斜冲孔模设计

斜冲孔模设计
姓名： 贾雷
【摘要】根据零件的特殊形状，设计出一种新型的斜孔冲裁模结构，这种模具结构大大提高了生产效率，生产出来的零件可以满足使用要求。
关键词   冲斜孔   模具结构   一模八孔
1  引  言
 图1为所需冲斜孔的零件，材料为不锈钢，料厚为t=1mm,要求大批量生产。该零件的主要问题是如何高效、经济地冲出零件上的斜孔及均匀的分布。传统的加工方法是单孔冲裁。用传统的加工方法需要做出2副模具，这样在生产周期上时间长了，生产安全性差了，孔的位置尺寸靠定位来保证，精度很低。由于传统方法无法满足生产需求，现在设计出一种新型的模具结构，可以一次性冲出零件上的所有斜孔，提高了生产效率，缩短了生产周期。
 
 图（1）需冲斜孔的零件
 
2锥面斜孔冲裁工艺分析
实现锥面斜孔冲裁的方法一般有3种:                                  
使零件孔的轴线与冲压方向一致（图2）。这种冲裁方法，凸、凹模受力状况良好，模具使用寿命较高。但是实现多孔冲裁时，需要设计较为复杂的分度机构，而且生产效率低，不能满足生产需要。
 
 图（2）
 
利用斜楔机构，使垂直冲压转变斜孔方向的冲压力，由内向外冲裁（图3）。这种结构可以满足大批量生产，但冲裁中凸模、斜楔以及卸料装置均应伸入冲件内部。由于模具设计能利用空间非常有限，而且零件的安放、冲孔废料的排出均不方便，所以任然不能满足生产需要。
 
 图（3）
 
利用斜楔机构，由内向外冲制（图4）。这种方法同样可以满足批量生产。但对图1所示零件采用传统的方法（凸模装在下模）冲裁，仍然存在模具体积较大、结构复杂，零件安放不便等问题。
 
 图（4）
 
 该零件8个孔精度要求不高，斜锥面可以作为定位面，存在的问题是：零件是一圆台，斜面上冲孔不能用传统的结构，因为将凸、凹模都设在下模的斜面上不便于零件的放入与取出，为此设计了凸模、凹模分别在上、下模的斜孔冲裁模。由于图1所示零件8个孔的尺寸精度、位置精度均要求不高，所以可以对传统的斜楔结构加以演变，采用由内向外的冲孔式进行冲裁方。
 2  工艺分析
 该零件8个孔精度要求不高，斜锥面可以作为定位面，存在的问题是：零件是一圆台，斜面上冲孔不能用传统的结构，因为将凸、凹模都设在下模的斜面上不便于零件的放入与取出，为此设计了凸模、凹模分别在上、下模的斜孔冲裁模。
3  模具设计
3．1  模具结构
 图（5）为锥盖斜面冲裁模。它将凸模固定在压料板14上，压料板靠4个卸料螺钉与上模相连接，靠4个小导柱导套保证与下模的相对位置。模具的导柱不仅在上、下模座之间进行导向，而且对压料板也导向。因此在冲压过程中，压料板能严格地保持与上、下模座的平行。装配于压料板中的凸模座，精确地与凸模滑配，从而保证了冲裁中凸、凹模间隙的均匀。
3．2相关计算
 （1）冲裁力
       F = L tσb
 查表常用金属板料的力学性能σb =580Mpa,
    且L1 =2πR =3.14×2×5 =31.4 mm  ，
          L2 =2Πr + 2 + 2 + 2 = 37.4 mm
       F1 = 31.4× 1 × 580 =18212 N
 F2 = 37.4× 1 × 580 = 21692 N
 因为有七个小孔和一个带键槽的孔所以总的冲裁力为
 F = 7F1 + F2 = 149176 N
  (2) 卸料力
       Fx = Kx F
 查表Kx = 0.04得
       Fx = 0.04 × 18212 = 728.48 N
 (3) 推件力
      Ft = Kt F n
 查表后取Kt = 0.05且n = h / t = 5 ÷ 1 = 5 将查表或计算得到数据代人公式，得、
        Ft = 0.05 × 18212 × 5 = 4553 N
 (4)总冲压力 F∑ = F + Fx + Ft
                  = 149176 + 728.48 + 4553 = 154457.48 N
3．3模具工作过程
 将工件放在凹模3上，上模下行，压料板14压住工件，并将其自动定位。上模继续下行，斜块12压着凸模4进行冲裁，工作完后，上模上行，弹簧15先将凸模复位，然后压料板离开工件，取出工件。
3．4模具零部件设计
 由于凸模是靠弹簧15复位，凸模能否及时复位，是整副模具是否好用的关键，故设计时应引起特别的注意。凸模所需要的复位力即卸料力：
   F卸=0．04× L×σb× t
     =0．04×π× 10 × 580× 1 = 728.48 N
  选用ø32mm×40mm的强力弹簧(预压量取3mm)套在凸模上，就能保证冲裁完后，凸摸先复位，然后压料板松开。
 凸、凹模分别设置在上、下模，而凸模又是装在与上模浮动联接的压料板上。为此凸、凹模能否正常工作，除正确的凸、凹模刃口尺寸外，导向是关键。该模具用了4个小导柱导套对浮动压料板导向，凸模靠压料板导向以保证凸凹模的相对位置。压板5还能起支承作用。
 
 1.下模座   2.凹模固定板   3.凹模    4.凸模    5.压板   6.弹簧
 7.斜块固定板8.卸料螺钉   9.上模座板   10.模柄   11.防转销12 .斜块
  13.螺钉   14.压料板   15.弹簧   16.小导套   17.小导柱18.防转销
 图（5）
 凸模结构做成三段整体结构，如图5所示。8个凹模孔做在1个凹模3上(见图5)。为使凹模修磨方便，凹模与下模相连，调试完后打入一个防转销。
4结束语
该模具结构虽然简单，使用方便，生产效率高，但对设计计算、加工装配和调试技术要求较高，实施时引起足够的重视。
冲裁中、凸模受到与冲孔方向垂直的分力，因此这种结构不适合冲制料厚较大的制件，而且制件锥度也不能太大。
凸、凹模模刃口必须锋利，在满足产品使用要求的前提下，间隙应尽量选择大些。

参 考 文 献
 （1）汤习成主编、  冷冲压工艺与模具设计、  中国劳动社会保障出版社
 （2）杨玉英主编、  实用冲压工艺及模具设计手册、 机械工业出版社