級進模成型模.ppt

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第五章 其它沖壓模具設計,5.1 級進模 5.2 成型模 習題,5.1級進模,5.1.1概述 多工位級進模是一種在一副模具內(nèi)將制件加工成所需工件的沖壓工藝,它將一副模具分成若干個等距離工位,在每個工位上設置—定的沖壓工序,完成零件的某部分沖制工作,經(jīng)多道工序沖制完成所需要的沖壓件。 多工位級進模是高精密、高效率、高壽命的先進模具(俗稱“三高”模具),具有生產(chǎn)率高,質(zhì)量可靠,操作安全,節(jié)省模具、機床和勞動力,經(jīng)濟效益好的特點。,1.按沖壓工序性質(zhì)分 1)沖裁多工位級進模 有沖落形式級進模和切斷形式級進模。沖落形式級進模完成多道沖孔工序后落料;切斷形式級進模完成沖孔等沖裁工位后切斷。 2)成型工序多工位級進模 (1)以沖裁為主,且分別包括彎曲、拉深、成型某一工序或某兩個工序的有:沖裁彎曲多工位級進模、沖裁拉深多工位級進模、沖裁成型多工位級進模、沖裁彎曲拉深多工位級進模、沖裁彎曲成型多工位級進模和沖裁拉深成型多工位級進模等。 (2)由幾種沖壓工藝結(jié)合在一起的沖裁、彎曲、拉深、成型多工位級進模。,2.按級進模的設計方法分 1)封閉形孔連續(xù)式級進模 這種級進模的各個工作形孔(除定距側(cè)刃形孔外)與被沖零件的各個孔及制件外形(彎件指展開外形)的形狀一致,并把它們分別設置在一定的工位上,材料沿各工位經(jīng)過連續(xù)沖壓,最后獲得所需沖件。用這種方法設計的級進模稱封閉形孔連續(xù)式級進模。如圖5-1所示為沖制制件及其展開圖和排樣圖。,圖5-1沖壓件、展開圖和排樣圖 (a)沖壓件;(b)展開圖;(c)排樣圖,2)分斷切除多段式級進模 這種級進模對沖壓零件的復雜異形孔和零件的整個外形采用分段切除多余廢料的方式進行,即在前一工位先切除一部分廢料,在以后工位再切除一部分廢料,經(jīng)過逐個工位的連續(xù)沖制,就能獲得一個完整的零件或半成品。對于零件上的簡單形孔,模具上相應的形孔可與零件上的形孔做成一樣。 圖5-1所示零件,采用分斷切除多段式級進模時其排樣圖如圖5-２所示,共分八個工位:,第一工位:沖導正釘孔。 第二工位:沖2×?1.8孔。 第三工位:空位。 第四工位:沖切兩端局部廢料。 第五工位:沖兩工件間的分斷槽廢料。 第六工位:彎曲。 第七工位:沖中部3×12長方孔。 第八工位:切載體。,圖5-2分斷切除多段式級進模條料排樣圖,分斷切除多段式級進模的特點:分斷切除多段式級進模其工位數(shù)比封閉形連續(xù)級進模多;在分斷切除廢料過程中可以進行彎曲、拉深、成型等工藝,一般采用全自動連續(xù)沖壓。這種模具結(jié)構(gòu)復雜,制造精度高;由于能沖出完整零件,因此生產(chǎn)率和沖件的精度都很高。 在設計多工位級進模時,還應根據(jù)實際生產(chǎn)中的問題,將這兩種設計方法結(jié)合起來,靈活運用。,5.1.2多工位級進模的設計步驟 多工位級進模結(jié)構(gòu)復雜、精密、高速沖壓,造價高,制造周期長,所以設計多工位級進模時,應十分細致、全面地考慮問題。一般主要按以下步驟進行: (1)接受設計任務,研究原始資料,收集有關數(shù)據(jù)。 ①沖壓產(chǎn)品制件圖和模具設計任務書各一份。 ②沖壓產(chǎn)品制件試制生產(chǎn)的技術數(shù)據(jù)與樣件。例如彎曲件的展開尺寸、彎曲過程的各工序零件圖;拉深件的坯料尺寸,拉深次數(shù)及工序件尺寸等。,(2)進行工藝計算, 將收集的數(shù)據(jù)及資料,根據(jù)多工位級進模中的受力狀態(tài)進行工藝計算,并修改有關數(shù)據(jù)。 (3)繪制零件展開圖,設計條料排樣圖并進行工藝會審。 (4)模具結(jié)構(gòu)設計,并繪制裝配草圖。 (5)繪制模具裝配圖、零件圖,編寫模具使用維修說明書。 