冲压模具设计

1、冲压模具设计冲压的概念、特点与应用成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料金 属或非金属批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至 关重要， 没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进展；没有 先进的冲模， 先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲 压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才 能得出冲压件。与机械加工与塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面 还济方是经面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1)而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。2冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的外表质量 , 而模具的寿命一般较长

2、 , 所以冲压的质量稳定 , 互换性好 , 具有“一模一样的特征。3冲压可加工出尺寸 X 围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表 的冲压的强度和刚度均较高。4冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加 热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的本钱较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性， 有时一个复杂零 件需要数套模具才能加工成形， 且模具 制造的精度高， 技术要求高， 是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲 压加工的优点才能充分表达，从而获得较好的经济效益。冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲

3、压法加工产品零部件，如汽车、 农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电与轻工等行业。在这些 工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少那么 60%以上，多那 么90%以上。不少过去用锻造 =铸造和切削加工方法制造的零件，现 在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生 产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、 降低生产本钱、快速进展产品更新换代等都是难以实现 的。冲压的根本工序与模具由于冲压加工的零件种类繁多， 各类零件的形状、 尺寸和精度要求又各不一样， 因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。 概括起来，可分为别离工序和成形工序两大类； 别离工序是指

4、使坯料沿一 定的轮廓线别离而获得一定形状、 尺寸和断面质量的冲压 俗称冲裁件的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而 获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按根本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和 成形四种根本工序，每种根本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中， 当冲压件的生产批量较大、 尺寸较少而公差要求较小时，假设用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。 这 时在工艺上多采用集中的方案， 即把两种或两种以上的单一工序集中 在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合 - 级进 和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中， 在

5、模具的同一工位上同 时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中， 按照一定的顺序在同 一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合 方式。复合 - 级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、 拉深模和成形模等； 按工序的组合方式可分为单工序模、 复合模和级 进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两局部 组成， 上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定局部。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压, 在模具工作零件即凸模、凹模的作用下

6、坯料便产生别离或塑性变 形， 从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模上升时，模具的卸料与出 件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进展下一 次冲压循环。设计该零件的冲裁模，冲压件图如下列图所示：匚 +0.25K 匸+0.3+0.1506.50.2+0O2112 0.2529.431.5 0.2588.90.52冲压技术要求：材料:H62材料厚度:4mm生产批量 : 中批量未注公差:IT14 级确定.零件的工艺性分析该零件材料为 H62（黄铜）结构简单，形状对称，冲孔时，因受凸模强度 的限制, 孔的尺寸不应太小 . 冲孔的最小尺寸取决于材料性能 , 凸模的 强度和模具结构等 .冲裁件孔

7、与孔之间 : 孔与边缘之间的距离受模具的强度和冲裁件质量 的制约 , 其值不应过小冲裁件的精度与粗糙度 冲裁件的经济公差等级不高于 IT14 级一般落料公差等级最好低于 IT10 , 冲孔件公差等级最好低于 IT9 级因此可用于一般精度的冲 裁, 普通冲裁可以达到要求 .由于冲裁件没有断面粗糙度的要求 , 我们不必考虑 .冲裁件的材料TH62（黄铜），抗剪强度 =255Mpa 35%料具有良好的塑性级较高的弹性，冲裁性较好，可以冲裁加工.T确定工艺方案.该冲裁件包括落料和冲孔两个根本工序 , 可采用的冲裁方案有单工序 冲裁, 复合冲裁和级进冲裁三种 . 零件属于中批量生产 , 因此采用单工 序

8、须要模具数量较多 , 生产率低 , 所用费用也高 , 不合理 ; 假设采用复 合冲, 可以得出冲件的精度和平直度较好 , 生产率较高 , 但因零件的孔 边距太小 ,模具强度不能保证 ;用用级进模冲裁时 , 生产率高 , 操作方便, 通过合理设计可以达到较好的零件质量和防止模具强度不够的问 题,根据以上分析 ,该零件采用级进冲裁工艺方案 .冲压模具总体结构设计模具类型 根据零件的冲裁工艺方案 , 采用级进冲裁模 .操作与定位方式 零件中批量生产 , 安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产 , 且能降低模具本钱 , 因此采用手工送料方式 . 精度与较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正， 为

