第冲裁工艺与冲裁模.pptx

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1、2023/3/201冲裁件的工艺性冲裁件对冲裁工艺的适应性。良好的工艺使材料消耗少、工序数量少,模具结构简单且使用寿命长、产品质量稳定。1.冲裁件的形状和尺寸冲裁件的形状和尺寸(1)冲裁件的形状应尽可能简单、对称,同时应冲裁件的形状应尽可能简单、对称,同时应减少排样废料。减少排样废料。第1页/共147页2023/3/202(2)冲裁件的外形与内孔应避免尖冲裁件的外形与内孔应避免尖角,各直线或曲线的连接处,应有角,各直线或曲线的连接处,应有适当的圆角转接,转接圆角半径适当的圆角转接,转接圆角半径r的最小值。见表的最小值。见表2-1第2页/共147页2023/3/203(3)冲裁件的悬臂和凹槽宽度

2、冲裁件的悬臂和凹槽宽度a不应小于板料厚度不应小于板料厚度t 的两倍,即的两倍,即a2t。冲裁件上的孔与孔、孔与边缘的。冲裁件上的孔与孔、孔与边缘的距离距离b、b1不应过小,一般不应过小,一般b1.5t,b1 t第3页/共147页2023/3/204(4)为防止冲裁时凸模折断或弯曲,为防止冲裁时凸模折断或弯曲,冲孔尺寸不能太小。冲孔最小直径冲孔尺寸不能太小。冲孔最小直径与孔的形状、力学性能、板料厚度与孔的形状、力学性能、板料厚度有关,表有关,表 2.2、表、表2.3第4页/共147页2023/3/2052.冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度(1)金属冲裁件的内、外形的经济精

3、度一般金属冲裁件的内、外形的经济精度一般不高于不高于 IT11 级,表级,表2.4 一般落料精度最好低于一般落料精度最好低于IT10 级,冲孔精级,冲孔精度最好低于度最好低于IT9 级级.冲裁剪切断面的近似表面粗糙度冲裁剪切断面的近似表面粗糙度 表表2-5(2)非金属冲裁件的内、外形的经济精度)非金属冲裁件的内、外形的经济精度为为 IT114-IT15级级第5页/共147页2023/3/206第6页/共147页2023/3/207(3)冲裁尺寸应符合冲压工艺要求)冲裁尺寸应符合冲压工艺要求.图(图(a)两孔中心距会随模具的磨损而变化)两孔中心距会随模具的磨损而变化第7页/共147页2023/3

4、/2082.2 冲裁变形过程分析冲裁变形过程在冲裁过程中,冲裁模的凸、凹模组成上下刃口,在压力机的作用下,凸模逐渐下降,接触冲压材料并对其加压,使材料发生变形直至分离。第8页/共147页2023/3/209板料变形分为三个阶段(a)弹性变形阶段 (b)塑性变形阶段 (c)分离阶段 第9页/共147页2023/3/2010当凸模开始接触板料并下压时,凸、凹模刃口压入材料中,刃口周围的材料产生应力集中,从而产生弹性压缩、弯曲、拉伸等复杂变形。随着凸模的继续压入,材料在刃口产生的应力也逐渐增大,直至压入h1时,达到弹性极限。此时,若卸除凸模压力,材料能够恢复原状,不产生永久变形。1 弹性变形阶段弹性

5、变形阶段第10页/共147页2023/3/2011随着凸模的继续压入,材料内应力达到屈服极限。材料在凸、凹模的接触处产生塑性剪切变形。凸模切入板料、板料挤入凹模。在板料剪切面的边缘,由于弯曲、拉伸等作用形成塌角,同时在剪切断面上形成一小段光亮且与板面垂直的直边。随着材料内应力的增大,塑性变形程度也随之增加,变形区的材料硬化加剧,当压入h2时,刃口附近的材料应力达到强度极限。2 塑性变形阶段塑性变形阶段第11页/共147页2023/3/2012板料内应力达到强度极限后,随着凸模继续下压,在凸、凹模的接触处,板料产生微小裂纹。在应力作用下,裂纹不断扩展,当凸、凹模之间具有合理间隙时,上下裂纹能够汇

6、合,板料发生分离。凸模继续下压,将已分离的材料从板料中推出,完成冲裁过程。3 断裂阶段断裂阶段第12页/共147页2023/3/2013冲裁件断面特征1.圆角(塌角)带:板料弯曲、拉伸而形成的。落料时位于大端。冲孔时,圆角位于小端;板料的塑性越好、凸、凹模的间隙越大,形成圆角越大。第13页/共147页2023/3/20142.光亮带:紧挨圆角带,由于凸模切入板料及板料挤入凹模时产生的塑性剪切变形而形成的,垂直于板料平面。冲孔时,光亮带位于小端;落料时位于大端。较高质量的光亮带较宽,占整个高度的1/31/2。塑性越好,光亮带越宽。第14页/共147页2023/3/20153.断裂带:紧挨光亮带,