說明書內(nèi)容:選用的壓力機、模具閉合高度、輪廓尺寸、規(guī)定行程范圍及每分鐘沖壓次數(shù)等;選用自動送料機構(gòu)類型,送料步距及公差,安裝調(diào)整要點;模具刃磨和維修注意點(哪些凸?；虬寄Ｐ璨鹣氯心?刃磨后如何調(diào)整各工作部分高度差值)。對易損件及備件應有零件明細表。,5.1.3多工位級進模的總體設計 1.排樣圖設計 多工位級進模設計中,排樣圖的合理及正確與否,直接影響到制件精度與能否順利地進行沖壓生產(chǎn),并且關系到材料的利用率。因此,排樣圖是多工位級進模設計的依據(jù),也是關鍵工作之一。 根據(jù)制件圖樣尺寸,計算制件的展開尺寸,進行排樣,并計算各種排樣方式的材料利用率,分析制件精度是否能達到圖樣要求,能否在模具中順利地進行自動連續(xù)沖壓。將各種方案比較,選用最佳方案。,1)排樣圖設計原則 (1)合理確定工位數(shù)。在不影響凹模強度的原則下,工位數(shù)選得越少越好。 (2)適當設置空工位。有時為了提高凹模強度或便于安裝凸模,在排樣圖上設置空工位,在空位上不對條料進行沖壓加工。 (3)考慮材料的利用率,盡量按少、無廢料排樣,以便降低成本、提高經(jīng)濟效益。多排或雙排排樣比單排排樣要節(jié)省材料,但模具制造困難,給操作也帶來不便。 (4)合理確定沖裁位置。凹?？仔途嚯x太近影響其強度,太遠又會增大模具外形,浪費材料,且降低沖裁精度。 (5)為保證條料送進步距的精度,必須設置導正孔,其位置盡可能設置在廢料上,這樣可增大導正直徑,使工作更為可靠。,(6)有沖孔與落料工序時,沖孔在前,有時可以將以沖孔作為導正孔。若工件上沒有孔,則可在第一工位上設置工藝孔,以做導正孔用。 (7)制件上的孔位置精度要求高時,在不影響凹模強度的前提下,盡量在同一工位中沖出,以保證質(zhì)量。 (8)在工位較多時,一般將分離工序安排在前,接著安排成型工序。對精度要求高的拉深件和彎曲件,應在成型工序后再安排整形工序,最后安排切斷或落料工序。 (9)沖制不同形狀及尺寸的多孔工序時,盡量把大孔和小孔分開安排在不同工位,以便修磨時能保證孔距精度。 (10)在沖裁形狀復雜的制件時,可用分段切除方法,以提高凹模強度并便于模具加工與制造。,2)排樣圖設計時應考慮的問題 (1)多工位級進模的送料方式:在高速沖床上用自動送料機構(gòu),以導正銷精確定位。 (2)零件形狀: 分析沖壓零件形狀,抓作零件的主要特點,分析研究,找出工位之間關系,保證沖壓過程順利進行。特別對形狀異常復雜、精度要求高、含有多種沖壓工序的零件,應根據(jù)變形理論分析,采取必要措施給予保證。,(3)沖裁力的平衡:力求壓力中心與模具中心重合,其最大偏移量不超過模具長度的1/6(或?qū)挾鹊?/6)。由于多工位級進模往往在沖壓過程中產(chǎn)生側(cè)向力,因此,必須分析側(cè)向力產(chǎn)生部位、大小和方向,采取一定措施,力求抵消側(cè)向力。 (4)模具結(jié)構(gòu): 結(jié)構(gòu)盡量簡單,制造工藝性好,便于裝配、維修和刃磨。 (5)被加工材料:多工位級進模對被加工材料有嚴格要求。在設計條料排樣圖時,對材料的供料狀態(tài),被加工材料的物理力學性能、材料厚度、纖維方向及材料利用率等均要全面考慮。,①材料供料狀態(tài):設計條料排樣圖時,應明確說明是成卷帶料還是板料剪切成的條料供料。多工位級進模常用成卷帶料供料,這樣便于進行連續(xù)、自動、高速沖壓。否則,自動送料、高速沖壓難以實現(xiàn)。 ②加工材料的物理力學性能:設計條料排樣圖時,必須說明材料的牌號,料厚公差、料寬公差。被選材料既要能夠充分滿足沖壓工藝要求,又要有適應連續(xù)高速沖壓加工變形的物理力學性能。,③纖維方向:彎曲線應該與材料纖維方向垂直。但對于成卷帶料,其纖維方向是固定的,因此在多工位級進模設計排樣圖時,由排樣方位來解決。有時零件上要進行幾個方向上的彎曲,可利用斜排使彎曲線與纖維方向成α角。當不便于斜排時,征得產(chǎn)品設計人員同意,適當加大彎曲零件的內(nèi)圓半徑。 ④材料利用率: 多工位級進模材料利用率較低,所以在設計條料排樣圖時應盡量大努力使廢料最少。多排排樣能提高材料利用率,但給模具設計、制造帶來很大因難。對形狀復雜的、貴重金屬材料的沖壓零件,采用雙排或多排排樣還是經(jīng)濟的。,(6)沖壓件的毛刺方向:沖壓零件經(jīng)凸、凹模沖切后,其斷面有毛刺。在設計多工位級進模條料排樣圖時,應注意毛刺的方向。原則是: ①當沖件圖樣提出毛刺方向要求時,無論條料排樣圖是雙排還是多排,應保證多排沖出的零件毛刺方向一致,絕不允許一副模具沖出的零件的毛刺方向有正有反。 ②帶有彎曲工藝的沖壓件,設計條料排樣圖時,應當使毛刺面在彎曲件的內(nèi)側(cè)。這樣既使零件外形美觀,又不會使彎曲部位出現(xiàn)邊緣裂紋。 ③如果采用分段切除廢料的方法,則不允許出現(xiàn)一個沖壓件的周邊毛刺方向不一致的情況,這點應十分注意。,(7)正確設置側(cè)刃位置與導正孔：側(cè)刃是用來保證送料步距的,所以,側(cè)刃一般設置在第一工位(特殊情況可在第二工位)。若僅以側(cè)刀定距的多工位級進模,又是以剪切的條料供料時,應設計成雙側(cè)刃定距,即在第一工位設置一側(cè)刃,在最后工位再設置一個。 導正孔與導正銷的位置設置,對多工位級進模的精確定位是非常重要的。 ①多工位級進模由于采用自動送料,因此必須在條料排樣圖的第一工位就沖出導正孔,第二工位以及以后工位,相隔2～4個工位在相應位置上設置導正銷。在重要工位之前一定要設置導正銷。,②為節(jié)省材料,提高材料利用率,多工位級進模中可借用被沖裁零件上的孔作導正孔,但不能用高精度孔,否則在連續(xù)沖壓時因送料誤差而損壞孔的精度,采用低精度孔作導正孔又不能起導正作用,因此,又必須將該孔的精度作適當提高。 ③對圓形拉深件的多工位級進模,一般不設導正,這是因為多工位的拉深凸模本身就對條料起定距導正作用。對拉深成型后再進行沖裁、彎曲等的零件,在拉深階段不設導正,拉深后沖制導正孔,沖制導正孔后一工位才開始設導正。,(8)注意條料在送進過程中的阻礙:設計多工位級進模條料排樣圖時,應保證條料在送進過程中的暢通無阻,否則就無法實現(xiàn)自動沖壓。 (9)當零件外緣或形孔采用切廢法分段切除時,應注意各段間的連接,要十分平直或圓滑,保證被沖零件的質(zhì)量。 由于多工位級進模的工位多,模具制造誤差、步距間誤差的積累,因此經(jīng)各工位切廢料后,易出現(xiàn)外緣或各形孔的連接處不平直、不圓滑、錯牙、尖角、塌角等缺陷。這是設計排樣圖時不注意而造成的。,2.載體設計 條料的載體是條料在送進過程中,條料內(nèi)連接沖壓零件運載前進的這部分材料。載體與條料搭邊相似,但又有所不同,搭邊的寬度主要是根據(jù)沖壓工藝要求,能將沖件一個個符合圖樣要求地沖下來。而載體必須要有足夠的強度,要能運載條料上沖出的零件,使它能平穩(wěn)地送進。在多工位級進模中,條料排樣圖設計時,有時兩側(cè)的“搭邊”設計得很寬。這實際是搭邊與條料的載體合二為一。一般來說,為了保證載體寬度的強度和設置導正孔的需要,載體寬度大于搭邊寬度2～4倍。,為了保證送料準確,通常在載體上或工件之間的條料上按送料步距設置導正孔，這樣可補償或修正由于高速沖壓引起的送料誤差。導正孔一般在第一工位上沖出,便于在以后工位上進行導正。在多工位級進模上,通常10個工位需設置3～4個導正銷,導正往往設置在重要工作之前。工位越多,導正銷的數(shù)量也越多。 根據(jù)制件形狀、變形性質(zhì)、材料厚度等情況,載體可有下列形式。,1)邊料載體 這種載體是利用邊廢料,在上面沖出導正孔,用它定位進行沖裁、彎曲、拉深、成型等各工序,如圖5-3所示。 其特點是方法簡單、可靠、省料(可多件排樣)、應用較廣。 應用范圍:料厚t＞0.2mm;步距s＞20mm。,圖5-3邊料載體 (a)淺拉深成型邊料載體;(b)彎曲成型邊料載體,2)原載體 原載體是采用撕口方式,從條料上撕切出制件的展開形狀,留出載體搭口,依次在各工位沖壓成型的一種載體,如圖5-4所示。 