正文 4.7 衝裁模的分類及結構分析(2 / 3)

裝有側刃的導尺,其間的寬度前後兩段並不相等,在側刃之前的導尺寬度小於條料的寬度,側刃之後的導尺寬度稍大於條料寬度。導尺寬狹交界處形成的凸肩,用來擋料定位。

右側刃17與衝缺口凸模做成一體,左側刃是由於剪切條料時寬度公差得不到保證而設置的,以保證條料正確送進。送進時當條料端頭抵住導尺4的凸肩定位後,進行第一次衝裁,凸模10、12將孔及缺口衝出,側刃7與17將條料兩側切去長度等於步距的狹條,形成兩個凸肩。條料繼續送進一個步距,當條料凸肩抵住導尺凸肩定位後,進行第二次衝裁,重複第一工序的衝壓內容。衝孔後不緊接著落料而留出一個工位,這是為了增加凹模壁厚,加強凹模的強度。條料再次送進,在第三次衝裁時才得到第一個工件。以後每衝裁一次得到一個工件。

落料凸模8上裝有導正銷6,導正銷的功用是為落料作精確定位。落料時導正銷先進入已在第一工位衝出的孔內,將孔的位置導正,保證孔與外形的相對位置準確。

由於衝裁的材料較厚(4mm)故采用固定卸料板5卸料。固定卸料板的卸料力大,卸料可靠,操作安全。

連續衝裁模,每衝裁一次得到一個工件,衝出的工件直接下漏,所以操作方便,生產率高。采用側刃定距,定距精度較高,送料方便,但增加材料的消耗。

三工步連續衝裁模。其結構特點是將整個工件輪廓形狀分成幾部分,分別由幾個形狀與之相應的凸模依次衝出。第一和第二工步的凸模23、21與工件的內形對應,衝去廢料,得到工件內形;第三工步的落料凸模20與工件的外形對應,落下工件。由於材料較薄,工件平直度要求較高,故采用彈性卸料板16卸料,采用彈性頂件裝置推出工件。衝內形時,條料由導尺30、擋料銷24定位,落料時用導正銷22作精確定位,保證工件觸頭兩邊寬度一致。凸模19用於分離嵌在廢料框裏的工件。如果要待條料衝完才將工件拍出,則可不用凸模19。

4.7.2.4衝模結構組成

上述衝模的結構形式和複雜程度各不同,但基本上由所示六部分零件組成。

4.7.3衝裁模設計的一般程序

(1)審核衝裁件的結構工藝性

衝裁件的工藝性,是指衝裁件產品對衝壓工藝的適應性,亦即衝裁件的形狀結構、尺寸大小、尺寸公差與尺寸基準等是否符合衝裁加工的工藝要求。反映衝裁件的工藝性主要有如下幾方麵:

1)工件形狀力求簡單、對稱,盡可能采用圓形、矩形等規定形狀,避免長槽與細長懸臂,以便於製造和維修,凸模也不易斷。

2)工件的外、內形轉角處避免清角,一般要求圓角過渡,以便於模具加工,減少熱處理和衝壓時在尖角處開裂的現象,同時防止模具工作刃口由於銳角磨鈍而使間隙過大,使工件產生顯著的毛刺。當采用無廢料衝裁或鑲拚結構時,則不必考慮圓角。

3)使用上允許時,工件外形應符合少廢料和無廢料排樣,以提高材料的利用率。少、無廢料排樣時工件外形必須具有如下特征:

①外形一般應有兩條相互對應平行的直線邊,排樣時構成條料的側邊。

②工件尺寸應成比例和對稱。

③工件的外角不用圓角而用尖角或倒角。

4)充分利用產品的結構廢料,盡可能使一種衝壓件上衝下的廢料即為另一衝壓件的成品零件,這樣既省材料又省工序。

5)衝裁工件的尺寸精度,一般可達IT9~IT11級(衝孔精度比落料精度約高一級)。精度高於8級的衝裁件,需要通過整修或進行精密衝裁。孔中心距和孔邊距的尺寸精度也應在一定的範圍內,具體數值。

6)衝裁件的斷麵一般具有光亮帶和剪裂帶兩部分,對於退火的黃銅、鋁、含碳0.1%的鋼板,光亮帶的深度最大約占材料厚度的一半,具有的數值視被衝壓材料的厚度、力學性能、衝模間隙和刃口質量而定。若要得到全部是光亮斷麵,則要經整修或精衝。

7)尺寸不應太小,以免凸模折斷。低碳鋼許可最小衝孔尺寸約等於料厚。采用凸模護套結構,衝孔尺寸還可減小。

8)上孔位的分布,必須考慮孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離不能太小。距離過小時,凹模強度過弱,容易破裂,且工件邊緣容易產生膨脹或歪扭變形。最小距離數值一般應等於料厚t(對圓孔)或1.5t(對矩形孔)。

