小孔冲裁模设计分析
冲裁模具设计
冲裁设计1、冲裁件工艺分析工件外形及尺寸如图1所示，材料为Q235，厚度t=1mm图1.工件外形示意图根据工件外形分析可知，此工件只有落料和冲孔两个工序。
材料为Q235钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。
工件结构相对简单，工件有两个凸出部分，其中尺寸B1、B2均满足大于2.3t（t为工件厚度，数据均查表得到）的要求；有一个Φ10mm的孔及半径R15的圆弧，最小壁厚为10mm，最小孔边距b=1.3t+0.1L 计算可知b=4.3＜10，故最小孔边距满足要求；工件上没有尖锐的角，均满足R ≥0.25t的要求；工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。
图2 冲压工艺性分析示意图2、冲压工艺方案确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料后冲孔，采用单工序模生产。
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。
方案一属于单工序冲压。
模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，成本相对较高，生产率低，一般不宜采用。
方案二、方案三均采用一副模具，操作简单，生产效率高，考虑到一定的精度要求，并且分析可知凸凹模允许的最小壁厚大于3.5mm ，模具的强度可以得到保证，故采用方案二所述的复合冲裁方式。
3、主要设计计算（1） 排样方式的确定及其计算根据工件外形分析，采用图三所示单排样法，其中根据工件厚度t 及材料种类，取工件间a1=1.2mm ，沿边a=1.5mm 。
图3 排样示意图根据工件尺寸及图三所示的搭边尺寸计算，得到冲裁面积A=1178.25mm 2，条料宽度B=50+1.5X2=53mm ，步距S=30+1.2mm=31.2mm 一个步距材料利用率%3.713)(501.2)(301178.25100%=+⨯+=⨯=BS nA η (2) 冲裁力与卸料力的计算初步采用平刃凸模和凹模进行冲裁，则冲裁力为τLt K P p 3.1=其中L 为工件的轮廓长度，t 为工件厚度，τ为材料抗剪强度。
冲裁模的结构设计
冲裁模的结构设计冲裁模是冲裁工序所用的模具。
冲裁模的结构型式很多,为研究方便,对冲裁模可按不同的特征进行分类。
1．按工序性质可分为落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等；2．按工序组合方式可分为单工序模、复合模和级进模；3．按上、下模的导向方式可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等。
4．按凸、凹模的材料可分为硬质合金冲模、钢皮冲模、锌基合金冲模、聚氨脂冲模等；5．按凸、凹模的结构和布置方法可分为整体模和镶拼模,正装模和倒装模。
6．按自动化程度可分为手工操作模、半自动模、自动模。
分类的方法还比较多,上述的各种分类方法从不同的角度反映了模具结构的不同特点。
下面以工序组合方式,分别分析各类冲裁模的结构及其特点。
单工序冲裁模单工序冲裁模指在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模,如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模等。
(一)落料模落料模常见有三种形式：1．无导向的敞开式落料模,其特点是上、下模无导向,结构简单,制造容易,冲裁间隙由冲床滑块的导向精度决定。
可用边角余料冲裁。
常用于料厚而精度要求低的小批量冲件的生产。
