4冲裁模具设计

4冲裁模具设计

4 冲裁模具设计

教学内容：确定模具类型，设计计算凸凹模刃口的形状、尺寸、精度、配合间隙以及选择定位、

卸料方式等。

教学要求：了解各种类型冲裁模具的结构形式、使用范围及其特点。掌握冲裁模具的设计步

骤。根据工艺方案所定的工艺顺序、工序

性质和设备选用情况设计一般的冲裁模

具。

4.1 普通冲裁模设计

基本原则：

(1) 模具与制件的尺寸精度及生产批量适应

(2) 模具与压力机适应

(3) 模具与工艺适应

(4) 尽量选用标准模架和模具零件

(5) 模具工作与存放安全

4.1.1 无导向开式简单冲裁模

特点：结构简单，重量轻，尺寸小，制造容易，成本低。但调整麻烦，寿命低，冲裁件精度差，

操作不够安全。

第

4章

冲裁模具设计

·86·

应用：精度要求不高、形状简单、批量小的冲裁件。

图4.1 无导向开式简单冲裁模

4.1.2 导板式落料冲裁模

特点：有导板导向，但压力机行程要短(一般不大于

20mm)。

第4章冲裁模具设计

·87·图4.2 导板导向式冲裁模

4.1.3 设计实例

4.1.3.1 导柱导套式落料冲裁模

特点：导柱、导套进行精确导向定位

应用：精度要求较高、生产批量较大的冲裁件

第4章冲裁模具设计

图4.3 导柱导套式落料模

4.1.3.2 设计举例

·88·

第4章 冲裁模具设计

图4.4 制件图

材料Q235，大批量生产

1) 冲裁件工艺分析

外形简单，一次冲裁加工即可成形。

大批量生产，采用单工序、后侧导柱导套式

冲裁模进行加工。

制件尺寸较厚，采用固定卸料板刚性卸料和下出料的方式。

2) 工艺计算

(1) 冲裁力、卸料力、推件力计算及初选压力机

查表Q235的

MPa

MPa b 460375～=σ，取

MPa b 460=σ。

表4-1 部分碳素结构钢力学性能

牌 号 屈服强度s

σ/ MPa 伸长率

δ/%

抗拉强度b

σ/ MPa Q215

Q235 165～215 185～235 26～31 21～26 335～410 375～460

第4章 冲裁模具设计

·90·

计算冲裁力：

1b ππ403460N 173328N F Dt σ==⨯⨯⨯=

查表0.045K =推；

表4-2 卸料力、推件力和顶件力系数

8mm h =有冲孔废料的个数833

h n t

==≈个

推料力：2

1

30.045173 32823399)(N F nK F ==⨯⨯=推 总力：12

(173********)196727(N)F F F =+=+= 初选：公称压力为250kN 的开式压力机。

(2) 确定模具压力中心

本例产品为对称形状制件，压力中心位于制件的几何中心。

总

第4章冲裁模具设计(3) 计算排样

由表4.3取搭边值

12

a=（便于进距取整）， 2.5

a=条料宽度为45mm，进距为42mm。

表4-3 最小工艺搭边值(单排)

材料厚度

t / mm

工件间

a1/mm

沿边a/mm ＜0.25 1.8 2.0

0.25～0.5 1.2 1.5

0.5～0.8 1.0 1.2

0.8～1.2 0.8 1.0

1.2～1.6 1.0 1.2

1.6～

2.0 1.2 1.5

2.0～2.5 1.5 1.8

2.5～

3.0 1.8 2.2

3.0～3.5 2.2 2.5

(4) 冲裁摸间隙及凹模、凸模刃口尺寸公差计算

查表，

min 0.46mm

Z=，max0.64mm

Z=。

表4-4 冲裁模初始双面间隙z ( z = 2c ) (单位：mm)

板料厚度/mm

材料

08、10、35、

Q235

40、50 65Mn

Z min Z max Z min Z max Z min Z max

0.5 0.040 0.060 0.040 0.080 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092

第4章 冲裁模具设计

·92·

查表，p

0.02mm δ=，d

0.03mm δ=。

表4-5 规则形状(圆形、方形)冲裁凸模、凹模的极限偏差

查表，0.5x =。

表4-6 磨损系数x

第4章 冲裁模具设计

·93·

由于p

d 0.05mm δ

δ+=，max

min 0.18mm

Z

Z -=，满足max

min

Z

Z -≥

p d δδ+

故凸、凹模采取分别制造的方法。 凸、凹模尺寸：

d

0.030.03

d 000()(400.50.25)mm 39.88mm D D x δ∆+++=-=-⨯=

p 000p d min 0.020.02(Z )(39.880.46)mm 39.42mm D D δ---=-=-=

3) 有关模具零件设计计算

(1) 凹模、凸模、凸凹模尺寸

取凹模厚30mm ，外圆直径110mm φ。（校核） 凸模采用圆形冲孔凸模，采用固定板固定

方式。

(2) 选择上、下模板及模柄

采用GB/T2851.3—1990后侧滑动导柱导

向模架。

根据凹模外形尺寸110mm φ选相近规格标准模板

L B ⨯，为160mm 125mm ⨯，上模板厚40mm ，下模板厚50mm 。

选用GB/T2861.1—1990导柱25mm 180mm φ⨯，

GB/T2861.6—1990导套25mm 95mm 38mm φ⨯⨯。

根据压力机模柄孔尺寸，选择40110A ⨯JB/T7646.1