《模具设计》课件5

1、1 冲裁模设计的总原则：在满足制件尺寸精度的前提下，力求使模具的结构简单，操作方便，材料消耗少，制作成本低。5.1冲裁模设计实例2生产批量：大批量材 料：30钢材料厚度：0.3mm 精度等级：IT145.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模 OXY3 零件尺寸精度分析 其两孔中心距的尺寸及公差为（820.2）mm，用一般精度的模具即可满足零件的精度要求。 5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模（1）零件工艺性分析4 零件形状简单，结构符合冲裁工艺性要求。只需一次落料即可，故采用单工序落料模进行加工。 零件结构工艺性分析 5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模5 30钢的抗剪强度=48

2、0MPa；抗拉强度b=600MPa；伸长率=22% 此种材料有足够的强度，适宜于冲压生产。 零件冲压件材料分析 5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模 根据以上分析，此产品冲工艺性较好，故选择冲压方法进行加工。6 该制件属于大批量生产，且零件形状简单、工艺性良好，只需一次落料即可，故采用单工序落料模进行加工。5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模（2）确定冲压工艺方案 7 采用弹压卸料装置，以便于制造与操作。 采用顶件器顶出工件，同时使模具有良好的导向精度，选择导柱、导套导向的简单冲裁结构。5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模（3）确定模具结构型式 8 排样 因生产批量大，为了简

3、化冲裁模结构，便于定位，采用单排排样方案，如图所示 。5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模（4）冲压工艺设计及计算 9由表查得，最小搭边值a=1.5mm, b=2mm；送料进距：h=34+1.5=35.5mm；条料宽度：B=116+22=120mm；冲裁件面积：S3190mm2；一个进距的材料利用率：5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模10 该模具采用弹性卸料和下顶出料方式a）冲裁力 : 计算冲压力 5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模11b）卸料力 :5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模c）顶件力 : 根据压力初选压力机为12363kN(查压力机规格表) 12按比例画

4、出工件形状，将工件轮廓线分成 、 、 、 、的基本线段，并选定坐标系 ，因工件对称，其压力中心一定在对称轴 上，即 =0。故只计算 确定模具压力中心 5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模135.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模14 本例零件因形状比较复杂，且为薄料，为保证凸、凹模之间的间隙值，必须采用凸、凹模配合加工的方法。以凹模为基准件，根据凹模磨损后的尺寸变化的情况，将零件图中各尺寸分为： 计算凸、凹模刃口尺寸 5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模15 凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制，并保证双面间隙0.03-0.05mm 5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模16

5、5.1冲裁模设计实例5.1.1单工序落料模17 模具总体设计及主要零部件设计 正装下顶出单工序落料模主视图 18正装下顶出单工序落料模俯视图19生产批量：大批量材 料：30钢材料厚度：2.2mm零件简图如图所示 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模201、冲压件工艺性分析 该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线结构成的。 零件的精度要求和生产批量符合冲裁工艺要求，故采用孔落料复合冲裁模进行加工。 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模21 该零件形状宜采用直对排的排样方案，以提高材料利用率，如图所示 。2、排样 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模225.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁

6、复合模233、排样 冲压力计算5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模24（4）冲孔时的推件力 凹模洞口形式如图所示 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模（5）总冲裁力 25 按比例画出工件形状，并选定坐标系 ，如图所示。 因零件左右对称，即 =0。故只计算 。将工件轮廓线分成 、 、 、 、 、 的基本线段。4、确定模具压力中心 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模26求出各段长度及各段的重心的位置 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模27对冲孔26mm采用凸、凹模分开加工 5、计算凸、凹模刃口尺寸 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模28对于外轮廓的落料，由于形状复杂，故采

7、用配合加工 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模29 冲26mm孔的圆形凸模，由于模具需要在凸模外面装推件块，因此设计成直柱形状加工 ，如图所示。6、凸模、凹模、凸凹模的结构设计5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模30凸凹模结构如图所示凸凹模的最小壁厚m=1.5t=3.3mm，而实际最小壁厚为9mm，故符合强度要求 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模317、模具总体设计及主要零部件设计 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模主视图 32俯视图 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模33 采用侧向送料，两个导料销24控制条料送进方向固定挡料销2控制送料进距。 采用由卸料板16、