其特點是可多件排樣,適合薄料,但需采用拉式送料裝置或張緊機構(gòu)。 應用范圍:料厚t＜0.2mm。,圖5-4原載體 (a)淺拉深成型原載體;(b)彎曲成型原載體,3)單側(cè)載體 單側(cè)載體是在條料的一側(cè)設置載體,導正銷孔都設計在這單側(cè)載體上,如圖5-5所示。 其特點是載體剛性欠佳。有時在沖制過程中因產(chǎn)生微小變形而影響送進步距精度。對于細長制件,料厚又較薄,為提高條料送進剛度,在每兩個沖壓制件間的適當位置上用一小部分材料連接起來,這一小段連接部分為橋接部分,稱橋接式載體;這部分材料當沖壓到一定工位時或到最后應切去，如圖5-5(b)所示。 應用范圍:料厚t＝0.2～0.4mm;制件一端有彎曲或有幾個方向上有彎曲的場合。 ,圖5-5單側(cè)載體 (a)單側(cè)載體； (b)單側(cè)載體帶有橋接載體,4)雙側(cè)載體 雙側(cè)載體是在條料的兩側(cè)都設計有載體,被加工制件連接在兩側(cè)載體之間,如圖5-6所示。 其特點是條料送進平穩(wěn),定位精度高,材料利用率低。一般均為單排。 應用范圍:薄料、制件精度要求高。料厚t＜0.2mm,工位數(shù)多(可大于15個)。雙側(cè)載體可分為等寬雙側(cè)載體和不等寬雙側(cè)載體。在雙側(cè)均可設置導正孔,且對稱分布。所以其定位精度很高,可用于沖裁、彎曲、拉探及成型等多工位級進模。不等寬雙側(cè)載體,在較寬一側(cè)設置導正孔,較寬的一側(cè)載體叫主載體,較窄的一側(cè)載體稱副載體。副載體可在沖壓過程中切去,便于進行側(cè)向沖壓。,圖5-6雙側(cè)載體,5)中間載體 載體在條料的中間稱中間載體。它具有單側(cè)載體和雙側(cè)載體的優(yōu)點,可節(jié)省大量的材料。中間載體適合對稱性零件的沖制,最適合對稱且兩外側(cè)有彎曲的制件,這樣有利于抵消兩側(cè)壓彎時產(chǎn)生的側(cè)向力,如圖5-7(a)所示。 對一些不對稱的單向彎曲的制件,利用中間載體將被沖件排列在載體兩側(cè),變不對稱排樣為對稱排樣,如圖5-7(b)所示。 根據(jù)制件結(jié)構(gòu),中間載體可為單載體,也可有雙載體。 應用范圍:料厚t＝0.5～2.0mm;工位數(shù)可大于15個。,圖5-7中間載體 (a)中間載體; (b)雙排排樣變非對稱為對稱排樣,3.工位布置與設計 工位布置示意圖,可供設計模具時作參考,在工位布置圖上應正確設計導正孔、搭邊及載體,可修正連續(xù)沖壓時的送料偏差。 1)沖裁工位設計 沖裁工位設計時應注意以下幾點: (1)盡量避免采用復雜形狀的凸模,采用多段切除,寧可多增加一些沖裁工位,也要使凸模形狀簡單,便于凸、凹模的加工。,(2)對于孔邊距很小的沖件,為防止落料時引起離沖件邊緣很近的孔產(chǎn)生變形,可使沖外緣工位在前,沖內(nèi)孔工位在后。外緣以沖孔方式?jīng)_出。 (3)局部內(nèi)外形狀位置精度要求很高時,盡可能在同一工位上沖出。 (4)彎邊附近的孔,為防止變形,應使彎曲工位在先,沖孔工位在后。 (5)為增加凹模強度,應考慮在模具適當位置上安排空工位。,2)彎曲工位設計 在多工位級進模中,制件若要求不同方向彎曲,則會給連續(xù)加工帶來困難。彎曲方向不同(向上或是向下彎曲),模具結(jié)構(gòu)就不同。如果向上彎曲,則要求下模采用滑動的模具結(jié)構(gòu);若進行多重卷邊彎曲,就需要多處模塊滑動。因此設計彎曲工位時,在模具上設置空工位,便于給滑動模塊留有活動余地。 根據(jù)制件形狀和精度要求,其卷邊、彎曲在級進模中不同工位上,分幾次彎曲或卷邊成型,則在連接加工過程中,要求被加工材料的一個表面必須與模具的平面平行接觸,由墊板或卸料板壓緊,只允許加工部位活動。 在連續(xù)加工過程中,彎曲部分必須及時從模具上脫離。在單側(cè)彎曲時,還要防止材料偏移。