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1、
沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
沖裁模是沖裁工序所用的模具。沖裁模的結(jié)構(gòu)型式很多,為研究方便,對(duì)沖裁??砂床煌奶卣鬟M(jìn)行分類。
1.按工序性質(zhì)可分為落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等;
2.按工序組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模;
3.按上、下模的導(dǎo)向方式可分為無導(dǎo)向的開式模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模、導(dǎo)筒模等。
4.按凸、凹模的材料可分為硬質(zhì)合金沖模、鋼皮沖模、鋅基合金沖模、聚氨脂沖模等;
5.按凸、凹模的結(jié)構(gòu)和布置方法可分為整體模和鑲拼模,正裝模和倒裝模。
6.按自動(dòng)化程度可分為手工操作模、半自動(dòng)模、自動(dòng)模。
? 分類的方法
2、還比較多,上述的各種分類方法從不同的角度反映了模具結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)。下面以工序組合方式,分別分析各類沖裁模的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。
單工序沖裁模
? ??單工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模,如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模等。
(一)落料模
??? 落料模常見有三種形式:
????1.無導(dǎo)向的敞開式落料模,其特點(diǎn)是上、下模無導(dǎo)向,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,沖裁間隙由沖床滑塊的導(dǎo)向精度決定??捎眠吔怯嗔蠜_裁。常用于料厚而精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)。
????2.導(dǎo)板式落料模,是將凸模與導(dǎo)板間(又是固定卸料板)選用H7/h6的間隙配合,且該間隙
3、小于沖裁間隙?;爻虝r(shí)不允許凸模離開導(dǎo)板,以保證對(duì)凸模的導(dǎo)向作用。它與敞開式模相比,精度較高,模具壽命長(zhǎng),但制造要復(fù)雜一些常用于料厚大于 0.3mm的簡(jiǎn)單沖壓件(圖1)。
1—下模座;2—銷;3—導(dǎo)板;4—銷;5—檔料釘;6—凸模;7—螺釘
8—上模座;9—銷;10、墊板;11—凸模固定板;12—螺釘;13—導(dǎo)料板14—凹模;15—螺釘
圖 1 導(dǎo)板式落料模
????3.圖2是帶導(dǎo)柱的彈頂落料模。上下模依靠導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向,間隙容易保證,并且該模具采用彈壓卸料和彈壓頂出的結(jié)構(gòu),沖壓時(shí)材料被上下壓緊完成分離。零件的變形小,平整度高。該種結(jié)構(gòu)廣泛用于材料厚度較小,且有平面度要求的
4、金屬件和易于分層的非金屬件。
1-上模座;2-卸料彈簧;3-卸料螺釘;4-螺釘;5-模柄;6-防轉(zhuǎn)銷;7-銷;8-墊板;9-凸模固定板;10-落料凸模;11-卸料板;12-落料凹模;
13-頂件板;14-下模座;15-頂桿;16-板;17-螺栓;18-固定擋料銷;19-導(dǎo)柱;20-導(dǎo)套;21-螺母;22-橡皮
圖 2 導(dǎo)柱式落料模
(二)沖孔模
? ??沖孔模的結(jié)構(gòu)與一般落料模相似。但沖孔模有其自己的特點(diǎn),特別是沖小孔模具,必須考慮凸模的強(qiáng)度和剛度,以及快速更換凸模的結(jié)構(gòu)。在已成形零件側(cè)壁上沖孔時(shí),要設(shè)計(jì)凸模水平運(yùn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
????1.沖側(cè)孔模
?
