「卡圈零件冲压工艺及模具设计」46661.pdf
引 言 模具是衡量一个国家工业发展水平的重要指标，模具工业在整个国民经济发展中的作用愈来愈显著。据近年来的统计表明,美、日等国的模具工业年产值已经超过机床的工业年产值的 6%12%;我国 2003 年模具工业总产值也已达 45亿左右，其中冷冲压模具因其用用途广、技术成熟而在模具中占比例较大。可以预见,高速发展的经济对模具提出更为迫切的需要和挑战。研究和发展冲压生产技术，对发展国民经济和加速工业现代化建设,具有十分重要的意义。模具设计是一种经验性较强的设计,设计人员在长期的工作中积累的经验和知识对模具设计起着十分重要的影响。尽管模具 CA技术应用越来越广泛,但目前广为使用的模具D 技术大都停留在计算机辅助绘图层次,难以胜任对模具开发的高质量、短周期、低成本要求。传统的工艺信息及各类技术资料的管理方式已很难适应现代化生产的要求，因此人们希望借助计算机的信息技术数据库将这些经验和知识有效地管理起来,在节省存储空间和人力资源的同时，能够在用户需要时方便、快捷地调用所需的工艺图文等技术资料。本论文阐述的是卡圈落料冲孔复合模及弯曲模设计。复合模是在压力机的一次行程中,且在模具的同一位置上完成两道或两道以上的工序.但模具结构较复杂。因此,应设置上,下模的导向装置。复合模的结构紧凑,冲出来的精度高,适合大批量的生产，特别是孔与制件的外形的同心度容易保证。复合模的结构特点是有一个既作落料凹模又作冲孔凸模的凸凹模。复合模落料模安装的位置不同分为正装式和倒装式两种。卡圈落料冲孔复合模采用倒装结构，落料凹模安装在上模座上。倒装复合模的优点采用弹性顶件装置，条料在被凸模,凹模和弹性器压紧的情况下冲裁，冲出的工件比较完整，适合于冲裁件平直度要求较高的薄料。倒装复合模采用刚性打料装置进行打料出件,不必清出废料，操作方便,生产效率较高,应用广泛。弯曲模与复合模的设计过程大致相似，不过复合模较弯曲模结构更为复杂。设计上主要是对工作零件凸模、凹模和凸凹模的设计,其中主要是其工作部分的尺寸设计,以保证制件的精度和质量要求。模具许多零件大多已经标准化，如模架、导柱、导套、模座、卸料螺钉、固定板、弹性元件、卸料板等。在设计中，只须根据设计需要和标准合理选定。.卡圈落料冲孔复合模设计 2.1 卡圈冲裁工艺性分析 卡圈零件简图:如图-1 所示 生产批量：大批量 材 料:2 材料厚度：m 制造精度:T0 级 图 21 卡圈零件图 冲裁件的工艺性,就是冲裁件对冲压工艺的适应性能，即冲裁件结构形状、尺寸大小、工件精度等在冲裁时的难易程度。好的冲裁工艺性能能保证材料消耗少、工序数目少、产品质量稳定且效率高、模具结构简单且寿命长等要求。根据以上分析，该工件宜先冲孔落料,再弯曲达到图纸要求。)材料 5 是普通碳素钢,有较好的冲压性能 2）结构形状 该零件外形简单、规则,仅有落料、冲孔、弯曲、三道工序特征，适合冲压加工。3)尺寸精度 卡圈零件的加工精度要求为 IT1,利用普通冲裁方式可以达到零件图纸要求。2.2 确定工艺方案 工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线,主要包括确定工序数、工序的组合和工序顺序的安排,应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案,在根据工件的批量、形状、尺寸等方面的因素,全面考虑、综合分析,选取一个较为合理的冲裁方案。该零件冲裁工艺包括落料、冲孔两个工序,下表列有三种工艺方案选择 经过比较，复合模生产最为恰当,既能保证精度，成本又低,效率高。如果采用正装结构,落料废料均落在凹模表面，将导致清除困难而降低生产效率,增大劳动强度。因此复合模采用倒装结构。为保证制件较高的位置公差要求，上下模之间采用后侧导柱,条料采用手动送料，进入模具内依靠导料销保证送进导向,定位销保证定距精度。冲裁完成后，冲孔完成后,冲孔废料由漏料孔从下模出，制件则由上模刚性顶件装置顶出,落在下模表面；落料废料则由安装于下模弹性卸料装置从凸凹模上剥落。.3 冲裁间隙的确定 冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模刃口部分尺寸之差,其值可正、可负,在一般的普通冲裁中均为正值。