冲裁工艺与冲裁模的设计教材.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,冲裁工艺与冲裁模的设计,2.1,典型案例,2.2,冲裁工艺与模具的设计程序,2.3,冲裁工艺性分析,2.4,冲裁工艺过程,2.5,排样,2.6,冲裁模刃口尺寸计算,2.7,定位与卸料出料,2.8,凸、凹模结构设计,2.9,冲裁模总体设计,2.1,典型案例,（,1,）垫圈,垫圈是标准化的零件，具有通用性和互换性，材,料一般为普通碳素钢（如,Q215,），属于大批量生产,。,t=1mm,（,2,）电机转子与电机定子,要求其具有较好的形状一致性，不存在（或存在,较小的）毛刺，材料一般为电工硅钢（如,D31,），属,于大批量生产。,（,3,）,录音机机芯自停杆,材料一般为优质碳素结构钢（如,10F,），属于成批,生产。,2.,2,冲裁工艺与模具的设计程序,冲裁模设计的总原则：,在满足制件尺寸精度和,形状精度的前提下力求使模,具结构简单、操作方便、材,料消耗少、制件成本低。,审图,冲裁工艺性分析,冲裁工艺方案制定,排样,刃口尺寸计算,冲压力及压力中心计算,凸、凹模结构设计,总体结构设计,冲压设备选择,冲裁模装配图绘制,非标零件图绘制,冲裁模设计程序示意图,（,1,）审图,审阅制件图的正确性和完整性，包括：投影关系、,尺寸标注、公差、技术要求、材料等标注。,材料：,D31,（,2,）冲裁工艺性分析,冲裁件的工艺性是指冲裁件结构、形状、尺寸和材,料等对冲裁工艺的适应性。,（,3,）冲裁工艺方案制定,依据制件对冲裁工艺的适应性，结合制件的生产批,量和各种冲裁工艺的特点，制定适合于制件的冲裁工艺,方案。,单工序工艺方案,复合工艺方案,连续工艺方案,（,4,）排样,依据制件结构形状特点，在保证制件质量前提下，,采用较为合理的排样方式，以达到较高的经济效益。,冲压件排样实物,（,5,）刃口尺寸计算,（,6,）冲压力及,冲压设备选择,（,7,）,压力中心计算,（,8,）凸、凹模结构设计,在设计中应尽可能采用标准冷冲模具结构尺寸。,（,9,）总体结构设计,（,10,）冲裁模装配图绘制,（,11,）非标零件图绘制,2.,3,冲裁工艺性分析,2,.3.1,冲裁变形特征,c,）断裂分离阶段,凸、凹模间隙正常且无弹压时，金属材料的冲裁变形过程,a,）弹性变形阶段,b,）塑性变形阶段,普通冲裁零件断面,冲裁件断面示意图,冲裁件断面质量,1,光亮带,2,毛刺,3,断裂带,4,塌角带,a),间隙过小,b),间隙适中,c),间隙过大,2.,3.2,冲裁工艺性要求,冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程,度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数少、,模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便,等。,（,1,）冲裁件的形状与结构,冲裁件的形状应尽可能的简单、对称。,1,）应避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽。,冲裁件悬臂与窄槽尺寸,最小宽度：,b2t,2）冲裁件的,孔与边缘间、孔与孔之间的距离,b,1,、b,2,不能太小,。,最小孔边距离,一般取b,1,1.5t,，,b,2,2t,3）冲裁件的外形或内孔的转角处，应避免有锐角的清角，应采用圆弧过渡。,4,）冲孔的尺寸不能太小。,（,2,）冲裁件的尺寸精度和粗糙度,普通冲裁件,1,）尺寸精度一般在,IT10IT11,级以下,2,）粗糙度低于,Ra=6.3m,3,）冲孔精度比落料精度高一级,（3）冲裁材料,选材原则：,1,）取决于零件的要求,2,）“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”,3,）采用国家标准规格材料,（,4,）典型案例分析,1,）垫圈：,无悬臂狭槽，孔边距较大，无尖锐转角，孔径较大；,制件尺寸精度较低，无粗糙度要求；,材料为普通碳素钢，冲裁性能较好，但容易产生毛刺。