8、卸料螺钉23和弹簧20组成的弹性卸料装置。 冲制的工件由推杆5、推板7、推销8和推块13组成的刚性推件装置推出。冲孔的废料通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏下。 5.1冲裁模设计实例5.1.2冲裁复合模34生产批量：大批量材 料：35钢（退火）材料厚度：3mm弯曲成形如图所示的零件 5.2弯曲模设计实例35该零件形状简单，批量生产，精度无特殊要求，但结构不对称，应注意弯曲中的偏移问题。该件弯曲半径R=5mm，查表可知rmin=0.8t=2.4mm 故不会弯裂 。当t2时，孔边距应满足a2t=6mm，该件两个的孔边距是14mm，因此可采用先落料、冲孔、再弯曲成形，弯曲时孔不会发生变形 。5.2弯曲模

9、设计实例5.2.1零件的工艺分析及工艺方案的确定36为使制件弯曲时不偏移，可以利用两个16孔定位。由此可见，最终的合理设计方案为：落料冲孔复合工序；弯曲成形工序。 5.2弯曲模设计实例5.2.1零件的工艺分析及工艺方案的确定37（1）毛坯展开长度计算5.2弯曲模设计实例5.2.2工艺计算385.2弯曲模设计实例5.2.2工艺计算395.2弯曲模设计实例5.2.2工艺计算40为减少回弹，采用校正弯曲 由公式可知，校正弯曲力FqA 查表得，单位校正力q=5070Mpa ,取q=60Mpa（2）弯曲力的计算和设备的选择5.2弯曲模设计实例5.2.2工艺计算41由于顶件力与校正力相比可略，所以压力机按

10、照校正力选取，初选压力机为：开式以柱可倾式压力机，型号J23-400。考虑压力机滑块行程为100mm，方便制件取出，故此J23-400也是最终选择。 5.2弯曲模设计实例5.2.2工艺计算42弯曲件是外形尺寸标注，应以凹模为基准进行计算 由于制件公差未注，故此按IT14级选取 ,0.74mm 宽度尺寸计算（3）模具工作部分尺寸计算5.2弯曲模设计实例5.2.2工艺计算43间隙大小 C=t+kt其中，板料正偏差0.2mm查表可知，间隙系数k0.05单边间隙C3.35mm 间隙大小计算 5.2弯曲模设计实例5.2.2工艺计算44 凸凹模圆角半径 5.2弯曲模设计实例5.2.2工艺计算45弯曲模结构

11、简图如图所示 5.2弯曲模设计实例5.2.3模具结构设计46毛坯由顶件板上的两个定位钉定位，以保证弯曲时不发生偏移。 顶件板除了具有顶件作用，还有压料作用。压料力是利用弹顶器通过两个顶杆来实现的。由于生产批量大，为了调整模具方便，也可采用具有导柱套导向装置的标准模架。5.2弯曲模设计实例5.2.3模具结构设计47弯曲凹模零件图如图所示材质：T10A热处理硬度：HRC58605.2弯曲模设计实例5.2.3模具结构设计48弯曲凸模零件图如图所示5.2弯曲模设计实例5.2.3模具结构设计495.3 拉深弯曲连续模设计实例工件名称：电位器接线片生产批量：大批量材料：08F钢带料厚：0.4mm505.3

12、 拉深弯曲连续模设计实例5.3.1 工艺分析 该工件体积小，全长只有9.4mm，质量为0.07g，图中A部位需采用连续拉深工序，B和C部位有两个90弯曲工序，D部位需用镦压成形工序。因此其工艺过程比较复杂。 在进行其他设计之前，首先应进行拉深的设计，以确定拉深次数和各次拉深的凸、凹模圆角、拉深直径、拉深深度等参数。515.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.2 拉深计算 拉深部位的拉深高度h2.4mm，成品外径d1.8mm，上凸缘为矩形2.8mm3.2mm。 （1）计算毛坯尺寸当凸缘为矩形毛坯时，则以矩形的对角线为直径的圆形作为工件的凸绦直径。矩形的边长为2.8mm 3.2mm，其对角线长为4.

13、25mm。由表可查得修边余量为1.2mm。加入修边余量后的凸缘直径为545mm。毛坯直径为： 525.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.2 拉深计算 （2）检查能否一次拉成计算相对厚度：计算凸线相对直径：计算工件相对高度 ： 查表可得，一次拉深的最大相对高度为0.35，本工件的相对高度显然超过了允许值，则必须采用连续拉深。 由计算结果可知，本工件不具备整料拉深的条件，故在连续拉深中条料应采用切口工艺。 （3）计算拉深系数535.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.2 拉深计算 （4）确定拉深次数和各工序拉深系数 本工件拉深属于有工艺切口工艺，查表可得有法兰圆筒件各极限拉深系数为 ： 由以上计算可

