冲压模具设计和制造实例

1、冲压模具设计与制造实例例：图1所示冲裁件，材料为 A3 , 为2mm，大批量生产。试制定工件 工艺规程、设计其模具、编制模具零 加工工艺规程。!零件名称：止动件 生产批量：大批 材料：A3材料厚度：t=2mm冲压工艺与模具设计1. 冲压件工艺分析材料：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。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。尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，0-0.740-0.520-0.520-0.520-0.52可按IT14级确定工件尺寸的公差。孔边距 12mm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

2、外形：65 mm 24mm 30 mm R30mm R2mm+0.360零件内形：10 mm孔心距：37 ± 0.31mm结论：适合冲裁。2. 工艺方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个工序，可以采用以下三种工艺 方案: 先落料，再冲孔，采用单工序模生产。落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案模具结构简单，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。由于孔边距尺寸12 mm有公差要求，为了更好地保证此尺寸精度，最后确定用复合冲裁

3、方式进行生产。工件边缘搭边：a1=2.5mm步距为：32.2mm条料宽度B=D+2a1=65+2*2.5=70确定后排样图如2所示个步距内的材料利用率n为:n =A/BS X 100%=1550 -( 70X 32.2)X 100%=68.8%查板材标准，宜选 900mm X 1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料(70mm X 1000mm),每张条料可冲378个工件，则n为:n =nA1/LB x 100%=378 X 1550/900 X 1000 X 100%=65.1%即每张板材的材料利用率为65.1%4.冲压力与压力中心计算冲压力落料力F总=1.3Lt T=1.3 X 21

4、5.96X 2X 450=252.67 (KN )其中T按非退火A3钢板计算。冲孔力F 冲=1.3Lt T= 1.3X 2nX 10X 2X 450 =74.48 ( KN )其中：d为冲孔直径，2n d为两个圆周长之和卸料力F卸=K卸F卸=0.05 X 252.67=12.63 (KN )推件力F推=nK推F推=6 X 0.055X 37.24=12.30 (KN )其中n=6是因有两个孔。总冲压力:F总=F落+ F冲+ F卸+ F推=252.67+74.48+12.63+12.30=352.07 (KN )压力中心如图3所示:由于工件X方向对称，故压H 3压力中心力中心x0=32.5mm2

5、4x12 + 60% 0 + 24x12 +14.5x24 + 3&61x 27上了十 145x 24 + 31.4x12+ 314x1224+60 + 24 + 145 + 3S.61 + 14方 + 引4 +3143105.52233.41=13.0mm其中L1=24mmy1=12mmL2=60mmy2=0mmL3=24mmy1=12mmL4=60mmy4=24mmL5=60mmy5=27.96mmL6=60mmy6=24mmL7=60mmy7=12mmL8=60mmy8=12mm计算时，忽略边缘4-R2圆角。由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为（32.5，13） 5. 工作零件刃

6、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;冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。刃口尺寸计算见表1inai -i=05表1刃口尺寸计算卩max7- 7J nun Q Biiti=0.36-0.2460max=30寫=0.llnm同上制件稿度为: rri4刼® x=0.5同上mi*磁凸檯尺寸按 凹欖尺寸配徉"保 证如面伺曲在 0.2460 38 之间D产日.已严D宀日M严D严生閔譽旳D疔昨加A 74*曬凸複尺寸凹 複尺寸配件，保证 单面间隙在0 IZ3O 10Z间D戶应：曲同上冲凸同上Wnd

7、n+M)"血T也栢应凹模尺寸按 凸檯刃口尺寸配 作探证艰面间隙 在0. 2460.汨之 间孔边更巴= 佢,11同上制件精度为Its 1=0. 75巧二3强十也)学5=1 L. 9T：吹3L犯L士3T±0 31同1=0.52山血+口宀h8=i XO.52S=0, OTSLd=37±0. OTB6.工作零件结构尺寸落料凹模板尺寸: 凹模厚度：H=kb (> 15mm)H=0.28 X 65=18.2.mm凹模边壁厚：0( 1.52) H=(1.52 )X 18.2=(27.336.4) mm 实取 c=30mm凹模板边长：L=b + 2c=65 + 2X 30=

8、125mm查标准 JB/T-6743.1-94 :凹模板宽 B=125mm故确定凹模板外形为：125X 125X 18 (mm)。将凹模板作成薄型形式并加空心垫板后实取为：125 X 125 X 14 ( mm)。凸凹模尺寸:凸凹模长度：L=h1+h2+h=16+10+24=50 (mm)其中：h1-凸凹模固定板厚度h2-弹性卸料板厚度h-增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等） 凸凹模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构凸凹模内外刃 口最小壁厚为7mm，根据强度要求查冲压模具设计与制造 表2.9.6知，该壁厚为4.9mm即可，故该凸凹模侧壁强度足 够。冲孔凸模尺寸:凸模长度：L凸=