,2,）电机转子：,制件结构复杂，形状对称，无悬臂狭槽，孔边距较大；,转子轴孔,10,的公差为,0.027mm,（,IT8,级）；,外圆,47.2,的公差为,0.05mm,（,IT9,级）；,毛刺高度应小于,0.05mm,；,材料为电工硅钢，材料具有一定的脆性。,90,的转角处,3,）电机定子：,分析同电机转子,电机定子外形,R,3,圆弧处锐角,4,）录音机机芯暂停杆展开件：,制件结构复杂，形状不对称；,制件,A,部为一悬臂（,1.48.65,）；,孔边距较小；,制件转角未注半径为,0.3mm,。,录音机机芯转录杆展开件,2.,4,冲裁工艺过程,2.4.1,垫圈冲裁工艺方案制定,单一工序,复合工序,级进工序,2.4.2,电机转子冲裁工艺方案制定,a,）,b,）,c,）,单一工序,a,）落,47.2mm,外圆,b,）冲,10mm,孔和定向槽口,R,0.3mm c,）冲,12,个槽口,复合工序,级进工序,2.4.3,电机定子冲裁工艺方案制定,（,1,）冲裁工艺方案,a,）,b,）,c,）,单一工序,a,）落外形,b,）冲两个腰形孔和,4,个,4mm,孔,c,）冲,48.2mm,孔和,2,个,5mm,孔,复合工序,落料式级进工序,切废式级进工序,2.4.4,录音机机芯暂停杆展开件冲裁工艺方案制定,切废式级进工序,2.,5,排样,2.,5.1,冲裁排样,排样：指制件在板料或条料排上的布置方法。,冲裁排样从废料的角度来分，可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种。,a),有废料排样,b),少废料排样,c),无废料排样,冲裁排样按制件在材料上的排列形式来分，可分为,直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭,边法等多种形式。,1,）直排：适用于方形、矩形零件。,2,）斜排：适用于椭圆形、,T,形、,形、,S,形零件。,3,）直对排：适用于梯形、三角形、半圆形、,T,形、,形、,形零件。,4,）斜对排：适用于椭圆形、,T,形、,形、,S,形零件。,6,）多行排：适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角,形、方形、矩形零件。,7,）交叉排：适用于,C,形、,形、,形,等零件。,5,）组合排：适用于材料与厚度相同的两种以上,零件,。,8,）裁搭边法,整裁法：适用于尺寸较小且形状较简,单的,细长零,件。,9,）,裁搭边法,分次裁切法：适用于尺寸较小且形状,较复杂的细长零件。,典型案例冲裁排样分析,垫圈,电机转子,电机定子,电机转子与电机定子套排（级进工序）,录音机机芯暂停杆展开件,录音机机芯暂停杆展开件,2.,5.2,搭边值的确定,搭边：指排样时制件与制件之间、制件与条（板）料边,缘之间的余料。,搭边的作用,1,）搭边能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件；,2,）保证条料具有一定的刚性，便于送料；,3,）起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报废。,（,1,）普通冲裁,搭边值的选取。（见表,2-10,表,2-12,）,（,2,）多工序连续冲压,1,）切断工序中其搭边值的选取：主要指制件与制件之间被切除的废料的宽度。（表,2-13,）,2,）切口工序中工艺废料值的确定：设计时可参照切断加工工艺废料标准值。,3,）材料侧面切口值的确定：,一般取侧刃长度等于进距,L,，然后根据料厚,t,与侧刃切,进长度,L,（或料宽,B,）求出切边宽度,F,。,侧刃切口值,（,3,）典型案例冲裁搭边值确定,1,）垫圈冲裁搭边值确定,料厚为,1mm,，由表,2-10,可查得，,工件间搭边值,a,1,=0.8mm,，沿边搭边值,a,=1.0mm,。,2,）电机转子和电机定子冲裁搭边值确定,料厚为,0.35mm,，由表,2-10,可查得，,工件间搭边值,a,1,=1.2mm,，沿边搭边值,a,=1.5mm,。,3,）录音机机芯暂停杆展开件冲裁搭边值确定,料厚为,0.8mm,，由表,2-10,可查得，,工件间搭边值,a,1,=1.5mm,，沿边搭边值,a,=1.8mm,。