冲裁模复合模模具设计

任务：冲裁模的设计

名称：垫片

材料：45钢（冷轧，退火）

料厚：1mm

批量：100万件/年零件见图1-1

1—1

一、垫片冲压工艺分析

1、产品结构形状分析由图1-1可知，产品为圆片冲孔。产品形状简单对称，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔原零件边缘之间最小距离c

满足c>1.5t要求。

2、产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析

①要求普通冲裁件的尺寸精度低于IT13级，现在产品的射击精度低于IT13级，所以尺寸精度满足要求。

②冲裁件断面质量。因为一般用普通冲裁方式冲2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.5—3.2um,毛刺允许高度为0.01—

0.05mm；本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。

3、产品材料分析对于冲压件材料的一般要求力学性能是强度低、塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品材料是45钢，属于优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经退火

后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外产品对于厚度和表面质量没有严格的要求，所以尽量采用公家标准的板材，期冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。

经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。

4、产量100万件/年。

由于产品的生产纲领100万件/年可知，产品批量为大批量，很适合采用冲压加工方法，最好采用复合模或连续模，若是能加上自动送料装置，会大大提高生产效率，降低成本。零件如上所有尺寸均未标注公差，可按IT14确定工件尺寸公差。查标注公差数值表（GB/T 1800.3—1998）各尺寸公差为

二、垫片冲压工艺方案的确定和模具结构类型

该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：

①先落料，再冲孔，采用单工序模生产。

②落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。

③冲孔—落料连续冲压，采用基金膜生产。

方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁和级进冲裁方式。为更好地保

证尺寸精度，最后确定用复合冲裁的方式进行生产。工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模采用倒装复合模及弹性卸料板和定位定方式定位。

三、排样设计

查表确定搭边值：

两工件的搭边：a=1.5mm；

工件边缘搭边：a1=1.8mm；

步距：33mm；

调料宽度B=（L+2a1+△）0 -△

=（23+2*1.8+0.5）0 -0.5

=27.10

-0.5

进行圆整，取B=30mm

确定后排样图如图1-2所示。

图1-2

一个步距内的材料利用率n 为：

n=A/(BS)*100%

=529.14/707.9*100%

=74.75%

四、冲压力与压力中心计算

1、冲压力

①冲裁力：F c=K L t T b

因为使用的材料是45#钢，所以可以通过机械设计手册可以查得45#钢的抗剪强度为T b=370MPa。

由零件图可以计算得知：

L落料=87.41mm L冲裁=81.68mm

则L= L落料+L冲裁=（87.41+81.68）mm=169.09mm

又因为K=1.3；因此可以的以下等式：

F c落料=K L落料t T b=（1.3*87.41*1*370）N=42.05kN

F c冲孔= K L冲孔t T b=（1.3*81.68*1*370）N=39.29kN

F c= K L t T b=（1.3*169.09*1*370）N=81.33kN

②估算卸料力

表1-1

F x=K x*F c查表1-1可知卸料力系数K x=0.05 所以

F x=0.05*81.33kN=4.07kN

③估算推件力

F t=n*K t* F c冲孔查表可知推件力系数K t=0.055。假设n=4，则可得：

F t=4*0.055*39.29kN

=8.64kN

④估算顶件力

F d=K d* F c落料查表可知K d=0.06 所以可得

F d=0.06*42.05kN=2.53kN

⑤冲裁工序力计算

因为零件的成型方式是使用复合模，所以冲裁工序力为：

F= F c+ F x+ F t+ F d

=(81.33+4.07+8.64+2.53)kN

=96.57kN

2、压力中心的计算

由于该零件的几何形状比较简单，可以很明显的看出，该零件的压力中心就在几何中心。

五、计算冲模刃口尺寸

1、查课本表2—13，确定冲裁间隙为Z min=0.27mm, Z max=0.31mm

2、计算落料刃口尺寸。（尺寸的分类见下图）

采用配制加工，刃口尺寸以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模尺寸进行配制，保证双面间隙为0.27—0.33mm。

查课本表2-15，确定所有尺寸的磨损系数均为x=0.5。落料刃口尺寸均为A类尺寸，δd=△/4，按式（2-12）得到：

A

=(A2max-x△2)0+△2/4

2

=(23.52-0.5*0.52) 0+0.52/4

=23.26 0+0.13mm

为保证R3.5与尺寸7的轮廓线相切，R3.5的凹模尺寸，取尺寸7的一半，公差也取一半，故有：

=(A1max-x△1)0+△1/4

A

1

=（3.68-0.5*0.18）0+0.18/4

=3.590+0.045mm

3、计算冲孔刃口尺寸。

仍采用配制加工，刃口尺寸以凸模为基准，凹模尺寸按相应的凹模实际尺寸进行配制，保证双面间隙为0.22-0.26mm。

查课本表2-15，得磨损系数x=0.5。取δd=△/4，按式（2-13）得B1=(B1min+x△3)0-△3/4

=（17.57+0.5*0.43）0-△3/4

=17.790-0.108mm

B2=(B2min+x△4)0-△4/4

=(3.7+0.5*0.3) 0-0.3/4

=3.850-0.075mm

在冲压过程中，不随磨损变化的尺寸，按式（2-14）计算得

C=（Cmax-△/2）±△/8

=(28.52-0.52/2)±(0.52/8)

=28.26±0.065mm

六、确定各主要零件的结构尺寸

1、凹模外形尺寸的确定

凹模厚度Ha的确定，由式（2-30）得

Ha=(0.1F)1/3=24.19mm查表圆整取标准值Ha=25mm

根据式（2-31）,计算凹模壁厚c=1.3Ha=32.5mm, 查资料圆整取值c=33.5mm

凹模宽度B的确定: