冲裁模设计案例

设计案例

令狐采学

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、模具设计和模具主要零件的加工工艺。

案例1冲裁模设计

如图1所示零件：托扳

生产批量：大批量

材料：08F t=2mm

设计该零件的冲压工艺与模具。

图1 托板零件图

（一）冲裁件工艺分析

1. 材料：08F钢板是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。

2. 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90°清角改为R1的圆角。

3. 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：

58-0.74、38-0.62、30-0.52、16-0.44、14±0.22、17±0.22、

Ф3.5+0.3

结论：可以冲裁

（二）确定工艺方案及模具结构形式

经分析，工件尺寸精度要求不高，形状不大，但工件产量较大，根据材料较厚（2mm）的特点，为保证孔位精度，冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，采取利用导正钉进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的连续冲裁模结构形式。

（三）模具设计计算

1．排样计算条料宽度及确定步距

首先查有关表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按矩形取搭边值b=2,侧边按圆形取搭边值a=2。

连续模进料步距为32mm。

条料宽度按相应的公式计算：

B=(D+2a)-⊿查表⊿=0.6

B=(58+2×2)-0.6

=62-0.6

画出排样图，图2

图2 排样图

2．计算总冲压力

由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为：

P0=P+Pt

P=P1+P2

而

式中P1--------落料时的冲裁力

P2--------冲孔时的冲裁力

按推料力公式计算冲裁力：

P1=KLtτ 查τ=300MPa

=2.2[2（58-16）+2（30-16）+16π]*2*300/10000

=12.6 (t)

P2=2.2*4π*3.5*2*300/10000

=3.4(t)

按推料力公式计算推料力Pt：

Pt=nKtP 取n=3，查表2-10，Kt=0.055

Pt=3*0.055*(12.6+304)=2.475(t)

计算总冲压力PZ：

PZ=P1+P2+Pt

=12.6+3.4+2.475

=18.475(t)

3．确定压力中心：

根据图3分析，因为工件图形对称，故落料时P1的压力中心在O1上；冲孔时P2的压力中心在O2上。

设冲模压力中心离O1点的距离为X，根据力矩平衡原理得：

P1X=(32-X)P2

由此算得X=7mm

图3 压力中心

4．冲模刃口尺寸及公差的计算

刃口尺寸计算方法及演算过程不再赘述，仅将计算结果列于表1 中。

在冲模刃尺寸计算时需要注意：在计算工件外形落料时，应以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.25~0.36mm。为了保证R8与尺寸为16的轮廓线相切，R8的凹模尺寸，取16的凹模尺寸的一半，公差也取一半。

在计算冲孔模刃口尺寸时，应以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.25~0.36mm。

表1 冲模刃口尺寸

在计算模具中心距尺寸时，制造偏差值取工件公差的1/8。据此，冲孔凹模和凸模固定板孔中心距的制造尺寸为：

L14=14±0.44/8=14±0.055

L17=17±0.44/8=17±0.055

5. 确定各主要零件结构尺寸

（1）凹模外形尺寸的确定

凸模厚度H的确定：

H=31.0P P取总压力=184750N

H=3184750

*1.0=26mm

凹模长度L的确定

W1=2.1H=31；工件b=58

L=b+2W1=58+2*31=120mm

凹模宽度B的确定

B= 步距+工件宽+2W2

取：步距=32；工件=30；W2=1.5H

B2=32+30+2*39

=140mm

（2）凸模长度L1的确定

凸模长度计算为：

L1=h1+h2+h3+Y

其中导料板厚h1=8；卸料板厚h2=12；凸模固定板厚h3=18; 凸模修磨量Y=18则

L1=8+12+18+18=56mm

选用冲床的公称压力，应大于计算出的总压力P0=18.475t;最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm;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，可选用J23-25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。

（3）设计并绘制总图、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。

绘制模具总装图。如图4，单排冲孔落料连续模。

按模具标准，选取所需的标准件，查清标准件代号及标记，写在总图明细表内见表2。并将各零件标出统一代号。

图4 单排冲孔落料连续模

1-簧片2-螺钉3-下模座4-凹模5-螺钉6-承导料7-导料板8-始用挡料销9、26-导柱10、25-导套11-挡料钉12-卸料板13-上模座14-凸模固定板15-落料凸模16-冲孔凸模17-垫板18-圆柱销19-导正销20-模柄21-防转销22-内六角螺钉23-圆柱销24-螺钉

表2 零件明细表