第三章冲裁模设计3

1、第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟复习与思考1、什么是冲裁间隙？冲裁间隙对冲裁过程中有着什么影响？第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟2.4 凸、凹模刃口尺寸的确定重要性 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。 模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 冲裁件的尺寸和形状位置精度取决于凸、凹模工作部分尺寸，而直接影响冲裁件断面质量的冲裁合理间隙也是依靠凸、凹模工作部分来实现和保证的，因此正确地确定和合理标注工作部分尺寸是冲裁模设计成功的关键。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟生产实践发现的规律：1冲裁件

2、断面都带有锥度。 在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。光亮带是测量和使用部位。 落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，落料件的光亮带处于大端尺寸； 孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的，冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。 2凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟计算原则设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙 取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。 设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间 隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模

3、刃口尺寸来取得。 根据冲模在使用过程中的磨损规律， 设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的 最小极限尺寸； 设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔 的最大极限尺寸。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高24级。 对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6IT7级来选取； 对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取； 对于刃口尺寸磨损

4、后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值1/8来选取。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。 若工件尺寸标有上下偏差，则应将上下偏差换算为上述要求的等价相应公差，若工件上没有标注公差，则按国家标准配合尺寸的IT14级来处理。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟2.4.1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则 在计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别考虑，其原则如下： （1）落料时，因落料件光面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准

5、。 落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故凹模凹模 基本尺寸应应取落料件尺寸公差范围内的落料件尺寸公差范围内的较小较小尺寸尺寸 落料凸模凸模 的基本尺寸则是在凹模基本尺寸上减去最小合理间隙 。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 （2）冲孔时，因孔的光面尺寸与凸模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凸模刃口尺寸，即以凸模刃口尺寸为基准。 又因冲孔的尺寸会随凸模刃口的磨损而减小，故凸模又因冲孔的尺寸会随凸模刃口的磨损而减小，故凸模基本尺寸应基本尺寸应取取冲件孔尺寸公差范围内

6、的冲件孔尺寸公差范围内的较大较大尺寸。尺寸。 冲孔凹模的基本尺寸则是在凸模基本尺寸上加上最小合理间隙。 （3）凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差和凸、凹模加工方法确定，既要保证冲裁间隙要求和冲出合格零件，又要便于模具加工 。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟2.4.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法凸、凹模刃口尺寸的计算方法 凸、凹模刃口尺寸的计算与加工方法有关，基本上可分为两类 。 分开加工 具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。 配合加工 Zmin易保证，无互换性、制造周期长。 第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟1凸、凹模分别加工时

7、的计算法 凸、凹模分别加工是指凸模与凹模分别按各自图样上标注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙由凸、凹模刃口尺寸及公差保证。计算方法：分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并标注在凸 、凹模设计图样上。优点：凸、凹模具有互换性，便于成批制造。 但受冲裁间隙的限制，要求凸、凹模的制造公差较小，主要适用于简单规则形状（圆形、方形或矩形）的冲件。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 设冲孔件内孔尺寸为 ，根据刃口尺寸计算原则，可得 冲孔 凸模刃口尺寸 (3-3) 凹模刃口尺寸 (3-4) 0min)(pxddp dZddpd0min)( dZxd0minmin)(0d第三章 冲裁模设计主讲： 机电

8、学部 黄惠麟 设落料件外形尺寸为 ，根据刃口尺寸计算原则，可得 落料 凹模刃口尺寸 (3-5) 凸模刃口尺寸 (3-6) dxDDd0max)(0min)(pZDDdp 0minmax)(pZxD 0D第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟式中 Dd、D p落料凹、凸模刃口尺寸(mm)； dp、d d冲孔凸、凹模刃口尺寸(mm)； Dmax 落料件的最大极限尺寸(mm)； dmin冲孔件孔的最小极限尺寸(mm)； 冲件的制造公差(mm，若冲件为自由尺寸，可按IT14级精度处理)； Zmin最小合理间隙(mm)； 第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟p 、d 凸、凹模制造公差(mm)，

9、按“入体”原则标注，即凸模按单向负偏差标注，凹模按单向正偏差标注。 p 、d可分别按IT6和IT7确定， 也可查表3-4，或取或取(1/41/6)；x 磨损系数，x值在0.51之间，它与冲件精度有关，可查表2.8或按下列关系选取： 冲件精度为IT10以上时，x=1； 冲件精度为IT11IT13时，x=0.75； 冲件精度为IT14以下时，x=0.5。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟表3-4 规则形状（圆形、方形）件冲裁时凸、凹模的制造公差 （mm）第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟表2.8 磨损系数x第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟上述计算公式，可以将冲件与凸、 凹

