第5章-級(jí)進(jìn)沖壓工藝與模具.ppt
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2019/10/13,1,第5章 級(jí)進(jìn)沖壓工藝與模具,5.1級(jí)進(jìn)沖壓工藝概述,5.1.1級(jí)進(jìn)沖壓工藝的概念及特點(diǎn),在一副模具中沿被沖原材料(條料或卷料)的直線送進(jìn)方向,具有至少兩個(gè)或兩個(gè)以上等距離工位,并在壓力機(jī)的一次行程中,在不同的工位上完成兩個(gè)以上的沖壓工序,2019/10/13,2,多工位級(jí)進(jìn)沖壓模具是一種高精度、高效率、長(zhǎng)壽面的先進(jìn)模具,是技術(shù)密集型模具的重要代表。除沖孔落料外,還可完成壓筋、沖窩、彎曲、拉深等工序,甚至可以鉚接、旋轉(zhuǎn)等裝配。,中、小型件,無論形狀多么復(fù)雜、沖壓工序怎么多,均可用一副級(jí)進(jìn)模沖壓完成,2019/10/13,3,級(jí)進(jìn)沖壓模的特點(diǎn):,(1)生產(chǎn)效率高:在一副模具中完成沖裁、拉深、成形甚至裝配,比復(fù)合模有更高的生產(chǎn)效率,(2)模具壽命長(zhǎng):工序可以分散到不同工位上,故不存在復(fù)合模的“最小壁厚”問題,設(shè)計(jì)時(shí)還可以根據(jù)模具強(qiáng)度和模具的裝配需要留出空工位,從而保證模具的強(qiáng)度和裝配空間,(3) 具有高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向(除模架導(dǎo)向精度要求高外,還必須對(duì)細(xì)小凸模實(shí)施內(nèi)導(dǎo)向保護(hù))和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng),以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命,(4) 常采用高速?zèng)_床生產(chǎn),自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)自動(dòng)化,操作安全,2019/10/13,4,級(jí)進(jìn)沖壓模的缺點(diǎn):,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,鑲塊較多,模具制造精度要求很高,給模具的制造、調(diào)試及維修帶來一定難度;同時(shí)要求模具零件互換性,在磨損或損壞后要求更換迅速、方便、可靠。,所以模具選材必須好(常采用高強(qiáng)度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等),必須采用慢走絲線切割、成形磨削、坐標(biāo)鏜、坐標(biāo)磨等先進(jìn)方法;模具造價(jià)高,制造周期長(zhǎng),對(duì)經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng);級(jí)進(jìn)沖壓材料利用率低。,2019/10/13,5,級(jí)進(jìn)沖壓模的使用:,主要用于薄料(0.1-1.2mm,不超過2mm)、批量大、形狀復(fù)雜、精度要求較高的中小型沖壓件生產(chǎn),也可用于批量不大且零件很小,操作不安全的零件生產(chǎn)。 對(duì)于較大的沖壓件適用于多工位傳遞式模具的沖壓加工。,國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2μm的精密級(jí)級(jí)進(jìn)沖壓模,工位數(shù)最多達(dá)160個(gè),壽命1-2億次,世界上的高速?zèng)_床速度已達(dá)4000次/min,2019/10/13,6,5.1.2級(jí)進(jìn)沖壓模具的分類,(1)級(jí)進(jìn)沖裁模具:完成沖孔、切槽、切斷、落料,甚至鉚接、旋轉(zhuǎn)等裝配,(2)級(jí)進(jìn)沖裁彎曲模具,(3)級(jí)進(jìn)沖裁拉深模具,(4)級(jí)進(jìn)沖裁成形模具:主要脹形、翻邊,功能分類:,(1)級(jí)進(jìn)沖壓模具,(2)多功能級(jí)進(jìn)沖壓模具:除沖壓外,還可疊壓、攻螺紋、鉚接和鎖緊;生產(chǎn)出來的不是單個(gè)零件,而是成批組件,2019/10/13,7,5.2級(jí)進(jìn)沖壓工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算,5.2.1排樣設(shè)計(jì)概述,級(jí)進(jìn)沖壓中,工件隨沖床每沖一次就向前送進(jìn)一個(gè)步距,到達(dá)不同的工位,設(shè)計(jì)中,要確定從板料毛坯到產(chǎn)品零件的成形過程,即各工位要進(jìn)行的加工工序內(nèi)容:確定排樣圖,設(shè)計(jì)方法和常規(guī)相同,主要是排樣設(shè)計(jì)復(fù)雜,(1)被沖零件各部分在模具中的沖壓順序,(2)模具的工位數(shù)及各工位的加工內(nèi)容,(3)被沖零件在條料上的排列方式、排列方位等,并反映出材料利用率的高低,(4)步距的公稱尺寸和定距方式,(5)條料的寬度,(6)載體的形式,(7)模具基本結(jié)構(gòu),2019/10/13,8,級(jí)進(jìn)模排樣的內(nèi)容,2)沖切刃口外形設(shè)計(jì):對(duì)具有復(fù)雜外形或內(nèi)孔的零件的幾何形狀進(jìn)行分解以確定零件形狀的沖壓順序,是工序排樣前必須完成的設(shè)計(jì)工作,1)毛坯排樣:零件的展開形狀在條料上的排列方式,3 )工序排樣:確定模具由多少工位組成、每個(gè)工位的具體加工工序,是毛坯排樣和沖切刃口外形設(shè)計(jì)的綜合,是級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。