冲压模具设计和制造实例42

1、冲压件的厚度冲压模具设计与制造实例 例：图 1 所示冲裁件，材料为 A3 ， 为 2mm ，大批量生产。试制定工件 工艺规程、 设计其模具、 编制模具零 加工工艺规程。零件名称：止动件 生产批量：大批 材料： A3 材料厚度： t=2mm一、 冲压工艺与模具设计1. 冲压件工艺分析 材料：该冲裁件的材料 A3 钢是普通碳素钢，具有较好的 可冲压性能。 零件结构：该冲裁件结构简单，并在转角有四处 R2 圆角， 比较适合冲裁。 尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，0 0 0 0 0-0.74-0.52-0.52-0.52-0.52可按 IT14 级确定工件尺寸的公差。孔边距 12mm

2、 的公差为-0.11，属 11 级精度。查公差表可得各尺寸公差为：零件外形： 65 mm 24 mm 30 mm R30 mm R2 mm+0.36零件内形：0 10mm孔心距： 37 0.31mm 结论：适合冲裁。2. 工艺方案及模具结构类型 该零件包括落料、冲孔两个工序，可以采用以下三种工艺 方案： 先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 落料 -冲孔复合冲压，采用复合模生产。 冲孔 -落料连续冲压，采用级进模生产。 方案模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成0零件的加工，生产效率较低，-0.11难 以满足零件大批量生产的需 求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合 冲裁或

3、级进冲裁方式。由于孔边距尺寸 12 mm 有公差要 求，为了更好地保证此尺寸精度，最后确定 用复合冲裁方 式进行生产。工件尺寸可知， 凸凹模壁厚大于最 小壁厚， 为便于操作， 所以复合模 结构采用倒装复合模及弹性卸料 和定位钉定位方式。3. 排样设计 查冲压模具设计与制造表 2.5.2，确定搭边值： 两工件间的搭边： a=2.2mm 工件边缘搭边： a1=2.5mm 步距为： 32.2mm 条料宽度 B=D+2a1=65+2*2.5=70 确定后排样图如 2 所示 一个步距内的材料利用率为： =A/BS 100%=1550( 7032.2) 100% =68.8%查板材标准，宜选 900mm

4、1000mm 的钢板，每张钢板可 剪裁为 14 张条料( 70mm1000mm)，每张条料可冲 378 个 工件，则为： =nA1/LB 100%=3781550/9001000100%=65.1%即每张板材的材料利用率为 65.1%4. 冲压力与压力中心计算冲压力落料力 F 总=1.3Lt =1.3215.962450=252.67（KN ） 其中按非退火 A3 钢板计算。 冲孔力 F 冲=1.3Lt =1.32 102450 =74.48（ KN ） 其中： d 为冲孔直径， 2 d 为两个圆周长之和 卸料力 F 卸 =K 卸 F 卸=0.05 252.67=12.63（ KN ）推件力

5、F 推=nK 推 F 推=60.05537.24=12.30（ KN ）其中 n=6 是因有两个孔。 总冲压力：F 总= F 落+ F 冲+ F 卸+ F 推=252.67+74.48+12.63+12.30=352.07（KN ）压力中心如图 3 所示：由于工件 X 方向对称， 故压力中心 x0=32.5mm=13.0mm其中：L1=24mm y1=12mmL2=60mm y2=0mmL3=24mm y1=12mmL4=60mm y4=24mmL5=60mm y5=27.96mmL6=60mm y6=24mmL7=60mm y7=12mmL8=60mm y8=12mm计算时，忽略边缘 4-R

6、2 圆角。由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为（32.5， 13）5. 工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制； 冲孔部分以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。 即以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。刃口尺寸计算见表 1恚1刃口尺寸计算鮎尺寸(%斑im竝计算max -aD& =64.63 带曲=65?0.74z 蚯 e 246*盹凸複尺寸按 凹模尺寸配作丿保 证双面间隙在落z皿 m 36制件m0.2460.36之间科 凹Dmax -a度为：IT14级丿DdM映M)JA/4Dj =23.74 严=2比刃7- 7“nwx-nn one敢 x=0.5

7、同上=U OD u.ZHDDmax 1 血-0. 11 i*m% =29.严=30 ?0 $2同上Dmax ik叫乜唤-Ml/% =29.74 严=3%2同上A/4*遊凸模尺寸凹 履尺寸配作，保证 单面间隙在0.1230.13之间R2爲5同上it /4。戶.88严同上6. 工作零件结构尺寸 落料凹模板尺寸： 凹模厚度： H=kb （ 15mm ）H=0.28 65=18.2.mm凹模边壁厚： c（ 1.52）H=（1.52） 18.2=（ 27.336.4）mm 实取 c=30mm凹模板边长： L=b 2c=65230=125mm查标准 JB/T -6743.1-94 ：凹模板宽 B=125m

8、m 故确定凹模板外形为： 125 12518（ mm）。将凹模板作成 薄型形式并加空心垫板后实取为： 12512514（ mm）。 凸凹模尺寸： 凸凹模长度： L=h1+h2+h=16+10+24 =50（ mm）其中： h1-凸凹模固定板厚度 h2-弹性卸料板厚度 h-增加长度（包括凸模进入凹模深度，弹性元件安装 高度等） 凸凹模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构凸凹模内外刃 口最小壁厚为 7mm，根据强度要求查 冲压模具设计与制造 表 2.9.6 知，该壁厚为 4.9mm 即可，故该凸凹模侧壁强度足 够。冲孔凸模尺寸： 凸模长度： L 凸 = h1+h2+h3=14+12+14 40mm其

9、中：h1-凸模固定板厚h2-空心垫板厚 h3-凹模板厚凸模强度校核：该凸模不属于细长杆，强度足够。7. 其它模具零件结构尺寸 根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸并查标准 JB/T-6743.1-94 ，确定其它模具模板尺寸列于表2：序号名称长宽厚（mm）材料数量1上垫板1251256T8A12凸模固定 板1251251445 钢13空心垫板1251251245 钢14卸料板1251251045 钢15凸凹模固 定板1251251645 钢16下垫板1251256T8A1根据模具零件结构尺寸，查标准 GB/T2855.5-90 选取后侧导 柱 12525 标准模架一副。8. 冲床选用根据总冲压力

10、 F 总=352KN ，模具闭合高度，冲床工作台面 尺寸等，并结合现有设备，选用 J23-63 开式双柱可倾冲床， 并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：公称压力： 63KN滑块行程： 130mm行程次数： 50 次 /分最大闭合高度： 360mm连杆调节长度： 80mm工作台尺寸（前后左右） ： 480mm 710mmI SS J寒件名床礬件号切 5页止动件4并5员检验图表tnanMU後度A3攻自号检脸內宅桔验工且1各王嬰尺寸游标卡尺rCtlK rsiiffx?L*10.模具总装配图?445i45*T8A6f)i枷nAHRC2428HRC2428HRC4g48CB?0-8b ；B/T%

11、qjp-yq JB/T?6$a $-9 4 JR/T7 64 3. JR/T?64 3】莎 JBfT?3? 6-9$M8X25125X12,X612,X12、XH_21_如 Xl2XlQ1615131210导电am丄j_ 丄i丄2q2SiCN245$45卡HT2皿45*0235-心卩T10A45畀4站GC5GCN5T8ACN245*45乌HT200材料HRC2428HRC24 28HR%428HRC24 28HRC56冊HRC62百4 HRC6264HRC54$8HRC4348HRC5842性处0 (BK)止动件冲孔落料JB/T?643,1-94 lXl25XZCB119-8643OX62JR

12、/T%43 3Tq25Xl25Xl2CB/T2855. 5-9QGB】976l2SXl2SXia12、X125X3Q 鱼 4X14J 8/T9646. )-94GR/T5825T】GR】A80CB7Z6CB/T2861.6-而 CR/T286】.】-丽GB/Tqy.C】9-86CR?O-g5GB/T2855-90-1012T7 】QX3$冷 22X80$22X$0$】以4$ 眦X4Q l岁聲Qxp 参君尺寸】SB様记 描因 EE SH 审核复合模型别|枣组件号第版1:1扶12页慄（页设备警成都航院團4模貝務配图11.宴具辛伶區其J技术要求1 上 下面光滑无毛剌.半行厦为0.0Z 2材料为T10

13、A,務浮火JffiC60-63.带号的尺卄河应尺寸及鯛值配1需nwnx:口3凸巴模诚都轨院B BEXIIUEC厲7I *4ttit畑号ttW凸模散比M UtT1CA11: 1技术長求1 表面光滑无毛祉2.KRC&0-64.凹相辺戍掃航阮fnj:ii aEciiuriRJM1W. c-c區5 =会蚕軽畐10上團11卞垫枚丨 “ I TH I T3MM8Z：J2fr少 觀 9“W/fc3LL比if*卷區U推件按模具制造1、主要模具零件加工工艺过程序号工称工序内容1备料怫件（退火状态）15 X 55m2热辻理j8A.硯度达 180220HB3车侶一弟面打顶关兀 车nffi至523律头车另一5*面长

