付耳盖子的加工工艺及模具设计(7)

7凸模、凹模及凸凹模的结构设计及校核

7.1冲裁模工作零件的设计

冲裁模图形如下图，具体设计详见后文

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7.1.1凹模

凹模类型很多，凹模的外形有圆形和板形；结构有整体式和镶拼式；刃口有平刃和斜刃。

(1) 凹模外形结构及其固定方法

在实际生产中，由于冲裁件的形状和尺寸千变万化，因而大量使用外形为圆形或矩形的凹模板，在其上面开设所需要的凹模洞口，用螺钉和销钉直接固定在模板上。

凹模采用螺钉和销钉定位固定时，要保证螺孔（或沉孔）间、螺孔与销孔间及螺孔、销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具寿命。

(2) 凹模孔口的结构形式

凹模型孔侧壁的形状有两种基本类型：一是与凹模面垂直的直刃壁；另一是与凹模面稍倾斜的斜刃壁。

常用的直刃壁型孔有三种结构形式：全直壁型孔，只适用于顶件式模具，如凹模型孔内带顶板的落料模与复合模。阶梯形直刃壁型孔，适用于推件式模具。直刃壁型孔的特点是刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变，制造方便。

较实用的斜刃壁凹模只有一种，这种凹模孔口内不易积存废料，磨损后修磨量较小，刃口强度较低，修磨后孔口尺寸会增大，但是由于倾斜角?不大（15'?30'），所以增大量不多，这种刃口一般用于形状简单，精度要求不高冲件的冲裁，并一般用于下出件的模具。

该模具凹模为整体式，采用矩形凹模板、直刃壁型孔。 (3) 整体式凹模轮廓尺寸的确定

冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模结构形式和固定方法不同，受力情况又比较复杂，目前尚不用理论计算方法确定凹模轮廓尺寸。在生产中，通常根据冲裁的板料厚度和冲件的轮廓尺寸，或凹模孔口刃壁间距离，按经验公式来确定。

①凹模厚（高）度H

H?ks (7.1.1)

其中，s为垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离(mm)；k为系数，考虑板料厚度的影响。

凹模刃壁间最大距离s=40，数k查表3.15[1]得k=0.2~0.3

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H=ks=(0.2~0.3)40=8~12m 为了保证凹模具有足够的强度和刚度，取H=10m ②凹模宽度B

B=s+(2.5~4)H=40+（2.5~4）10=65~80 (7.1.2) 为了保证凹模的强度和刚度，取凹模外形尺寸为80*10 根据凹模厚度，选择M5的螺钉；

从凹模外缘到螺孔的最小允许尺 寸，查表2.18[5]得a1?1.25d?12.5mm； 凹模块上螺孔间距的尺寸范围，查表2.20[5]得60?115mm 绘制凹模如图7.1.1所示。

图7.11 冲裁凹模结构设计

7.1.2凸模

(1)凸模长度的确定

根据冲件的形状和尺寸的不同，冲裁凸模的加工以及装配工艺等实际条件亦有所不同，所以在实际生产中使用的凸模结构型式也就有很多种的样式：其截面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃；结构型式有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式等。其固定方法有台肩固定、铆接、螺钉和销固定以及粘结剂烧注法固定等。

通过对零件上孔的分析，大孔采用台肩固定，两个小孔采用铆接固定。

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复合模里，凸模的长度是由凸模固定板、凹模垫板和凹模的厚度来决定的。如式(3.19)：

L?1l?ll2? 3

(3.19)

其中，L为凸模长度；l1为凸模固定板厚度；l2为凹模垫板厚度；l3为为凹模厚度。

l2和l1大约取凹模厚度的(0.6~0.8)倍，l1=16mm，l2=12mm。

凸模长度：

L=l1+l2+l3=16+12+20=48mm

(2)凸模的强度计算

冲裁时凸模因承受了全部压力，所以它承受了很大的压应力。而在卸料时，又承受有拉应力。因此，在一次冲裁过程中，其应力为拉伸和压缩交变反复作用。在一般情况下，凸模的强度是足够的，因此没有必要做强度的校核。但是在冲裁厚的和硬的材料时，就有达到破坏应力或者由于疲劳而破坏的危险。尤其是在凸模特别细长或凸模的断面尺寸很小时（如冲小孔的情况），就必须要对凸模的强度——包括凸模的最小断面（危险断面）的承压能力和抗纵向弯曲能力进行校核。该模具需要对小凸模进行校核。

①凸模承受能力的校核：

??(3.20)

P?[?c] F其中，?为凸模内的压应力(MPa)；P为冲裁力(N)；F为凸模的最小断面积(mm2)；[?c]为凸模材料的许用应力。

查附录A[3]得?c?1000MPa；

??P8640?Mpa?667.5Mpa?[?c] F2.725?4.75所以凸模的承受能力足够。 ②失稳弯曲应力的校核

该凸模有顶件块导向，并且自由长度很短，不需进行失稳校核。 由以上校核可知，凸模完全满足强度要求 绘制凸模如图7.1.2所示。

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图7.1.2.1冲裁凸模结构设计

冲裁时凸模承受了相当大的压应力，同时在卸料时又承受了拉应力，交变反复作用。所以必须充分考虑其强度。冲小圆孔凸模：为了增加凸模的强度与刚度，凸模非工作部分直径应做成逐渐增大的多级型式。凸模结构形式是由冲裁件的形状、尺寸、冲模的加工工艺以及装配工艺等实际条件决定的。其结构有：镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式等；其截面形状有圆形和非圆形。凸模的固定方式有台肩固定、铆接固定、直接用螺纹和销钉固定、黏结剂浇注法固定等。

根据零件结构分析，该零件需要冲孔径为0.914mm的小孔，属于需要特别保护的小凸模，所以在冲孔凸模台阶上安装个弹件，

图7.1.2.2冲孔凸模结构设计

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