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1、精品学习资源例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；生产材批料量：中Q235-A批量钢材料厚度： 1.2mm 1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；工件结构相对简洁，有一个8mm的孔和 5 个 5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满意要求，最小壁厚为 3 5mm 大端 4 个 5mm的孔与 8mm孔、 5mm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，一般冲裁完全能满意要求；2. 冲压工艺方案的确定该 工 件 包 括 落 料 、 冲 孔
2、 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；方案一模具结构简洁，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满意中批量生产要求；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，操作不便利；方案三也只需一副模具，生产效率高，操作便利，工件精度也能满意要求；通过对上述三种方案的分析比较
3、，该件的冲压生产采纳方案三为佳；3. 主要设计运算（1）排样方式的确定及其计算设计级进模，第一要设计条料排样图；手柄的外形具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采纳直对排，如图8.2.2所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地削减废料；隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180，再冲其次遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出其次部分工件；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%（运算见表 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
4、条料可冲56 个工件，故每张钢板的材料利用率为76%；该模 具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件；冲压根据（计3算）结压力果中，冲心的压确设定备图 8.2.1 手柄工件简图图 8.2.2 手（2）冲压力运算压力中心时，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， 组 基 本 线 段 ， 用 解 读 法 求 得 该 模 具 的 压 力 中 心C点 的 坐 标 （ 13.57 ， 11.64 由以上运算结果可以看出，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， 冲床，C点仍在压力机模柄孔投影面积范欢迎下载精品学习资源（4）工
5、作零件刃口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配工作简化；因此工作零件刃口尺寸运算就按分开加工的方法来运算，详细运算见表8.2.3所示；图 8.2.3 凹（5）卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计运算见表8.2.4；选用的四块橡胶板的厚度务必一样，不然会造成受力不匀称，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 ；欢迎下载精品学习资源（3）卸
6、料、出件方式的选因 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（4）导向方式的选为了提高模具寿命和工件质量，便利安装调整，该级进模采纳中间导柱的导向方式；5主要零部件设计（1）工作零件的结构设落料凸料率择；择计模结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采纳线切割机床加工，2 个 M8 螺钉固定在（2）定位方式的选择由于该模具采纳的是条料，掌握条料的送进方向采纳导料板，无侧压装置；掌握条料的送进步距采纳
7、挡料销初定距，导正销精定距；而第一件的冲压位置由于条料长度有肯定余量，可以靠操作工目测来定；欢迎下载精品学习资源公 式2.9.2计算：）所示；垫 板 上 ， 与 凸 模 固 定 板 的 配 合 按 H6/m5 ； 其 总 长 L可 按=20+14+1.2+28.8=64mm具体结构可参见图8.2.4（a冲孔凸模由于所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特殊爱护的小凸模，所以冲孔凸模采纳台阶式，一方面加工简洁，另一方面又便于装配与更换；其中冲5 个 5的圆形凸模可选用标准件B 型式（尺寸为孔的凸模结构如图8.2.4（b）所示；凹模5.15 64） ；冲 8mm凹模采纳整体凹模，各冲裁的凹模孔均采纳线
8、切割机床加工，支配凹模在模架上的位置时，要依据运算压力中心的数据，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 运算： 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 195mm217mm30mm ， 结 构 如 图 8.2.4 （ c ） 所 示
9、；（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 5mm和 8mm两个孔作导正孔； 8mm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 ；导正销采纳 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816 ；（3）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
10、表2.9.7 挑选；导料板采纳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 45HRC ； 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 M1010mm ；卸料材料：Crl2MoV热处理：5862HRC 材欢迎下载精品学习资源技术要求：尾部与凸
11、模固定板按H6/m5 协作热处理：材料： Crl2 MoV热处理： 6064HRC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（5）模架及其它零该模具采纳中间导柱模架，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欢迎下载精品学习资源格导柱 d/mmL/mm 分别为 2816，03216；0 导套 d/mm L/mm D/mm 分别为 2811542， 32115；45欢迎下载精品学习资源垫 取10mm， 固 定 板 厚 度H固 取20mm， 下 模 座 厚 度H下 模 取50mm，H闭 =H上 模 H垫