簡(jiǎn)稱排樣,應(yīng)用級(jí)進(jìn)模沖壓,排樣設(shè)計(jì)很重要,它不但要考慮材料的 (經(jīng)濟(jì)利用) ,還應(yīng)考慮制件的 (結(jié)構(gòu)形狀) 、(沖壓成形規(guī)律)、(模具強(qiáng)度) 等問題。,2019/10/13,9,排樣示意圖,,2019/10/13,10,5.2.2毛坯排樣,確定沖壓件毛坯外形在條料上的截取方位與相鄰毛坯的關(guān)系。需要解決:,(1)排樣類型,(2)搭邊值的確定,(3)步距的確定,(4)條料寬度的確定,(5)材料利用率,除了搭邊值比普通沖壓取得大一些,其他相同,2019/10/13,11,5.2.3沖切刃口設(shè)計(jì),一般將復(fù)雜外形和內(nèi)孔分幾次沖切,分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的幾何單元,各單元又通過組合、補(bǔ)缺的方式構(gòu)成新的沖切輪廓,從而設(shè)計(jì)出合理的凸模和凹模刃口的外形過程。,2019/10/13,12,沖切刃口設(shè)計(jì)需要解決:,1.輪廓的分解與重組,(1)有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu),分解段數(shù)應(yīng)盡量少,重組成形后的凸模和凹模外形要簡(jiǎn)單、規(guī)則,要有足夠的強(qiáng)度,要便于加工,2019/10/13,13,(2)輪廓分解應(yīng)保證產(chǎn)品零件的形狀、尺寸、精度和使用要求,(3)內(nèi)、外形輪廓分解后各段間的連接應(yīng)平直或圓滑,(4)分段搭接點(diǎn)應(yīng)盡量少,搭接點(diǎn)位置要避開產(chǎn)品零件的薄弱部位和外形的重要部位,放在不注目的位置,(5)有公差要求的直邊和使用中有滑動(dòng)配合要求的邊應(yīng)在一次沖切,不宜分段,以免誤差累積,2019/10/13,14,A面使用過程中是配合面,最好選圖(c),,2019/10/13,15,(6)復(fù)雜外形以及有窄槽或細(xì)長(zhǎng)臂的部位應(yīng)分解,復(fù)雜內(nèi)形應(yīng)分解,(7)毛刺方向有不同要求時(shí)應(yīng)分解,(8)輪廓分解應(yīng)考慮加工設(shè)備條件和加工方法,便于加工,輪廓分解與重組不是唯一的,設(shè)計(jì)過程十分靈活,經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng),難度大,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮多種方案,2019/10/13,16,1.輪廓分解時(shí)分段搭接頭的基本形式,內(nèi)、外輪廓分解后,各段之間必然要形成搭接頭,不恰當(dāng)?shù)姆纸鈺?huì)導(dǎo)致搭接頭處產(chǎn)生毛刺、錯(cuò)牙、尖角、塌角、不平直和不圓滑等質(zhì)量問題,常見搭接頭有三種:,(1)平接:把零件的直邊段分兩次沖切,先在一個(gè)工位上沖去一部分,再下一工位再?zèng)_去余下的部分。兩次沖切刃口平行、共線,但不重疊。,2019/10/13,17,平接在搭接頭處易產(chǎn)生毛刺、錯(cuò)牙、不平直等質(zhì)量問題。生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免采用。為保證平接各段搭接質(zhì)量,應(yīng)在各段的沖切工位設(shè)導(dǎo)正銷,2019/10/13,18,(2)交接:前、后兩次沖切刃口之間相互交錯(cuò),有少量重疊部分,按交接方式進(jìn)行刃口分解,對(duì)保證搭接頭的質(zhì)量比較有利,實(shí)際生產(chǎn)多采用,(3)切接:毛坯圓弧部分分段沖切時(shí)的搭接形式,前一工位先沖切一部分圓弧段,后續(xù)工序再?zèng)_切其余部分,前后兩段相切,2019/10/13,19,切接也容易在搭接頭處產(chǎn)生毛刺、錯(cuò)牙、不圓滑等質(zhì)量問題。為了改善切接質(zhì)量,在圓弧段設(shè)計(jì)凸臺(tái),2019/10/13,20,5.2.4工序排樣,是對(duì)毛坯排樣和沖切刃口設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化組合,解決內(nèi)容:,1.工序的確定和排序,工序的順序以有利于下道工序進(jìn)行為原則,做到先易后難,先沖平面形狀后沖立體形狀。,(1)級(jí)進(jìn)沖裁的工序排樣,1)帶孔的沖裁件,先沖孔后沖外形,2019/10/13,21,(1)級(jí)進(jìn)沖裁的工序排樣,2)盡量避免采用復(fù)雜形狀的凸模、凹模,即對(duì)復(fù)雜的型孔或外形進(jìn)行分解,采用分段切除的辦法,2019/10/13,22,(1)級(jí)進(jìn)沖裁的工序排樣,3)零件上有嚴(yán)格要求的相對(duì)尺寸,應(yīng)放在同一工位沖出。