项目一冲裁工艺与冲裁模设计

H7 D r6 1 2
( ) d (H7或H6 ) h6 h6
1 2 3
2h
h
α
L1 (3~4)
6 5 4
7
3 4 4 5 H7 d r6
6
L
h
3 2 1
( )
滚珠导柱、导套结构形式 1—导套 2—上模座 3—滚珠 4—滚珠夹持圈 5—导柱 6—下模座
滑动导柱、导套结构形式 1—上模座 2—导套 3—导柱 4—下模座 5—特殊螺钉 6—螺钉 7—压板
a)有废料排样
b)少废料排样
c)无废料排样
冲裁排样按制件在材料上的排列形式来分，可分为 直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭 边法等多种形式。 1）直排：适用于方形、矩形零件。
2）斜排：适用于椭圆形、T形、Г形、S形零件。
3）直对排：适用于梯形、三角形、半圆形、T形、Π形、 Ш形零件。
式中 h1——凸模固定板厚度； h2——卸料板厚度； h3——导尺厚度； L——凸模长度； 15~20mm——包括凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭合状 态下卸料板到凸模固定板间的距离。
凸模强度的校核 当凸模特别细长或板料厚度较大时，应对凸模进行 压应力和弯曲应力的校核。
垫圈复合模凹模
表2-8得
1 1 2 2 3 3
浮动式模柄 1-模柄 2-凹球面垫块 3-凸球面连接杆
整体式模柄
整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。
（4）案例分析——导向及支承固定零件选择 1）垫圈冲裁模 该零件一般无精度要求，且冲压力和模具结构均较 小，应选用滑动导柱导套，螺纹旋入式模柄。
复合冲裁 单排，宜选用中间导柱模架 多排，宜选用后侧导柱模架 级进冲裁 中间导柱模架或对角导柱模架
α
2~3ˇă
α
β
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ 凹模的结构形式
Ⅳ
Ⅴ
（2）凹模外形尺寸 凹模厚度：H=Kb 凹模壁厚：小凹模 C=(1.5~2)H 大凹模 C=(2~3)H
式中 b——凹模孔的最大宽度（mm）； K——系数，见表2-18； H——凹模厚度，其值为15~20mm； C ——凹模壁厚，其值为26~40mm。
c
Hd
（2）上、下模座 模座分带导柱和不带导柱两种。
L
L
a）
L
b） c）
L
L
L
L
L
e） f） 带导柱模座的形式 a)后侧导柱模座 b)对角导柱模座 c)中间导柱模座 d)四导柱模座 e)后导柱窄形模座 f)三导柱模座
d）
后侧导柱模座可三面送料，操作方便，但冲压时容 易引起偏心距而使模具歪斜。适用于冲压中等精度的较 小尺寸冲压件的模具。
尺寸大小、精度等级、材料和厚度等是否符合冲裁的工艺要求分析。
工艺分析：
垫圈制件为圆形，结构简单对称，
孔边距较大，无狭缝和锐角。 制件精度和表面粗糙度要求低。
材料为普通碳钢，冲裁性能好，
适宜采用冲裁加工。
t=1mm 材料Q215
二、冲裁工艺方案制定 依据制件对冲裁工艺的适应性，结合制件的生产批 量和各种冲裁工艺的特点，制定适合于制件的冲裁工艺 方案。 （1）采用单一工序冲压方法 （2）采用复合工序冲压方法 （3）采用级进工序冲压方法
H最大-5≥H模≥H最小+10
如果模具闭合高度小于冲床的最小闭合高度，可采 用垫板，其厚度为H1。则关系式见下式。 H最大-H1-5≥H模≥H最小-H1+10
六、垫圈冲裁模装配图
倒装复合模
（10）冲裁模装配图绘制
（11）非标零件图绘制
排样
2.5 排样
2.5. 1 冲裁排样 排样：指制件在板料或条料排上的布置方法。 冲裁排样从废料的角度来分，可分为有废料排样、 少废料排样和无废料排样三种。
四、冲裁成形零件尺寸（凸凹模刃口尺寸）
1、 冲裁间隙 冲裁间隙是指冲裁模凸模与凹模刃口间缝隙 的距离。
Leabharlann Baidu
Z=Dp-Dd
式中 Z——冲裁间隙（mm）； Dd——凹模刃口尺寸（mm）； Dp——凸模刃口尺寸（mm）。
凸模设计：如无特殊要求，其长度（厚度）尺寸一般按 《冷冲模》国家标准（GB2851~2857——81）选取。
c
b
h
（3）凸凹模的最小壁厚 凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚 取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应 具有一定的壁厚。 凸凹模的最小壁厚C一般按经验数据确定 不积聚废料的凸凹模最小壁厚值为： 冲裁硬材料时m=1.5t 冲裁软材料时m≈t 积聚废料的凸凹模，由于胀力大，故最小壁厚只要 比上述数据适当加大。
