冲裁模工作零件设计
冲裁模(冲压模具)课程设计 说明书
弓形连接固定片复合模设计零件名称：弓形连接固定片生产批量：中批量材料：零件材料为08钢，厚度为1.5mm图1-1一、零件工艺性分析弓形双孔连接固定块片是家用发电风扇中的一连接固定零件，零件的精度要求较低，具有较高的强度和刚度。
外形最大尺寸为70mm，属于小型零件。
该零件应中批量生产，外精度不高，只需平整，外轮廓是该零件需要保证的重点。
该零件用到的冲压工序有冲孔、落料，因此可设计冲孔落料复合模生产此零件。
二、工序设计及工艺计算1、排样毛坯最大尺寸70mm，不算太小，为保证冲裁件的质量，模具寿命和操作方便，采用有搭边，单排排样，如下图2-1所示，冲裁件之间的搭边值a=1.5mm,冲裁件与条料件侧边之间的搭边值a=2.3mm。
1图2-1-1计算条料的宽度：B=70+2×2.3+c=74.7（mm）其中c为调料可能的摆动量，c=0.1mm计算条料的步距：A=20+1.5=21.5（mm)图2-1-2一个步距内材料的材料利用率：η＝985.182/(74.7*21.5)×100％= 61.34％2、压力中心确定和压力机的选择(1)、冲裁力的计算冲裁力 F p＝Lt σb Kp (2-2-1) 其中：由图2-2知，周长L=213.057mm；=900Mpa, 此时，Kp=1，则：材料:08F钢板，查表，σbFp＝213.057X1X900X1＝191.75（kN） (2-2-2) 根据以上模具结构类型，采用弹性卸料和漏料出件，卸料力F q＝KF,取K＝0.05,则：F q ＝0.05×191.75＝9.59（kN） (2-2-3)推料力Fq1＝nK1Fp，去凹模刃壁垂直部分高度h＝5mm,t＝1mm,n＝5/1=5;取K1＝0.06，则：F q1＝5X0.06X191.75＝57.53（kN） (2-2-4)顶件力Fq2=K2Fp,K2=0.06,则：Fq2=0.06X191.75=11.51 （kN） (2-2-5) 本套模具用到的由压力机提供的有冲裁力和推料力，因此：总冲压力F＝FP+ F q1总＝191.75+57.53=249.28（kN） (2-2-6) （2）、压力中心的确定压力中心在两小圆垂直中心线上（3）、压力机的选择，取系数为1.3，则选用的压力机公称压力P≥(1.1~1.3) F总＝1.3×249.28＝324（kN）P≥1.3F总初选压力机公称吨位为400kN,型号为J23-40，其主要工艺参数如下：公称压力：400KN;滑块行程：100mm;行程次数：80次∕分;最大闭合高度：300mm;最大装模高度：220mm；闭合高度调节量：80mm;工作台尺寸（前后×左右）：150mm×300mm;模柄孔尺寸：直径50mm,深度70mm;工作垫板：厚度80mm,孔径200mm；电动机功率：1.5kW。
第6讲冲裁模零部件结构设计
⒈ 上、下模座
带导柱、导套
（1）模架：带导柱、导套的模座与模柄一起构成。
模架是整副模具的支持，承担冲裁中的
全部载荷，按国标由专业生产厂家生产。
（2）模架的主要形式
中间导柱模架 后侧导柱模架
对角导柱模架 四导柱模架 ①中间导柱模架 只能沿前 后单方向送料， 受力均衡。
②后侧导柱模架
可纵、横向送
料，但由于导柱、
圆头固定挡料销
钩形固定挡料销
活动式弹簧挡料销 自动挡料销
可调式挡料销
初始挡料销
①圆头固定挡料销：结构简单。
圆头固定挡料销
②钩形固定挡料销：
钩形固定挡料销
设置距凹模刃口较远，对凹模强度削弱小。
③可调式挡料销： 可根据材料进距调整位置，多用于通用切断模。
可调式挡料销 ④弹簧挡料销：
弹簧挡料销
多用于带固定卸料板的冲裁模，其料厚度不小于0.8mm。
a
4.其它注意事项
① 卸料板材料选用45钢制造，不需热处理；
② 卸料板对凸模兼起导向作用时，凸模与卸料板
配合精度为H7/f6；
③卸料板对凸模不兼起导向作用时，对刚性卸料：
凸模与卸料板单面间隙为0.2～0.5mm；对弹 性卸料：型孔与凸模单面间隙为0.05～0.1mm。
三、固定零件
固定零件包括上、下模座（模板）、固定板、 垫板、模柄及紧固件。 不带导柱、导套
连接冲模的上模与冲床滑块。 ⒋模柄：
（1）类型：
压入式 压入式
螺钉固定式
螺钉固定式 旋入式 浮动式
旋入式
特点： 冲裁时，可消除压 力机导轨对冲模导向精度
的影响，提高冲裁精度，
但加工制造复杂。 应用： 用于冲裁精度较高 的薄板工件及滚动导柱导
模具毕业设计实例冲裁模设计举例
冲裁模设计举例图2.69所示零件为电视机安装架下板展开坯料，材料为1Cr 13，厚度mm t 3=，未注圆角半径mm R 1=，中批量生产，确定产品的冲裁工艺方案并完成模具设计。
图2.69 零件图1． 冲裁件工艺性分析零件的加工涉及冲孔和落料两道工序。
除孔中心尺寸公差为±0.1mm 和孔径尺寸公差为+0.2mm 外,其余尺寸均为未注公差,查表2.4可知，冲裁件内外形的达到的经济精度为IT12～IT14级。
符合冲裁的工艺要求。
查表2.2可知，一般冲孔模冲压该种材料的最小孔径为d ≥1.0t ，t =3mm,因而孔径ø8mm 符合工艺要求。
由图可知，最小孔边距为：d =4mm ，大于材料厚度3mm ，符合冲裁要求。
2． 确定冲裁工艺方案及模具结构形式该冲裁件对内孔之间和内孔与外缘之间有较高的位置精度的要求，生产批量较大，为保证孔的位置精度和较高的生产效率，采用冲孔落料复合冲裁的工艺方案，且一次冲压成形。
模具结构采用固定挡料销和导料销对工件进行定位、弹性卸料、下方出料方式的倒装式复合冲裁模结构形式。
