冲裁模设计例题_1_

第三章设计实例
冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工序，下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件为例介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算及模具设计。

3.1 冲裁模
零件简图：如图3-1所示．
名称：垫圈
生产批量：大批量
材料：Q235钢
材料厚度：2mm
要求设计此工件的冲裁模。

图3-1 零件图
一. 冲压件工艺分析
该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的．由表2-10、2-11查得，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14，孔中心与边缘距离尺寸公差为±0.2mm．将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证．其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工。

方案一采用复合模加工。

复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。

但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。

复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。

方案二采用级进模加工。

级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。

对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。

但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。

比较方案一与方案二，对于所给零件，由于两小孔比较接近边缘，复合模冲裁零件时受到壁厚的限制，模具结构与强度方面相对较难实现和保证，所以根据零件性质故采用级进模加工。

二. 模具设计计算
1．排样、计算条料宽度及确定步距
采用单排方案，如图3-2。

由表2-18确定搭边值，根据零件形状两式件间按矩形取搭边值mm b 0.2=，侧边取搭边值mm a 2.2=。

则 进距： mm h 25265.22=+=
条料宽度：()∆-∆-∆++=a D b 2
查表2-19，7.0=∆
()7.07.02.228.19-∆-+⨯+=b
mm 7.05.2-=
图3-2 排样图
2．计算冲压力
该模具采用钢性卸料和下出料方式
1） 落料力
查表8-7 MPa 300=τ
τKLt F =落 3002180118287.92180629.923.1⨯⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝
⎛⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=ππ N 53920=
2） 冲孔力
中心孔： τKLt F =1孔
N 269413002113.1=⨯⨯⨯⨯=π
2个小孔： τKLt F =2孔
()N 20083300221.43.1=⨯⨯⨯⨯⨯=π
3） 冲裁时的推件力
查表2-37 055.0=推K
取表2-38，序号1的凹模刃口形式，mm h 4=，则22
4===
t h n 个 故 落推推落F nK F =
N 593153920055.02=⨯⨯=
N F 296426941055.021=⨯⨯=推孔
N F 220920083055.022=⨯⨯＝推孔
为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图3-3
图3-3
则最大冲压力：
11F F 推孔推落孔落总＝+++F F F
N 89756296459312694153920＝＝+++
3．确定模具压力中心
如图3-4，根据图形分析，因为工件图形对称，故落料时落F 的压力中心在1O 上；冲孔时1F 孔、2F 孔的压力中心在2O 上。

图3-4 确定压力中心示意图
设冲模压力中心离1O 点的距离为x ，根据力矩平衡原理得：
()()21F 25孔孔落+⋅-=⋅F x x F
由此算得 mm x 65.11=
4．冲模刃口尺寸及公差的计算
1）冲孔部分
对冲孔11φ和1.4φ采用凸、凹模分开的加工方法
由表2-23查得
mm Z 246.0min =，mm Z 360.0max =
mm Z Z 114.0246.0360.0min max =-=-
由表2-28查得
对冲11φ孔时：
mm p 020.0=δ，mm d 020.0=δ
mm d p 004.0020.0020.0=+=+δδ
对冲1.4φ孔时：
mm p 020.0=δ，mm d 020.0=δ
mm d p 004.0=+δδ
故满足min max Z Z d p -<+δδ条件
查表2-30得 5.0=x ，则
冲11φ孔部分：
()0
p x d d p δ-∆+= ()mm 0
020.00
020.0025.1105.05.011--=⨯+= ()d
Z d d p d δ++=0min
()mm 020.00020.00
271.11246.0025.11++=+= 冲1.4φ孔部分：
尺寸极限偏差转化为2.002.4+φ
()0
p x d dp δ-∆+= ()0
02.00
02.03.42.05.02.4--=⨯+= ()d
Z d d p d δ++=0min
()02.0002
.00
546.4246.03.4++=+= 2）落料部分 对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法
当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A 类尺寸。

零件图中末注公差的尺寸由表10-11查出其极限偏差：
20.04-R 、036.09.9-R
5.0031+、2.008.19-尺寸极限偏差转化为05.05.30-、02.0
6.19+
查表2-30得 5.0=x
则：
()d x A A d δ+∆-=030
()125.004
2
.0025.315.05.05.31=⨯-=+ ()09.00
42
.008.195.192.05.06.19++=⨯-=d A ()09.004
36.009.972.936.05.09.9++=⨯-=d A
()075.00
430.00485.330.05.04++=⨯-=d A 该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值mm Z Z 360.0~246.0~max min =。

5．确定各主要零件结构尺寸
1）凹模外形尺寸的确定
凹模厚度H 的确定： 31.0p H = mm 2189756*1.03==
p ——取总压力
mm H W 262.1==
mm W b L d 82262302=⨯+=+=
工件长mm b 30=
凹模宽度d B 的确定：
22W B d ++=工件宽步距
取 步距mm 25=
工件宽mm 8.19=
mm H W 325.12==
mm B d 1093228.1925=⨯++=
2）凸模长度Lp 的确定
凸模长度计算为
Y h h h L p +++=321
其中初定：导尺厚mm h 61=
卸料板厚mm h 122=
凸模固定板厚mm h 183=
凸模修磨量mm Y 18=
则： mm Lp 541818126=+++=
先用冲床的公称压力应大于计算出的总压力N F 89756=总；最大闭合高度应大于冲模闭合高度mm 5+；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。

按上述要求，结合工厂实际，可称用J23-16开式双柱可倾压力机。

并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。

双柱可倾压力机J23-16参数：
公称压力：kN 160
滑块行程：mm 70
最大闭合高度：mm 220
连杆调节量：mm 60
工作台尺寸（前后mm ×左右mm ）：450300⨯
垫板尺寸（厚度mm ×孔径mm ）：11040⨯
模柄尺寸（直径mm ×深度mm ）：5030⨯φ
最大倾斜角度：︒30
三. 设计并绘制总装图、选取标准件
按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。

绘制总装图如图3-5所示，为单排冲孔落料连续模。

按模具标准，选取所需的标准件，查得标准件代号及标记，
写在总图明细表内，并将各零件标出统一代号。

部分零件尺寸：
上模座：40160//0⨯=⨯mm t mm D
下模座：45160//0⨯=⨯mm t mm D
导柱：()左15028//⨯=⨯mm L mm d
()右15032//⨯=⨯mm L mm d
导套：3810028///⨯⨯=⨯⨯mm h mm L mm d
3810032///⨯⨯=⨯⨯mm h mm L mm d
图3-5 单排冲孔落料连续模
垫板：8100120///⨯⨯=⨯⨯mm h mm B mm L 凸模固定板：20100120///⨯⨯=⨯⨯mm h mm B mm L 凹模：25100120///⨯⨯=⨯⨯mm h mm B mm L 卸料板：12100120///⨯⨯=⨯⨯mm h mm B mm L
四. 绘制非标准零件图（略）。