《沖裁模具設計》PPT課件.ppt

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1、沖裁模具設計 產(chǎn)量： 4000pcs 沖壓件名稱：郵票落料模 材料：銀 板厚： 0.6 mm 產(chǎn)量： 1000pcs 沖壓件名稱：銀幣 材料：銀 板厚： 5 mm，直徑 40 戒指落料模具設計過程 工序 1 研究分析客戶產(chǎn)品圖紙、產(chǎn)品制造 材料、產(chǎn)量、質(zhì)量、交貨期等要求，分析 沖壓件的工藝性。 工序 2 確定沖裁工藝方案 工序 3 確定模具總體結構方案 工序 4 排樣 工序 5 沖裁力計算 工序 6 沖床的選用 工序 7 設計模具 7.1 凸、 凹模設計 7.2 落料件制造公差確定 7.3 凹模外形尺寸確定 7.4 模具其他零件設計 工序 8 模具主要零件的加工 工序 9 凸模與凹模的加工工藝

2、 工序 10無導柱落料模裝配 工序 11 裝模調(diào)試 工序 1 研究分析客戶產(chǎn)品圖紙、產(chǎn)品制造材料、 產(chǎn)量、質(zhì)量、交貨期等要求，分析沖壓件的工藝 性。 沖裁工藝性分析： 1、 結構與尺寸方面分析 結構簡單，形狀不復雜，無懸臂，無凹槽。 2、精度方面分析 尺寸為自由公差，公差等級均不高于 IT11,從表可知，利用普通沖裁 方式可以達到零件圖樣尺寸精度要求 3、材料方面 沖裁材料是銀，沖裁性能很好，利于沖裁得到。 沖裁工藝性理論知識鏈接 工序 2 確定沖裁工藝方案 從零件的形狀及要求看，需要以下三個步驟 落料單工序模具 模具種類比 較項目 單工序模 級進模 復合模 無導向的 有導向的 沖壓精度 低

3、一般 IT13IT10 IT10IT8 零件平整程度 差 一般 不平整、高質(zhì)量件需 較平 因壓料較好，零件平整 零件最大尺寸和材 料厚度 尺寸、厚度不 受限制 中小型尺寸、厚 度較厚 尺寸在 250mm以下， 厚度在 0.16mm 之間 尺寸在 300mm以下，厚度 在 0.053mm之間 沖壓生產(chǎn)率 低 較低 工序間自動送料生產(chǎn) 效率較高 沖件留在工作面上需清理， 生產(chǎn)率稍低 使用高速自動壓力 機的可能性 不能使用 可以使用 可在高速壓力機上工 作 操作時出件困難，不作推薦 多排沖壓法的應用 廣泛用于尺寸較小的 沖件 很少采用 模具制造的工作量 和成本 低 比無導向模略高 沖裁較簡單的零件時

4、 低于復合模 沖裁復雜零件時低于級進模 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全需采取安全措施 工序 3 確定落料模具總體結構方案 從零件圖知，落料件外形筒單，精度要求 不高，且質(zhì)量輕，尺寸偏小，批量也小， 為降低成本，可用無導柱落料模進行落料。 無導柱模，沖裁導向依靠沖床滑塊導向， 由于沖床滑塊上下運動靠燕尾槽導向，相 當精確，均在 0.02毫米以內(nèi)，而精度要求 不高沖裁件，沖裁單邊間隙大多在 0.06以 上，故很安全。 4.1 坯料的展開長度計算 由圖所示零件圖可知 : L=50 t=0.6 t 工件的厚度 通過查表進行排樣 工序 4 排樣 落料模排樣如下 : 縱向搭邊 1.8毫米

5、，橫向搭邊 2毫米，條料寬度計算得 54毫米 ,零件 展開長 50毫米 , 材料利用率計算 沖裁件面積： 2797.2 條料寬為 54 推料步距 51.8 一個料距材料利用率 = S=50*50/2797.2=89.4% F 工件實際面積 S 一個步距條料面積 工序五 沖裁力計算 5.1 支架落料沖裁力計算 沖裁力計算公式； 50*50*0.6*125 187.500 K 沖裁力 沖裁周長 材料厚度 抗拉強度， 1n=0.1kg=0.0001t 推件力： t t 卡在凹模刃口內(nèi)的工件數(shù) 沖裁刃口厚取 3毫米，則沖一次要往下推五件，即 5， 推查表得 0.04 t 5 0.04 18.7 1.7