14、展至尺寸SOuu打励汛5议顶尖顶.丰夕bffl尺寸0114 土 O.OiiM, ei06004j至襲 鴉车尺寸允2严至更求45热处理觀匕 谨度至566OHRC.6am躺1 别也尺寸hrMU eio.w打X.MB至興求.7线翎切除工作面啖犬孔&度尺寸至40；mm要求.8眄刖曲财面至Ra0 8snu910钳工6?（钳修并爰收保证）口花二 T10A SS： - 2第忙祥儿二後訂二二徨Ed震N工工兰过径：32菱箜：60 - “叱工序名urns1蹄（退火 S）70X40X 55mm2臥而见光3平話鸟离度两平而岂尺寸51mm4e 划雄 在畏虔方一謝留堤切国夹位6皿 后分中划凸榛轮嗨 并划苑凹模涓中心銭 钻

15、孔 按凹欖帝口中心钻妓切商芽柱JL炎扩凹横落料況孔列靈求.钻妗顷孔并攻丝列整求5珂处理潯火 現度ii6A（MHRC6平幺鸟高虔到50 4mm7割口横及两凹樓并曾边解aoio 020硏瞎余畫8钳WK 胡凸凹入凸HI圃定板 （2）W务洌藍轲O&ub9平虑矗高度目更求10钳序号IW3S1毎科汽 1TF 洞 130X 130X 162根处理调质破度2428HRC3粗後旣犬面达1213X 125.3* 14 3mm,并便两大平面和相第两倒百相 互基奉垂亶4平電光两大平砂能14 4mm,并两相邻伺面0觇9面屡亶垂亶度Q O2nurVI 00mn）5钳 划线欖固定孔中心绫锄7孔中心线男纹过孔中心圾询仃 过孔

16、中心琏 钻孔 趣定孔芽丝线輩畑孔和镇钉过肠農丞6疑切测劄凸安茨固定孔单辺屋0 01-0 0亦研余重7钱凸1H固定孔背面沅孔金密5E8钳9平矗睛横厚匡封鼻求10钳三檢岂忌枕如二二艺过理坊料：4A浇麦:24 2fi HRC1备料PBF科 130X13axi8inm2粒tt:理m H 24-28HRC3ttASoii 125 5X125 3X 16 8mm予便两大平面和 車霆亶4n画光两大平而鼻度达4mm芥IS两伯綁面淒09方赞亶垂亶 度 0 02mnV100mm5钳(D划綾加坎孔申心匕0纹辽孔印心坂 伯钉孔中心纸迢凹3 定孔轮那匕ftjjusm 孔或坎过孔到豐求卫凹 理定乩域切出孑銭e 丝 坟歿欢

17、底丝封受求6统切劃劄凸凹根安叢圃定孔单边弱研铁童0 01-0 02ran7钳WK 咤凹橫配入安*固定孔8平腦鹰厚度対襲求9钳& 5T$作朋孔己也奧豎丘扳器二二艺垃轻序号1Jim1备料汽割测 130X|30X|2mm2决处理S 24-28 HRC318後征达125 3X125 3X10 amm.fff5e两大平面和侣邻两巒面鼻4nJ8龙两大甲面JI度达104mm 芥18两伯涮BOSS而垂屋 度 0 OZmnVl 00mm5伽线妙坎孔中心仪定位钉孔中心磁中间型孔链盹 诂孔ttttJg孔建位仃底孔型孔乎圾孔 校孔双鉉 役宦位钉底孔封要戏號纹孔攻丝到!求6坡切剳制型孔封襄求7钳(D臭孔与凸凹装配 定位

18、钉与定位rrs 域欢孔与蛛钉芸配2MH匡到貝家9钳总型J股兀二工艺1理粒L F竹澄叟：；4 -茁HR：阿UFSTWW1侖科TTI 130X 130X15mm2却b理24-28 HRC312S JX125 3X 12并按两大平面和伯铝两侧面基JTM4色汽两大平丽耳度选12 4mm,并瞎两相邻的丽使四而垂涯 厘 0 02mm/l00twn5(D划皱 姊钉过孔中右么舶CT过孔中心銭建件埃型孔轮聖经 钻孔诂親订孔及婷钉过孔對奥求6传攜件块型孔到奧求7配入Mt件块8平*陽两大平面JJ虔达更求9钳总磁空心垫芒t:二工艺辻程土心:454: 24 - 2& SC上槟童工艺过程ttU :HT2X序号TIF名1备

