冲裁模结构设计

第2章冲裁模结构设计

2.1托架垫片复合模结构设计

2.1.1 设计要求

已知：

零件图：如图2-1所示

生产批量：大批量

材料：08钢

料厚：2mm

求作：

（1）工艺分析

（2）排样设计

（3）模具结构

（4）强度校核

+0.32

图2-1托架垫片零件图

2.1.2工艺分析

图2-1所示托架垫片零件，材料：08钢，料厚：2mm，大批量生产。

（1）材料08钢薄板大多用来制造深冲制品，也可用于制造管子、垫片及心部强度要求不高的渗碳和碳氮共渗零件、电焊条等。材料冲压性能好，不仅能满足产品使用技术要求，也能满足零件冲裁工艺的基本要求。

（2）零件结构工艺性由图2-1可见零件有冲孔，落料两个工序，形状是对称的，左右两边各有一个孔，没有极限冲裁特征，成形容易。

（3）零件的端面质量冲裁零件断面通常由圆角带、光亮带、断裂带和毛刺带组成，光亮带是在塑性变形过程中凸模挤压切人材料作用形成的，常作为测量带，影响着制件的尺寸精度。要提高冲裁件的断面质量，就要增大光亮带，缩小圆角带和毛刺高度。

（4）尺寸精度零件的尺寸精度受模具制造精度的影响，所以零件的公差等级不能太高，例如冲裁件的公差等级一般来说不高于IT11级。具体为：落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。图2-1示零件的尺寸精度不高，可以通过模具结构的正确设计，合理确定凸凹模的间隙来实现。

因此，在设计模具时，要保证模具制造精度和模具间隙。模具间隙过小时，凸模刃口处裂纹比合理的间隙时向外错开一段距离，会使制件断面出现二次光亮带，在两个光亮带之间形成撕裂面，但只要撕裂不

是很深，仍可以使用；模具间隙过大，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向内错开一段距离，形成厚而大的拉长毛刺，同时出现严重翘曲现象，影响生产的进行。因此，要合理的确定间隙。

2.1.3排样设计

现代冲模设计中有3种排样：制件在条料上的布置方式、级进模的制件和工序排列方式、线切割加工凸模或凹模时工件在毛坯上的排列方式。

冲裁件的排样合理直接关系材料的合理利用、冲件质量、生产效率、模具结构与寿命。通常在冲压生产中材料的费用要占整个工件成本费用的60％～80％以上，所以，材料的合理利用是降低冲压制件成本的最有效的办法之一。复合模冲压采用制件在条料上的布置方式。

根据材料的利用情况，排样分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种；又根据冲件在条料上的不同排列方式，可分为直排、斜排、斜对排等多种。

有废排样是沿制品零件的全部外形冲裁，四周有定的余料，或者说是搭边口与均有的排样。这种排样材料利用率较低，但是制品质量和精度均能得到充分保证，冲模的寿命相对提高，多适用于形状复杂而精度要求较高的制品冲压。

少废排样沿制品部分外形冲裁，只有少部分余料，也就是说搭边只有一个。这种排样材料利用率较高，具有一次能冲裁多个制品零件和简化模具结构、降低冲裁力等优点，但是只能保证一个方向的制品尺寸精度。

无废排样在整个冲压过程中，只有料头和料尾废料以及结构废料的材料损失，中间没有废料出现。这种排样材料的利用率最高，能简化模具结构，降低冲裁力，但是制品的尺寸精度差，它适用于冲裁尺寸精度要求不高，且比较贵重的金属材料。

总之，一个零件的排样方法有多种，但是为了使排样达到节约材料、提高工件尺寸精度、简化模具结构及方便生产的目的，在排样时，必须设计一个合理的排样方案。对于形状复杂的冲件，通常用纸片剪成3～5个样件，然后摆出各种不同的布置方法，经过分析和计算，决定出合理的排样方案。

在冲压生产现场，由于零件的形状、尺寸、精度要求、批量的大小和原材料供应等方面的不同，不可能提供一种固定不变的合理排样方案。但在决定排样方案时应遵循的原则是：保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下，得到符合技术条件要求的零件，同时要考虑方便生产操作，冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应情况等。总之，要从各方面权衡利弊，选择出较为合理的排样方案。

通过对制件的工艺分析以及上述排样方式的分析，又考虑到材料利用率、操作方便性

以及制造成本等因素，托架垫片采用有废料直排的排样方式。其排样见图2-2所示。

图2-2托架垫片排样图

2.1.4模具结构

1.模具结构装配图

冲裁模的结构类型很多，主要典型结构设计有：冲裁手扳模、山形极片板模、下顶出件落料模、侧壁冲孔模、自动挡料级进模、切舌定距级进模和冲孑L落料复合模等。托架垫片适合用冲孔落料复合模(图2-3)

12

3

4

5

6

789101112

图2-3 模具装配图

1-下模板 2-下安装板 3-聚氨酯 4-卸料板 5-推件块 6-上模板

7-上安装板 8-冲头 9-凹模 l0-凸凹模 l1-卸料螺钉 12-定位销

2.模具的工作原理

由图2-3可看出，模具为典型的倒装冲孔落料复合模。模具使用了导柱和导套组成的导向机构，有效的保证了冲裁精度。工作时，手动将条料送入模具中抵住定位销12，先是落料凹模9与凸凹模10完成落料，同时冲孔凸模8凸、凹模9完成冲孔。冲裁完成之后，制件卡在落料凹模9和冲孔凸模8上，由下方的弹性顶件装置提供弹力传递给推件块5，推件块将制件顶出，并留在上模表面；冲孔废料由下面落下，条料废料由弹性卸料板4将其从凸凹模10下模拔下来。如此循环运动，实现对零件的冲压。

2.1.5 强度校核

1.冲压强度校核

凸模8比较细长，应进行校核。凸模承压能力按下式计算：

[][]bc bc z N F σσσσ≤=⨯+=

≤=5138N 5.314.332940164700A 212min ＇