7、由于冲裁时产生的裂纹及裂纹扩展而形成的。裂纹带表面粗糙,并带有46的斜角。冲孔时,断裂带位于大端;落料时位于小端。凹凸模间隙越大,断裂带越宽且斜角越大。第15页/共147页2023/3/20164.毛刺:紧挨断裂带边缘,由于端面撕裂而产生的。合理的凸、凹模间隙,可获得圆角较小,正常的光亮带,断裂带粗糙且比较平坦,斜度较小,毛刺也不明显。第16页/共147页2023/3/20172.3 排样设计冲裁件在条料、带料、板料上的布置形式1.排样设计原则(1)提高材料利用率(2)改善操作性,使工人操作方便、安全、劳动强度低。尽量减少条料的翻动次数、选用条料宽度和步距小的方式。(3)使模具结构简单合理、使

8、用寿命高。(4)保证冲裁件质量。第17页/共147页2023/3/20182.排样的分类(1)有废料排样:冲裁件与冲裁件之间,冲裁件与条料侧边之间均有工艺废料。沿封闭轮廓进行。(2)少废料排样:冲裁件与冲裁件之间,冲裁件与条料侧边之间留有搭边,沿部分轮廓进行。材料利用率达7080%。(3)无废料排样:冲裁件与冲裁件之间,冲裁件与条料侧边之间均无搭边,直接切断条料。材料利用率达8590%。第18页/共147页2023/3/2019少废料、无废料排样,材料利用率高,简化模具结构,降低冲裁力;但受条料宽度误差和导向误差影响,精度不易保证,有些无废料排样模具单面受力,影响模具寿命。有废料模具寿命高,材

9、料利用率低。要综合权衡。3.排样的形式:直排、单行排、多行排、斜排、对头直排、对头斜排等。表2.6第19页/共147页2023/3/2020(1)冲裁件与冲裁件之间,冲裁件与条料侧边之间留有搭边。4.排样设计避免因送料误差产生缺角、缺边或尺寸误差;使凸、凹模受力均衡,提高模具的使用寿命及冲裁件质量;还可以实现模具的自动送料。搭边过大,浪费材料。搭边太小,起不到搭边应有的作用;导致板料被拉进凸、凹模间隙;加剧模具磨损,甚至会损坏模具刃口。第20页/共147页2023/3/2021材料硬时,搭边取小值;材料软或脆时,搭边取大值。板料厚度大时,搭边取大值。冲裁件形状复杂,尺寸大,过渡圆角小时,搭边取

10、大值。手工送料或有侧压板导轨时,搭边可取小些。表2.7:最小工艺搭边值第21页/共147页2023/3/2022(2)送料步距模具每冲裁一次,条料在模具上前进的距离第22页/共147页2023/3/2023(3)条料宽度B为保证不因条料过宽而卡死,条料下料为负偏差。有时使用条料侧压装置。无侧压条料宽度:a搭边b0条料与导板间隙 表2.9条料下料的下偏差 表2.8有侧压条料宽度:条料分纵裁、横裁第23页/共147页2023/3/2024(4)材料利用率S1一个步距内冲裁面实际面积S0一个步距内所需要毛坯面积A送料步距 B条料宽度条料宽度及偏差、送料步距及搭边值(5)排样图第24页/共147页20

11、23/3/20252.4 冲裁工艺计算冲裁间隙冲裁凸、凹模刃口部分尺寸之差。第25页/共147页2023/3/20261.间隙对冲裁过程的影响(1)间隙对冲裁件质量的影响间隙小,冲裁件断面质量就高;间隙过大,板料的弯曲、拉伸严重,断面易产生撕裂,光亮带减小,圆角带与断裂斜度增加,毛刺较大。冲裁件尺寸和形状也不易保证,零件精度较低。(2)间隙对冲裁力的影响间隙小,所需冲裁力就大;间隙大,材料容易分离,所需冲裁力就小。但过大的间隙,导致毛刺过大,造成卸料力、推件力迅速增加,反而对减小冲裁力不利(3)间隙对模具寿命的影响间隙大,有利于减小模具损耗、避免凹模刃口胀裂。第26页/共147页2023/3/

12、20272.合理冲裁间隙的确定(1)经验确定法t材料厚度C系数,t3mm,c=1525%,材料软,取小值,材料硬,取大值。(2)查表法:表2.10,Zmin为最小合理间隙,Zmax考虑到凸模、凹模的制造误差增加上去的。第27页/共147页2023/3/2028第28页/共147页2023/3/2029冲裁模刃口尺寸设计1.凸、凹模刃口尺寸计算原则。所落的料和冲出的孔的断面都带有锥度。落料时大端尺寸近似等于凹模尺寸;冲孔时小端尺寸近似等于凸模尺寸(1)落料工序以凹模为基准件,先确定凹模刃口尺寸,凹模刃口尺寸接近或等于工件最小极限尺寸,以保证在一定范围内磨损后,仍能冲出合格零件。凸模刃口尺寸=凹模

