冲压模具设计和制造实例

1、冲压模具设计与制造实例厚度压工的加例：图1所示冲裁件，材料为A3,为2mm大批量生产。试制定工件冲艺规程、设计其模具、编制模具零件工工艺规程。零件名称：止动件生产批量：大批材料：A3材料厚度：t=2mm一、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，00000-0.74-0.52-0.52-0.52-0.52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：零件外形：

2、65mm24mm30mmR30mmR2mm+0.360零件内形：10mm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0零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需-0.11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12mm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方式进行生产。图2排样

3、图工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。3 .排样设计查冲压模具设计与制造表4 .5.2,确定搭边值：两工件间的搭边：a=2.2mm工件边缘搭边：a1=2.5mm步距为：32.2mm条料宽度B=D+2a1=65+2*2.5二70确定后排样图如2所示一个步距内的材料利用率不为：n二A/BSX100%=1550+(70X32.2)X100%=68.8%查板材标准，宜选900mm(1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料(70mn¥1000mrm,每张条料可冲378个工件,则不为：n=nA1/LBx100%=378x

4、1550/900x1000x100%=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=1.3Ltr=1.3X215.96X2X450=252.67（KN）其中p按非退火A3钢板计算。冲孔力F冲=1.3Ltr=1.3X2ux10X2X450=74.48（KN）其中：d为冲孔直径，27td为两个圆周长之和卸料力F卸二K卸F卸=0.05X252.67=12.63（KN）推件力F推=nK推F推=6X0.055X37.24=12.30（KN）其中n=6是因有两个孔。总冲压力：5总=F落+F冲+F卸+F推=252.67+74.48+12.63+12.30图3压力中心

5、=352.07(KN)压力中心如图3所示：由于工件X方向对称，故压力中心x0=32.5mm-s-i?。-二iU24x12+60x0+24x12+145x24+3861x27.97+M.5x24+3Hxl2+31/1x1224+60+24+145+3861+145+31.4431,4_3105.52-2犯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

6、冲压件压力中心的坐标为（32.5，13）5 .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1表1刃口尺寸计算基本尺寸及分类丽*融irn原*计算僦落科凹校max-a=65%4Z$=0.2462=0-367-7,nwx=0.36-0.246二0.11mm制件将度为：IT14级,敬x=0.5DrSarA)/A/4D/4.631侬木陶凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.246-0.36之间Dmax°_h=24)52b=23.74产向上Dmax

7、'=30?052D.溶.74产同上Dmax=30如2同上A%=5W一心）；了A/4=29.74俨】3木阪凸模尺寸凹根尺寸配作，保证单面间隙在0.1230.18之间取，5同上Dd”即ra；4/4D.=1.88廿屿同上丸凸理4=5同+*也)TA/4yr=io.相应凹植尺寸按凸中则口尺寸配作保近效面间隙在。，始立36之间丸边距J：1£4).11制件精度为ITllM曲工二0.7S氏二出&十地A/4Lp=lL9T%皤孔心能区修3T±口,31FLt父=口，5&L血+Q，岸)L8二1乂口528=0,073LA=OT±00706 .工作零件结构尺寸落料凹模

8、板尺寸：凹模厚度：H=kb(>15mmH=0.28x65=18.2.mm凹模边壁厚：c>(1.52)H=(1.52)X18.2=(27.336.4)mm实取c=30mm凹模板边长：L=b+2c=65+2X30=125mm查标准JB/T-6743.1-94:凹模板宽B=125mm故确定凹模板外形为：125X125X18(mrm。将凹模板作成凸凹模尺寸：薄型形式并加空心垫板后实取为:125X 125X 14 (mrm。凸凹模长度：L=h1+h2+h=16+10+24=50（mm其中：hi-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

9、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=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厚材料数量(mim1上垫板125X125X6T8A12凸模固定板125X125X1445钢13空心垫板125X125X1245

10、钢14卸料板125X125X1045钢15凸凹模固定板125X125X1645钢16下垫板125X125X6T8A1根据模具零件结构尺寸，查标准GB/T2855.5-90选取后侧导柱125X25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<710mm9.冲压工艺规程车间版次零件名称工艺室主任主售工艺员工艺规程止动件

11、筌件号（连封面共5页）（另附对照米页）车间主任启工艺知批港车间工作程序组别MM毛彩肿英学件名麻等仲号第2员A3止而件共5员工序号Lff«*工作地页次设备名稀设备型别工作*磔工叼定联的注1m冤床2冲我开式双跳可修冲乐J23-633去毛w4雌笳标卡尺等更改年3签字日用签字日前“公年脚主任1«rz*xsiiff检处图表a别等件名称等件号封号第5日止动件4共5员MU便度A3项自身检验内容检始工具1爸主矍尺寸游标卡尺奥改为号复字日”更仪单,门签字日尿工龙H工覆&X214«隼沏生任1«rx*10.模具总装配图3r14MCB7O-86M8X25工导科销245#

