阳极焊片模具级进模具设计

11.2冲压加工的特点和分类1.2.1特点生产效率高因为冲压是依靠冲模和冲压设备来进行加工，普通压力机的行程次数为每分钟几十次，高速压力机可达到更高，而且每次冲压行程都可能得到一个冲压零件，且操作方便，易于实现机械化与自动化。冲压件质量稳定，互换性好冲压加工中由模具保证冲压件的尺寸和形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而且模具的寿命一般较长。加工范围广冲压可加工出尺寸范围较大，形状较复杂的零件。节省材料冲压时一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少。1.2.2分类按工序性质分类：冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模a.冲裁模:冲裁是利用安装在压力机上的模具使材料产生相互分离的冲压工序。包括落料、冲孔、切边、切口、剖切、切断等。冲裁是冲压工艺中最基本的工序之一。b.弯曲模:将板料、型材、管材或棒料等按设计要求完成一定的角度和一定的曲率，行程所需形状零件的冲压工序称为弯曲。c.拉深模:利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序制成开口空心零件的加工方法，又称为拉延。分为不变薄拉深和变薄拉深，通常所说的拉深主要是指不变薄拉深。d.成型模:利用成型模在压力机的作用下,将坯料在不破坏的条件下发生塑性变形,获得所需的形状、尺寸的加工方法。包括翻边、翻孔、扩口、缩口、起伏、卷缘、整形等。按工序组合方式分类：单工序模、复合模、级进模(1)单工序模就是只有一个工序,只能对零件进行一种加工。(2)复合模是一种多工序模，在模具的同一个工位上完成数道工序。复合模的突出特征是一个具有兼作冲孔凹模和落料凸模的凸凹模。复合模分正装和倒装式两种，正装式是凸凹模装在上模，倒装式是凸凹模装在下模。2(3)级进模是在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机一次行程中，在不同的工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。表1-1单工序模、复合模和级进模的比较Tab1-1Single-modeprocesses,compounddieandtherelativelyprogressivedie比较项目冲压精度冲压生产率实现操作机械化、自动化可能性生产通用性冲模制造的复杂性和价格单工序模较低低，压力机一次行程内只能完成一个工序较易，尤其适合于在多工位压力机上实现自动化通用性好，适合于中小批量生产结构简单、制造周期短、价格低复合模较高较高，压力机一次行程内可完成两个以上工序难，制件和废料排除较复杂，可实现部分机械化通用性较差，仅适用于大批量生产复杂性和价格较高级进模一般高，压力机一次行程内能完成多个工序容易，尤其适应于单机上实现自动化通用性较差，仅适用于中小型零件的大批量生产低于复合模1.3冲压加工的基本工序分离工序：冲压时工件与板料沿要求的轮廓线相互分离的加工方法。成型工序：坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，获得所需要形状、尺寸和精度的加工方法。1.4冲模零部件结构冲压模具零件的分类可按照它们在模具中的作用，分为工艺构件和辅助零件两大类。1.4.1工艺构件工作零件：凸模、凹模、凸凹模结构定位零件：挡料销（固定、活动、自动、使用档料销）、定位板、定位钉、导正销、侧刃、侧压机构压料卸料及出料零部件：卸料板、压边圈（拉深模）、顶件板、推件板31.4.2辅助构件导向零件：导板、导柱、导套等固定零件：模座、模柄、凸凹模固定板、垫板等紧固零件：螺钉、销钉、其他等2系统分析名称：阳极焊片材料：H62材料厚度:0.5mm制作精度:IT14生产批量：50件零件图2-1如图所示：图2-1冲件工作图Fig2-1Chongpiecesofworkplans2.1冲裁工艺分析零件的工艺性分析：零件尺寸及结构如图所示，零件结构较为简单，且精度要求不高，主要工序有冲孔，翻孔，落料。2.1.1材料分析H62———黄铜，材料有相当的抗拉强度和延展性，并具有一定的可冲击性能，因此材料适合冲裁。08F是冲压用钢板中沸腾钢的一种牌号（中国称08F，国际称CR1，日本称SPCC，德国用St12，前苏联用Br）08F中F指的是沸腾钢；08指的是含碳量万分之八；特性：强度低和硬度、塑性、韧性好，易于深冲、拉延、弯曲和焊接。用途：4钢板用作深冲压和深拉延的容器，如搪瓷制品、仪表板、汽车驾驶室盖板等。圆钢用作心部强度要求不高的渗碳或氰化零件。[1]编辑本段化学成分化学成分：碳(C)0.05-0.11,铬(Cr)=0.10,锰(Mn)0.25-0.50,镍(Ni)=0.30,硅(Si)=0.03,磷(P)=0.035,硫(S)=0.035,铜(Cu)=0.2008F[2]编辑本段力学性能力学性能：抗拉强度σb（MPa）：≥295（30）屈服强度σs（MPa）：≥175（18）伸长率δ5（％）：≥35断面收缩率ψ（％）：≥60硬度：未热处理，≤131HB08F5[3]编辑本段热处理工艺推荐热处理/℃：正火930正火推荐保温保温时间≤30min，空冷；淬火推荐保温时间≤30min，70.80和85钢油冷，其余钢水冷；回火推荐保温时间≤1h。[4]2.1.2工件结构形状分析冲裁件结构简单，考虑寿命，所有锐倾角倒钝，由于无明显的锐倾角，适合冲裁。2.1.3尺寸精度分析零件图上，各尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：外形尺寸：15043.0mm6030.0mm4030.0mm3025.0mm内孔尺寸：2.625.00mm1.625.00mm结论：适合冲裁2.2确定工艺方案及模具结构形式2.2.1工艺方案该零件包括冲孔,翻孔，落料三个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：(1)先落料，再冲孔，翻孔，采用单工序模生产。(2)落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。