13、刃口尺寸-最小合理间隙。第29页/共147页2023/3/2030(2)冲孔工序以凸模为基准件,先确定凸模刃口尺寸,凸模刃口尺寸接近或等于工件最大极限尺寸,以保证在一定范围内磨损后,仍能冲出合格零件。凹模刃口尺寸=凸模刃口尺寸+最小合理间隙。(3)凹模和凸模制造公差主要与冲裁件的精度和形状有关,模具精度比冲裁件高23级,一般为IT6级左右。表2.11一般凹模极限偏差+d,凸模极限偏差-p第30页/共147页2023/3/20311.凸、凹模刃口尺寸计算。(1)互换加工法。冲孔:冲裁件孔的直径为凸模凹模落料:冲裁件落料的尺寸为凸模凹模X磨损系数 表2.12这种方法适合于圆形和规则形状的冲裁件第3

14、1页/共147页2023/3/2032(2)配合加工法。这种方法适合于形状复杂或薄料的冲裁件。以凸、凹模的一件作为基准件,然后以选定的间隙配合加工另一件。此时,可适当放宽公差,降低模具加工难度。第32页/共147页2023/3/2033第一类凹模磨损后增大的尺寸落料件以凹模为基准件第二类凹模磨损后减小的尺寸第三类凹模磨损后保持不变的尺寸第33页/共147页2023/3/2034也有A、B、C三类尺寸,基准件刃口尺寸冲孔件以凸模为基准件A类尺寸B类尺寸C类尺寸配合加工模具设计时,只需注明基准件的尺寸及公差要求,配制件只需注明基本尺寸,注明按基准件实际尺寸配制第34页/共147页2023/3/20

15、35例2.1 图示零件材料Q235,材料厚度0.5mm,试确定冲裁加工模具的凸、凹模刃口部分的尺寸及公差无特殊要求,按互换加工法设计,3636落料,6 6冲孔第35页/共147页2023/3/2036落料落料第36页/共147页2023/3/2037例2.2 图示零件材料10钢,材料厚度1mm,试确定冲裁加工模具的凸、凹模刃口部分的尺寸及公差。第37页/共147页2023/3/2038落料件,凹模为基准,按配合加工法制造第38页/共147页2023/3/2039第39页/共147页2023/3/2040冲裁工艺力及冲裁压力的计算1.冲裁力的计算。选择压力机、校核模具设计和模具强度的依据K系数,

16、1.3F冲裁力(N)L冲裁断面周长(mm)抗剪强度(抗剪强度(MPaMPa)t t冲裁件厚度(冲裁件厚度(mmmm)第40页/共147页2023/3/20412.卸荷力及推件力的计算。卸荷力:从凸模上将零件或废料卸下来所需要的力推件力:顺着冲裁方向将零件或废料从凹模型孔推出的力顶件力:逆着冲裁方向将零件或废料从凹模型孔推出的力表2.13第41页/共147页2023/3/20423.冲裁压力中心的计算。冲裁力的合力作用点。保证模具中心与压力机滑块中心重合。否则,会使滑块、模柄、导柱承受附加弯矩,使模具与压力机滑块产生偏斜,凸、凹模之间的间隙分布不均,造成导向零件加速磨损,模具刃口及其他零件损坏,

17、甚至会引起压力机导轨磨损,影响压力机精度。形状对称的冲裁件,压力中心位于冲裁轮廓的几何中心。第42页/共147页2023/3/2043圆弧的冲裁压力中心在重心上。第43页/共147页2023/3/2044复杂形状冲裁件第44页/共147页2023/3/20454.降低冲裁力的方法。(1)阶梯凸模:多凸模冲裁时,将凸模设计成不同长度,使各凸模冲裁不同时进行。(2)斜刃冲裁:将凸模或凹模其中一个模具刃口做成与轴线成一定角度,冲裁时不是刃口同时切入板料。冲孔时,凹模平刃,凸模斜刃;落料时,凹模斜刃,凸模平刃。(3)加热冲裁:加热后,抗剪强度低。第45页/共147页2023/3/2046例2.3 计算

18、图示冲裁件落料时的压力中心。列表计算:表2.14第46页/共147页2023/3/20472.5 冲裁模的典型工艺冲裁模的结构组成1.工作零件:凸模、凹模等2.定位零件:导料板、挡料销等3.卸料及推料零件:卸料板等4.导向零件:导套、导柱等5.连接固定零件:固定板、垫板、上模座、下模座、模柄等1-螺钉;2-凹模;3-挡料销;4-卸料板;5-固定板;6-垫板;7-上模座;8-螺钉;9-模柄;10-圆柱销;11-螺钉;12-凸模;13-导套;14-导柱;15-导料板;16-下模座第47页/共147页2023/3/2048冲裁模的典型结构1.单工序冲裁模压力机一次行程中,只完成一道工序(1)导板式单

