冲裁模具设计

1、115第4章 冲裁模具设计4 冲裁模具设计教学内容：确定模具类型，设计计算凸凹模刃口的形状、尺寸、精度、配合间隙以及选择定位、卸料方式等。教学要求：了解各种类型冲裁模具的结构形式、使用范围及其特点。掌握冲裁模具的设计步骤。根据工艺方案所定的工艺顺序、工序性质和设备选用情况设计一般的冲裁模具。4.1 普通冲裁模设计基本原则：(1) 模具与制件的尺寸精度及生产批量适应(2) 模具与压力机适应(3) 模具与工艺适应(4) 尽量选用标准模架和模具零件(5) 模具工作与存放安全4.1.1 无导向开式简单冲裁模特点：结构简单，重量轻，尺寸小，制造容易，成本低。但调整麻烦，寿命低，冲裁件精度差，操作不够安全

2、。应用：精度要求不高、形状简单、批量小的冲裁件。图4.1 无导向开式简单冲裁模4.1.2 导板式落料冲裁模特点：有导板导向，但压力机行程要短(一般不大于20mm)。图4.2 导板导向式冲裁模4.1.3 设计实例4.1.3.1 导柱导套式 落料冲裁模特点：导柱、导套进行精确导向定位应用：精度要求较高、生产批量较大的冲裁件图4.3 导柱导套式落料模4.1.3.2 设计举例图4.4 制件图 材料Q235，大批量生产1) 冲裁件工艺分析外形简单，一次冲裁加工即可成形。大批量生产，采用单工序、后侧导柱导套式冲裁模进行加工。制件尺寸较厚，采用固定卸料板刚性卸料和下出料的方式。2) 工艺计算(1) 冲裁力、

3、卸料力、推件力计算及初选压力机查表Q235的，取。表4-1 部分碳素结构钢力学性能牌 号屈服强度/ MPa伸长率/%抗拉强度/ MPaQ215Q235Q255Q2751652151852352052552252752631212619241520335410375460410510490610计算冲裁力：查表；表4-2 卸料力、推件力和顶件力系数料厚/mmK卸K推K顶钢0.10.0050.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝、铝

4、合金0.0250.080.030.07纯铜、黄铜0.020.060.030.09由取凹模刃口高度，故在凹模口内同时存有冲孔废料的个数个推料力：总力：总初选：公称压力为的开式压力机。(2) 确定模具压力中心 本例产品为对称形状制件，压力中心位于制件的几何中心。(3) 计算排样 由表4.3取搭边值（便于进距取整），条料宽度为45mm，进距为42mm。表4-3 最小工艺搭边值 (单排)材料厚度t / mm工件间a1/mm沿边a/mm0.251.82.00.250.51.21.50.50.81.01.20.81.20.81.01.21.61.01.21.62.01.21.52.02.51.51.82.

5、53.01.82.23.03.52.22.5(4) 冲裁摸间隙及凹模、凸模刃口尺寸公差计算查表，。表4-4 冲裁模初始双面间隙 z ( z = 2c ) (单位：mm)板料厚度/mm材 料08、10、35、Q23540、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmax0.50.0400.0600.0400.0800.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.090

6、0.1261.00.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2301.750.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3802.10.2600.3800.2800.4002.50.3600.5000.3800.5402.750.4000.5600.4200.6003.00.4600.6400.4800.660查表，。表4-5 规则形状(圆形、方形)冲裁凸模、凹模的极限偏差 (单位：mm)基本尺寸凸模偏差凹模偏差180.0200.02018300.0200.0

7、2530800.0200.030801200.0250.0351201800.0250.0401802600.0300.0452603600.0350.0503605000.0400.060查表，。表4-6 磨损系数x材料厚度t/mm工件公差（为上偏差减下偏差）非圆形圆形x=1x=0.75x=0.5x=0.75x=0.510.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.310.590.600.300.30由于，满足故凸、凹模采取分别制造的方法。凸、凹模尺寸：3) 有关模具零件设