若無法安排在同一工位沖出,可安排在相近工位上沖出,2019/10/13,23,(1)級(jí)進(jìn)沖裁的工序排樣,4)尺寸與形狀要求高的輪廓應(yīng)在較后的工位上沖出,5)外形薄弱部分的沖切應(yīng)安排在較前的工位,6)當(dāng)孔到邊緣的距離較小,而孔的精度又較高時(shí),若先沖孔后沖外形,可能會(huì)導(dǎo)致孔變形,此時(shí)應(yīng)先將孔外緣沖出,再?zèng)_孔。,7)輪廓周界較大的沖切工藝盡量安排在中間沖切,以使壓力中心與模具中心重合,2019/10/13,24,(2)級(jí)進(jìn)彎曲的工序排樣,1)對(duì)于帶孔的彎曲類零件,一般先沖孔,再?zèng)_切掉需要彎曲部分的周邊材料,然后再彎曲,最后切除其余廢料,使工件與條料分離,當(dāng)孔靠近彎曲變形區(qū)且又有精度要求時(shí)應(yīng)先彎曲后沖孔,2019/10/13,25,(2)級(jí)進(jìn)彎曲的工序排樣,2)彎曲時(shí)應(yīng)先彎曲外面再彎曲里面,彎曲半徑過小時(shí)應(yīng)加整形工序,2019/10/13,26,(2)級(jí)進(jìn)彎曲的工序排樣,3)毛刺方向一般應(yīng)位于彎曲區(qū)內(nèi)側(cè),以減少彎曲破裂的危險(xiǎn),改善產(chǎn)品外觀,4)彎曲線應(yīng)安排在與纖維方向垂直的方位,當(dāng)零件在相互垂直的方向或幾個(gè)方向都要進(jìn)行彎曲時(shí),彎曲線應(yīng)與條料的纖維方向成30~60°的角度,5)在一個(gè)工位上彎曲變形程度不宜過大。對(duì)于復(fù)雜的彎曲件,應(yīng)分解成簡(jiǎn)單彎曲工序的組合,經(jīng)過逐次彎曲而成。對(duì)精度要求較高的復(fù)雜彎曲件,應(yīng)以整形工序保證工件的精度,6)對(duì)于一個(gè)零件的兩個(gè)彎曲部分有尺寸精度要求時(shí),則應(yīng)在同一工位一次成形以保證精度,2019/10/13,27,(2)級(jí)進(jìn)彎曲的工序排樣,7)對(duì)于小型單角彎曲件,為避免彎曲時(shí)載體變動(dòng)和側(cè)向滑動(dòng),應(yīng)盡量成對(duì)彎曲后再剖切分開,8)盡可能以沖床行程方向作為彎曲方向,以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu),2019/10/13,28,(3)級(jí)進(jìn)拉深的工序排樣,不像單工序拉深那樣單個(gè)坯料送進(jìn),它是把載體、搭邊和坯料連接在一起連續(xù)送進(jìn)級(jí)進(jìn)拉深模成形,級(jí)進(jìn)拉深不能中間退火,要求材料有較高的塑性,由于工序相互制約,因此每一工位拉深的變形程度不能太大,均小于單個(gè)毛坯的拉深,2019/10/13,29,(3)級(jí)進(jìn)拉深的工序排樣,無切口級(jí)進(jìn)拉深在整體上拉深,相鄰兩個(gè)拉深工序之間相互約束,材料在縱向流動(dòng)比較困難,變形程度大時(shí)就容易拉裂,每道工序變形程度不能太大,工位數(shù)較多,優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省材料,適合于拉深有較大的相對(duì)厚度(t/D)×1001,凸緣直徑相對(duì)較?。╠1/d=1.1~1.5)和相對(duì)高度h/d較低,2019/10/13,30,(3)級(jí)進(jìn)拉深的工序排樣,有切口級(jí)進(jìn)拉深是在零件的相鄰處切開一切口或切縫。相鄰兩工序相互影響和約束較小,此時(shí)的拉深與單個(gè)毛坯拉深相似.,因此,每道工序的拉深系數(shù)可小些,即拉深的次數(shù)可少些,且模具較簡(jiǎn)單,但毛坯材料消耗較多。,用于拉深較困難的拉深件,即相對(duì)厚度(t/D)×100較小,凸緣相對(duì)直徑(d1/d)較大,相對(duì)高度h/d較大。,2019/10/13,31,2.空工位設(shè)置,簡(jiǎn)稱空位,指工序經(jīng)過時(shí),不做任何沖壓加工的工位。,原因是提高模具強(qiáng)度、保證模具的壽命和產(chǎn)品質(zhì)量以及模具中的特殊機(jī)構(gòu)等。,2019/10/13,32,3.載體設(shè)計(jì),級(jí)進(jìn)沖壓時(shí)條料連接工序件并將工序件在模具上穩(wěn)定送進(jìn)的部分材料。,2019/10/13,33,3.載體設(shè)計(jì),四類載體。,(1)邊料載體:條料搭邊廢料作為載體。整個(gè)工件周邊都有廢料,穩(wěn)定性好、簡(jiǎn)單。,2019/10/13,34,3.載體設(shè)計(jì),四類載體。,(2)單側(cè)載體(單載體):在條料一側(cè)留出一定寬度,并在適當(dāng)?shù)奈恢门c工序連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)工序件的運(yùn)載。適合于條料厚度t在0.5mm以上的沖壓件,特別對(duì)于零件一端或幾個(gè)方向帶有彎曲的場(chǎng)合。,2019/10/13,35,3.載體設(shè)計(jì),四類載體。,(3)雙側(cè)載體(標(biāo)準(zhǔn)載體、雙載體):在條料兩側(cè)分別留出一定寬度的材料運(yùn)載工序件,工序件連接在兩側(cè)載體的中間,比雙載體更穩(wěn)定,具有更高的定位精度。主要用于薄料(t≤0.2mm),工件精度較高的場(chǎng)合。但材料的利用率有所降低,往往是單件排列。,2019/10/13,36,3.載體設(shè)計(jì),四類載體。