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1、1夕夕3年第1期上海航天弓3(总53)聚氨醋橡胶模的设计与应用周涛(上 海新江机器厂)文摘讨论 聚氛醋株胶模的 冲裁原理、模 具结 构和设计方法。介绍橡胶模的 特点和应用范围。它适用于厚度在0.sm m 以下的薄杆的冲裁。它既能 冲裁钢、铜等金属材料,也 能 冲裁云母片等非金属材料,尤其适用于精度要求高的薄片零件 的小批量加工。主题饲模 具,成形模,设计,株胶 模1问题的提出难。另外,该零件太薄,模具中阴阳模间隙不易保证,所以也很难保证加工质量,且此种零件数量 少,用冷冲压加工也 很不经济。在航天产品中有很多调 整垫片,其中有不少是形状复杂、精度要求较高 的 薄形垫片。调整垫片一般都用较软的金
2、属材料制成。这些垫片用 一般的机加工手段和冷冲压手段是很难制成的,即使制 成也难以保证精度,而且 也很不经济。为此,我们采用聚氨醋橡胶做成橡胶模具来进行加工。试验证明,其效果很好。该模具结构简单,成本低,既能保证加工质量,又经济可行。2产品介绍某型号产品中有一套形状尺寸如 图1所示,厚度分别为。.1,0.3,0.smm,材料为紫铜的零件。该零件的数量很少,每种规格只有1 6只。一一 价价6 6 6 4. . .图13工艺分析图1所示零件形状较复杂,很显然,用冷冲压加工一次成形是不可能的。因为模具零件无法安装;如果采用分次成形,则需增加工序和工装,而且要保证精度也有一定困4聚氨醋橡胶模4.1聚氮
3、醋梅胶的特性聚氨醋橡胶是一种介于橡胶和塑料之间的弹性材料。它 既有一定的硬度、强度,又54(总54)上海航天19夕 3年第1期 真百优异的弓革性;还有较好的耐蘑;耐油 ;一五;被拉不和石夸部而声正两剪切作用 也 越来越耐老 化 及低撕 裂性能。它的流 动性也很好,大,最后 使材料全部分离,从而得到所需的并可像金属一样进行机械加工。工件。4.2玻氮醋株胶模及其冲裁原理根据聚氨醋橡胶的特性,它可用来代替钢 模中的凸模或凹模制成简易模具。根据需要可选择不同硬度的聚氨醋橡胶做成拉伸、涨形、弯曲等模具(硬度在邵氏8 5A以下)或冲裁模具(硬度在邵 氏8 5A以上)。聚氨醋冲裁模工作时,首先是橡胶模垫全部
4、紧压产品毛坯,然 后是落料或冲孔边缘的材料首先被拉仲变形,随着橡胶模垫上单位压力 的增加,流进顶杆或退料板倒角内的橡胶对毛4.3聚氮醋株胶模具的结构利用 聚氨醋橡胶能制成冲裁、弯曲、拉伸、翻边等多种简易模具。这里以图1所示的产品零件为例讨论聚氨醋冲裁模 的设计。一般来说,聚氨醋橡胶模由上下模座、聚氨醋橡胶模垫、模垫容框、阴阳模(即 凸凹模)、退料板、顶杆、凸凹模固定板、退料橡皮等组成。图2所示的冲裁模是根据 图1零件设计的。么么么么 竺r r rt二 门门门扮扮气气雷雷一 交交方方翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻翻/名卜 几几几几几几几几 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )
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6、一导套;7一退料板;2一导柱;8一阴阳模;图23一退料橡皮;4一下模座;5一阴阳模固定板;9一容框;10一橡胶模垫;1 1一上模座;6一大小顶杆;12一垫板。4.4模具中关键件的设计a.聚氛醋稼胶模垫聚氨醋橡胶模 垫的外形尺寸应比所要加工的零件的外形尺寸单边 大5、1 0mm。如果零件 内腔尺寸小,则应取小值,反之,如果零件内腔尺寸较大,则应取大值。这样可使模 垫受力均匀,从而使内外圈废料与零件同时分离,有利于整个零件的切削加工,还可以减小橡胶的流动 量,增加其耐用度。模垫的厚度应根据加工零件所需的工作行程(即压缩量)来确定,一般取1 5、2 5mm,使其在工作时的最大变形(压缩)量不超过1
7、0 %。这样可避免模垫在工作中因超过(弹1夕 93年第1期性)变形极限而损坏。为制造方便,在本冲裁模中,模垫设计成直径8 5mm、厚2 0m m的圆形垫块,并根据冲裁软金属的要求选用邵 氏硬度为9 5A的聚氨醋橡胶作模垫。b.阴阳模 (凸凹模)阴阳模的工作端面(即模具刃口处)的几何形状应 与所加工的零件完全一致,其尺寸可根据下面的公式计算。以橡胶垫作凹模时落料凸模尺寸(即轴的尺寸)的计算D,二( d二。二一X)一艺:以橡胶垫作 凸模时冲孔凹模尺寸(即孔的尺寸)的计算D。=(D。 ,。+X)言”o式中d。 二落料工件最大极限尺寸;D。:。冲孔工件最小极限尺寸;落料或冲孔工件的公差;X系数,一般取