9、h1+h2+h3=14+12+1440mm其中：h1-凸模固定板厚h2-空心垫板厚h3-凹模板厚凸模强度校核：该凸模不属于细长杆，强度足够。7.其它模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94，确定其它模具模板尺寸列于表2：序号名称长X宽X厚材料4数量(mm)1上垫板125X 125X 6T8A12凸模固定板125X 125X 1445钢13空心垫板125X 125X 1245钢14卸料板125X 125X 1045钢15凸凹模固定板125X 125X 1645钢16下垫板125X 125X 6T8A1根据模具零件结构尺寸，查标准 GB/T2855.5

10、-90选取后侧导柱125 X 25标准模架一副。8.冲床选用根据总冲压力 F总=352KN，模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用J23-63开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下:公称压力:63KN滑块行程:130mm行程次数:50 次/分最大闭合高度：360mm 连杆调节长度：80mm工作台尺寸（前后X左右）：480mm X 710mm9-冲压工艺规程产品型别工艺规程劉牛名称止盼鞫牛§（连封而共5（另附对眼*页】1车同宅杆宝ira年R0犹准W工作e序范别MM1毛斜忡号1第2 STA31饋料止飾1共5 K工ff导tff®*工修地英扶设

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12、装配图Ahu(75M)/ZzWfflW,AoIF Q- L oe Jooo蚊钊1CB7CI-6 6MSX254导料誚2；旳呻和钉.AM4HRCM垢JE/T7 6 5O,T4h蛰板T8A引口加3, ANl25XU5Xe7> 22凹模固定板JB/TJi3. 1-驷31 冷XU9)>弹替46f)tMnAJE/T7JB7. 6-5J71L2 必(2ri<U5汕H f SGrH棘沏宦尼灯？嗣M】-徊W'jO 站乂 H寸La.B e34MCE1 19-810X62L1 j.jl , I 牛Jl理板45#HFcmmsJE/TM4占.AM,25)02立 12JOuHITS 4為JB/

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26、茫5«阴蜒I-*口迥扎和沖L音OtUWI U孔5 2-小1丁过孔$便求6a育型面各會阶對9录7甜擅件茫t：二工社过翟甘尅汩詳刃3 : 2* 抚政二n工过程，滋蔗責时筮況窿=附祖惫.制件：柴油机飞轮锁片材料：Q235料厚：1.2mm 该制件为大批量生产，制品图如下:（一）冲裁件的工艺分析1、冲裁件为Q235号钢，是普通碳素钢，有较好的冲压性能，T =350Mpa。2、该工作外形简单，规则，适合冲压加工。3、所有未标注公差尺寸，都按IT14级制造。4、结论：工艺性较好，可以冲裁。方案选择: 方案一：采用单工序模。方案二：采用级进模。方案三：采用复合模。单工序模的分析 单工序模又称简单模，

27、是压力机在一次行程内只完成一个工 序的冲裁模。工件属大批量生产，为提高生产效率，不宜采 用单工序模，而且单工序模定位精度不是很高，所以采用级 进模或复合模。级进模的分析 级进模是在压力机一次行程中，在一副模具上依次在几个不同的位置同时完成多道工序的冲模。因为冲裁是依次在几个不同的位置逐步冲出的，因此要控制冲裁件的孔与外形的相对位置精度就必须严格控制送料步距，为此，级进模有两种基本结构类型：用导正销定距的级进模和用侧刃定距的级进模。另外级进模有多个工序所以比复合模效率低。复合模的分析复合模是在压力机一次工作行程中，在模具同一位置同时完成多道工序的冲模。它不存在冲压时的定位误差。特点：结构紧凑，生

28、产率高，精度高，孔与外形的位置精度容易保证，用于生产批量大。复合模还分为倒装和正装两种，各有优缺点。倒装复合模但采用直刃壁凹模洞口凸凹模内有积存废料账力较大，正装复合模的优点是：就软就薄的冲裁件，冲出的工件比较平整，平直度高，凸凹模内不积存废料减小孔内废料的胀力，有利于凸凹模减小最小壁厚。经比较分析，该制件的模具制造选用导料销加固定挡料销定位的弹性卸料及上出件的正装复合模。（二）排样图设计及冲压力和压力中心的计算由 3-6,3-8 表可查得：a1=0.8, a=1.0, =0.6 查书 391.料宽计算：B= ( D+2a )=62+2*1.0=64mm 2.步距：A=D=a1=62+0.8=

