第6章-模具设计过程(09-10)

第六章模具设计过程本章目录

6.1冷冲压模具设计一般步骤

6.2冷冲压模具设计实例冲压模具设计是一项技术性和经验性都很强的工作包括：冲压工艺设计、模具设计二者关系：相互关联、相互影响。冲压工艺设计是冲模设计的基础和依据；冲模设计的目的是保证实现冲压工艺。6.1冷冲压模具设计的一般步骤一、取得必要的资料，并分析零件的冲压工艺性

（1）产品图及技术要求（2）加工工艺过程分析（3）生产批量（4）原材料的规格与毛坯（5）冲压车间的设备资料（6）车间模具制造能力、设备条件（7）研究资料，提出修改意见二、确定工艺方案及模具的结构形式（1）确定基本工序（落料、冲孔、弯曲等）（2）确定工序数目（3）确定工序顺序（4）确定工序组合工艺方案――模具结构三、必要的工艺计算（1）毛坯尺寸计算，设计排样形式（2）冲压力计算（3）压力中心计算（4）零件厚度计算（5）凸、凹模间隙确定，（6）凸、凹模工作部分尺寸计算（7）拉深工序：确定拉深方式（压边与否）计算拉深次数、中间工序半成品尺寸四、模具总体设计（1）模具草图（2）模具闭合高度（3）模具外形尺寸图5.1模具总体设计尺寸关系图五、模具主要零部件的结构设计（1）工作零件：凸凹模结构形式设计、固定形式选择（2）定位零件：可调定位板、固定挡料销、活动挡料销、定距侧刃等的设计或选择（3）卸料和推件装置：弹性或刚性卸料选择、橡皮或弹簧的计算（4）导向零件：导柱、导套、导板的选择（5）安装紧固零件：模柄、模座结构形式的选择六、冲压设备选择（1）冲压设备类型的选择：依据工艺要求、生产批量（2）冲压设备规格的选择：

依据工艺参数、冲模结构尺寸七、绘制模具总图（1）主视图：模具工作位置剖视图（2）俯视图：对称工件：左半部分——模具下半部分的投影右半部分——模具上半部分的投影非对称工件：只画模具下半部分的投影（3）其它视图（4）工件图：工件图画在右上角（5）排样图（6）明细表（7）技术要求主视图左开启右闭合俯视图下模投影上模投影局部剖视图技术要求压力机型号明细表标题栏条料排样图制件图材料、料厚比例图5.2模具总图布局八、绘制非标准零件图

单独绘制各非标准零件的零件图。零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、形位公差、表面光洁度、材料、热处理要求以及其它各项技术要求。九、编写设计计算说明书（1）目录（2）设计任务书（3）工艺方案分析及确定（4）工艺计算（5）模具结构设计（6）模具零部件工艺设计（7）填写说明书（8）模具装配步骤（9）模具的优缺点（10）参考资料目录（11）结束语6.2.1冲裁模一、落料模零件简图：如图示生产批量：大批量材料：30钢材料厚度：0.3mm

图5.3零件简图1．冲压件的工艺分析冲压工序：落料；材料：30钢，具有较好的冲压性能，适合冲裁；结构:凹槽宽度14mm，满足b≥1.5t(图2.2)

最小壁厚为10mm，满足c≥1.5t

最小圆角半径7mm,满足R>0.25t；满足冲压要求。精度：两孔中心距82±0.2mm，查表2.4一般精度模具两孔中心距公差±0.15mm自由公差，看作IT14级，普通冲裁完全满足冲压要求。冲压工艺方案的确定：

工件结构简单，精度不高，只有一道工序，采用单工序落料模模具结构简单，制造周期短，价格低2．排样

采用直排有废料排样方式，如图示图5.4排样图2．排样(1)计算冲裁件面积：(2)搭边值:

查表2.8，得a=2mm=1.5mm(3)条料宽度：b=116+2a=116+4＝120mm(4)进距：h=34+a1=34+1.5=35.5mm(5)材料利用率（一个进距）：η3．冲压力的计算

模具采用弹性卸料和上出料方式（1）冲裁力的计算

其中故（2）卸料力查表2.10

取=0.05（3）顶出力查表2.10

取＝0.08选择冲床的总冲压力：

4.确定模具压力中心由于工件形状对称，压力中心在y轴上，只计算y值。计算结果如下：图5.5压力中心5、计算凸、凹模尺寸(1)确定加工方法：本例采用凸、凹模配合加工(2)查表确定合理间隙，查表2.12

确定磨损系数，查表2.17，x=0.5

确定各尺寸公差值，查表2.14

,,,.

