某端蓋沖壓模具設計中的沖裁模典型結構設計案例分析模具模架的選擇模具的外形和高度設計應基于模具中墊板、凸凹模固定板、卸料板、上下模座的厚度和寬度以及模具整體的閉合高度進行選擇。在國標中模架的分類有很多種。按照形狀可以分為導柱模架和導板模架。在實際成產(chǎn)中,大多數(shù)模具都是導柱模架。在本設計中也采用導柱模架的形式設計模具。同時，導柱模架還可依據(jù)其導柱的數(shù)量和每根導柱的位置以及其他工件安放在一起的類型，將四種我們可以經(jīng)?？吹降膶е＜茴愋?以對角式導柱為主的模架，以后側導柱為主的模架，以中心導柱為主的模架和以四個導柱為主的模架。我們最終選擇了四導柱模架，該四導柱模架的突出特點是穩(wěn)定，精確，剛性好但價格高。應該要關注的是，四個導柱會被放置到模具所在底部的四個角上。它們應設計為兩種大和兩種小形狀，并且應交錯放置以避免上下模具的上下顛倒安裝。模架的基本形式確定后，可以大致確定本套模具的結構，在本設計中,每塊板從上到下的順序為：上模座、上模墊板、凸模固定板、卸料板、凹模板、下模墊板、下模座。工作零件設計進入到模具的板料,都通過接觸凸模來進行沖壓。由于每一工步的加工形狀不同，導致每個凸模所具備的性能也不同,每個凸模的形狀材料也不一樣。級進式模具包含兩個或幾個以上的沖壓過程，甚至在本設計中設計了包含8道工序的級進模,凸模的數(shù)量也可想而知。為了更好地適應高強度、快速的連續(xù)沖壓，這就對所設計的凸模有一定要求來保證成產(chǎn)合格的制件。因此，工作零件設計應遵循以下原則:1.工作零件需要滿足相應的剛度和強度。由于連續(xù)模高強度的工作條件，首先該考慮因素就是震動，即使是在普通的沖床中對制件進行沖孔，由于工作零件的高強度工作，參與工作成型的工作零件的磨損遠大于未參與成型的零件。在多次沖壓、沖壓時間長的時候，各個零件細小的相對運動會導致模具所受壓力必不均勻，必不對稱，必不垂直，模具必更容易損壞，因此會帶來一系列的問題。在條件允許的情況下，盡可能地滿足或大于工作零件的剛度和強度的要求。在本設計中，采用了強度相對較高高的合金工具鋼，并進行熱處理從而進一步地提高工作零件的性能。在條件允許的情況下，應將工作零件的高度適當降低，并且在設計要求范圍內(nèi)增加適當?shù)暮穸?。此外，合理地設計凸、凹模結構對于模具壽命有著很大的影響。2.參與成型工作的零部件應易于安裝和更換。對于多工位連續(xù)沖壓模具，必須在穩(wěn)定之前安裝模具，以增加沖壓數(shù)量并增加經(jīng)濟效益。對于各種凸模，模具應保障適當?shù)拈g隙，并且保障間隙應均勻。3.多工位的模具應該要有統(tǒng)一的基準，并且應針對各種凸模對模具進行準確定位。通常，工件的位置是由每塊板上開孔的坐標位置決定，并且按第一個工位建立坐標系來確定坐標關系?？仔闻虐鍛c上模座或下模座的安裝位置相同。凸模的工作形狀相應和模具孔所對應的形狀(其中包括凸版孔所對應的形狀)也應保持一致。4.及時清理殘留在模具上的雜物。在多個工位上進行連續(xù)沖壓的過程，絕不能可以把廢料直接殘留到?jīng)_頭上或者是殘留到模具表面上，避免破壞模具。另外，制造工作零件時應方便制造、方便安裝。對凸模來說，由于凹模的外形要么是圓形要么就是矩型的，因此在本次設計中凸式和凹模通常是呈現(xiàn)成圓形和矩型。模具的本身要求它們必須具滿足設計要求的高度，剛度。模具的尺寸通常要根據(jù)需要沖壓的材料厚度和凸模最大尺寸確定，要充分考慮模具壽命滿足設計要求。一、凸模的結構設計

凸模的結構設計包含了三個非常重要的原則:第一是凸模定位要準確、精準、保證沖件質量，第二是防止凸模被拔出否則在沖壓過程中難以保證制件質量，最后一個是防止凸模旋轉否則制件形狀要求難以保證。本次設計的零件結構、外形沒那么復雜，所有切邊和沖孔都是為方形孔和圓孔形。在本設計中凸模采用階梯型結構來制造凸模，而凸模的固定方法是選擇了螺釘和銷釘進行固定，凸模采用這種形式制造，可便于裝配和更換孔，切邊凸模主要結構如下圖:圖6-1切邊凸模圖6-2切邊凸模二、凹模的結構設計本設計中采用整體式結構加工凹模，是盒型工件的形狀簡單。每個沖模孔均由線切線切割機床處理。