8、0.5、07;6。、占。凸模、凹模的制造偏差。海航天3弓(偿、弓5)阴阳模的材料可用特种工具钢或高速钢,淬火硬度为HRC5 8、6 2,刃口处必 须刃磨。c.容框容框 的内径DK=D。一0.smm容框的外径 自定,但要保证有足够的强度来承受 聚氨醋橡胶工作时产生的张力,它的厚度应与模垫相 同,材料选用4 5号钢,并淬火到硬度H R C4 0、4 5,内 孔 边缘倒 圆RO.3、0.smm。d.顶杆及退料板顶杆及退料板工作端的形状和尺寸对工件的质量影响极大。要得到高质量的工件就必须选择合适的h、a值,如果h、a值选择不当,那 么该模具工作时不是冲不出零件(工件和废料不分离),就是冲出的零件有毛刺
9、而得不到合格的零件。h及a值的确定具体见下表。顶杆及退料板与阴阳模之间的配 合可取Hg/fg。h和a的确定单位:m m顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶杆杆杆杆杆杆杆杆杆杆、:、。一d淘 贰; ; ; ; ; 忑忑。“12”d5苏“5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 55r r r r r饭饭饭饭蚤蚤云云云数数数 5 5 5 5 5 5 5 5 5擂擂擂擂擂擂甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲2 2 2 2 2 2 2 2 2.导导午午午午 l! ! ! c c c c c c c一卜卜卜卜卜卜d d d d d d d d d d d d d d d d d5 5 5 5
10、 5材材料厚度度钢、黄铜铜h h h h h h ha a a蕊蕊0.1 1 10.40.6 6 6550 0 00 0 0.10.3 3 30。60.9 9 960。0 0 0.3蕊0.5 5 50.91。2 2 2石弓o o o0 0 0.弓1 1 11.22.0 0 070。弓 (总弓6)1993年第1期4.5聚氮遗徐胶摸的装配要求a.对退杆橡皮的要求退料橡皮在聚氨醋橡胶冲裁模中的主要作用是压紧,因为这种冲裁实际上是局部拉伸加剪切分离。如果不压紧或压不太紧,则 毛坯材料就会被拉伸而流动,从而达不到局部拉伸和剪切分离的目的。只有拉伸变形而无剪切分离,即使是最后产生了分 离,也会留下很大的毛
11、刺而得不到 合格的零件。所以,在这种冲裁模中毛坯的压紧是很 重要的。在试验过程 中我们发现,如果用126。橡皮作退料橡皮,则预压缩量要达到2 5%以上,否则压 紧力不够。但是,预压量很大 的橡皮在冲切过 程 中又很容易 因超过其弹性极限而被压坏,所以,考虑到橡皮 的寿命,建议将橡皮的厚度在原有的基础上 增加 1 5m m左 右(当然安装后仍保证有2 5 %的预压量),也可以用硬度较低的聚氨醋橡胶(硬度为6 5 、75A)代替1 2 60橡胶,稍预紧或不预紧。b.顶杆、退杆板与阴阳模 的装配关系为了便于退出废料和压紧毛 坯,顶杆和退料板应高出 阴阳模,其高出部分的尺寸曲 其倒角高度h值来确定。一
12、般这个高度要略小于h值,但又要大于h一占(舀为毛坯 厚度)。特别是对软金属如紫铜、铝等则 更应该考虑到这一点。因为对软金属来说,废料更容易被嵌在倒角内而退不出来。c.聚 氛醋橡胶模垫 的安装橡胶模垫 的安装推荐采用图3所示的形式进行装配。其 优点是装配方便,能保证有较大的过盈量,也能保证模垫不易脱落。戴瓣口_;、_!。_。 丫一七沙一1一容框;图32一模垫;3一模板。同,其余各部件都完全一样。因此,根据不同的h和a值设计出3副顶杆和退料板,其余零部件就合 用一套。这样,在加工不同厚度 的零件时只需换上相应 的顶杆和 退料板即可。经过对有关参数进行多次修改,反复试模,终于成功地在一 副模具上加工
13、出了3种规格的合格零件。5聚氨醋橡胶模的特点和应用4.6试验及结果图2所示模具即为加工图1所示零件而设计的聚氨醋橡胶冲裁模。要加工的3种规格的零件,其形状 和尺寸以及材料都完全一样,所不同的只是零件的厚度。反映在模具上鱿是顶杆和 退料板上倒角参数h和a不这种模具的特点是结构简单,制造周期短,成木低;用它加工零件时,零件精度不受冲裁间隙、模具导向精度和冲床精度的影响,可得到无毛刺的高质量的工件。不过用这种模具加工的零件要求有较好 的对称性,这样在冲裁过程中凸模刃口处受 到的力就比较均匀,工件也就不易产生毛刺了。聚氨醋冲裁模特别适用 于厚度在0.smm以下的薄料冲裁。它既可以冲裁形状复杂的外形和内孔,也可以进行复合工序,如 成形、压印等;既能冲裁钢、铜等黑色和有色金属,也能冲裁云母片等非金属材料,非常适用于单件或小批量生产中的薄料精度要求较高的零件的加工。(收稿日期:1夕 夕 2一03一27
