冲模零件的设计

目 录

第一章 零件的工艺性………………………………………………………… 3 1.1 原始资料 ………………………………………………………………… 3 1.2 材料的分析………………………………………………………………… 3 1.3 确定工艺方案和模具形式………………………………………………… 4 第二章 主要工艺参数的计算…………………………………………………… 4 2.1 确定排样、裁板方案……………………………………………………… 4 2.2 材料利用率………………………………………………………………… 5 第三章 模具设计………………………………………………………………… 6 3.1 模具结构的设计…………………………………………………………… 6 3.2 模具工作部分尺寸及公差计算…………………………………………… 7 3.2.1 落料凸凹模刃口尺寸及公差的计算……………………………………… 7 3.2.2 压力中心……………………………………………………………………… 8 3.3 冲压力的计算………………………………………………………………… 9 3.3.1 冲裁力的计算……………………………………………………………… 9 3.3.2 卸料力的计算……………………………………………………………… 10 3.3.3 冲压力的计算……………………………………………………………… 10 3.4 冲压设备的选择…………………………………………………………… 10 第四章 冲模零件的设计………………………………………………………… 11 4.1 冲孔落料凹模的设计…………………………………………………… 11 4.1.1 凹模的尺寸计算………………………………………………………… 11 4.1.2 凹模的结构形式………………………………………………………… 12 4.2 卸料装置………………………………………………………………… 12 4.3 条料的横向定位装置…………………………………………………… 13 4.4 条料的纵向定位装置…………………………………………………… 14 4.5 凸模固定板……………………………………………………………… 14 4.6 凸模的结构设计…………………………………………………………… 15 4.7 模架导向…………………………………………………………………… 15 4.8 定位装置…………………………………………………………………… 15 第五章 其它冲模零件设计……………………………………………………… 16 5.1 模柄的类型及选择………………………………………………………… 16 5.2 紧固件……………………………………………………………………… 17 5.5 定位销……………………………………………………………………… 17 第六章 模具的装配……………………………………………………………… 17 6.1 连续模的装配……………………………………………………………… 17 6.2 凸、凹模间隙的调整……………………………………………………… 18 第七章 具体零件的工艺方案………………………………………………… 18

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第一章 零件的工艺性

1.1原始资料：

图1.1所示为直槽调节板零件图，材料为Q235号钢，厚度为t=1.5mm,大批量生产。

工件图

1.2 材料的分析：

现将零件材料为Q235号钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下：

2 ，用Pa表示。106 Pa=1MPa；（1） 应力：材料单位面积上所受的内力，单位是N/mm

1MPa = 1N/mm ；10 Pa = 1GPa。

（2） 抗剪强度τb。材料受到剪切作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。取τb

= 310～380MPa。

（3） 抗拉强度σb。材料受到拉深作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。σb = 432～461 Mpa。

综上所述，对零件材料为Q235号钢的力学性能分析，主要是为了便于模具设计 中各参数的计算，故在后续的模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算。

1.2.1 零件工艺性的分析

该零件结构简单，是典型的冲孔、落料件。在冲裁过程中，根据零件的结构，形状等一些技术要求，应考虑以下几点：

(1) 冲裁件的内外形转角处应避免尖锐的转角 应有适当的圆角，一般应有R＞0.5t(t为板料厚度)的圆角，否则模具的寿命将明显的降低。如果图样上未注明圆角半径，两冲裁边交角处可按R=t处理。这个零件标明圆角为2mm，t=1.5mm，满足要求。

（2）冲裁件上无窄长的悬臂和凹槽，可以满足要求。 （3）冲裁件上孔与孔之间、孔到零件边缘的距离b

受模具强度和制件质量的限制，其值不能太小，一般要求b≥2t，孔到零件边缘距离b=5mm，基本满足要求。

1.2.2 零件的精度和表面粗糙度分析

（1）普通冲裁件内外形尺寸的经济精度一般不高于IT11级，落料件精度最好低于IT10级。t=1.5mm,基本尺寸18mm～500mm的冲裁件的直线尺寸精度应不高于IT11级。该零件的未注公差满足上述要求，取IT13级。《冲压工艺与模具设计》表2-3。

o

（2）冲裁件的角度偏差值为±050’。见表《冲压工艺与模具设计》表2-6。 （3）冲裁件对称度公差等于构成它要素中较大尺寸的公差。

（4）冲裁件的平面度和直线度的公差等于被测表面最大轮廓尺寸的0.5%。

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（5）一般金属件普通冲裁的断面，其表面粗糙度Ra值参见《冲压工艺与模具设计》表2-7，查得该零件为6.3um。