2．导板式落料模,是将凸模与导板间(又是固定卸料板)选用H7／h6的间隙配合,且该间隙小于冲裁间隙。
回程时不允许凸模离开导板,以保证对凸模的导向作用。
它与敞开式模相比,精度较高,模具寿命长,但制造要复杂一些常用于料厚大于 0.3mm的简单冲压件(图1)。
1—下模座;2—销;3—导板;4—销;5—档料钉;6—凸模;7—螺钉8—上模座；9—销；10、垫板；11—凸模固定板；12—螺钉；13—导料板14—凹模；15—螺钉图 1 导板式落料模3．图2是带导柱的弹顶落料模。
上下模依靠导柱导套导向,间隙容易保证,并且该模具采用弹压卸料和弹压顶出的结构,冲压时材料被上下压紧完成别离。
零件的变形小,平整度高。
该种结构广泛用于材料厚度较小,且有平面度要求的金属件和易于分层的非金属件。
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。
小孔冲裁模设计
小孔冲裁模设计胡爱萍;蒋章发;王平【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2011(000)009【总页数】5页(P47-51)【作者】胡爱萍;蒋章发;王平【作者单位】贵州航天天马机电有限公司,遵义,563003;贵州航天天马机电有限公司,遵义,563003;贵州航天乌江机电设备有限责任公司,遵义563003【正文语种】中文在生产过程中，会遇到一些外形为折弯件，孔相对较多、尺寸较小、厚度较薄、且生产批量较大的工件上孔的加工。
如果采用单件划线钻孔则生产效率低下，费时费力;且制成产品的形状尺寸、位置精度也不是很理想。
现在以图1所示工件进行加工工艺分析，并确定采用何种形式进行孔的加工。
工件材料为Q235—A，厚为2mm，生产规模为中等批量生产。
该工件的厚度较薄，外形尺寸属于中等规格，最小孔直径为3.5mm，且φ5.5＜2～3t属于小直径孔加工。
若划线钻孔则生产效率低，费时费力;如果采用钻模钻孔，更换钻头生产率低;采用镗床上加工，一是此工件精度要求不是很高，二是工件上的孔太小在镗床上也只能采用钻头钻孔，生产效率低，费用高。
由于此工件前道工序是由压弯模压弯成形，因此外形一致，用冲孔模具进行产品工件加工，不但可以满足产品的批量化生产，提高生产效率，而且可保证产品工件的制造精度稳定可靠。
在冲裁模中，冲孔模的应用极其广泛，特别是在薄板料上孔的加工基本代替了钻孔、镗孔等加工工艺。
对于较小孔的冲裁 (即孔的直径d＜2～3t，t为材料厚度)，因凸模尺寸较小，刚度及强度不足等原因，在受冲击力的作用下，凸模极易变形和折断，影响模具的使用寿命。
为提高其使用寿命，必须解决凸模的强度和稳定性问题。
在冲孔过程中所需的冲裁力，随着外界条件的变化而变化。
对于凸模来说，当作用于凸模上的冲裁力越大时其强度及刚度越差，越易发生变形。
1.冲裁力计算影响冲裁力的主要因素有材料厚度、冲裁下部分的周边长度、材料的抗剪强度等。
其冲裁力P可按以下公式计算:式中τ——材料的抗剪强度，MPa;L——冲裁工件的周边总长，mm;T——材料厚度，mm;Kp——安全系数，一般Kp取1.3。
冲裁模设计
冲裁模设计一、分析本例的工艺性1.（1）该零件形状简单、对称。
（2）该零件圆弧与直线相切处有尖角，但图纸上无特殊要求，用线切割钼丝半径加单边放电间隙代替尖角是允许的。
（3）冲件上无悬臂和狭槽。
（4）最小孔边距为(14-6)/2=4>t ，最小孔间距为(28-2×5-2×2-6)/2 = 4 > t = 1.2 。
（5）该冲件端部带圆弧，用落料成形是允许的。
（6）检查最小孔的刚度和强度。
由Q235查得τ= 304~373MPa 。
再由表2-1查得b ≥ 0.8t=0.8×1.2=0.96，该件上的最窄孔为4，远远大于b ＝0.96的要求。