凸凹模每侧间隙称为单边间隙，两侧间隙之和称为双边间隙。若无序号 工艺方案 结构特点 1 单工序模生产 模具结构简单，但需要两道工序,两套模具才能完成零件的加工，生产效率低,难以满足零件大批量生产的要求。且两道工序中的定位误差，将导致孔中心距尺寸精度难以保证。复合模生产 落料-冲孔复合 同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具规模,提高生产效率,也能提高压力机等设备的使用效率，操作简单、方便,适合大批量的生产，能可靠地保证孔中心距尺寸精度。3 级进模生产 冲孔-落料连续 同一副模具不同工位完成两道工序,生产效率高，模具成本要高,两工位之间的定位一要求非常高，否则无法保证孔中心距尺寸精度 特殊说明，冲裁间隙指双边间隙 。单边用间隙用表示,双边用 Z 表示。圆形冲裁模双边间隙为 Z=D凹-D凸 式中 D凹冲裁模凹模直径尺寸(m)D凸 冲裁模凹模直径尺寸(mm）2.1 间隙的影响 冲裁间隙除了对冲裁件的质量起着决定性的作用以外，对模具寿命也有较大的影响。间隙过小会使模具寿命降低,同时，小间隙还使模具制造的难度加大。因此，冲裁间隙是保证合理冲裁过程的最主要的工艺的工艺参数。影响合理冲裁间隙值的主要因素是板料厚度和材料性质。板料愈厚，间隙数值也愈打。反之板料愈薄,则间隙应愈小。材料塑性愈好,间隙数值也应愈小。而塑性差的硬材料,间隙数值就应大一些。2.3 合理冲裁间隙值的确定 冲裁间隙对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力等都有很大的影响，但影响规律各不相同,不可能存在一个间隙值同时满足各项要求。通常选择一个合适的间隙范围,在这个范围内能得到质量令人满意的冲裁件,并且满足冲裁力较小、模具有较高的使用寿命的要求。我们称这个合适的间隙范围为合理间隙，它是一个范围值，其上限为最大合理间隙 Zmax,下限为最小合理间隙mi。实际生产中,间隙值的选择主要考虑冲裁断面的质量和模具寿命这两个方面。根据工件和生产上的具体要求可按如下原则选取间隙值。1）工件的断面质量无严格要求时,选取较大的间隙值。2）工件的断面质量及制造精度较高时，选取较小的间隙值。)在设计计算冲模刃口尺寸时，考虑模具在使用过程中的因磨损而导致隙值增大,应当按n 来计算。确定间隙值的方法有理论计算法、经验确定法。因为计算法在使用中不方便,实际生产中常用经验表或经验公式确定，其中经验数表法应用最广。冲裁间隙经验数据表很多，在一般的冲压手册和模具设计资料上都可以查阅，应当注意的是有的数值相差比较大，在选择时应结合实际需要综合考虑。计算间隙值的经验公式为 =mt （-1)式中，t材料厚度 系数，与材料厚度、性质有关,不同的行业也有差异 查表 2-1 选得间隙值为 Zmi=0.246、Zax0.360(m)。表 2-1 冲裁模刃口始用间隙 材 料名称 8F、10、35、09n、Q35 16n 0、5 65n 厚 度 初始间隙 Zmi Zma mn Zmax mn Z ax mi Zmax 0.5 间隙很小或无间隙 1.0 010 0.0 0.10 0.140 0.100 0.140 0.00.0 5 0.024 0.70 0240 .170 0.23 2.24 0.360 0.60 0380 0 26 0.30 2.5 0.3 0.50 0.38 .8 80 0.54 为了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，一般设计模具时取 Zn 作为初始间隙。2.4 工件排样 在冲压生产中，节约和减小废料具有非常重要的意义。据统计,零件的材料费用占制造成本的 60%和 8%，冲裁件在板料、条料或布料上的布置方式,称为冲裁件的排样法,简称排样。在模具的设计中，排样的设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作。排样合理与否，直接影响到材料利用率、制件质量、生产率与成本以及模具使用寿命等，