12、；B/T%q上】上94If.卮味匚切445月HRCM28JE/T765O,5-94卜垫板T8AIRC5458JB/T7643,494125X125X6?IE置州心园以14S#NRC2428JR/T76"】-9。12iX125XU9强蓄4ADSiMnAHRC4h4gJB/T7J87.6T5二卸料板145#125X12京105二1lUBgsa1CM2HRC2428JB/T7643,】-“125X125X144n服醛”245件CE119-864>30X62,)45#HRC24:28JR/T%43.A"25X125X12】。17小俣固定板145月HRC2428JWT7643,

13、卜川125X123X1。816模座板HT2D0GB/T2855.5TQ125X125X30215汨转奉45#GB1)9-8664X1414推杆)45*HRC2428130235-A.FJR/T7646.1-9412笆»2TlOAHRC566OCB/TJ825-912U推«+块)45#)210圆4245#GBJ19-86$10X35螺虬q协CB70-86M8X6OXf套2©15HRC62gC8/T286J.6-90本22X807导柱2CCrl5HRC626。CB/T286).1-90622X15。6T8AHRC545865挡，S梢45*HRCq”48GB/T76仇】

14、A*4凸日模)Grl2HRC58621)3网柱销2454CB)19-86d>10X452_1§闻一445#C870-85M8X4D1卜福穗板HT200C8/T2855-90123丈12狄353三名称曲量材料於处事(HK)止动件冲孔落料标记复合模HR描因设计型别空组件号工居设备校对审核比例1:1帙12页|第1页标检车间1回吊号忐反J&rf2她准同意11四部机阮图4模具装配图11.慎具早件压技术要求1 .上.下面尤滑无毛剌，平行度为0.022 .材料为门0A,福葬火毗60-64.3 .带*号的尺寸按对应尺寸及间时值配作.I成都航院lEXIIIJEC就e>JWt号设滑t

15、tH凸模M>4效比例*5tT1CA11；1区&:女2英匡T志匕工玄松由£二摸萤左PL技术要来l.RfWC.54-588RC.T慢口_上空板|成都航院处M，：.tkJ4且二，”7®*ftA1国10上黛女奥11F空顿区129模亘运也匡13ZLM收庆U控件去愧未胃表i上，下首年ff芹曲Gm,m-反向LLIWH*M«r无尊他域呼*'¥*尺寸货丹加幡家用工叶.髭小M镇XHT/fttK配体.1OIMM|成群航隔E芯i;模具制造1、主要模具零件加工工艺过程警度左工工艺过程与乙：&匕里金:国一£4曲1年号JfgXfflW1誉科酬制

16、退火状电33OX130Idmn2租快集六面到火可1万W睛53X15建意两大平面与两相林M面用标海毡尺费出疆本垂$程席胞充两大平面厚度4J6rtlm.并辱两怕转倒而直回而垂亶.垂B佳0QafmHGUmm4帽(Ma划出叁"役中心桂并划出凹事?同口轮*尺寸砧孔玷案敢底孔，曲底孔凹逑滑口轨孔酶孔较铜打干阴里来喷空底出发丝到更垄5题理院之胞域度MJ*S4HRC6彳而瞪慰光两大平面融厚磔国丸m7岐知勤迪回模启口.并第E)tn-闾Mim胡蜜堂g相明虺用口内全笛面迭电£人®配推件用轲要重?相用明号保江凸凹事与凹事闻障均列后四事写上情典作的孔10平整鱼凹般加工二加感度日骐点1：铜序

17、号切名称工序内容1备料威件（退火状急）015X5522在理沮穴，谩度达18O-22QHB3车车一果面打顶尖孔，车至。12必，撑头车另一姨面长度至尺寸SOirn打腹尖孔.O双顶尖项丰夕bffl尺寸©11.4土0.04”，01O.6±0.O4bb至要求,车尺寸至要来.4僦皿5热处理泠火，硬度至5660HRC.6BT削痴吩1您尺寸+11、3M.。10.18，1»至要求.7妹切翻切除工作丽顶尖孔，K度尺寸至的广皿要求.S磨刖颤顺福RaO8Mnu9皿10钳工«6?（铝密升寰鬣保证）材七二T10A攵一3或?二；孔二琪:二二三：性工序电urns1畲科Wf4（退火烬&q