2、分析公差和粗糙度 （1）公差该件的最小公差的尺寸为075.006+Φ, 查得精度等级为IT11，低于冲孔可以达到的精度等级为IT10。
（2）粗糙度 本例未作特殊要求。
3、被冲材料为Q235，冲裁性能很好。
根据以上分析，本例的冲裁工艺性好。
二、确定基本冲压工序1.由图2-1可得，该件外形为落料，内形为冲孔，冲孔有一圆孔和两长圆形孔。
2. 确定的冲裁工艺方案方案一：先落料、后分三次冲孔，采用四付单工序模 方案二：先落料、后同时冲三孔，采用二付单工序模 方案三：先冲孔、后落料，采用级进模冲裁方案四：先冲孔、后切断，采用少废料级进模冲裁 方案五：同时冲孔、落料，采用复合工序模方案一和方案二的模具结构简单，生产率低，既不能满足产量要求又不经济；方案四最大的特点是省料，但冲件精度低，若按长度方向送进零件尺寸可以保证但料窄，送料步距大，不方便；若按宽度方向送进，冲件圆弧与直边吻接不好。
方案五冲件精度高但操作不方便，生产率不高；方案三既能满足冲件精度要求，模具数量少，操作方便，生产率高，若采用侧刃定距还便于实现自动送料。
通过以上分析，采用方案三较好。
排样设计 确定本例的排样方法，查出搭边、计算料宽和材料利用率一、确定本例的排样方法1、由确定的工艺方案得出，本例采用的是冲孔、落料、级进模冲裁，侧刃定距2、该零件是窄长件采用单直排3、因为两长圆孔与中间圆孔的孔边距4<5mm，故采用冲长圆孔与冲圆孔分步冲裁的方法。
冲裁小孔凸模设计
机械设计与制造第12期218M achi ner y D es i gn&M anuf act ur e2010年12月文章编号：l o ol一3997(20l O)12一0218-02冲裁小孔凸模设计赵世友(沈阳职业技术学院，沈阳110045)T he deSi gn O f bI anki ng h0Ie pU nC hZ H A O Shi_you(Shenyang V ocat i on a】and T b chni cd C ol l ege，Sh enyang110045，C hina)中图分类号：TH l6文献标识码：A1引言小孔冲孑L模一般指d≤t或d<1m m的冲孔模。
小孔冲孔模和普通冲孔模最大区别是小孔冲孔模需要提高冲裁凸模的强度和刚度，保证冲裁凸模在冲孔过程中的稳定性，以便冲孔过程顺利进行。
冲裁凸模直径较小，经常折断，给生产和模具修理带来很多麻烦，因此，如何解决这个问题，成为“冲裁小孔凸模设计”的关键。
如图1所示，为弹压导板式冲孔模。
凸模l及其它凸模与固定在弹压导板4上的压板5均为日加。
小间隙配合，外加小导板3，与凸模也为小间隙配合。
这样，冲裁时凸模的稳定性得到了提高，可以防止凸模折断。
小导板3到固定板2之间的距离可取(3—4)f，￡为板料厚度。
凸模刃磨后，小导板3也要相应地磨薄，以免冲裁时相碰撞。
图l弹压导板式冲孔模1．凸模2周定板3／J、导板4．弹压导板5．压板6．定位板7．凹模尽管这样，在生产中冲裁小凸模经常折断，有时，虽然冲孔直径大于板厚，但由于凸模直径较小，例如小于3m m，如果仍采用常规的结构形式，即一端固定，另一端自由，冲裁时稍受侧向力，就可能引起凸模折断。
★来稿日期：201咖2—202冲裁小凸模折断原因分析2．1冲裁过程及受力分析冲裁时如图2所示，作用于凸模上一个轴向力Q(冲裁力)，还有—个偏载力只由于冲裁间隙，板料不平，软硬不均)。
力尸一开始就作用在凸模上，冲小孔时，由于材料流人凹模向周围扩展困难，使冲入凹模内的材料厚度小于凸模切入板料的深度。
小孔冲裁模设计分析
小孔冲裁模设计分析寇元哲【期刊名称】《金属加工：冷加工》【年(卷),期】2010(000)019【总页数】3页(P48-50)【作者】寇元哲【作者单位】甘肃畜牧工程职业技术学院,武威,733006【正文语种】中文所谓小孔，一般是指孔径d小于被冲板料的厚度或直径d＜1mm的圆孔和面积A ＜1mm2的异形孔，它大大超过了对一般冲孔零件的结构工艺性要求。