6、4噸 工序五 沖裁力計算 卸料力 Fx=KxF（ Kx 卸料系數(shù)； F 沖裁力） Kx=0.05 F= 18.7 Fx=0.05*18.7=0.935 總沖裁力總 t+Fx 18.7 1.74 +0.935 21.375噸 四、壓力中心的計算 沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。 為了保證壓力機和沖模正常平穩(wěn)地工作，必須使 沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心重合， 1、對于帶模柄的中小型沖模就是要使其壓力中心 與模柄軸心線重合。 2、若因沖件的形狀特殊，從模具結構方面考慮不 宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應注意盡 量使壓力中心的偏離不超出所選壓力機模柄孔投 影面積的范圍。 實際生產(chǎn)中，為了簡便起見

7、，壓力機的公稱壓力可按如下經(jīng)驗 公式確定。 對于施力行程較小的沖壓工序 (如沖裁、淺彎曲、淺拉深等 ) P(1 1 1 3) F 對于施力行程較大的沖壓工序 (如深彎曲、深拉深等 ) P(1 6-2 0) F 式中 P 壓力機的公稱壓力， kN； F 沖壓工藝總力， kN。 工序六 沖床的選用 公稱壓力的選擇 前面計算得支架落料的 總沖裁力 總推 +PX 6.68 1.34 +0.33 21.375 ，在此，選 11噸左右的沖 床。查沖床型號規(guī)格表，選可傾開式常用沖床，如 25。 其相關參數(shù)如下： 公稱壓力 :250 最大閉合高度 :270 閉合高度調(diào)節(jié)量 :55 模柄孔 :40*60 工序七

8、 設計模具 國內(nèi)模具設計書籍很多，模高設計各不相同，但大多是計 算確定，查表確定，或是按比例確定。 從經(jīng)驗總結出一條規(guī)律：從選定的具體沖床入手，展開整 套模設計，模具整體高度要求在選定的具體沖床的允許范 圍內(nèi)。整體模高設計，如何入手？ 對于落料件，先從凹模設計入手。凹模刃口與外型確定之 后，即可基本確定整套模具設計值。 間隙的講解視頻 孔徑尺寸 落料件外形尺寸 落料凸模 板材條料 落料凹模 模具間隙 Z=mt m 系數(shù) m=0.06 0.08 t 厚度 t=0.6 Z=3-5絲 我們選取模具雙面間隙是： 4絲 單邊間隙： 0.02 凹模刃口 1.1：凹模刃口尺寸確定： 有幾點原則須注意； ；落

9、料件是由凸模刃口與凹模刃口沖裁剪切而成 ， 一般沖裁 ， 剪切斷面是梯形 ， 細分斷面 ， 最上一層是毛刺 ， 往下一層是斷裂帶 ， 再往下一層是剪切帶 ， 最底層是圓角帶 ， 由于斷面是 梯形 ， 外形尺寸算到外形最大處 ， 即梯形底部處 ， 而不能算到梯形小端處 ， 即梯形頂部處 ， 而沖裁中 ， 落料件外形最大處 ， 與凹模孔相等 ， 落料件外形小端處 ， 與凸模相等 ， 最大處 與最小處尺寸差 ， 即基本等于凸模凹模間隙值 ， 所以 ， 落料件外形尺寸 ， 與凹模相等 ， 即落 料跟凹模 由于凹模在沖裁中 ， 每沖一件 ， 就摩擦凹模刃口一次 ， 在上千次以上沖裁中 ， 就摩擦千次 以

10、上 ， 因而刃口要磨損 ， 凹模刃口磨損后越來越大 ， 從而使落料件外形越來越大 ， 為使凹模 在相當長時沖裁磨損后 ， 仍能沖出合格落料件 ， 其刃口尺寸初始值應取較小值 ， 一般以尺寸 范圍中間偏小值為好 。 刃口尺寸制造公差 ， 一般都要比落料件公差值小很多 ， 才能保證落料件精度 ， 才能保證沖 裁間隙在合理范圍 。 一些書提出模具制造精度比工件精度高 3至 4級 ， 有的書則主張模具制造 精度為 6到 7， 也有些書主張取工件公差的 1 4， 他們的主張都有道理 ， 都可行 ， 但 我們認為僅是一種廣泛的祖略措施 ， 針對性不強 ， 當今模具制造 ， 與過去有較大發(fā)展變化 ， 手段多