14、知，若采用4次拉深，其前4次拉深系数乘积为0257，与总拉深系数026近似相等。 考虑工件体积小，模具的步距较小，多安排一次拉深对模具的尺寸大小影响不大，故增加一次拉深，确定共拉深5次。 545.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.2 拉深计算将上述各m的值适当增大后，m值分别为m2=0.76,m3=0.79，m40.81，m50.84。以最终成品直径1.8mm作为d5，用各次的拉深系数依次向前计算出各次的拉深直径d4、d3、d2、dl，用d1与D相比计算出第一次拉深的拉深系数ml的数值，它应大于或稍大于首次拉深系数055。各次拉深工序的工序直径为： 此时m1应为mlD1D4.396.850.6

15、4，与最小值0.55相比，0.64偏大了一点，故应重新选一组m值进行试算。 555.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.2 拉深计算重选的m值为m20.77，m30.80，m40.84，m50.88。再重新计算各次拉深工序的工序直径，即： 此时m1应为m1D1D3.95mm6.85mm0.57，它稍大于最小值055。 故此次所试选的一组m值较为理想，并且从ml到m 5呈递增的趋势，符合材料变形过程中加工硬化规律，因此确定采用此方案。 565.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.3 排样图设计各工位的作用：第1工位：冲2个1.5mm导正销孔；第2工位：空工位2第3工位：切口；策4工位：第1次拉深，本

16、工位至第13工位共有5次拉深，每次拉深后均为空工位，以利于安排凸凹模位置；第14工位：空工位；第15工位：拉深部位整形，减小各部位圆角；575.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.3 排样图设计第16工位：空工位；第17工位：切底，将拉深后得到的内径1mm圆筒底部切去；第18工位：冲裁A区外形；第19工位：空工位；第20工位：第一次镦形，凸模工作面为10斜面；第21工位：第二次镦形，凸模工作面为平面；第22工位；冲裁镦形部位的外形；第23工位：空工位；第24工位：工件接脚部位向上90弯曲，完成工件B部位弯曲；第25工位：空工位；第26工位：工件接脚部位向下90弯曲，完成工件C部位弯曲；第27工位

17、：空工位；第28工位：落料，工件从载体上冲下，同时完成工件E部位外形冲裁。 585.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.3 排样图设计 关于拉深的有关工艺过程已在前面介绍，在此不再重复。其他的设计和计算主要介绍以下两个方面。 （1）弯曲件展开长度计算 按照弯曲件展开长度计算方法得，由圆中心到尾端的长度为9.21mm （2）材料宽度和步距 条料采用自动送料，导正销导正，如图所示，步距为8.05mm，材料宽度为18mm。595.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.4 模具结构和主要部件设计605.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.4 模具结构和主要部件设计615.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.4

18、模具结构和主要部件设计A送料方式 该零件的材料为08F钢带，宜采用自动装置送料，然后通过导正销精确控制送进步距，送进方向则采用导料板控制。由于有拉深和弯曲成形，因此还需采用抬料装置将带料托起以便送进。B卸料方式 该零件材料较薄，宜采用弹性卸料方式。从条料排样图可看出，该零件的成形分为冲裁、拉深、弯曲，对卸料力要求不一样。故应将卸料板分块。另外，由于凸模较小，对每块卸料板应设置小导柱导向。C模架选择 由于材料较薄，冲裁间隙为0.030.05mm，因而对模架精度要求较高，为此选用滚珠导向的钢板模架。（1）总体结构设计625.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.4 模具结构和主要部件设计A凸凹模刃口尺

19、寸计算 包括冲裁、弯曲、拉深等凸模和凹模刃口尺寸计算，此处省略。B凸模结构设计 圆形凸模采用台阶式，异形凸模采用直通式。 C凹模结构设计 凹模分三大块，13工位为一块，417工位为一块，18工位以后为一块，其中拉深、整形和切底凹模全部采用镶套结构，其他凹模块采用整体式。 （2）凸、凹模设计635.3 拉深弯曲连续模设计实例5.3.4 模具结构和主要部件设计 总共设置10个导正销，其中8个导正销从第2工位始均匀安排在前17个工位区域，其余2个导正销安排在后面的单侧载体区域，见排样图。 （3）导正销布置 总共11个抬料钉，分布方式与导正销同，但位置要与导正销位置错开。（4）抬料钉布置645.3 拉深弯曲连续模设计实例 模具的前3个工位是冲孔、冲裁工序。 这种情况下卸料板的作用是冲裁时压料和回程时卸料。 第四工位的第1次拉深需要足够的压力。卸料板所具有的压力不够用，因此要单独设置一个卸料装置，用一个圆柱弹簧实现所需的压边力。 在第25次拉深过程中，卸料板不能使条料