19、工序冲裁模导板与凸模为滑动配合,必须小于凸、凹模间隙。t3mm,H8/h7配合精度高,加工困难,精度不易保证,用于材料较厚、精度不太高场合1-模柄;2-上模板;3-垫板;4-凸模固定板;5-凸模;6-导板;7-导料板;8-固定挡料销;9-凹模;10-下模板;11-承料板第48页/共147页2023/3/2049(2)导柱式单工序冲裁模导柱与导套配合。导向精度高,凸模与凹模的间隙容易保证,模具磨损小,安装方便,常用结构。1-螺钉;2-凹模;3-挡料销;4-卸料板;5-固定板;6-垫板;7-上模座;8-螺钉;9-模柄;10-圆柱销;11-螺钉;12-凸模;13-导套;14-导柱;15-导料板;16

20、-下模座第49页/共147页2023/3/20502.连续冲裁模压力机一次行程中,在模具的不同部位上同时完成数道工序电度表磁极冲片,需要落料、冲圆(方)孔多道工序,精度难以保证,模具数量和工序增加,管理复杂。第50页/共147页2023/3/2051电度表磁极冲片连续冲裁模,生产效率较高,便于实现生产自动化,操作方便、安全,适合于零件大批量生产。缺点是模具结构复杂,制造加工困难,模具成本较高。1-模柄;2、19、26-销钉;3、11、18-螺钉;4-上模座;5、16-垫板;6-凸模固定板;7-侧刃;8、20-24、27-30-凸模;9-导套;10-导柱;12-承料板;13-导料板;14-卸料板

21、;15-凹模;17-下模座;25-挡块第51页/共147页2023/3/20523.复合冲裁模压力机一次行程中,在模具的同一位置上同时完成两道以上的工序。同时完成落料和冲孔多道工序-复合冲裁模。结构上有一个既为落料凸模又为冲孔凹模的凸凹模。垫圈复合模:导料销1导向,凹模9、冲孔凸模17、凸、凹模4同时完成冲孔和落料。冲出的工件位于凹模孔内,冲孔废料位于凸凹模4内,从漏料孔排出。工件通过推板11推出,余料由卸料板卸下。1-导料销;2-下模座;3-卸料螺钉;4-凸凹模;5-凸凹模固定板;6、12-橡胶;7-卸料板;8-导柱;9-凹模;10-导套;11-推件板;13-凸模固定板;14-垫板;15-上

22、模座;16、20-圆柱销;17-冲孔凸模;18-模柄;19、21-螺钉第52页/共147页2023/3/2053正装复合冲裁模冲裁时,冲孔的废料落在下模或条料上,不易清除,一般很少采用。1-凸凹模;2-顶料板;3-落料凹模;4-冲孔凸模;5-推件板第53页/共147页2023/3/2054倒装复合冲裁模冲裁时,冲孔的废料由凸凹模孔直接漏下,零件被凸凹模顶入凹模孔内,待冲压结束后由推件板推出。1-冲孔凸模;2-落料凹模;3-卸料板;4-凸凹模;5-打料杆;6-推件板第54页/共147页2023/3/2055复合冲裁模结构紧凑,生产效率高,工件精度高;对条料要求低,边角余料也可冲压模具结构复杂,模

23、具零件要求精度高,模具制造成本高,周期长。适合大批量生产第55页/共147页2023/3/20562.6 冲裁模零部件的结构设计凸模的结构设计1.凸模的结构形式(1)圆形凸模:(a)冲制1-8mm工件;(b)8-30mm;(c)直径较大工件第56页/共147页2023/3/2057第57页/共147页2023/3/2058国家标准的圆形凸模(JB/T8057.1-2-1995)凸模材料:T10A,Cr6WV,9Mn2V,Cr12,Cr12MoV刃口热处理:前两种58-60HRC;后三种58-62HRC,尾部回火40-50HRC在厚板料上冲小孔时,为避免凸模在冲裁时折断,可加保护套第58页/共1

24、47页2023/3/2059(2)非圆形凸模组合、镶拼式凸模基体采用45钢,刃口用Cr12、T10A制作第59页/共147页2023/3/20602.凸模的固定方法安装形式取决于凸模的受力状态、安装空间的限制、有关的特殊要求、自身的形状及工艺特性第60页/共147页2023/3/2061(1)台阶式固定法应用较普遍,多用于圆形及规则形状的凸模,凸模于固定板多采用H7/m6,装配稳定性好。第61页/共147页2023/3/2062(2)铆接式固定法凸模装入固定板后,将凸模上端铆出(1.5-2.5)mm45的斜面,以防止凸模脱落。铆接式固定多用于不规则形状断面的小凸模安装,可做成直通式,便于加工。

25、还有反铆法第62页/共147页2023/3/2063(3)螺钉及销钉固定法适用于大型或中型凸模,其自身安装的基面较大。安装、拆卸方便,稳定性好。第63页/共147页2023/3/2064(4)浇注粘结固定法冲裁件厚度小于2mm,用低熔点合金、环氧树脂、无机粘结剂浇注粘结固定。固定板与凸模间有明显的间隙,固定板粗略加工,凸模安装部位,不需精密加工,可以简化装配。第64页/共147页2023/3/20653.凸模长度的计算A+包括凸模固包括凸模固定板与卸料板定板与卸料板之间的距离之间的距离1020mm、凸、凸模修磨量及凸模修磨量及凸模进入凹模的模进入凹模的深度深度0.51mm1-凸模固定板;2-卸