18、uot;0x领X55mm2租转钱六面见光3平醒磨高度两平面日尺寸51mm4e划线在长度方一倒留送切霸夹粒6mn后,分中划凸横轮疑姓弁划西凹模涓口中心线钻孔按凹模用口中心拈切甯穿性孔球扩凹模落料沉孔封赛季,钻蛉次族孔笄或较驯要求5代处理涔火蜘达曲7MHRC6平息昌高度到504mm7线w匈翻凸横及西凹楔，并的边留0.01-002nm码售余量8e©wee研凸凹模并配人凸俵固定板91冬初量石。&UB9平感磨高度到要来10钳总装配日之袋二二二丝过您F-:Gri2至堂：七一54?"二模皆宣扳加二二艺过冬材料：4X堂戋：24-2SHRC序号IW3S1备料气寄下料130X130X1

19、62热处理mi贵硬度N28HRC3理钱建大面达123.3乂125.3乂14&nm,弁使两大平面和相够两例面相互基本垂直4阴8电光两大平面厚度达144mm，并冕两相邻倒面使四面等直售重度Q02nwVI00mn）5钳划城凸横固定孔中心姨.侑灯孔中心妓幺蚊过孔中心送的仃11孔中心战钻孔凸侬定孔身丝婷养炊过孔和铺翻过孔到要米6妓切尚翻凸馍安盘固定孔单边超001-002flm研余7镜铁凸岫定凡背面沆孔到要家8钳睡凸模9平磨磨利I度宣要求10钳L3,3a-3巧1备科PB下科1却xmxi8mm2想处理谡而HM-28HRC3隆六面达1255X1253X168mm.开史两大平面和相等两侪面基本垂亶4n鸟

20、犬两大平面厚度达便4mm将磨两相邻弱面使四面圣直叁直度002mnV100mm5伤(D划枝蜡好1卬心妓J«软辽乱中心揖8的TTL中心姨Q凹根固定孔轮耶蛀孔绵奴底孔绿如孔到要求。凹模固定孔线切射穿线孔及建攻纥依底丝到曼求6线切副副凸凹根安菱固定孔岸边垂研余量001-002nm7但WK超凸凹横配入安塞固定孔S平整磨厚度到要求9俎发支与下镇建虞作编订孔心堡W定板匚二二次之程汉心也细嗖受：M-2£HHC序号Jim1备料气翻下科130X|30X|2mm2热处理调后aS24-28HRC3相篌锭六面达1253X1253X10&mm.并使两大平面和相邻两侪面本垂4¥J8比两

21、大平面再度达104mm济磨两相锚包而使29面壑基度OOZnmVIOOmm5帽®统财饮况中心妓.定位CT孔中心矮及中间型孔伦根钻孔批次底孔淀:位CT底孔型孔学姨孔校孔或丝戌定位灯底孔到要求蚣奴孔玖丝第6坡切制翁型孔到要求7相型孔与凸凹模芨配定位CT与定位订统败依扎与蝶打要配2不也庭厚度到要求9钳总装最生女工二工三口理材L乜少里至：24ZBHR：加TJFSTWW1西科PB下科BOX130X15mm2建处理调度fflg24-28HRC3用钱诜六面达1253又1253X128mm与使两大平面和相铭两佬面基事垂4n胭充两大平面耳度达124mm,并磨两相邻何面使四面净净01002mfn/100f

22、wn5钳(D划线梦灯过孔中心线，箱灯辽孔中心线,推件埃理孔轮廓攫砧孔站轴CT孔及娇订辽凡到费求6代黑疸件块型和列曼求7相配入幢停快8平昌房两大平面厚度达要求9铝忠娥空心幺/史二二岂辽是劝之:454遢斐：*一%SC上瑛工二二二三七笈序号TIFgi给科按GBH 2幻5.5一州 溺125X 12$模玳2粮划线线灯过孔中心妊,镐到孔中心坦旗柄孔中心故及轮用线钻孔 钻身Q过孔及锚* 面沉孔到要求3干磨与建柄配平膜柄孔中52及台阶中60到期用4的与微柄配砧止管懒孔到要求5«W啜配 用透光层保曲覆固定板上两凸馔与下模上凸凹锲对 中后上梗座与凸侬主板配作58孔反?&片层保证凹根与下,上凸凹模

23、的凸模对中后,上模座与凹 模板配傕f曲6钳怠装配可曰：曰781备料按GWT2855.5-90透内125XI25模架2的划或紧固就打过孔卬心娃.和科蛉灯过孔中心娱拓度科孔中心摄Q凹慎登固蝶订头过孔卬心姨钻孔钻上述各孔钊矍求,钻孔背面沉孔到更乐3钳与凸凹震固定板配作碗孔4雷总,布下转至二二二N七里列2:HT2O0挖住次t：二工艺式套材料:45#:242SHKC序叼工序名XJW1备将气U下科74X37X25mm2然处理洋火修度2428HRC3料在铁六面见光4平磨层上下两平面钊要求5®划姨2。12过凡卬七城咨面论用建S6孔钻2。12过孔E*求6ft各型面各台阶到要东7/施e2.士工仪程，口见

