冲压工艺及模具设计

冲压模具成型工艺及模具设计

设计课题：工件如下图所示，材料Q235，板料厚度1mm，年产量8万件，表面不允许有明显的划痕。设计成型零件的模具。

技术要求：未注圆角为R1；未注公差为IT14级；材料厚度t=1mm 一、冲压工艺分析

1、该零件的材料是Q235，是普通的碳素工具钢，板厚为1mm，具有良好

的可冲压性能。

2、该零件结构简单，并在转角处有R1的圆角，所冲的三个孔都是Φ5的

尺寸，工艺性比较好，整个工件的结构工艺性好。

3、尺寸精度，零件上的三个孔的尺寸精度为IT12～13级，三个孔的位置

精度是IT11～12级，其余尺寸的公差为IT12～14，精度比较低。

结论：适合冲压生产。

二、工艺方案确定

该工件包括落料、冲孔两个基本工序，有以下3种工艺方案：

方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模具生产。

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，但需要两道工序两幅模具，成本高而生产率低，难以满足中批量生产需求。

方案二只需一副模具，工件精度及生产效率都较高。

方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但位置精度不如复合模具冲裁精度高。

通过对上述三种方案的分析比较，成型该零件应该采用方案二复合模具成型。

三、确定模具类型及结构形式

1、该零件质量要求不高，板的厚度有1mm, 孔边距有6mm，所以可以选用

倒装复合模。

2、定位方式的选择：控制条料的送进方向采用两个导料销，控制条料的

送进步距采用挡料销。

3、卸料、出件方式的选择：采用弹性卸料。下出件，上模刚性顶件。

4、导向方式的选择：为了方便操作，该模具采用后侧导柱的导向方式。

冲压件的形状简单、精度要求不高、生产批量为中批量，为了使得模具寿命较高，采用有导向、弹性卸料、下出件的模具结构形式。

四、工艺计算

1、确定最佳排样方式，并计算材料利用率，选择板料规格。

该零件为近似矩形零件，设计排样1、排样2三种排样方式，如图：排样1：

排样2：

:查《冲压手册》表2-18，最小搭边值是：

工件间：1.5mm、侧边：2.0mm。

工件面积:s=60×26-8×10×2-3×3.14×2.5×2.5=1341mm2

排样1：取搭边值2mm

条料宽度B=30mm 步距L=62mm

材料利用率：η=1341/(30×62)=72.1％

排样2：取搭边值2mm

条料宽度B=64mm 步距L=28mm

材料利用率：η=1341/(64×28)=74.8％

比较两种排样方式，第二种排样方式材料利用率较高，所以冲裁工件的排样方式可以采用排样2排列方式。排样图如下

选用1mm×900mm×1200mm的板料，可以裁14条，每一条可以冲42件。

总的材料利用率：14×42×1341/(900×1200)=73.1%

2、计算冲床合力并预选冲床

L=（212+47.1）=259.1mm t=1mm σb=450Mpa

冲压力F=Ltσb=（212+47.1）×1×450=95.4+21.2=116.6KN

查《冲压工艺及模具设计》表3-11 K卸=0.05 K推=0.055 K顶=0.06

卸料力：F卸=K卸×F落料=95.4×0.05=4.77kN

倒装复合模：顶件力等于零

推件力：刃口高度为10 n=8/1 n取8

F推=K推×F冲孔×8=0.055×21.2×8=9.33kN

冲压合力F合=F+F卸+F推=9.33+4.77+116.6=130.6KN

根据冲压合力预选J23—16的曲柄压力机

3、确定冲裁压力中心（计算时忽略R1）如图所示

因为关于Y轴对称所以X=0

Y1=Y14=0 Y2=Y13 =13 Y3=Y7=Y8 = Y11 =26 Y4=Y6=Y9 =Y11=21

Y5=Y10 =16

Y0=（0x30+13x26+26x12x2+26x20x4+4x21x10+16x8x2+20x3.14x5+3..14x5）/.259.1=10..94 取X0=0 Y0=10.94作为模具压力中心的位置

4、确定冲裁凸模和凹模的工作刃口尺寸

落料以落料凹模为基准计算，落料凸模根据凹模和最小间隙计算，也可以根据凹模实际尺寸和间隙配制。冲孔以冲孔凸模为基准计算、冲孔凹模根据凸模合最小间隙计算，也可以根据凸模实际尺寸和间隙值配制。冲孔用分别加工法进行计算，落料、中心尺寸用配合加工法进行计算。

间隙值查《冲压工艺及模具设计》表3-4，Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm

落料凹模磨损后变大尺寸：60

74

.0

-,26

52

.0

-

,12

27

.0

-

,8±0.1,6

3.0

-

磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5

A1=(60-0.5x0.74)

0185

.0

=59.63

185

.0

(X1=0.5)

A2=(26-0.5x0.52)13

.0

=25.74

13

.0

A3=(12-0.75x0.27)0675

.0

=11.198

0675

.0

（X3=0.75）

A4=(6 -0.75x0.3)075

.0

=5.775

075

.0

(X4=0.75)

A5=(8 -0.75x0.2)05

.0

=7.85

05

.0

(X5=0.75)

A4，A5尺寸要标注在凸凹模上，所以要转化到凸凹模尺寸

A4凸凹模==（公差：Zmax-Zmin-0.2/4=-0.065）=5.675

065

.0

-

A4凸凹模==（公差：Zmax-Zmin-0.2/4=-0.09）=7.75

09

.0

-

落料凹模磨损后变小尺寸：8

22

.0

-

磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5 X=0.75