第二章第6节冲压模具设计——复合模和连续模案例

第二章第5节冲压模具设计——复合模具和连续模具本节主要内容：一.复合模复合模工艺特点复合模具设计实例讲解二.连续模具连续模工艺特点连续模具设计实例讲解课程要点回顾1.冲裁模的结构形式按工序组合方式可分为、和。2.是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。3.是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道工序的冲模。课程要点回顾1.冲裁模的结构形式按工序组合方式可分为单工序模、复合模和连续模。2.复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。3.连续模是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道工序的冲模。•复合模的结构特点及分類•复合模设计案例分析一.复合模1.复合模的基本结构复合模：在压力机的一个工作行程内，在模具的同一个部位同时完成数道冲压工序的模具。正装式（顺装式）复合模：落料凹模装在下模座倒装式复合模：落料凹模装在上模座分类复合模结构主要特点----凸凹模：既是落料凸模又是冲孔凹模举例：2.复合模分类复合模的命名正装复合模基本结构倒装复合模基本结构正装复合模：凸凹模在上模倒装复合模：凸凹模在下模正、倒装的命名：凸凹模复合模结构的完善卸料机构推件机构顶件机构正装复合模倒装复合模复合模结构的完善卸料机构推件机构倒装复合模复合模的特点：[优]结构紧凑，生产率高，制件精度高，特别是制件孔对外形的位置度容易保证。[缺]模具结构复杂，对模具零件精度的要求较高，对模具的装配精度要求也较高。适用场合：生产批量大、精度要求高的冲裁件。3.复合模特点正装复合模特点：正装复合模适用场合：凸凹模在上，落料凹模在下；冲件和废料均从下模的上表面取出，需二次清理，既不安全也不方便；板料是在压紧的状态下分离，冲出的冲件平直度较高。适于冲裁工件平直度要求较高或冲裁时易弯曲的大而薄的工件。倒装复合模特点：倒装复合模适用场合：凸凹模在下，落料凹模在上；冲件从上模推下，冲孔废料直接从压力机台面漏下，卸料可靠，操作方便。采用刚性推件的倒装式复合模，板料不是在压紧的状态下冲裁，因而平直度不高。适于冲裁较硬的或厚度大于0.3mm的板料。4.正装和倒装复合模的比较：结构的比较：凸凹模位置不同，废料和冲件取出方式不同。生产率的比较：倒装模比正装模生产率高；安全性的比较：倒装模比正装模安全可靠。在倒装复合模中，如果在上模内采用弹性装置，也可保证冲件有较高的平直度。所以，倒装模比正装模应用更广泛。5.复合模与其它模的比较：比较项目单工序模连续模复合模工件形位公差较低一般IT11级以下较高，IT9以下冲压生产率低高较高自动化较易（多工位车床上自动化）容易（单件全自动化）难（单件半自动化）对材料的要求不严严格不严生产安全性较差较安全较差模具难易程度较易，价格低简单件比复合模制造难度低复杂件比连续模制造难度低应用通用性好，适用中、小批量生产和大型件的大量生产较差，用于形状简单、尺寸不大精度要求不高型件的大批量生产较差，用于形状简单、尺寸不大精度要求较高型件的大批量生产6.冲孔落料复合模设计案例一、设计内容零件名称：双扇挡片材料：20钢材料厚度：1mm毛刺要求：孔及轮廓边缘无毛刺尺寸精度要求：IT12级二、生产类型中批量生产一、工艺方案分析1.垫片冲压工艺分析2.产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析二、垫片冲压工艺方案的确定三、工艺计算3.1排样方案的确定3.2搭边值的确定3.3条料宽度的确定3.4材料利用率3.5计算冲压力3.6计算模具压力中心四、模具结构的确定4.1模具的形式4.2定位装置4.3卸料装置4.4导向零件4.5模架4.6计算模具刃口尺寸4.7模具工作零件的设计计算4.8其他零件的设计一、工艺方案分析及确定1.垫片冲压工艺分析由图可知，产品为圆片落料、圆片冲孔。产品形状结构简单对称，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔与零件边缘之间的最小距离满足c1.5t。2.产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析（1）尺寸精度任务书对冲件的尺寸精度要求为IT12级，查参考文献知，普通冲裁时对于该冲件的精度要求为IT12～IT11级，所以尺寸精度满足要求。