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1、冲压模具设计与制造实例 例 ： 图 1 所示冲裁件， 材料为 A3， 厚度 为 2mm， 大批量生产。 试制定工件冲压工 艺 规程、设计其模具、 编制模具零件的加 工 工艺规程。 零件名称：止动件 生产批量：大批 材料：A3 材料厚度：t=2mm 一、 冲压工艺与模具设计 1.冲压件工艺分析 材料：该冲裁件的材料 A3 钢是普通碳素钢，具有较好的 可冲压性能。 零件结构：该冲裁件结构简单，并在转角有四处 R2 圆角， 比较适合冲裁。 尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸， 0 -0.74 0 -0.52 0 -0.52 0 -0.52 0 -0.52 可按 IT14 级确定工件尺寸
2、的公差。孔边距 12mm 的公差为- 0.11，属 11 级精度。查公差表可得各尺寸公差为： 零件外形：65 mm 24 mm 30 mm R30 mm R2 mm 零件内形：10 mm 孔心距：370.31mm 结论：适合冲裁。 2.工艺方案及模具结构类型 该零件包括落料、冲孔两个工序，可以采用以下三种工艺 方案： 先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。 冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。 方案模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成 零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需 求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合 冲裁或级
3、进冲裁方式。 由于孔边距尺寸 12 mm 有公差要 求，为了更好地保证此尺寸精度，最后确定 用复合冲裁方 式进行生产。 +0.36 0 0 -0.11 工件尺寸可知， 凸凹模壁厚大于最 小壁厚， 为便于操作， 所以复合模结 构采用倒装复合模及弹性卸料和 定位钉定位方式。 3.排样设计 查冲压模具设计与制造表 2.5.2，确定搭边值： 两工件间的搭边：a=2.2mm 工件边缘搭边：a1=2.5mm 步距为：32.2mm 条料宽度 B=D+2a1 =65+2*2.5 =70 确定后排样图如 2 所示 一个步距内的材料利用率为： =A/BS100% =1550（7032.2）100% =68.8%
4、查板材标准，宜选 900mm1000mm 的钢板，每张钢板可 剪裁为 14 张条料（70mm1000mm） ，每张条料可冲 378 个 工件，则为： =nA1/LB100% =3781550/9001000100% =65.1% 即每张板材的材料利用率为 65.1% 4.冲压力与压力中心计算 冲压力 落料力 F 总=1.3Lt =1.3215.962450 =252.67（KN） 其中按非退火 A3 钢板计算。 冲孔力 F 冲=1.3Lt =1.32102450 =74.48（KN） 其中：d 为冲孔直径，2d 为两个圆周长之和。 卸料力 F 卸=K 卸 F 卸 =0.05252.67 =12
5、.63（KN） 推件力 F 推=nK 推 F 推 =60.05537.24 =12.30（KN） 其中 n=6 是因有两个孔。 总冲压力： F 总= F 落+ F 冲+ F 卸+ F 推 =252.67+74.48+12.63+12.30 =352.07（KN） 压力中心 如图 3 所示： 由于工件 X 方向对称，故 压力中心 x0=32.5mm =13.0mm 其中： L1=24mm y1=12mm L2=60mm y2=0mm L3=24mm y1=12mm L4=60mm y4=24mm L5=60mm y5=27.96mm L6=60mm y6=24mm L7=60mm y7=12mm
6、 L8=60mm y8=12mm 计算时，忽略边缘 4-R2 圆角。 由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为（32.5，13） 5.工作零件刃口尺寸计算 落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制； 冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。 即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。 刃口尺寸计算见表 1 6.工作零件结构尺寸 落料凹模板尺寸： 凹模厚度：H=kb（15mm） H=0.2865=18.2.mm 凹模边壁厚：c（1.52）H =（1.52）18.2 =（27.336.4）mm 实取 c=30mm 凹模板边长：L=b2c =65230 =125mm 查标准
7、 JB/T -6743.1-94：凹模板宽 B=125mm 故确定凹模板外形为：12512518（mm） 。将凹模板作成 薄型形式并加空心垫板后实取为：12512514（mm） 。 凸凹模尺寸： 凸凹模长度：L=h1+h2+h =16+10+24 =50（mm） 其中：h1-凸凹模固定板厚度 h2-弹性卸料板厚度 h-增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装 高度等） 凸凹模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构凸凹模内外刃 口最小壁厚为 7mm， 根据强度要求查 冲压模具设计与制造 表2.9.6知， 该壁厚为4.9mm即可， 故该凸凹模侧壁强度足够。 冲孔凸模尺寸： 凸模长度：L 凸= h1