3． 模具设计与计算（1）排样设计排样设计主要确定排样形式、条料进距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图。
1）排样方式的确定。
根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：直排。
2）送料进距的确定。
查表2.7，工件间最小工艺搭边值为mm 2.2，可取mm a 31=。
最小工艺边距搭边值为mm 5.2，取mm a 3=。
送料进距确定为mm h 44.199=。
3）条料宽度的确定。
按照无侧压装置的条料宽度计算公式，查表2.8、表2.9确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为mm mm b 0.1,0.10=∆=。
()()0100093132862-∆-∆-=+⨯+=++=b a L B4）材料利用率的确定。
%08.91%10044.1999344.19686=⨯⨯⨯==Bh A η 4）绘制排样图。
冲压工艺与模具设计：冲裁模的主要零部件结构设计
凹模厚（高）度
H=kb （≥15）
k见表2.22 凹模壁厚 C=（
1.5~2）H
（≥30～40）
计算值：
靠用标准，选择模架的依据。
2 工作零 件3．凸凹模
复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。
凸凹模的最小壁厚: 正装复合模，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些； 倒装复合模，若内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式， 则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。
导料板的厚度：见表2.24
导料板结构
3 定位零件（续）
2)侧压装置
设置目的：若条料公差较大，为避免条料在导料板中偏摆，使最 小搭边得到保证。
结构形式：①弹簧式侧压装置 ②簧片式侧压装置 ③簧片压块式侧压装置 ④板式侧压装置
不宜设置侧压装置的场合：①板料厚度在0.3mm以下的薄板； ②辊轴自动送料装置的模具。
谢谢！
特殊侧刃：既可定距，又可冲裁零件的部分轮廓 宽度b
侧刃断面尺寸 其他尺寸按标准规定
侧刃凹模按侧刃实际尺寸配制，留单边间隙。
侧刃数量： 一个或两个 侧刃布置： 并列布置、对角布置
侧刃定位误差比较
1-导料板 2-侧刃挡块 3-侧刃 4-条料
尖 角 形 侧 刃
特殊侧刃
3 定位零件（续）
5)导正销
使用目的: 消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差。 主要用于: 级进模
1)导料销、导料板 导料销：两个，位于条料的同侧， 从右向左送料时，导料销装在后侧； 从前向后送料时，导料销装在左侧。 结构形式： 固定式、活动式
3 定位零件（续） 1)导料销、导料板（续） 导料板：设在条料两侧 结构形式：一种是标准结构，它与卸料板（或导板）分开制造 一种是与卸料板制成整体的结构。
冲裁模设计说明
冲制图3-146所示工件，材料为08钢，料厚1mm，大批量生产，试完成：1)工艺设计2)模具设计3)绘制模具装配草图1.零件的工艺性分析（1）结构工艺性该零件结构简单，形状对称，无悬臂，孔径、孔边距均大于1.5倍料厚，可以直接冲出，因此比较适合冲裁。
（2）精度由表3-11和表3-12可知，该零件的尺寸精度均不超过ST4等级，因此可以通过普通冲裁方式保证零件精度要求。
（3）原材料 08钢是常用的冲压材料，具有良好的塑性，（伸长率δ= 33%），屈服极限>=195MPa，适合冲裁加工。
2.工艺方案确定该零件需要落料和冲孔两道工序完成，可采用的方案有三种：方案一：单工序冲裁，先落料再冲孔。
方案二：复合冲裁，落料冲孔同时完成。
方案三：级进冲裁，先冲孔再落料。
由于是大批量生产，因此方案一不满足生产率的要求，方案二和方案三都具有较高的生产效率，虽然方案三比方案二操作方便，但方案二能得到较高的精度，且由于被冲板料较薄，特别是外形与内孔的同轴度要求，因此选用方案二，即采用复合冲压。
3.模具总体设计（1）模具类型的确定考虑操作的方便与安全性，选用倒装复合模。
（2）模具零件结构形式确定。
1)送料及定位方式。
采用手工送料，导料销导料，挡料销挡料。
2)卸料与出件方式。
采用弹性卸料装置卸料，刚性推件装置推件。
3)模架的选用。
选用中间导柱导向的滑动导向模架。
4.工艺计算（1）排样设计根据工件形状，这里选用有废料的单排排样类型，查表3-3得搭边a1 = 1.5mm，侧搭边a = 2mm，则搭边宽度B= 40mm + 2x 2mm = 44mm，进距S = 23.66mm + 23.66mm + 1.77mm = 49.01mm。
查表3-4得裁板误差Δ = 0.5mm，于是得到如图所示排样图。
根据GB/T708---2006可知，这里选用的钢板规格为1420mm x 740mm，采用横裁法，则可裁得宽度为44mm的条料32条，每条条料可冲出零件15个。
冲裁模零部件 结构设计
将挡料销固定在一个 腰形槽上,挡料销可在 一定范围内调节其位 置。
可调式挡料销
④弹簧挡料销：
多用于带固定卸料 板的冲裁模，其料 厚度不小于0.8mm。
卸料板
弹簧挡料销
此装置安装在固定卸料板上, 条料送进迫使挡料销上 升, 然后挡料销借弹簧片的压力插入废料孔内。条料必须 回带使废料孔靠住挡料销。
⑤自动挡料销：
类型： 弹簧式侧压装置 、
簧片式侧压装置 。
