L形垫片冲压倒装复合模具设计

PAGE12PAGE12第5章凸凹模的设计冲裁件的尺寸精度取决于凸，凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸来实现的保证。正确地确定刃口部分尺寸是相当重要的。5.1尺寸计算原则落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。考虑到冲裁时凸，凹模的磨损，在设计凸，凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小，应取工件尺寸公差范围内较大的数值，在凸，凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。3)确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值，一般模具制造精度比工件精度高3-4级5.2凸、凹模刃口尺寸计算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模具设计中的一项重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的计算，有两种计算方法，第一种计算方式是凸模与凹模图样分别加工法计算；第二种计算方法是凸模与凹模配作法。该冲件尺寸较多，若采用分开加工法计算，计算繁琐，且计算量较大，不宜采用，故采用第二种算法：凸模与凹模配作法[8]。（1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸AAj=(Amax-x△)凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第一类尺寸BBj=(Bmin+x△)（3）凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸第一类尺寸CCj=(Cmin+)其中，x为磨损系数。查表得：工件精度IT10级以上x=1工件精度IT1-IT13x=0.75工件精度IT14x=0.5因为本工件尺寸均为基本尺寸，故按IT14级精度，x=0.5。在所有的尺寸中，属于A类尺寸的有：、、属于B类尺寸的有：、具体计算如表5.1。表5-1工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸备注落料保证双边间隙为0.132-0.124。冲孔PAGEPAGE22第6章模具主要零部件设计设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件的定位、固定以及总体装配方法，本套模具主要采用螺钉固定模具零件，销钉起零件的定位作用，采用挡料销送进定距和导料销送进定位，无侧压装置。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。6.1凹模设计6.1.1凹模外形的确定凹模的外形一般有矩形和圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的[9]，如图7-1所示。凹模各尺寸计算公式如下：凹模边壁厚H=Kb1（6-1）凹模边壁厚c=(1.5～2)H（6-2）凹模板边长L=b1+2c（6-3）凹模板边宽B=b2+2c（6-4）式中：b1-冲裁件的横向最大外形尺寸；b2-冲裁件的纵向最大外形尺寸；K-系数，考虑板料厚度的影响，查表6-1。表6-1系数K值材料料宽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。根据公式（6-1）可计算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb2=0.25×87=21.75（mm）取22mm根据公式（6-2）可计算凹模边壁厚：c=(1.5～2)H=1.5×22～2×22=33～44（mm）根据凹模厚度和边壁厚可确定凹模板的长、宽的尺寸。取凹模尺寸为200mm×125mm×25mm。6.1.2凹模刃口结构形式的选择冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具结构来确定。由于本模具冲的零件尺寸较大，所以采用刃口为直通式，该类型刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。6.1.3凹模精度与材料的确定根据凹模作为工作零件，其精度要求较高，外形精度为IT11级，内型腔精度为IT7级，表面粗糙度为Ra3.2um，上下平面的平行度为0.02，材料选Cr12。6.2凸模的设计6.2.1凸模结构的确定凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式，另一类为整体式。整体式中，根据加工方法的不同，又分为直通式和台阶式。因为该制件形状不复杂，所以将落料模设计成台阶式凸模[10]，台阶式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。6.2.2凸模高度的确定因为该制件形状不是很复杂，所以将冲孔模设计成台阶式凸模。凸模与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、落料凹模与附加长度的总和，如图7-3所示。图6-1凸模高度尺寸凸模高度为：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-附加长度。附加长度包括凸模的修磨量，凸模进入凸凹模的深度。（附加长度取1mm）由公式(6-5)得：L=20+25+1=46(mm)由以上可得凸模图如图6-2所示：图6-2凸模图6.2.3凸模材料的确定该模具要求有较高的寿命和较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力,所以凸模的材料应选Cr12，热处理60～64HRC。6.2.4凸模精度的确定根据凸模作为工作零件，其精度要求较高，所以选用IT7级，表面粗糙度为Ra1.6um。6.3凸凹模设计6.3.1凸凹模外形尺寸的确定凸凹模的外形由本套模具所设计的零件图样外形确定。凸凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量，一般根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的，与落料凹模配合确定，其内孔尺寸与冲孔凸模配合确定。6.3.2凸凹模洞口类型的选取本设计采用的是倒装式复合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要设计凸凹模洞口类型，排出积存废料。凸凹模洞口的类型如图7-5所示，其中a、b、c型为直筒式刃口凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料的聚集而增大了推件力和凸凹模的涨裂力，给凸、凸凹模的强度都带来了不利影响。一般复合模和上出件的冲裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是锥筒式刃口，在凸凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大[11]。综上所述，本设计选用a型洞口。(a)(b)(c)(d)(e)图6-3凸凹模洞口的类型(a)直通式(b)直通式(c)直通式(d)锥筒式(e)锥形式6.3.3凸凹模材料的选取由于冲模为复合模，所以材料要有良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性、热处理工艺性等。Cr12刚具有较好的淬透性，很高的耐磨性，有较高的冲击韧度和承载强度，且淬火变形小。为满足以上要求，在该模具中凸凹模材料选用Cr12钢。