28冲裁模零部件设计.docx

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28冲裁模零部件设计

二.沖裁----------沖裁模零部件設計

1.沖裁凸模的設計

（1）.沖裁凸模的結構方式

凸模的結構形式種類很多.其中斷面為圓形的凸模結構已有國家標准.非圓柱形斷面的凸模﹐結構隨沖裁件的形狀而異﹐目前還沒有統一的標准規定。

a.圓形凸模的結構形式

常見的圓形凸模結構形式有如下幾種,見圖1.

圖（a）、（b）是B型標准圓凸模結構形式,為保証凸模強度,避免應力集中,在凸模變徑處應以圓弧形式過渡.B型凸模適合沖制Φ3~Φ30mm的工件.

圖C是A型標准凸模結構,適合沖裁Φ1.1~Φ30.2mm的工件.在沖裁直徑較小的工件時,為了改善凸模強度,在中部增加一個過渡段。

圖2中沖裁料厚與孔徑相近的小孔凸模結構,為了提高縱向抗彎曲能力.采用護套結構形式.

沖裁大直件工件的凸模常采用圖3所示的結構形式.

其中,圖A中凸模用窩座定位.用螺釘直接固定在上模座上,圖B是鑲配式結構,其工件部分用模具鋼制作.並進行熱處理,非工作部分用一般結構鋼制作,用螺釘與模座固緊.

標准圓形凸模的結構和尺寸已經標准化了.設計時可參考有關手冊.

圖A

圖B

圖C

圖1

圖3

圖2

b.非圓形凸模結構

非圓形凸模因其形狀復雜多變,可將工件近似歸為圓形類和方形類兩種.如果工件屬圓形類﹐則可將凸模固定部分做成圓柱形;如果工件屬於方形類,則凸模固定部分也做成方形的.如圖4所示,這樣可以減小凸模制造的復雜程度.用圓柱形固定的非圓柱凸模應注意凸模定位.一般采用,打騎縫銷釘來防止凸械的轉勸.如圖4A所示.

（2）.凸模的固定形式.

a.用凸模固定板固定.

凸模與凸固定板采用間隙配合﹐間隙單邊0.02mm﹐凸模裝入固定板后用螺釘將凸模固定板與上模座固緊,並用銷釘定位。

常見的幾種結構形見圖1、圖2.凸模可以做成裝配台階形.（直徑較大的采用）.一般對中小型的凸模多采用鉚頭形式固定,如圖1圖（c）.特別是多頭沖模,在彼此間距很小的情況下,用台階式結構會互相幹涉.用鉚頭結構就比較緊湊.

b.凸模與上模座直接固定.

圖3即為一例,一般多用於沖裁較大工件的凸模固定.

c.可更換的凸模固定形式.

圖5是可更換的凸模固定形式.多用於凸模特別容易磨損和大型沖模中的一些小凸模﹐因為這些凸模容易損坏﹐需經常更換。

采用這种結构形式﹐凸模更換方便迅速﹐不用拆卸整個上模,使沖模有較好的維修性能.圖（a）適用於沖裁數量較少的簡單沖模凸模的固定.;圖（b）是多頭沖模的快速更換凸模的固定形式.

d.環氧樹脂澆註固定.

環氧樹脂粘結劑固定凸模時,其固定結構形式如圖6（c）,（b）所示,這種高分子塑料在硬化狀態下對各種金屬表面具有很強的粘著力,其抗拉強度565~80mpa,抗壓強度達110~130mpa.但環氧樹脂抗沖擊性能低,材料硬化后較脆.一般適合沖裁薄板材料﹐能沖材料厚度0.8~2mm.

（3）.凸模長度的確定.

凸模長度一般根據沖模的結構來確定,一般情況下,在滿足結構和使用要求前下越短越好.圖7為具有固定卸料板的沖裁模,其凸模長度可按下式計算:

L=h1+h2+h3+（10~20）（mm）

h1------導尺厚度（mm）

h2------卸料板厚度（mm）

h3------凸模固定板厚度（mm）

公式中的10~20mm包括凸模進入凹模深度﹐凸模修磨量﹐沖模在閉合狀態下卸料板到凸模固定板間的距离。

凸模長度在設計時應根据沖模的不同結构和要求加以修正。

在一般情況下﹐凸模強度和剛度不需計算,只有凸模斷面很小,被沖材料很厚而硬的情況下,才有必要對凸模強度.剛度進行校核驗算.

