冲压模具设计流程

参考资料

1、邓展主编，《冲压工艺与冲模设计手册》，化学工业出版社，2013年4月

2、魏春雷，吴俊超主编，《冲模设计与案例分析》，北京理工大学出版社，2010年12月

表1

表2 弹压与固定卸料搭边值

表3 最小搭边值

表4 拉深件修边余量

表5 拉深系数

表6 拉深次数

案例分析：

图1所示冲裁件，材料为A3,厚度为2mm ，大批量生产。试制定工件冲压艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程。

2.1冲压件基本情况 零件名称:止动件 生产批量:大批 材料:A3 t=2mm

2.2冲压件工艺分析

①材料:该冲裁件的材料A3钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。 ②零件结构:该冲裁件结构简单，并在转角有四处R2圆角，比较适合冲裁。

③尺寸精度:零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按工T14级确定工件尺寸的公差.孔边距12二的公差为-0.11,属11级精度。查公差表可得各尺寸公差为:

零件外形: 65074.0-mm 240

52.0-mm 300

52.0-mm R300

52.0- mm R20

25.0-mm 零件内形: 1036

.00

+ mm

孔中心距3731

.031.0+-mm

有好的冲压性能，良好的冲压性质以及精确地公差等级所有该件适合冲裁。

2.3方案及模具结构类型

该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案: ①先落料，再冲孔，采用单工序模生产； ②落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产； ③中孔一落料连续冲压，采用级进模生产。 方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。

方案②只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。

方案③也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。

欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析比较，对该件冲压生产以采用方案

②为佳。

2.4排样设计

查《冲压模具设计与制造》表2,确定搭边值: 两工件间的搭边:a=2.2m ； 工件边缘搭边:a1=2.5m ； 步距为:32.2m ；

条料宽度H=(D+2a1)-▽=(65+2×2.5)-▽=70 确定后排样图如图2所示。

冲裁单件材料的利用率：

%100bh

n ⨯=

A

η=1550÷（70×32.2）×100%=68.8% ？ (3-3) 式中 A —冲裁面积(包括内形结构废料)； n — 一个冲距内冲冲裁件数目； b —条料宽度； h —进距。

查板材标准，宜选900mm ×1000mm 的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料(70×1000mm)，每张条料可冲378个工件，则η总为：

η总=

LB

nA 1

×100% =1000

90015503785⨯⨯×100%

= 65.1%

2.5压力与压力中心计算 2.5.1冲压力

冲裁力F = F 1=1.3Lt τ (3-4) =1.3× 215.96× 2×450 =252.67(KN) 式中：

F —冲裁力（N ）；

L —工件外轮廓周长，L ＝21mm ； t —材料厚度；

τ—材料的剪切强度（Mpa ），查得τ＝350Mpa 。 其中τ按非退火A3钢板计算.

冲孔力 F冲= F1=1.3Lt

=1.3×27×3.1×10×2×X450

=74.48(KN)

其中:d为冲孔直径，2 7×3.14为两个孔圆周长之和卸料力：

F卸＝K卸F落(3-5) 式中：

K卸—卸料力因数，其值由[2]表2-15查得K卸＝0.05。

卸料力：

F卸=6×0. 055 ×37.24

=12.30(KN)

推件力：

推件力计算：

F推=nK推F冲(3-7) 式中：

K推—推件力因数，其值由[2]表2-15查得Ｋ推＝0.05；

n—卡在凹内的工件数，n=4。

推件力则为：

F推＝6×0.055×37.24

=12. 30 (KN)

其中n=6是因有两个孔.

模具总冲压力为：

F总＝ F落＋F卸＋F压＝252.67+74.48+12.63+12.30

2.6压力中心

模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，的按下述原则确定：

（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。

（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。

（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。

2.6.1如图3所表示

由于工件x 方向对称，由于工件x 方向对称，故压力中心X0=32.5mm 。 y c ＝

3

21992211L L L

Y L Y L Y L +⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++

＝

31.4

+31.4+ 14.5+38.61+ 14.5+ 24 +60 +2431.4x12

+31.4x12+14.5x24+738.61x27.9+14.5x24+24x12+60x0+24x12

＝ 238.41

3105.52

计算时，忽略边缘4-R2圆角。

2.7工作零件刃口尺寸计算，

落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。

2.7.1刃口尺寸计算.

对于孔φ10的凸凹模的制造公差查表查得Ｓ凹=0.025mm, Ｓ凸=0.020mm 由于Ｓ凹＋Ｓ凸＞Z max －Z min ，故采用凸模与凹模配合加工方法。

因数由[2]

表2-13查得，X ＝0.5

D

5

.2凸= (d+x )

0凸

S -=（10+0.5*0.4）

02.0-=10.2

009

.0-mm