5、?? 圖 3是在成形零件的側(cè)壁上沖孔。圖a)是采用的是懸臂式凹模結(jié)構(gòu),可用于圓筒形件的側(cè)壁沖孔、沖槽等。毛坯套入凹模體 3,由定位環(huán)7控制軸向位置。此種結(jié)構(gòu)可在側(cè)壁上完成多個(gè)孔的沖制。在沖壓多個(gè)孔時(shí),結(jié)構(gòu)上要考慮分度定位機(jī)構(gòu)。圖 b)是依靠固定在上模的斜楔1來推動(dòng)滑塊4,使凸模5作水平方向移動(dòng),完成筒形件或U形件的側(cè)壁沖孔、沖槽、切口等工序。
圖 3 側(cè)壁沖孔模
??? 斜楔的返回行程運(yùn)動(dòng)是靠橡皮或彈簧完成。斜楔的工作角度α以 40°~45°為宜。40°的斜楔滑塊機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率最高,45°時(shí)滑塊的移動(dòng)距離與斜楔的行程相等。需較大沖裁力的沖孔件,α可采用 35°,以增大水平推力。此
6、種結(jié)構(gòu)凸模常對(duì)稱布置,最適宜壁部對(duì)稱孔的沖裁。
????2.小孔沖模 (圖4)
??? 這副模具沖制的工件如圖右上角所示。工件板厚 4mm,最小孔徑為05t。模具結(jié)構(gòu)采用縮短凸模長(zhǎng)度的方法來防止其在沖裁過程中產(chǎn)生彎曲變形而折斷。采用這種結(jié)構(gòu)制造比較容,凸模使用壽命也較長(zhǎng)。這副模具采用沖擊塊 5沖擊凸模進(jìn)行沖裁工作。小凸模由小壓板7進(jìn)行導(dǎo)向,而小壓板由兩個(gè)小導(dǎo)柱 6進(jìn)行導(dǎo)向。當(dāng)上模下行時(shí),大壓板8與小壓板7先后壓緊工件,小凸模 2、3、4上端,露出小壓板7的上平面,上模壓縮彈簧繼續(xù)下行,沖擊塊5沖擊凸模 2、3、4對(duì)工件進(jìn)行沖孔。卸件工作由大壓板8完成。厚料沖小孔模具的凹模洞口漏料
7、必須通暢,防止廢料堵塞損壞凸模。沖裁件在凹模上由定位板 9與1定位,并由后側(cè)壓塊 10使沖裁件緊貼定位面。
圖 4 超短凸模的小孔沖模
復(fù)合沖裁模
圖 5 復(fù)合模的基本結(jié)構(gòu)
??? 在壓力機(jī)的一次工作行程中,在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具,稱為復(fù)合沖裁模。復(fù)合模的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是如何在同一工作位置上合理地布置好幾對(duì)凸、凹模。
??? 圖 5是落料沖孔復(fù)合模的基本結(jié)構(gòu)。在模具的一方是落料凹模,中間裝著沖孔凸模;而另一方是凸凹模,外形是落料的凸模,內(nèi)孔是沖孔的凹模。若落料凹模裝在上模上,稱為倒裝復(fù)合模;反之,稱為順裝復(fù)合模。
? ??復(fù)合模的特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)
8、緊湊,生產(chǎn)率高,制件精度高,特別是制件孔對(duì)外形的位置度容易保證。另一方面,復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)模具零件精度要求較高,模具裝配精度也較高。
(一)倒裝復(fù)合模
1—凸模;2—凹模;3—上模固定板;4、16—墊板;5—上模板;6—模柄;7—推桿
8—推塊;9—推銷;10—件塊;11、18—活動(dòng)檔料銷;12—固定擋料銷;13—卸料板;
14—凸凹模;15—下模固定板;17—下模板;19—彈簧;
圖 6 墊圈復(fù)合沖裁模
? ??圖 6是沖制墊圈的倒裝復(fù)合模。落料凹模2在上模,件1是沖孔凸模,件14為凸凹模。倒裝復(fù)合模一般采用剛性推件裝置把卡在凹模中的制件推出。剛性推件裝置由推
9、桿7、推塊8、推銷9推動(dòng)推件塊,推出制件。廢料直接由凸模從凸凹模內(nèi)孔推出。凸凹模洞口若采用直刃,則模內(nèi)有積存廢料,脹力較大,當(dāng)凸凹模壁厚較薄時(shí),可能導(dǎo)致脹裂。倒裝復(fù)合模的凹模最小壁厚,可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)資料。
??? 采用剛性推件的倒裝復(fù)合模,條料不是處于被壓緊狀態(tài)下沖裁,因而制件的平直度不高。適宜厚度大于 0.3mm的板料。若在上模內(nèi)設(shè)置彈性元件,采用彈性推件,則可沖較軟且料厚在 0.3mm以下,平直度較高的沖裁件。
(二)順裝復(fù)合模
圖 7 順裝復(fù)合沖模
? ??圖 7是一順裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)是沖孔廢料可從凸凹模中推出,使型孔內(nèi)不積聚廢料,使凸凹模漲裂力小,故壁厚
