落料模具的确定
4 落料模具的结构设计
4.1 模具结构形式的选择
4.1.1 模架的选用
采用导柱式弹顶落料模,该落料模除上、下模采用了导柱和导套进行导向以外,还采用了由卸料板、卸料弹簧及卸料螺钉构成的弹性卸料装置和由顶件块、顶杆、弹顶器构成的弹性顶件装置来卸下废料和顶出冲裁件,冲裁件的变形小,且尺寸精度和平面度较高。这种结构结构广泛用于冲裁材料厚度较小,且平面度要求的金属件和易于分层的非金属件
导柱式冲裁模导向壁导板可靠,冲裁件精度高,模具寿命长,使用安装方便。 从生产量和方便操作以及具体规格方面考虑,选择中间导柱模架,由凹模外形尺寸420⨯320,(GB/T2851.5—1990)在按其标准选择具体结构尺寸如下
上模板 500⨯500⨯45 HT250
下模板 340⨯283⨯50 ZG450
导 柱 28⨯195 20钢
导 套 28⨯100⨯42 20钢
凸缘模柄 φ60⨯85 Q235
模具闭合高度 MAX 245mm MIN 200mm
4.1.2 模具的闭合高度
所谓的模具的闭合高度H是指模具在最低工作位置时,上下模座之间的距离,它应与压力机的装模高度相适应。
模具的实际闭合高度,一般为:
H模=上模板厚度+垫板厚度+冲头长度+凹模厚度+
凹模垫板厚度+下模板厚度-冲头进入凹模深度……………4.1
该副模具使用上垫板厚度为10mm,凹模固定板厚度为12mm。如果冲头(凸凹模)的长度设计为110mm,凹模(落料凹模)设计为70mm,则闭合高度为: H模=45+10+110+67+50-40=242mm
4.2 模具工作部分尺寸计算
4.2.1 落料凹模
落料凹模采用矩形板结构和直接通过螺钉、销钉与下模座固定的固定方式。因生产的批量大,考虑凹模的磨损和保证零件的质量,凹模刃口采用直刃壁结构,刃壁高度h=14mm,漏料部分沿刃口轮廓适当扩大(为便于加工,落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的形状,如凹模图)。凹模轮廓尺寸计算如下: 凹模厚度 H=kb=0.2⨯160=32mm
凹模壁厚 C=1.5H=1.5⨯32=48mm
沿送料方向的凹模长度为
L=D+2C=160+2⨯48=256mm
根据算得的凹模轮廓尺寸,选取与计算值相近的凹模板,其尺寸为
D⨯H=250mm⨯70mm。
凹模的材料选用CrWMn,工作部分热处理淬硬60~64HRC。
4.2.2 拉深凸模
拉深凸模刃口部分为非圆形,为便于凸模和固定板的加工,可设计成阶梯形结构,并将安装部分设计成便于加工的长圆形,通过螺钉紧固在固定板上,用销钉定位。凸模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。凸模的材料选用T8A,工作部分热处理淬硬56~60HRC。
对于拉深凸模的工作深度,必须从几何形状上做的正确。为了使零件容易
在拉深后被脱下,在凸模的工作深度可以作成一定锥度α=2'~5'
为了防止拉深件被凹模内压缩空气顶瘪及拉深件与凸模之间发生真空现象而紧箍在凸模上,故在凸模上设计通气孔,以使拉深后容易从凸模上取下。根据凸模尺寸取出气孔直径d=4mm,数量为2个。如图
4.2
图4.2 拉深凸模
4.2.3 凸凹模
该复合模中的凸凹模是主要工作零件,其外形作为落料凸模内形又作为拉深凹模,并且内、外形刃口部分都为非圆形,为便于凸凹模与凸模固定板的配合,凸凹模的安装部分设计成便于加工的长圆形,通过螺钉紧固在凸模固定板上,并用销钉定位。如图4.3
凸凹模的自由长度为:L=凸模固定板厚度+橡胶安装高度+卸料板厚度+材料厚度+凸凹模工作高度=22+26+20+2+(42-2)=110mm。……………………4.2
4.2.4 弹压御料板
弹性卸料板的尺寸可以根据弹性元件的数目以及外径来计算。如图4.4。 由于受到橡胶允许承受的载荷较大,安装,调整,灵活,方便,因而是冲裁模中常用的弹性元件,冲裁模中用于卸料的橡胶有合成橡胶和聚氨脂橡胶,其中聚氨脂的性能比合成橡胶优异,是常用的卸料弹性元件。
为了保证卸料正常工作,应该使橡胶的预紧的预压力:
Fy≥FX ……………………………………4.3
橡胶的压力与压缩量之间不是线形关系,橡胶的压缩时产生的压力按下式计算:
F=AP………………………………………4.4
式中 A——橡胶的横截面积
P——橡胶与单位压边力(MPa),其值与橡胶的压缩量,形
状及尺寸有关
计算橡胶的自由高度,由下式
H自=(3.5~4)
F工作 …………………………………………4.5
δ=2
H自=4⨯(2+1+5)
=30mm
计算橡胶的装配高度,由下式
HL=H自-H预………………………………………………4.6
H预=(0.1~
0.15)H自 …………………………………… 4.7
按公式计算得: H预=0.13⨯30=4mm
HL=30-4=26mm
4.2.5 上垫板
垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力,以降低模座所受的单位压力,防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外形尺寸相匹配,其厚度我们设计为10mm。在上垫板上设计了一个推杆孔,以便安装推杆,还有四个螺钉孔以及两个销孔,这些都是为了与凸凹模和拉深凸模上的各种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上垫板的零件图如图4.5所示。
图4.5上垫板
4.2.6 压边圈
在这个设计中,压边圈借助顶杆所施的顶件力,既起到压边的效果,又起来把拉深件顶出拉深凸模,设计高度为15mm,如图4.6