冲裁工艺及模具设计

1、垫片冲压工艺及设计一冲压件工艺分析3（一）材料：3（二）零件结构：3二工艺方案及模具结构类型3三排样设计4四压力机的选择5（一）压力机的选择原则5（二）冲压设备规格的选择6（三）压力机的其它参数6五工作零件结构尺寸7（一）落料凹模板尺寸：1（二）落料凹模板的固定方式：8（三）凸凹模尺寸计算：8（四）凸凹模内外刃口间壁厚校核：8（五）冲孔凹模洞口的类型9（六）凸凹模的固定方法和主要技术要求10（七）冲孔凸模尺寸计算：10（八）凸模的固定方式11（九）标准模架和导向零件11六有关模具设计计算:13（一）卸料弹簧选择：13（二）设计和选用卸料与出件零件13（三）选择上、下模板及模柄14（四）垫板的结

2、构设计：14（五）闭合高度15（六）装配图16参考文献：17一冲压件工艺分析材 料：H62 精度：IT11 板厚：1mm图1.垫片零件图（一）材料：冲裁件为H62铜板，是平均含铜量为62%的普通黄铜，力学性能好，具 有良好的切削加工性。适合冲裁。（二）零件结构：该零件结构简单，在对称中心线上有两个直径为3.5mm的圆孔。孔与孔， 孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为2.25mm。由此可以看出该 零件具有良好的冲压性能。二工艺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-冲孔复合冲压，采用复合模生产。 3.

3、冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。 方案一： 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。方案二：只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。方案三：需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但制造难度大，并 且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度， 作不方便。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方案为佳。由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为了便于操作，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。三排样设计方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。

4、冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 沿部件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙会影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。查冷冲压模具设计指导表2-18，确定搭边值：两工件间的搭边：

5、a=2.5mm; 工件边缘搭边： b=2.2mm; 步距为： S=b+a=25+2.2=27.2mm;条料宽度： B=（D+2b）=(40+2×2.5) =450.4mm确定后排样图如下图所示：一个进距内的材料利用率为 =A/（B×h）×100% 式中A 冲裁件的面积（包括冲出的小孔在内）（mm2） n 一个进距内冲件的数目 B 条料宽度（mm） h 步距(mm)A=40×252××1.75×1.75980.76mm2=980.76/（44.6×27.2）=80.8%四压力机的选择（一）压力机的选择原则冲压设备的选

6、择直接关系到设备的安全及生产效率，产品质量，模具寿命和生产成本等一系列重要问题。重压设备的选择主要包括设备的类型和规格参数两方面的问题。主要根据所要完成冲压工序的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择冲压设备类型。1、对于中小型冲裁件，弯曲件或浅拉深件的常采用开式曲柄压力机。2、对于大中型对于大和精度要求高的冲压件，多采用闭式曲柄压力机。3、对于大型或较复杂的拉深件，常采用上传动的闭式双动拉深压力机。4、对于大批量生产或形状复杂，批量很大的中小形冲压件应优先选用自动高速压力机或者多工位自动压力机。5、对于批量小，材料厚的冲压件，常采用液压机。6、对于精冲零件最好选择专用的精冲

7、压力机。（二）冲压设备规格的选择在选择冲压设备的类型后，应进一步根据冲压加工中所需的冲压力（包括卸料力，压料力等）变形功以及模具的结构形式或闭合高度，外形轮廓尺寸等选择冲压设备的规格。1、公称压力压力机的公称压力是指压力机滑块离下止点前一特定距离，既压力机的曲轴旋转侄离下止点前某一角度时滑快上所容需的最大工作压力。一般情况下，压力机的工称压力应大于或等于冲压工艺力的1.11.3倍。2、滑快行程压力机的滑快行程是指滑快从上止点到下止点所经过的距离压力机的行程的小应能保证毛胚或半成品的放入及成型零件的取出。3、闭合高度压力机的闭合高度是指滑快在下止点时，滑快底平面到工作台面之间的高度模具的闭合高度