10、可比倒裝復(fù)合模最小壁厚小。
?級(jí)進(jìn)沖裁模
??? 級(jí)進(jìn)模 (又稱連續(xù)模、跳步模),是指壓力機(jī)在一次行程中,依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的沖模。整個(gè)制件的成形是在級(jí)進(jìn)過程中逐步完成的。級(jí)進(jìn)成形是屬工序集中的工藝方法,可使切邊、切口、切槽、沖孔、塑性成形、落料等多種工序在一副模具上完成。級(jí)進(jìn)模可分為普通級(jí)進(jìn)模和多工位精密級(jí)進(jìn)模。多工位精密級(jí)進(jìn)模我們將作為一專題在后續(xù)章節(jié)中討論。
? 由于用級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí),沖裁件是依次在幾個(gè)不同位置上逐步成形的,因此要控制沖裁件的孔與外形的相對(duì)位置精度就必須嚴(yán)格控制送料步距。為此,級(jí)進(jìn)模有兩種基本結(jié)構(gòu)類型:用導(dǎo)正銷定距的級(jí)進(jìn)模與用側(cè)
11、刃定距的級(jí)進(jìn)模。
(一)用導(dǎo)正銷定距的級(jí)進(jìn)模
1—模柄;2—螺釘;3—沖孔凸模;4—落料凸模;5—導(dǎo)正銷6—固定檔料銷;7—始用檔料銷
圖 8 用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模
??? 圖 8是用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模。上、下模用導(dǎo)板導(dǎo)向。沖孔凸模3與落料凸模4之間的距離就是送料步距 A。材料送進(jìn)時(shí)由固定擋料銷6進(jìn)行初定位,由兩個(gè)裝在落料凸模上的導(dǎo)正銷5進(jìn)行精定位。導(dǎo)正銷與落料凸模的配合為H7/r6,其連接應(yīng)保證在修磨凸模時(shí)的裝拆方便。導(dǎo)正銷頭部的形狀應(yīng)有利于在導(dǎo)正時(shí)插入已沖的孔,它與孔的配合應(yīng)略有間隙。為了保證首件的正確定距,在帶導(dǎo)正銷的級(jí)進(jìn)模中,常采用始用擋料裝置
12、。它安裝在導(dǎo)板下的導(dǎo)料板中間。在條料沖制首件時(shí),用手推始用擋料銷 7,使它從導(dǎo)料板中伸出來抵住條料的前端即可沖第一件上的兩個(gè)孔。以后各次沖裁由固定擋料銷 6控制送料步距作初定位。
??? 用導(dǎo)正銷定距結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。當(dāng)兩定位孔間距較大時(shí),定位也較精確。但是它的使用受到一定的限制。當(dāng)板料太薄 (一般為t<0.3mm)或較軟的材料,導(dǎo)正時(shí)孔邊可能有變形,因而不宜采用。
(二)采用側(cè)刀定距的級(jí)進(jìn)模
圖 9 雙側(cè)刃沖孔落料級(jí)進(jìn)模
??? 圖 9為沖裁接觸環(huán)雙側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模。它與圖2—38相比,特點(diǎn)是:用側(cè)刃2代替了始用擋料銷、擋料釘和導(dǎo)正銷。用彈壓導(dǎo)卸板 7代替了固定卸料板。本模具
13、采用前后雙側(cè)刃對(duì)角排列,可使料尾的全部零件沖下。彈壓卸料板 7裝于上模,用卸料螺釘6與上模座連接。它的作用是:當(dāng)上模下降、凸模沖裁時(shí),彈簧 11(可用橡皮代替)被壓縮而壓料;當(dāng)凸?;爻虝r(shí),彈簧回復(fù)推動(dòng)卸料板卸料。
??? 圖 10為彈壓導(dǎo)板級(jí)進(jìn)模。此類模具的特點(diǎn)是:各凸模(如件7)與固定板6成間隙配合(普通導(dǎo)柱模多為過渡配合 ),凸模的裝卸、更換方便;凸模以彈壓導(dǎo)板導(dǎo)向,導(dǎo)向精度高;彈壓導(dǎo)板 2由安裝下模座14上的導(dǎo)柱1和10導(dǎo)向,導(dǎo)板由六根卸料螺釘5與上模連接,因此能消除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對(duì)模具的影響,模具壽命長(zhǎng),零件質(zhì)量好。
1—導(dǎo)柱;2—彈壓導(dǎo)板;3—導(dǎo)套;4—導(dǎo)板鑲塊;5—卸料螺釘;6—凸模固定
板; 7—凸模;8—上模座9—限制柱;10—導(dǎo)柱;11—導(dǎo)套;12—導(dǎo)料板;
13—凹模;14—下模座;15—側(cè)刃檔塊
圖 10 彈壓導(dǎo)板級(jí)進(jìn)模