冷冲压模具设计与制造实例

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1、例821冲裁模设计与制造实例工件名称：手柄工件简图：如图821所示。生产批量：中批量材料：Q235-A钢材料厚度：1.2mm1. 冲压件工艺性分析此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。 工件结构相对简单，有一个申8mm的孔和5个申5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满 足要求，最小壁厚为3. 5mm（大端4个申5mm的孔与申8mm孑L、申5mm的孔与R16mm外圆之 间的壁厚）。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足 要求。2. 冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一

2、：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生 产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3. 5mm接近 凸凹模许用最小壁厚3. 2mm,模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在 清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操 作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案 三为佳。3. 主要设计计算（1）排样方式的确定及其

3、计算设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料 利用率低，应采用直对排，如图822所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。 隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔 中冲裁出第二部分工件。搭边值取2. 5mm和3. 5mm,条料宽度为135mm,步距离为53 mm， 一个步距的材料利用率为78% （计算见表8.2.1）。查板材标准，宜选950mmx1500mm的钢板， 每张钢板可剪裁为7张条料（135mmx1500mm）,每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。图8.2.2手柄排样图图8.

4、2.1手柄工件简图(2) 冲压力的计算该模具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件。冲压力的相关计算见表821。 根据计算结果，冲压设备拟选J23-25。(3) 压力中心的确定及相关计算计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图8.2.3所示。在图中将xoy坐标系建立在图示的 对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1L6共6组基本线段，用解析法求得该模具 的压力中心C点的坐标(13.57, 11.64)。有关计算如表8.2.2所示。由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点O较小，为了便于模具 的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点O。若选用J23-25冲床，C点仍在压力机模柄

5、孔投影 面积范围内，满足要求。(4) 工作零件刃口尺寸计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方 法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸 模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装 配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见表8.2.3所/示0表8.2.1条料廉冲压力的相关计算13 57图8.2.3凹模型口图项目分类项目公式结果备注排样沖裁件面积AA=( 162+32 J16+32n Q27S2.4mm2条料宽度B8=95+2x16+2x3.5+1

6、135 nun步距5S=32 + 16+2x2.553nunJ=Ld/1-d- J摄小搭边值a=3.5nrm j ai=2.5nun；采用无侧压 装置，条料与导料板间 司隙 Cmin=lnuno一于歩距的材 料利用率耳nA w 2x278247 =xlOOo =x 1 OOo豳135x537S%沖压力沖裁力FF=KLtTb= 1.3x370x1.2x300173160NL=370nun jib= 300MPa卸料力fkFk= KkF= 0.04x1731606926.4N查表 2.&1 |Kk=0.055推件力FtFt= NKtF= 7x0.055x17316066666.6U=h/t=8/1

7、.2=7沖压工艺总力FeFz= F + Fy+ Ft=173160+6926.4+66666.62-46753N弹性卸料，下出件(5) 卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计计算见表824。选用的四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均 匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。4. 模具总体设计(1) 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。(2) 定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送 进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可 以靠操作工目测来定。a 823工作零ft刃口尺寸

8、的计算尺寸及廿类尺寸转换计算宜武结果 注薙料R1I5RLu b.43Ra= (Rtiiax-ZA)ARt= (RjZtiiin/2)7Ra=1工羽+閃了Ry=15.72.DjC27查表注卫得，冲裁眾面風隙Zma：-0.1Sinin-2nin=0.126tini ；磨 损系数X=0.5+模具按1T8级制造#校核RER3 0.3(；Ra=7.82+0XK2Rt= 7-0 .on冲孔$5如03已1=(如in+兀色)tC dT2tmn/2)Adr=dA=j5.21+oais中2 o,pHdA = 2.24+Q-PK溝卫齐爲+ &(ZinaK ZtninJ-孔卜距95 1.44U=LA/8L.A95O.

9、Ull200 2uLa=-20i.06J项目公武益注卸科板工件行程hh =hi+t+ha4.2nihl为凸模凹谨卸料扳的高度1如* 论拎凸模冲裁后进入凹模的渓度泡垃橡胶工作行程HH =h +-j kv?.2inm艾凸模修磨豊取了他橡絞自由咼度H ：ii=H ；i =4H36.Siiitn反H拘H if的25%橡茨的预压缩量HrH =L5%H5.52tuin一般 H *=山温 H%E if每亍橡腔祇受旳载荷F1F1=F r /4173UN选用四于回筒形橡胶橡筱的外湼DD= ld2+l27 (F)/p) 0.5岀齿圆筒形橡胶的内色 取心甌垃； p-o.iMrt榄檢橡胶自宙髙度H：h /D=0.54

10、1J满足姜宋樓较的董装高度HH J=H n -H31 mm(3) 卸料、出件方式的选择因为工件料厚为1.2m m,相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。(4) 导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。5. 主要零部件设计(1) 工作零件的结构设计 落料凸模结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2个M8螺钉固 定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L可按公式2.9.2计算：=20+14+1.2+28.8=64mm具体结构可参见图8.2.4

11、(a)所示。 冲孔凸模因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式， 一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。其中冲5个申5的圆形凸模可选用标准件B II型 式(尺寸为5.15x64)。冲申8mm孔的凸模结构如图8.2.4 (b)所示。 凹模凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时， 要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4计 算：凹模厚度 H=kb=0.2x127mm=25.4mm (查表 2.9.5 得 k=0.2)凹模壁厚c= (1.52) H=3850.8mm取

12、凹模厚度H=30mm,凹模壁厚c=45mm,凹模宽度 B=b+2c= (127+2x45) mm=217mm凹模长度L取195mm (送料方向)凹模轮廓尺寸为195mmx217mmx30mm,结构如图8.2.4 (c)所示。(2) 定位零件的设计落料凸模下部设置两个导正销，分别借用工件上申5mm和申8mm两个孔作导正孔。申8mm导 正孔的导正销的结构如图8.2.5所示。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配 后卸料板下平面超出凸模端面lmm，所以导正销直线部分的长度为1. 8mm。导正销采用H7/r6 安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。起粗定距的活动挡料

13、销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为8x16。(3) 导料板的设计导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1mm,这样就可确 定了导料板的宽度，导料板的厚度按表2.9.7选择。导料板采用45钢制作，热处理硬度为40 45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。(4) 卸料部件的设计 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为4045HRC。 卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm,螺纹部分为M10x10mm。卸料粧0 0i i崗5一芒a）落料凸摸材料：Crl2MoV热处理：58

14、62HRC技术要求：尾部与凸模固定板按H6/m5配合950丨I31.96+0.010 U225真孚2赵OU-b）冲孔凸摸材料：Crl2MoV热处理：5862HRCj-4 7?l5.7rtliZ7C）凹模材料：Crl2 MoV热处理：6064HRC图8.2.4工作零件钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm,有误差 时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。(5) 模架及其它零部件设计该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩 而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。导柱 d/mmxL/mm 分别为申28x160,申32x160；导套 d/mmxL/mmxD/mm 分别为申28x 115x42, 申32x115x45。上模座厚度H上模取45mm,上模垫板厚度H垫取10mm,固定板厚度H固取20mm, 下模座厚度H下模取50mm,那么，该模具的闭合高度：H 闭=日上模+ H 垫+L+ H + H 下模一h2 = (45 + 10+64+30+502) mm=197m