送 料 方 向
弹 簧 板
图2.51侧压装置 a弹簧式，b簧片式，c簧片压块式 ，d弹簧板式
2.6.4卸料装置
1.作用：对条料、坯料、工件、废料进行推、卸、 顶出的机构。
2.类型
刚性卸料装置 弹性卸料装置 复合卸料装置
①刚性卸料装置
特点：
卸料力大，但 冲裁时板料在无压 料的情况下工作， 冲出的工件有明显 的翘曲现象。
固定导正销 （3）类型：
活动导正销
（4）注意：导正销与导孔之间间隙；导正销高度大 于模具中最长凸模高度。
①固定导正销： 定位精度高
（a）、（b） 适用于直径 小于10mm 的孔。
（c）、（d） 适用于直径 大于10mm的 孔。
②活动导正销：
便于修理，可避免发生模具损坏，定位精度较差。
（4）尺寸与位置要求 导正销与导孔之间要有一定的间隙，导正销应
料。冲出的工件平整，精度较高。
应用：常用于材料较薄、较软工件的冲裁。
③复合卸料装置：
特点： 弹性卸料刚性推出。
应用： 复合模。
1-凸凹模 2-冲孔凸模 3-推件板 4-凹模 5-卸料板
工件由推件板3刚性推出，余料由弹压卸料板5从凸凹模1上卸下。
2.卸料装置有关尺寸计算
课程设计冲裁模具设计说明书
目录一、冲裁件工艺性分析 (2)1.1零件工艺性分析 (3)1.1.1材料分析 (3)1.1.2结构分析 (3)1.1.3精度分析 (3)1.2冲裁工艺方案 (3)二、冲裁工艺设计计算 (4)2.1凸、凹模间隙值的确定 (4)2.2凸、凹模刃口尺寸的确定 (5)2.2.1确定凸、凹模刃口尺寸的原则 (5)2.2.2凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸 (6)2.3毛坯排样方案设计 (8)2.3.1排样方案时应遵循的原则 (8)2.3.2搭边值以及料条宽度的确定 (8)2.3.3材料利用率计算 (9)三、冲裁力及压力中心计算 (10)3.1冲裁工艺力的计算 (10)3.1.1冲裁力 (10)3.1.2降低冲裁力的方法 (10)3.1.3卸料力、推件力和顶件力 (11)3.2压力中心确定 (12)3.3选择压力设备 (12)3.4冲模的闭合高度 (13)四、凸、凹模零件设计 (14)4.1凹模外形尺寸 (14)4.1.1凹模厚度 (14)4.1.2刃口高度 (14)4.2凸凹模外形尺寸 (15)4.3冲孔凸模外形尺寸 (16)4.4凸、凹模装配结构设计 (16)4.4.1螺钉选择 (16)4.4.2定位板和定位销 (16)4.4.3螺钉定位 (17)五、模具总体结构设计 (17)5.1冲模模架标准设计 (17)5.1.1冲模模架设计 (17)5.1.2导柱及导套设计 (19)5.2模柄设计 (19)六、卸料装置和顶件装置设计 (20)6.1卸料装置设计 (20)6.2弹性元件的选择 (20)6.2.1橡胶压力P (20)6.2.2橡胶自由高度H (20)6.3顶件装置设计 (21)七、模具结构三维设计 (21)一、冲裁件工艺性分析制件零件图如图1-1所示：图1-1制件结构图1.1零件工艺性分析1.1.1材料分析304用途广泛，具有良好的耐腐蚀性，耐热性，低温强度和机械特性；冲压弯曲等热加工性好，可用于冲裁工艺。
第二章-冲裁工艺与冲裁模具设计PPT课件
都有搭边。材料利用率低，但能保证冲裁件质量，
模具寿命较高。
少废料排样
模具只沿工件部分外形轮廓冲裁，只有局部有
搭边。废料较少，工件质量不高，模具摩损快。
无废料排样
工件间、工件与条料间均没有搭边的存在。模具刃口
沿板料依次切下获取工件。材料利用率高，工件质量差，
模具易损坏。
裁板
纵裁
联合裁
横裁
21
冲压工艺力和压力中心的计算
概 念：
～是冲裁时压力机应具有的最小压力，是完成分离
所必需的力和其它附加力（卸料力、推料力、顶料力）的
总和。它是设计模具、选择压力机的重要依据。
冲裁力的计算
使板料发生分离的力称为冲裁力。一般平刃冲裁模的冲裁
力P可用下式计算：
= KLt
（K－系数，取1.3）
合理冲裁间隙值的确定：
❖ 工件断面质量无严格要求时，应取大间隙值；
❖ 工件的断面质量和制造精度较高时，应取较小间隙值；
❖ 在设计冲模刃口尺寸时，应考虑模具摩损因素，冲裁
间隙应取最小值。
6
方法1：理论确定法
如右图所示，可得冲裁间隙为：
= 2( − ℎ0 )tan = 2(1 − ℎ0 Τ)tan
能与其冲压时定位 基准重合 ，
并选择在冲裁过程中基本上下
不变动的面或线上。
9
凸、凹模刃口尺寸的计算
重要性：
冲模刃口处的尺寸及制造公差直接影响工件的尺寸
精度，合理的冲裁间隙也靠其保证。
前提：
尺寸
计算
的原
则：
因冲裁间隙的存在，落下的料和冲出的孔都带有锥
度，且落料件的大端尺寸与凹模刃口尺寸相近，冲出
冲裁模设计(doc10)
冲裁模设计冲裁模设计一．冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性是指零件对冲裁加工工艺的适应性，即加工的难易程度。
良好的冲压工艺性，是指在满足零件使用要求的前提下，能以生产率高最经济的方式加工出来。
由冲裁变形的过程分析可知，材料除剪切变形外，刃口附近的程序还存在拉伸、弯曲、横向挤压等变形，冲裁件断面具有明显的区域性特征。
所以在拟定冲裁件的工艺规程或设计冲裁件时，必须从制件结构形状、材料性能、尺寸精度及模具强度等方面分析零件的结构工艺性。
1．对结构的基本要求1) 冲裁件的形状应力求简单、规则、使排样时废料最少。
2) 制件内、外形转角处应避免设计成尖角，一般在圆角处应使R≥0.5t。
3) 冲孔制件的孔不能太小。
冲裁可冲出的最小孔径见教材。