,案例排样图,垫圈（单排）,级进工序,复合工序,级进工序,复合工序,垫圈（多排）,电机转子（单排）,级进工序,复合工序,电机转子（多排）,级进工序,复合工序,电机定子（单排）,复合工序,电机定子（单排）,级进工序,电机定子（多排）,级进工序,复合工序,电机转子与电机定子套排（级进工序）,录音机机芯暂停杆展开件（直排）,录音机机芯暂停杆展开件（直对排）,录音机机芯暂停杆展开件（斜排）,2.,5.3,材料利用率的计算,（,1,）条料宽度尺寸的确定,1）有侧压装置：,B,=(,L,+2,b,),-,2）,无侧压装置：,B,=(,L,+2,b,+,C,),式中：,L,制件垂直于送料方向的基本尺寸；,条料的宽度公差（见表,2,16,）；,b,侧面搭边值；,C,送料保证间隙：,B,100，,C,=0.51.0；,B,100，,C,=1.01.5。,簧片压块式侧压,1,簧片,2,压块,3,基准导料板,3）,采用,侧刃,：,B,=(,L,+1.5,b,+,nF,),式中：,L,制件垂直于送料方向的基本尺寸；,n,侧刃数；,F,侧刃裁切宽度；,条料的宽度公差；,b,侧面搭边值。,（2）材料利用率的计算,一般常用的计算方法是：一个进距内的实际面积与,所需板料面积之比的百分率，一般用,表示：,式中：,A,在送料方向，排样图中相邻两个制件对应点的距离（,mm,）；,B,条料宽度（,mm,）；,S,一个进距内之间的实际面积（,mm,）；,S,0,一个进距内所需毛坯面积（,mm,）。,（,3,）典型案例冲裁材料利用率计算（见表,2-17,）,2.,6,冲裁模刃口尺寸计算,2.,6.1,冲裁间隙,冲裁间隙是指冲裁模凸模与凹模刃口间缝隙的距离。,Z,=,D,p,-,D,d,式中,Z,冲裁间隙（,mm,）；,D,d,凹模刃口尺寸（,mm,）；,D,p,凸模刃口尺寸（,mm,）。,（,1,）间隙对冲裁件断面质量的影响,播放动画,间隙过小,间隙适合,间隙过大,（,2,）冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响,冲裁件的尺寸偏差主要是由两个方面造成的：一是冲模的制造偏差，二是冲裁件实际尺寸与冲模刃口尺寸之间的偏差。,Z,（,t,%,）,Z,（,t,%,）,平行纤维方向,垂直纤维方向,a,）,b,）,间隙对冲裁件尺寸精度的影响,a,）落料,b,）冲孔,间隙越小，冲裁力就越大；反之，间隙越大，冲裁,力就小。,间隙越小，卸料力和推料力随之增加；间隙越大，卸料力和推料力随之减小。,（,3,）冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶料力的影响,（,4,）冲裁间隙对冲模寿命的影响,凸、凹模刃口磨损情况,较小的间隙可提高模具的使用寿命。过小的间隙对模具的寿命极为不利。,冲裁模的加工方法分为互换加工法和配做加工法,（5）合理间隙值的确定,C 凹模壁厚，其值为2640mm。,导正条料或带料的送进方向。,在与送料方向垂直方向上的定位，通常称为送进导向。,1）垫圈、电机转子、电机定子（落料形式）采用正装复合模时卸料、出料装置的选择,根据力矩平衡原理进行计算,卸料板厚度：22mm；,H最大-5H模H最小+10,但受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力较小，且结,5mm，沿边搭边值a=1.,态下卸料板到凸模固定板间的距离。,7）交叉排：适用于C形、形、形等零件。,a）b）c）,Z（t%）Z（t%）,因采用级进模切废形式进行冲裁，所以一般均选用弹,（,5,）合理间隙值的确定,合理间隙是一个范围值，其上限为最大合理间隙，,其下限为最小合理间隙。,在具体设计冲裁时，根据零件在生产中的具体要求,可按下列原则进行选取：,当冲裁件尺寸精度要求不高，或对断面质量无特殊要求时，一般采用较大的间隙值。,当冲裁件尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高要求时，应选择较小的间隙值。,在设计冲裁模刃口尺寸时，应按最小间隙值来计算刃口尺寸。,确定合理间隙的方法通常有理论分析法、经验确定,法及查表法。