冲裁模设计实例

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1、第三章冲压模设计实例冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工序，下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件 为例介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算及模具设计。3.1冲裁模零件简图：如图3-1所示.名 称：垫圈生产批量：大批量材 料：Q235钢材料厚度：2mm要求设计此工件的冲裁模。图3-1零件图一、冲压件工艺分析该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的.由表2-10、2-11查得，冲裁件内外所 能达到的经济精度为】T14,孔中心与边缘距离尺寸公差为0.2mm.将以上精度与零件简图 中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证.其它尺 寸标注、生产批量

2、等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导正销进行定位、刚 性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工.方案一采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精 度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用 于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案二采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设笛的数量，工件 精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或 复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较 高，一般适用于大批量生产小型冲压件。比较方案一与方案

3、二，对于所给零件，由于两小孔比较接近边缘，复合模冲裁零件时受 到壁厚的限制，模具结构与强度方面相对较难实现和保证，所以根据零件性质故采用级进模 加工。二.模具设计计算1.排样、计算条料宽度及确定步距采用单排方案，如图3-2。由表2-18确定搭边值，根据零件形状两式件间按矩形取搭边值=2.口网小，侧边取搭边 值=2.2mm贝U 进F巨.h=22.65 4 2 = 25网m条料宽度：% = 9 + 2。+以八查表 2-19 A = 07晨=(19.8+ 2 x 2.2 + 0,7)-07 = 25_皿小源2 .计算冲压力该模具采用钢性卸料和下出料方式1）落料力查表 8-7=3007%嘎=KLU17

4、（9.9x 62xtt., 2x118x7fM= 1.3* 2x + 2x9.87+ x 2x300.180180）=53920N北u =犬口弋=1.3xllx 2 x 300 = 2694 W产粒2 =-=1.3x（4.1xk2）x2k300 = 20083 双2）冲孔力中心孔：2个小孔:3）冲裁时的推件力查表2-37月惬=0.055取表2-38,序号1的凹模刃口形式，丸=4网”，则 上2 个=2 x 0,055x 53920 = 59312/刊=2 x 0,055 x26941 = 2964H/田 2 = 2x0,055x 20083= 2209N为避免各凸模冲裁力的是大值同时出现，且考虑

5、到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动 挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如囱3-3图3-3则是大冲压力：% =电+。1十/苗十飞也1=539%+ 2694 1 十 5931 + 2964 = 89756N3 .确定模具压力中心如图3-4,根据囱形分析，因为工件图形对称，故落料时F落的压力中心在上（）1;冲孔时F孔1、F 孔2的压力中心在（）2上。图3-4设冲模压力中心离。1点的距离为x,根据力矩平衡原理得: % / =（25-1）.园_十/2）由此算得r = 11.65ram4 .冲模刃口尺寸及公差的计算1）冲孔部分对冲孔夕口和汨1采用凸、凹模分开的加工方法由表2

6、-23查得Zmiri = 0.246mm Z = 0.360mmZ咏= 0.360- 0.246 = 0.114由表2-28查得对冲0口孔时：6r =。.02。浣汨 6, = 0.020m ffg对冲汨,孔时：6r = 0.020/k/z? 6d = 0.020 谕身8?十a. =。.。4/汨故满足为十必2吨一2同条件查表2-30得荣=0.5,则冲孔部分：= (11+0.5x0.05) = 1 1.025魇=a + 2mJ；%=(11.025 十。.246)泮20 = 11.27胪%用冲尚,孔部分：尺寸极限偏差转化为例2，=(4.2+0.5 x0.2)2 = 4.32魇=a+乙声=(4.3 +

7、 0.246)廿以=4.5461以2)落料部分对外轮廓的落料，由于形状较曳杂，故采用配合加工方法当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。 零件图中末注公差的尺寸由表1011查出其极限偏差：笈%2。 KN%。 、尺寸极限偏差转化为-05、I查表2-30得r = 0-5则：月4初=(4 一必庐02 二(31.5-0.5x0.5)； 了 = 31.251250.2=(19.6-0.5% 0.2 广=19.5产036=(9.90.5x0.36)； , =9.7209030& =(4-0.5x0.30)； =3.85 产乃该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制

8、，保证双面间隙值2皿 2谢=0.246 0.360比灯 O5.确定各主要零件结构尺寸1)凹模外形尺寸的确定凹模厚度的确定：”二河万=VO.1*39756 = 21wwP 取总压力田=1.2万=26%m- b 2W = 30 + 2 x 26 = 32mm工件长 b=30wm凹模宽度5”的确定：2 =步距+工件宽+ 2的取 步距=25巾m工件宽=1Bd = 25 + 19.8 +2x 32 = 109 沈祖2）凸模长度J的确定凸模长度计算为J =+电十感十P其中初定： 导尺厚4 = 6”沟卸料板厚为=12次以凸模固定板厚血3 = 1曲祖凸模修磨呈？ = 18瓶汽广. Z/? = 6 + 12 +