（2）冲裁件断面质量因为一般用普通冲裁方式冲1mm的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.5～3.2，毛刺允许高度为0.05～0.1mm；本产品在断面粗糙度上没有太严格的要求，单要求孔及轮廓边缘无毛刺，所以只要模具精度达到一定要求，在冲裁后加修整工序，冲裁件断面的质量就可以保证。（3）产品材料分析对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品材料为20钢，属优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度低而塑性较好，非常适合冲裁加工。另外产品对于厚度与表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。（4）生产批量产品批量为中等批量，适合采用冲压加工的方法，最好采用复合模或连续模。二、垫片冲压工艺方案的确定完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工方案分为3种，见表2.1。序号工艺方案结构特点1单工序模生产：落料→冲孔（或冲孔→落料）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，生产效率低，难以满足零件大批量生产的需求。且两道工序中的定位误差，将导致中心孔的位置精度难以保证。2复合模生产：落料-冲孔复合同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具规模，降低了模具成本，提高生产效率，也难以提高压力机等设备的使用效率；操作简单、方便，适合大批量生产；能可靠保证中心孔的位置精度。3连续模生产：冲孔-落料连续同一副模具不同工位完成两道不同的工序，生产效率高，模具规模相对第二种方案要大一些，模具成本要高；两道工位之间的定位要求非常高；否则无法保证中心空的位置精度。表2.1工艺方案根据本零件的设计要求以及各方案的特点，决定采用第2种方案比较合理。三、工艺计算3.1排样方案的确定零件外形为圆形，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为中等批量生产，如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具生产成本，所以本设计决定采用单排结构。如图所示。3.2搭边值的确定3.3条料宽度的确定3.4材料利用率3.5计算冲压力3.6计算模具压力中心由于该零件完全对称于相互垂直的两条多层次线，所以模具的压力中心在几何图形的中心。四、模具结构的确定4.1模具的形式复合模又可分为正装式和倒装式。经分析，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。4.2定位装置采用伸缩式挡料销定位，安装在橡胶垫和活动卸料板之间。工作时可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。4.3卸料装置（1）条料的卸除采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模，所以卸料板安装在下模。（2）工件的卸除采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。（3）冲孔废料的卸除下模座上采用漏料孔排出。冲孔废料在下模的凸凹模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出。4.4导向零件导向零件有许多种，如用导板导向，则在模具上安装不便而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度高、寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用；针对本次加工的产品的精度要求不高，采用滑动式导柱导套极限导向即可。而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。4.5模架若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。