,(4)中間載體:與單側(cè)載體相似,比單側(cè)和雙側(cè)載體節(jié)省材料,在彎曲工序排樣中應(yīng)用較多,最適合(t0.2mm),兩外側(cè)有彎曲的具有對(duì)稱性零件。中間載體寬度靈活掌握,但不小于單載體寬度。,2019/10/13,37,4.定位形式選擇,由于級(jí)進(jìn)沖壓是將產(chǎn)品的沖壓加工工序分在多個(gè)工位上完成,為了保證前、后工位工序件的沖切刃口能準(zhǔn)確銜接、匹配。要求工序件在每一工位上都能準(zhǔn)確定位。,2019/10/13,38,縱向定位包括定距和導(dǎo)正,橫向定位是導(dǎo)料。,級(jí)進(jìn)定位方式:表5.1,(1)側(cè)刃定位:一般應(yīng)安排在第1工位,目的是使沖壓一開始條料就能按一定步距送進(jìn)。,(2)導(dǎo)正銷定位:用裝于上模的導(dǎo)正銷插入條料上的導(dǎo)正孔以矯正條料的位置,保持凸模、凹模和工序件三者之間具有正確的相對(duì)位置。,1落料凹模 2導(dǎo)正銷 3沖導(dǎo)正孔凸模,2019/10/13,39,(2)導(dǎo)正銷定位,1)導(dǎo)正銷孔直徑,級(jí)進(jìn)模的導(dǎo)正銷孔多數(shù)是設(shè)置在條料的載體上(也可設(shè)置在工序件的孔上),因此導(dǎo)正銷孔的直徑的大小直接影響到材料的利用率,不能取過大,也不能取過小,否則不能保證導(dǎo)正銷的強(qiáng)度。,導(dǎo)正銷孔直徑,應(yīng)綜合考慮板料厚度、材質(zhì)、硬度、毛坯尺寸、載體形式和尺寸、排樣方案、導(dǎo)正方式、產(chǎn)品精度要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工速度等因素。表5.2,2019/10/13,40,2)導(dǎo)正銷孔位置,直接導(dǎo)正:利用產(chǎn)品零件本身的孔作為導(dǎo)正孔,導(dǎo)正銷可安裝于凸模中,也可單獨(dú)設(shè)置。,間接導(dǎo)正:利用載體或廢料上專門沖出的導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正。,導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正一般在第1工位上沖出,緊接第2工位要有導(dǎo)正銷,以后每隔2~4個(gè)工位等距離設(shè)置。導(dǎo)正銷孔可以設(shè)置單排或雙排,主要取決于工件的形狀和模具結(jié)構(gòu),當(dāng)條料寬度較大時(shí)盡量采用雙排導(dǎo)正銷。,導(dǎo)正銷孔精確定位時(shí),有時(shí)會(huì)引起導(dǎo)正孔變形或劃傷,盡量避免在工件上直接導(dǎo)正,和側(cè)刃和自動(dòng)送料聯(lián)合定位。,2019/10/13,41,3)側(cè)刃與導(dǎo)正銷孔混合定位,側(cè)刃作為粗定位,導(dǎo)正銷起精確定位的作用。此時(shí)側(cè)刃長(zhǎng)度應(yīng)大于步距0.05 ~ 0.08毫米,以便導(dǎo)正銷插入導(dǎo)正孔時(shí)條料略向后移動(dòng)。在設(shè)計(jì)模具時(shí),導(dǎo)正孔一般應(yīng)在第一個(gè)工位沖出,導(dǎo)正銷設(shè)置在第二個(gè)工位。,1—導(dǎo)尺 2—側(cè)刃沖去的料邊 3—側(cè)刃擋塊 4—導(dǎo)正銷,2019/10/13,42,5.2.5排樣舉例,1. 排樣設(shè)計(jì)過程,因?yàn)槭菑澢紫惹蟪稣归_圖(若是沖裁件,此步可省略;若是拉深件,先計(jì)算展開尺寸、拉深次數(shù)、每次拉深的半成品尺寸及條料寬度尺寸)。然后按照毛坯排樣、再?zèng)_切刃口外形尺寸、最后按排樣步驟進(jìn)行。,2019/10/13,43,(1)毛坯排樣,整個(gè)工件面積約1131.1mm2(包括工件中間的方孔和兩端的小孔。,ηa=1133.1/(64×26.6)=0.67 ηb=1133.1/(64.6×26)=0.67 ηc=1133.1/(64.6×25)=0.70 ηd=1133.1/(52×30.1)=0.72,2019/10/13,44,(2)沖切刃口外形尺寸,先沖導(dǎo)正孔、兩個(gè)小孔和中間方孔,后續(xù)工序利用導(dǎo)正銷定位。,彎曲之前將待彎部分與條料分離,考慮簡(jiǎn)化模具和保證強(qiáng)度,分兩步?jīng)_出連接槽。,2019/10/13,45,(3)工序排樣,在上述排樣的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出工序排樣圖。,2019/10/13,46,2. 排樣圖的繪制,(1)繪制一條水平線,根據(jù)步距繪出各工位的中心。,(2)從第1工位開始,繪制沖壓加工內(nèi)容。(切口、導(dǎo)正銷孔、側(cè)刃定距),(3)繪出第2工位內(nèi)容,第1工位切口、沖孔也應(yīng)畫出。,(4)繪出第3工位內(nèi)容,即使空位也應(yīng)畫出,第1工位、第2工位形狀也應(yīng)表達(dá)。,(5)以此類推,繪完所有,最后1步為落料時(shí),只需繪出落料外形。,2019/10/13,47,2. 排樣圖的繪制,(6)檢查各工位是否繪制正確,不對(duì)處修改。,(7)繪出條料外形,有側(cè)刃成形定位時(shí)應(yīng)繪制側(cè)刃加工形狀。,(8)每工位繪上剖面線或分別涂上不同顏色。,(9)標(biāo)注必要尺寸:步距、料寬、導(dǎo)正銷孔徑、側(cè)刃所沖料邊寬度等。