L形墊片沖壓倒裝復(fù)合模具設(shè)計

PAGE12PAGE12第5章凸凹模的設(shè)計沖裁件的尺寸精度取決于凸，凹模刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)的保證。正確地確定刃口部分尺寸是相當(dāng)重要的。5.1尺寸計算原則落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，設(shè)計落料模時，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，設(shè)計沖孔模時，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上?？紤]到?jīng)_裁時凸，凹模的磨損，在設(shè)計凸，凹模刃口尺寸時，對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后增大的，應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小，應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值，在凸，凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。3)確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又能保證有合理的間隙數(shù)值，一般模具制造精度比工件精度高3-4級5.2凸、凹模刃口尺寸計算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具設(shè)計中的一項重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的計算，有兩種計算方法，第一種計算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計算；第二種計算方法是凸模與凹模配作法。該沖件尺寸較多，若采用分開加工法計算，計算繁瑣，且計算量較大，不宜采用，故采用第二種算法：凸模與凹模配作法[8]。（1）凸模或凹模磨損后會增大的尺寸第一類尺寸AAj=(Amax-x△)凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸第一類尺寸BBj=(Bmin+x△)（3）凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸第一類尺寸CCj=(Cmin+)其中，x為磨損系數(shù)。查表得：工件精度IT10級以上x=1工件精度IT1-IT13x=0.75工件精度IT14x=0.5因為本工件尺寸均為基本尺寸，故按IT14級精度，x=0.5。在所有的尺寸中，屬于A類尺寸的有：、、屬于B類尺寸的有：、具體計算如表5.1。表5-1工作零件刃口尺寸計算尺寸類型公稱尺寸公式計算后尺寸備注落料保證雙邊間隙為0.132-0.124。沖孔PAGEPAGE22第6章模具主要零部件設(shè)計設(shè)計主要零部件時，首先要考慮主要零部件的定位、固定以及總體裝配方法，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起零件的定位作用，采用擋料銷送進定距和導(dǎo)料銷送進定位，無側(cè)壓裝置。下面就分別介紹各個零部件的設(shè)計方法。6.1凹模設(shè)計6.1.1凹模外形的確定凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的[9]，如圖7-1所示。凹模各尺寸計算公式如下：凹模邊壁厚H=Kb1（6-1）凹模邊壁厚c=(1.5～2)H（6-2）凹模板邊長L=b1+2c（6-3）凹模板邊寬B=b2+2c（6-4）式中：b1-沖裁件的橫向最大外形尺寸；b2-沖裁件的縱向最大外形尺寸；K-系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表6-1。表6-1系數(shù)K值材料料寬s/mm材料厚度t/mm≤1>1～3>3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22查表6-1得：K=0.2。根據(jù)公式（6-1）可計算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb2=0.25×87=21.75（mm）取22mm根據(jù)公式（6-2）可計算凹模邊壁厚：c=(1.5～2)H=1.5×22～2×22=33～44（mm）根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長、寬的尺寸。取凹模尺寸為200mm×125mm×25mm。6.1.2凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種，選用時主要根據(jù)沖件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具結(jié)構(gòu)來確定。由于本模具沖的零件尺寸較大，所以采用刃口為直通式，該類型刃口強度高，修磨后刃口尺寸不變。6.1.3凹模精度與材料的確定根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求較高，外形精度為IT11級，內(nèi)型腔精度為IT7級，表面粗糙度為Ra3.2um，上下平面的平行度為0.02，材料選Cr12。6.2凸模的設(shè)計6.2.1凸模結(jié)構(gòu)的確定凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。