第二章 冲压工艺分析与确定
2.1冲压件工艺性分析
此工件有落料、冲孔、拉深三个工序,材料为Q235-A 钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁、拉深,工件结构简单,有6个φ4mm的孔,孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求;该工件属于较典型圆筒形件拉深,形状简单对称,所有尺寸均为自由公差,对工件厚度变化也没有作要求。
2.2冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔、拉深三个工序,可有以下三种工艺方案:
方案一: 先落料,后冲孔,最后拉深。采用单工序模生产。
方案二: 先落料-冲孔复合冲压,后拉深。采用复合模和单工序模生产。
方案三: 落料-冲孔-拉深级进冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单,但需三道工序三副模具,成本高而生产效率低,以满足中批量生产要求,零件的尺寸和形状不精确,且存在工序分散,劳动量大,占用设备多。方案二需两道模具,工件的精度及生产效率都较高,满足要求。方案三只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求。但模具结构复杂,安装、调试、维修比较困难,制造周期长。通过上述三种方案的分析比较,该件若能一次拉深,则其冲压生产采用方案二为佳
第三章落料—冲孔模具设计
3.1 冲裁模的间隙
3.1.1 间隙的重要性
间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命均有很大影响,是冲裁工艺与冲裁模具设计中的一个非常重要的工艺参数。
1.间隙对冲裁件质量的影响
间隙是影响冲裁件质量的主要因素之一。
2.间隙对冲裁力的影响
实验证明, 随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低,但当单面间隙介于材料厚度的5%20%范围内时冲裁力的降低不超过5%10%。因此,在正常情况下,间隙对冲裁力的影响不大。
3.间隙对模具寿命的影响
较大的间隙值减少凸凹模的磨损,延长模具使用寿命。
3.1.2冲裁间隙值的确定
对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件,在满足冲裁件要求的前提下,应以降低冲裁力、提高模具寿命为主,选用较大的双面间隙值。见表2.3.3
表1.1.1冲裁模初始双面间隙值Z
已知材料厚度t为1.2 mm,材料为Q235A,
因此Zmin = 0.126 mm
Zmax =0.180 mm
第四章 模具总体设计
4.1模具类型的选择
由冲压工艺分析可知采用复合模,复合模有两种装配方式:
1. 正装式复合模
2. 倒装式复合模
从正装式和倒装式复合模结构分析中可以看出,两者各有优缺点。正装式较用于冲制材质较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件,还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。而倒装式不宜冲制孔边距离较小的冲裁件,但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件,卸件可靠,便于操作,并为机械化出件提供了有利条件。
根据上述,复合模装配方式为正装式
4.2 定位方式的选择 因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销出定距,而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。 4.3 卸料、出件方式的选择因为工件料厚为1.2 mm,相对较薄,卸料力也比较小,古可采用弹性卸料。又因为是正装式复合模生产,所以采用下出件比较方便操作与提高生产效率。
4.4主要零部件设计 4.4.1 工作零件的结构设计 1.落料凸模 结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计成直通式采用先切割机床加工,4个M12螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按H6/k5。其总长L可按以下公式计算: L=h1+h2+t+h=(10+25+1.2+17.8)mm=54mm2.冲孔凸模
因为所冲的孔均为圆形,而且都属于特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用直通式,一方面加工简单,另一方面又便于装配与更换。其中冲6个φ4的圆形凸模都用标准形式。
3.凹模
凹模采用整体凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,凹模轮廓尺寸如下:
凹模的厚度 H= 15mm
凹模宽度B=124mm
凹模长度L=142mm (送料方向)
凹模轮廓尺寸为 15mm124mm142mm
4.4.2导料板的设计
导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的间隙取1mm,这样就可以确定导料板的宽度,导料板的宽度按下表选择。导料板采用45钢制作,热处理40~45HRC,用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进端安装有承料板。
由上述可得,导料板厚度H为6 m。,
4.4.3卸料板的设计
卸料板的周界尺寸与凸模的周界尺寸相同,厚度为10mm。
卸料板的采用45钢制造,淬火硬度为40-50HRC
4.4.4卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为12mm 螺纹部分为M10*10mm.
卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后,应使卸料板超出凸模端面1 mm,
有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
4.5 模具总装图
通过以上设计,可得到下图所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、上垫板、上凸模固定板、凸模、卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板、凹模固定板、下垫板等组成。
条料送进时采用固定挡料销作为粗定距。操作时完成第一步冲压后,把条料抬起向前移动,用落料孔套在固定挡料销上,并向前推进。
模具总装图见下图2:
1模柄2冲孔凸模3垫板4落料凹模5凸凹模6固定板7导柱8卸料板
9导套10活动导料销11推件块12连接推杆13推件14模柄15打杆16导料销
17卸料螺钉18下模座19弹簧20上模座21滑块
图2单工序冲裁模
第 五 章 拉深模设计
5.1有凸缘圆筒形件的拉深
该零件的拉深过程,其变形区的应力状态和变形特点与无凸缘圆形件是相同的。但有凸缘圆筒形件拉深时,坯料凸缘部分不是全部进入凹模口部,当拉深进行到凸缘外径等于零件凸缘直径(包括切边量)时,拉深工作就停止。因此,拉深成形过程和工艺计算与无凸缘圆筒形件的差别主要在首次拉深。
下图为凸缘圆筒形件及坯料图。dt/d = 1.1~1.4称为窄凸缘筒形件;dt/d>1.4称为宽凸缘筒形件。很明显该工件dt/d>1.4,为宽凸缘筒形件。
图3宽凸缘件拉深过程