《冲裁工艺设计》word版

1、.1 冲裁工艺设计1.1 冲裁件的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。Q235钢具有较高的强度和较好的冲压加工性能;该零件形状简单,但对孔边距大于凸凹模所允许的最小壁厚，如零件图所示，故可以考虑采用积存废料的复合冲压工序。1.2 冲压工艺方案的确定该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产；方案二：

2、落料冲孔复合冲压，采用复合模生产；方案三：冲孔落料连续冲裁，采用级进模生产。三种方案比较见表1.1表1.1三种方案的比较 模具种类比较项目单工序模复合模级进模冲件精度较低高一般生产效率较低较高高生产批量适合大、中、小批量适合大批量适合大批量模具复杂程度较易较复杂复杂模具成本较低较高高模具制作精度较低较高高模具制造周期较快较长长模具外形尺寸较小中等较大冲压设备能力较小中等较大工作条件一般较好好方案一模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一套模具，冲压件的形位精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造

3、并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也高，但零件的冲压精度较差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造安装较复合模复杂，且成本高。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。2 冲裁排样设计2.1 排样方案的确定排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。合理有效的排样有利于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的工件。在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产重要的技术指标之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效益更为突出。保证在最低

4、的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应等情况，以选择较为合理的排样方案。根据材料的合理利用情况，条料排样方法可以分为以下三种：（一）有废料排样：冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料，冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。（二）少废料排样：只在冲件与冲件之间或冲件与条料之间留有搭边值，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凹模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。（三）无废料排样：冲件与冲件之间或冲件与条料之间均无搭边，沿直

5、线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量较差，模具寿命较短，但材料利用率高。采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。综上分析，并考虑冲裁零件的形状、尺寸、材料，选取有废料排样。2.2 搭边的选取排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会

6、拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关： 材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。 工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。 送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。 材料厚度t圆形件或圆角r>2t矩形件或边长L<50矩形件边长L>50或r<2t工件间侧面工件间侧面工件间侧面00.251.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81

7、.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.0表2.1 搭边值表由表2.1 确定搭边值根据零件形状两式件间按圆形取工件间搭边值a=1.5，侧边取搭边值=1.8。2.3送料步距、条料宽度及板料间距计算2.3.1 条料宽度及板料间距的计算 =（40+2*1.5+0.7=mm2.3.2 送料步距A=17.5mm排样如图2-1：图2-12.5 冲裁力和压力中心的计算2.5.1 冲裁力 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下

8、式计算： F=KLtb =1.3×126.84×1.5×304=75190.752N=75.2KN式中 F-冲裁力 L-冲裁周边长度 t-材料厚度b-材料抗剪强度（b=304MPa）K-系数（一般取K=1.3）卸料力 Fx=KxF =0.05*75.2=3.76kn 推件力 Ft=nKtF =0.05*75.2* 顶件力 Fd=KdF =0.06*75.2=4.51KN 式中 Kx、Kt、Kd -卸料力、推件力、顶件力,如表2.3所示 n-同时卡在凹模内的工件数量式中 h-凹模内的直刃壁高度 t-板料厚度 表2.3卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料KxKtKd纯铜

9、、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢材料厚度0.10.060.0750.10.14>0.10.50.04500550.0650.08>0.52.50.040.050.0500.06>2.56.50.030.040.0400.05>6.50.020.030.0250.03查表2.3 Kx=0.05 KD=0.004总冲压力Fz 总冲压力是各种冲压工艺的总和，根据不同的模具结构计算，由于本模具采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模，则： Fz=F+ Fx+ Fd = 75.2+3.76+4.51 = 83.47KN2.5.2 压

10、力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精度和寿命。设制件中心为中心坐标，则压力中心：X0=Y0=3、刃口尺寸计算因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类：（1）按凸模与凹模图样分别加工法：它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。（2）按凸模与凹模配作法加工：常用于冲制复杂形状的冲模

11、。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，不必校核的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。表3.1 初始双面间隙、材料厚度/08、10、3509M2、Q235Q34540、5065小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.