11、 ， 加工精度高 ， 試想一臺價格上百萬元的數(shù)控加工中心 ， 加工精度達到 0， 005以內(nèi) ， 而你模具標注制造公差在 4或 6 7， 數(shù)值大都在 0.02 0.06以上 ， 甚至超過 0.1以上 ， 顯然是不適當?shù)?， 現(xiàn)場加工人員會再找你麻煩 ， 叫你修改數(shù)值至 0.01以內(nèi) ， 以便輸 入數(shù)值編程加工 。 而另一方面 ， 一些企業(yè)仍沿用八十年代或更早機床 ， 使用時間比我們學生 年令還大 ， 加工精度根本達不到 0.02以內(nèi) ， 你定出制造公差過小 ， 也制造不出 。 怎么辦呢 ？ 我 們認為 ， 模具制造公差 ， 應在滿足沖制件質(zhì)量要求前提下 ， 按實際加工環(huán)境制定 。 具體說 ，

12、在加工中心璣床加工的環(huán)境 ， 就可定為 0.01甚至更小 ， 而在老式機床加工環(huán)境 ， 可酌量各機床 加工能力 ， 在 0.02 0.06范圍內(nèi)選取具體公差值 ， 無須拘泥于一些計算值 ， 這樣的設計 ， 會 快捷多 。 查表 ， 得間隙值 0.15 0.19 凹模刃口型式 模具精度與沖裁件精度關系 2 ; 落料件制造公差確定； 尺寸 12.0， 按 13級取公差 ， 為 0.27 尺寸 55.4 ；按 13級取公差 ， 為 0.46 即 12。 0 0.27 55.4 0.46 分別代入公式計算凹模刃口尺寸； 公式： 凹 ， （ ） 12凹 （ 12 0.5 0.27） 0.02 11.87

13、 0.02 （ 按中等加工精度環(huán)境 ， 制造誤差直接 取 0.02值 ， 而不取 4 0.27 4 0.069） 55.4凹 （ 55.4 0.5 0.46） 0.02 55.17 0.02 （ 制造誤差取 0.02的理由同上 ） 沖裁件斷面表面糙糙度與毛刺高度 表 3 ; 凹模外形尺寸確定 凹模厚度： 有各種確定方法 ， 不外乎經(jīng)驗公式法 ， 經(jīng)驗法 ， 對比法 ， 等等 ， 這里介紹一種經(jīng)驗公式 小凹模 1.5 2.0） 大凹模 （ 2 3） 式中 凹模孔的最大寬度 因數(shù) ， 查表確定 ， 約在 0.1 0.6范圍 凹模厚度 ， 實際應用時 ， 由于綜合因素影響 ， 具體情況不同 ， 具體

14、分析確定 ， 中小型凹換 ， 計箕值小于 15時取 15， 而中型凹模計算值大于 50時 ， 也只取 50， 使用時均用用平板墊平 ， 加以支撐 。 剪切輪廓線到凹模外形最近邊緣的尺寸 初步計算 0.25 50 12.5 由于太薄不便于使用 ， 取 20 （ 1.5 2.0） 35 于是凹模外形尺寸為： 120*120*20 KbH Hc )25.1( cbA 2 caB 2 凹模厚度 凹模壁厚 凹模的長度 寬度 凹模厚度解析 小凹模 1.5 2.0） 大凹模 （ 2 3） 式中 凹模孔的最大長度 因數(shù)，查表確定，約在 0.1 0.6范圍 凹模厚度，實際應用時，由于綜合因素影響，具體情 況不同

15、，具體分析確定，中小型凹換，計箕值小于 15時取 15，而中型 凹模計算值大于 50時，也只取 50，使用時均用用平板墊平，加以支撐。 1卸料裝置 （ 1） 固定卸料板 特點 ： 卸料力大，卸料可靠 適用 ： 板料較厚（大于 0.5mm）、卸料力較大、平直度要求不 很高的沖裁件 與凸模的雙邊間隙 當卸料板僅起卸料作用 ，取 0.20.5mm 當卸料板兼起導板作用，按 H7/h6配合， 且應 小于 沖裁間隙。 彈壓卸料裝置 特點 ： 兼卸料及壓料作用，沖件質(zhì)量較好，平直度較高。 適用 ： 質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁 。 與凸模的單邊間隙 見表 .9.11，對特別小的沖孔凸?？蓪⒈?列數(shù)值適當

16、加大。 當卸料板兼起導板作用，同 固定卸料板 。 裝配要求 ： 在模具開啟狀態(tài)，卸料板應高出模具工作零件刃口 0.3 0.5mm，以便順利卸料。 1卸料裝置（續(xù)） 100 50 12 2固定板 作用 ： 固定小型的凸模和凹模 尺寸 ： 厚度一般取凹模厚度的 0.60.8倍 安裝 ： 與凸模過渡配合 H7/m6、 H7/n6，壓裝后磨平 3墊板 是否需要用墊板，可按下式效核： A Fp z 若凸模頭部端面上的單位壓力 p大于模座材料的許用壓應力 （見表 2.9.13） 時，就需要加墊板；反之則不需要加墊板。 100 50 12 4螺釘與銷釘 （ 2）橡膠的選用 1） 橡膠 選擇原則 所選橡膠允許