6.3.4凸凹模精度的确定零件精度：由于该零件为工作零件，起主要成型的作用，对精度要求较高，外形精度公差为IT7。6.4卸料板的设计6.4.1卸料板外型设计在冲压工艺分析中已经选择了弹性卸料装置，采用卸料板进行卸料。卸料板不仅有卸料作用，还具有用凸凹模导向，对凸凹模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相等。卸料板与凸凹模的间隙值由表7-4确定，取0.15mm。卸料板的厚度选为15mm，卸料板与凹模的外形尺寸相同。根据凹模的尺寸200mm×125mm×25mm，从而可以确定卸料板的尺寸200mm×125mm×15mm。\表6-4卸料板与凸凹模间隙值材料厚度t/mm＜0.50.5～1＞1单边间隙Z/mm0.050.10.156.4.2卸料板材料的选择卸料板主要是起卸料的作用，对它的强度和硬度要求较高，所以材料选择是45钢。45钢是优质碳素结构钢，它的质量较好，含碳量（0.45%）波动小，性能较稳定。经过热处理（调质）后具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性。6.4.3卸料板的结构设计卸料板与凸凹模应该是间隙配合，要保证单边间隙为0.15mm。本套模具采用了一个挡料销和两个导料销进行条料的定位和导料。根据条料的宽（125mm）和搭边值（2.5mm）确定挡料销和导料销的位置，两个导料销之间的距离为64mm。模具采用的是弹压卸料板、弹簧和卸料螺钉进行卸料。四个卸料螺钉对称分布，使每个卸料螺钉受力均匀。6.4.4卸料板整体精度的确定卸料板外轮廓的精度要求不高，所以选取IT14级，粗糙度为Ra3.2；而内轮廓的精度要求比外轮廓的要求稍高，所以选取IT11级，粗糙度为Ra1.6；两个螺纹孔和挡料销、导料销有定位的作用，所以精度要求要高一些为IT7级，粗糙度为Ra3.2。6.5固定板的设计凸模固定板主要是固定凸模，保证凸模有足够的强度，使凸模与落料凹模、上模座、垫板更好的定位。凸模与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。则凸模固定板的厚度：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。根据公式（6-6）得凸模固定板厚度为：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推件块、垫板、推板和推杆的设计6.6.1推件块的设计推件的目的是将制件从凹模中推出。推件块结构形式分为：（1）弹性推件装置：一般装在下模，具有压料作用，冲裁件质量好；但推件力较小。常用于正装式复合模或冲裁薄板料的落料模中。（2）刚性推件装置：一般装在上模，利用压力机的力推件，因此推件力大，推件可靠；但不具有压料作用。常用于倒装式复合模中。根据本副模具要求，所以采用刚性推件装置。确定推件块的材料为45钢，冲孔凸模与推件块的单边间隙确定为0.5mm，保证冲孔凸模能正常运动。6.6.2垫板的设计它的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，如果凸模的端部对材料的压力超过材料的许用压力，需在凸模端部与上模座之间加上垫板防止模具损坏。垫板外形尺寸可与凸模固定板相同，其厚度一般取3～10mm，查参考文献[112]中冲压模具设计与制造22.5-17JB/T7643.3-1994，可得垫板尺寸为200mm×125mm×10mm。6.7挡料销、导料销的选用设计挡料销时，应注意以下几点：（1）工件外形简单时，应以外形定位，外形复杂时以内孔定位。（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全。（3）若工件需要经过几道工序完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一位基准，避免累积误差。在此选用机械行业标准GB2866.11-1981中的A型挡料销，作为该模具中的挡料销和导料销。选取该模具的挡料销和导料销的直径d＝10mm的A型固定挡料销。6.8上下模座、模柄选用6.8.1上下模座的选用本模具采用后侧导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。后侧导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态），导柱上端面与上模座顶面的距离11mm。而下模座底面与导柱底面的距离为14mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用H7/r6的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用H7/r6的过盈配合[13]。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H7/r6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳深度0.8～1.2mm，淬硬58～62HRC。导柱的直径、长度，按标准选取。导柱：A25h6×180GB/T2861.1导套：A25H6×95×38GB/T2861.6模座的的尺寸L/mm×B/mm＝200mm×125mm,上模座的厚度与下模座厚度查标准分别为40mm、50mm。6.8.2模柄的选用模柄的作用是将上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式有：（1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。（2）带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用H7/n6配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。（3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，主要用于小型模具。（4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座紧固在一起，使用与较大是模具。（5）浮动式模柄，它由模柄、球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差对冲模导向精度的影响，适用于滚珠导柱、导套导向的紧密冲裁。根据本模具结构，采用压入式模柄。在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致。综合以上，本模具模柄选用：A40JB/T7646.2-1994。6.9螺钉、销钉的选用螺钉、销钉都是标准件，螺钉用于固定模具零件，销钉则起定位作用。根据上模座、垫板、凸模固定板和凹模采用6个M10×70mm的螺钉固定，凸凹模固定板和下模座采用4个M10×65mm的螺钉固定，螺钉分布对称，使紧固零件受力均匀。冲模上的螺钉常用圆柱头内六角螺钉（GB/T70-1985）。销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，其本身承受切应力。销钉采用两个，多用圆柱销（GB/T119-2000）与零件上的销孔采用过渡配合，上模座、凸模固定板、垫板和凹模采用Φ10×60mm的定位销钉，凹模与下模座采用Φ10×60mm的定位销钉。第7章冲压设备的校核与选定7.1冲压设备的校核该模具的闭合高度由以下零件高度相加之和求的。该模具闭合高度：H闭=H上+H下+H垫+L+H-h（7-1）式中：L-冲孔凸模长度；H-凸凹模厚度；h-冲孔凸模冲裁后进入凸凹模的深度h=2mm。根据公式（7-1）得模具的闭合高度为：H闭=H上+H下+H垫+L+H-h=45+50+10+46+87-2=