9)工件的尺寸標注、尺寸公差和基準麵的選擇,往往與工藝有密切聯係,應盡可能與工藝要求統一。

①除非結構上的特殊要求,尺寸數值宜用整數或偶數的倍數,以便計算和分割。

②注意尺寸的通用性和孔的直徑標準化,使尺寸稍加改進後即能利用現有的零件和工藝裝備進行生產。

③在衝壓件的整體結構滿足使用強度和裝配關係的前提下,如果將局部尺寸給予靈活處理,就可以擴大衝壓工藝的靈活性。

零件,“R”尺寸若標為R≥B/2,就可以采用兩種衝裁工藝:用切斷,則取R=B/2;若用落料工藝,則取R>B/2,以便保證產品質量。

④凡是衝壓件圖中未注明公差的尺寸,通常按自由公差處理。如果沒有配合要求的尺寸,不應

標注公差與表麵粗糙度。如果設計的尺寸精度超過規定的標準時,則必須標注公差值。但在標注公差和加工符號時要慎重,以免增加不必要的輔助加工。

⑤零件結構尺寸的基準應盡可能與衝壓時的定位基準重合,以避免尺寸基準不符造成的誤差。工件孔的尺寸基準,應盡可能選擇衝壓過程中自始至終不參加變形的麵或線上,切不要與參加變形的部位聯係起來。

10)選擇材料時,盡可能采用“廉價代貴重、薄料代厚料、黑色代有色”等一係列降低成本的措施。統一並減少材料的品種和規格,以便簡化生產組織和材料管理工作,並有利於降低材料費用。

(2)確定衝裁工藝方案

衝裁件進行全麵的工藝性分析後,便可擬訂工件的工藝方案,然後根據擬訂的工藝方案設計衝模和組織生產。因此,確定衝裁工藝方案是一項重要的工作,現結合生產中的實例來分析。

【例4.3】衝裁的工件。

工件材料為黃銅,厚度4mm,外形和孔的尺寸精度均不高,屬於普通衝裁精度。隻有孔直徑為Φ5.2+0.15與Φ6.5+0.2,兩孔間中心距精度較高(12±0.16),但未超出高級衝孔精度範圍,故可進行衝裁。工件形狀不很複雜,尺寸大小屬中等。然而圖中孔邊距a、b的尺寸(3.5mm),及叉形腿的寬度c的尺寸(3mm),均小於工件的厚度,給衝裁帶來一定的困難。

從工件圖可直觀看出,衝壓工序可以是衝孔、落料,或者是衝孔、衝缺口、落料。其中三個孔的中心距有公差要求,一般情況下應組合在一起同時衝出。因此,完成工件的衝裁方案有如下三種:

①落料、衝孔、簡單模衝裁;

②落料、衝孔、複合模衝裁;

③衝孔、落料、連續模衝裁。

由於a、b、c尺寸過小,小於材料厚度,如果先落料後衝孔(簡單模),工件的這些部位將發生膨脹和歪扭變形,得不到合格產品;若用落料與衝孔複合模,則凸凹模在該處的壁厚過薄,小於最小極限值(1.2t=5mm),強度不足容易破裂,衝模壽命得不到保證。因此,考慮到工件的結構形狀與尺寸,以及衝模的強度,決定該工件采用連續模衝裁較合適。

連續模衝裁的排樣及衝模結構。連續模衝裁的順序,一般是先衝孔後落料。先衝孔後落料,在孔邊距小的部位雖也引起變形,但比先落料後衝孔要小,後者在衝孔工序中,由於凸模對材料的擠壓作用致使孔的邊緣發生畸變。連續模可以通過安排空位,增加凹模壁厚,解決孔邊距較小的工件衝裁的困難。

【例4.4】衝裁的微電機轉子零件,分析其衝裁方案。

微電機轉子是典型的衝裁件。其特點是工件尺寸精度高,除外緣尺寸Φ16.1-0.1屬一般衝裁精度外,其餘尺寸公差均為高級衝裁精度,需要采用二級精度以上的衝裁模,才能滿足工件的精度要求。衝裁轉子一般有如下幾種方案:

1)單槽模衝裁先用複合模衝出墊圈毛坯,然後采用衝槽模逐個衝出槽形。

2)多槽模衝裁采用墊圈毛坯將全部槽形一次衝出。

3)連續模衝裁衝Φ3.2軸孔、衝槽(全部)、落料三工步連續衝壓。

4)複合模衝裁在複合模中將軸孔、槽形及外緣一次衝出。

單槽衝模一般安裝於生產電機的專用衝壓設備——衝槽機上。衝模結構簡單,容易製造,應用較廣,適用於槽形大小一致的電機定、轉子片生產。槽形分度精度由衝槽機分度機構的精度保證,單槽衝模可以達IT9的分度精度。我國某廠采用經選配補償的軸承滾柱的分度盤和外圓定位結構,槽距精度高達±0.002mm。據某些電機廠的生產經驗,上述四種衝壓轉子的方法,槽分度都可達到IT9的精度。

衝槽即衝孔。轉子槽形中Φ7.2±0.03、Φ8.3±0.03與Φ12.92±0.03這三個同心圓,相當於槽形孔中心距,屬高級衝孔精度。要滿足高精度的孔中心距,需采用槽形孔一次同時衝出的高精度衝模。顯然,逐槽衝的單槽模就受到限製不能采用,隻能在所有槽形一次衝出的多槽模、連續模及複合模這三類衝模中選用合適的一種。

工件上Φ7.2±0.03、Φ8.3±0.03與Φ12.92±0.03的孔不同軸度(分別為0.03~0.04mm),可視為孔對外緣輪廓的偏移公差,因為都是按軸孔定位衝出的。這樣高的精度,隻有采用高級精度的複合模才能滿足(其公差為±0.015),其他型式衝模衝出的孔對外緣輪廓的偏移公差均大於工件要求的不同軸度。