,（,6,）典型案例冲裁间隙的确定,1,）垫圈冲裁间隙,垫圈零件对冲裁断面质量无要求，一般为,类断,面，由表,2-18,可查得,Z,max,40%,t,，即,Z,max,0.4mm,。,2,）电机转子和电机定子的冲裁间隙,电机转子和电机定子对冲裁断面质量要求较高，一,般为,类断面，由表,2-18,可查得,Z,=,（,14%18%,）,t,，即,Z,=0.0490.063mm,。,3,）录音机机芯暂停杆展开件冲裁间隙,录音机机芯暂停杆对冲裁断面质量要求较高，一般,为,类断面，由表,2-18,可查得,Z,=,（,14%18%,）,t,，即,Z,=0.1120.144mm,。,2.6.2,凸、凹模刃口尺寸计算的原则,落料尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸。,根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取制件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。,冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。,刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体内部。,凸、凹模刃口尺寸计算关系,2.6.3,凸、凹模刃口尺寸的计算方法,冲裁模加工方法的不同，其刃口尺寸的计算方法也,不同。冲裁模的加工方法分为互换加工法和配做加工法,两种。,（,1,）,凸、凹模,互换加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算,适用于圆形等简单形状的冲裁件，设计时需在图纸,分别标注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。为了保证冲,裁间隙在合理范围内，需满足下列关系式：,或取：,d,=0.6(Z,max,-,Z,min,),p,=0.4(Z,max,-,Z,min,),1)落料,3),孔心距,L,d,=(,L,min,+0.5)0.125,2)冲孔,（,2,）凸、凹模配合加工时，凸凹模刃口尺寸的计算,配合加工方法，是先按照工件尺寸计算出基准件凸,模（或凹模）的公称尺寸及公差尺寸，然后配做另一个,相配件凹模（或凸模）。,设计时，只要把基准件的刃口尺寸及制造公差详细,注明，而另外一个相配件只需在图纸上注明：凸（凹）,模刃口尺寸按凹（凸）模的实际尺寸配制。保证双面间,隙,Z,即可。,刃口尺寸计算方法,1,）落料模刃口尺寸计算,以凹模为基准件，配制凸模，由于工件比较复杂，,故凹模磨损后刃口尺寸有变大、变小和不变三种情况。,a,）,b,）,c,）,工件和凸、凹模尺寸,a,）工件尺寸,b,）落料凹模尺寸,c,）冲孔凸模尺寸,播放动画,模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸,A,1,、,A,2,、,A,3,，计算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：,模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸,B,1,、,B,2,，计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：,模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸,C,1,、,C,2,、,C,3,，计算时按凹模孔距公式进行。其基准件尺寸为：,式中,A,d,、,B,d,、,C,d,凹模刃口尺寸；,A,max,、,B,min,、,C,平均,工件的最大、最小和平均尺寸。,2）冲孔模刃口尺寸计算,以凸模为基准件，,先计算凸模的刃口尺寸，再配制,凹模,。凸模同样存在着磨损后变大、变小和不变的三种,磨损情况。