冲裁工艺性分析

1设计任务书
1.设计题目：设计《链板》冲孔落料模。

2.主要内容：
2.1.设计《链板》冲孔落料模，工件图号是05，IT14，见下图所示
2.2.模具类型为普通冲孔落料倒装式模，班产量80万件/年，凸模与凹模
配作，手工送料。

3.具体要求：
3.1.绘制该模具总装图（A4，图号为05/M09-1）；
3.2.绘制冲孔凸模、落料凹模或凸凹模工作图（按A4规格,竖排,零件图号
分别为05/M09-1/1，05/M09-1/2，05/ M09-1/3）；
3.3.编制凸、凹模或凸凹模（05/ M09-1/3）的加工工艺过程卡（按A4规
格,竖排）。

3.4.编写整理完善设计计算说明书；
3.5.将任务书、说明书、工艺过程卡及三张图样装订成册。

4.进度安排：作业完成日期为2011年3月31 日下午6时。

5.成绩评定：
指导教师2011年月日
系主任2011年月日
2设计任务分析
本课题主要的目的是为了培养学生运用有关课程的基础理论和技能解决实际问题，进一步提高学生本专业必要的基本技能、方法和创新能力的重要环节之一。

2.1工件的冲压工艺性分析
零件属于中等批量生产，尺寸公差较大，内外行简单对称，宽度尺寸为20mm，长度尺寸为80mm，冲压工艺性较好，适合少、无废料冲裁加工。

2.2分析比较和确定冲压工艺方案
由零件冲压工艺分析可知，冲压基本工序为冲孔和落料。

根据工件特点和工艺要求，可以有以下冲压工艺方案：
零件为冲孔落料件，可提出的加工方案如下：
方案一：先落料，后冲孔。

采用两套单工序模生产。

方案二：冲孔—落料复合冲压，采用复合模生产。

方案三：落料—冲孔连续冲压，采用级进摸生产。

方案一模具结构简单，但两道工序，两道模具，生产效率较低，零件精
度较差，在大批量生产中不使用。

方案二只需要一副模具，冲压件的行
位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。

尽管模具结构较一方案复杂，
但零件几何形状简单，模具制造并不困难。

方案三也只需要一副模具，
生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差，欲保证行位精度，
结构比复合模复杂。

比较上述三个方案，欲采用第二个方案，选择复合模进行生产。

2.3.确定冲模类型及结构形式
为了冲裁后的废料能更方便的排除，宜采用倒装复合模。

由于工件的厚度为0.1mm，应该在上模内设置弹性元件，采用弹性推件能得到平直度较高的冲裁件。

2.4.初选冲压设备
根据总冲裁力、模具闭合高度、冲床工作台面尺寸等某些参数，并结合现有设备，选用J23—10A型压力机，其主要参数如下：
公称压力：100KN；滑块行程：60mm；行程次数：145次/min；
最大闭合高度：180mm；连杆调节长度：35mm；工作台尺寸：240mm×360mm 3.冲压工艺计算
3.1.排样、计算条料宽度和搭边值,画排样图
经表3-15得a=2mm，a1=1.5mm 由表3-16得△=0.08mm
=（83+4+0.8）=87.08mm
故条料宽度为B=（D+2a+△）0
-△
冲裁步距为S=20+1.5=21.5mm，排样见上图：
3.2.计算冲压力
根据公式，冲裁力
式中，L—冲裁长度（㎜）；
—冲件材料抗拉强度，取300MPa；
t—冲件材料厚度（㎜）。

F冲孔=LTбb=(2X50+3.14X42)X1.5X300=40(KN)
F落料=(2X80+2X20+3.14X(0.4)2X1.5X300=90(KN)
查表料力系数Kx=0.05；冲孔的推件力系数Kt=0.055
则总冲裁力F总 =F+F×0.05+F×0.055≈42.2KN
3.3.确定压力中心
由于冲裁件的形状对称，其压力中心与模具几何中心重合，所以理论压力中心与实际压力中心重合取凸凹模几何中心为压力中心。