小孔冲裁时，凸模显得很细长，强度和刚度差，容易弯曲和折断，所以必须采取措施提高它的强度和刚度，从而提高其使用寿命。
有时，虽然冲孔直径大于板厚，但由于凸模直径较小，例如小于3mm，如果仍采用常规的结构形式，即一端固定，另一端自由，冲裁时稍受侧向力，就可能引起凸模折断，这时也要对凸模采用保护措施。
1.小孔冲裁的特点(1)冲孔废料的厚度小于板厚冲小孔时，由于板料较厚，材料流入凹模比向周围扩展困难得多，使冲入凹模的材料厚度小于凸模切入板料的深度。
生产实践表明，当凸模切入板料深度达0.5mm时，材料还没有流入凹模孔内;凸模切入深度达2mm 时，流入凹模内材料厚度只有0.2mm;凸模切入深度达3.5mm时，流入凹模内材料厚度只有0.9mm;当冲孔结束时，7mm厚的板料冲孔废料的厚度只有4.4mm。
(2)小孔冲裁的质量较高当取较小的冲裁间隙冲小孔时，材料只产生塑性流动，不会生成裂纹而产生撕裂带，冲孔废料的厚度小于板厚度就是材料发生这种变形的结果。
因此冲孔的质量较高，可得到光滑的孔壁，几乎没有毛刺，而且孔的尺寸精度也较高。
只是由于凸模的磨损，才使孔的直径尺寸发生变化。
按经验统计，冲2000～5000次时，孔直径尺寸的减少量为0.01～0.02mm。
这样高质量的孔如用于机构中的活动连接，一般不需要再进行精加工。
(3)卸料时凸模受较大拉应力作用由于凸模切入板料的深度较大，材料的弹性收缩变形对凸模产生较大的包紧力，卸料时凸模将受较大的拉应力作用。
如果使用普通冲床，C形床身的弹性变形在冲孔穿透时突然回复变形，将使凸模产生弯曲变形，同时承受侧向力作用。
享钢板小孔冲裁力的研究
Ａ Ｆ Ｄ 区域 （ 只有 方向有拉应力）：
圆柱体镦粗 。区域 １ 区域２ 对 扩张时 ，环形部分２ 犹
－ ＝２（ｒ ４ （ 一Ｋ ｒ ／ ７ Ｆ ３２ ） ｔ
－
如受到一个内压 力的厚壁筒。
对于 区域 １ ，经过计算得 ：
＾
ＡＯＧ区域 ：
方 ： ＝ ＝兀（ｒ ４ 一 ｒ２ 向 Ｐ ａ 一 ３ ） ３ ｃ／ Ｆ 兀 ／ ＝ Ｋｒ ４
择６ ｋ ３ Ｎ的 压 力 机 ，可 以 保证 冲 出 完 整 的 孔 。试 验
＼／ ， ／ ＼ ／ 、 ＼
．
Ｄ ｍ
一
冲出的废料如图８ 所示 。从 图中可 以看 出 ，废料 的 断面情况与理论研究的结果一致 。
图６ 凸模压入板料中的应力分布
冲裁力计算公式 为 ：
＝ ＋ ＝ ＋尸 剪
５ 试验验 证 ．
为 了 验 证 上 述 理 论 研 究 的 正 确 性 ，设 计 制 造 出 了适 合 本 试 验 的 简 易 模具 结 构 ，如 图７ 示 。试 所
验 材 料 为 Ｑ２ ５，板 厚 ５ ３ ｍｍ ，冲 孔 尺 寸 为＠ ｍｍ ， ４
ｐ
／ ．
厂
／
．
进 行分步 冲裁试验 。在选 择压 力机 时 ，结 果选用 ３ ． Ｎ的压 力机 ，根本冲不出４ 。改用公式后选 １ｋ ５ ｑＬ
、
式 中 尸 — — 塑性 变形 时 的应 力 ； 姐
一
８ 厂 ／ ＼ ｌ１ ９ ／１ ＼ １２ Ｏ ／ １３ ／
：
剪切力。
以下举例说明厚钢板ｓ ￣ 裁力计算 公式与普 Ｊ ＠ ｑＬ 通 冲裁的不同 ，以及对实际生产和设备选择时造成
淫
冲裁模具设计
d1 0
(80.07 0.75 0.14) 0.019 79.965 0 0.019 mm 0
L p1 ( Ld1 2cmin ) p (79.965 0.246 ) 0 0.030 79.719 0 0.010 mm
1
校核： p1 d1 2cmax 2cmin 即0.049≤0.114（满足间隙公差条件）
校核： 2c 2c p d max min
D p ( Dd 2cm in )0 p (59.95 0.246 )0 0.030 59.704 0 0.030 mm