8、计计算(1) 凹模、凸模、凸凹模尺寸取凹模厚，外圆直径。（校核）凸模采用圆形冲孔凸模，采用固定板固定方式。 (2) 选择上、下模板及模柄采用GB/T2851.31990后侧滑动导柱导向模架。根据凹模外形尺寸选相近规格标准模板，为，上模板厚，下模板厚。选用GB/T2861.11990导柱，GB/T2861.61990导套。根据压力机模柄孔尺寸，选择JB/T7646.11994压入式模柄。(3) 其他结构尺寸垫板： 凸模固定板： 刚性卸料板： 导料板： 凸模长度：，取 4) 模具闭合高度所选压力机闭合高度，。满足5) 绘制模具总图及零件图图4.5 冲裁模装配图图4.6 工作零件图4.1.4 连续模

9、连续模在一次冲压行程中，在几个不同的工位上同时完成多道工序的冲裁的冲模，又称级进模。图4.7 侧刀定距边连续冲裁模4.1.5 正装式 复合模正装式复合模：落料凹模在下模布置。图4.8 正装式冲孔落料复合冲裁模4.1.6 倒装式复合模倒装式复合模：落料凹模在上模布置的复合模。图4.9 冲孔落料倒装式复合冲裁模优点：废料能直接从压力机落料孔落下，操作方便，生产效率较高，应用广泛。4.2 特殊冲裁模设计4.2.1 拼块式冲裁模模具凸模或凹模采用拼块的方法组成。 图4.10 拼块上螺钉、销钉的布置 图4.11 嵌入法(a) 冲大件拼块落料模平面结构(b) 冲大件拼块落料上模图4.12 冲大件拼块落料模

10、结构4.2.2 厚料冲孔模图4.13 厚料冲孔模结构图4.2.3 小孔冲裁模对于一般的软钢，其最小极限孔径等于板料厚度t，即。小孔冲模的结构特点主要是保护凸模不被折断。通常采用凸模全长导向方式，或采用超短凸模方式。图4.14所示小孔冲模。工件厚度2mm，Q235钢板，冲两个2mm孔。图4.14 对凸模采用全长导向的小孔冲模结构 图4.15 活动护套与固定护套结构图 图4.16 凸模导向组件在工作始末情况4.2.4 悬臂式冲孔模 与 侧向冲孔模图4.17 悬臂式冲孔模结构图4.2.5 两同心件落料模图4.18 同心件落料复合模结构图4.19 同心件零件图4.2.6 硬质合金冲裁模硬质合金冲裁模用

11、硬质合金作为凸模和凹模材料的冲裁模。特点：模具寿命比一般合金钢模具寿命高20倍30倍。模具成本比一般合金钢模高3倍4倍。材料：含钴量在8%30% 的钨钴类合金， YG15、YG20、YG25。图4.21 硬质合金连续冲裁模结构(a) 零件图 (b) 排样图图4.22 零件图及排样图4.2.7 棒料切断模(a) 正视图(b) 俯视图图4.23 棒料切断模结构图4.2.8 非金属冲裁模(a) 冲孔的刃口 (b) 落料的刃口 (c) 复合模图4.24 尖刃冲裁模结构4.2.9 精密冲裁模4.2.9.1 整修整修将普通冲裁后所得的毛坯放在整修模中进行一次或数次整修加工，去掉粗糙不平的断面与锥度，得到光

12、滑平整的断面。整修工艺示意图，如图4.25所示。 图4.25 整修工艺示意图 图4.26 尖角的整修4.2.9.2 光洁冲裁1) 小间隙圆角刃口冲裁图4.27 带椭圆角或圆角的凹模2) 负间隙冲裁图4.28 负间隙冲裁 图4.29 负间隙冲裁凸模尺寸分布4.2.9.3 精冲工艺特点：压力下塑性变形，阻止与推迟裂纹产生。图4.30 精冲模具结构简图模具结构：图4.31 落料冲孔精冲模图4.32 凸模活动式复合精冲模习 题1. 简述题(1) 试分析无导向开式冲裁模、导板式冲裁模与导柱式冲裁模各自特点(2) 正装复合模与倒装复合模各有何特点？如何选择？(3) 滚动模架和滑动模架相比，在结构特点上有什么不同？(4) 非金属冲裁的特点和金属冲裁的特点有什么不同？非金属冲裁的凸、凹模刃口形状和金属冲裁的凸、凹模刃口形状有什么不同？(5) 整修的冲裁原理和普通的冲裁原理有什么不同？整修的精度可以达到多少？(6) 采用精冲和采用负间隙冲裁有何异同？(7) 简述精冲工艺原理，并分析精冲模具