,3)拉深工位設計 在多工位級進模中拉深成型,一般用于小型零件的大批量生產(chǎn),其拉深直徑也較小,一般在60mm以下。材料厚度一般在0.5～2.0mm范圍內(nèi)。 在多工位級進模中,拉深成型與單工序模拉深不同,單工序模是散件送進,而多工位級進模是通過帶料,由載體與搭邊以組件形式自動連續(xù)送進。不能進行中間退火,要求拉深材料塑性要好,而且每個工位的拉深變形程度不宜過大。 多工位級進模拉深按材料變形區(qū)與條料分離情況可分為:整體條料拉深和條料切槽或切口拉深兩種。,(1)整體條料拉深。 與切槽拉深相比,可節(jié)省材料,但在拉深過程中,條料邊緣易折彎起皺,影響沖壓過程的順利進行。因此,必須增加拉深次數(shù)。這種拉深方法僅適宜于沖制材料塑性好的小型制品、并且在第一道拉深時,進入凹模的材料應比制件所需材料多5%～10%,使以后各道拉深不致因材料不足而被拉裂,其多余材料可在以后拉深過程中逐漸轉(zhuǎn)移到凸緣上。,(2)條料切槽或切口拉深。條料切槽或切口的目的,一方面是形成拉深毛坯,有利于拉探成型,另一方面是防止條料邊緣產(chǎn)生折皺,使沖壓工藝過程順利進行。常用的切槽或切口形式如圖5-8所示。,圖5-8多工位級進模拉深切槽與切口形式,表5-1切槽與切口尺寸,4.搭邊尺寸 根據(jù)排樣來確定工位布置圖,工件的周圍與一般沖裁模一樣,應留有搭邊。搭邊值大則送料時條料剛性好,便于送料,但材料利用率低,故應合理確定搭邊值。生產(chǎn)中確定搭邊值的常用方法有以下幾種: (1)根據(jù)加工材料厚度t確定搭邊值(A＝B),見表5-2。,表5-2根據(jù)加工材料厚度確定搭邊值,(2)根據(jù)送料步距與條料寬度確定搭邊值,多工位級進模在工件排樣圖上的搭邊值,常按送料步距與條料寬度的比值即α=S/W來選取,見表5-3。,表5-3 根據(jù)送料步距與條料寬度比α確定搭邊值A與B,5.1.4多工位級進模的結(jié)構(gòu)設計 1.模架 多工位級進模要求模架剛度好、精度高。因而,除了小型模具可采用雙導柱模架外,多采用四導柱模架。精密級進模一般采用滾珠導向模架。而且,卸料板一般采用有導向彈壓導板結(jié)構(gòu)。上、下模座的材料除小型模具用ＨＴ200外,多采用鑄鋼或鍛鋼或厚鋼板(45鋼,甚至合金鋼)。,2.凸模 在一副多工位級進模中,凸模種類一般都比較多。截面有圓形和異形的,還有沖裁和成型用凸模。凸模的大小和長短各異,有不少是細長凸模。又由于工位多,凸模安裝空間受到一定的限制等,因此多工位級進模凸模的固定方法也很多。 應該指出,在同一副級進模中應力求固定方法基本一致;小凸模力求以快換方式固定;還應便于裝配與調(diào)整。,3.凹模 除工步較少、純沖裁工步及精度要求不高的級進模的凹模為整體式的外,大多數(shù)的級進模凹模都采用鑲拼式的結(jié)構(gòu),這樣便于加工、裝配調(diào)整和維修;易保證凹模幾何精度和步距精度。凹模進行鑲拼時應遵循下列要求: (1)拼合面盡量以直線分割,便于加工。有時也以折線或圓弧作拼合面。 (2)同一工位的形孔,為保證孔距精度常做在同一拼塊上。當形孔數(shù)很多時,也可做成兩塊拼塊。 (3)對于薄弱的易損壞形孔,單獨做成一塊拼塊,便于損壞后進行更換。,(4)一個拼塊可以包括一個工位的形孔,也可包括幾個工位的形孔。 (5)不同沖壓工藝的工位,應與沖裁部分分開。如彎曲、拉深等,以便沖裁凹模刃口的刃磨。 (6)拼塊上的形孔均為封閉形。分割拼塊時不應將形孔分斷。若為單面沖裁,拼接線可取形孔的直邊。 (7)凹模拼接面與形孔壁之間的距離要不影響其強度。 (8)拼塊組配時,應用容框緊固,常選用H7/n6的配合性質(zhì),同時還需用螺釘和銷釘固定,為防止拼塊承受沖壓力而下移,容框底部應加整體墊板。這樣就使容框、各拼塊、墊板組成凹模整體。,4.導料裝置 多工位級進模與普通沖裁模一樣,也用導料板對條料沿送進方向進行導向,它安裝在凹模上平面的兩側(cè),并平行于模具中心線。多工位級進模的導料板,為適應高速、自動沖壓,采用有凸臺的形式。