并注上送料方向、工位數(shù)及各工位沖壓名稱。,2019/10/13,48,5.3級(jí)進(jìn)模的典型結(jié)構(gòu),5.3.1沖裁級(jí)進(jìn)模,厚度0.15mm引線片,外形比較簡(jiǎn)單規(guī)則,孔為異形,且較為復(fù)雜,有寬度3mm、長(zhǎng)度10mm窄條,9個(gè)φ1.2小孔相距很近。,普通模具沖壓沖異形孔模具復(fù)雜,強(qiáng)度難以保證,小圓孔太近無法沖出,所以級(jí)進(jìn)模。9孔和異型孔分別在3個(gè)工位上沖出,異形孔在3個(gè)工位上沖出,2019/10/13,49,5.3.1沖裁級(jí)進(jìn)模,采用了內(nèi)、外導(dǎo)向,利用小導(dǎo)柱11、小導(dǎo)套10保護(hù)細(xì)小凸模,同時(shí)為了操作安全,設(shè)置了安全擋板6。,1、21、26—螺釘;2—下模座;3、22—圓柱銷;4—凹模;5-導(dǎo)料板;6—安全擋板;7—落料凸模;8—彈簧;9—卸料螺釘;10—小導(dǎo)套;11—小導(dǎo)柱;12、13、15、17、18—沖孔凸模;14—模柄;16—止動(dòng)銷;19—側(cè)刃;20—上模座;23—墊板;24—導(dǎo)套;25—凸模固定板;27—卸料板;28—導(dǎo)柱;29、32—銷釘;30—側(cè)刃擋塊;31—螺釘;33—托料板,2019/10/13,50,5.3.2沖裁彎曲級(jí)進(jìn)模,將條料的局部沖裁與坯料的依次彎曲有機(jī)地組合在一起。是級(jí)進(jìn)模中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)最多的一種模具。,沖裁的作用是在規(guī)定的工位沖導(dǎo)正孔,沖成不受彎曲影響的零件上各種型孔,在彎曲成形工位前沖出待彎曲部位的展開尺寸與形狀,在條料上沖出傳遞坯料的載體,彎曲后沖孔和使彎曲件與載體分離。,2019/10/13,51,嵌入式插銷零件圖,料厚1.4mm,需要沖孔、切舌、彎曲多道工序。如單工序生產(chǎn),需要多副模具、多次重復(fù)定位、生產(chǎn)效率低、精度難以保證。故采用級(jí)進(jìn)模。,2019/10/13,52,嵌入式插銷零件圖,采用了浮頂裝置16、17以保證第5工位彎曲后能將帶料托起,以方便送料。,1 —下模座; 2—凹模; 3—卸料板; 4—凸模固定板; 5—墊板; 6—上模座;7—裁搭邊凸模;8—彎曲凸模; 9—模柄; 10—彎曲凸模; 11—裁搭邊凸模;12—頂板;13—襯套; 14—沖孔凸模; 15、18—彈簧;16、17—浮頂裝置;19—螺塞;20--導(dǎo)料板;,2019/10/13,53,5.3.3沖裁拉深級(jí)進(jìn)模,是沖壓工藝應(yīng)用最早的一種。在成批或大量生產(chǎn)中,外形尺寸在60mm以內(nèi),材料厚度在2mm以下的以拉深成形為主的沖壓件均可用帶料的級(jí)進(jìn)拉深成形。,帶料級(jí)進(jìn)拉深是在帶料上直接(不截成單個(gè)毛坯)進(jìn)行拉深。零件拉深完成后才從帶料上沖裁下來。,這種拉深生產(chǎn)率很高,但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,只有大批量生產(chǎn)且零件不大的情況下才采用,或者零件特別小,手工操作很不完全,雖不是大批生產(chǎn),也可以采用。,2019/10/13,54,沖裁拉深級(jí)進(jìn)模,六角形拉深件,7個(gè)工位。,2019/10/13,55,沖裁拉深級(jí)進(jìn)模,采用正裝結(jié)構(gòu)。采用雙側(cè)刃定距,避免了料尾損失,凹模全部是鑲平形式,維修方便。,1—落料凸模; 2、3—沖孔凸模; 4、6、7—彎曲凸模; 5、22—護(hù)套; 8—切口凸模;9—側(cè)刃;10—壓邊圈; 11--導(dǎo)料板;12—刮料板;13—側(cè)刃擋塊;14、15、16—浮頂銷;17—凹模鑲套; 18—凹模鑲塊; 19 —凹???;20--下模座; 21—墊板,2019/10/13,56,5.4級(jí)進(jìn)沖壓模設(shè)計(jì),5.4.1級(jí)進(jìn)沖壓模具的分類,級(jí)進(jìn)沖壓模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零件數(shù)量比較多,一般級(jí)進(jìn)沖壓模由幾十個(gè)乃至幾百個(gè)零件組成,可分為工作零件和輔助零件。 表5.3(P180)。,2019/10/13,57,5.4.2工作零件設(shè)計(jì),工作零件主要指凸模和凹模。和其他沖壓工藝的工作零件有許多地方是相同的。,1.凸模設(shè)計(jì),(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,級(jí)進(jìn)沖壓模一副模具中,既有成形用凸模,又有許多沖小孔凸模、沖窄長(zhǎng)槽凸模、分解沖裁凸模等。凸模根據(jù)具體沖壓性質(zhì)的要求,被沖材料的厚度、沖壓的速度、沖裁間隙和凸模的加工方法等因素綜合考慮其結(jié)構(gòu)和固定方法。,2019/10/13,58,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,沖小孔凸模,通常采用加大固定部分直徑,縮小刃口部分長(zhǎng)度的措施來保證小凸模的強(qiáng)度和剛度。,當(dāng)工作部分和固定部分的直徑差太大時(shí),可設(shè)計(jì)多臺(tái)階結(jié)構(gòu)。