冲模设计程序与步骤

3、冲模设计程序与步骤3.1冲模和冲压件的相关选择1）根据所提供的产品图样，分析冲压模具的形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系等要求。2）根据冲压件的生产批量，决定模具的结构形式、选用模具的材料。3）分析图样上冲压件所用材料是否符合冲压工艺要求。决定选择采用条料、板料、卷料还试边角废料。4）根据工厂现有设备情况以及冲压件和冲压件批量对设备的要求选择合适的压力机。5）根据工厂的制造水平及装备情况，为模具结构设计提供依据。6）了解模具标准部件商品的供应状况。3.2确定合理的冲压工艺方案1）根据对制件所作的工艺分析，确定基本的工序性质，如切边、冲孔、弯曲等。2）进行工艺计算，确定工序数目，如折弯次数等。3）根据冲件生产批量和条件（材料、设备冲件精度）确定工序组合，如采用复合冲压工序或连续冲压工序。4）根据各工序的变形特点、尺寸要求等确定工序排列顺序，如采用先冲孔后弯曲，还是先弯曲后冲孔。3.3进行工艺计算1）计算毛坯尺寸，合理排样并绘制排样图，计算出材料利用率。2）计算冲压力，其中包括冲裁力、弯曲力、拉深力、卸料力、推件力、压边力等，以确定压力机。3）选定压力机型号、规格。4）计算压力中心，以免模具受偏心负荷而影响模具的使用寿命。5）计算并确定模具主要零件（凸模、凹模、凸模固定板、垫板等）的外形尺寸以及弹性元件的自由高度。6）确定凸凹模间隙，计算凸凹模工作部分的尺寸。7）确定拉深模的压边圈、拉深次数、各种中间工序模具的尺寸分配，以及半成品尺寸计算等。3.4模具总体设计3.4.1进行模具结构设计，确定结构件形式和标准1）成形工作零件与标准确定：如凸模、凹模及凸凹的结构形式是整体、组合还是镶拼的。图3.1级进模模具结构2）选定定位元件：如采用定位板或挡料销或导正销等。对于级进模，还要考虑是否用始用挡料销、导正销和定距凸模（侧刃）等。紧固零件有：螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。卸料螺钉M8固定螺钉M8以及φ8销钉。定位零件是指保证条料或毛坯在模具中的位置正确的零件。包括导料板（或导料销）、挡料销等。3）卸料与推件机构及构件的确定：卸料有刚性卸料和弹性卸料两种形式。刚性卸料通常采用固定卸料板结构形式，弹性卸料常采用弹簧或橡皮作为卸料元件。卸料板一般分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式。弹性卸料板有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高，冲压前可对毛坯有预压作用，冲压后也可使冲压件平稳卸料，所以这里选用弹性卸料装置。图3.2弹压卸料装置为了得到平整的工件，模具采用弹压式卸料结构，使条料在冲孔后可以脱离凸模，所以用橡胶为弹性元件。卸料力由聚酯橡胶提供。聚酯橡胶的自由高度取10mm。因为冲裁材料较厚，而且有弯曲成型，所以冲压时需对零件起压料作用，所以选用弹压卸料装置。卸料板厚度一般取凹模厚度的（0.8～1.0）倍，所以取为38mm，其外形尺寸一般与凹模相同。因为在冲压过程中，凸模自然会将冲件从凹模中卸下，所以这里不需要有推件与顶出装置。卸料板采用P20制造，淬火硬度为40~45HRC。弹压卸料板与凸模的单边间隙可根据冲裁模厚度按表11-2选用，这里工件厚度为2，所以卸料板与凸模间隙取0.1。表3-3弹压卸料板与凸模间隙值（mm）材料厚度t＜0.50.5~1＞1单边间隙Z0.050.10.154）导向零件的种类和标准的确定：包括是否采用导向零件，采用何种形式的导向零件。设计中最常用的有滑动导柱导套导向和滚动导柱导套导向。3.4.2模架种类及规格的确认绘制模具整体结构草图，初步计算并确定模具闭合高度，概算模具外形尺寸。模架是上模座、下模座、导柱、导套的组合体。有导柱模模架、导板模模架。该模具应选择后置导柱。选用滑动导柱和导套，其结构和尺寸都有标注规定。导套内孔有储油槽，以便储油润滑，内孔与导柱滑动配合；导柱的两端基本尺寸相同，公差不同。按照标注选用时，L应保证导柱的上端面与上模座的上平面之间的距离不小于10～15mm，以保证凸、凹模经多次刃磨而使模具闭合高度变小后，导柱也不会影响模具正常工作；而下模座的下平面与导柱压入端的端面之间的距离不应小于2～3mm，以保证下模座在压力机工作台上的安装固定；导套的上端面与上模座上平面之间的距离应大于2～3mm，以便排气和出油。导套的外径和上模座采用过盈配合（H7/r6）；导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合（H7/r6）。