,模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸,A,1,、,A,2,、,A,3,，计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：,模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸,B,1,、,B,2,，计算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：,模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸,C,1,、,C,2,、,C,3,，计算时与凹模孔距计算公式相同。,式中,A,p,、,B,p,凸模刃口尺寸；,A,min,、,B,max,工件的最大和最小尺寸。,（,3,）冲模尺寸属于半边磨损刃口尺寸的计算,其计算方法与其他尺寸计算方法相同，只是在刃口,尺寸计算时，把冲裁间隙值及冲模的制造公差减半选取,即可。,（,4,）采用电火花加工冲模时刃口尺寸的计算,采用电火花加工也属于配合加工，一般都在凸模上,标注刃口尺寸和制造公差，凹模刃口只标明与凸模刃口,配制加工，并保证最小间隙即可。,2.6.4,案例刃口尺寸计算,案例的刃口尺寸计算如表,2-21,所列,毛坯的定位,a-,固定挡料销,b,、,c-,导料销,2.,7,定位与卸料出料,2.7.1,定位方式确定,在送料方向上的定位，用来控制送料的进距；,在与送料方向垂直方向上的定位，通常称为送进导向。,（,1,）定位板与定位销,用于单个毛坯进行冲压加工时定位。,a,）,b,）,c,）,d,）,定位板与定位销,a,、,b,定位板,c,、,d,定位销,（,2,）挡料销,保证条料送进时有准确的送进距。,a,）,圆柱头挡料销,b,）,钩形挡料销,c),活动挡料销,a,）,b,）,c),固定挡料销,始用挡料销,始用挡料销,用于条料送进时的首次定位。,导正销,1,导正销,2,挡料销,（,3,）导正销,保证级进模冲裁件各部分的相对位置精度，消除送料和导向中产生的误差。,挡料销的位置,e,可由下式计算,式中,c,条料布距；,D,落料凸模直径；,d,挡料销头部直径；,0.1,导正销往前推的活动余量。,（,4,）导料板或导料销,导正条料或带料的送进方向。,导料板常用于单工序模和级进模,a),分离式导料板,b),整体式导料板,c,）导料销形式,导料销多用于,有弹性卸料板的单工序模,簧片压块式侧压,1,簧片,2,压块,3,基准导料板,侧压装置装于导料板一侧，用于消除条料的宽度误差。,（,5,）,定距侧刃,以切去条料旁侧少量材料来限定送料步距。,侧刃一般用于级进模的送料定距，使用的材料厚度为,0.11.5mm,。,侧刃定距准确可靠，生产效率高，但增大了总冲裁力、降低了材料利用率。,如能用挡料销满足定距要求的场合，一般不采用侧刃。,a,）,b,）,c,）,侧刃断面形状,a,）,长方形侧刃,b,）,成形侧刃,c,）尖角形侧刃,（,6,）案例分析,垫圈,级进,复合,（,6,）案例分析,电机转子,级进,复合,（,6,）案例分析,电机定子,级进,复合,（,6,）案例分析,录音机机芯暂停杆展开件,级进,2.7.2 卸料及出料形式确定,（,1,）,卸料板,分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形,式。,封闭式适用于冲压厚度在0.5mm以上的条料,；,悬臂式适用于窄而长的毛坯,；,钩形适用于简单的弯曲模和拉深模。,a,）,b,）,c,）,刚性卸料板,a,）,封闭式刚性卸料板,b,）,悬臂式刚性卸料板,c,）,钩形刚性卸料板,工作空间敞开，操作方便，生产效率高，冲压前对,毛坯有压紧作用，冲压后又使冲压件平稳卸料，从而使,冲裁件较为平整。,但受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力较小，且结,构复杂，可靠性与安全性不如刚性卸料板。,a,）,b,）,c,）,弹性卸料板,a,）,顺装式模具,b,）,倒装式模具,c,）,采用橡胶等弹性元件,（,2,）推件装置,刚性推件装置，推力大，推件可靠，但不具有压料,作用。,弹性推件装置，在冲压时能压住工件，冲出的工件,质量较高，但推力有限。