冷冲压模具设计与制造实例.doc

> > 第 8 章 冷冲压模具设计与制造实例> 8.2 冷冲压模具设计与制造实例　　例 8.2.1 冲裁模设计与制造实例工件名称：手柄工件简图：如图 8.2.1 所示生产批量：中批量材料：Q235-A 钢材料厚度：1.2mm1．冲压件工艺性分析 此工件只有落料和冲孔两个工序 材料为 Q235-A 钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁工件结构相对简单，有一个 φ8mm的孔和 5 个 φ5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为 3．5mm(大端 4 个 φ5mm的孔与 φ8mm孔、φ5mm 的孔与 R16mm 外圆之间的壁厚)工件的尺寸全部为自由公差，可看作 IT14 级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求2．冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔采用单工序模生产方案二：落料-冲孔复合冲压采用复合模生产方案三：冲孔-落料级进冲压采用级进模生产方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚 3．5mm 接近凸凹模许用最小壁厚 3．2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。

方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳 3．主要设计计算（1）排样方式的确定及其计算设计级进模，首先要设计条料排样图手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图 8.2.2　所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转 180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件搭边值取 2．5mm 和 3．5mm，条料宽度为 135mm，步距离为 53 mm，一个步距的材料利用率为 78%（计算见表 8.2.1） 查板材标准，宜选 950mm×1500mm 的钢板，每张钢板可剪裁为 7 张条料（135mm×1500mm） ，每张条料可冲 56 个工件，故每张钢板的材料利用率为 76%图 8.2.1 手柄工件简图 图 8.2.2 手柄排样图（2）冲压力的计算该模具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件冲压力的相关计算见表 8.2.1 根据计算结果，冲压设备拟选 J23-253）压力中心的确定及相关计算计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图 8.2.3 所示。

在图中将 xoy 坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成 L1～L6 共 6 组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心 C 点的坐标（ 13.57，11.64） 有关计算如表 8.2.2 所示由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点 O 较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点 O若选用 J23-25 冲床，C 点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求4）工作零件刃口尺寸计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见表 8.2.3　所示 图 8.2.3 凹模型口图（5）卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计计算见表 8.2.4选用的四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作4．模具总体设计 （1）模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。

　　（2）定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定3）卸料、出件方式的选择因为工件料厚为 1.2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率4）导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式5．主要零部件设计 （1）工作零件的结构设计① 落料凸模结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2 个 M8 螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按 H6/m5其总长 L 可按公式 2.9.2 计算：=20+14+1.2+28.8=64mm具体结构可参见图 8.2.4（a）所示② 冲孔凸模因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换其中冲 5 个 φ5的圆形凸模可选用标准件 BⅡ型式（尺寸为 5.15×64） 冲 φ8mm孔的凸模结构如图 8.2.4（b）所示。

③ 凹模凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合其轮廓尺寸可按公式 2.9.3、2.9.4 计算：凹模厚度 H=kb=0.2×127mm=25.4mm（查表 2.9.5 得 k=0.2）凹模壁厚 c=（1.5～2）H=38～50.8mm取凹模厚度 H=30mm，凹模壁厚 c=45mm，凹模宽度 B=b+2c=（127+2×45）mm=217mm凹模长度 L 取 195mm（送料方向）凹模轮廓尺寸为 195mm×217mm×30mm，结构如图 8.2.4（c）所示2）定位零件的设计落料凸模下部设置两个导正销，分别借用工件上 φ5mm和 φ8mm两个孔作导正孔φ8mm 导正孔的导正销的结构如图 8.2.5 所示导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面 lmm ，所以导正销直线部分的长度为 1．8mm导正销采用H7/r6 安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用 H7/h6 配合起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为 8×163）导料板的设计导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取 1mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板的厚度按表 2.9.7 选择。