（3）尺寸分类：

A类尺寸:116,34,17B类尺寸:14C类尺寸:82

本模具为落料模，凹模为基准件。（4）凹模尺寸计算如下：（计算公式表2.18）（5）凸模尺寸：按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙0.03～0.05mm6．模具总体设计及主要零部件设计（1）总体设计：选择导柱式冲裁模。（2）工作零件设计①落料凸模凸模类型：阶梯式凸模固定方式：用2个M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。凸模长度：总长按下式计算：

（2）工作零件设计（续）②凹模

型孔类型：（a）型(图)

基本结构：整体凹模固定方式：螺钉直接固定于下模座

外形尺寸：

厚度：H=Kb1＝17.4～23.2mm取H＝20mm

壁厚：C=(1.5～2)H取C＝40mm

宽度：B＝b1+(2.5～4.0)H取B＝196mm

长度：A=L1+2l1取A＝114mm

轮廓尺寸：114mm×196mm×20mm，图6.6凹模零件图

（3）定位零件

①导向方式与零件：送进方向用两个导料销，无侧压装置。②挡料方式与零件：

控制送进步距采用固定挡料销。

（4）卸料、出件部件的设计卸料①卸料方式：弹压卸料板②卸料板结构：弹性元件为弹簧的一般弹压卸料板③卸料板的尺寸：周界尺寸与凹模相同，

厚度14mm

板孔与凸模的单边间隙：0.05mm

导向孔高度：

3～5mm

高出凸模底面尺寸：

0.2～0.8mm

（4）卸料、出件部件的设计（续）④卸料螺钉：结构形式按表2.31选取，具体尺寸按表7.58选取，卸料板上设置4个卸料螺钉，螺钉与卸料板之间安装垫片来调整，尾部与凸模固定板按H6/m5配合⑤卸料板弹簧的安装方法：按表2.32选取

序号5，尺寸按表7.57选取（4）卸料、出件部件的设计（续）上出件上出件方式，凹模中安装顶件器，计算顶杆长度，选择顶件橡胶尺寸。（5）导向方式的选择后侧导柱的导向。导柱、导套的具体尺寸选取标准规格。

（6）模架及其它零部件设计①模架：后侧导柱模架，以凹模周界尺寸为依据，选取标准模架。②模柄：压入式模柄，选取标准规格。③固定板：平面尺寸与凹模相同，厚度取凸模设计长度的40％④垫板：尺寸与凸模固定板相同，厚度选取标准规格。结果如下：上模座：L/mm×B/mm×H/mm=200×200×45

下模座：L/mm×B/mm×H/mm=200×200×50

导柱：d/mm×L/mm＝32×160

导套：d/mm×L/mm×D/mm＝32×105×43

垫板厚度:10mm

凸模固定板厚度:16mm

卸料板厚度：14mm

模具的闭合高度：

7．冲压设备的选择

开式双柱可倾压力机J23-16

主要技术参数：公称压力：160KN

滑块行程：55mm

最大闭合高度：220mm

闭合高度调节量：245mm

8．模具总装图

上模部分：上模板、垫板、凸模、凸模固定板、卸料板。卸料方式：弹性卸料，以弹簧为弹性元件。下模部分：下模座、凹模、导料销、顶件器等图5.6

正装下顶出落料模1图5.6

正装下顶出落料模二、倒装复合冲裁模

工件简图：图示生产批量：大批量材料：10钢材料厚度：2.2mm本副模具设计要点1、工艺方案为提高生产率及精度，采用冲孔落料复合冲裁模.

由表2.3、表2.5查出，冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT12-IT13,孔中心与边缘距离尺寸公差为±0.6mm，经分析满足冲压工艺要求。

排样图2、排样：采用图示的直对排方式，提高材料利用率。(1)计算冲裁件面积A(2)查搭边值表2.8（教材p14），得最小搭边值a=3mm(3)条料宽度

b=（120+3×3+44）=173mm(4)进距

h=（45+3）=48mm(5)一个进距的材料利用率3．计算冲压力

该模具选择弹性卸料、下出料方式。

(1)落料力（2）冲孔力（3）落料时的卸料力

查表2.10取，故（4）冲孔时的推件力取图2.44（a）的凹模刃口形式，取h=5mm，则n=h/t=5/2≈2个查表2.10取，故选择冲床的总冲压力为4.确定模具压力中心①计算压力中心时，先按比例画出工件形状，如图所示。②在图中将xoy坐标系建立在图示的对称中心线上③将冲裁轮廓线按几何图形分解成l1～l6共5组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心的坐标，由于工件形状对称，压力中心在y轴上，只计算y值。计算结果如下：图5.13压力中心5、计算凸、凹模尺寸确定凸、凹模合理间隙，查表2.12(P21)该模具有两个凸模，即，经计算分析，冲孔凸凹模采用分开加工方法。落料凸凹模采用配合加工方法。(1)冲孔φ26mm凸、凹模刃口尺寸计算如下按表2.14（P25）查出凸、凹模制造公差

校核满足条件查表2.17得系数x=0.5(2)落料凸、凹模采用配合加工方法，凸、凹模刃口尺寸计算如下落料模以凹模为基准件，尺寸分类：刃口部分尺寸均属于A类尺寸。零件图中未注尺寸公差得尺寸，查表7.14，其极限偏差分别为：查表2.17得系数x为：Δ≥0.50时，x＝0.5Δ＜0.50时，x＝0.75