2.沖裁凹模的設計

（1）.凹模的結構

a.整体式凹模結构

圖8為常用的幾種整體式凹模的結構型式。

圓柱形凹模結構型式已標准化.現介紹如下:

圖中I型:

柱孔口錐形凹模,刃口強度較高,修磨后孔口尺寸不變,常用於沖裁形狀復雜或精度要求較高的工件加工.但是在孔口容易積存沖裁,增加沖裁力和孔壁的磨損,磨損后孔中能形成倒錐形狀,使孔口內的沖裁件容易的反跳到凹模表面上,影響正常沖裁進行,嚴重進會損壞沖模,所以柱孔圓部分不適於過大,一般可按材料存度選取:

t<0.5mmh=3~5mm

t<0.5~5mmh=5~10mm

t<5~10mmh=10~150mm

II型,:

柱孔口直簡形凹模,刃口強度較高,修磨后尺寸無變化.加工簡單工件容易漏下,適合沖裁直徑小於5mm的工件.

III型:

為直簡形凹模,刃口強度高,刃磨后尺寸無變化.此種結構多用於有頂出有裝置的復合模.

IV型:

為錐形凹模,沖裁件容易漏下,凹模磨損后修磨量較小,但刃口強度不高.修后孔中有變大的趨.勢,適於沖制自然漏料精度不高.形狀簡單的工件,α角一般電加工時取α=4'~20'（落料模<10,復合模α=5'）機械加工經鉗工精修時取α=15'~30'.

V型:

為具有錐形柱孔的錐形凹模,其特點是孔口不容易積存工件或廢料,刃口強度略差.一般用於形狀簡單,精度要求不高的工件的沖裁,其中不計參數α、β、h值的大小與工件厚度有關,當t<2.5mm時,α=15,β=2°、h=4~6mm;當t>2.5mm時,α=30'、β=3°、h≧8mm.

b.鑲拼式凹結構。

鑲拼結構常用於大型或形狀復雜的凹模,對於凹模特別容易損壞的部位也該將部分制成鑲塊式.

鑲拼式凹模結構特點是:

由於鑲拼式凹模是由多個鑲塊組成,因此,加工時可將復雜形狀的凹模分解加工﹐可把原來內表面加工轉換成外表面加工.減少了加工難度.另外,鑲拼式凹模可節省模具鋼的用量,減少熱處量變形.並使凹模修理,更換方便,鑲拼式凹模最大的缺點是凹模加工量較大.裝配比較困難.決定是否采用鑲拼結構凹模,.應從沖壓工件的尺寸大小,幾何形狀復雜程度﹐凹模易損情況等方面來考慮。

在設計鑲拼結構的凹模時,正確決定凹模鑲塊拼合部位的劃分很重要.凹模分塊時即要考慮加工方便,又要考慮鑲塊固定裝配的可能,同時保証滿足沖裁件質量要求。

（2）.凹模的固定方法

凹模的固定方法與凸模的固定方法大同小異.常用如圖9的幾種方法.

圖（a）、圖（b）凹模直接固定在模座上.圖（a）適合沖裁數量較少的簡單件,圖b）適合沖裁大型工件,圖（c）是凹模與固定板采用H7/M6配合,凹模帶有台階,這種型式常用于工件形狀較簡單和較厚的材料沖裁.

圖（d）是凹模采用H7/S6壓配合的形式與固板配合,一般只在沖裁小件時使用.

另外,凹模也可以采用低熔點合金澆注法固定及使用環氧樹脂粘結劑固定.

硬質合金凹模,除通常采用的機械方法和低熔點合金澆註固定外,圓形凹模還可以采用熱套固定方法.即利用加熱后鋼的線膨脹系數比硬質合金大的特點將凹模裝入固定板中,過盈量通常以直徑的0.6~1.0%,加熱溫度一般為500~600∘C

3.凸凹模的結構設計

凸凹模是沖模當中一個特殊零件,其內形刃口起凹模作用:

其外形起凸模作用.因此,在設計凸凹模時,其外形可參照一般凸模結構進行設計:

內形可參照一般凹模結構.進行設計

凸凹模設計,關鍵是如何保証外形与內形之間壁厚的強度問題.如果凸凹模模壁太薄,在沖裁過程中會發生開裂現象.為增加模壁強度可采取下列措施:

（1）增加有效刃口以外的壁厚,圖（a）是將多餘的金屬向外形刃口以外增加:

圖（b）是將多餘的金屬向內形刃口以里增加.