17、最大壓縮量 H2不超過其自由高度 H0的 45， 所選 橡膠 必須滿足預壓力 F0的要求 H2 =（ 0.350.45） H0 而橡膠預壓縮量 H0=（ 0.100.15） H0 橡膠高度與直徑 D之比應按下式校核 5.15.0 0 DH 0F xF H2 橡膠的最大許可壓縮量 H0 橡膠 預壓縮量 H0 橡膠 原長 （ 1） 橡膠 的選用 （續(xù)） 2） 橡膠 選擇步驟 根據(jù)卸料力求 橡膠橫截面尺寸 根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結構確定橡膠性能、形狀和數(shù)量。沖 裁卸料用較硬橡膠；拉深壓料用較軟橡膠。 也可以按表 2.9.12計算出橡膠橫截面尺寸 求橡膠高度尺寸 校核橡膠高度與直徑之比和最大相對壓縮變形量

18、是否在許可 的范圍內(nèi)。如果超過 1.5，則應把橡膠分成若干塊，在其間墊 以鋼墊圈；如果小于 0.5，則應重新確定其尺寸。 pFA xy / )30.025.0/(10 HH 式中含義 式中含義 橡膠橫截面尺寸 （ 2）凸模長度計算 當 采用彈壓卸料板 時，其凸模長度按下式計算： hthhL 21 凸模的尺寸 凸模高度 =卸料板厚度 -1+橡膠的高度 - （ 0.1 0.15） *橡膠的高度 +固定板厚度 + 修模量 固定板的厚度： 0.8*15=12 橡膠高度： 30 卸料板厚度： 12 凸模高度 =12-1+26+12=49 工序九 ; 模具其他零件設計 總原則是：厚度方面 ， 滿足強度要求

19、 ， 同時湊合總模高在所選沖床裝模閉合高度范圍 。 4.1; 各模板厚度設計： 前邊從沖裁力計算值考慮選定沖床為 23 25， 其最大閉合高度為 550。 最大裝模高度 180,連 桿調(diào)節(jié)長度 45,模柄孔尺寸 40,深 60,漏料孔 210.工作臺 300 450,因而此模總高應在此范圍 。 從裝模難易考慮 ， 應設計在 180 190為宜 。 上下底極 ， 從強度考慮 ， 應 25以上 ， 初選上底板 35， 下底板 30， ， 一些書主張底板厚為凹模厚度的 1.0 1.5倍 ， 而上底板可比下底板薄 5 10， 這都是總結經(jīng)驗結果 ， 由于模具布滿銷孔螺孔 ， 很難通過準確計算確定厚度值

20、 。 凸模墊板初選 10 凸模高 70 凸換固定板 30 卸料板 15 這樣 ， 總模高： 35 10 70+10+25+30 180 符合裝模高度要求 。 4.2 各模板長寬尺寸 下底坂； 應比沖床工作臺漏料孔大 ， 每邊應有 40 50供支承的面 ， 23 16漏料孔 210,左右 ， （ 準確值可到 沖床量取 ） ， 且每邊有 25 30左右支撐位置 ， 在這 ， 以漏料孔外形每邊加 25左右 ， 取 260 280， 即 下模底板為 30 260 280 上模底板： 由于本模決定用無導柱非標準簡易模 ， 所以上模底板不裝導套 ， 就按凹模外形即可 ， 即： 20 120 120 上模墊

21、板 ， 長與寬參照凹模外形 ， 即： 10 120*120 上模凸模固定板 凸模具硬度 50-55HRC， 如果是 luo鋼 ， 處理到 55-58HRC 長與寬參考凹模外形 ， 即 30 120 120 彈性卸料板： 15 120 120 工序十 ; 閃光器支架落料模主要零件的加工工藝 1; 凸模加工工藝 材料 Cr12 計算體積 ,圓棒落料鍛打成長方體 .每面留 3mm加工余量退火刨加工六面 ,留 1mm加工余 量 ,銑加工 ,每面留 0.3加工余量 ,熱處理 ,HRC50 55磨加工六面到尺寸要求 , 2; 凹模加工工藝 材料 A3 A3板劃粉線氧割出板料刨加工六面 ,留 1mm加工余量