24、表对奂源窗Ng视笊.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,由设计书查得r=350Mpa2、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，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

25、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由的，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

26、：就软就薄的冲裁件，冲由的工件比较平整，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生件的正装复合模。(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,A=0.6查书391 .料宽计算：B=(D+2a)=62+2*1.0=64mm2 .步距：A=D=a1=62+0.8=62.8mm3 .材料利用率计算：n=A/BSX100%=TtR2-(兀R2+12*4.2)/62.8*64=3.14*312-(3.14*18.52+50.4)/62.8*64X100%=

27、47.08%(其中a是搭边值，al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，12X4.2是方孔的面积，刀为一个步距内的材料的利用率)4 .冲裁总压力的确定：L=2*3.14*31+2*3.14*18.5+12+2*4.2=331.26(周边总长)计算冲裁力：F=KLtr查设计指导书得r=350MpaF=1.3*331.6*1.2*350弋180KN落料力：F落=1.3ltr=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

28、力：F冲=1.3*3.14dtr+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!2=F落+F卸+F冲+F顶=106295.28+2125.9+74572.68+6377.7=189.4KN5压=(1.11.3)FE=246KN说明：K为安全系数，一般取1.3;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350kN形号为J23-3

29、5满足：F压AFI：滑块行程80mm行程次数50最大闭合高度280mm封闭高度调节量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工作百尺、刖后380mm工作台尺寸左右610mm工作台孔直在260mm工作台孔前后3(Mlmin工作台孔左右29(1mm型板尺寸直径60inm15(hnm模柄尺寸直径深度50mm70mm滑块底面尺寸前后左右190210床声最大可做知20。6 .压力中心的确定:x41=073+也=_34.4x(-2U.)+116x(J+195x0_:34.4+U6+I95P?,P”Po分别为大闽，小圈，方槽的周长压力中心图如下（三）凸凹模分别加工时刃

30、口尺寸的计算&八=0.026叫=0.03（由表3-34）Z0.1K0Z*=0.126（由表3-33）满足+%的条件A均按IT14级选取，故有x=«5（四）凹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HRC4060,凹模的几何中心和压力中心重合.L凹模厚度H=kbNTSnmiH=kb=0,3x62=18.6mmC=(l.5-2)/之(30-40所)对于落料:D展(D®-ZA)'=(62-0.5x0.74):叫61.63；皿mmD,产(D-Z)=(61.63-0.126)=61.5对于冲孔：6“=0.020弧=0.020查表3-34满足7必以由24产

31、电%=(d*+必。=3A0.5x0.62)：制=37.31.d；H=(d八+Z-)；*=(37.31+0.126)：=37.44.A.八KA.*)*41.2+0.5x0.6?,=41.51*A1W=(4+Zmll=141.510.126)fl，=41.636A,八KA同卢加)。Y12+0,5x0.4>11.785%&门0十4J*0l785+Q126)产口1加1说明分别加法优点：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ZiZiN0九的要求成本比较而.4.冲孔凹模洞口形状的选择凹模洞口仃两种基本形式：一种是宜壁式，一种是斜壁式.宜壁式强度好,刃

32、磨后尺寸不增大,冲件精度高,但冲裁时磨损大，工件易在型空内聚集,严:重时会使凹模胀裂,不如斜壁式刃口锋利，每次刃磨的磨量大.为僻免工件易在型空内聚集，凹模洞口形状选择直壁式.凹模壁厚C=(1.5.2)H=30mm2 .垂直于送料方向的凹模宽度BR=S+(254)H=62+32x18,6=121,52mm3 .送料方向的凹模长度LL=b+2c=62+2x30=122mm凹模的外型尺寸为：122X121.52X18.6取标准凹模尺寸为：125X125X25允许误差5-10mm式中b为送料方向的凹模刃口间最大尺寸；S为垂直于送料方向的凹模刃口间最大尺寸；C为送料方向的凹模刃口至凹模边缘的坡小距离,K为系数，考虑板料厚度的影响，其值可查表3-154.冲孔凹模洞口形状的选择凹模洞口仃两种基本形式:一种是直壁式，一种是斜壁式.直壁式强度好，刃携后尺寸不增大,冲件精度高，但冲裁时磨损大，工件易在型空内聚集I严重时会使凹模胀裂,不如斜壁式刃口锋利，每次刃磨的磨量大.为僻免工件易在型空内聚集，凹模洞口形状选择宜壁式.5.凹模的固定方法凹模一般米