4) 制件上孔与孔之间的距离，制件孔与边缘之距离c值不宜太小，一般要求c≥2t，并保证应大于3～4mm，连续模且对制件精度要求不高使，可适当减小但不小于板厚。
5) 制件外形应避免有长悬臂，或过窄的凹槽，悬臂和凹槽的宽度要大于料厚的1.5～2倍。
2．裁件的尺寸精度和粗糙度制件的尺寸精度以不高于IT12 级为宜。
如无特殊的要求，外形尺寸应低于IT10级，内形尺寸精度应低于IT9级。
对精度要求高于IT10级的冲裁件，应在模具结构设计方面采取措施，如提高定位精度，采用弹压卸料顶件装置，提高模具制造精度或采用精冲技术等。
制件的断面要求质量不高时，材料厚度和硬度的影响尤甚。
通常材料厚度t<1mm的制件，断面粗糙度可达Ra6.3um。
二．冲裁间隙1．冲裁间隙冲裁模的凸模横断面，一般小于凹模孔，凸、凹模刃口部分，在垂直于冲裁力方向的投影尺寸之差，称为冲裁间隙。
间隙有两种含义：一般指凸模与凹模间每侧空隙的数值，称为单边间隙；另一种指凹模与凸模间两侧空隙之和，成为双面间隙。
对于圆形刃口的凸、凹模来说，双面间隙是两者直径之差，常用C来表示。
2．间隙对冲裁的影响实践证明，间隙的大小，分布是否均匀等，对冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力和模具寿命有直接的影响。
冲裁模的结构与设计
定期检查与保养
定期检查冲裁模的外观和结构， 确保没有损坏或变形。
检查冲裁模的刃口是否锋利， 如需磨刃应及时进行。
定期对冲裁模进行润滑，以减 少磨损和保持其良好的工作状 态。
常见故障与排除方法
冲裁出的工件尺寸不稳定
检查冲裁模的刃口是否磨损或松动，调整刃 口间隙或更换磨损件。
冲裁出的工件表面质量差
检查冲裁模的刃口是否锋利，如需磨刃应及 时进行。
冲裁模的应用领域
汽车制造
汽车面板、座椅、车门等部件 的制造。
家用电器
洗衣机、冰箱、空调等产品的 制造。
电子行业
手机、电脑、平板等产品的制 造。
航空航天
飞机、火箭、卫星等高端设备 的制造。
02
冲裁模的结构
上模
01
上模是冲裁模的主要组 成部分，通常安装在冲 压机上。
02
03
04
上模主要由凸模、卸料 板、上模板和垫板等组 成。
标注模具各零件的尺寸、材 料和热处理要求。
绘制详细的装配图，包括各零 件之间的装配关系、配合尺寸
和连接方式等。
审核与修改设计
对设计完成的模具进行审核，确 保其满足工艺要求和结构形式要
求。
根据审核结果，对设计进行必要 的修改和完善。
与制造部门沟通，确保模具制造 的可行性和经济性。
05
冲裁模的维护与保养
04
冲裁模的设计流程
确定工艺要求
1
确定冲裁件的材料、尺寸、精度和表面质量要求。
2
分析冲裁件的工艺性，评估是否适合采用冲裁工 艺。
3
确定冲裁工艺方案，包括冲裁次数、工序组合方 式等。
确定模具结构形式
01
根据冲裁件形状、尺寸和精度要求，选择合适的模具结构形 式。
第2章 冲裁工艺与冲裁模
1 1 1 1 Ld ( Lmin ) Td ( Lmin ) 2 2 2 8
0 绪论 一、冲压概念
2.凸模与凹模配合加工
配合加工法是指配做时，先制出一个基准件（如凹模），然后根据基准件 的实际尺寸，再按最小合理间隙Zmin配做另一件（如凸模）。
1.冲裁力的计算
平刃口冲裁模的冲裁力可按下式计算：
FP K PtL
式中，F—冲裁力，单位N； k—系数； L—冲裁件周边长度，单位㎜； t—板料厚度，单位㎜；τ b——材料抗剪强度，单位为MPa； 系数k是考虑到实际生产中各种因素对冲裁力的影响。 根据经验，一般取k＝1.3。 抗剪强度τ 的数值，取决于材料的种类和状态，可在有关手册中查取。 一般取τ b＝0.8σ b。 估算冲裁力公式： F＝Ltσ
Ap A K T
0
p
0 绪论 一、冲压概念
② 凸模磨损后尺寸增大。
B p B K
Tp 0
③ 凸模磨损后尺寸没有变化。 （根据工件尺寸的标注形式不同其计算也各异） 工件尺寸为正偏差标注，如C+0Δ，可按下式计算。 T 即 C p C 0.5 2p 工件尺寸为负偏差标注，如，可按下式计算。 Tp C C 0 . 5 即 p 2 工件尺寸为对称偏差标注，如，可按下式计算。 即 C p C Tp 2 式中， Ap、Bp、Cp——凸模刃口尺寸； A、B、C——工件孔的基本尺寸。
0 绪论
2.2 冲裁件尺寸精度及结构工艺性
2.2.1 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
1、金属冲裁件的内、外形的经济精度不高于ITll级，如表2-1。 一般落料精度最好低于IT10级，冲孔精度最好低于IT9级。冲裁剪切 面的近似表面粗糙度值件见表2-2。 2、非金属冲裁件的内外形的经济精度为IT14、IT15级。 3、冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求。例如下图2-5所示的冲裁件， 其中图a的尺寸标注方法就不合理，因为，两孔中心距会随模具的磨 损而增大。如改为图b的标注方式，则两孔中心距与模具磨损无关。
冲裁模设计说明书
冲裁模设计说明书一：零件工艺性分析：零件图如下：1：从零件结构上分析，可选用级进冲裁模，也可以选用复合冲裁模。
考虑到制造的方便和设计的灵活，本零件采用级进冲裁模。
2：零件的精度和表面粗糙度。
该零件为普通精度零件。
整体精度定为IT13级。
毛刺高度也可定为粗糙级。
二：排样图的设计与计算：钢板厚T=1.6根据零件的结构，为了简化模具结构采用废料排样中的直排方式。
这样凹模的最小壁厚为mm 10，按经验则不需要设置空工位。