8、必须适合于压力机闭合高度范围的要求。他们之间的关系为：理论上： Hmin-H1HHmaxH1实际上：Hmin-H110HHmax-H1-5H模具闭合高度；Hmin压力机的最小闭合高度Hmax压力机的最大闭合高度；H1垫板厚度HminH1压力机的最小装模高度；Hmax-H压力机的最大装模高度（三）压力机的其它参数1、压力机工作台的尺寸压力机工作台上垫板的平面尺寸应大于模具下模座的平面尺寸，并留有固定模具的充分余地，一般每边留50-70mm。2、压力机工作台孔的尺寸，模具底设置的漏料孔或弹顶装置尺寸必须小于压力机工作台孔的尺寸。3、压力机模柄孔尺寸模柄直径必须和压力机滑快内模柄安装用孔的直径相一致

9、，模柄的高度应小于模柄安装用孔的深度。综上所述根据冲压工艺与模具设计表1.7可选择压力机为参数如下：参数如图4-2公称压力250KN滑快行程80mm行程次数100次/min最大闭合高度250mm最大装模高度180mm闭合高度调解量70mm立柱间距离260mm工作台孔尺寸前后130mm左右260mm垫板尺寸厚度70mm模柄孔尺寸直径50mm深度70mm五工作零件结构尺寸（一）落料凹模板尺寸：凹模厚度：H=kb（其计算结果大于或等于15）其中b冲压件最大外形尺寸；K系数，考虑板材厚度的应响,其值可查冷冲压模具设计指导表2-24得K=0.42,则有 H=0.42×40=16.80凹模壁厚：

10、C=(1.52)H （其计算结果大于或等于3040）C=(1.52)×16.80=(25.2033.60) 实际取C=33.5mm凹模板边长：L=40+2C=107查冷冲压模具设计指导表2-41有：凹模板宽B100故确定凹模板外形为：107×100×21（）将凹模板做成薄型形式并加空心垫板后实取为：107×100×16mm.落料凹模板零件图如图5-1 图5-1落料凹模零件图（二）落料凹模板的固定方式：凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置应可根据凹模的大小，可在标准的典型组合中查得。位置可根据结构需要作适当调整。螺孔、销

11、孔之间以及它们到模板边缘尺寸，应满足有关要求。（三）凸凹模尺寸计算：凸凹模长度计算：16101642mm其中：凸凹模固定板厚度 弹性卸料板厚度增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装高度等） （四）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6mm，根据强度要求查冲压工艺与模具设计表2.27可知，该壁厚为4.9mm即可，故该凸凹模侧壁强度足够。（五）冲孔凹模洞口的类型冲孔凹模的孔口形式通常有如图7-3所示的几种。图中a、e为 直壁形，刃口强度高，刃磨后空口尺寸不变，制造方便。但是在孔口 内 易于积存工件或废料，增大了凹模的胀力、推件力和孔壁的磨损； 磨损后每次的修磨量大

12、，模具的总寿命较低。此外，凹模磨损后孔口可能成倒锥，使冲成的工件或废料反跳到凹模表面上，造成操作困难。直壁形孔口 凹模适用于冲裁精度较高、厚度较大的工件。对于上顶出工件（或废料）的模具也采用此种孔口形式。a适用于圆形或矩形工件；e适用于形状复杂的工件。b、c、d的孔口为锥形，孔口 内不 易于积存工件或废料，孔壁所受的胀力、摩擦力小，所以冲孔凹模的磨损及每次的饿刃磨量小。但刃口强度较低，且刃口的尺寸在修磨后略有增大。一般用于形状简单，精度要求不高和较薄的冲裁件。c适用于较复杂的冲裁加件；d用于冲裁薄料和凹模厚度较薄的情况。f为凸台式凹模，适用于冲裁软而薄的金属与非金属材料，这种材料一般不淬火或淬