即0.049≤0.114（满足公差间隙条件）
L d ( Ld max x)
由公差表查得 16 o 0.060 为IT10，取x=1，80±0.07为 IT11，取x=0.75,60±0.05为IT10，取x=1 设凸凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则 ①冲孔（16 0 0.060 0 ） d p (d m in x) p (16 0.06)0 0.011 16.06 0 0.011 mm
二、确定冲裁工艺方案
• 此工件尺寸公差等级不高，尺寸中等，结 构简单，为避免多次冲压的定位误差并且 在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。 此工件可采用正装复合模。 • 冲裁顺序安排：先同时冲两孔，然后以导 正销和导料销定位落料。
三、选择模具结构形式
1、导向方式:用侧向的挡料板和导料销导
向 2、毛坯定位：由活动挡料销作为始用挡 料销对首件进行定位，由固定挡料销和活 动挡料销对条料进行轴向和周向定位。 3、卸料方式：由推杆，推块，推销及推 件块，顶杆组成的弹性卸料装置卸料。
1
小孔冲裁模设计
ｔ ｌＦｏ ｍ ｉ ｇ ａ ｒ ｎ
小孔冲裁模设计
贵 州 航 天 天 马机 电 有 限 公 司 贵 州 航 天 乌 江 机 电 设 备 有 限 责 任 公 司 （ 义 遵 （ 义 遵 ５３ ０ ） ６０ ３ ５３ ０ ） ６０ ３ 胡爱萍 王 平 蒋 章 发
在 生产 过程 中 ，会 遇 到 一 些 外 形 为 折 弯 件 ，孔 相对较 多 、尺 寸 较 小 、厚 度 较 薄 、且 生 产 批 量 较 大 的工件 上孔 的加 工 。如果 采 用 单 件 划线 钻 孔 则 生 产 效率低 下 ，费 时 费 力 ；且 制 成 产 品 的 形 状 尺 寸 、位 置 精度也 不 是 很 理 想 。现 在 以 图 １所 示 工 件 进 行 加
计 手册 可得 Ｔ为 ３ ０ ａ ５ ＭＰ 。
该 工件 的 厚 度 较 薄 ，外 形 尺 寸 属 于 中等 规 格 ，
最 ｄ ： 直径 为 ３５ ｍ，且 ． ，Ｌ ｆ ．ｍ ５＜２～３ 属 于小直 径孔
加 工 。若划 线 钻 孔 则 生 产 效 率 低 ，费 时 费 力 ；如 果 采 用钻 模钻 孑 ，更 换 钻 头生 产 率低 ；采 用 镗 床 上 加 Ｌ 工 ，一 是此工 件精 度 要 求 不 是很 高 ，二 是 工 件 上 的 孔太 小在 镗床 上也 只 能采 用 钻 头钻 孔 ，生 产 效 率低 ， 费用 高 。 由于 此工件 前 道 工序 是 由压 弯模 压 弯 成 形 ， 因此外形 一 致 ，用 冲孔 模 具 进 行 产 品工 件 加 工 ，不 但 可 以满 足 产 品 的批 量 化 生 产 ，提 高 生产 效 率 ，而 且可保 证产 品工 件 的制造 精度 稳定 可靠 。 在 冲裁 模 中 ，冲 孔 模 的应 用 极 其 广 泛 ，特 别 是 在薄 板料 上 孔 的 加 工 基 本代 替 了钻 孔 、镗 孔 等 加 工 工艺 。对 于较小 孔 的 冲裁 （ 即孔 的直 径 ｄ＜２～３ ，ｔ ｔ 为材料 厚度 ） ，因 凸模尺 寸 较小 ，刚度 及 强度 不 足 等 原 因 ，在受 冲击力 的作 用下 ，凸模 极 易 变 形 和折 断 ，
小孔冲模的设计及模具材料的选用
回程时要承受卸料时的托直刀．因 而 周而复蛤的循 拉 应 作用 下 ．导产生霰势断 款．这｝ 芷撵兵 羊
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孔 、ｆ 相封料厚较小 ，Ｒ
原模具结构
辱稹具 星 用简单冲孔嘎其结
构 如 图 ２ 不 所