可以在冲孔后的下一个工位直接落料。
条料的宽度011)2(∆-++=nb a D B ，导料板入端导料尺寸11C B B +=式中：D 为工件横向最大尺寸，mm 130； 1a1b 为侧刀余量，查表取mm 2； n 为侧刀数目2个； 1C 为条料与导料板的单面间隙，根据经验取mm 1； 2C 为条料与出端导料间隙查表取mm 15.0；∆为条料宽度公差，查表取5.0；三：冲裁力的计算：由公式τA F =知，要按大的冲裁面积确定，由零件图形和模具结构计算知23900mm A ≈，查表知a MP 158=τ故N F 61620=，取KN F 62=。
四：凸模的设计：1：凸模的结构与材料。
本设计凸模材料为：V M C o 12r 均采用直通式结构，低熔点合金固定；凸模的固定端开槽，增强固定能力。
2：因为卸料方式为弹压式卸料。
所以凸模长度A h h L +++=541h 式中： 1h 为凸模固定板的厚度，取mm 10；4h 为弹压卸料板的厚度，取mm 10。
5h 为预压状态下卸料橡皮厚度，经计算知mm h 75.125=。
所以凸模长度mm mm L 49)14151010(=+++=。
3：凸模强性的校核：由公式知：AF应小于][σ， F 为冲裁力，单位为N ，（冲孔时冲裁力为62kN ）；A 为凸模最小截面积，单位2m m ；][σ为凸模材料的许用压应力，单位为a MP 。
所以a MP A F 158390061620==。
冲压模具设计和制造实例
冲压模具设计与制造实例例：图1所示冲裁件,材料为A3,厚度为2mm,大批量生产.试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程. 零件名称：止动件 生产批量：大批 材料：A3 材料厚度：t=2mm一、 冲压工艺与模具设计1.冲压件工艺分析①材料：该冲裁件的材料A3钢是普通碳素钢,具有较好的可冲压性能. ②零件结构：该冲裁件结构简单,并在转角有四处R2圆角,比较适合冲裁. ③尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差.孔边距12mm 的公差为,属11级精度.查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：65 mm 24 mm 30 mm R30 mm R2 mm零件内形：10 mm孔心距：37±0.31mm 结论：适合冲裁. 2.工艺方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个工序,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,采用级进模生产.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或级进冲裁方式.由于孔边距尺寸12 mm有公差要求,为了更好地保证此尺寸精度,最后确定用复合冲裁方式进行生产.工件尺寸可知,凸凹模壁厚大于最小壁厚,为便于操作,所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式.3.排样设计查冲压模具设计与制造表 2.5.2,确定搭边值：两工件间的搭边：a=2.2mm工件边缘搭边：a1=2.5mm步距为：32.2mm条料宽度B=D+2a1=65+2=70确定后排样图如2所示一个步距内的材料利用率η为：η=A/BS×100%=1550÷70××100%=%查板材标准,宜选900mm×1000mm的钢板,每张钢板可剪裁为14张条料70mm×1000mm,每张条料可冲378个工件,则η为：η=nA1/LB×100%=378×1550/900×1000×100%=%即每张板材的材料利用率为%4.冲压力与压力中心计算⑴冲压力落料力 F总=τ=××2×450=KN其中τ按非退火A3钢板计算.冲孔力 F冲=τ=×2π×10×2×450=KN其中：d 为冲孔直径,2πd为两个圆周长之和.卸料力 F卸=K卸F卸=×=KN推件力 F推=nK推F推=6××=KN其中 n=6 是因有两个孔.总冲压力：F总= F落+ F冲+ F卸+ F推=+++=KN⑵压力中心如图3所示：由于工件X方向对称,故压力中心x0=32.5mm=13.0mm其中：L1=24mm y1=12mmL2=60mm y2=0mmL3=24mm y1=12mmL4=60mm y4=24mmL5=60mm y5=27.96mmL6=60mm y6=24mmL7=60mm y7=12mmL8=60mm y8=12mm计算时,忽略边缘4-R2圆角.由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为,135.工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制.即以落料凹模、冲孔凸模为基准,凸凹模按间隙值配制.刃口尺寸计算见表16.工作零件结构尺寸落料凹模板尺寸：凹模厚度：H=kb≥15mmH=×凹模边壁厚：c≥~2H=~2×=~mm 实取c=30mm凹模板边长：L=b＋2c=65＋2×30=125mm查标准JB/T ：凹模板宽B=125mm故确定凹模板外形为：125×125×18mm.将凹模板作成薄型形式并加空心垫板后实取为：125×125×14mm.凸凹模尺寸：凸凹模长度：L=h1+h2+h=16+10+24=50mm其中：h1-凸凹模固定板厚度h2-弹性卸料板厚度h-增加长度包括凸模进入凹模深度,弹性元件安装高度等凸凹模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm,根据强度要求查冲压模具设计与制造表2.9.6知,该壁厚为4.9mm即可,故该凸凹模侧壁强度足够.