這樣使條料在浮動送料過程中,在浮頂器對條料的彈頂作用下,仍能使條料在導料板中運動自如。,浮頂器將條料頂出一定高度,才能使條料在自動連續(xù)成型沖壓時暢通無阻。頂出的高度由沖制件的最大成型高度決定。在浮頂器頂出狀態(tài)下,條料的上下均需有—定間隙。導料板與條料間有0.03～0.20mm的間隙;導料板凸臺寬—般取1.5～3mm,高度為1.2～3.5mm;導料板的限制高度計H0,由工件最大成型高度h決定:,H0=h+(0.5~2)t+(1~5),式中:h為工件最大成型高度(mm);t為板料厚度(mm)。 導料板需經(jīng)淬火處理。若不進行淬火處理,又是用側(cè)刃定距,則應鑲側(cè)刃擋塊,側(cè)刃擋塊必須淬火,其硬度為55～58HRC。,5.導正銷設置 導正銷露出卸料板底面的直壁高度(工作高度)一般取(0.5～0.8)t。材料較硬的可取較小值。如果露出高度較長,或薄板沖壓,可在卸料板上加保護套。凹模板上導正銷讓位孔與導正銷之間間隙取(0.12～0.2)t。 導正銷直徑的選取,要保證被導正定位的條料在導正銷與導正孔有最大可能的偏心時,仍可得到導正,但不應過小,一般不小于2mm。 沖導正銷孔的凸模直徑等于導正銷直徑加上導正銷與導正銷孔間隙,還應當適當考慮沖孔的彈性恢復量。,6.卸料裝置 多工位級進模卸料裝置的特點是:卸料板一般采用彈壓卸料,極少用固定卸料;一般裝有導向裝置,精密模具還用滾珠導向;為保證卸料平穩(wěn),卸料力大,因而彈壓元件多用強力彈簧或聚氨酯橡膠;卸料板一般用鑲拼結(jié)構(gòu)以保證孔精度、孔距精度及與凸模的配合間隙。卸料板用螺釘緊固于卸料板座上。 設計多工位級進模卸料裝置時還應注意以下幾點: (1)多工位級進模的彈壓卸料板設計成反凸臺形。沖壓時,凸起部分進入兩導料板之間,可起壓料作用。凸臺與兩導料板之間應留有適當間隙。,(2)多工位級進模卸料板上各工作形孔應當與凹模形孔同軸,特別是高速連續(xù)沖壓時,各形孔與凸模的配合間隙僅為凸模與凹模沖裁間隙的1/3～1/4,這樣才能起到對凸模的導向和保護作用。間隙越小,效果愈好,模具壽命愈高,但給制造帶來困難。對低速沖壓,則可適當放寬凸模與卸料板形孔的間隙。 (3)卸料板形孔的粗糙度,應適應高速沖壓導向和保護作用,故粗糙度應控制在Ra0.1～Ra0.4μm,同時,還需注意潤滑。 (4)多工位級進模的卸料板應具有良好的耐磨性。常采用高速鋼或合金工具鋼制造,淬火后硬度為56～58HRC。,(5)卸料板應具有足夠的強度和剛度,防止長期工作中產(chǎn)生變形失效。 (6)卸料板應保持卸料力的平衡,所以卸料螺釘受力應當均勻。 (7)卸料螺釘?shù)墓ぷ鏖L度在同一副模具內(nèi)應嚴格一致,以免安裝后不能平衡卸料,引起擦傷凸模。凸模每次刃磨時,卸料螺釘也應同時磨去相同高度。 (8)導正銷有效工作直徑露出卸料板底面不能太長,一般為(0.5～0.8)t,而沖裁凸模應凹進卸料板底面0.8～2.5mm,避免上模返回時,導正銷不能脫離板料,影響沖壓工作的連續(xù)進行?；蛘哂捎趯дN將板料帶起使板料彎曲變形。,(9)卸料板對階梯凸模應有足夠的空讓部分,使凸模有活動量和刃磨量。 (10)卸料螺釘沉孔深度應有足夠的活動量。否則,當凸模經(jīng)多次刃磨后,卸料螺釘帽頭在沖頭到達最低位置時會高出上模座的上平面,從而損壞模具或設備。 (11)為了使卸料板對凸模起到導向和保護作用,常在凸模固定板與卸料板之間增設小導柱和小導套,小導柱和小導套間隙比凸模與卸料板之間的間隙更小,小導柱與小導套間隙為凸模與卸料板間隙的1/2。 (12)彈壓卸料板與各凸模應有良好潤滑。常用方法是在卸料板的上平面上鋪一層油氈,并沿卸料板周邊鑲金屬邊框,在每次沖壓前注入機油,這樣便可對凸模與卸料板進行潤滑。,7.檢測裝置 多工位級進模在高速沖床上工作,它不但有自動送料裝置,而且還必須在整個沖壓生產(chǎn)過程中有防止失誤的監(jiān)測裝置。因為模具在工作過程中,只要有一次失誤,如誤進給、凸模拆斷、疊片、廢料堵塞等,均能使模具損壞,甚至造成設備或人身事故。 