各臺(tái)階過渡部分必須用圓弧光滑連接,不允許有刀痕。,,特別小的凸模可以采用保護(hù)套結(jié)構(gòu)。Φ0.2mm左右的小凸模,其頂端露出保護(hù)套約3.0~4.0mm。,卸料板還應(yīng)考慮到對(duì)凸模的導(dǎo)向保護(hù)作用,以消除側(cè)壓力對(duì)凸模的作用而影響其強(qiáng)度。,2019/10/13,59,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,,2019/10/13,60,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,除了沖孔凸模外,級(jí)進(jìn)模中有許多分解沖裁的制件輪廓沖裁凸模。加工大都采用線切割結(jié)合磨削的加工方法。,,(a)直通式凸模外,常采用的固定方法是鉚接和吊裝在固定板上,但鉚接后難以保證凸模與固定板的較高的垂直度,且修整凸模時(shí)鉚合固定將會(huì)失去作用。,此種結(jié)構(gòu)在多工位精密模具中常采用吊裝,如(b),固定部分臺(tái)階設(shè)在單面 。,(c)為同樣斷面的沖裁凸模,固定部分臺(tái)階設(shè)在雙面,受力穩(wěn)定 。,2019/10/13,61,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,,(d)兩側(cè)有異形突出部分,突出部分窄小易產(chǎn)生磨損和損壞,因此結(jié)構(gòu)上宜采用鑲拼結(jié)構(gòu)。,(e)為一般使用的整體成形磨削帶突起的凸模。,(f)為用于快換的凸模結(jié)構(gòu)。,2019/10/13,62,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,,螺釘固定和錐面固定。,2019/10/13,63,(1)凸模的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式,,對(duì)于較薄的凸模可采用側(cè)面開槽用壓板固定的方法。,2019/10/13,64,(2)凸模長(zhǎng)度,,1)當(dāng)同一副模具中各凸模絕對(duì)長(zhǎng)度不一致時(shí),應(yīng)確定一基準(zhǔn)凸模的工作長(zhǎng)度,基準(zhǔn)長(zhǎng)度為35、40、45,…65mm,其他凸模按基準(zhǔn)長(zhǎng)度計(jì)算,盡量選用標(biāo)準(zhǔn)凸模長(zhǎng)度。,凸模工作部分的基準(zhǔn)長(zhǎng)度,由工件料厚和模具結(jié)構(gòu)大小等因素決定,在滿足多種凸模結(jié)構(gòu)的前提下,力求最小。,2)凸模應(yīng)有一定的使用高度和足夠的刃磨量。,3)注意凸模工作的同步性,即保證凸模進(jìn)入工作前,導(dǎo)料銷插入導(dǎo)料孔,卸料板將調(diào)料壓緊。,2019/10/13,65,(2)凸模長(zhǎng)度,,沖裁彎曲級(jí)進(jìn)模或沖裁拉深級(jí)進(jìn)模的工作順序,一般是先由導(dǎo)正銷導(dǎo)正條料,待彈性卸料板壓緊條料后,開始進(jìn)行彎曲或拉深,然后進(jìn)行沖裁。,沖裁凸模和成形凸模長(zhǎng)度是不一樣的。,2019/10/13,66,2.凹模設(shè)計(jì),,(1)凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方式,1)整體式凹模,主要用于工位數(shù)不多的小型級(jí)進(jìn)模,2019/10/13,67,,(1)凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方式,2)嵌塊式凹模,特點(diǎn)是嵌塊套外形做成規(guī)則形,且可選用標(biāo)準(zhǔn)的嵌塊,在嵌塊上加工出型孔,嵌塊損壞后可迅速更換備件,2019/10/13,68,,(1)凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方式,3)拼塊式凹模,將凹模組件按位置關(guān)系裝配在凹模容框內(nèi),并在下面加整塊墊板以組成整體凹模。,制造方便,加工精度高,壽命長(zhǎng),應(yīng)用廣泛。,2019/10/13,69,,(2)凹模外形尺寸的確定,確定凹模厚度和長(zhǎng)、寬尺寸,需從刃口受力情況、刃口輪廓長(zhǎng)度、成形工序的形成要求及固定方法組合考慮。,2019/10/13,70,5.4.3定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),1.定距結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),目的是保證各工位工序件能按設(shè)計(jì)要求等距向前送進(jìn),常用的定距結(jié)構(gòu):,擋料銷:用于精度要求不高的手工送料級(jí)進(jìn)模,使用方法同普通沖壓模。,,導(dǎo)正銷(精定位)+側(cè)刃(粗定位) :用于精密級(jí)進(jìn)模中,側(cè)刃粗定位,導(dǎo)正銷精定位,2019/10/13,71,(1)側(cè)刃,按側(cè)刃進(jìn)入凹模分為無導(dǎo)向和有導(dǎo)向,直入式側(cè)刃適合于料厚小于1.2mm的薄料沖壓;有導(dǎo)向的側(cè)刃常用于側(cè)刃兼做切除廢料用、且被沖形狀比較復(fù)雜的模具中。