,a,）,b,）,推件装置,a,）,刚性,推件装置,b,）弹性,推件装置,（,3,）压边圈,（,4,）案例分析,1,）垫圈、电机转子、电机定子（落料形式）采用正装复合模时卸料、出料装置的选择,由于制件及废料均存于下模上表面，在冲裁时需及时,清理下模上表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。制件由,弹性顶件装置顶出落料凹模。,冲孔废料有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶,件的使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增,加；而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选用,刚性打料装置。,（,4,）案例分析,2,）垫圈、电机转子、电机定子（落料形式）采用倒装复合模时卸料、出料装置的选择,由于制件存于下模上表面，在冲裁时需及时清理模具,表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。,制件有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶件的,使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增加；,而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选用刚性,打料装置。,废料可由凹模漏料孔直接下出料。,（,4,）案例分析,3）垫圈采用级进冲裁时模时卸料、出料装置选择,为简化模具结构，方便冲裁时的操作，一般设计成下,出料形式。因垫圈具有一定的料厚，所以选择采用刚性卸,料装置，如此可降低冲压力。,4）电机转子、电机定子采用级进冲裁时模时卸料、出料装置选择,一般均采用下出料形式，若采用叠片切口（或叠片泡），则在模具内可直接叠压成所需片数后下出料。,由于材料厚度较小，不宜采用刚性卸料，因此选用弹,性卸料。,5）录音机机芯暂停杆展开件冲裁模卸料、出料装置选择,因采用级进模切废形式进行冲裁，所以一般均选用弹,性压料装置的下出料形式。,2.7.3,冲压力,冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。,（,1,）冲裁力,F,=,K,L,t,式中,F,冲裁力（,N,）；,L,冲裁件周边长度（,mm,）；,K,系数，取,K,=1.3,；,t,材料厚度（,mm,）,;,材料抗剪强度（,MPa,）,K,卸,卸料力系数；,K,推,推料力系数；,K,顶,顶料力系数。,卸料力、推料力、顶件力,F,卸,=,K,卸,F,F,推,=,nK,推,F,F,顶,=,K,顶,F,（,2,）卸料力、推料力、顶料力,（,3,）冲压力的计算,采用弹性卸料和上出料方式时，总冲压力为,F,=,F,+,F,卸,+,F,顶,采用刚性卸料和下出料方式时，总冲压力为,F,=,F,+,F,推,采用弹性卸料和下出料方式时，总冲压力为,F,=,F,+,F,卸,+,F,推,（,4,）案例分析,案例的冲压力计算见表,2-18,。,2.7.4,模具压力中心的计算,冲裁模的压力中心是指冲裁合力的作用点。,在设计冲模时必须确定模具的压力中心，并使其通,过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心,重合。,（,1,）简单形状的工件，其压力中心的计算,1,）对称形状的零件,对称工件的压力中心,垫圈复合模,2)直线段的压力中心位于直线段的中心；,3),等半径的圆弧段的压力中心,x,0,=rsin/,式中,弧度,。,压力中心位于角平分线上,x,0,点,（,2,）复杂工件或多凸模冲裁件的压力中心,根据力矩平衡原理进行计算,计算步骤：,按比例画出工件的轮廓图。,复杂工件的压力中心,多凸模冲裁件的压力中心,在任意处选取坐标轴,X,、,Y,（选取坐标轴不同，则压力中心位置也不同）。,将工件分解成若干直线段或圆弧段，,l,1,、,l,2,、,l,n,。,计算各基本线段的中心到,Y,轴的距离,x,1,、,x,2,、,x,n,和到,X,轴的距离,y,1,、,y,2,、,y,n,，则根据力矩原理可得压力中心的计算公式为,（,3,）案例分析,（复合）,压力中心位于制件形心（,0,，,0,）,（,3,）案例分析,垫圈（级进）,取外形落料形心处为坐标原点（,0,，,0,）。