如图所示：
4冲压模具工作零件设计计算
4.1.冲裁刃口尺寸及公差计算
零件形状比较简单，冲裁模的凸模及凹模的加工在拥有普通线切割机床、平面磨床等一般模具加工设备的前提下，可考虑在热处理后，按图纸分开加工制造。

由于工件的公差为IT14，故X=0.5，由表得△=0.42mm
冲孔件尺寸：R4，50 落料件尺寸：80，20，R0.5
查表得：Z min=0.132mm，Z max=0.240mm
Z max-Z min=0.240-0.132=0.108mm
对冲孔件R4：δ
凸=-0.020mm，δ
凹
=+0.030mm
|δ凸|+|δ凹|=0.050mm<0.108mm；
d凸=(d min+x△)0-δ=(4+0.5X0.42) 0-0.020=4.210-0.020
d凹=（d min+Z min）+δ 凹0=（4.21+0.132）+0.0300=4.3420+0.030mm
对孔心距50有：L d=（L+△/2）+△/2=（50+0.21）+0.21
=（50.21+0.21）mm；
对落料件80则有：
δ 凸=-0.020mm，δ凹=+0.030mm；
|δ凸|+|δ 凹|=0.050<0.108mm；
D凹=（D max-X△）0+δ凹=（80-0.5X0.42）0+0.030=79.790+0.030mm；
D凸=(D凹—Z min、)0—δ凸=（79.79—0.132）=79.6280-0.020mm；
对落料见20：
δ凸=-0.020 δ 凹=+0.025
|δ凸|+|δ 凹|=0.045<0.108mm；
D凹=（D max-X△）0+δ凹=（20-0.5x0.42）0+0.025=19.790+0.025mm
D凸=(D凹—Z min、)0—δ凸=(19.79-0.132)0-0.020=19.658)0-0.020mm
对落料件R0.5有：
δ 凸=-0.020mm，δ凹=+0.020mm
δ凸|+|δ 凹|=0.040<0.108mm
D凹=（D max-X△）0+δ凹=（0.5-0.5X0.42）0+0.020=0.290+0.020mm
D凸=(D凹—Z min、)0—δ凸=(0.29-0.132) )0-0.020=0.068)0-0.020mm
4.2.工作零件结构设计尺寸计算
(1)、垫板：首先以承压面较小的凸模进行承压应力计算，以判断是否采用垫板。

其承压应力为：
σ=冲裁力/凸模承压面面积=2πx2.5x2x1x300/2x2.52π=120MPa 垫板的长宽高LXBXH=130mmx80mmx20mm。

(2)、卸料板：本模具采用弹性卸料，考虑到卸料力较大，卸料板外形尺寸亦较大，故厚度取15mm，材料为45钢，硬度为38~42HRC。

(3)、卸料橡皮的安装高度：经计算（计算过程略），冲裁1mm厚的零件，橡皮的安装高度为10mm。

(4)、凸模固定板：凸模固定板厚度H固，H固=0.7H=0.7x20=14mm，确定取20mm。

凸模固定板上型孔尺寸均按凸模实际尺寸配作（M7/h6）,孔距尺寸与凹模保持一致。

4.3.1.凹模外形结构、尺寸计算
(1)、凹模的外形结构与固定方法
凹模的结构形式也较多，按外形可分为标准圆凹模和板状凹模；按结构分为整体式和镶拼式；按刃口形式也有平刃和斜刃。

下图为冲裁圆凹模及固定方法：
由于工件的冲孔（孔径d=5mm，料厚=1mm），其上冲裁圆凹模主要用于冲裁（孔
径d=1~28mm，料后<2mm），可根据使用要求及凹模的刃口尺寸从相应的标准中选取。

