冲压模具设计

材料：08，t =1mm；1.冲裁工艺设计1.1冲裁件的工艺分析08钢塑性较好，且零件没有尖角，过长的凸出悬臂，和过窄的凹槽，适合冲压加工。

1.2冲压工艺方案确定该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种方案：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—落料连续冲裁，采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产效率低，方案二只需一副模具，冲压件的形位公差容易保证，且生产率高。

方案三也需要一副模具，生产率也高，但零件的冲压精度较差，为保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具安装较复合模复杂，且成本较高。

通过对三种方案的比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。

2.冲裁排样设计2.1排样方案的确定排样是指在条料上冲裁件的布置方法。

条料排样可以分为三种：（1）有废料排样：沿冲件全部外形冲裁，在冲件周边都留有搭边，应此材料利用率低，但冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高。

（2）少废料排样：沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。

冲件质量稍差，但材料利用率稍高，冲模结构简单。

（3）无废料排样：沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。

冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。

采用少无、废料的排样，可以简化冲裁模结构，减少冲裁力，提高材料利用率。

但是，因材料本身的公差以及条料导向与定位产生的误差影响，冲裁件公差等级低。

同时因为模具单边受力，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且影响冲裁件的断面质量。

综上分析，并考虑零件的形状、材料、尺寸，选取有废料排样。

2.2搭边的选取排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。

搭边有两个作用：一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件：二是可以增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。

由表2.5.2确定搭边值工件间搭边值a1=0.8mm,侧边取搭边值a=1.0mm2.3送料步距、条料宽度及板料间距的计算2.3.1送料步距送料步距是指两次冲裁间板料在送料方向移动的距离，用s表示。

按图1.1排样求得S=d+a1=32+0.8=32.8mm2.3.2条料宽度及板料间距的计算条料宽度按下式计算B0∆-=（Dmax+2a+z）0∆-其中D为冲裁件宽度方向的最大尺寸；z 为导料板与最宽条料之间的间隙查表取z=0.5mmB 0∆-=（Dmax+2a+z ）0∆-=(32+2×1.0+0.5)0-0.4=34.50-0.4η =40%图1.1 同理按图1.2得 S=45.6 B 0∆-=35.5-0.4η=54.3%图1.2所以,采用第二种排样方案。

2.4 冲裁力和压力中心的计算2.4.1 冲裁力冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。

通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。

用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：F=KLtτb（2-2）=1.3×106.7×1×300=41.6KN式中F-------冲裁力L-------冲裁周边长度t-----材料厚度τb----材料抗剪强度（由下表查的）K-----系数（一般取K=1.3）卸料力 Fx=KxF （2-3）推件力 Ft=nKtF （2-4）顶件力 Fd=KdF （2-5）式中 Kx、Kt、Kd -----卸料力、推件力、顶件力,如表2.3所示 n-----同时卡在凹模内的工件数量式中 h-----凹模内的直刃壁高度t-----板料厚度表2.3卸料力、推件力及顶件力系数查表2.3 K x=0.045 Kd =0.06 Kt=0.050总冲压力Fz 总冲压力是各种冲压工艺的总和，根据不同的模具结构计算，由于本模具采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模，则：Fz=F+ Fx+ Fd （2-6）= 41.6+0.045×41.6+1×0.06×41.6= 45.98KN2.5.2 压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。

对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。

模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精度和寿命。

设直径为是10的圆心为中心坐标，则压力中心：X=[(34.27×(-4.08)+2.86×6.97+32×6+25.1×8+37.7+9.9)]/(34.27+2.86+32+25.1+ 37.7+37.7)=3.81mm因为零件关于角等分线对称，有：Y=X=3.81mm3.1 冲孔刃口尺寸计算由表3.1 确定初始双面间隙max Z 、 min Z 的值：max Z =0.14 min Z =0.1表3.1 初始双面间隙max Z 、min Z表3.2 规则形状凸、凹模的制造偏差由表3.2 确定p δ、d δ的值： 小孔：p δ=0.020 d δ=0.020 所以小孔的凸凹模刃口尺寸()0min p p x d d δ-∆+==()002.0002.015.43.05.04--=⨯+()dZ d d p d δ++=0min =()02.001.015.4++= 02.0025.4+校核间隙：04.01.014.0m in m ax =-=-Z Zp δ+d δ=0.020+0.020=0.040≤0.04大孔：p δ=0.020 d δ=0.02()0min p p x d d δ-∆+==()002.0002.0251.1243.05.012--=⨯+()dZ d d p d δ++=0min =()02.001.0251.12++=02.00351.12+孔心距尺寸：d L （min L +△/2）±△/8=16.215±0.050375mm3.2 落料刃口尺寸计算当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸有的增大，有的减少，如图所示()13.0025.052.00174.1952.05.020+⨯+=⨯-=AA 2= (6-0.5×0.30)0+0.25×0.30=5.850+0.0754 冲裁模主要零部件的结构与设计4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知采用复合冲压，但复合模又可分为倒装复合模和正装复合模，其各自的特点如下表表4.1正装复合模与倒装复合模的比较该冲件属于普通冲裁，精度要求不高，刃壁较薄，采用倒装比较合适，卸件可靠，便于操作，因此选用倒装复合模。