冲孔凸模尺寸：凸模长度：L凸= h1+h2+h3=14+12+1440mm其中：h1-凸模固定板厚 h2-空心垫板厚 h3-凹模板厚凸模强度校核：该凸模不属于细长杆,强度足够.7.其它模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸并查标准JB/,确定其它模具模板尺寸列于表2：根据模具零件结构尺寸,查标准GB/选取后侧导柱125×25标准模架一副.8.冲床选用根据总冲压力 F总=352KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块.其主要工艺参数如下：公称压力：63KN滑块行程：130mm行程次数：50次/分最大闭合高度：360mm连杆调节长度：80mm工作台尺寸前后×左右：480mm×710mm二、模具制造1、主要模具零件加工工艺过程制件：柴油机飞轮锁片材料：Q235料厚：1.2mm该制件为大批量生产,制品图如下：一冲裁件的工艺分析1、冲裁件为Q235号钢,是普通碳素钢,有较好的冲压性能,由设计书查得τ=350Mpa.2、该工作外形简单,规则,适合冲压加工.3、所有未标注公差尺寸,都按IT14级制造.4、结论：工艺性较好,可以冲裁.方案选择：方案一：采用单工序模.方案二：采用级进模.方案三：采用复合模.单工序模的分析单工序模又称简单模,是压力机在一次行程内只完成一个工序的冲裁模.工件属大批量生产,为提高生产效率,不宜采用单工序模,而且单工序模定位精度不是很高,所以采用级进模或复合模.级进模的分析级进模是在压力机一次行程中,在一副模具上依次在几个不同的位置同时完成多道工序的冲模.因为冲裁是依次在几个不同的位置逐步冲出的,因此要控制冲裁件的孔与外形的相对位置精度就必须严格控制送料步距,为此,级进模有两种基本结构类型：用导正销定距的级进模和用侧刃定距的级进模.另外级进模有多个工序所以比复合模效率低.复合模的分析复合模是在压力机一次工作行程中,在模具同一位置同时完成多道工序的冲模.它不存在冲压时的定位误差.特点：结构紧凑,生产率高,精度高,孔与外形的位置精度容易保证,用于生产批量大.复合模还分为倒装和正装两种,各有优缺点.倒装复合模但采用直刃壁凹模洞口凸凹模内有积存废料账力较大,正装复合模的优点是：就软就薄的冲裁件,冲出的工件比较平整,平直度高,凸凹模内不积存废料减小孔内废料的胀力,有利于凸凹模减小最小壁厚.经比较分析,该制件的模具制造选用导料销加固定挡料销定位的弹性卸料及上出件的正装复合模.二排样图设计及冲压力和压力中心的计算由3-6,3-8表可查得：a1=,a=,△=查书391.料宽计算： B=D+2a=62+2=64mm2.步距：A=D=a1=62+=62.8mm3.材料利用率计算：η=A/BS×100%=πR2-πR2+12/64=312-+/64×100%=%其中a是搭边值,a1是工作间隙,D是平行于送料方向冲材件的宽度,S是一个步距内制件的实际面积,A是步距,B是料宽,R1是大圆半径,R2是小圆半径,12×是方孔的面积,η为一个步距内的材料的利用率4.冲裁总压力的确定：L=231+2+12+2=周边总长计算冲裁力：F=KLtτ查设计指导书得τ=350MpaF=350≈180KN落料力：F落=τ=231350=卸料力：F卸=kF落==冲孔力：F冲=τ+12+2350=顶件力：F顶=-k2F落==冲裁总压力：F∑=F落+F卸+F冲+F顶=+++=F压=~F∑=246KN说明：K为安全系数,一般取；k为卸料力系数,其值为~,在上式中取值为；k2为顶件力系数,其值为~,式中取值为5.压力机的初步选用：根据制件的冲裁的公称压力,选用开式双柱可倾式压力机,公称压力为350k N 形号为J23-35 满足：F压≥F∑。
第二章冲裁工艺分析5-6
第二章 冲裁工艺与冲裁模
11导板，5凸模，在圆筒侧面冲孔。
导板式侧面冲孔模 1-摇臂2-定位销3-上模座4-螺钉5-凸模 6-凹模7-凹模体8-支架9-底座10-螺钉 11-导板12-销钉13-压缩弹簧
第二章 冲裁工艺与冲裁模
在筒形件的侧壁进 行冲孔，工作位置水 平。 斜楔1，随压力机向 下运动，推动滑块4和 凸模5向前运动，进行 冲孔，
补充：当采用弹压卸料板时，其凸模长度按下式计算：
L = H1 + H 2 + t + A '
第二章 冲裁工艺与冲裁模
第六节 冲裁模零部件结构设计
二、凹模结构设计
1．凹模结构形式 1）整体式：图2.29a 优点：结构简单，强度好；
缺点：整体采用模具刚成本高，适用于高精度小件。 刃口损坏如不能修补，需整体更换。
倒装式复合模
第二章 冲裁工艺与冲裁模
第二章 冲裁工艺与冲裁模
第六节 冲裁模零部件结构设计
第二章 冲裁工艺与冲裁模
第六节 冲裁模零部件结构设计
冲裁模零部件的分类：
工作零件
工艺零件 冲裁模零部件 结构零件 连接与固定零件 定位零件 卸料与推件零部件 模架
第二章 冲裁工艺与冲裁模
第六节 冲裁模零部件结构设计
全长导向结构的小孔冲模
第二章 冲裁工艺与冲裁模
局 部 放 大 图
第二章 冲裁工艺与冲裁模
第二章 冲裁工艺与冲裁模
1、9-定位板 2、3、4-小凸模 5-冲击块 7-小压板 8-大压板 10-侧压块 超 短 凸 模 的 小 孔 冲 模
第二章 冲裁工艺与冲裁模
局 部 放 大 图
第二章 冲裁工艺与冲裁模
第二章 冲裁工艺与冲裁模
冲裁模结构图
