模具概論 第2版 蘇偉 姜慶華 第4章

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1、第4章模具的基本概念沖裁模具設(shè)計(jì)4.1注射模具設(shè)計(jì)4.2學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解沖裁間隙的分類及選用依據(jù)2．了解刃口尺寸的計(jì)算原則和計(jì)算方法3．掌握凹模設(shè)計(jì)過程4．掌握凸模設(shè)計(jì)過程5．掌握沖模設(shè)計(jì)要點(diǎn)6．掌握注射模具的設(shè)計(jì)步驟7．理解型腔數(shù)確定與分型面選擇8．掌握成形零部件設(shè)計(jì)9．理解澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)10．理解注射機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)11．了解塑料模具排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1沖裁模具設(shè)計(jì)4.1.1沖裁間隙沖裁間隙是指沖裁模具凸模與凹模之間工作部分的尺寸之差。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，它直接影響沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和力能的消耗。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需

2、要合理地選用。沖裁間隙分雙面間隙和單面間隙，未注單面的即為雙面間隙。1．沖裁間隙分類根據(jù)沖裁件尺寸精度、剪切面質(zhì)量、模具壽命和力能消耗等主要因素，將金屬材料沖裁間隙可分成3種類型，即Ⅰ類（小間隙）、Ⅱ類（中間隙）、Ⅲ類（大間隙），見表4-1。表4-1金屬材料沖裁間隙分類按金屬材料的種類、供應(yīng)狀態(tài)、抗剪強(qiáng)度，列出金屬材料沖裁間隙值，見表4-2。表4-2金屬材料沖裁間隙值單位：mm確定合理間隙值方法如下。⑴第一種是理論方法。模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，如圖4-1所示。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙值，最大值稱為

3、最大合理間隙值。設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)采用最小合理間隙值。圖4-1凸、凹模的磨損形式圖4-2合理間隙值的確定確定合理間隙值的理論方法的依據(jù)是保證凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋相重合。由圖4-2所示中可以得到合理間隙值的計(jì)算公式如下：⑵第二種是經(jīng)驗(yàn)方法。經(jīng)驗(yàn)方法也是根據(jù)材料的性質(zhì)與厚度，來確定最小合理間隙值。建議按下列數(shù)據(jù)確定雙面間隙值。⒈刃口尺寸的計(jì)算原則。在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，需遵循下述原則。⑴設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模為準(zhǔn)，間隙取在凹模上。⑵設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模公稱尺寸應(yīng)取零件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模公稱尺寸

4、應(yīng)取零件孔的尺寸范圍內(nèi)的較大尺寸。4.1.2凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。⑶沖裁模在使用中，磨損間隙值將不斷增大，因此，設(shè)計(jì)時(shí)無論是落料模還是沖孔模，新模具都必須選取最小合理間隙Zmin，使模具具有較長(zhǎng)的壽命。⑷凸、凹模刃口部分尺寸的制造公差要按零件的尺寸要求決定，一般模具的制造精度比沖裁件的精度高2～3級(jí)。若零件未注公差，對(duì)于非圓形件，沖模按IT9精度制造；對(duì)于圓形件，一般按IT6～I(xiàn)T7級(jí)精度制造。⒉刃口尺寸計(jì)算方法。⑴凸模與凹模分開加工設(shè)計(jì)計(jì)算中要分別標(biāo)注凸、凹模刃口尺寸與制造公差。模具的制造公差應(yīng)當(dāng)滿足下列條件：式中：?p、?d分別為凸模和凹模的制造公

5、差（mm）。下面對(duì)和落料兩種情況進(jìn)行討論。①?zèng)_孔。設(shè)零件孔的尺寸為d+?，其凸、凹模工作部分尺寸的計(jì)算公式如下：各部分的公差帶見圖4-3（a）。圖4-3沖裁模的尺寸公差②落料模。設(shè)零件尺寸為D??Δ，落料模的允許偏差位置如圖4-3（b）所示，其凸、凹模工作部分尺寸的計(jì)算公式如下：凸、凹模配合加工加工方法是以凸模或凹模為基準(zhǔn)，配作凹?；蛲鼓?。只在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和制造公差，另一件僅標(biāo)注公稱尺寸并注明配作時(shí)應(yīng)留有的間隙值。所以基準(zhǔn)件的刃口部分尺寸需要按不同的方法計(jì)算。如圖4-4（a）所示的落料件，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，凹模尺寸按磨損情況可分為3類。圖4-4沖裁件

6、尺寸分類第一類是凹模磨損后尺寸增大（圖4-4中A類）；第二類是凹模磨損后尺寸變?。▓D4-4中B類）；第三類是凹模磨損后尺寸不變（圖4-4中C類）。對(duì)于圖4-4（b）所示的沖孔件的凸模尺寸也可按磨損情況分成A、B、C?3類。因此不管是落料件還是沖孔件，根據(jù)不同的磨損類型，其基準(zhǔn)件的刃口部分尺寸均可按以下公式計(jì)算：4.1.3凹模設(shè)計(jì)1．凹?？卓诘男问郊爸饕獏?shù)凹?？卓诘男问?，見表4-6。凹?？卓诘闹饕獏?shù)，見表4-7。表4-6凹?？卓诘男问?．整體式凹模外形尺寸的確定凹模安裝在下模座上，由于下模座孔口較大，使凹模工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度H及壁厚C不足時(shí)

7、，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，很難按理論方法精確計(jì)算，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹模一般不作強(qiáng)度核算，可用下述公式確定其尺寸：H=KBC=(1.5～2)H式中：H——凹模高度，mm；B——凹?？椎淖畲髮挾?，mm，但B不小于15mm；C——凹模壁厚，mm，指刃口至凹模外形邊緣的距離；K——系數(shù)，系數(shù)K值見表4-8。在上述經(jīng)驗(yàn)公式中，B為凹模孔最大尺寸。當(dāng)B＞100～200mm，材料厚度t≤1mm時(shí)，H及C應(yīng)取小值，但H值不應(yīng)小于10mm，凹模壁厚度C（即凹?？走吘啵┎粦?yīng)小于18mm。當(dāng)B＜50mm，材料厚度t≥3mm時(shí)，H及C則應(yīng)取大值。凹模

8、孔邊距C及凹?？组g距的數(shù)值，也可從表4-9中查到。注：1．C的偏差按凹模刃口形狀