冲压模具总体结构设计

冲压模具总体结构设计

3.1模具类型

根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模.

3.2  操作与定位方式

零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较大，厚度较高，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。

3．3  卸料与出件方式

考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。

3．4   模架类型及精度

由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用Ⅰ级模架精度。

4．  冲压模具工艺与设计计算

4．1  排样设计与计算

该冲裁件材料厚度较厚，尺寸大，近似方形，因此可采用横排和直排比较合理,如图4-11，4-12所示。

图4-1（横排）



图4-2（直排）

对图4-12有：

查表3-18，表3-19，表3-20，取a=3.5X1.2=4.2mm,

a1=3.2X1.2=3.84mm,     △=1.0mm  Z=0.5mm.

因此根据式3-13，条料的宽度为

B =（Dmax+2a+z） = =  mm

进距为:s=24+a1=24+3.84=27.84mm

根据3-14，导板间距为：

B0=B+Z= Dmax+2a+2z=99.3+0.5=99.8mm

由零件图在CAD用计算机算得一个零件的面积为1807.58mm

一个进距内的坯料面积:

BXS=99.3X27.84=2764.51mm ,

因此材料利用率为:

η=(A/BS)X100%

=(1807.58/2764.51)X100%

=65.39%

同理可算得图4-11的材料利用率为60%.

由利用率可知,图4-12的排样合理.

4.2  设计冲压力与压力中心,初选压力机.

(1).冲裁力 根据零件图,用CAD可计算出冲一次零件内外周边之和L=355.96mm(首次冲裁除外),又因为τ=255Mpa,t=4mm,取K=1.3,则根据式3-18,F=KLtτ=1.3X355.96X4X255=471.99 KN

卸料力:查表3-22,取Kx=0.06,则

Fx=KxF=0.06X471.99=28.32 KN

推件力:由表3-28,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h≥8mm,为了修模时能保证模具仍具有足够的强度,所以直壁高度取h=8+6=14mm,故n=h/t=14/4=3.5,查表3-22,取KT=0.09则

FT=n KT F=3.5X0.09X471.99=148.68 KN

由于采用固定卸料和下出件方式,所以

F∑= F+ FT=148.68+471.99=620.67 KN

由式3-23应选取的压力机公称压力为:

P0≥(1.1～1.3)F∑=(1.1～1.3)X620.67=682.74KN

因此可选压力机型号为JD21-80.

(2)压力中心

根据排样,我们可以在CAD里使用查询便能得出冲孔的压力中心,如图5-2所示先取原点在O处,则它的压力中心为A(48.76,-39.84),

而落料各边的压力中心分别为B(0,-3);C(0,-21);D(45.2,0);

E(45.2,-24);F(90.4,-12).由式3-31得:

X0=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5+L6X6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)

=(139.15X48.76+6X0+6X0+90.4X45.2+90.4X45.2+24X90.4/139.15+6+6+90.4+90.4+24

=48.211

Y0=(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6)

=-(139.15X39.84+6X3+6X21+90.4X0+90.4X24+24X12)/

139.15+6+6+90.4+90.4+24

=-22.88

所以由以上可以算得压力中心为G(48.11,-22.88)

具体如下图4-3所示:





图4-3压力中心



(3).计算凸凹模刃口尺寸及公差



由于材料较厚,模具间隙较小,模具的间隙由配作保证,工艺比较简单,并且还可以放大基准件的制造公差,(一般可取冲件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工为宜.

由落料尺寸得,凹模会变小,所以得下图4-4以凹模为基准,配作凸模. 如图4-4刃口尺寸

由冲孔尺寸得,凸模尺寸变小,所以有图4-4以凸模为基准,配作凹

模.如图4-4刃口尺寸

图4-4刃口尺寸

根据表3-9,由材料厚度可得Zmin=0.320mm, Zmax=0.400mm.

如图4-22,由落料,凹模磨损后变大,有A1=24   ,A2=90.4  .由表3-14,表3-15可得磨损系数X1=0.75,X2=0.5所以:

Ad1=(A1max-x△) =(24-0.75X0.43) =23.68

Ad2=(A2max-x△) =(90.4-0.5X0.5) =90.15

由于Ad1, Ad2为落料尺寸,故以凹模为基准,配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.32～0.400mm.

(2).由冲孔尺寸凸模磨损后变小有:

b1=2.5 ,   b2=5.5 ,      b3=5.2 ,

b4=6.5 ,   b5=6,   b6=12,    b7=2

而b5 , b7为自由尺寸,其公差为IT14,所以查表可得△5=0.3,△7=0.25

由表3-14,表3-16可得,磨损系数X1=X1=X5=0.5,    X3=X4=X7=0.75

因圆弧R6与尺寸12相切,故bp6不需采用刃口尺寸公式计算,而直接取bp6=2bp5.所以:

bp1=(b1min+X1△1) =(2.5+0.5X0.25) =2.625

bp2=(b2min+X2△2) =(5.5+0.5X0.3) =5.65

bp3=(b3min+X3△3) =(5.2+0.75X0.15) =5.313

bp4=(b4min+X4△4) =(6.5+0.75X0.2) =6.65

bp5=(b5min+X5△5) =(6+0.5X0.3) =6.15

bp6=2bp5= 12.3

bp7=(b7min+X7△7) =(2+0.75X0.25) =2.188