第一章!冲裁模结构图"!落料模图"#"!落料模"—定位销!$—活动定位销说!明根据排样要求，条料顺序送进一条料长度后，需翻转后再顺序送进一次。
翻转送进时需用活运动定位销!初定位，而后用定位销"定位。
!#导板导向落料模图"$!#导板导向落料模"—凸模#!—步距刀#%—导板#&—凹模#’—右导尺#(—挡料块#)—左导尺#*—托料板说明导板%主要是为凸模"起导向作用，同时也起卸料作用。
对于导板模，其凸模应始终不脱离导板，以保证导向精度。
!"下顶出件落料模图#$!"下顶出件落料模#—上模座"%—弹簧"!—卸料螺钉"&—内六角螺钉"’—模柄"(、)、%!—圆柱销"*—垫板"+—固定板#,—凸模"##—卸料板"#%一凹模"#!—顶件块"#&—下模座"#’—顶杆"#(—托板"#)—螺栓#*—挡料销"#+—导柱"%,—导套"%#—螺母"%%—橡胶说明这是一副正装下顶出件落料模，其特点是材料在压紧态下进行冲裁，冲出的工件表面平整，适合于厚度较薄的中小工件冲裁。
!"镶块落料模图#$!"镶块落料模#—挡料销"%—下模座"&、#’、#(、%)—卸料螺钉"!、*、#*—内六角螺钉")、(—圆柱销"+—上模座,—套圈"##、#)、%!—弹簧"#%—固定板#&—推件板"#!—顶销"#+—凸模镶块"#,—凹模镶块%’—卸料板"%#—废料切刀"%%—导套"%&—导柱%*—限位柱说明这是一套冲大型件的简单落料模。
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冲裁模工作零件设计
7、案例分析： 例1：右图所示穿线 板，材料为Q235，t＝ 2.5mm，生产批量为5万 件/年，试确定其冲孔与 落料凸模材料、结构形 式、固定方法、技术要 求等。
冲裁模工作零件设计
7、案例分析： 穿线板落料、冲孔 凸模，采用台肩固定
冲裁模工作零件设计
7、案例分析： 穿线板凸凹模，采 用台肩固定
冲裁模工作零件设计
直壁刃口锥形漏料孔型孔 刃口强度 较高，修磨后刃口尺寸不变。 常用于冲裁形状复杂或精度要求较高 的制件。
②斜壁型孔：冲裁件容易漏下，凹模磨 损量较小，但刃口强度不高，刃磨后刃 口尺寸变化较大，制造较困难。 适用于冲制自然漏料、精度要求不 高、形状简单的制件。 用电火花加工时 ，斜角a＝4－20′，用线切割加工时， 斜角a＝1－1.5°
3、凹模型孔侧壁形状
①直壁型孔：侧壁与凹模面垂 直，刃口尺寸不会随刃磨后增大。 分全直壁型孔和阶梯直壁型孔等。
冲裁模工作零件设计
全直壁型孔 刃口强度较高， 修磨后刃口尺寸不变。多用于有顶 出装置逆出件的模具。
阶梯形直壁型孔 刃口强度较 高，修磨后刃口尺寸不变，加工简 单，工件容易漏下。适用于冲裁小 直径制件。直壁刃口有效厚度一般 取h＝4～8mm或（3～5）t
冲裁模工作零件设计
卸料与出件零件：将箍在凸模上或卡在凹模内的废 料或冲件卸料、推出、顶出以保证冲压工件继续进行的 零件，如卸料板、卸料螺钉、弹性元件、推杆、推板、 打杆、打板、弹顶器等。
2、辅助结构零件 不直接参与完成冲压工艺过程的工作，只对模具完 成工艺过程起保证作用或对模具的功能起完善作用的零 件。主要包括： 导向零件 导柱、导套、导板、导筒等。 固定零件 上、下模座、模柄、固定板、垫板、限位 支承柱等。 其它零件 螺钉、销钉，送料装置等。
冲裁模工作零件设计
8、课堂总结：
凸模结构形式 圆形凸模－标准圆凸模、小孔圆凸模、大型圆凸模 非圆形凸模－凸缘式凸模、直通式凸模、攘拼式凸模 凸模固定方法 台肩固定、铆接固定、螺钉吊装固定、低熔点合金 或环氧树脂固定 凸模长度计算 固定卸料方式凸模长度 L＝h1+h2+h3+h 弹压卸料方式凸模长度 L＝h1+h2+h4－0.2mm 凸模强度校核 凸模抗压能力校核 σ＝F/A≤〔σ〕 凸模抗纵向弯曲能力校核 凸模材料选择与技术要求 T10A、T8A、Cr6WV、CrWMn、Cr12、 Cr12MoV、W6Mo5Cr4V等 凸模淬火后工作部分硬度要求达到58～62HRC。 凸模工作部分表面粗糙度Ra要求达到1.6～0.8um
冲裁模工作零件设计
7、案例分析： 例2：右图所示铜焊 片，材料为T3，t＝1mm ，生产批量为10万件/年 ，试确定其冲孔与落料 凸模材料、结构形式、 固定方法、技术要求等 。
冲裁模工作零件设计
7、案例分析： 例2：右图所示铜焊 片，材料为T3，t＝1mm ，生产批量为10万件/年 ，试确定其冲孔与落料 凸模材料、结构形式、 固定方法、技术要求等 。
冲裁模工作零件设计
二、凸模设计 凸模组件如下图所示：
冲裁模工作零件设计
1、凸模结构设计三原则 为保证凸模能够正常工作，凸模结构设计时必须满足 下列三条原则： ①精确定位 安装时凸模在模具中能准确定位，工作 过程中轴线与母线不允许发生任何位移，否则冲裁间隙不 均匀。 ②防止拔出 卸料时凸模受拉伸力作用，结构上应防 止凸模从固定板中拔出。 ③防止转动 非圆形凸模为方便固定板型孔加工，将 固定段作成圆形时，工作过程中凸模不允许发生转动，结 构上需采取防转措施，否则将啃模。
冲裁模工作零件设计
2、凹模的固定方式 整体凹模常采用螺钉、销钉定 位固定，螺孔与螺孔之间、螺孔与 销孔之间、螺孔销孔与凹模形孔之 间的距离不能太近，否则会影响模 具的寿命。
镶拼凹模常采用螺钉、销钉固 定，锥套和框套固定，热套、低熔 点合金或环氧树脂浇注固定等。
冲裁模工作零件设计
冲裁模工作零件设计
冲裁模工作零件设计
冲裁凸模设计
机械工程系模具教研室 主讲：梁合意 二 00九、四
冲裁模工作零件设计
学习目标： 1、知识目标 1）掌握凸模的结构形式和固定方法
2）了解凸模常用材料及其技术要求