导柱、导套之间采用间隙配合，其配合间隙必须小于冲裁间隙，冲裁间隙小的一般按照H6/h5配合，冲裁间隙大的一般按照H7/h6配合。根据标准规定，模架主要有两大类：一类是由上模座、下模座、导柱、导套组成的导柱模架；另一类是是由弹压导板、下模座、导柱、导套组成的导板模模架。模架及其组成零件已经标准化，并对其规定了一定的技术条件。导柱模模架按导向结构形式分为滑动导向和滚动导向两种。滑动导向模架的精度等级分为Ⅰ级和Ⅱ级，滚动导向模架的精度等级分为0Ⅰ级和0Ⅱ级。各级对导柱、导套的配合精度、上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱轴心线对下模座下平面的垂直度等都规定了一定的公差等级。这些技术条件保证了整个模架具有一定的精度，也是保证冲裁间隙均匀性的前提。有了这一前提，加上工作零件的制造精度和装配精度达到一定的要求，整个模具达到一定的精度就有了基本点保证。滑动导向模架的结构形式有4种：对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架、后侧导柱模架。后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模歪斜，导向装置和凸、凹模都容易磨损。从而影响模具寿命。此模具一般用于较小的模架。该模具采用后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具的一边。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。查《冲压模具课程设计指导与范例》书第231页，得到以下数据：140*140*215mm，上模座厚度h上模取35mm，上模垫板厚度h垫取10mm，上固定板厚度h固取20mm，卸料板厚15，中垫板厚20，下固定板厚20，下模座厚度h下模取40mm，那么，该模具的闭合高度：H闭=H上模+H垫+H固+L+H卸料+H凹+H垫+H下模=273mm式中：L——运动长度，L=7mmH——凹模厚度，H=40mmh2——凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm可见该模具闭合高度小于所选压力机J33—50的最大装模高度（365mm），可以使用。模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和产品要求确定是否采用带导柱的模座。模座一般分为上、下模座，其形式基本相似。上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接，传递压力。因此，必须十分重视上、下模座的强度和刚度。模座因强度不足会产生破坏；如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具的弹性零件和导向零件和导向零件迅速磨损，这是常见的却又往往不为人们所重视的现象。设计时按标准选用模架或模座。在不能使用标准的情况下，设计冲模模座时注意以下几点。（1）模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求来确定。对于圆形模座，其直径应比凹模板直径大30~70mm。对于矩形模座，其长度应比凹模板长度大40~70mm，而宽度可以等于或略大于凹模板宽度，但应考虑有足够位置来安装导柱、导套。模座的厚度取凹模板厚度的1.0~1倍，根据受力情况，上模座厚度可比下模座厚度小5~10mm。对于大型非标准模座，还必须根据实际情况需要，按铸件工艺性要求和铸件结构设计规范进行设计。（2）所设计的模座必须与所选的压力机工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核，如下模座尺寸应比压力机工作台孔或垫板孔尺寸每边大40~50mm等。（3）模座材料根据工艺力的大小和模座的重要性选用，模座选用Q235结构钢。（4）模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。（5）上、下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求在±0.02mm以下。模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座上、下面的垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为4级。上、下模座已有国家标准，除特殊类型外，尽可能按标准选取。标准可查书《冲压模具课程设计指导与范例》中间导柱模架。具体见上模座CAD图、上模座三维图、下模座CAD图、上模座三维图3-所示上模座三维图、下模座三维图