19、料按 GBH 2笳”一90 迭詢 125X 125 92钳G)划殘或仃过孔中心拔網钉孔中心连擾柄扎中心龈轮麻线 钻孔 钻蚊钉过孔及視背面沉孔鉀是弟3干歯与柄配平農柄孔0 52及台尬Q6O到IR?4钳与濮柄配粘止转斛孔到鼻采5总址配 用透光层保庄凸01固定板上两凸与下模上凸凹複対 申后上樓座与凸e圭板配作舘孔用坠片层保证凹横与下上凸凹横的凸横对中后上横座与凹 欖板配低$轨6钳杓XJT1备料按 GMT 2855.5-90 送购 12$ 25 模柴2钳 划馥 换術过孔中心域.和科妗仃过孔中心线陌厦科孔中 心牡a凹俱窮固姊仃头过孔中心蛙 钻孔 钻上述各JL到雯衣偲孔而况孔到旻求3钳石凸凹蚯板配作钿孔4

20、钳下蛍多二二工艺迁程材斗=HT2O0拾件誤抚工工艺过厲材料:45# S3 ： 24 - 2S HEC序号工序名1备科气UF料 74X37X25mm2热处理稈火 舷 2428 HRC3ffllt伐六而见光4平!8上F两平面封妥求5 划壌0 12过孔中心規各而絵晦 S6孔 枯212过孔!求6ft各型而各台阶到要泉7&K2. 口工过程：潼工責吋灸注隠O刃钗层制件：柴油机飞轮锁片材料： Q235料厚： 1.2mm 该制件为大批量生产，制品图如下： （一）冲裁件的工艺分析1、冲裁件为 Q235 号钢，是普通碳素钢， 有较好的冲压性能， 由设计书查得 =350Mpa 。2、该工作外形简单，规则，适合冲压加

21、工。3、所有未标注公差尺寸，都按 IT14 级制造。4、结论：工艺性较好，可以冲裁。方案选择：方案一：采用单工序模。方案二：采用级进模。方案三：采用复合模。单工序模的分析单工序模又称简单模，是压力机在一次行程内只完成一个工序的冲裁模。工件属大批量生产，为提高生产效率，不宜采用单工序模，而且单工序模定位精度不是很高，所以采用级 进模或复合模。级进模的分析级进模是在压力机一次行程中，在一副模具上依次在几个不同的位置同时完成多道工序的冲模。因为冲裁是依次在几个 不同的位置逐步冲出的，因此要控制冲裁件的孔与外形的相 对位置精度就必须严格控制送料步距，为此，级进模有两种 基本结构类型：用导正销定距的级进

22、模和用侧刃定距的级进 模。另外级进模有多个工序所以比复合模效率低。复合模的分析 复合模是在压力机一次工作行程中，在模具同一位置同时完 成多道工序的冲模。它不存在冲压时的定位误差。特点：结 构紧凑，生产率高， 精度高，孔与外形的位置精度容易保证， 用于生产批量大。复合模还分为倒装和正装两种，各有优缺 点。倒装复合模但采用直刃壁凹模洞口凸凹模内有积存废料 账力较大，正装复合模的优点是：就软就薄的冲裁件，冲出 的工件比较平整，平直度高，凸凹模内不积存废料减小孔内 废料的胀力，有利于凸凹模减小最小壁厚。经比较分析，该制件的模具制造选 用导料销加固定挡料销定位的弹性 卸料及上出件的正装复合模。（二）排样

23、图设计及冲压力和压力中心的计算由 3-6 ，3-8 表可查得：a1=0.8，a=1.0， =0.6 查书 391. 料宽计算： B= (D+2a)=62+2*1.0=64mm2. 步距： A=D=a1=62+0.8=62.8mm3. 材料利用率计算： =A/BS100%=R2-(R2+12*4.2 ) /62.8*64=3.14*312-(3.14*18.52+50.4)/62.8*64 100%=47.08%(其中 a是搭边值， a1是工作间隙， D 是平行于送料方向冲 材件的宽度， S是一个步距内制件的实际面积， A 是步距， B 是料宽， R1 是大圆半径， R2 是小圆半径， 12 4

24、.2 是方孔的 面积，为一个步距内的材料的利用率)4. 冲裁总压力的确定： L=2*3.14*31+2*3.14*18.5+12+2*4.2=331.26 (周边总长)计算冲裁力： F=KLt 查设计指导书得 =350MpaF=1.3*331.6*1.2*350 180KN 落料力：F落=1.3lt=1.3*(2*3.14*31 )*1.2*350=106295.28N卸料力：F 卸 =kF 落 =0.02*106295.28=2125.9N冲 孔 力 ： F 冲 =1.3*3.14dt +1.3* ( 12+2*4.2 ) *1.2*350=74572.68N顶件力： F 顶 =-k2F 落