（2）復合模采用正裝式結構﹐在凸凹模沖裁時使凸凹模孔內只存一個廢料即被推出,以減小廢料對凸凹模孔壁的漲力.

凸凹模刃口的最小壁厚可參考《沖壓模具設計手冊》.

4.卸料裝置的結構與設計

卸料裝置選擇正確與否,直接影響工件的質量,生產效率和操作安全程度.

卸料裝置一般可分為三種形式.即剛性卸料裝置,半剛性卸料裝置和彈性卸料裝置.

（1）.剛性卸料裝置（又稱固定卸料板）

如圖10所示,圖（a）為封閉式剛性卸料裝置、適合沖裁厚度t>0.8mm的條料卸料.

圖（b）為懸臂式剛性卸料裝置,適用窄而長大型工件或型鋼（如角鋼）進行沖孔或切口等工序的卸料.

圖（c）為鉤形剛性卸料裝置,適用於空心工件在底部沖孔時的卸料.

剛性卸料裝置的特點是卸料力大,使用安全可靠.但操作時,由於看不見擋料銷不便觀察沖裁情況,操作不很方便.另外,板料是在不壓料情況下沖制的.因此沖出的工件有明顯的翹曲現象。

特別是對於薄料,軟料這種現象更為明顯,故剛性卸料裝置適用於硬料,厚料（t>0.8mm）﹐工件精度要求不高的沖裁,多用在連續沖模中.

（2）.半剛性卸料裝置

見圖11,這種卸料裝置具有剛性卸料裝置的優點.而又克服了剛性卸料裝置使操作者視野不好的缺點﹐在操作上較為方便.另外,可使凸模高度尺寸減小,但這種卸料裝置也不適用於薄料沖裁.

（3）.彈性卸料裝置.

見圖12這種卸料裝置是借助於彈簧或橡皮的彈力,推動卸料板動作而實現卸料作用

圖（a）是最簡單一種卸料裝置,直接把橡皮套在凸模上實現卸料.這种卸料方式多用在沖模不便安裝卸料板的情況,或在工件進行試生產﹐批量較小時采用.也特別適合工件很小時的卸料.目前一些中小型工廠采用較多.由於橡皮與工件直接接触,故橡皮損壞較快.

圖（b）是在彈簧（有時用橡皮）作用下通過卸料板進行卸料的。

彈性卸產裝置在各種沖裁模中得到廣泛的使用.由於沖裁時﹐卸料板對丕料有預壓作用.因此,對材料較薄、要求平整、精度較高的工件適和這種卸料方式。

一般復合模量適宜采用這種卸料裝置.

彈性卸料裝置,根據工件的形狀,精度及材料不同,又可以設計成不同的結構.卸料板根據需要.可以裝在上模中﹐也可以裝在下模上﹔可以采用無導向結构﹐也可以采用有導向結构。

如果卸料板裝在下模上﹐其所用彈簧或橡皮可安裝在壓力機工作台的下面,卸料力的大小可以調節.如果沖裁小件或工件精度要求較高時,一般卸料板本身需要有導向結構.而卸料板與凸模需要采用H8/h7的配合.這時卸料板對凸模兼起導向及保護作用.

（4）.卸料板的設計

合理的卸料板結構形式是模具能否正常工作的重要環節之一.卸料板除了卸料以外,有時與凸模的導向板合二而一.起凸模的導向及保護作用.（如導板沖模,小孔沖模的卸料板等）.

a.卸料板的形狀及尺寸

卸料析的外形﹐多與沖模的上、下模座形狀相似.一般為長方形和圓形兩種.

卸料板的厚度與沖裁板料的厚度及卸料板的寬度有關.

b.卸料板上成形孔的設計

卸料板上成形孔的形狀,基本與凹模刃口的形狀相同.,（細小凹模刃口及特殊情況例外）因此﹐加工時應與凹模配合加工。

但在設計卸料板成形孔時應註意以下幾點:

（a）凸模與卸料板上孔的配合間隙C（單邊）的數值.一般為剛性卸料板,沖裁厚度在3mm以下時﹐C=（0.1~0.5）t;彈性卸料板C=0.1~0.2）t,或者按H8/h7的配合取值.見圖13.

（b）.假如卸料板兼作凸模導向板時﹐凸與与卸料板上孔的配合應取H7/h6的配合.

（c）.卸料板的上下安裝接合表面應光潔,一般應采用磨削加工.與板料接觸的表面上的孔不應倒角.而另一面則應倒角5×（5—15∘）.