(3)冲孔—翻孔—落料连续冲压，采用级进模生产。方案：方案（1）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，生产效率较低，难以满足批量生产的需求。由于结构简单，为提高生产效率，主要采用复合冲裁或级进冲裁的方式。所以考虑方案（2），但是该制件结构尺寸小，壁厚也较小，复合模装配较困难，强度也会受影响，寿命不高，且工艺上精度要求也较高，除解决了生产效率等问题外，使用价值并不高，因此采用方案（3）级进模生产。2.2.2确定卸料形式模具是采用弹压卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见条料在6模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹压卸料板，而只有在弹压卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强(如采用矩形弹簧)，弹压卸料板的卸料力大大增强。根据目前情况，当材料料厚约在2mm以下时采用弹压卸料板，大于2mm时采用固定卸料板较为贴近实际。本模具所冲材料的料厚为0.5mm，因此可采用弹压卸料板。综上分析，冲裁件尺寸精度要求不高，尺寸不大，形状简单，产量不大，根据材料较薄（0.5mm）的特点，为保证孔位精度，冲模有较高的生产率，实行工序集中的工艺方案，采取弹性卸料和自然漏料方式的级进冲模结构。3冲压模具设计计算3.1排样设计计算条料宽度及确定步距3.1.1排样方法，步距的计算首先查表确定搭边值。根据零件形状和尺寸，工件间n=2.0mm,侧边取搭边值0.2amm。连续模进料步距为8mm。条料宽度按相应的公式计算：0.190.22152aDBmm7图3-0冲裁排样图Fig3-0Blankinglayoutplans3.1.2材料利用率材料利用率大小可以按以下公式计算。一个近距内的材料利用率为100%nABS（3-1）式中：A——一个冲裁件的面积，2mm；n——一个进距内冲裁件数量；B——条料宽度mm；S——步距mm。将A=60.54n=1B=19.0S=8代入上述公式得到%8.39%10080.1954.60%100BsnA考虑到小批量生产，虽然材料利用率低但依旧可行。3.2冲裁力计算冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需的力，它与材料厚度、工件周边长度、材料的力学性能等相关参数有关。冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲裁力的目的是为了合理地选用冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。影响冲裁力的因素很多，主要的有材料力学性能、厚度、冲裁件周边长度、模具间隙大小及刃口锋利程度。由于冲模采用弹性卸装置和自然漏料方式，故冲压力计算公式为：8tKLF冲，（3-2）式中：冲F——冲裁力，NK——冲裁因数，一般取1.3L——冲裁件周长，mmt——材料厚度，mm——材料的剪切强度，Mpa平刃冲裁K=1.3，材料为H62300Mpa，材料厚t=0.5mm3.2.1落料力计算落料周长：7.37落Lmm落料力：tK落落LF=5.73513005.07.373.1N3.2.2冲孔力计算冲孔周长：02.728.014.3222冲孔冲孔RLmm冲孔力：9.13683005.002.73.1t冲孔冲孔LKFN3.2.3预冲孔力计算预冲孔周长：90.594.014.322预冲孔预冲孔RLmm预冲孔力：5.11503005.090.53.1t预冲孔预冲孔LKFN3.2.4冲裁力计算冲裁力：9.98705.73515.11509.1368落预冲孔冲孔冲FFFFN3.3卸料力、推件力的计算由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔部分的材料会紧箍在凸模上，而冲落的材料会紧卡在凹模洞口中。从凸模板上卸下板料的力称为卸料力；把落入凹模洞口中的冲压件或废料顺着冲裁方向推出的力称为推件力；把落入凹模洞口中的冲压件或废料逆着冲裁方向顶出来的力称为顶件力。相关系数参照《冲压模具设计手册》中相关部分9表格选择.3.3.1卸料力计算卸料力的大小与凸模和凹模之间的间隙，工件的形状，材料的种类及材料上所涂的润滑剂的质量等因素有关。根据《冲压模具设计手册》卸料力，推料力和顶料力可查表3-1表3-1卸料力、推料力、顶料力系数Tape3-1Dischargeofpushingmaterial,andtop-expectedcoefficient材料K卸K推K顶钢≤10.06~0.090.10.140.1~0.50.04~0.070.0650.080.5~2.50.025~0.060.050.062.5~6.50.02~0.050.0450.056.50.015~0.040.0250.03铝、铝合金0.03~0.0800.025~0.08纯铜、黄铜0.02~0.060.03~0.09根据模具若凸模和凹模间具有合理的间隙，则卸料力卸料F可按下列公式计算，即冲卸料卸料FKF（3-3）式中冲F——为冲裁力，N；卸料K——卸料力系数，查表，取0.06。卸料F——卸料力，NNFKF3.5929.987006.0冲卸料卸料3.3.2推料力计算推件力可按下列公式计算，即冲推料推料FKFn(3-4)式中冲F——冲裁力，N；推料K——推料力系数，查表，取0.05；10推料F——推料力，N；推料力因为落料时采用的是裁切的形式，故凹模中积存的工件数量少，故n=3，6.14809.987005.03n冲推料推料FKFN翻孔推料卸料冲总FFFFF=2.2836.14803.5929.9870=12227N3.4冲模刃口尺寸及公差的计算3.4.1冲裁间隙冲裁间隙对冲裁件的断面质量、尺寸精度有非常大的影响。除此之外，在实际生产中发现，间隙对模具寿命和冲压力大小也有很大的影响。所以确定合理的间隙有着很大的意义。图3-1所示的冲裁模间隙是指凸、凹模工作部分尺寸之差（称双面间隙）。ATZDd（3-5）式中Z为双面间隙；AD为凹模刃口尺寸；Td为凸模刃口尺寸。冲裁模间隙除了可以用