13、火强度不高（3538）HRC，可以用手锤敲打凸台斜面以调整模具间隙，直到试冲出满意的冲压件为止。 图7-2冲孔凹模洞口而根据上述分析本模具采用 a 为合理。凸凹模的零件图如下所示：图7-3凸凹模（六）凸凹模的固定方法和主要技术要求 凸凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置应可根据凹模的大小，可在标准的典型组合中查得。位置可根据结构需要作适当调整。螺孔、销孔之间以及它们到模板边缘尺寸，应满足有关要求凹模洞孔轴线应与凹模顶面保持垂直，上下平面应保持平行。型孔的表面有粗糙度的要求 Ra0.80.4m。凹模材料选择与凸模一样，但热处理后的硬度应略高于凸模。因此，根据这

14、些条件可知固定方式为整体式或着组合式直接连接。（七）冲孔凸模尺寸计算：凸模长度计算：=10+12+16+2 =40mm其中：凸模固定板厚空心垫板厚凹模板厚2mm-凸模进入冲孔凹模的长度凸模强度校核：该凸模不属于细长杆，强度足够。凸模的零件图如下所示：图7-4冲孔凸模零件图（八）凸模的固定方式 平面尺寸比较大的凸模，可以直接用销钉和螺栓固定。中、小型凸模多采用台肩、吊装或铆接固定。对于有的小凸模还可以采用粘接固定。对于大型冲模中冲小孔的易损凸模，可以采用快换凸模的固定方法，以便于修理与更换。而本设计在固定中采用了如图所示：凸模与凸模固定板压配，并借助与螺紧固定位在上模座上，适应与中小尺寸圆形凸模

15、上。（刃口尺寸形状不对称时，凸模和凸模固定板之间应有防转制动）（九）标准模架和导向零件GBT285117(90)GBT28521(90)列出了各种不同结构和不同导向形式的标准模架，是由国家技术监督局批准并发布实施的标准，常用的导柱导套式模架，是由上、下模座和导向零件组成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精确位置，由导柱、导套的导向来实现。 按导柱在模架上的固定位置不同，导柱模架的基本型式有如图 所示的四种。 (a) (b) (d) (c)图7-5模架图a)为后侧导柱模架。由于前面和左

16、、右不受限制，送料和操作比较方便。因导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能使用浮动模柄结构 。图b)为中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。图c)为对角导柱模架。由于导柱安装在模具中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模 (X轴为横向，Y轴为纵向) 图 d)为四导柱模架，具有滑动平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。根据以上特点选用a较为适合.模架选用的规格，根据凹模周界尺寸从标准手册中选取。经估算：L=125

17、mm, B=100mm 闭合高度H=150165mm取H=140mm从 冷冲压模具设计指导查表得:模架规格是：125mm×100mm×165mm 导柱：22mm.导套28mm六有关模具设计计算:（一）卸料橡胶元件的选择：模具采取弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：确定橡胶的自由高度：H自由=(H工作+H修边) ×(3.54)又H工作+H修边=2+1+7=10mm，故H自由=35mm.根据凸凹模及橡胶元件、卸料螺钉、紧固螺钉等的布置，卸料板的平面尺寸为125mm×100mm,厚度为10mm。（二）设计和选用卸料与出件零件卸料以固定板卸料,出件是

18、以凸模往下冲即可,因此不用设计出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.81倍,所以卸料板的L×B×H=125mm×100mm×10mm,卸料板在此仅起卸料作用,凸模与卸料板间的双边间隙一般取0.20.5mm,这里取0.5mm,材料为45.由以上根据凸模和凹模可设计出卸料板如图8-1. 图8-1卸料板零件图（三）选择上、下模板及模柄采用GB2855.6-81后侧带导柱形式模板。根据最大轮廓尺寸125mm×95mm选相近规格标准模板L×B为125mm×100mm，上模座板厚为30mm.下模座板厚为35mm。 模柄:由压力机的型号JG23-40.可查得模柄孔的直径为50mm,深度为70mm,由装配要求采用销钉紧固,模柄长度