因為該制件形狀不復(fù)雜，所以將落料模設(shè)計成臺階式凸模[10]，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。6.2.2凸模高度的確定因為該制件形狀不是很復(fù)雜，所以將沖孔模設(shè)計成臺階式凸模。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模與附加長度的總和，如圖7-3所示。圖6-1凸模高度尺寸凸模高度為：L=h1+h2+（1～2）(6-5)式中:h1-凸模固定板厚度，可得：h1=20mm；h2-凹模厚度，可得：h2=25mm；1～2-附加長度。附加長度包括凸模的修磨量，凸模進入凸凹模的深度。（附加長度取1mm）由公式(6-5)得：L=20+25+1=46(mm)由以上可得凸模圖如圖6-2所示：圖6-2凸模圖6.2.3凸模材料的確定該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力,所以凸模的材料應(yīng)選Cr12，熱處理60～64HRC。6.2.4凸模精度的確定根據(jù)凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用IT7級，表面粗糙度為Ra1.6um。6.3凸凹模設(shè)計6.3.1凸凹模外形尺寸的確定凸凹模的外形由本套模具所設(shè)計的零件圖樣外形確定。凸凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強度、剛度和修磨量，一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的，與落料凹模配合確定，其內(nèi)孔尺寸與沖孔凸模配合確定。6.3.2凸凹模洞口類型的選取本設(shè)計采用的是倒裝式復(fù)合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要設(shè)計凸凹模洞口類型，排出積存廢料。凸凹模洞口的類型如圖7-5所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復(fù)雜的精密制件。但因廢料的聚集而增大了推件力和凸凹模的漲裂力，給凸、凸凹模的強度都帶來了不利影響。一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是錐筒式刃口，在凸凹模內(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小，但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大[11]。綜上所述，本設(shè)計選用a型洞口。(a)(b)(c)(d)(e)圖6-3凸凹模洞口的類型(a)直通式(b)直通式(c)直通式(d)錐筒式(e)錐形式6.3.3凸凹模材料的選取由于沖模為復(fù)合模，所以材料要有良好的耐磨性、高強度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、熱處理工藝性等。Cr12剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度和承載強度，且淬火變形小。為滿足以上要求，在該模具中凸凹模材料選用Cr12鋼。6.3.4凸凹模精度的確定零件精度：由于該零件為工作零件，起主要成型的作用，對精度要求較高，外形精度公差為IT7。6.4卸料板的設(shè)計6.4.1卸料板外型設(shè)計在沖壓工藝分析中已經(jīng)選擇了彈性卸料裝置，采用卸料板進行卸料。卸料板不僅有卸料作用，還具有用凸凹模導(dǎo)向，對凸凹模起保護作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相等。卸料板與凸凹模的間隙值由表7-4確定，取0.15mm。卸料板的厚度選為15mm，卸料板與凹模的外形尺寸相同。根據(jù)凹模的尺寸200mm×125mm×25mm，從而可以確定卸料板的尺寸200mm×125mm×15mm。\表6-4卸料板與凸凹模間隙值材料厚度t/mm＜0.50.5～1＞1單邊間隙Z/mm0.050.10.156.4.2卸料板材料的選擇卸料板主要是起卸料的作用，對它的強度和硬度要求較高，所以材料選擇是45鋼。45鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，它的質(zhì)量較好，含碳量（0.45%）波動小，性能較穩(wěn)定。經(jīng)過熱處理（調(diào)質(zhì)）后具有良好的綜合力學(xué)性能，即具有較高的強度、硬度，又具有較好的塑性、韌性。6.4.3卸料板的結(jié)構(gòu)設(shè)計卸料板與凸凹模應(yīng)該是間隙配合，要保證單邊間隙為0.15mm。本套模具采用了一個擋料銷和兩個導(dǎo)料銷進行條料的定位和導(dǎo)料。根據(jù)條料的寬（125mm）和搭邊值（2.5mm）確定擋料銷和導(dǎo)料銷的位置，兩個導(dǎo)料銷之間的距離為64mm。模具采用的是彈壓卸料板、彈簧和卸料螺釘進行卸料。四個卸料螺釘對稱分布，使每個卸料螺釘受力均勻。6.4.4卸料板整體精度的確定卸料板外輪廓的精度要求不高，所以選取IT14級，粗糙度為Ra3.2；而內(nèi)輪廓的精度要求比外輪廓的要求稍高，所以選取IT11級，粗糙度為Ra1.6；兩個螺紋孔和擋料銷、導(dǎo)料銷有定位的作用，所以精度要求要高一些為IT7級，粗糙度為Ra3.2。6.5固定板的設(shè)計凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。