8、+h2+h3 =14+12+14 40mm 其中：h1-凸模固定板厚 h2-空心垫板厚 h3-凹模板厚 凸模强度校核：该凸模不属于细长杆，强度足够。 7.其它模具零件结构尺寸 根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸并查标准 JB/T- 6743.1-94，确定其它模具模板尺寸列于表 2： 序号名称长宽厚 （mm） 材料数量 1上垫板1251256T8A1 2凸模固定 板 1251251445 钢1 3空心垫板1251251245 钢1 4卸料板1251251045 钢1 5凸凹模固 定板 1251251645 钢1 6下垫板1251256T8A1 根据模具零件结构尺寸，查标准 GB/T2855.5
9、-90 选取后侧导 柱 12525 标准模架一副。 8.冲床选用 根据总冲压力 F 总=352KN，模具闭合高度，冲床工作台面 尺寸等，并结合现有设备，选用 J23-63 开式双柱可倾冲床， 并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下： 公称压力：63KN 滑块行程：130mm 行程次数：50 次/分 最大闭合高度：360mm 连杆调节长度：80mm 工作台尺寸（前后左右）：480mm710mm 二、 模具制造 1、主要模具零件加工工艺过程 制件：柴油机飞轮锁片 材料：Q235 料厚：1.2mm 该制件为大批量生产，制品图如下： （一）冲裁件的工艺分析 1、 冲裁件为 Q235 号钢， 是普通
10、碳素钢， 有较好的冲压性能， 由设计书查得=350Mpa。 2、该工作外形简单，规则，适合冲压加工。 3、所有未标注公差尺寸，都按 IT14 级制造。 4、结论：工艺性较好，可以冲裁。 方案选择： 方案一：采用单工序模。 方案二：采用级进模。 方案三：采用复合模。 单工序模的分析 单工序模又称简单模，是压力机在一次行程内只完成一个工 序的冲裁模。工件属大批量生产，为提高生产效率，不宜采 用单工序模，而且单工序模定位精度不是很高，所以采用级 进模或复合模。 级进模的分析 级进模是在压力机一次行程中，在一副模具上依次在几个不 同的位置同时完成多道工序的冲模。因为冲裁是依次在几个 不同的位置逐步冲出
11、的，因此要控制冲裁件的孔与外形的相 对位置精度就必须严格控制送料步距，为此，级进模有两种 基本结构类型：用导正销定距的级进模和用侧刃定距的级进 模。另外级进模有多个工序所以比复合模效率低。 复合模的分析 复合模是在压力机一次工作行程中，在模具同一位置同时完 成多道工序的冲模。它不存在冲压时的定位误差。特点：结 构紧凑，生产率高，精度高，孔与外形的位置精度容易保证， 用于生产批量大。复合模还分为倒装和正装两种，各有优缺 点。倒装复合模但采用直刃壁凹模洞口凸凹模内有积存废料 账力较大，正装复合模的优点是：就软就薄的冲裁件，冲出 的工件比较平整，平直度高，凸凹模内不积存废料减小孔内 废料的胀力，有利
12、于凸凹模减小最小壁厚。 经比较分析，该制件的模具制造选 用导料销加固定挡料销定位的弹性 卸料及上出件的正装复合模。 （二）排样图设计及冲压力和压力 中心的计算 由 3-6，3-8 表可查得：a1=0.8， a=1.0，=0.6 查书 39 1. 料 宽 计 算 ： B=（ D+2a） =62+2*1.0=64mm 2.步距：A=D=a1=62+0.8=62.8mm 3.材料利用率计算：=A/BS100%=R2-（R2+12*4.2） /62.8*64=3.14*312-(3.14*18.52+50.4)/62.8*64 100%=47.08% （其中 a 是搭边值，a1 是工作间隙，D 是平行
13、于送料方向冲 材件的宽度， S 是一个步距内制件的实际面积， A 是步距， B 是料宽，R1 是大圆半径，R2 是小圆半径，124.2 是方孔的 面积，为一个步距内的材料的利用率） 4.冲裁总压力的确定： L=2*3.14*31+2*3.14*18.5+12+2*4.2=331.26（周边总长） 计算冲裁力：F=KLt 查设计指导书得=350Mpa F=1.3*331.6*1.2*350180KN 落料力 ： F 落=1.3lt=1.3*（2*3.14*31） *1.2*350=106295.28N 卸料力：F 卸=kF 落=0.02*106295.28=2125.9N 冲孔力：F 冲=1.3
14、*3.14dt+1.3*（12+2*4.2） *1.2*350=74572.68N 顶件力：F 顶=-k2F 落=0.06*106295.28=6377.7N 冲裁总压力：F=F 落+F 卸+F 冲+F 顶 =106295.28+2125.9+74572.68+6377.7=189.4KN F 压=（1.11.3）F=246KN 说明：K 为安全系数，一般取 1.3；k 为卸料力系数，其值为 0.020.06，在上式中取值为 0.02； k2 为顶件力系数，其值为 0.030.07，式中取值为 0.06 5.压力机的初步选用： 根据制件的冲裁的公称压力，选用开式双柱可倾式压力机， 公称压力为 350k N 形号为 J23-35 满足：F 压F 滑块行程80mm 行程次数50 最大闭合高度280mm 封闭高度调节量60mm 滑块中心线到床声距离205mm 立柱距离 工作台尺寸直径 工作台尺寸前后 300mm 260mm 380mm