9、了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。作， 提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方 式。4 用 导向平稳的中间导柱模架， 考虑零件精度要求不是很高， 冲裁间隙较 小，因此采I 级模架精度。排样设计 该冲裁件材料厚度较厚，尺寸大，近似方形，因此可采用横排和直排 比拟合理 , 如图 4-11， 4-12 所示。04-2直排0由于材料较厚，模具间隙较小，模具的间隙由配作保证，工艺比拟简 单并且还可以放大基准件的制造公差,（1/4）,制 造容易，因此采用配作加工为宜.由落料尺寸得，凹模会变小，所以以凹模为基准，配作凸模. 由冲孔尺寸得，凸模尺寸变小，所以以凸模为基准，配作凹模

10、.根据前面的设计与分析，X图.材料:：62 2.材料厚度:45-1 级进模总装图1.垫板；2.凸模固定板 3 销钉;4.卸料板;5.凸模;6.导板;7.凹模;8.导正销;9.始用挡料销;10.模柄;11.上模座;12.导套;13.导柱；14.下模座;15.螺钉;16.定位销;17.螺钉;18.承料板;19.导料板.冲压模具的零件图.凹模设计凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉，销针与下模座固定的固定方 式. 考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,漏料局部刃口轮廓适当扩大，为便于加工，落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸（X 宽

11、）与厚度尺寸H.C.对于简单对称形状刃口凹模由于压力中心即对称中心，所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四 周扩大一个凹模壁厚来确定凹材料的选用：材料选用 Cr4WmoV 因为压力中心与凹模板的几何中心相差不太,压力中心仍在模柄投影面积，可设他们在同轴线上.| i II夕 |心I其余 - I 佝 |I J:二亠丄叭十_1m:2Alb5-2 凹模. 凸模设计落料凸模刃口局部为方形 ,又在它里面开孔 ,装配导正销 ,为便于凸模和固定板的加工 , 可通这设计成铆接方式与固定板固定 .冲孔凸模由 于相隔很近 , 不宜采用阶梯结构 ,设计成铆接方式 .凸模的尺寸根据导 料板尺寸、卸料板尺寸和安装固定要求尺

12、寸 凸模材料：参照冲压模具设计与制造选用 CrWMn.对图 5-5,5-6,5-7 说明 . 反铆反磨平是为了装配的要求 ;.H7/m6，可得装配尺寸的上下偏差；.13ISO；.15 是工作尺寸要求 ；. 刃口尺寸由前面计算可得 , 图 5-6 为配作尺寸按配作要求配作 ；.5862HR(是为了提高模具的寿命；. 工件外表粗糙度要求较高 , 取 0.8, 其余的可取 6.3；. 保持刃口锋利 , 为了减小CrWMn反铆后磨平反铆后磨平反铆后磨平4.-1-td1.出.：图 5-5 冲孔凸模5-7 冲孔凸模5-6 落料凸模.选择巩固件与定位零件螺钉规格的选用：由凹模板的厚度可选用 M12,在根据实

13、际要求，查标准选用 GB 70-85 M12X70,这里要 12 个,承料板的螺钉选用 GB 70-85 M5X20 这里要 2 个.选取材料为 45 钢.销钉规格的选用：销钉的公称直径可取与螺钉大径一样或小一个规格,因此根据标准选用 GB 119-86 A10X70,45 钢.位方式与坯料的形状与尺寸，选用适宜的标准定位零件.挡料销：固定挡料销，挡料销高度,选取材料为 45 钢，数量为 2,查标GB2866.11-81,5-8 固定挡料销所示：其X0.5CJ. 一其XTLDXT10.5Xdcz +3.C12u5-8 固定挡料销始用挡料根据导料板间距与凹模，可得导料板宽度，导料板厚度根据GB2

14、866.1-81选取始用挡料销规格长L=70mm厚度H=12的始用挡料销装置，规格为：始用挡料销：块一 70X12 GB2866.1-81弹簧一 1.0X10X20 GB2089-81弹簧芯柱一 8X18 GB2866.2-81材料：45 钢,GB700-79 A3.热处理：块一硬度 HRC4348.5-9 5-9 -块:X: 堂 、0 万烹巳旳血 3*0戸5-9 -簧芯柱导料板：根据凹模 LXB=200X160,始用导料销 70X12 查标准GB2865.5-81,选规格为：L=200,B=50,H=12,A3 导料板，即导料板:200X50X12 GB2865.5-81/A3,热处理 HR