22、 ,磨加工到尺寸 鉗工劃線 ,銑加工導料槽鉆線割孔 ,線割凸模過孔與凹模配鉆銷孔 ,螺紋 孔鉗工修整 ,待最后裝配 . 3; 固定卸料板加工工藝 材料 ;A3板 A3板劃粉線氧割出板料刨加工六面 ,留 1mm加工余量 ,磨加工到尺寸鉗工劃線 ,銑加工導 料槽鉆線割孔 ,線割凸模過孔與凹模配鉆銷孔 ,螺紋孔鉗工修整 ,待最后裝配 . 2凹模 （ 1）凹模外形結構及其固定方法 凹模采用螺釘和銷釘定位固定時，要保證螺釘（或沉孔）間、 螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否 則會影響模具壽命?？拙嗟淖钚≈悼蓞⒖急?2.9.3。 凹模具螺釘銷釘固定最小距離 無導柱落料模的沖床安裝 先把沖

23、床曲軸調(diào)到最低位 ,把沖床調(diào)整螺桿調(diào)整到最短 ,即 滑塊上升到最高點 ,把上模柄夾到滑塊上 ,夾緊 ,調(diào)整滑塊高 度 ,放入下模 ,把凸模插入下模凹?？變?nèi) 2mm左右 ,調(diào)整前后 左右間隙均勻 .然后用壓板壓緊下模用手扳動慣性輪 ,運轉(zhuǎn) 空沖一次 ,沒問題即可試沖 用與料厚相似紙皮試沖幾次 ,沒問題即可試沖 , 將事先裁好條料放入下模固定卸料極內(nèi) ,試沖兩片 ,拿出沖 裁件 ,測量尺寸是否合格 ,觀察周邊斷面狀況 ,光亮帶是否周 邊基本一致 ,若周邊不一致 ,證明凸模與凹模間隙不均勻 ,應 在凸模插入凹模情況下稍松開下模夾板 ,拷打下模調(diào)整間 隙 ,直到均勻 .再夾緊下模夾板 ,試沖一兩件 ,

24、得周邊光亮帶均 勻后 ,再檢各處夾緊否 .清理現(xiàn)場 ,送檢侍沖 . 軸 + 0 - es ei a b c cd d e ef f fg g h j js k m n p r s t u v x y z za zb zc 基本尺寸 孔 基本尺寸 + 0 - EI ES A B C CD D E EF F FG G H J JS K M N P R S T U V X Y Z ZA ZB ZC 工序十一 落料模的裝配 由于無導柱 ,可上模與下模分別裝配 上模裝配 ; 先把凸模固定板與墊板 ,上底板用夾板夾緊 ,鉆螺紋底孔 ,一般常規(guī) ,螺 紋分布于板的四 ,便于夾緊 ,同時擴光身孔 ,沉頭孔 ,

25、然后折夾板 ,開螺紋 ,上螺栓 重新緊固 ,上緊螺栓之后 ,開鉆銷孔 ,留 0.2,鉸孔到尺寸 ,折開螺栓 ,裝入凸模 ,重上 螺紋 ,打入銷 .完成上模裝配 . 下模裝配 ; 先對好凹模漏料孔與下底板漏料孔 ,后夾板夾緊 ,從底板方向開鉆螺紋底孔 ,擴 光身孔 ,沉頭孔 , 折夾板 ,開凹模螺紋 ,.用螺栓上緊凹模 ,開鉆銷底孔 ,鉸孔 ,打入銷釘 . 鉆定位銷孔于凹模上 , 上脫料板 ;夾板夾緊脫料板于凹模上 ,對齊孔位 ,從脫料板往下開鉆螺紋底孔于 凹模上 ,擴光身孔 .沉頭孔 .折開夾板 ,開螺紋 ,用螺栓把脫料板上緊 . 以上模具組裝完成后 ,折開 ,把凸模 ,凹模送熱處理 ,熱處理

26、后凹模線割修磨再最 后組裝 ,凸模直接組裝 . 必須說明 ,凸模凹模及固定板 ,卸料板 ,底板相關協(xié)同加工的孔 .大多是通過裝配 加工完成的 ,這樣才能保證同軸度 . 1:活動卸料板可以有效的保護沖頭 ,是沖頭不容易損壞 !(而固定卸料板不能 ) 2:活動卸料板可以壓料 ,是材料在沖壓過程中保持平整 !(而 固定卸料板不能 ) 3:使用固定卸料板可以降低上模重量 ,對于高速沖壓很有 幫助 ! 4:使用固定卸料板可以有很大的卸料力 !適用厚板的沖壓 ! 5:目前國內(nèi)連續(xù)模一般使用活動卸料板 ,保證模具壽命的 同時也有較高的速度 ! 6:日本式的模具結構中有兩種結合的 ,在局部使用活動卸 料板 ,既保證壽命又有壓料 !上模又輕 !不過維護不方便 !