10、模刃 口 尺寸及公差的分布状态用图3-12表示。从图中还可以看出，无论是冲孔还是落料，为了保证初始间隙值间隙Z，分开加工凸、凹模的制造公差必须满足下列条件：图3-12 落料、冲孔时各部分尺寸及公差的分布状态 a）落料 b）冲孔p+d Zmax-Zmin第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟如果 p+ d Zmax-Zmin 时可以取 凸模 p=0.4(Zmax-Zmin) 凹模 d=0.6(Zmax-Zmin) 图3-12 落料、冲孔时各部分尺寸及公差的分布状态 a）落料 b）冲孔第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 也就是说，新制造的模具应该保证： p + d +ZminZmax

11、否则，模具的初始间隙超过允许的变动范围ZminZmax，会影响模具的使用寿命。 如果p+d Zmax-Zmin，则应采用凸、凹模配作方法。 第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟孔心距尺寸计算 当在同一工步冲出冲件上两个以上孔时，因凹模磨损后孔距尺寸不变，故凹模型孔的中心距可按下式确定： (3-7) 式中 Ld 凹模型孔中心距(mm)； L冲件孔心距的尺寸(mm)； 冲件孔心距公差(mm) 。 当冲件上有位置公差要求的孔时，凹模上型孔的位置公差一般可取冲件位置公差的1/3 1/5 。8/ LLd第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟例3-1 冲裁图3-13所示衬垫零件，材料为Q235钢

12、，料厚 t=0.5mm，试计算凸、凹模刃口尺寸及公差。解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。 外形 由落料获得， 及180.09由冲孔同时获得。查表3-3得，Zmin=0.040，Zmax=0.060，则 Zmax- Zmin=0.06-0.04=0.02 mm。 mm062. 036mm12. 0062图3-13 工件图第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟由标准公差数值表查得磨损系数x：mm12. 0062为IT12级，取x = 0.75；为IT14级，取x = 0. 5；mm062. 036设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则1、冲孔： 0008. 00008.

13、 00min09. 6)12. 075. 06(pxddpmmmmZdddpd012. 00012. 000min13. 6)04. 009. 6(dp校核：minmaxZZ0.008 + 0.012 0.06 - 0.040.02 = 0.02（满足间隙公差条件）第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟2、孔距尺寸:（180.09） (mm)3、落料：mmmmxDDdd025. 00025. 000max69.35)62. 05 . 036(mmmmZDDpdp0016. 00016. 00min65.35)04. 069.35(校核：0.016 + 0.025 = 0.041 0.02（

14、不能满足间隙公差条件）8/ LLd023. 0188/18. 018第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟mmZxDZDDppdp0008. 00minmax0min65.35mmxDDdd012. 000max69.35dp、pminmax4 . 0ZZ=0.40.02=0.008 mm dminmax6 . 0ZZ =0.60.02=0.012 mm故 因此，只有缩小 ，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： 第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟2凸、凹模配作加工时的计算法 凸、凹模配作加工是指先按图样设计尺寸加工好凸模或凹模中的一件作为基准件（一般落料时以凹模为基准

15、件，冲孔时以凸模为基准件），然后根据基准件的实际尺寸按间隙要求配作另一件。特点：模具的间隙由配作保证，工艺比较简单; 不必校核d+pZmax-Zmin条件，并且还可以放大放大基准件的制造公差（一般可取冲件公差的1/4），优点：制造容易， 缺点：但不能互换；适用：冲裁薄板件（因其Zmax-Zmin很小）和复杂 形状件的冲模加工。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 采用凸、凹模配作法加工时，只需计算基准件的刃口尺寸及公差，并详细标注在设计图样上。 而另一非基准件不需计算，且设计图样上只标注基本尺寸（与基准件基本尺寸对应一致），不注公差，但要在技术要求中注明：“凸（凹）模刃口尺寸按凹（凸）模

16、实际刃口尺寸配作，保证双面间隙值为ZminZmax”。特别适合：各种复杂几何形状的凸、凹模刃口尺寸的计算。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟凸模与凹模配作法（1）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口尺寸类型：磨损后变大，变小还是不变。（2）根据尺寸类型，采用不同计算公式。磨损后变大变大的尺寸，采用分开加工时的落料凹模尺寸计算公式。磨损后变小变小的尺寸，采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式。磨损后不变不变的尺寸，采用分开加工时的孔心距尺寸计算公式。（3）刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（）。第

17、三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 根据冲件的结构形状不同，刃口尺寸的计算方法如下： （1）落料 落料时以凹模为基准，配作凸模。设落料件的形状与尺寸如图3-14a所示，图3-14b为落料凹模刃口的轮廓图，图中虚线表示凹模磨损后尺寸的变化情况。图3-14 落料件与落料凹模a）落料件 b） 落料凹模刃口轮廓第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 从图3-14b可看出，用单配加工法制造模具常用于复杂形状及薄料的冲裁件。在计算复杂形状的凸模和凹模工作部分的尺寸时，往往可以发现在一个凸模或凹模上会同时存在着三类不同性质的尺寸需要区别对待。 第一类:凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸； 第二类:凸模