25、=0.06*106295.28=6377.7N 冲裁总压力： F=F 落+F 卸+F 冲+F 顶=106295.28+2125.9+74572.68+6377.7=189.4KNF 压=（1.11.3） F =246KN说明：K 为安全系数，一般取 1.3；k 为卸料力系数，其值为0.020.06，在上式中取值为 0.02；k2 为顶件力系数，其值为 0.030.07，式中取值为 0.065. 压力机的初步选用： 根据制件的冲裁的公称压力，选用开式双柱可倾式压力机， 公称压力为 350k N 形号为 J23-35 满足：F 压 F滑块行程80mm行程次数50最大闭合高度280mm封闭高度调节量

26、60mm滑块中心线到床声距离205mm立柱距离300mm工作台尺寸直径260mm工作台尺寸前后380mm工作台尺寸左右61(mm工作台乳玄径260 mm工作台孔前后3( Ml ruin工作台孔左右290 mm垫板尺寸60mm15(hnm模柄尺寸赳径50 mm琛度70 mm滑块底面尺寸前后190左右210床声垠大町你角20& 压力中心的确定:x41=0_ py + PiXi +化”几-卩*5.34.4x(-20.1)4-116x0+195xO _ 34.4 + 116 + 195P?，P.P1,分别为大岡，小鬪，方槽的周长 压力中心图如下（三）凸凹模分别加工时刃口尺寸的计算60.02 勺=0.0

27、3（由表 3-34）Z 0.1K0Z =（）.126 （由表 333）满足乙%込的条件a均按rrw级选取，故有（四）凹模的设计凸凹模采用分别加工法制造凹模材料为T8 A热处理H RC40-60,凹模的几何中心 和压力中心重合.1-凹模厚度H =1 SnmiH = kb =0.3x62 = 18.6mmC = (l.5-2)/ H(30-4(Wr)对于落料:D-ZA) = (62-0.5x0.74)严=61.63严 mmD 犷( Z* )=.63 0.126)九=61.5寫对于冲孔：6卄=0.020 %= 0.020查表3-34满足无“ 忌+给4、=(九 +皿)：=(37 卜OC0.62)臨=3

28、7.31 爲dR = ( d 八 + Z _) ；*= (37.31 +0.126):叫 37.44 严A, n=( A+xA) :=( 41.2+0.5x0.63) =41.5%A咱=(人、十 ZJ：入=141.51 * 0.126)：“ = 41.636 嘗A2 启 A *5鸟 d 124-0.5x0.43) 11.7X5爲SW % 十 ) H11.785+Q125 ) r=l 1.911 汗 说明分别加法优点：凸凹模具有互换性制造周期短便于 成批制造，缺点需要采用较小的凸凹模制造公差才能满足 Sg的要求成本比较高.4.冲孔凹模洞口形状的选择凹模洞M冇两种基本形式：一种是直壁式，一种是斜壁

29、 式直壁式强度好，刃懈后尺寸不增犬，冲件精度高，但冲裁 时磨损大，丁件易在型牢内聚集，严重时会使凹模胀裂，不如 斜壁式刃口锋利，每次刃曆的磨量大.为僻免工件易在型空 内聚集，凹模洞口形状选择直壁式.5. 凹模的固定方法凹模墜厚（】d 2）H三30mm2. 垂直于送料方向的凹模宽度BR = S +（2.5 4）H = 62 + 3,2x I &6 = 121,52mm3送料方向的凹模长度I，L = b + 2C = 62 + 2x30 = 122mm凹模的外型尺寸为：122X121.52X1&6取标准凹模尺寸为：125X 125X25 允许课普5-10mm式中b为送料方向的凹模刃口间最大尺寸；S

30、为垂直于送料方向的凹模刃口间最大尺寸；C为送料方向的凹模刃口至凹模边缘的最小距离, K为系数，考虑板料厚度的影响，其值可杳表3-154.冲孔凹模洞口形状的选择凹模洞口有两种基本形式:一种足宜墜式，一种是斜變 式直壁式强度好，刃瞬后尺寸不增犬，冲件精度高，但冲裁 时磨损大，工件易在型宇内聚集严康时会使凹模胀裂，不如 斜壁式刃口锋利，每次刃磨的磨量大为僻免工件易在型空 内聚集，凹模洞口形状选择直壁式.5.凹模的固定方法凹模一鞭来用螺钉和角钉固定在卜模座上。螺钉和销 钉的数量.规格和它们的位置尺寸均以在标准在査得，但有 时要根据模具上结构的需要做出适当的调整。（五）凸模的设计1. 凸模材料为T8A,根据制件的形状，凸模的结构形式可 采用也通式2. 凸模