26、料板;3-导料板;4-凹模;5-凸模-第65页/共147页2023/3/2066凹模的结构设计1.凹模的结构形式(1)整体式凹模:模具结构简单,强度好。但在使用中,凹模刃口局部磨损、损坏就必须整体更换。凹模的非工作部分也采用模具钢材,成本较高。适合于中、小型冲压件及尺寸精度要求比较高的模具。第66页/共147页2023/3/2067(2)组合式凹模:凹模的工作部分采用模具钢材,非工作部分由普通材料制造,成本低,维修方便。适合于大、中、大型精度要求不太高的冲压件。1-固定板;2-凹模第67页/共147页2023/3/2068(3)镶拼式凹模:加工方便,易损部分更换容易,降低了复杂模具的加工难度。

27、适合于冲制窄臂、形状复杂的冲压件。1-固定板;2-凹模第68页/共147页2023/3/20692.凹模刃口形式的确定(1)直筒式:模具刃口强度高,加工方便,并且冲压时刃口的尺寸和间隙不会因修磨而变化,冲压质量稳定。缺点是冲裁件和废料不易排除。应用于冲裁形状复杂或精度较高、直径小于5mm的工件。(a)(c)适合于带顶出装置的场合。(b)用于单工序冲模及连续模中,锥度便于卸件,23第69页/共147页2023/3/2070国家标准的圆形凹模(JB/T8057.3-5-1995)凹模材料:T10A,Cr6WV,9Mn2V,Cr12刃口热处理:58-62HRC第70页/共147页2023/3/207

28、1(2)锥式:工件和废料易于排除,凸模对孔壁的摩擦压力也小,从而使凹模寿命增加。但模具强度较差,使用中由于磨损会使间隙增大。适合于冲裁形状简单,精度要求不高的零件,斜度与材料厚度有关。第71页/共147页2023/3/2072(3)凸台式:适合于冲裁0.3mm以下工件。淬火硬度3540HRC,装配时,可以锤打凸台斜面来调整间隙。适用于间隙较小的薄料冲裁。第72页/共147页2023/3/20733.凹模外形尺寸的设计凹模高度凹模壁厚复合冲裁模中,内、外缘均为刃口,内、外缘之间的复合冲裁模中,内、外缘均为刃口,内、外缘之间的壁厚决定了冲裁件尺寸的大小。从强度角度,应限制壁厚决定了冲裁件尺寸的大小

29、。从强度角度,应限制壁厚的最小值,壁厚的最小值,k-修正系数,表修正系数,表2.15b-最大孔口直径(最大孔口直径(mm)C-侧壁厚度(侧壁厚度(mm)第73页/共147页2023/3/2074正装复合冲裁模,由于凸凹模位于上模,正装复合冲裁模,由于凸凹模位于上模,内孔不会积存废料,胀力较小,壁厚可以内孔不会积存废料,胀力较小,壁厚可以小小些;倒装复合冲裁模,内孔会积存废料,些;倒装复合冲裁模,内孔会积存废料,最小壁厚要最小壁厚要大大些。些。倒装复合冲裁模,黑色金属和硬材料的凸倒装复合冲裁模,黑色金属和硬材料的凸凹模最小壁厚为工件厚度的凹模最小壁厚为工件厚度的1.5倍,但不小倍,但不小于于0.

30、7mm;有色金属的凸凹模最小壁厚为;有色金属的凸凹模最小壁厚为工件厚度,但不小于工件厚度,但不小于0.5mm。正装最小壁。正装最小壁厚厚-查手册查手册第74页/共147页2023/3/2075定位装置作用是确定冲压件在模具中的位置,限定冲压件的送料步距,以保证冲压件的质量,使冲压生产顺利进行1挡料销:保证条料有准确的送料距离,控制送料步距。圆头固定挡料销,结构简单,但操作不便。第75页/共147页2023/3/2076钩式挡料销:设置距凹模刃口较远,凹模强度高。需要考虑防撞第76页/共147页2023/3/2077可调式挡料销,使用中根据送料步距,调整位置,多用于通用切料模。第77页/共147

31、页2023/3/2078活动式弹簧挡料销:多用于带固定卸料板的冲裁模,其壁厚不宜小于0.8mm,操作时需将条料略向后拉,因此生产效率较低。第78页/共147页2023/3/2079自动挡料销:冲裁时随凹模下降而压入孔内,操作方便,多用于弹簧卸料板的复合模中。第79页/共147页2023/3/2080初始挡料销:多用于连续模中第一步冲压时的定位。挡料销一般采用45钢制作,淬火硬度43-48HRC。设计时,挡料销高度应稍大于冲压件的材料厚度。第80页/共147页2023/3/20812定位板与定位钉:对单个毛坯或半成品按其外形或内孔进行定位的零件外形定位第81页/共147页2023/3/2082内