导料板采用 45 钢制作，热处理硬度为40～45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上导料板的进料端安装有承料板4）卸料部件的设计① 卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为 14mm卸料板采用 45 钢制造，淬火硬度为 40～45HRC②卸料螺钉的选用卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 12mm，螺纹部分为 M10×10mm卸料材料：Crl2MoV 热处理：58～62HRC技术要求：尾部与凸模固定板按 H6/m5 配合 材料：Crl2MoV热处理：58～62HRC 材料：Crl2 MoV 热处理：60～64HRC图 8.2.4 工作零件钉尾部应留有足够的行程空间卸料螺钉拧紧后， 应使卸料板超出凸模端面 lmm，有误差时通过在 螺钉与卸料板之间安装垫片来调整5）模架及其它零部件设计该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱 在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩而 引起的模具歪斜以凹模周界尺寸为依据，选择 模架规格导柱 d/mm×L/mm 分别为 φ28×160，φ32×160；导套 d/mm×L/mm×D/mm 分别为 φ28× 115×42，φ32×115×45上模座厚度 H 上模取 45mm，上模垫板厚度 H 垫取 10mm，固定板厚度H 固取 20mm，下模座厚度 H 下模取 50mm，那么，该模具的闭合高度：H 闭=H 上模＋ H 垫＋L＋ H ＋ H 下模－h2 =（45＋10＋64＋30＋50－2）mm=197mm式中 L——凸模长度，L=64 mm；H——凹模厚度，H=30mm；h2——凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm。

可见该模具闭合高度小于所选压力机 J23-25 的最大装模高度（220mm） ，可以使用6．模具总装图 通过以上设计，可得到如图 8.2.6 所示的模具总装图模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（7 个） 、凸模固定板及卸料板等组成卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出条料送进时采用活动挡料销 13 作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销 4，利用条料上φ5mm和 φ8孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销 13 上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销 4再作精确定距活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移 0．2mm ，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约 0．2mm而完成精确定距用这种方法定距，精度可达到 0．02mm 7．冲压设备的选定 通过校核，选择开式双柱可倾压力机 J23-25 能满足使用要求其主要技术参数如下：公称压力：250KN滑块行程：65mm最大闭合高度：270mm最大装模高度：220mm图 8.2.5 导正销图 8-2-6 手柄级进模装配图工作台尺寸（前后×左右）：370mm×560mm 垫板尺寸（厚度×孔径）：50mm×200mm模柄孔尺寸：φ40mm×60mm最大倾斜角度：30°8．模具零件加工工艺本副冲裁模，模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。

图 8.2.4（a）所示落料凸模的加工工艺过程如表 8.2.5 所示凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件，其加工工艺比较规范图 8.2.4（c）所示凹模的加工过程与图 7.2.1 所示落料凹模的加工过程完全类似，见表 7.2.4，在此不再重复9．模具的装配 根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修具体装配见表 8.2.6 所示 例 8.2.2 拉深模设计与制造实例零件简图：如图 8.2.7 所示生产批量：大批量材料：镀锌铁皮材料厚度：1mm1．冲压件工艺性分析该工件属于较典型圆筒形件拉深，形状简单对称，所有尺寸均为自由公差，对工件厚度变化也没有作要求，只是该工件作为另一零件的盖，口部尺寸 φ69可稍作小些而工件总高度尺寸 14mm 可在拉深后采用修边达要求2．冲压工艺方案的确定该工件包括落料、拉深两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后拉深采用单工序模生产方案二：落料-拉深复合冲压采用复合模生产　　方案三：拉深级进冲压采用级进模生产方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求方案二只需一副模具，生产效率较高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。

方案三也只需一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之工件尺寸偏大通过对上述三种方案的分析比较，该件若能一次拉深，则其冲压生产采用方案二为佳 3．主要设计计算 （1）毛坯尺寸计算根据表面积相等原则，用解析法求该零件的毛坯直径 D，具体计算见表 8.2.72）排样及相关计算采用有废料直排的排样方式，相关计算见表 8.2.7查板材标准，宜选 750mm×1000mm 的冷轧钢板，每张钢板可剪裁为 8 张条料（93mm×1000mm） ，每张条料可冲 10 个工件，故每。