則凸模固定板的厚度：H凸固=（0.6～0.8）H凹（6-6）式中：H凸固-凸模固定板厚度；H凹-凹模厚度。根據(jù)公式（6-6）得凸模固定板厚度為：H凸固=（0.6～0.8）H凹=（0.6～0.8）H凹=（0.6～0.8）×25=15～20（mm）凸模固定板厚度取20mm。6.6推件塊、墊板、推板和推桿的設(shè)計6.6.1推件塊的設(shè)計推件的目的是將制件從凹模中推出。推件塊結(jié)構(gòu)形式分為：（1）彈性推件裝置：一般裝在下模，具有壓料作用，沖裁件質(zhì)量好；但推件力較小。常用于正裝式復(fù)合?；驔_裁薄板料的落料模中。（2）剛性推件裝置：一般裝在上模，利用壓力機的力推件，因此推件力大，推件可靠；但不具有壓料作用。常用于倒裝式復(fù)合模中。根據(jù)本副模具要求，所以采用剛性推件裝置。確定推件塊的材料為45鋼，沖孔凸模與推件塊的單邊間隙確定為0.5mm，保證沖孔凸模能正常運動。6.6.2墊板的設(shè)計它的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，如果凸模的端部對材料的壓力超過材料的許用壓力，需在凸模端部與上模座之間加上墊板防止模具損壞。墊板外形尺寸可與凸模固定板相同，其厚度一般取3～10mm，查參考文獻[112]中沖壓模具設(shè)計與制造22.5-17JB/T7643.3-1994，可得墊板尺寸為200mm×125mm×10mm。6.7擋料銷、導(dǎo)料銷的選用設(shè)計擋料銷時，應(yīng)注意以下幾點：（1）工件外形簡單時，應(yīng)以外形定位，外形復(fù)雜時以內(nèi)孔定位。（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，確保操作安全。（3）若工件需要經(jīng)過幾道工序完成時，各套沖模應(yīng)盡可能利用工件上同一位基準(zhǔn)，避免累積誤差。在此選用機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB2866.11-1981中的A型擋料銷，作為該模具中的擋料銷和導(dǎo)料銷。選取該模具的擋料銷和導(dǎo)料銷的直徑d＝10mm的A型固定擋料銷。6.8上下模座、模柄選用6.8.1上下模座的選用本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，裝配容易。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離11mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為14mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用H7/r6的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用H7/r6的過盈配合[13]。導(dǎo)套的長度，需要保證沖壓時導(dǎo)柱一定要進入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/r6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳深度0.8～1.2mm，淬硬58～62HRC。導(dǎo)柱的直徑、長度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。導(dǎo)柱：A25h6×180GB/T2861.1導(dǎo)套：A25H6×95×38GB/T2861.6模座的的尺寸L/mm×B/mm＝200mm×125mm,上模座的厚度與下模座厚度查標(biāo)準(zhǔn)分別為40mm、50mm。6.8.2模柄的選用模柄的作用是將上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大是模具。（5）浮動式模柄，它由模柄、球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的緊密沖裁。根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)，采用壓入式模柄。在設(shè)計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。綜合以上，本模具模柄選用：A40JB/T7646.2-1994。6.9螺釘、銷釘?shù)倪x用螺釘、銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，螺釘用于固定模具零件，銷釘則起定位作用。根據(jù)上模座、墊板、凸模固定板和凹模采用6個M10×70mm的螺釘固定，凸凹模固定板和下模座采用4個M10×65mm的螺釘固定，螺釘分布對稱，使緊固零件受力均勻。沖模上的螺釘常用圓柱頭內(nèi)六角螺釘（GB/T70-1985）。銷釘起定位作用，防止零件之間發(fā)生錯移，其本身承受切應(yīng)力。銷釘采用兩個，多用圓柱銷（GB/T119-2000）與零件上的銷孔采用過渡配合，上模座、凸模固定板、墊板和凹模采用Φ10×60mm的定位銷釘，凹模與下模座采用Φ10×60mm的定位銷釘。第7章沖壓設(shè)備的校核與選定7.1沖壓設(shè)備的校核該模具的閉合高度由以下零件高度相加之和求的。該模具閉合高度：H閉=H上+H下+H墊+L+H-h（7-1）式中：L-沖孔凸模長度；H-凸凹模厚度；h-沖孔凸模沖裁后進入凸凹模的深度h=2mm。根據(jù)公式（7-1）得模具的閉合高度為：H閉=H上+H下+H墊+L+H-h=45+50+10+46+87-2=