12、0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.0100.140.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表3.1 确定初始双面间隙、 的值： Zmin=0.132mm Zmax=0.240mm由表3.1 确定、的值：=0.4（）=0.0432=0.6（）=0.06483.1 冲孔刃口尺寸计算对于

13、冲小孔5转换为利用公式 其中 磨损系数的选取查下表3.3 是工件的公差值 表3.3磨损系数表工件精度IT10以上=1工件精度IT11IT13=0.75工件精度IT14=0.5因孔的公差等级为IT13级，所以查上表得=0.75 则 = = = 校核间隙： +=0.0648+0.0432=0.02160.108所以满足+的条件，制造公差合适。3.2 落料刃口尺寸计算当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸第一类尺寸。它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式其中 模具基准尺寸() 工件极限尺寸() 工件公差()查公差表将尺寸分别转化为、,查表3.3取x=0.75=

14、(40-0.75*0.12=39.91=(26-0.75*0.12=25.914 冲裁模主要零部件的结构与设计4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知采用复合冲压，但复合模又可分为倒装复合模和正装复合模，其各自的特点如下表表4.1正装复合模与倒装复合模的比较序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求2操作不方便、不安全，孔的废料又打棒打出操作方法能装自动拨料装置即能提高生产效率又能保证安全生产。孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉3装凹模的面积较大，有利于复杂重建用拼块结构如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板4废料不会在凸凹模孔内积聚，每次又打棒打出，可减少孔内废料的涨力，

15、又利于凸凹模减小最小壁厚废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求又较大的壁厚以增加强度。该冲件属于普通冲裁，精度要求不高又属于大批量生产，刃壁较薄，采用倒装比较合适，因此选用倒装复合模。4.2 定位方式的选择定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置，以保证冲制出合格的零件。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进成为送进导向；二是在送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距）。4.2.1 导料销的选择 属于送料导向的定位零件又导料销，导料板、侧压板等。导料板及侧压板多用于级进模和单工序模中。导料销则多用于复合模和单工序模中。因此

16、选导料销做为导向且位于条料的同侧，一般设2个，从前向后送料时导料销装在左侧（固定式），为标准件。4.2.2 挡料销的选择属于送料定距的定位零件有挡料销、导正销、侧刃等，导正销及侧刃多用于级进模和单工序模中。挡料销则多用于复合模和单工序模中。选取挡料销做定距定位零件。在模具闭合后不许挡料销的顶端高出材料因选取活动式橡胶弹顶挡料销。其挡料销的高度h查表得h=3，固定挡料销钓形A10表4.2挡料销高度0.3232344.3 卸料装置和推件装置的选择4.3.1 卸料装置的选择常见的卸料零件又固定卸料板和弹压卸料板。前者式刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性结构

17、，兼有压料和卸料两个作用。其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件。主要用于冲制薄料和要求制件平整的冲模中，因此选取弹压卸料板。弹压卸料板与凸模配合间隙值查表的=0.15表4.3弹压卸料板与凸模配合间隙值材料厚度0.50.511单面间隙0.050.10.15在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口0.10.3。卸料板的厚度查表4.4。表3.4卸料板的厚度材料厚度卸料板宽度 50>5080> 80125hoH0hoH0hoH00.868610813>0.81.56108121014>1.536-10-12-查上表得卸料板厚度由于材料厚度在弹性卸料板的使用厚度，故此次模具使用弹性

18、卸料版。4.3.2 推件装置的选择推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种，一般刚性用的较多，它由打杆、推板、连接杆和推件块组成。其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件板，将凹模内的工件推出，其推件力大，工作可靠。4.4 工作零件的设计4.4.1 凹模的设计凹模厚度的确定： 为系数 为凹模刃口的最大尺寸()查表3.5选取系数=0.35表3.5凹模系数条料宽度材料厚度11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.30H=0.35*39.91=13.97凹模的刃口形式选用直筒式刃口。该凹模的厚度的全部为有效刃口高度，刃壁无斜度，刃磨后刃口尺寸不变，适用于制件或废料逆冲压方向推出的冲裁模如复合模、薄料落料模。4.4.2 凸凹模的设计凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的结构大到分为整体式和镶拼式的两种，镶拼式结构适合于大