29、62.8mm 3.材料利用率计算：n =A/BS X 100%= n R2- (n R2+12*4.2 )/62.8*64=3.14*312-(3.14*18.52+50.4)/62.8*64100%=47.08%（其中a是搭边值，a1是工作间隙，D是平行于送料方向冲材件的宽度，S是一个步距内制件的实际面积，A是步距，B是料宽，R1是大圆半径，R2是小圆半径，12X 4.2是方孔的计算冲裁力：F=KLt T查设计指导书得T=350Mpa面积，n为一个步距内的材料的利用率）4. 冲裁总压力的确定:（周边总长）L=2*3.14*31+2*3.14*18.5+12+2*4.2=331.26F=1.3

30、*331.6*1.2*350 180KN 落料力：F 落=1.3lt T =1.3* (2*3.14*31 ) *1.2*350=106295.28N卸料力：F 卸=kF 落=0.02*106295.28=2125.9N冲孔力：F 冲=1.3*3.14dtT +1.3*( 12+2*4.2 )*1.2*350=74572.68N顶件力：F 顶=-k2F 落=0.06*106295.28=6377.7N 冲裁总压力：F刀=F落+F卸+F冲+F顶=106295.28+2125.9+74572.68+6377.7=189.4KNF 压=(1.11.3) F刀=246KN说明：K为安全系数，一般取1.

31、3; k为卸料力系数，其值为 0.020.06，在上式中取值为0.02; k2为顶件力系数，其值为0.030.07，式中取值为0.065. 压力机的初步选用:根据制件的冲裁的公称压力，选用开式双柱可倾式压力机，公称压力为350k N 形号为J23-35 满足：F压FE滑块行程80mm行程次数50最大闭合咼度280mm封闭咼度调节量60mm滑块中心线到床声距离205mm立柱距离300mm工作台尺寸直径260mm工作台尺寸前后380mm蘇 lOmm工祁台礼在径3641 mm工什台孔前后JI HI mm工作台孔左右2M1I tnnt舉板尺寸F 士工60iniii直掘llhnm模棘尺寸輕Hnim711

32、 min滑块底面尺寸前后1911凰右2111床声 fi±uJ*jfrr2胪6 压力中心的确定:_ 卩訂 + PiFi *严 Tr _ 34.4x(-211.) + 1 lbxO+ 195x0 _34.4 + 116 + 195'二飞不k=" J分别为大圖，小阀，方槽的周长压力中心图如下(三)凸凹模分别加工吋刃口尺寸的计算& 犷 t)j02&凹=iu)l < 由表 3-34)工2長1】必C由表3-33)满足乙*-厶和 >玄，亦巴的条件A均按1T14选取，故有冃炳(四) 何模的设计凸凹模采用分别加工法制造凹模材料为T8A热处理HRCMK俶凹棋

33、的几何中心和压力中心重合*凹模厚度HH = M 乏 IH = kb=n,3x62 = lS.6mmC = (1,5 2/ 总(30 40wrm)对于落料:D 岫 T型；' = (h2 0.5x1174) yJ ftl 3；血 Himb 沪）=3u. 126際，=&】$£对于冲孑Lu 6=0,tJ20= G.D2l)查表 334満足Kg%S =忆绑 * 浊=(37.0.5x0.62)：, = 37.3 I 人4 二 W ,乙 J ；則=tlTJl +0.126):心二 37,44 讐Z M A f/M 4L2 + U.5xU,6r, =4心1釦肖=（检:二屮.，1*02

34、附仁4"恥畀A, M 丸硕+ M儿二 U + <1.5xC.43）> H朋5九%冃g十£）：=11碣十m不）；性11加甞说明分别加工法优点，凸凹模具有互换性制造周期短便于成批制造,缺点需要采用较小的凸凹模制造公差才能满足 S-%的 要求成本比较高.4.冲孔凹模洞口形状的选择凹模洞11仃两种基木形式:一种是S壁式，一种是斜壁 式 fl壁式强度好，刃强后尺寸不增大，冲件精度高，但冲裁 吋購损大，工件易在艷帘内聚集，严重时会使凹模胀裂不如 斜墜或刃U锋利，每次刃磨的磨量大-为僻免工件易在型空 内聚集*凹模洞口形状选择Sg£X5.凹模的固定方法凹模璧厚2-垂直

35、于送料方向的凹模宽度B1 = 5 + 2,5-4jH -<j2 +3,2x18,6 = 12b52niiii3. 送料方向的凹模长度LL = b + 2C = 62 + 2x30 = IZZmin凹模的外型尺寸为：122 XI2L52 X 1K6取标准凹模尺寸曲:125 X 125 X25 允许课差式中b为送料方向的凹模刃口间最人尺J ;S为垂直于送料方向的凹模刃口何最大尺寸;C为送料方向的凹模刃口至凹模边缘的最小距离*K为系数考虑板料厚度的影响，其值可23-154冲孔凹模洞口形状的选择凹模洞U有两种基本形式:一种是直壁式，一种是斜變 式直壁式强度好，刃憔后尺寸不增犬，冲件精度高，但冲裁 时磨损大，工件易在型空内棗集,严熏时会使