32、孔定位(a)小型孔定位钉,一般D30mm;(d)大型异形孔定位板,一般D1530mm,材料45钢,淬火硬度43-48HRC。第82页/共147页2023/3/20833导正销:多用于连续模中冲裁件的精确定位,冲裁时,为减少条料的送进误差,保证工件内孔与外形的相对位置精度,导正销先插入已冲好的孔(或工艺孔)中,将坯料精确定位。固定导正销(a)(b)适用于直径小于10mm的孔;(c)(d)适用于直径大于10mm的孔第83页/共147页2023/3/2084活动式导正销:便于修理,又可避免发生模具损坏及危及人身安全等冲压事故,定位精度较固定式导正销差一些。导正销可装在落料凸模上,也可装在固定板上。导

33、正销与导孔之间要有一定的间隙,导正销高度应大于模具中最长凸模的高度。一般采用T7、T8、45,并热处理淬火第84页/共147页2023/3/20854定距侧刃:常用于连续模中控制送料步距。工作时在条料侧边冲去一个狭条,狭条的长度等于步距,以此作为送料步距。带侧刃的冲裁模操作方便,送料步距正确,易于实现操作自动化,但浪费材料。第85页/共147页2023/3/2086(a)长方形侧刃:制造简单,但侧刃变钝后,切后料边产生毛刺,影响带料的送进和准确定位。(b)齿形侧刃:克服了长方形侧刃的缺点,但加工制造困难(c)尖角形侧刃:利用挡销插入尖角形侧刃冲出的缺口来控制步距,尽管节约了材料,但冲裁时需要前

34、后移动条料,操作不便,多用于贵金属的冲裁。第86页/共147页2023/3/2087冲压批量较大时,多采用双侧刃。对角放置或对称放置。精度比单侧刃高,对角布置时,当带料脱离第一个侧刃时,第二个侧刃仍有定距作用。侧刃厚度一般为6-10mm,其刃口长度为条料送进步距长度。用T10、T10A、Cr12材料,淬火硬度62-64HRC第87页/共147页2023/3/20885送料方向的控制:靠导料板或导料销来实现。导料板(JB/T7648.5-1995)长度尺寸等于凹模长度,如果凹模带有承料板,长度=凹模长度+承料板长度。导料销控制送料方向时,应在同侧设置两个导料销,结构与挡料销相同。第88页/共14

35、7页2023/3/2089卸料装置卸料是用来对条料、坯料、工件、废料进行推、卸、顶出的机构。1)刚性卸料装置:卸料板安装在下模的凹模上,冲裁时工件有明显的翘曲现象,刚性卸料装置卸料力大,常用于材料较硬、厚度较大、精度要求不高的工件冲裁1凸模;2卸料板;3模座;4凹模第89页/共147页2023/3/20902)弹性卸料装置:靠弹簧或橡胶的弹性压力,推动卸料板动作或将材料卸下。工作时,卸料板先将材料压紧,冲裁完成模具回复卸料。冲出的工件平稳、精度较高。常用于较薄、较软的材料。1凸模;2卸料板;3橡胶;4固定板第90页/共147页2023/3/2091弹性卸料刚性推出复合卸料装置:一般用于复合模。

36、推件板3刚性推出工件,余料由弹性卸料板5从凸凹模上卸下。1凸凹模;2冲孔凸模;3推件板;4凹模;5弹压卸料板第91页/共147页2023/3/20922.卸料装置有关尺寸的计算卸料板厚度设计时,卸料板型孔对凸模兼起导向作用。凸模与卸设计时,卸料板型孔对凸模兼起导向作用。凸模与卸料板配合料板配合H7/f6;对于不兼导向作用的弹性卸料板,一;对于不兼导向作用的弹性卸料板,一般型孔与凸模单面间隙般型孔与凸模单面间隙0.050.1mm;刚性卸料板,一;刚性卸料板,一般型孔与凸模单面间隙般型孔与凸模单面间隙0.20.5mm。并。并保证在卸料力保证在卸料力的作用下,工件和废料不被拉进间隙的作用下,工件和废

37、料不被拉进间隙。卸料板的形状一般与凹模形状相同。卸料板的形状一般与凹模形状相同。卸料板型孔形状基本与凹模孔形状相似(细小的凹模卸料板型孔形状基本与凹模孔形状相似(细小的凹模孔及特殊型孔除外),因此加工时一般与凹模配合加孔及特殊型孔除外),因此加工时一般与凹模配合加工。工。材料:材料:45,不需热处理,不需热处理Ha-凹模厚度第92页/共147页2023/3/2093固定零件上模座、下模座、固定板、垫板及模柄。1 上、下模座 上、下模座与导柱、导套一起构成了模架,模架是整副模具的支持,承担冲裁中的全部载荷,模具的全部零件均以不同的方式直接或间接地固定于模架上。第93页/共147页2023/3/2