9、 18 + 18 = 54 冽 m先用冲床的公称压力应大于计算出的总压力”=39756N ；晶大闭合高度应大于冲模闭合高度 + 5由加；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可称用J23-16开式双 柱可倾压力机。并需在工作台面上配每垫块，垫块实际尺寸可配制。双柱可倾压力机J23-16参数：公称压力：16口击双滑块行程：70ram最大闭合高度：220mm连杆调节星：60网机工作台尺寸（前后x左右）:300 x450垫板尺寸（厚度次次x孔径曰依）:40x110模柄尺寸（直径次次x深度2 m ）:短00最大倾斜角度：30三.设计并绘制总图、选取标准件按已确定的模具形式及参

10、数，从冷冲模标准中选取标准模架。定制后因。如园15所示，单排孔落料连续模。按模具标准，选取所需的标准件，查清标准件代号及标记，写在总图明细表内，并将各零件标出统 代号。图3-5单排冲孑L落料连续模部分零件尺寸:二模座. Dq /mm = 160 x 40下模座. Do /mm = 160 工45导柱.d/mm k Z / mm = 23xl50（左）加泯x Lt装m=32x 15口佑)导衰.d / wim x Z /mra x Ji /mm = 28x 1 00 x 38d / wim x Z / mwj xh/ mm = 32 x 1 00 x 38垫板.Z/ram x B /mra x h

11、 /mm = 1 20 x 1 00 x8凸模固定板:L/nim x B/mrn xh /mra = 120 xlOO x 20凹模:L/mm x S /mm xh/mm = 1 20 x 1 00 x 25卸料板 L/wira xYnyfixh /mm = 1 20x 1 00 x 12四.绘制非标准零件图本实例只绘制凸模、凹模、凸模固定板和卸料板四个零件图样，供初学者参考。见图3-6至图3-1()。图3-7冲孔凸模BB4-0135见L微技术要求：晨 表面淬硬HRC6063;2、边缘倒圆角图3-9凸模固定板AA技术要求：1、表面硬度HRC4045图3-10卸料板3.2弯曲模零件简图：如图3-

12、11所示零件名称：汽车务轮架加固板材 料：08钢板厚 度：4mm生产批量：大量生产要求编制工艺方案。臼3-11汽车备轮架加固板零件图一、冲压件的工艺分析该零件为每轮架加固板，材料较厚，其主要作用是增加汽车每轮架强度。零件外形对称，无尖角、凹 陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，皇部圆角半径乃,相对圆角半径 %为L25,大于表相关资料所示的最小弯曲半径值，因此可以弯曲成形。矶1祖”的八个小孔和两个腰 圆孔分别均布在零件的三个平面上，孔距有们直要求，但孔径无公差配合。圆孔精度不高，弯曲角为9, 也无公差要求。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求

13、不高, 主要是轮廓成形问题, 又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。二.确定工艺方案(1)计算毛坯尺寸该零件的毛坯展开尺寸可按式下式计算：上=4 + 4 + 1,57(r + 飞。上式中圆角半径厂=5mm .板料厚度r = 4mm ；。为中性层系数，由表查得而=-42 ；4为直边尺寸，由图3-13可知，h = 2116 - (r + 川=214mm12 = 140 - 2(r + /) = 122mm将这些数值代入，得毛坯宽度方向的计算尺寸L = 214 + 122 + 1,57(5+ 0.42 x4)= 356 名/加考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取工二g5mm。同理

14、，可计算出其他部位尺寸，最后得出如图3-14所示的弯曲毛坯的形状和尺寸。(2)确定排样方式和计算材料利用率图3-14的毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压。有三种排样方式，见图3-15a、b、 co由表查得沿送料进方向的措边 = 4/阳，侧向措边= 5mm,因此，三种单排样方式产材料利用率 分别为64%、64%和70%。第三种排样方式，落料时需二次送进，但材料利用率悬高，为此，本实例可选 用第三种排样方法。囱3-14加固板冲压件展开图(3)冲压工序性质和工序次数的选择 冲压该零件，需要的基本工序和次数有:(a)落料；(b)冲II孔6个；(C)冲底部矶1孔2个;铲伊孔；(C)冲2个腰圆孔；(f) 首次弯曲成形；(g)二次弯曲成形。(1)工序组合及其方案比较根据以上这些工序，可以作出下列各种组合方案。方案一：(a)落料，如图116所示。(b)冲壁部矶1孔6个。(c)冲底部