若采用对焦导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或横向送料。若采用后侧导柱模架，则可三方向送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。本设计决定采用中间导柱模架。4.6计算模具刃口尺寸4.7模具工作零件的设计计算(1)落料凹模（3）凸凹模长度确定，壁厚校核4.8其他零件的设计五、绘制装配图•连续模的结构特点及分类•连续模设计案例分析二.连续模前言连续冲模具在欧、美、日等先进国家已有百年历史，而台湾的冲压界引进此项设计技术则是近30余年的事，近年来在电子科技工业不断的成长及发展之下，精密化、自动化、大量化、省力化等则是冲压业成长的重要指标，因此连续冲压模具设计技术是冲压界提升产能、效率、降低成本的有效途径。11.何谓冲压模具，其优点如何何谓连续冲模具：连续冲压模具是指数个工程都结合在同一模具内，将材料穿入模内透过每一送距的冲压，能够完整的将五金制品冲压成型。在各型的冲压模具中，连续冲压模具因具有着高生产效率的产能，故最适合于大量生产之用，且连续冲压模具应用范围极广，适用于各种五金零件制品。连续冲压模具之主要优点：1、适合以卷料生产，材料使用率低，节省不断上料的缺点。2、工程及结构设计较具弹性。3、一冲次可生产多PCS，生产速度快效率高。4、同一套模具可同时生产多种产品。5、可装设自动化生产，以节省大量人力资源。2连续模设计与普通冲模有很大的不同，要求也要高的多。工艺设计时必须得到试制或小批量生产的技术数据或工序样件，必要时还可以使用简易模具或手工进行工艺验证，以获得较为准确的零件展开形状及尺寸、工序性质、工序数量、工序顺序以及工序件(半成品)尺寸等。而这些都是多工位冲压条料排样设计的重要依据，而连续模排样设计是连续模结构设计的关键。排样之后便可进行凸模、凹模、凸模固定板、垫板、卸料装置，导料、定距等零部件的结构设计。最后绘制模具总装配图和零件图，并提出使用维护的说明。2.连续模的排样设计2.1连续模设计步骤(1)坯料排样(详见第二章相关内容)；(2)冲切刃口确定；(3)工序排样。2.2连续模排样设计内容排样示意图1.冲切刃口设计原则2.坯料切废后相关部位连接方式(1)塔接(2)平接(3)切接2.3冲切刃口设计(1)塔接(2)平接(3)切接1.工序排样的内容和类型(1)工序排样的内容①在冲切刃口设计的基础上，将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组，对工序排序，确定工位数和每一工位的加工工序。②确定载体形式与坯料定位方式。③设计导正孔直径，确定导正销数量。④绘制工序排样图(图7-21)。2.4工序排样(2)工序排样类型①落料型工序排样;②切边型工序排样;③混合型工序排样(2)工序排样类型混合型工序排样(2)工序排样类型单侧载体具体尺寸见图7-13单侧、双侧载体尺寸导正原理1-导料板;2-顶料销;3-侧刃挡块;4-导正销2.5导正1.级进冲裁工序排样2.级进弯曲工序排样3.级进拉深工序排样4.含有局部成形时连续模的工序排样2.6工序排样原则与要点2.7排样图设计的原则及考虑的因素一、设计原则1、尽量能提高材料利用率2、合理确定工位数3、合理安排工序顺序4、保证条料送进进距的精度5、保证冲件形状和尺寸的准确性6、提高凹模强度及便于模具制造二、应考虑的因素1、冲件的生产批量2、冲压力的平衡3、冲件的毛刺方向4、成形工序件方向的设置2.8载体设计载体：多工位冲压时条料上连接工序件，并使工序件在模具上稳定送进的部分材料。载体与工序件之间的连接段称为搭接头。载体的形式：单侧载体、双侧载体、中间载体、无载体和边料载体。单侧载体双侧载体中间载体无载体边料载体工序排样过程带局部成形时的工序排样连续模结构设计对模具的工作性能、制造工艺性、成本、生产周期以及模具寿命等起决定性作用。2.9.1总体设计(1)模具基本结构设计：连续模基本框架主要由正倒装关系、导向方式、卸料方式等三个要素组成。(2)模具基本尺寸：主要有模具的平面轮廓尺寸、闭合高度、凸模的基准高度和各模板的厚度。2.9连续模结构设计细小凸模应实施保护、易拆装异形凸模一般采用直通结构，用螺钉吊装固定常见的小凸模及其装配形式带顶出销的凸模结构成型磨削凸模的6种形式凸模常用的固定方法刃磨后不改变闭合高度的结构2.9.2凸模设计常见的小凸模及其装配形式成型磨削凸模结构形式1.凹模板外形尺寸(1)凹模厚度(2)凹模长度2.镶拼式凹模结构(1)镶入式凹模结构(2)拼块式凹模结