38、094 上模座通过模柄与压力机滑块相连,下模座用压板和螺栓固定在压力机工作台上。上下模座靠导向装置保持精确定位,引导凸模运动,保证冲裁间隙均匀。模架按国家标准(GB/T2851)由专业厂生产。设计时,根据凹模周界尺寸选择模架。保证足够的刚度、精度和可靠的导向精度。第94页/共147页2023/3/2095(1)后侧导柱模架 两个导柱、导套处于模架后侧,可实现纵向、横向送料,送料方便。但由于导柱导套偏置,易引起单边磨损,不适于浮动模柄的模具。第95页/共147页2023/3/2096(2)中间导柱模架 两个导柱、导套处于模架左右对称线上,受力均匀。但只能沿前后单方向送料。第96页/共147页20

39、23/3/2097(3)对角导柱模架 两个导柱、导套处于模架对角线上,不但受力均衡,且能实现纵横两个方向送料匀。第97页/共147页2023/3/2098(4)四导柱模架 四个导柱、导套沿角向分布,不但受力均衡,导向功能强,且刚度大,适合大型模具。第98页/共147页2023/3/2099按导向方式不同:(1)滑动导向模架 H:模具闭合高度,配合精度根据冲裁模的精度、模具寿命、间隙大小来选择。板料较薄、模具精度、寿命都较高,选用H6/h5配合的I级精度模架;冲裁较厚板料,选用H7/h6配合的II级精度模架。第99页/共147页2023/3/20100(2)滚动导向模架 由导套1、导柱6、滚动保

40、持圈5组成。为提高导向精度、滚珠导柱导套结构不仅无间隙,而且还有0.010.02过盈量,导向效果好,1-导套;2-上模座;3-螺母;4-滚珠;5-滚珠保持圈;6-导柱第100页/共147页2023/3/201012 垫板 防止较小的凸模压损模座的平面,一般在凸模和模座之间加设垫板。垫板的尺寸多与凹模周界一致。材料:T7、T8(淬火硬度52-56HRC)或45(淬火硬度43-48HRC)设计复合模,凸凹模与模座之间同样应加装垫板。第101页/共147页2023/3/201023 固定板 冲裁模中、凸模、凸凹模、镶块凸模和凹模都是通过与固定板结合后安装在模座上的,固定板的尺寸与凹模相同,其厚度为凹

41、模厚度的8090%。材料:一般选Q235,也可45凸模固定板上的个型孔位置与凹模孔相对应,形状可根据凸模尾部形状或根据安装固定方法确定。第102页/共147页2023/3/201034 模柄 上模一般通过模柄将模具安装在压力机滑块上。(a)压入式、(b)旋入式用于中、小模具;(c)旋入式;(d)凸缘模柄用于大、中模具第103页/共147页2023/3/20104浮动式模柄 用于冲裁精度较高的薄板工件及滚动导柱导向的模具。能抵消压力机导轨对冲裁模导向精度的影响,提高了冲裁精度,但制造复杂.材料:Q235、45,直径根据压力机安装孔确定。第104页/共147页2023/3/201055 紧固件 螺

42、钉:连接冲裁模的各零件,使其成为整体。最好用内六角螺钉,紧固牢靠、埋入模板中外形美观、装拆空间小销钉:定位,常用圆柱销,设计时不能少于2个。销钉与螺钉距离:太小、强度降低。第105页/共147页2023/3/20106(1)同一组合中,螺钉的数量一般不少于3个(对中、小型冲模,被联接件为圆形时用36个,为矩形时用48个),并尽量沿被联接件的外缘均匀分布。销钉的数量一般都为2个,并尽量远距离错开分布,以保证定位可靠。(2)螺钉的规格参考下表,销钉的公称直径可按与螺钉大径相同或小一个规格来选取。螺钉的悬入深度和销钉的配合深度都不能太浅,也不能太深,一般取其公称直径的1.52倍。GB/T 2671.

43、2-2004凹模厚度凹模厚度H(mm)螺钉规格螺钉规格凹模厚度凹模厚度H(mm)螺钉规格螺钉规格凹模厚度凹模厚度H(mm)螺钉规格螺钉规格13M4、M51925M6、M832M10、M121319M5、M62532M8、M10第106页/共147页2023/3/20107(3)螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离,螺钉、销钉距凹模刃口及外缘的距离,均不应过小,以防降低模具强度。(4)各被联接件的销孔应配合加工,以保证位置精度。销钉与销孔之间采用H7/h6配合。第107页/共147页2023/3/20108模具的闭合高度模具在最低工作位置时上模座上表面与下模座下表面之间的距离。模具的闭合高度必须与压力

44、机闭合高度相适应,介于压力机最大和最小闭合高度之间。模具的闭合高度小于压力机最小闭合高度时,可加垫板。第108页/共147页2023/3/201092.7精密冲裁简介无屑加工,简称精冲。基本要素:精冲机床、精冲模具、精冲材料、精冲工艺及精冲润滑等。精密冲裁的工作原理及过程第109页/共147页2023/3/20110精冲是塑性剪切过程,是在专用压力机上,借助于特殊结构的精冲模以适宜的精冲材料和润滑剂进行的。落料凸模1接触精冲材料9之前,通过压力FR使V形齿圈8将材料压紧在凹模上,产生横向侧压力,阻止材料在剪切区内撕裂及金属的横向流动。落料凸模压入材料的同时,利用顶件板4的反压力FG使将材料压紧