這種加工方法可以保障模具孔和所對應孔之間的形位公差。在凹模板來布置每個工位的每塊凹模的具體位置時，需要要計算出的其壓力中心的位置,若壓力中心位置不在中間的話就需要進行調(diào)整。凹模輪廓尺寸設計為70cm×17cm×3cm圖6-3落料凹模第三節(jié)定位裝置設計與計算一、定距裝置由于該工件的所要求生產(chǎn)批量較大，屬于大批量生產(chǎn)。因此在本模具中設置了側刃定距裝置。側刃定距的特點是每一步送進的板料位置沒有誤差,且距離得到保證。使用側刃定距裝置布置在料條送入方向相平行的兩側，而不是采用固定定位銷或始用擋料銷的方式來控制確定板料的進給步距。側刃的切割部分也就是切下來的料條長度等于一個步距S的長度，利用側刃固定距離具有的優(yōu)點有:定位精確，生產(chǎn)效率提高，操作相對方便的好處。但相對來說材料消耗增加廢料的增加，同時也會照成沖壓力會不足。若材料的厚度較薄沒那么厚，同時可以以彈性卸料的形式使用，這就保證了工件表面平坦。當條料進給到側刃的間距時，它會被側刃卡主，廢料會被切掉并從下方落出，打開模具后進行第二次送料,同時側刃會定距。在此側刀定距裝置采用對稱放置。圖6-4側刃和定位銷二、側刃這次要加工的工件的厚度為0.5mm，級進模要求的精度低，并且根據(jù)幾種形式的側刃的適用范圍,在此選擇適用本設計的矩形側刃。這種類型的側刃的特征在于，側邊緣的橫截面是矩形的，制造相對容易。但是與所有工作零件一樣，長時間的使用后，模具會有磨損，就導致在切除料條的時候產(chǎn)生毛刺，從而會影響每次送進步距的精度。本設計采用雙側刃對角布置可確保充分利用物料尾部并提高物料利用率。常見的側刃材料一般是采用淬火后的硬度43?48HRC的45號鋼。在這種設計中，側刃的高與進給量相比略大于其他沖料厚與推進量高得到的和。三、導正銷導正銷是呈銷的形式存在的金屬部件，該銷觀察工件的孔并用作導向件，并且分布在凹模上方、下方的位置。導正銷存在的目的是消除板料的誤差并保證板料每次沖裁的位置，從而提供精確的相對位置。導正銷通常被安置在落料凹模上，如此我們可以設計擋料銷來進行匹配。大多數(shù)的熱引導正銷工件是由各種高硬度的金屬材料焊接制成，例如硬質高速鋼，鎢合金鋼，硬質的鋁合金等，用于精確引導每個工件的快速定位精確位置并可以保證在完全自動閉合的成形模具前精確地進行定位和快速沖裁好每個零件。銷的形狀類似于子彈頭的外觀。導正銷是非常高精度的常見模具零件。導正銷主要是在精密零件沖裁機具中應用來實現(xiàn)對零件的準確定位。為了有效地減少切割過程中的條材料進給和誤差，將加工零部件與側刃相同的定位精度共同使用，以便于確保內(nèi)部孔道相對位置及加工零部件形狀。第四節(jié)卸料裝置一、卸料裝置本次設計級進模的主要特點有:要求生產(chǎn)的制件厚度較薄為0.5mm，可以直接使用對模具損傷較小的彈性卸料方式而不是固定卸料方式。設計中彈性卸料板安裝到在凸模的側面，使用卸料螺釘與上模的座板和凸模的固定板相連接。上模座板與卸料面板之間分別安裝了諸如彈簧或橡膠的各種彈性結構構件，并且在此選擇彈簧且安裝在卸料螺釘上作為彈性構件。彈簧本身應該具備一些預壓縮量，目的是為了提供卸料時能夠將板料壓在下方。而且彈性的卸料板也會給它提供一定的壓力，從而防止這些板材產(chǎn)生不規(guī)則的或翹曲。在進行沖壓式和卸料的進行中，彈性式的卸料板和凸模固定板以及凹模固定板之間發(fā)生相對的運動。對于較薄的或精密零件，彈性卸料板也可以提供導向作用，即內(nèi)部的導向。在工作時，卸料板首先將材料壓住，這可以將有凸緣的地方變得平整一些，并在沖壓完成后模具向上抬起至一定高度時時卸料。應當注意，由于卸料板對模具的凸摸起到引導和保護作用，因此卸料板和凹模固定板上的各個孔是同軸的。通常，對于卸料板來說，采用鑲嵌式結構可以保證每個孔的精度以及每個孔距的精度不會很大，并且模具沖出的零件基本上是平坦的，而且精度很高。二、卸料裝置有關尺寸計算在沖壓模具的設計中，卸料板的形狀是根據(jù)凹模的形狀來設計的，形狀一般相差不多。在性能方面要具有優(yōu)異的強度和耐磨性，厚度一般采用以下方法確定，即h=(0.8?1.0)Ha=20?25mm。