冲床上冲小孔的模具，并介绍了 模具结构特点和设计要点以殛模 具材料的选用
寸精度要求较高 。
冲 头村 蚪造 Ｅ” ８ ， 没小 Ｔ Ａ
关 键 词 ： 标 牌 模 具 结
中含有大量的共晶碳化物 ， 通过淬
导向
该模具上模与下模导向为导柱
火加热温度的调节 ， 以控制合金 １ 可 ２ｂ导套 １ 导向 ， ８ 此外为提高模具
元素 的溶解量 ， 从而影 响淬火 后钢 导向精度 ， 利用芯轴４ 与导套５ 向 导
中残余奥 氏体量的多少 ，因此，它 保证凸模的 导向精度 。 模具 为增加 适于高耐磨 、微变形 、高 负载 的模 卸 料板的稳定性 ，保证间隙均 匀 ，
１浮动模 柄 ２垫圈 ３卸料橡皮 ４芯轴 ． ． ． ． ５ 套 寺 ６固定板 ７内导套 ８． ＇ ． 内导套 ９卸料 ． １ ４
具。 镶件可以在精密小机床单独加 采取强 制导 向装置 。我们采用 ４ 个 工，便于制造 ｂ调整 ｂ维修 ， 不至 小 导柱 ｂ导套导 向，确保卸料板运 于因型孔的损坏而使整个凹模板和 动 平稳 。 卸料办报 费提高了模具使用寿命 。 （ ）间隙控制 ２ 凸模套镶在固定板上 ， 而凸模
。
冲裁模设计解析
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 B 4）材料利用率的确定。
%08.91%10044.1999344.19686=⨯⨯⨯==Bh A η 4）绘制排样图。
一种小孔极限冲裁时冲孔模的结构设计
一种小孔极限冲裁时冲孔模的结构设计摘要：金属件在冲裁时，孔的直径不宜过小，否则由于冲孔凸模强度和刚度的限制，在冲裁时冲孔凸模容易折断。
一般来说，冲孔的最小直径等于材料的厚度时就属于极限冲裁了，冲孔凸模非常容易折断。
在极限冲裁时，为了提高冲孔凸模的强度和刚度，常用的方法是给冲孔凸模增加护套，但是当材料厚度非常小时，那么冲孔凸模直径也非常小，在这种极限工况下，就算增加了凸模护套，冲裁时，凸模依然容易折断。
那么就需要另一种方法来提高凸模的强度和刚度。
关键词：极限冲裁；凸模；折断；护套1引言继电器中有一个重要的零件，属于极限冲裁。
其材料是普通白铜，厚度为0.5mm，冲孔凸模尺寸为0.54mm，如图1所示，基本达到极限冲裁的极限了。
目前为了提高凸模强度和刚度，采取的模具结构是给凸模增加护套，如图2所示。
具体方案为卸料板导向护住冲孔凸模的小端部分，既冲孔凸模小端与卸料板镶件成0.01间隙配合；凸模固定板放0.1间隙粗定位凸模的大端部分，既冲孔凸模大端与凸模固定板成0.1间隙配合。
但是增加护套必然会增加凸模小端的长度，小端越长凸模的强度和刚度越差，增加了护套效果也不佳，模具使用时，凸模容易断裂，凸模断裂后只能拆模进行修理更换凸模，极大降低了生产效率。
图1 零件示意图图2 凸模增加护套结构示意图2模具结构设计思路从上述结构可以看出，给冲孔凸模小端进行导向，理论上可以增加凸模的强度和刚度，但是在这种特殊工况下，材料厚度0.5mm，凸模直径只有0.54mm，使用时依然容易折断。
经过分析，直径0.54mm凸模的强度和刚度差，其根本原因是凸模小端长度不够短。
针对该思路，模具结构设计的目的就是减小凸模小端的长度，由于冲裁时理论上需要进行压料，所以设计了第一总方案，采用自由凸模结构，如图3所示。
凸模采用自由凸模结构，卸料板与冲孔凸模小端部分成0.1间隙，凸模固定板精定位冲孔凸模大端部分，该结构下最优设计时，凸模小端长度由7mm减短至4.5mm。
小孔冲裁模的设计改进
明显
３ 解 决 办 法
３ ． １ 冲孔凸模结构的改变
图２
１ ． 上模板； ２ ． 推杆 ； ３ ． 卸件 圈； ４ ． 凸模 ； ５ ． 卸料板 ； ６ ． 橡 皮； ７ ． 下模板 ； ８ ． 打杆 ； ９ ． 推板 ； １ ０ ． 凸模 夹板 ；