12、LHH下 模 h2=（ 45 10式中L凸模长度H 凹模厚度h2凸模冲裁后进入凹模的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） 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 ； 冲条料送进时采纳活动挡料销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 5mm和 8孔确定距；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
13、上，并向前推紧，冲压料销位置的设定比抱负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，0. 2mm 而完成精确定距；用这种方法定距，精度可达到002mm；7冲压设备的选定欢迎下载精品学习资源通 过 校 核，选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足使用 要 求公称压力滑块行程最大闭合高最大装模高度：220mm图 8.2.5 导正销欢迎下载精品学习资源图 8-2-6 手柄级进模装配图工作台尺寸（前后左垫板尺寸（厚度孔径欢迎下载精品学习资源模柄孔尺寸最大倾斜角度：308. 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
14、件 、 固 定 板 以 及 卸 料 板 ， 如 采 用 线 切 割 加 工 技图8.2.4（a）所示落料凸模的加工工艺过凹模、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表 7.2.4，在此不再重复；9. 模具的装配依据级进模装配要点，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；详细装配欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源例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： 1mm 1冲压件工艺性分析该工件属于较典型圆筒形件拉深，外形简洁对称，全部尺寸均为自由公差，对工
15、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69可稍作小些；而工件总高度尺寸14mm 可在拉深后采纳修边达要求；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；采纳级进模生产；欢迎下载精品学习资源（4）冲压工序压力计该模具拟采纳正装复合模，固定卸料与推件，详细冲压力运算见表8.2.7 所示；依据冲压工艺总
16、落料和拉深的凸、凹模的工作尺寸运算见表8.2.8 所示；其中由于该工件口部尺寸要求要与另一件协作，所以在设计时可将其尺寸作小些，即拉深凹模尺寸取68.1+0.08mm，相应拉深凸模尺寸取 66.1-0.05mm ；工件底部尺寸 43 mm、 40 mm、 3mm 与 R2 mm 由于属于过渡尺寸，要求不高，为算方案一模具结构简洁，但需两道工序两副模具，生产效率低，难以满意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，但由于零件的几何外形简洁对称，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，送进操作不便利，加之工件尺寸偏大；通过对
17、上述三种方案的分析比较，该件如能一次拉深，就其冲压生产采纳方案二为佳；3. 主要设计运算（1）毛坯尺寸计算根 据 表 面 积 相 等 原 就 ， 用 解 读 法 求 该 零 件 的 毛 坯 直 径 D ， 具 体 计 算 见 表 8.2.7 ；（2）排样及相关计算采纳有废料直排的排样方式，相关运算见表 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，故每张钢板的材料利用率为68%；（3）成形次数的确定该工件底部有一台阶，按阶梯形件的拉深来运算，求出h/dmin=15.2/40=0.38 ，依据
18、毛坯相对厚度t/D=1/90.5=1.1 ，查表 4.4.3 发觉 h/dmin 小于表中数值，能一次拉深成形；所以能采纳落料-拉深复合冲压；力 计算 结 果 并结 合工件 高度 ， 初 选开 式双柱 可倾压 力机J23-25；（5）工作部分尺寸计算欢迎下载精品学习资源简洁便利，实际生产中直接按工件尺寸作拉深凸、凹模该处尺寸；4. 模具的总体设计（1）模具类型的选择由 冲 压 工 艺 分 析 可 知 ， 采 用 复 合 冲 压 ， 所 以 模 具 类 型 为 落 料 - 拉 深 复 合 模 ；（2）定位方式的选择由于该模具使用的是条料，所以导料采纳导料板（本副模具固定卸料板与导料板一体），送进
19、步距控制采用挡料销；（3）卸料、出件方式的选择模 具 采 用 固定 卸 料 ， 刚 性打 件 ， 并 利用 装 在 压 力 机工 作 台 下 的 标 准 缓 冲 器 供应 压 边 力 ；（4）导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，便利安装调整，该复合模采纳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由于工件外形简洁对称，所以模具的工作零件均采纳整体结构，拉深凸模、落料凹模和凸凹模的结构如图8.2.8所示；为了实现先落料后拉深，模具装配后，应使拉深凸模的端面比落料凹模端面低；所以图8.2.8a）所示拉深凸模，其长度L可按下式计算：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源材
20、料： CrWMn 热处理：工作部分局部淬火，硬度60 64HRC图 8.2.8 主要工作零件图 8.2.8b）所示凸凹模由于型孔较多，为了防止淬火变形，除了采纳工作部分局部淬火（硬度58 62HRC） 外 ， 材 料 也 用 淬 火 变 形 小 的CrWMn模 具 钢 ；（2）其它零部件的设计与选用弹性元件的设计顶件块在成形过程中一方面起压边作用，另一方面仍可将成形后包在拉深凸模上的工件卸下；其压力由标准缓冲器提供；模架及其它零部件的选用模具选用中间导柱标准模架，可承担较大的冲压力；为防止装模时，上模误转180装配，将模架中两对导柱与导套作成粗细不等：6. 模具总装图由以上设计，可得到如图8.
21、2.9 所示的模具总装图；为了实现先落料，后拉深，应保证模具装配欢迎下载精品学习资源后，拉深凸模6 的端面比落料凹模5 端面低 3mm ；1 凸凹模 2 推件块 3 固定卸料板 4顶件块 5 落料凹模 6 拉深凸模图 8.2.9 盖落料 -拉深复合模模具工作过程：将条料送入刚性卸料板3 下长条形槽中，平放在凹模面上，并靠槽的一侧，压力机滑块带着上模下行，凸凹模1 下表面第一接触条料，并与顶件块4 一起压住条料，先落料，后拉深；当拉深终止后，上模回程，落料后的条料由刚性卸料板3 从凸凹模上卸下，拉深成形的工件由压力机上活动横梁通过推件块2 从凸凹模中刚性打下，用手工将工件取走后，将条料往前送进一
22、个步距，进行下一个工件的生产；7. 冲压设备的选定通过校核，挑选开式双柱可倾压力机J23-25 能满意使用要求；8. 工作零件的加工工艺本 副 模 具 工 作 零 件 都 旋 转 体 ， 形 状 比 较 简 单 ， 加 工 主 要 采 用 车 削 ；图 8.2.8 b）所示凸凹模的加工工艺过程如表8.2.9 所示；拉深凸模和落料凹模的加工方法与凸凹模相似，限于篇幅，在此就不介绍了；欢迎下载精品学习资源9. 模具的装配本模具的装配选凸凹模为基准件，先装上模，再装下模；详细装配过程见第7 章；装配后应保证间隙匀称，落料凹模刃口面应高出拉深凸模工作端面3mm，顶件块上端面应高出落料凹模刃口面0.5mm，以实现落料前先压料，落料后再拉深；欢迎下载