复合模凸模设计示例 垫圈
固定板厚度：14mm； 卸料板厚度：10mm； 导料板厚度：8mm； L=14+10+8+15=47mm
冲孔凸模
与凹模按间隙小于0.4mm配
落料凸模
凸模长度的确定 在满足使用要求的前提下，凸模尽量减短。 采用固定卸料板的冲裁模凸模长度为： L=h1+h2+h3+(15~20)mm
3）采用侧刃：B=(L+1.5b+nF) –Δ
式中： L——制件垂直于送料方向的基本尺寸； n——侧刃数； F——侧刃裁切宽度； Δ——条料的宽度公差； b——侧面搭边值。
（2）材料利用率的计算 一般常用的计算方法是：一个进距内的实际面积与 所需板料面积之比的百分率，一般用η表示：

S S 100% 100% S0 A B
典型案例冲裁排样分析 垫圈
电机转子
电机定子
电机转子与电机定子套排（级进工序）
电机转子（多排）
复合工序
级进工序
电机定子（单排）
复合工序
电机定子（单排）
级进工序
电机定子（多排）
复合工序
级进工序
电机转子与电机定子套排（级进工序）
录音机机芯暂停杆展开件（直排）
录音机机芯暂停杆展开件（斜排）
材料利用率计算
一、材料利用率的计算 （1）条料宽度尺寸的确定 1）有侧压装置：B=(L+2b)-Δ 2）无侧压装置：B=(L+2b+C) –Δ
3 2 1
A
A-A
送料方向
A
簧片压块式侧压 1—簧片 2—压块 3—基准导料板 式中： L——制件垂直于送料方向的基本尺寸； Δ——条料的宽度公差（见表2－16）； b——侧面搭边值； C——送料保证间隙： B≤100，C=0.5~1.0；B＞100，C=1.0~1.5。
0.5
0.5
0.5
0.5
a)
b) a) 非圆形凸模 b) 长方形凸模 c) 直通式凸模
c)
1. 凸、凹模结构设计
凸模结构设计 （1）凸模的结构形式 凸模按其工作断面的形式可分为圆形和非圆形凸模。 1）圆形凸模：工作断面为圆形
a）
b）
c） 圆形凸模
d）
e）
2. 凹模结构设计 （1）凹模的刃口形式
h h
四导柱模座导向性能最好，适用于冲制比较精密的 冲压件。
四导柱模座
后导柱窄形模座
后导柱窄形模座用于冲制中等尺寸冲压件的各种模 具。
（3）模柄 作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。
d
l
a）
1 2 3
b）
c）
d）
e）
f）
g）
常用的模柄形式 a)旋入式模柄 b)压入式模柄 c)铆接式模柄 d)凸缘式模柄 e)浮动式模柄 f)槽形模柄 g)通用模柄 1—模柄 2—凹球面垫块 3—凸球面连接杆
三、成形零件结构设计 1、 凸、凹模结构设计
凸、凹模结构设计 在设计中应尽可能采用标准冷冲模具结构尺寸。
α
h h h
2~3ˇă
α
β
非圆形凸模：近似分为圆形类和矩形类 圆形类凸模注意凸模定位，常用骑缝销来防止凸模 的转动。
如果用线切割加工非圆形凸模，则固定部分和工作 部分的尺寸及形状一致，即为直通式凸模。
冲裁模设计程序示意图
冲压模具设计
圆垫片复合冲裁模具 零件技术要求如下：
生产批量：大批量
制件精度：IT14级
材
料：Q215
1. 编写设计说明书1份 2.设计图 （1）模具总装配图1张(A2)； （2）绘制模具凸模、凹模、凸凹模零件图各一张(A
材料厚度：1mm
一、分析制件的工艺性，拟定冲压工艺方案
1、制件的工艺性分析 制件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。从结构形状、
冲裁工艺与冲裁模的设计
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 典型案例 冲裁工艺与模具的设计程序 冲裁工艺性分析 冲裁工艺过程 排样 冲裁模刃口尺寸计算 定位与卸料出料 凸、凹模结构设计 冲裁模总体设计
2.1 典型案例
垫圈
垫圈是标准化的零件，具有通用性和互换性，材 料一般为普通碳素钢（如Q215），属于大批量生产。
后侧导柱模座
对角导柱模座
对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止 由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度 冲压件的冲裁模或级进模。