（6）毛刺高度的极限值，参见《冲压工艺与模具设计》表2-8，该零件毛刺高度极限值为0.11mm。

1.3 根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合 生产批量大时，冲压工序应尽可能组合在一起，用复合模具。

由于工件冲压成形只需两道工序完成，为降低生产成本，选择连续送进的工序，使需要加工的部分逐步加工，根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序，冲压该零件需要的基本工序有冲孔、落料。

所以,我安排了如下工序: (一) 冲孔 （二）落料

该工序根据排样图设计，工序合理，节省材料。因此适用于本次的冲裁，落料连续模。

第二章 主要工艺参数的计算

2.1 确定排样、裁板方案

冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样。排样是否合理，直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全。因此，在冲压工艺和模具设计中，排样是一项极为重要的、技术性很强的工作。

加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的60%～80%之多。因此，材料利用率每提高1%，则可以使冲件的成本降低0.4%～0.5%。在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。

由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。

同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。根据此零件的尺寸查《冲压工艺与模具设计》表2-10取

搭边值为 a1=2.5m 步距方向 a =2.0mm 于是有：

步距 s=d+a=22+2.0=24mm 其中 d 表示零件的长度

条料宽度 公式见《冲压工艺与模具设计》表2-11 （P63页）

0B=（D+2a1+nb1）??=（54+2×2.5+2×1.5）0?0.6=62.0?0.6mm

0其中 B——条料宽度

D——工件横向最大尺寸

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a1——搭边值

n——侧刃数目 n=2

b1——侧刃余量 见《冲压工艺与模具设计》表2-14 取b1=1.5 △——度公差， 见《冲压工艺与模具设计》表2-12 取△=0.6

板料规格拟用1.5mm×800mm×1500mm热轧钢板（表1-28《实用冲压模具设计手册》）。由于毛坯面积较大所以横裁和纵裁的利用率相差不多，从送料方便考虑，我们可以采用横裁。

A1500??24条 B62b?a800?2.0??33个 每条个数 n2?s24裁板条数 n1?每板总个数 n?n1?n2?24?33?792个 排样图如下所示：

2.2 材料利用率 材料利用率

??A?SB??100%?1087.52?24?61??100%?73.08%

2

式中 A——一个步距内工件的有效面积（mm）；

S———送料步距（mm）； B———料宽（mm）。

第三章 模具设计

3.1模具结构的设计

模具结构形式的选择采用冲孔落料连续模。

如前所述，模具设计包括模具结构形式的选择和设计，模具结构参数计算，模具图的绘制等内容。现对冲孔落料模设计步骤如下：

模具结构如下图所示：

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模具结构图

1 下模座 2 导柱 3 导套 4 上模座 5 固定板 6 垫板 7螺钉

8 20 21定位销 9 模柄 10 骑缝螺钉 11 19 22螺栓 12 落料凸模 13冲孔凸模 14 侧刃 15 橡皮 16卸料板 17导料板 18凹模 模具的结构如上图所示，条料由前向后送进。上模座下面加一个垫板用来连接固定板和上模座，四个螺钉吊装直通式的落料凸模，同时在落料凸模上面加两个导正销，用来导正落料装置，在模具的四个角安装了四个橡胶弹簧，在橡胶弹簧下面加卸料板用来卸料。当条料由前向后送料时，首先在冲孔凸模上加工，走过一个空工位,再落料，直线进给下去。

3.2 模具工作部分尺寸及公差计算 3.2.1刃口尺寸计算

模具工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度太高，则制造困难、成本高；精度太低，则又可能加工不出合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精度要求而定，这样才会有好的经济性。一般模具精度比工件精度至少高两个级别。

无论落料凹模还是冲孔凸模，磨损后刃口尺寸的变化均可能有三种情况：磨损后尺寸增大，称A类尺寸；磨损后尺寸减小，称B类尺寸；磨损后尺寸不变，称C类尺寸。

上述ABC三类刃口尺寸磨损后的变化规律分别与圆形落料凹模冲孔凸模孔中心距尺寸磨损后的变化规律一致。因此，按刃口尺寸的计算原则，ABC三类刃口尺寸的计算并不需要新的公式，A类尺寸可用圆形落料凹模刃口尺寸计算公式，B类尺寸用圆形冲孔凸模刃口尺寸计算公式，C类尺寸用孔中心距尺寸的计算公式。分列如下：

A类尺寸：A?(amax?x?)000??/4

B类尺寸：B?(bmin?x?)??/4

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