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1、2. 5冲裁模具设计的工艺计算,重要性：,凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。,一、凸、凹模刃口尺寸的计算,凸、凹模刃口尺寸 是指凸凹模的工作尺寸,2.5.1 凸、凹模刃口尺寸的计算,生产实践发现的现象：,1.冲裁件断面都带有锥度。 光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸（控制尺寸），冲孔件的光亮带处于小端尺寸（控制尺寸）；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。,2.凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。,一、凸、凹模刃口尺寸计算原则,设计落料模先确定凹模
2、刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。 设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。,根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸； 设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。,计算原则：,一、凸、凹模刃口尺寸计算原则（续）,先看一下模具的磨损规律模具磨损规律.exe,冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。,选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又
3、要保证有合理的间隙值。,工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。,计算原则（续）：,概括计算原则如下：,1、 依据 落料 由凹模决定 冲孔 由凸模决定 2、考虑磨损问题 落料时，凹模为工件的最小尺寸 冲孔时，凸模为工件的最大尺寸 3、制模精度 模具精度比零件的精度高23级，即： 模 =（1/4 1/3）件,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,分两种情况讨论：,1.分开加工（独立制造原则）,具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。,2.配合加工（协调制造原则） Zmin易保证，无互换性、制
4、造周期长。,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法,独立加工法： 将凸凹模都标注尺寸和公差，两者分别按所设计的图纸加工制造，各自达到图纸的公差要求，模具装配后则可获得最小的合理间隙，采用该种方法制造的模具，其间隙是靠刃口尺寸和公差来保证的。,1按凸模与凹模图样分别加工法,（1）落料（以凹模为设计基准，首先确定凹模尺寸，使其基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸；将凹模尺寸减小最小合理间隙即得凸模尺寸）,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）,（2）冲孔(以凸模为设计基准，首先确定凸模尺寸，使其基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸；将凸模尺寸增大最小合理间隙即得凹模尺寸）
5、,（3）孔心距,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,1按凸模与凹模图样分别加工法（续）,为了保证可能的初始间隙不超过Zmax，即,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）,凸、凹模的制造公差，可按级来选取，也可查表选取，但需校核。或取,+ZminZmax，选取必须满足以下条件：,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,2凸模与凹模配作法,配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。,特点：,用途： 薄料（间隙太小，精度无法满足） 形状复杂（不能同时满足诸多要求）,1）以一件为基准加工另一件，保证间隙值 2）只在基准件上标明尺寸与公差，且取模具的模=1/4
6、件 3）模具元件加工精度不高，但配合精度高 4）不能同时加工，制模周期拉长,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,2凸模与凹模配作法（续）,（1）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口模具磨损规律：磨损后变大，变小还是不变。 （2）根据尺寸类型，采用不同计算公式。 磨损后变大的尺寸，采用分开加工时的落料凹模尺寸计算公式。 磨损后变小的尺寸，采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式。 磨损后不变的尺寸，采用分开加工时的孔心距尺寸计算公式。,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）,（3）刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差
7、值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（）。,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,一般地说，对于模具制造精度的选择需遵循以下原则： （1）对于料厚t1mm,模具的制造精度比冲裁件零件的制造精度高3-5级。 （3）对于料厚t1mm,通常凸模的制造精度比凹模的制造精度高一级。 课本中的表3-5的模具制造公差基本上是按照以上原则确定的。,2.5.2 冲裁工艺中的力学计算,冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。,一、冲裁力的计算,用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：,注： F冲裁力； L冲裁周边长度； t材料厚度；,材料抗剪强度； K系数。一般取K1.3,卸料力：,二、卸料力、推件力及顶件力的
8、计算,推件力：,顶件力：,从凸模上卸下箍着的料所需要的力。FX,将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。FT,逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。FD,2.5.2 冲裁工艺中的力学计算,卸料力,二、卸料力、推件力及顶件力的计算,推件力,顶件力,卸料力、推件力、顶件力系数，见表2-4 ； n同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。,式中 h凹模洞口的直刃壁高度； t板料厚度。,式中,2.5.2 冲裁工艺中的力学计算,压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz,压力机公称压力的确定,采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时（连续模为主）：,采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时（复合模
9、为主）：,采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时（简单模为主）：,2.5.2 冲裁工艺中的力学计算,模具的压力中心：,三、冲模压力中心的确定,为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。,冲压力合力的作用点。,2.5.2 冲裁工艺中的力学计算,三、冲模压力中心的确定（续）,1简单几何图形压力中心的位置 1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。 2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。 3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：,2.5.2 冲裁工艺中的力学计算,三、冲模压力中心的确定（续）,2确定多凸模模具的压力中心,确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。,2.5.2 冲裁工艺中的力学计算,三、冲模压力中心的确定（续）,复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同。,3复杂形状零件模具压力中心的确定,除上述的解析法外，还可以用作图法和悬挂法。,2.5.2 冲裁工艺中的力学计算,