通常，卸料板在整套模具中的工作強度不高，在材料的使用中首選具有優(yōu)異性能的碳素工具鋼。經(jīng)過調(diào)質處理，使鋼材硬度達到40~50HRC，提高模具零件的耐磨性，從而提高模具的使用壽命。三、卸料螺釘?shù)倪x用卸料螺釘采用標準件，在卸料板上對稱分布四個M12×80的螺釘。所用材料為Crl2MoV，并且要經(jīng)過熱處理使硬度達到58?62HRC之間，底部要設計空出螺釘在移動過程中所用到的空間。卸料板在凸模上1mm。在安裝過程中位置高低通過增加或減少墊圈的數(shù)量來調(diào)節(jié)。第五節(jié)固定零件一、墊板在本次設計中，有兩塊墊板，分別為凸模和上模座之間的上墊板還有凹模和下模座之間的下墊板。增加強度的同時避免凸凹模直接與上下模座碰撞。防止二者碰撞擠壓而使小型凸凹模發(fā)生形變，從而使整套模具的精度降低。墊板的淬火方式和凹模相同,墊板的淬火材質通常用戶可以直接選擇四鋼T7,T8或45鋼,T7和T8的墊板硬化硬度分別為52?56HRC,45鋼的墊板淬火氧化硬度分別為40?45HRC。二、模柄模柄是指模具安裝的手柄,用于卡著凸模中的模具。在小型模具中,由于模具自身的重量較小，模柄一般情況下設計在整套模具的壓力中心，在設計的過程中要保證壓力中心位置的準確性。在大型模具中，位于壓力中心的單個模柄不能承受模具自身巨大的重量，故而在壓力中心設計模柄不能滿足要求，通常在均布壓力中心周圍。若模具本身重量太大則不建議設計模柄,因為在高強度工作條件下，模柄可能會承受不住而發(fā)生損壞甚至從模架脫落造成重大的安全生產(chǎn)事故。根據(jù)各種模具類型設計需要進行選擇模具的結構,考慮到各個模柄部件的基本特性和技術要求,直徑應與模具直徑相同。模具的上模座應由模柄安在凸?；瑝K上。這里由于模具太長,設置模柄會導致受力不均勻,故本模具不設置模柄。三、導料板的設計設計導料板是為了使經(jīng)過裁剪的料條在通過一系列沖孔落料工序時能夠保證料條穩(wěn)定在一定的空間內(nèi)不發(fā)生錯位，保證各工序間的加工精度。導向板和條材料之間的間隙一般是1mm,因此在這里我們可以選擇導向板和條材料的間距。導料板的厚度有兩方面決定，一是擋料方法，二是料條的厚度。查閱相關書籍選取導料板的厚度。該模具導板用45鋼材進行焊接而得制成,為了保證板的強度需要對整塊板進行熱處理，使其硬度在40?45HRC之間,通過圓柱銷的定位和螺栓的將導料板牢牢固定。第六節(jié)導向零件選擇導向部分的主要作用就是上模下模在開合過程中的相對位置不發(fā)生變化。在各種大規(guī)模的模具批量生產(chǎn)中,零件質量可以保證具有較高的工作精度和對于公差比的要求,并且由于使用大型模具的產(chǎn)品壽命也更長,因此必須使用導向裝置。最常見的模具有導柱與引線套和導殼。導柱和過孔之間為間隙，導柱導套采用過盈配合。導柱在模具的使用過程中磨損小，受力小，故在材料的使用中選用普通的20#鋼，先進行粗加工后，對零件進行熱處理使硬度在28~62HRC之間，然后對粗加工的零件進行精加工，保證導柱的表面粗糙度達到使用要求。在盤式砂輪機的磨削中，導柱夾在擋板內(nèi)部，由于加工設精度的原因，頂板和底板制件會存在一定程度的偏心，難以保持圓柱度，所以在磨削的過程中要將導柱進行定期的移動，以便磨料更均勻的分布在整個導柱的周圍，使導柱的磨損狀態(tài)變?yōu)殡A梯狀的。這種制造方法生產(chǎn)的導柱在使用過程中具有更高的耐磨性。利于大批量生產(chǎn)。如果車床來進行導柱的磨削,則利用夾爪和頂針來進行固定。當手沿齒條導向器的軸向移動時,它以圓周運動被驅動,氣缸被磨削。此外,導柱的外徑可以用鑄鐵板拋光。如果導向桿的直徑為12到63mm,則導向襯套的直徑與模板的寬度之比應在0.06到0.1之間。因此,引導套筒的直徑對應于模板的寬度。導向桿的導向部分的長度應比沖頭的高度高6-10毫米,以免導向板向錯誤的方向移動,并首先插入導向桿,然后先插入鐵心。關于引導柱的大小和形狀,引導柱應該是圓錐型或者半球型,以將引導柱平穩(wěn)地從一個導向孔中引到另一個導向孔中?？紤]到實際加工操作的困難