,2019/10/13,72,(2)導(dǎo)正銷,導(dǎo)正銷導(dǎo)入材料時(shí),既要保證材料的定位精度,又要保證導(dǎo)正銷能順利地插入導(dǎo)正孔。,配合間隙大,定位精度低;配合間隙過小,導(dǎo)正銷磨損加劇并形成不規(guī)則形狀,從而又影響定位精度。導(dǎo)正銷直徑:表5.4,導(dǎo)正銷的前端部分應(yīng)突出于卸料板的下平面,0.8tx1.5t,薄料取大值,厚料取小值,當(dāng)t=2mm以上時(shí),x=0.6t,1—導(dǎo)正銷; 2—彎曲凸模; 3—沖裁凸模; 4—彈性卸料板,2019/10/13,73,導(dǎo)正銷固定方式,(a)導(dǎo)正銷固定在凸模上;(b)導(dǎo)正銷固定在卸料板上;其余固定在固定板上。,導(dǎo)正銷在一副模具上多處使用時(shí),其突出長(zhǎng)度x、直徑尺寸和頭部形狀必須保持一致,使所有導(dǎo)正銷載荷基本相等,2019/10/13,74,2.導(dǎo)向與浮頂裝置設(shè)計(jì),帶料經(jīng)過沖裁、彎曲、拉深等變形后,在條料的厚度方向上會(huì)有不同高度的彎曲和突起,為了順利送進(jìn)帶料,必須將已被成形的帶料頂起,使彎曲和突起的部位離開凹模型孔,并略高于凹模工作表面的帶料頂起結(jié)構(gòu),浮頂裝置往往和帶料的導(dǎo)向零件(導(dǎo)料板)共同使用構(gòu)成條料的導(dǎo)向系統(tǒng),2019/10/13,75,2.導(dǎo)向與浮頂裝置設(shè)計(jì),浮頂器由浮頂銷、彈簧和螺塞組成。,圖(a)只浮頂條料離開凹模平面,因此可以設(shè)置在任意位置,但應(yīng)盡量靠近成形部分的材料平面上,浮頂力大小要均勻、適當(dāng)。,2019/10/13,76,圖(b)是套式浮頂結(jié)構(gòu),這種裝置除了浮頂條料離開凹模平面外,還兼起保護(hù)導(dǎo)正銷的作用,應(yīng)設(shè)置在有導(dǎo)正銷的位置上,沖壓時(shí),導(dǎo)正銷進(jìn)入套式浮頂銷的內(nèi)孔。,2019/10/13,77,圖(c)是槽式浮頂結(jié)構(gòu),這種裝置不僅浮頂條料離開開凹模平面,還對(duì)條料進(jìn)行導(dǎo)向,此時(shí)模具局部或全部長(zhǎng)度上不宜安裝導(dǎo)料板,而是由裝在凹模工作型孔兩側(cè)(或一側(cè))、平行于送料方向、帶有導(dǎo)向槽的槽式浮頂銷進(jìn)行導(dǎo)料。,2019/10/13,78,3.導(dǎo)料板,兩種形式:,(1)普通型導(dǎo)料板:結(jié)構(gòu)和原理同普通模具,適用于低速、手工送料,且為平面沖裁的連續(xù)模;,(2)帶凸臺(tái)導(dǎo)料板:適用于高速、自動(dòng)送料,且多為帶成形、彎曲的立體沖壓連續(xù)模。凸臺(tái)的目的是保證條料在浮動(dòng)送料過程中始終保持在導(dǎo)板內(nèi)運(yùn)動(dòng)。,2019/10/13,79,5.4.4卸料裝置設(shè)計(jì),兩種形式,(1)剛性卸料:,(2)彈性卸料:級(jí)進(jìn)模常用,主要由卸料板、彈性元件(彈簧、橡膠墊、氮?dú)鈴椈桑?、卸料螺釘和輔助導(dǎo)向零件組成。,1—凹模; 2—導(dǎo)料板; 3—彈壓卸料板; 4—彈簧; 5—卸料螺釘; 6—墊板; 7—凸模; 8—凸模固定板,除沖壓開始前壓緊帶料,防止各凸模沖壓時(shí)由于先后次序的不同或受力不均引起帶料竄動(dòng),并保證沖壓結(jié)束后平穩(wěn)卸料。,更重要的是卸料板對(duì)各崗位上的凸模(特別是細(xì)小凸模)起到精確導(dǎo)向和有效地保護(hù)作用。,2019/10/13,80,卸料板的輔助導(dǎo)向形式,1—小導(dǎo)套; 2—小導(dǎo)柱; 3—卸料板; 4—固定板,由于卸料板有保護(hù)小凸模的作用,這就要求卸料板有很高的運(yùn)動(dòng)精度,為此要在卸料板與上模座之間增設(shè)輔助導(dǎo)向零件—小導(dǎo)柱和小導(dǎo)套。,當(dāng)沖壓材料比較薄,且模具的精度要求較高,工位數(shù)又比較多時(shí),應(yīng)選用滾珠式小導(dǎo)柱導(dǎo)套。,2019/10/13,81,5.4.5輔助裝置,1 模架:,級(jí)進(jìn)模的模架應(yīng)具有足夠的剛性和強(qiáng)度,并保證工作時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。大型模具應(yīng)采用六導(dǎo)柱或四角導(dǎo)柱模架。在普通壓力機(jī)上的小型模具,可選用對(duì)角導(dǎo)柱模架。,模架的導(dǎo)向裝置常采用滾動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。 精密級(jí)進(jìn)模要求模具的強(qiáng)度高、剛性好、精度高。因此通常采用結(jié)構(gòu)鋼做模座,其厚度要求比標(biāo)準(zhǔn)模座厚,上模座加厚 5 ~ 10mm,下模座加厚 10 ~ 15mm 。,2019/10/13,82,2.固定板,級(jí)進(jìn)沖壓模的凸模固定板不僅要安裝多個(gè)凸模,還可在其他相應(yīng)位置安裝導(dǎo)正銷、斜楔、彈性卸料裝置、小導(dǎo)柱、小導(dǎo)套等,因此固定板應(yīng)具有足夠的厚度和一定的耐磨性。,固定板的厚度可按凸模的40%選用。