4.2 定位方式的选择定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置，以保证冲制出合格的零件。

条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进成为送进导向；二是在送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距）。

4.2.1 导料销的选择属于送料导向的定位零件有导料销，导料板、侧压板等。

导料板及侧压板多用于级进模和单工序模中。

导料销则多用于复合模和单工序模中。

因此选导料销做为导向且位于条料的同侧，一般设2个，从前向后送料时导料销装在左侧（固定式），为标准件。

4.2.2 挡料销的选择属于送料定距的定位零件有挡料销、导正销、侧刃等，导正销及侧刃多用于级进模和单工序模中。

挡料销则多用于复合模和单工序模中。

选取挡料销做定距定位零件。

在模具闭合后不许挡料销的顶端高出材料，因此选取活动式橡胶弹顶挡料销，其挡料销查表得d=4mm，l=12mm。

4.3 卸料装置和推件装置的选择4.3.1 卸料装置的选择常见的卸料零件有固定卸料板和弹压卸料板。

前者是刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用。

其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件。

主要用于冲制薄料和要求制件平整的冲模中，因此选取弹压卸料板。

弹压卸料板与凸模配合间隙值查表得C=0.1mm表4.3弹压卸料板与凸模配合间隙值在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口0.1～0.3mm。

卸料板的厚度查表4.4。

表4.4卸料板的厚度查上表得卸料板厚度ho =8mm4.3.2 推件装置的选择推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种，一般刚性用的较多，它由打杆、推板、连接杆和推件块组成。

其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件板，将凹模内的工件推出，其推件力大，工作可靠。

4.4 工作零件的设计4.4.1 凹模的设计凹模宽： B=S+（2.5-4.0）H=S+3.0KS=32（1+3*0.35）=65mm 凹模长： L=s1+2S2=32+44=76mm查表得标准值：凹模板长为80mm，宽为80mm。

凹模厚度的确定：kbHk——为系数b——为凹模刃口的最大尺寸(mm)查表3.5选取系数k=0.35表3.5凹模系数kH=32×0.35=11.2，取12。

凹模壁厚C≥2H=2×12=24;凹模外形尺寸为80×80。

凹模的刃口形式选用阶梯型直刃壁型孔。

直刃壁型孔的特点是刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变，制造方便。

其形状如图4.2图4.2凹模刃口4.4.2 凸凹模的设计凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。

凸、凹模的结构大到分为整体式和镶拼式的两种，镶拼式结构适合于大，中型和形状复杂，局部容易损坏的整体凸模式或凹模，而此处所需的凸凹模形状较简单，所以选用整体式来加工凸凹模。

它的内外圆均为刃口，凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为倒装结构时，内孔为阶梯型直刃壁型孔刃口形式，且采用下出料方式，则内孔无积存废料，胀力小，最小壁厚为材料厚度的1.5倍，即1.5t。

其结构如图4.3图4.3凸凹模4.4.3 凸模的设计凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、与上模板直接固定和采用低溶点合金或环氧树脂浇注固定三种，各自的特点的比较如下表。

表3.9固定形式的特点比较冲孔凸模为圆形，采取台阶式凸模，它的强度刚性较好，装配修磨方便，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n7）制造，最大直径的作用是形式台肩，以便固定，保证工作时凸模不配拉出，材料选取A T 10,热处理硬度为58～62HRC 。

其凸模长度计算公式：h h t h h L 321++++=其中h 1—凸模固定板厚度H1=H= 12mmt —材料厚度 1mm2h —垫板 6 mmh3-附加长度 5~10mmh —凹模厚度 12mmmm mm mm mm mm L 409121612=++++=凸模的结构形式如图 4.4图4.44.4.4 模架及组成零件的设计1、模架该模架选用中间导柱方形模架，导向装置安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。