冲孔落料模具1

1、第三章 冲孔落料模设计3.1 总体结构设计3.1.1 模具类型的选择由冲压工序分析可知，该工序为级进模。3.1.2 定位方式的选择零件大批量生产,又为复合模工序，所以安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸不大，厚度不适中，宜采用弹片式侧压装置的导料板导向，导正销导正。3.1.3 卸料方式的选择因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力不大，考虑零件尺寸不是很大，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。3.1.4 导向方式的选择该零件的落料冲压模为中小型冲模，零件的结构比较简单，对称，选择的送料

2、方式为横向送料，为了提高模具寿命和工件质量，方面方便安装调整，该复合模采用中间导柱的导向方式。3.1.5 存储机构的设计在进行零件的落料冲孔加工时，冲孔产生的废料会落堆积，工人不便于清扫，设置废料的存储机构，每当废料堆积一定的程度，就拉出存储机构进行清理省时省工。3.1.6 模架类型及精度由于零件厚度较薄，冲裁间隙很小，又是级进模，因此采用导向平稳的滑动导向模架，滑动模架导向精度高上模座在导柱上运动平稳，零件的送料方式为纵向送料，所以选择中间导柱滑动模架，考虑零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。3.2 模具工艺与设计计算3.2.1 计算毛坯尺寸将汽车后保险杠骨架下安装支架

3、三维零件图在UG软件中打开，利用软件的导出功能导出二维CAD图测得落料线。如下图所示： 图3-1 落料线二维图形3.2.2 搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，下表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。材料厚度圆件及>2的工件矩形工件边长L50mm矩形工件边长L50mm或2的工件工件间沿边工件间沿边工件间沿边<

4、0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t表3-1 搭边和

5、数值搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损表31给出了钢（WC0.05%0.25%）的搭边值。对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：钢（WC0.3%0.45%） 0.9钢（WC0.5%0.65%） 0.8硬黄铜 11.1 硬铝 11.2软黄铜，纯铜 1.2该制件是矩形工件，根据尺寸从表42中查出：两制件之间的搭边值=1.8（mm）,侧搭边值=2.0(mm)。由于该制件的材料使St13，所以两制件之间的搭边值为： =1.2×0.9=1.08(mm)侧搭边值 =1.5×0.9=1.25(mm)取=1.25(mm)3.2.3 条料宽度的确定计算条

6、料宽度有三种情况需要考虑；有侧压装置时条料的宽度。无侧压装置时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。本模具为有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。由条料宽度公式： 公式（32）其中条料宽度偏差上偏差为0，下偏差为，见表43条料宽度偏差。条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。 侧搭边值。查表可知：条料宽度（B/mm）材料厚度（t/mm）0.5>0.51>12200.050.080.10>20300.080.100.15>30500.100.150.20查表3-2条料宽度偏差调料偏差为0.20mm根据公式4 1 mm3.2.4 导板间间距的确定导料板间距离公式： C导料板与条

7、料之间的最小间隙（mm）；查表2.12得C=5mm 根据公式 =39+2.5+5=46.5mm 查表3-3： 材料厚度t/mm有 侧 压 装 置条 料 宽 度B/mm100以下100以上0.50.5112233445555555888888表3-3 导料板与条料之间的最小间隙C（mm）3.2.5 排样根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所

8、产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。零件是矩形零件，所以采用有费料直排法。3.2.6 材料利用率的计算：冲裁零件的面积为： A=长×宽=85×393.14×=3378.59送料步距为：S=39+1.08=40.08mm一个步距内的材料利用率为： =91.6% 图3-2为零件的排样图3.3 设计冲压力与压力中心,初选压力机.冲裁力：根据零件图,用Autocad测量出冲一次零件内外周边之和L=274.86mm又因为=270Mpa,t=1.2mm,取K

9、=1.3,则根据式，=KLt=1.3×274.86×1.2×270=115.77 KN卸料力:查中国工程大典表2.1-12,取=0.05,则=0.05×115.77=5.79 KN推件力:根据材料厚度取凹模刃口直壁高度，课本表2.25取h=6mm,故 n=h/t=6/1.2=5，查中国工程大典表2.1-12,取=0.06则=n =5×0.06×115.77=34.73 KN总冲压力：= +=115.77+34.73+5.79=156.29 KN应选取的压力机公称压力为:(1.11.3) =(1.11.3)×156.29KN=