15、C2832. 如5-10 所示：其余 7图5-10导料板导正销导正销：使用导正销的目的是消除送料时用挡料销和导料板等定位零件作粗定位时的误差，保证冲件在不同工位上冲出的内形与外形之间的相对位置公差要求导正销主要用于级进模，也可用于单工序 模导正销通常设在落料凸模上，与挡料销配合使用，因此我们采用导 正销,其中 A 型用于导正d=212mml勺孔,安装处按H7/n6 配合查表3-33,3-34 GB 2864.1-81A 型导正销可得出导正销，如图5-11,5-12 所示：图5-11-型导正销图5-12_型导正销.设计和选用卸料与出件零件卸料以固定板卸料，出件是以凸模往下冲即可，因此不用设计出件

16、零 件固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板一样，其厚度可取凹模厚度的 0.81 倍, 所以卸料板的 LXBXH=200X160X0.8X56=200X160X44,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 Q275.由以上根据凸模和凹模可计出卸料板如图5-13.图5-13卸料板.选择模架：根据 GB/T 2851.5-90,由凹模周界 200X160,与安装要求，选取凹模周界：LXB=250X200,闭合高度：H=220265,上模座:250X200X50 下模座:250X200X60,导柱:32X210,35X210,导套:32X1

17、15X48,35X115X48.由以上可得模架与其零件如图 5-14 所示.-Al -M/模柄：由压力机的型号 JD21-80.可查得模柄孔的直径为 60,深度为 80,由装配要求，H7/m6并加销钉防转，510mm 由于采用固定卸料，上模座回程时受力较大， 因此选用压GB2862.1-81 5-15 所示: 垫板：垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防止模座被挤压损伤，因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板一样，厚度可取 310mm ，较大，根据 GB2865.2-81 选取规格为 LXBXH=200X160X8.图模图模承料板GB2865.6-81,L

18、XBXH=200X40X4.凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致，厚度为凹模0.60.8h,h 为凹模的厚度，这里取0.6h,即0.6X56=33.6mm 根据核准选取板的规格为LXBXH=200X160X32；模与凸模固定板的配合为H7/n6,2个销钉定位,4个螺钉与上模座连接固定，5-16 所示：图- 凸模固定板6.冲压模具零件加工工艺的编制 6.1 凹模加工工艺过程如表 6-1 所表6-1凹模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成 135mrh110mm30mm2热处理退火3铣铣六面，厚度留单边磨量 0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨侧基面保证

19、互相垂直平面磨床5钳工划各型孔，螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模，配作冲孔凹模达要求7铣铣漏料孔达要求铣床8钳工钻铰 6X1O 0.015 ,钻攻 4XM120钻床9热处理淬火,回火,保证HRC606210平磨磨厚度与基面达到要求平面磨床11线切割按图切割各型孔, 留 0.0050.01 单边研量线切割机床12钳工研光各型孔达要求13检验6.2凸模加工工艺过程如表6-2-1,6-2-2,6-2-3所示表6-2-1落料凸模加工工艺过程工序号工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成 110mmX100mmX35mm2热处理退火3铣铣六面，厚度留单边磨量 0.20.3mm铣床4平磨磨厚度

20、到上限尺寸，磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划刃口轮廓尺寸与孔位置尺寸6钳工加工好凹模，配作落料凸模达要求7钳工钻 10.5, 12.5 钻铰 7.50.0150,钻铰9 0.0150钻床8热处理淬火,回火,保证 HRC60649钳工磨各配合面达要求10检验6-2-2冲孔凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料备料 12mmX105mm4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达外表要求7热处理淬火，回火，保证 HRC58628钳工磨平上下外表达要求9检验说明:凸模6.6500.5, 5.3130o.o38 都按表6-2-2 加工.2热处理退火3车外圆2热处理退火

21、3车外圆车外圆达配合尺寸车床45铳钳工铣工作尺寸留 0.01倒角达要求6钳工抛光达外表要求7热处理淬火，回火，保证 HRC5862工序号工序名称工序内容设备1备料工序号工序名称工序内容设备1备料备料 35mmX20mmX105mm2热处理退火线切割机3线切割按图切割外形, 0.0050.01 单边研量床铣床89钳工磨平上下外表达要求检验卸料板加工工艺过程如表6-3所示表6-3卸料板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成 205mmX165mmX48mm2热处理退火3铣铣六面，厚度留单边磨量 0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔，螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔，保证双面间隙 0.5mm线切割机床7钳工钻铰 2X 10 0.015,钻沉孔0钻床8