監(jiān)測裝置常設置在模具內(nèi),也可以設置在模具外。當模具出現(xiàn)非正常工作情況時,監(jiān)測裝置(傳感器)能迅速地把信號反饋給壓力機的制動機構(gòu),立即使壓力機停止運動,起到安全保護作用。,目前的自動檢測保護裝置應用在以下這些方面: (1)原材料尺寸形狀,即材料厚度、寬度,材料的翹曲、橫向彎曲等誤差,材料的輸送結(jié)束。 (2)材料的誤送。 (3)半成品定位及運送中的誤差。 (4)疊片。 (5)出件與余料排除。 (6)可動部分的誤差。,自動檢測保護裝置設計與應用時應注意的問題: (1)按被沖制件的精度要求,正確選擇檢測裝置的種類和檢測精度。 (2)檢測保護裝置的安裝和操作方便,不能有過多的操作按鈕,各種檢測必須自動進行。 (3)正確選擇傳感器的安裝位置,不能因其它外界動作影響檢測精度或造成失誤。 (4)由于檢測是在動態(tài)下進行的,因此檢測裝置必須耐沖擊和振動。,,5.2 成型模,5.2.1翻孔和翻邊 1.翻孔 1)圓孔翻孔 (1)工藝性。如圖5-9所示,豎邊與凸緣平面的圓角半徑r≥(1.5t＋1)mm,當t＜2mm時,取r=(4～5)t;t＞2mm時,取r=(2～3)t。如果要求小于上述數(shù)值時,應增加整形工序。 預制孔的表面質(zhì)量直接影響翻孔質(zhì)量和極限變形程度。鉆孔比沖孔所得到的孔邊緣表面質(zhì)量高,無撕裂現(xiàn)象,有利于翻邊變形,如果孔的邊緣有撕裂或毛刺,翻孔時容易導致孔口破裂。,(2)毛坯尺寸計算。翻孔后的幾何尺寸,按體積不變的原則進行確定。如圖5-9所示,若翻邊高度h已知,則待翻邊的孔徑可用簡單彎曲的近似方法計算:,d=D-2(h-0.43r-0.72t),豎邊較高,經(jīng)計算一次不能翻出時,對單個工件的小孔可采用變薄翻孔(擠徑翻孔)。對大孔或帶料上連續(xù)拉深后的翻孔,應采用拉深后沖底孔再翻孔的工藝,如圖5-10所示。有預拉深的翻孔,預制孔直徑按下式進行計算:,d=D+1.14r-2h2,(5-3),(5-2),圖5-9平板上有預制孔的翻孔,圖5-10預先拉深的翻孔,(3)翻孔系數(shù)K。圓孔翻孔的變形程度決定于坯件預制孔直徑d與翻孔后孔徑D之比K,K稱為翻孔系數(shù)。,(5-4),極限翻孔系數(shù)Kmin是指翻孔的孔邊不破裂所能達到的最大變形程度時的K值。它與預制孔的加工性質(zhì)和狀態(tài)、坯料的相對厚度、材料的種類及性能、凸模工作部分的形狀等因素有關,表5-4為低碳鋼的極限翻孔系數(shù)。,表5-4低碳鋼的極限翻孔系數(shù),(4)翻孔力的計算。用圓柱形凸模進行翻孔時的翻孔力F可按下式進行計算:,F=1.1πtσs(D-d),(5-5),式中:D為翻孔后直徑(按中線計,mm);d為預制孔直徑(mm);t為坯料厚度(mm);σs為材料的屈服點(MPa)。,(5)凸模形式。圖5-11所示為幾種常用的圓孔翻孔凸模。,圖5-11常用的圓孔翻孔凸模 (a)有預制孔的翻孔;(b)有預制孔的小孔翻孔,2)非圓形孔翻孔 非圓形孔翻孔通常用于減少板厚、減輕工件重量及增加結(jié)構(gòu)的剛度的情況下,且豎邊高度不大,對精度、表面粗糙度無很高要求。根據(jù)變形情況,可以沿孔分成三類性質(zhì)不同的變形區(qū):一類屬于圓孔翻邊變形,一類屬于彎曲變形,還有一類近似彎曲變形。預制孔可按這三種情況分別展開,然后用作圖法把各展開線交接處光滑連接起來。,2.翻邊 根據(jù)輪廓形狀,可分為外凸和內(nèi)凹兩種。外凸的翻邊屬于壓縮類翻邊,內(nèi)凹的翻邊屬于伸長類翻邊。 壓縮類翻邊類似于不用壓邊圈的淺拉深,伸長類翻邊與翻孔相似。因此計算坯料時,外凸的翻邊,坯料形狀按淺拉深件坯料的方法計算;內(nèi)凹的翻邊,坯料的形狀按翻孔的方法計算。,5.2.2縮口 縮口是將拉深好的圓筒形件或管件坯料,通過縮口模具使其口部直徑縮小的變形工藝。