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先进机械网 2023-07-26 14:58:48

厚板小孔冲裁模

1 引 言

图1为电装品上的关键零件,要求产量很大,材料为35钢,料厚为5.4mm,加工前进行调质处理,硬度17~23HRC,它上面的6价格昂贵个 5.20+0.15mm通孔是零件装配用的关键孔,位置精度要求较高。过去一直采用钻削加工工艺:各台阶尺寸加工到位(数控车床)→钻6个预孔( 4mm台钻)→扩6个孔( 5.20+0.15mm台钻)→后续工序。生产效率较低,而且存在位置精度差、孔径不易控制等缺点,无法满足大批量生产的要求。经分析,设计了一副小孔冲裁模,经试制基本满足了产品图要求,生产效率得到了大幅度的提高,取得了一定的经济效益。

图1 零 件

2 工艺分析

小孔冲裁与普通冲裁的主要区别为:①凸模需要可靠的导向结构;②压料力很大,约为冲分析器裁力的10%~15%;③冲裁间隙很小,约为料厚的1.7%;④模具的卸料精度好。

考虑到工厂的铜像实际情况和产品的工艺要求,该模具设计在普通1000kN冲床上进行生产,对于凸模没有采用精度很高的全长导向结构,而在压料板和上模板之间增加了一对小导柱,以提高凸模在冲裁全过程中的运行精度。

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为使产品材料在冲裁中处于三向受压状态,以降低在冲裁初期因材料的拉伸作用而造成的凸模受力不均的影响,设计中压料弹簧选用了日本产的极重载荷的矩形弹簧,在凸模接触材料的瞬间压料力约为72kN。

对于冲裁间隙,按资料介绍2z=0.017t=0.0901mm,但考虑到模具的加工精度和产品的工艺性(孔两面要倒1mm×45°的角),如完全按照资料推荐的冲裁间隙设计和加工,则可能使凸模的磨损加剧,而且对加工精度和设关闭回油阀开启送油阀使台板上升备精度要求太高;但如盲目的加大冲裁间隙,则会使产品的光亮带长度不够,无法满足产品质量要求。在实际试生产中经过多次调试,发现冲裁间隙控制在2z=0.15~0.2mm,孔的光亮带约为料厚的80%,能满足产品要求。

凸模长度校核:

Lmax≤270d2/P

式中 d——凸模的最小直径

P——冲裁力

Lmax——允许的凸模最小自由长度

冲裁力P=1.3τt×6×2πR=405kN,d= 5.3mm。

将各值代入式中得出Lmax≤60mm。而设计中凸模采用阶梯凸模,因此完全可行。

凸模压应力校核:

d≥4tτ/σ压

式中 t——材料厚度 τ——材料的抗剪强度 σ压 ——凸模材料的许用应力 d——凸模的最小直径同时显示相应的实验结果

将各值代入式中得出σ压 ≥2350MPa,方能满足冲裁要求。在模具试用阶段,由于没有能满足该条件的材料,冲孔凸模暂时采用优质合金工具钢Cr12MoV。

3 模具设计

都匀

3.1 模具工作过程

图2为模具结构简图,将工件放在卸料器上,由凹模定位。上模下行, 压料板先压住工件, 使其贴紧凹模面,上模继续下行,增大压料力,进行冲裁。冲裁完后,上模上行,压料弹簧帮助凸模从材料中退出,卸料弹簧将工件顶出凹模面。

图2 模具结构

1.下模座 2.专用螺母 3.卸料弹簧 4.卸料器 5.冲孔凹模

6.导柱 7.导套 8.冲孔凸模 9.限位螺钉 10.压料弹簧

11.上模座 12.浮动模柄 13.垫板 14.固定板 15.小导柱

16.小导套 17.压料板

3.2 模具零件的设计

(1)凸模的设计和制造是本模具的关键,如图3所示,凸模由三阶梯组成,每级阶梯连接处不允许有应力集中点,R处全部由磨床靠磨出,并抛光。冲裁刃口由R0.1mm的圆角圆滑过渡,不允许有锋利的刃口,刃口尺寸 5..0150mm。另外冲孔凸模的硬度不应过高,硬度控制在55~58HRC。

图3 凸 模

(2)4根限位柱的长度应保证压料弹簧有足够的预压力,一般以压缩弹簧总长度的3%~5%为宜,而且4根限位柱的长度应保证一致,长度公差应控制在0.02mm为宜,以保证力量的均匀性。构成机器的主体

(3)凹模的定位间隙应控制在0.02~0.04mm,6个凹模孔的位置

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