45、,在压紧状态Fs对其冲裁。第110页/共147页2023/3/20111表2.16,要实现精冲的工艺措施(1)带齿圈的压板起强烈的压边作用,造成三向压应力的状态,增加变形区及其邻域的静水压。普通冲裁与精密冲裁的工作特点比较(2)凸模或凹模刃口处制造出0.030.2mm左右的小圆角,抑制剪裂纹的发生,限制断裂面的形成,有利于工件断面的挤光。(3)采用较小的冲裁间隙,甚至在零间隙下冲裁,使变形的拉应力尽量小,压应力尽量大。(4)使用较大的反顶力,减小材料的弯曲变形,同时起到增加压应力的作用。第111页/共147页2023/3/201121整修:将普通冲裁后的毛坯放在整修模中,进行一次或多次的整修加

46、工,去除不平的冲裁断面和锥度,得到光滑平整的断面。整修后零件可达到IT7,表面粗糙度可达到Ra=0.4-0.8m m。常用有外缘整修、内孔整修、叠料整修、振动整修。精密冲裁的工艺方法第112页/共147页2023/3/201132光洁冲裁:(1)小间隙圆角刃口冲裁:加强肋冲裁区的静水压,起到了抑制裂纹的作用。小圆角半径的数值取材料厚度的10%,冲裁间隙0.010.02mm,此方法用于塑性较好的材料,如:软铝、紫铜、软黄铜、05FH、08F。工件精度IT11IT8,Ra=1.6-0.4m m,冲裁力比普通冲裁大50%50%。第113页/共147页2023/3/20114(2)负间隙冲裁:也有小圆

47、角刃口,半径的数值取材料厚度的510%,凸模刃口保持锋利,但冲裁时凸模工作端面在下死点不能与凹模面接触,保持0.10.2mm距离,借助于下一个工件冲裁时将前一个工件全部挤入或推出凹模,冲裁力比普通冲裁大许多,铝件大3060%,黄铜大2.252.8倍,凹模容易开裂。为此,采用多层组合凹模,保持良好润滑。第114页/共147页2023/3/20115(3)往复冲裁:在某一方向冲裁的深度达一定值后,再向其相反方向冲裁。第115页/共147页2023/3/20116(4)对向凹模冲裁:一个凹模与一个带凸台的凹模对向运动,利用推顶凸模完成最后分离。精冲方法比较:表2.172.17第116页/共147页2

48、023/3/201172.8硬质合金模在碳化钨中加入适量的钴,用粉末冶金方法压制烧结而成的。(1)硬度高、耐磨性好:常温下硬度可达93HRA,仅次于金刚石。600时,其硬度仍超过常温高速钢的硬度;1000 1000 时,其硬度仍超过常温碳钢的硬度,具有很好的红硬性。硬质合金模具的特点(2)力学性能好:常温下工作无明显塑性变形,抗压强度高达6000MPa。900时,抗弯强度仍可达1000MPa以上。第117页/共147页2023/3/20118(3)耐蚀性好:具有良好的耐蚀、耐氧化、耐酸、耐碱性能。(4)模具寿命高:与工具钢相比,其模具寿命可提高20200倍。硬质合金具有较大的脆性,加工较困难,

49、且价格较为昂贵。一般只用于生产批量大,要求较高的冲裁件。第118页/共147页2023/3/20119硬质合金模具工艺、模具设计要求(2)排样应避免凸、凹模单边工作;在不浪费材料的前提下,将交错排列变成并列排样。1工艺设计的要求硬质合金较脆,冲裁时避免刃口单边受力,大量生产采用连续模和复合模。排样时,(1)侧刃位置要准确,避免单边工作,刃口崩裂。(3)避免搭边断裂后嵌入间隙,使刃口崩裂。(4)多排冲裁时,每一副模具冲制工件数目不能太多。形状复杂不能超过2 2件,否则模具制造困难。第119页/共147页2023/3/20120(2)导向精度要高:可采用卸料板导向,避免凸模偏移,或采用滚动式导柱导

50、套。为了消除冲床对模具导向精度的影响,可采用浮动式模柄。2模具结构要求(1)模架刚性要好:为避免模具的弹性变形而造成刃口崩裂,上下模座的厚度为普通模具的1.5倍,小型模具2个导柱,大件或复杂件4个导柱。(3)其他要求:弹性卸料板应装有导向装置;模具闭合时,卸料板与硬质合金凹模之间有t+0.05mm间隙;为防止硬质合金凹模在冲裁时弯曲而碎裂,凹模底部加淬火硬的厚垫板;直径很小的凸模,应加强其根部、配以护套增加刚性、卸料板导向。第120页/共147页2023/3/20121硬质合金模具的固定方法(1)机械固定法:螺钉紧固及压配合的方法。装拆方便,连接可靠,应用较为广泛。(2)热压法:将硬质合金模芯

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