坯件縮口前后的開口直徑變化不宜過大,壓縮變形劇烈時,會使變形區(qū)失穩(wěn)起皺,可在坯件內(nèi)裝入心柱以防起皺,或者進行多次縮口。對于非變形區(qū)的筒壁部分,由于承受全部的縮口壓力,也容易失穩(wěn)產(chǎn)生變形,可通過對筒壁進行支承解決。 圖5-12所示為無支承襯套縮口模,模具結(jié)構(gòu)簡單,坯料筒壁的穩(wěn)定性差,適用于管子高度不大,帶底零件的錐形縮口。,圖5-12無支承襯套縮口模,圖5-13所示為倒擠式縮口模。該模具通用性好,采用不同尺寸的凹模6和導正圈5以及凸模3,可進行不同孔徑的縮口。導正圈主要起導向和定位作用,同時對筒壁起一定的外支承作用。凸模加工成臺階形式,下部的小圓柱深入坯料內(nèi)部,起定位導向及內(nèi)支承的作用。此模具適用于較長零件的縮口。,圖5-13倒擠式縮口模,5.2.3脹形 脹形是指將空心件或管狀件毛坯放入模具內(nèi),利用壓力使其沿徑向向外擴張的成型工序。一般情況下,脹形變形區(qū)內(nèi)的金屬不會產(chǎn)生失穩(wěn)起皺,表面光滑,質(zhì)量好,而且回彈變形小,零件形狀容易保持。 脹形屬于伸長類變形,成型極限要受到拉裂的限制。毛坯表面上有擦傷、滑痕、皺紋等缺陷時,容易導致開裂。根據(jù)凸模形式不同,脹形分為拼塊式凸模脹形和軟模脹形。圖5-14所示為拼塊式凸模脹形,它利用楔狀芯塊將凸模拼塊分開,使坯料形成所需的形狀,模具結(jié)構(gòu)比較復雜。圖5－15所示為軟模脹形,利用橡膠或聚氨酯作為凸模,在壓力下使其變形,把坯料沿凹模內(nèi)壁脹開成所需形狀,模具結(jié)構(gòu)比較簡單。圖5-16所示也為軟模脹形,脹形時,凹模內(nèi)的坯料在高壓液體的作用下脹成所需零件形狀,適用于大型零件的加工。,圖5-14拼塊式凸模脹形,圖5-15軟模脹形(一),圖5-16軟模脹形(二),5.2.4旋壓 旋壓是將板料或空心坯料固定在旋壓機上(或改裝后的車床上),在坯料轉(zhuǎn)動的同時,用旋輪或趕棒加壓于坯料,使其逐漸變形并緊貼于模具,從而獲得所要求的零件。 旋壓多為手工操作,勞動強度大,產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定,生產(chǎn)率較低。旋壓可分為普通旋壓(不變薄旋壓)和強力旋壓(變薄旋壓)兩種。旋壓成型可以完成旋轉(zhuǎn)體工件的拉深、翻邊、縮口、脹形、彎邊等不同工序,如圖5-17所示。,圖5-17各種旋壓成型方法 (a)拉深;(b)縮口;(c)脹形;(d)翻邊,5.2.5校平與整形 1.校平 把不平整的沖件放入模具內(nèi)壓平的校形稱為校平,主要用于提高沖件的平面度。用于板狀沖件的校平模有兩種,即平面校平模和齒面校平模,如圖5-18所示。,圖5-18平板沖件校平模 (a)平面校平模;(b)齒面校平模,材料較薄,表面不允許有齒痕的工件,應用平面校平模,平面校平模單位壓力小,校平效果不好,主要用于平直度要求不高,由軟金屬制成的小型沖件。 齒面校平模校平效果好,根據(jù)齒形,可分為細齒和粗齒兩種,如圖5-19所示。材料較厚,平直度要求高,且表面上允許有細痕的工件,用細齒模,齒形用正方形或菱形。當不允許有深痕時,用粗齒校平模,即讓齒頂具有一定寬度,主要用于材料厚度較小,由鋁、青銅、黃銅制成的工件。,圖5-19校平模齒 (a)細齒;(b)粗齒,2.整形 彎曲件存在有回彈現(xiàn)象,拉深件和翻邊件受凸模或凹模圓角半徑的限制,不能達到較小的圓角半徑,這些都影響到制件尺寸及形狀的準確性要求,往往需要采用整形工序,如圖5-20、圖5-21所示。,圖5-20彎曲件的整形及邊部精壓,圖5-21拉深件的整形及角部精壓,,習 題,1.什么叫條料的載體？級進模的載體有哪幾種形式？各有何特點？ 2.級進模的結(jié)構(gòu)包括哪些部分？ 3.什么叫翻孔？什么叫翻邊？影響極限翻孔系數(shù)的因素有哪些？ 4.縮口與拉深在變形特點上有何異同？ 5.什么叫脹形？什么叫旋壓？各有何特點？ 6.校平與整形各應用于哪種情況？,,