因制件形状对称，得：,（,3,）案例分析,电机转子（级进）,取模具第,3,工位的中心为坐标原点（,0,，,0,），因制件形状对称，在忽略侧刃冲压力时：,（,3,）案例分析,电机定子（级进）,取模具第,2,第,3,工位的中心为坐标原点（,0,，,0,），因制件形状对称，在忽略侧刃冲压力时：,（,3,）案例分析,录音机机芯暂停杆（级进）,取侧刃头部为坐标原点（,0,，,0,）。,圆弧：,（,3,）案例分析,录音机机芯暂停杆（级进）,2.,8,凸、凹模结构设计,2.8.1,凸模结构设计,（,1,）凸模的结构形式,凸模按其工作断面的形式可分为圆形和非圆形凸模。,1,）圆形凸模：工作断面为圆形,a,）,b,）,c,）,d,）,e,）,圆形凸模,a)b)c),a),非圆形凸模,b),长方形凸模,c),直通式凸模,2）非圆形凸模：近似分为圆形类和矩形类,圆形类凸模注意凸模定位，常用骑缝销来防止凸模的转动。,如果用线切割加工,非圆形,凸模，则固定部分和工作部分的尺寸及形状一致，即为直通式凸模。,（,2,）凸模长度的确定,在满足使用要求的前提下，凸模尽量减短。,采用固定卸料板的冲裁模,凸模长度为：,L,=,h,1,+,h,2,+,h,3,+(1520)mm,式中,h,1,凸模固定板厚度；,h,2,卸料板厚度；,h,3,导尺厚度；,L,凸模长度；,1520mm,包括凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭合状,态下卸料板到凸模固定板间的距离。,（,3,）凸模强度的校核,当凸模特别细长或板料厚度较大时，应对凸模进行,压应力和弯曲应力的校核。,（,4,）案例分析,设计凸模时，如无特殊要求，其长度（厚度）尺寸一般按,冷冲模,国家标准（,GB2851285781,）选取，级进模凸模设计示例如表,2-20,所示。,级进模凸模设计示例,垫圈,落料凸模,固定板厚度：,14mm,；,卸料板厚度：,10mm,；,导料板厚度：,8mm,；,L,=14+10+8+15=47mm,冲孔凸模,（,4,）案例分析,电机转子,固定板厚度：,25mm,；,卸料板厚度：,22mm,；,弹性元件厚度：,30mm,；,L=25+22+30=77mm,注：此处弹压厚度为初选。,（,4,）案例分析,电机定子,固定板厚度：,25mm,；,卸料板厚度：,22mm,；,弹性元件厚度：,30mm,；,L=25+22+30=77mm,凸模的悬空长度为：,52mm,若不考虑导向，则,因此，,4,的冲孔凸模应设计成阶梯形式,（,4,）案例分析,电机定子,（,4,）案例分析,录音机机芯暂停杆,固定板厚度：,25mm,；,卸料板厚度：,22mm,；,弹性元件厚度：,30mm,；,L=25+22+30=77mm,凸模的悬空长度为：,52mm,若不考虑导向，则,（,4,）案例分析,录音机机芯暂停杆,（,4,）案例分析,录音机机芯暂停杆,2.8.2,凹模结构设计,（,1,）凹模的刃口形式,凹模的结构形式,（,2,）凹模外形尺寸,凹模厚度：,H,=,Kb,凹模壁厚：小凹模,C,=(1.52),H,大凹模,C,=(23),H,式中,b,凹模孔的最大宽度（,mm,）；,K,系数，见表,2-18,；,H,凹模厚度，其值为,1520mm,；,C,凹模壁厚，其值为,2640mm,。,（,3,）凸凹模的最小壁厚,凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应具有一定的壁厚。,凸凹模的最小壁厚,C,一般按经验数据确定,不积聚废料的凸凹模最小壁厚值为：,冲裁硬材料时,m=1.5t,冲裁软材料时,mt,积聚废料的凸凹模，由于胀力大，故最小壁厚只要比上述数据适当加大。