一般連續(xù)固定板可選用45鋼,淬火硬度43~48HRC;,精度要求高的連續(xù)模固定板,應(yīng)選T10、CrWMn等,淬火硬度52~56HRC;,低速?zèng)_壓,各凸模不需經(jīng)常拆卸時(shí),固定板可不淬火;,2019/10/13,83,墊板、模柄、緊固螺釘、銷釘應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。 螺孔和銷孔間距或與刃口之間的距離一般不小于 1.3d,2019/10/13,84,5.5級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)舉例,例題:手柄,材料Q235,大批量,材料厚度1.2mm,完成工藝和模具設(shè)計(jì),1.沖壓工藝性分析,Q235具有良好的沖壓性能,適合沖裁,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,最小孔徑Φ5,滿足最小孔徑要求要求,孔最小間距3.5mm,滿足最小孔距要求,精度未注,選IT14,2019/10/13,85,5.5級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)舉例,2.沖壓工藝方案確定,工序:沖孔、落料,方案1:先落料,后沖孔,單工序生產(chǎn)。,方案2:落料沖孔復(fù)合沖壓,復(fù)合模生產(chǎn)。,方案3:沖孔、落料級(jí)進(jìn)沖壓,級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。,方案1模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但生產(chǎn)效率低,不能滿足大批量生產(chǎn)的要求,方案2工件精度及生產(chǎn)效率都高,但模具比較復(fù)雜,制造難度大,且操作不便。,方案3生產(chǎn)效率高,操作方便,工件精度也能滿足要求。選方案3,2019/10/13,86,5.5級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)舉例,3.模具結(jié)構(gòu)形式確定,(1)模具類型的選擇:級(jí)進(jìn)模,(2)定位方式的選擇:利用無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板導(dǎo)料,側(cè)刃定距,導(dǎo)正銷精定距。,(3)卸料、出件方式的選擇:剛性卸料和下出件方式。,(4)導(dǎo)向方式的選擇:為保證導(dǎo)向精度,這里選用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。,2019/10/13,87,5.5級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)舉例,4.主要設(shè)計(jì)計(jì)算,(1)排樣設(shè)計(jì):因?yàn)橥庑?、孔都?jiǎn)單,可直接工序排樣,根據(jù)工件結(jié)構(gòu),選用直排。查表2.1,搭邊值1.5mm,側(cè)搭邊值為1.8mm,條料寬度: B=(95+16+8+1.8×2)=122.6mm,側(cè)刃定距料寬1.5mm 條料寬=(122.6+1.5)=124.1mm,步距L=(16+16+1.5)=33.5mm,第1工位:沖孔,同時(shí)定位,同時(shí)用側(cè)刃沖去等于步距的料邊,第2工位:空位(增大凹模與Φ5孔距,第3工位:第1工位沖孔作為定位,落料,2019/10/13,88,4.主要設(shè)計(jì)計(jì)算,(2)沖壓力的計(jì)算:因?yàn)閯傂孕读希恍枰紤]卸料力的大小。只需要算出5個(gè)Φ5孔、1個(gè)Φ8孔、側(cè)刃力、落料力,表1.3 τ=320MPa 式2.14 F=KLtτ=1.3×406×1.2×320=202.7kN,沖壓設(shè)備選型J23-25,2019/10/13,89,4.主要設(shè)計(jì)計(jì)算,(3)壓力中心的確定:,1)按比例繪出各凹模型孔圖,2)求出每一型孔的壓力中心位置,圓形孔壓力中心在圓心;外形按式2.18、2.19計(jì)算;,側(cè)刃壓力中心在幾何中心上;壓力中心坐標(biāo)(25.7,0),3)求模具壓力中心:同樣方法求出(28.34,44.66),2019/10/13,90,4.主要設(shè)計(jì)計(jì)算,(4)工作零件刃口尺寸計(jì)算:,因形狀簡(jiǎn)單,適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板。,2)這種加工方法可以保證同軸度,裝配工作簡(jiǎn)化。表5.5,2019/10/13,91,5.模具總體設(shè)計(jì),模具總圖:,1、6、8—螺釘; 2—凹模; 3—導(dǎo)正銷;4—落料凸模;5—上模座;7—墊板;9—模柄; 10、11、19—銷釘;12、14—沖孔凸模; 13—固定板; 15—側(cè)刃; 16—導(dǎo)套;;17—卸料板; 18--導(dǎo)料板; 20--下模座,2019/10/13,92,6.模具主要零件設(shè)計(jì),(1)落料凸模:,材料:Cr12 熱處理58~60HRC,2019/10/13,93,6.模具主要零件設(shè)計(jì),(2)沖孔凸模:,材料:Cr12 熱處理58~60HRC,2019/10/13,94,6.模具主要零件設(shè)計(jì),(3)凹模:,材料:Cr12 熱處理60~62HRC,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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