对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止 由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度 冲压件的冲裁模或级进模。
对角导柱模座
中间导柱模座
中间导柱模座适用于纵向送料或以单个毛坯冲制较 精密的冲压件。
50~70
模具总体设计尺寸图 1—下模座 2、14—销钉 3—凹模 4—卸料板 5—导柱 6—导套 7—上模座 8—橡胶 9—凸模固定板 10—垫板 11—卸料螺钉 12—模柄 13—凸模 15、16—螺钉
为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭 合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间， 一般可按下式确定。
t=1mm
2.2冲裁工艺与模具的设计程序
冲裁模设计的总原则： 在满足制件尺寸精度和 形状精度的前提下力求使模 具结构简单、操作方便、材 料消耗少、制件成本低。
审图 冲裁工艺性分析 冲裁工艺方案制定
排样
刃口尺寸计算 冲压力及压力中心计算 冲压设备选择 凸、凹模结构设计
总体结构设计
冲裁模装配图绘制 非标零件图绘制
<压力机模柄孔深度5~15 (1~1.5)H 凹
模具闭合高度H H 最大-5≥H 模≥H 最小+10
6~12
6 5 4 3 2 1
(0.6~0.8)H 凹 H 自由-H 预 10~20作导板时为(0.8~1)H 凹 ¦Δ H凹
(1~1.5)H 凹 L 凹或D 凹 50~70 40~50
工作台孔径
40~50
4）斜对排：适用于椭圆形、T形、Г形、S形零件。
5）组合排：适用于材料与厚度相同的两种以上零件。
6）多行排：适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角 形、方形、矩形零件。
7）交叉排：适用于C形、Π形、Ш形等零件。
8）裁搭边法——整裁法：适用于尺寸较小且形状较简 单的细长零件。
9）裁搭边法——分次裁切法：适用于尺寸较小且形状 较复杂的细长零件。
单工序工艺方案
连续工艺方案
复合工艺方案
三、排样 依据制件结构形状特点，在保证制件质量前提下， 采用较为合理的排样方式，以达到较高的经济效益。
冲压件排 样实物
1、排样及材料利用率计算
垫圈 （单排）
复合工序
级进工序
垫圈（多排）
复合工序
级进工序
2、方案比较： 单排方案模具结构简单，体积小，经济性好
K复合=0.35；K级进=0.35 H复合=0.35×20=7mm； H级进=0.35×20=7mm C取26mm
D＞72mm
由GB2873.4-81查得 D=80mm 凸凹模长度：40mm
五、 冲裁模总体设计
1. 导向及支承固定零件 （1）导柱和导套 保证上、下模的精确导向
1）滑动导柱、导套 加工方便，容易安装，是应用最广的导向装置。 2）滚珠导柱、导套 适用于高速冲模、精密冲裁模以及硬质合金模具。
（1）工件间搭边值 = 0.8mm
沿边搭边值 = 1.0mm （2）定位方式确定：定位销（三个，图2-21） （3）条料尺寸确定 B=20+2X1=22mm
搭边值的确定 搭边：指排样时制件与制件之间、制件与条（板）料边 缘之间的余料。搭边值的选取。（表2-3）
a
a1
B
a
搭边的作用 1）搭边能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件； 2）保证条料具有一定的刚性，便于送料； 3）起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报废。
带螺纹的旋入式模柄，垂直度精度较差，主要用于 小型模具。
d
d
l
l
旋入式模柄
压入式模柄
带台阶的压入式模柄，同轴度和垂直度较高，适用 于各种中小型模具。
压入铆接式模柄，可以保证较高的同轴度和垂直 度，适用于各种小型模具。
压入铆接式模柄
有凸缘的模柄
有凸缘的模柄，适用于较大的模具。
浮动式模柄，可以通过球面垫块消除冲床导轨误差 对冲模导向精度的影响，适用于有滚珠导柱、导套导向 的精密冲模。
五、冲压设备选取 1、冲压力计算
2、卸料力、推料力和顶料力计算
3、选择压力机 总压力 = 39989N，选 J23-8 压力机 4、压力中心计算 制件为中心对称零件，压力中心（0，0）。
5、模具的闭合高度 模具的闭合高度H模是指模具在最低工作位置时， 上、下模之间的距离。
d 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16