18、或凹模在磨损后会减小的尺寸； 第三类:凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 故凹模刃口尺寸也应分三种情况进行计算： 凹模磨损后变大的尺寸(如图中A类尺寸)，按一般落料凹模尺寸公式计算； 凹模磨损后变小的尺寸(如图中B类尺寸)，因它在凹模上相当于冲孔凸模尺寸，故按一般冲孔凸模尺寸公式计算； 凹模磨损后不变的尺寸(如图中C类尺寸)，可按凹模型孔中心距尺寸公式计算。 具体计算公式见表2.9。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟0A4/0max)(xAAd04/min)(xBBd8/)5 . 0(min CCd表2.9 以落料凹模为基准的刃口尺寸计算注：A

19、d、Bd、Cd 落料凹模刃口尺寸； A、B、C落料件的基本尺寸；Amax、Bmin、Cmin落料件的极限尺寸； 落料件的公差；x磨损系数。0B第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 对于落料凹模或冲孔凸模在磨损后将会增大的第类尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸。所以，第一类尺寸公式为: 第一类尺寸(冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸x) 对于冲孔凸模或落料凹模在磨损后将会减小的第二类尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸。所以，第二类尺寸公式为: 第二类尺寸(冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸x) 0(1/4)+(1/4) 0第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 对于凹模或凸模在磨损后基本不变的第三

20、类尺寸不须考虑磨损的影响，凹模或凸模的基本尺寸冲裁件的中间尺寸，其公差取正负对称分布。所以,第三类尺寸公式为: 第三类尺寸冲裁件上该尺寸的中间尺寸(1/8) (关于配合加工法凸、凹模的尺寸如图3-14和图3-15所示，其制造公差的计算公式见表2.9)第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 （2）冲孔 冲孔时以凸模为基准，配作凹模。设冲件孔的形状与尺寸如图3-15a所示，图3-15b为冲孔凸模刃口的轮廓图，图中虚线表示凸模磨损后尺寸的变化情况。图3-15冲件孔与冲孔凸模 a）冲件孔 b）冲孔凸模刃口轮廓第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 从图3-15b中看出，冲孔凸模刃口尺寸的计算同

21、样要考虑三种不同的磨损情况： 凸模磨损后变大的尺寸(如图中a类尺寸)，因它在凸模上相当于落料凹模尺寸，故按一般落料凹模尺寸公式计算； 凸模磨损后变小的尺寸(如图中b类尺寸)，按一般冲孔凸模尺寸公式计算； 凸模磨损后不变的尺寸 (如图中c类尺寸)仍按凹模型孔中心距尺寸公式计算。具体计算公式见表2.10。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟0a4/0max)(xaap0b04/min)(xbbp8/)5 . 0(min ccp表2.10 以冲孔凸模为基准的刃口尺寸计算a类尺寸：b类尺寸：注：aP、bP、cP冲孔凸模刃口尺寸； a、b、c冲件孔的基本尺寸；amax、bmin、cmin冲件孔的极

22、限尺寸； 冲件孔的公差； x磨损系数。第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 当采用电火花加工冲模时，一般是先采用成型磨削的方法加工凸模与电极，然后用尺寸与凸模相同或相近的电极（有的甚至直接用凸模作电极）在电火花机床上加工凹模。 因此机械加工的制造公差只适用凸模，而凹模的尺寸精度主要决定于电极精度和电火花加工间隙的误差。 电火花加工实质上也是配作加工，且不论是冲孔还是落料，都是以凸模作为基准件。 凸模的尺寸可以由前面的公式转换而得。对于简单形状件（圆形、方形或矩形）：第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 冲孔 落料 对于复杂形状件：冲孔时凸模刃口尺寸仍按表2.10计算；落料时凸模刃口

23、尺寸的计算按同样的原理， 考虑凸模磨损后变大、变小和不变三种情况，但应注意间隙的取向。04/min)(xddp04/minmax)(ZxDDp第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 例3-2 如图3-16a所示零件，材料为10钢，料厚t=2mm，按配作加工法计算落料凸、凹模的刃口尺寸及公差。 图3-16 冲件及落料凸、凹模刃口尺寸 a）冲件图 b）落料凹模刃口轮廓 c）落料凹模尺寸标注 d）落料凸模尺寸标注第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 解：由于冲件为落料件，故以凹模为基准，配作凸 模。凹模磨损后其尺寸变化有变大、变小和不变三 种情况，如图3-16b所示。 （1）凹模磨损后变大的尺寸：A1（ ）、 A2 （ ）、A3（ ）、A4（R60） 刃口尺寸计算公式为刃口尺寸计算公式为：072. 012006 . 07008 . 01604/0max)(xAAd第三章 冲裁模设计主讲： 机电学部 黄惠麟 因圆弧R60与尺寸 相切，故Ad4不需采用刃口 尺寸公式计算