１ １ ． 凹模 ； １ ２ ． 定位销 ； １ ３ ． 凸 凹模 ； １ ４ １ 凸 凹 模 夹 板
２ 原 因 分 析
模具结构如图 ２ 示。 影响模具质量的因素较多 ． 牵 涉面也较 广． 针 对模具存在的问题 ， 需经过多次试模 ， 再根据试模结果 ， 逐一进行分 析 和改进。 影响模具质量的主要因素在于模具的设计和制造质量 ． 模具 的材 料和热处理对模具的质量也有一定的影响。
１ ４
２ ． １ 孔距超差的原因分析 孔距超差可以从模具的制造和设计方面找原因 制造方面 ： 检查
凸模夹板 上与凸模 配合的孔 位置度是否超差 ． 检查所装配的 冲孑 Ｌ 凸模 与凸模 夹板端面是否垂直。 设计 方面 ： 看凸模 的强度是否足够 ， 在冲裁
小孔冲裁的特性与模具设计
小孔冲裁的特性与模具设计
李丽芬;王贵滨
【期刊名称】《金属加工：冷加工》
【年(卷),期】2012(000)021
【摘要】小孔冲裁是指被冲裁板料上的孔径d小于板料的厚度t,即d/t≤1时的小孔冲裁。
由于板料t大于板料的孔径d,冲裁时的凸模会受到较大的轴向负荷作用,极易引起凸模的变形及轴向偏移。
当d/t远远小于1时,还易导致凸模楔在冲孔的工件上,无法生产。
所以应对小孔冲裁的特性进行分析,掌握小孔冲裁模具的结构设计。
【总页数】3页(P54-56)
【作者】李丽芬;王贵滨
【作者单位】山东日照裕鑫动力有限公司,276800;山东日照裕鑫动力有限公司,276800
【正文语种】中文
【中图分类】TG385.2
【相关文献】
1.小孔冲裁凸模长度尺寸优化设计 [J], 李文平
2.小孔冲裁凸模折断成因研究与模具改进 [J], 孙京杰
3.小孔冲裁的特征、失效形式及模具设计要点 [J], 彭成允;邓明
4.一种集成小孔冲裁技术的冲压模具 [J], 宋安邦
5.浅谈冲裁变形特性与冲裁模具设计 [J], 李丽芬
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日 曰
（） ａ （） ｂ
的 ，脱外侧 凸 （ 凹）时 ， 也必须先抽出型芯 ，留出空 间 后再脱外侧凸 （ 。 凹） ４ ．结语 对于侧面带有 凸起或 凹槽结构 的塑件 ，采用强制脱
模机构 ，缩短 了模具 的制 作 周期 ，降低 了模具 制 造成
其使用 寿命 。有时 ，虽然 冲孔直径 大于板厚 ，但 由于 凸 模直径 较小 ，例 如小 于 ３ ｍ，如果 仍 采用 常 规 的 结 ｍ 构形式 ，即一 端 固定 ，另一 端 自由 ，冲裁 时稍 受侧 向
力 ，就 可能 引起 凸模 折断 ，这时也 要对 凸模 采 用保 护
措施 。
模的磨损，才使孔的直径尺寸发生变化。按经验统计，
（ 收稿 日期 ：２ １０ ０ ） ０ ０７ ５
应先从型腔中脱 出塑件 ，再脱侧 凸 （ 凹）的型芯 。如机 油盖 ，由于强制 脱模 主要 是使塑 料制 品发生 弹性变形 ， 因此在模具结构上必须 留有使塑料制品发生弹性变形 的
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１ 小孑 冲裁的特点 ． Ｌ
（ ）冲孔废料 的厚度小于板厚 １ 料较厚 ，材料流人凹模 比向周 围扩展 困难 得多 ，使冲入 凹模 的材料厚度小于凸模切入板料 的深 度。生产实践表 明 ，当凸模切人 板料 深度 达 ０ ５ ｍ 时 ，材料 还没 有流 ．ｍ 入凹模孔 内；凸模切入 深度 达 ２ ｍ 时 ，流入 凹模 内材 ｍ 料厚度 只有 ０２ ｍ；凸模 切入深 度达 ３５ ｍ 时 ，流入 ．ｍ ．ｍ
凹模 内材料厚度只有 ０９ ｍ ．ｒ ；当冲孔结束时 ， ｒ ａ ７ ｍ厚 的 ａ
板料冲孔废料的厚度 只有 ４４ ｍ。 ．ｍ
（ ）孔边距偏小时凸模容易折断 ４
如果工件上 的小