(2)、凹模外形尺寸：
凹模厚度H=Kxb（≥15mm）
式中，b——凹模刃口尺寸（mm），考虑冲件外形，取封闭孔口的最大尺寸，b=66.08mm;
K——考虑板厚影响所取的系数，查得K=0.22
计算得，H=0.22x66.08=14.5376mm，确定取H=20mm；
凹模壁厚C=（1.5~2）xH=(>30mm)
取系数2计算，得C=2x14.5376=29.0752mm，确定取C=30mm;
根据排样图即可得到凹模外形尺寸
LxBxH(长x宽x高)= （66.08+2x30）x (16.08+2x30)x20=126.08x76.08x20 取整数，确定凹模外形尺寸为LxBxH=130mmx80mmx20mm。

4.3.2.凸模外形结构、尺寸计算
(1)、凸模外形结构
按照B型圆凸模的结构形式来设计凸模，因为B型圆凸模直径范围d=3.0~30.2mm，然而该工件需要冲裁的孔d=5mm。

其结构如下图：
(2)、凸模尺寸计算
凸模长度L=h1+h2+h
式中h1——凸模固定板厚度（mm）；
h2——固定卸料板厚度（mm）；
h——增加长度（mm）。

它包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度（0.5~1mm）、凸模固定板与卸料板之间的安全距离（一般取15~20mm）等。

所以L=h1+h2+h=20+15+15=50mm。

4.3.3.凸凹模外形结构、尺寸计算
倒式复合模的凸凹模内孔一般积存废料，涨力大，最小壁厚应大些。

凸凹模的最小
壁厚目前一般按经验数据确定：倒式复合模由表得最小壁厚δ=2.7mm。

结构下图所示：
5.选择标准模架型号和标准紧固件、定位件、导向件、弹性件的
5.1.选择标准模架的型号
模架由上下模座、模柄以及导向装置组成。

模架产品标准有GB/T2851.1 、GB/T2851.3~7、GB/T2852.1~4，共十个。

在这里我选用四导柱模架，4个导柱分布在矩形凹模的两对角上，其导向精度与刚度好。

其结构如图：（LXB≤200x160）
5.2.选择标准紧固件的规格与尺寸
(1)、模柄
凸缘模柄在于凸缘以下部分可加工出容纳推板的形孔，此外拆装比较方便，
该模柄
结构形式和尺寸规格如上页：
(2)、螺钉及圆柱销
内六角螺钉的尺寸规格见下左图；圆柱销的尺寸规格见下右图：
5.3.选择定位件、导向件的规格与尺寸
(1)、冲模定位零部件的规格与尺寸
活动挡料销：它多在倒装模的弹性挡料装置中使用，结构形式和尺寸规格见
下表：
（2）、导向件的规格与尺寸
A、导柱如上图
B、导套如下图
5.4.选择弹性件的结构、规格与尺寸
圆柱螺旋压缩弹簧的结构、规格与尺寸见下图：
6.校核冲压设备的基本参数
6.1.模具闭合高度校核
冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下平面之间的距离H。

冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。

冲模的闭合高度应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin 之间，
Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm
6.2.冲裁总压力校核
其总压力为F冲=60.25KN<100K N 符合要求
如果冲模的闭合高度大于压力机最大装模高度，冲模不能在该压力机上使用。

反之，小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。

冲模的外形结构尺寸也必须和压力机相适应，如模具外形轮廓平面尺寸与压力机垫
板、滑块底面尺寸，模柄与模柄孔尺寸，下模缓冲器平面尺寸与压力机垫板孔尺寸等都必须适应，以便模具正确安装和正常使用。

6.3.模具最大安装尺寸校核
模座的底面尺寸是200×160，压力机的工作台尺寸是240×360 mm，模座的尺寸小于压力机的尺寸，并且其闭合高度也合格，所以最大安装尺寸是合理的。

9. 模具工作零件
10.参考资料：
10.1.《实用五金手册》；
10.2.《冲压手册》——机械工业出版社2004年4月版
10.3.《模具课程设计指导》——机械工业出版社2007年2月版
10.4.《冲模结构图册》——机械工业出版社2006年8月版
10.5.《最新冲压新工艺新技术及模具设计实用手册》——2004年11月版。