10、172203KN因此根据课本表1.7可选压力机型号为JB21-250.压力中心：此零件图为对称图形，根据排样,冲孔的压力中心为圆心，落料也为对称图形。故在X轴上对称点在原点，=0，在Y轴上通过计算，=(+)（）=（3.14×9）（3.14×9+38.6×2+84.7×2）=0.01在Y轴上的压力中心的便宜为0.01比较小在允许范围之内，故可以直接讲零件的中心做作为模具的压力中心！3.4 计算凸凹模刃口尺寸及公差3.4.1 刃口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具

11、刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现： 1、由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 2、在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 3、冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则： 1、落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙去在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙去在凹模上。 2、考虑到冲裁中凸、

12、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，人能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。 3、确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不和格，会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件安国家“配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形工件可按IT7IT9级制造模具。冲压件的尺寸公差应

13、按“如体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。3.4.2 刃口尺寸计算由于材料厚度适中,零件简单形状规则，凸凹模制造相对简单，精度容易保证，故采用分别加工凸凹模，查课本表2.5，由刃口尺寸的基本原则，工件没有标注公差，非圆形尺寸落料时公差等级取IT14，所以取，冲孔时公差取IT11，所以取。 落料模根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸，将凹模尺寸减少到最小合理间隙值即得到凹模尺寸。根据课本计算公式2.2，2.3 =查课本表2.7，2.19规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差，尺寸公差=4

14、1.5，所以计算所得 = = = = = = = = = =冲孔模根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。查课本表2.4，2.5=由零件图冲孔直径=9mm,查表2.7规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公偏差，冲模的制造公差没有特别标注，取IT11级，x=0.75，查课本表2.19， = = =3.5 主要零部件的设计及其零件图设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件用什么方法加工制造及总体装配方法。结合模具的特点，本模具适宜采用线切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、内孔凸模。这种加工方法

15、可以保证这些零件各个内孔的同轴度，使装配工作简化。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。3.5.1 落料凸模的设计根据落料的形状为矩形，刃口截面尺寸为41.269mm大于16mm,比较大，所以选择扩展型凸模，又因为落料模，所以选择台肩式凸模。材料Cr12Mo1V1，热处理硬度6062HRC。线切割制造。查表3-4（标准）BDCminCmaxWmin全长L566371809032361631.97xxxx381937.97.5xxxx452544.98.8xxxx503049.910xxxx583557.911.5xxxx654264.913xxxx38321631.97xxxx381937.97

16、.5xxxx452544.98.8xxxx503049.910xxxx583557.911.5xxxx584264.913xxxx表3-4 扩展型台肩式凸模的结构型式与系列尺寸 （单位：mm）查表得 D=65 B=32 L=70如下图3-1落料凸模CAD图形 图3-3落料凸模CAD图形3.5.2 冲孔凸模的设计冲孔凸模的设计跟落料凸模的设计基本相同，冲孔凸模的刃口为圆形，且直径为9mm，其结构更为简单，选用普通凸模，热处理硬度5862HRC；头部回火4048HRC；表面粗糙度Ra58；矩形刃口的圆角半径r0.2mm。，参考表2-26（标准），P=9B=25D=16L=70 如下图3-4冲孔凸模

17、CAD图3.5.3 落料凹模的设计刃口尺寸为41.39mm比较大，所以选取整体式扩展型凹模，查表3-4，标准49页，材料为Cr12MoV；热处理硬度为6064HRC。h=6，C=41.39，L=35，D=70 图3-5落料凹模的CAD图3.5.4 冲孔凹模的设计 刃口的尺寸为9mm，而且为圆形，所以采用通用凹模，所用材料为Cr12MoV，热处理硬度为6064HRC，刃口与外圆D的表面粗糙度为Ra0.630.32。查表3-4（标准）冲孔凹模的CAD图如下所示h=6P=9L=35倾斜角度取2°冲孔凹模CAD图 图3-6冲孔凹模的CAD图3.5.5 弹性卸料板的设计由零件工艺分析卸料板的选

18、择为弹压卸料板，采用弹簧卸料板弹簧根据三协标准选择30×603.5.6 橡胶弹顶装置结构的设计弹顶装置一般是弹性的基本组成有顶杆，顶件块和装在下模底下的弹顶器，弹顶器一般为通用的，根据标准（P100）采取橡胶弹顶器。3.5.7 定位零件的设计定位零件是指将冲裁体精准地送入工位，将工序坯料精准地放入工位，并设置限制，使其限制在工位上。合理的设置定位原件与合件，十分的关键。因为该模具为级进模具，又是导料板导向，所以挡料装置选择始用挡料销。 由三协标准进行选择。3.5.8 存储机构的设计安全垫块选取45#，36×303.6 选用标准模架、确定闭合高度及总体尺寸 由于凹模外形尺寸为120×150择弹压卸料纵