孔距边缘太近，冲裁时材 料容 易 向最 小边距 方 向流 动 ， 空间 ，在考虑推 出时采用两次推 出来 实现 ， 一次推 出 第
减小 了。
活动空间 ，滑动距离需大于板料 厚度 ，因此这 种单护套 结构只能对凸模进行部分导 向保护 。采 用这种单 护套结
构 ，在低碳钢板 上 冲小孔 的 直径 可４ Ｎ板 厚 的１２ ， ／ ，甚 至更小一些 。图 １ 、图 １ ａ ｂ是局 部导 向结构 ，利 用弹压 卸料板对凸模进行保 护 与导 向。图 １ 、图 １ 以简单 ｃ ｄ是 的凸模 护套 来保 护 凸模 ，并 以卸 料 板导 向，其 效 果较
（ ）小孔 冲裁 的质量较高 ２
当取较小的 冲裁 间隙冲
小孑 时 ，材料只产 生塑性流动 ，不会生成 裂纹而产生撕 Ｌ 裂带 ，冲孑 废料的厚度小于板厚度就是材 料发生这种变 Ｌ 形 的结果。因此冲孔 的质 量较高 ，可得到光 滑 的孔 壁 ， 几乎没有毛刺 ，而且孔 的尺寸精度也 较高。只是 由于 凸
参磊 工￣ｎ Ｊ ］ Ｔ
誊 薅 舷 ｌ 墨ｌ圈 薯 。 ＆ － 。。 。 塑
使 凸模承受侧 向力而弯 曲，严重 时就可能折 断。按实 践
经验 ，当最小孔边距 达到 冲孔 直径 ｄ的 ２—３倍 时，材 料侧 向流动 的倾 向ｇ ４ ，当最小孑 边距 超过 冲孔直径 ｄ Ｅ， Ｌ 的 ４倍时 ，材料就不会发生侧 向力 ，折断 的危 险性也 就
在工作过程 中始 终 不离 上 模 导板 、等分 扇 形块 或上 护
料板上增加导 向套 ，有的是在凸模外增设 导 向护 套或导 向套 、导向护套兼 而有之。当然 ，这类模 具 中卸 料板 自 身必须 自带 导 向 机 构 ，其 配 合 部 分 单 边 间 隙 一 般 取
图 ４ 外侧带 凸 （ 凹）结构
间 设计分型顺 序的 目的是为强制脱模时 留出塑件的膨 胀或收缩空间 ，否则 会损 坏塑件 。在脱 侧 凸 （ 凹） 时 ，
本 ，提高了生产效率 。上述机油盖注射模 已运用到生产 实践中 ， 模具结构简单 ，动作可靠 ，生产 的塑件质量达 到 了用户要求 ，取得 了较好的经济效益 。ＭＷ
的包紧力 ， 卸料时 凸模将受较大 的拉应 力作用。如果使
用普通冲床 ，ｃ形床身 的弹性 变形在 冲孔 穿透时突然 回 复变形 ，将使 凸模产 生 弯 曲变形 ，同时 承受侧 向力作
用 。可见 ，冲小孑 时 凸模的受力条件是 十分恶劣 的。因 Ｌ
此 ，细小的凸模不仅 冲裁过程 中容易折 断 ，如果条件不 好 ，卸载过程 中更容易折断。
冲２００～５０ ０ 时，孔直 径 尺寸 的减 少 量 为 ０ ０ ０ ０ 次 ． １— ００ ｍ ． ２ ｍ。这样高 质 量 的孔 如用 于 机构 中的 活动 连 接 ，
一
般不需要再进行精加工 。
（ ）卸料时 凸模受较 大拉应力作用 由于凸模切入 ３ 板料的深度较 大，材料 的弹性收缩变形对 凸模 产生较大 冲小孔时 ，由于板
好。
２ ．小孔冲裁模设计要点
（） 凸模护套 的设计 １ 在 凸模外增设 导 向护套 ，使
凸模处于局部导向或全长导 向，以提 高凸模 的强 度和 刚 度 。如图 １所示 ，有的采用卸料板 直接导 向 ，有 的在 卸
全长保护与导 向 凸模 护套 ：图 １ 、图 １、图 １ ｅ ｆ ｇ基
本上是全长保护 与导 向 ，其护 套装在 卸料 板或 导板 上 ，
圜
蜘 嚣
小 孔 冲 裁 模 设 计 分 析
甘肃畜牧工程职业技术学 院 （ 武威 ７ ３０ ） 寇元哲 ３０ ６
所谓小孔 ，一般是指孔径 ｄ小 于被 冲板 料的厚度或 直径 ｄ＜ ｍｍ的圆孔和面积 Ａ＜ｌ Ｅ １ ｍｌ 的异形孔 ，它大 大 超过了对 一般 冲孔 零件 的结 构工 艺性 要求 。小孔 冲裁 时 ，凸模 显得 很 细长 ，强 度和 刚度 差 ，容 易弯 曲和折 断 ，所 以必须采取措施提高它 的强度 和刚度 ，从而提高