2、能力目标 1）能根据冲压零件的材料、形状尺寸、生产批量、 技术要求等正确选择凸模的结构形式，确定其固定方法 2）能正确计算凸模的长度
3）能合理选择模具材料及技术要求
冲裁模工作零件设计
教学重点
1、凸模结构形式与固定方法
2、凸模长度尺寸的计算 教学难点 1、凸模的镶拼结构 2、小孔凸模的导向保护
教学方法
1、多媒体教学、启发引导 2、案例教学
冲裁模工作零件设计
复习导入 上次课我们讲了冲裁模的结构组成，分析了典型冲裁 模的结构，知道一幅冲裁模主要由工作零件 、定位零件 、卸料与出件零件、导向零件、支承与固定零件、其它 零件组成。 一、模具零件的分类 1、工艺结构零件 直接参与完成冲压工艺过程并和 坯料直接发生作用的零件。 工件零件：指直接使板料断裂分离或塑性变形的零 件，有凸模、凹模、凸凹模等。 定位零件：使板料或工序件在冲模中具有确定位置 的零件，有导料板、导料销、挡料销、导正销、侧刃， 定位板等。
冲裁模工作零件设计
③镶拼式凸模 模块分别加工后再 镶拼为一整体。 a）、b）为较大凸模镶 拼，节省材料。 a）为 止口定位， b）为直角 定位。 C）、d）为带窄槽凸模 镶拼，方便加工。 C） 为铆接拼装， d）为过 盈拼装
冲裁模工作零件设计
3、凸模固定方法 1）台肩固定
凸缘式凸模采用台肩固定
2）铆接固定
冲裁模工作零件设计
6、案例分析： 穿线板倒装复合模 上的落料凹模，采用阶 梯型直壁型孔，螺钉、 销钉固定。
冲裁模工作零件设计
凸凹模设计 复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作 零件。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。从强度考虑，壁厚受最小值限制。 凸凹模的最小壁厚与冲裁模结构有关。 1、正装复合模 凸凹模装于上模，孔内不会积存废 料，胀力小，最小壁厚可取小些。冲裁黑色金属或硬料 时a＝1.5t （≥0.7mm） ，冲裁有色金属或软料时a＝ 1.5t（≥0.5mm）
固定。为防止拔出，固定板型孔可作成 倒锥形、台阶型或型孔上开槽，Ra=50
～12。5um .低熔点合金只适合t≤2mm
时冲裁用，当t＞2mm时需采用环氧树脂 固定。
冲裁模工作零件设计
生产中常采用的固定方式如下图：
冲裁模工作零件设计
4、凸模长度的确定
设计标准模具时，当选定了典型组合后，凸模长度即确定 了。设计非标准模具时，凸模长度一般应根据结构上的需要， 并考虑磨损量和安全因素来确定，原则是在满足使用要求前提 下，凸模越短越好。 ①固定卸料方式凸模长度 L＝h1+h2+h3+h h1——凸模固定板厚度； h2——固定卸料板厚度； h3——导尺厚度； L——凸模长度。 h——附加长度，它包括凸模进 入凹模的深度、凸模修磨量、固定板 与卸料板之间的安全距离等，一般h≥ 20mm
2）非圆形凸模
冲裁模工作零件设计
①凸缘式凸模 工作段为 非圆形，为方便固定板型孔加 工，固定段常作成圆形、方形、 矩形，固定段为圆形时需加防 转销或骑缝螺钉。 加工工艺性不好，一般采用仿 形刨削加工，刃口形状复杂时 不宜采用。
冲裁模工作零件设计
②直通式凸模 凸模全长截面形状一致，便于成形 磨削或线切割加工。加工工艺性好。可用螺钉、销钉固 定，铆接固定，低熔点合金或环氧树脂固定等。
铆接凸模 铆接一端不淬火 。固定板型孔要按凸模配作成 过渡配合，型孔上端要作成（ 1.5～2.5）×45°的斜角，凸 模与固定板垂直度难保证。
冲裁模工作零件设计
3）螺钉吊装固定
大型凸模采用螺钉、销钉吊装固定
4）低熔点合金或环氧树脂固定
凸模截面尺寸较小不能用螺钉吊装
固定时，可采用低熔点合金或环氧树脂
指凸模刃口端面为圆形
冲裁模工作零件设计
②小孔圆凸模 指孔径d≤t或d ≤ 1mm的圆凸 模，其刚度和强度不足，生产中常采用对小凸模起保 护作用的导向装置或做成短凸模结构来提高其强度刚度。
a图、b图为局部保护，c图、d图基本为全长保护
冲裁模工作零件设计
③大型圆凸模 适用于冲大孔或落料
冲裁模工作零件设计
冲裁模工作零件设计
②弹压卸料方式凸模长度 L＝h1+h2+h4－0.2mm h1——凸模固定板厚度 h2——弹压卸料板厚度 h4——预压状态下弹性 元件的高度，h4 ＝（0.85－ 0.9）H，H为自由状态下弹性 元件的高度 L——凸模长度
冲裁模工作零件设计
5、凸模强度的校核 一般的凸模强度是足够的，不需要进行强度校核。 只有当凸模特别细长，或者凸模截面尺寸相对板厚很小 时，才进行强度校核，包括抗压强度和抗纵向弯曲能力 两个方面校核。 ①凸模抗压能力校核 σ＝F/A≤〔σ〕 〔σ〕－凸模材料许用压应力 σ－凸模最小截面上的压应力 F－凸模所受冲裁力 A－凸模最小截面积
冲裁模工作零件设计
4、凹模外形尺寸的确定
凹模外形尺寸应保证凹模有足够 的强度与刚度。凹模厚度还要考虑其 修磨量。凹模外形尺寸一般根据冲裁 料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来 确定。凹模外形尺寸H和B应根据国标 选取标准值。 凹模厚度H＝Kb（≥15mm） 凹模壁厚C＝（1.5～2）H（≥40mm） 式中 b——冲裁件最大外形尺寸(mm) K——系数，见书表3.27； H——凹模厚度 C——凹模壁厚
冲裁模工作零件设计
②凸模抗纵向弯曲能力校核 有导向时：Lmax≤1200（Imin/F）1/2 无导向时： Lmax≤425（Imin/F）1/2 Imin－凸模最小截面惯性矩 F－凸模所受冲裁力 Lmax－凸模允许的最大长度
6、凸模材料及其技术要求