冲裁模设计

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=∆=。

()()0

10

0093132862-∆-∆-=+⨯+=++=b a L B 4）材料利用率的确定。

%08.91%10044

.1999344.19686=⨯⨯⨯==Bh A η 4）绘制排样图。冲裁件排样图见图2.70。

图2.70 排样图

（2）计算总冲压力

该模具采用弹性卸料和下方出料方式。总冲压力0F 由冲裁力F 、卸料力卸F 和推件力推F 组成。由于采用复合冲裁模，其冲裁力由落料冲裁力落料F 和冲孔冲裁力冲孔F 两部分组成。

1）落料、冲孔冲裁力。1Cr13材料的抗拉强度可按MPa b 400=σ

N

Lt F b 6720004003560=⨯⨯==σ落料

N Lt F b 68560240038.223=⨯⨯==σ冲孔 N F F F 940560268560672000=+=+=冲孔落料

2）推件力。查表2.13推件力系数0.045=推K ，凹模中的卡件数n 设为2。

N F nK F 4.24170268560045.02=⨯⨯==冲孔推推

3）卸料力。查表2.13卸料力系数0.04=卸K 。

N F K F 2688067200004.0=⨯==落料卸卸

4）总冲压力0F 的确定。

kN N F F F F 9924.991610268804.241709405600≈=++=++=卸推

压力机的公称压力应大于计算总冲压力kN 992，本例中可选J23-100开式双柱可倾压力机。

（3）计算压力中心

压力中心的计算可以按式（2.18）、（2.19）将冲裁件轮廓分段后计算，也可以按力矩平衡原理直接求解。本例中复合冲裁模的冲裁压力中心受落料和冲孔的共同影响，由于零件左右对称，即X C =0,故只需计算Y C ，如图2.71所示。将工件冲裁周边分成l 1,l 2,l 3,l 4,l 5,l 6,l 7基本线段，求出各段长度及各段的

重心位置：

图2.71 压力中心

1196.44L mm = 10Y mm =

288.85L mm = 243Y mm =

3196.44L mm = 386Y mm =

482.24L mm = 464.5Y mm =

550.24L mm = 578Y mm =

641.12L mm = 621.5Y mm =

750.24L mm = 78Y mm =

112277127L Y +L Y ++ L Y 44.3 L +L ++L C Y mm ==

（4）刃口尺寸计算

本例模具刃口尺寸计算中，冲孔ø8mm 的圆孔和长孔采用凸、凹模分开加工的方法，外轮廓的落料采用配合加工的方法。

查表2.10得模具冲裁间隙值min Z 0.49mm =，max Z 0.55mm =

冲ø8mm 的圆孔的凸、凹模刃口尺寸为：

d p =8.150

-0.02

d d =8.64+0.02

冲ø8mm 的长孔的凸、凹模刃口尺寸为：

d p1=8.20

-0.02 mm

d d1=8.69+0.02

0 mm

d p2=16.20

-0.02 mm

d d2=16.69+0.02

0 mm

对外轮廓的落料，以凹模为基准，凹模磨损后尺寸增大，为A 类尺寸。 对于尺寸86mm 、196.44mm 、R5 mm ，其模具刃口尺寸为：

0.15085.8mm +、0.150196.24mm +、0.0604.92R mm +。

（5）模具零件结构尺寸的确定

1）凹模结构尺寸的确定。凹模的刃口形式，考虑到零件大批量生产，所以采用刃口强度较高的柱形刃口凹模。凹模外形尺寸主要包括凹模厚度a h ，凹模壁厚c ，凹模宽度B 和凹模长度L 。

凹模厚度尺的确定。查表 2.15凹模厚修正系数18.0=K ，凹模厚度尺寸mm Kb h a 3744.19618.0=⨯==。

凹模壁厚()a h c 0.2~5.1=，可取mm c 55=左右。

凹模宽度mm c b B 961552862=⨯+=+=，设计时取B=200mm 。

凹模长度尺寸的确定。根据排样图 2.70，凹模长度c L 2+=进距，mm L 306.4455244.196=⨯+=，设计时取L=315mm 。

2）凸模长度尺寸的确定。凸模长度尺寸与凸模固定板和推件板的厚度有关。 凸模固定板的厚度取mm H 201=。推件块的厚度取mm H 302=，自由尺寸与修模量及进入凹模深度总计取为mm 7。

凸模长度'21A H H L ++=，可取mm L 5773020=++=

3）凸凹模的尺寸的确定。

根据模具的具体情况，凸凹模的厚度选取54mm 。