,（,4,）案例分析,垫圈,由表,2-21,得,K,复合,=0.35,；,K,级进,=0.35,H,复合,=0.3520=7mm,；,H,级进,=0.3520=7mm,C,取,26mm,D,72mm,复合,由,GB2873.4-81,查得,D,=80mm,凸凹模长度：,40mm,级进,由,GB2873.4-81,查得,（,4,）案例分析,电机转子,由表,2-21,得,K,复合,=0.30,；,K,级进,=0.30,H,复合,=0.347.2=14.2mm,H,级进,=0.347.6=14.3mm,C,取,26mm,复合模,D,99.2mm,由,GB2873.4-81,查得,D=100mm,凸凹模长度：,40mm,级进模,由,GB2873.4-81,查得,L=315mm B=200mm,（,4,）案例分析,电机定子,由表,2-21,得,K,复合,=0.20,；,K,级进,=0.20,H,复合,=0.284=16.8mm,H,级进,=0.288.6=17.7mm,C,取,26mm,复合模,D,136mm,由,GB2873.4-81,查得,L=160mm B=125mm,凸凹模长度：,52mm,级进模,D,140.6mm,由,GB2873.4-81,查得,（,4,）案例分析,电机定子,（,4,）案例分析,录音机机芯暂停杆,由表,2-21,得,K=0.22,H=0.2242.58=9.38mm,C,取,26mm,D,99mm,由,GB2873.4-81,查得,2.9,冲裁模总体设计,2.9.1,导向及支承固定零件,（,1,）导柱和导套,保证上、下模的精确导向,1,）滑动导柱、导套,加工方便，容易安装，是应用最广的导向装置。,2,）,滚珠导柱、导套,适用于高速冲模、精密冲裁模以及硬质合金模具。,滑动导柱、导套结构形式,1,上模座,2,导套,3,导柱,4,下模座,5,特殊螺钉,6,螺钉,7,压板,滚珠导柱、导套结构形式,1,导套,2,上模座,3,滚珠,4,滚珠夹持圈,5,导柱,6,下模座,（,2,）上、下模座,模座分带导柱和不带导柱两种。,d,）,e,）,f,）,带导柱模座的形式,a),后侧导柱模座,b),对角导柱模座,c),中间导柱模座,d),四导柱模座,e),后导柱窄形模座,f),三导柱模座,a,）,b,）,c,）,后侧导柱模座可三面送料，操作方便，但冲压时容易引起偏心距而使模具歪斜。适用于冲压中等精度的较小尺寸冲压件的模具。,后侧导柱模座,对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度冲压件的冲裁模或级进模。,对角导柱模座,对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度冲压件的冲裁模或级进模。,对角导柱模座,中间导柱模座,中间导柱模座适用于,纵,向送料或以单个毛坯冲制较精密的冲压件。,四导柱模座导向性能最好，适用于冲制比较精密的,冲压件。,四导柱模座,后导柱窄形模座用于冲制中等尺寸冲压件的各种模,具。,后导柱窄形模座,（,3,）模柄,作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。,a,）,b,）,c,）,d,）,e,）,f,）,g,）,常用的模柄形式,a),旋入式模柄,b),压入式模柄,c),铆接式模柄,d),凸缘式模柄,e),浮动式模柄,f),槽形模柄,g),通用模柄,1,模柄,2,凹球面垫块,3,凸球面连接杆,带螺纹的旋入式模柄，垂直度精度较差，主要用于小型模具。,带台阶的压入式模柄，同轴度和垂直度较高，适用,于各种中小型模具。,旋入式模柄,压入式模柄,压入铆接式模柄，可以保证较高的同轴度和垂直,度，适用于各种小型模具。,有凸缘的模柄，适用于较大的模具。,压入铆接式模柄,有凸缘的模柄,浮动式模柄，可以通过球面垫块消除冲床导轨误差,对冲模导向精度的影响，适用于有滚珠导柱、导套导向,的精密冲模。,浮动式模柄,1-,模柄,2-,凹球面垫块,3-,凸球面连接杆,整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。,整体式模柄,（,4,）案例分析,导向及支承固定零件选择,1,）垫圈冲裁模,该零件一般无精度要求，且冲压力和模具结构均较,小，应选用滑动导柱导套，螺纹旋入式模柄。,复合冲裁,单排，宜选用中间导柱模架,多排，宜选用后侧导柱模架,级进冲裁,中间导柱模架或对角导柱模架,2,）电机转子、电机定子冲裁模,该两零件为较高精度零件，一般选用带台阶的压入,式模柄。,复合冲裁,一般选用滑动导柱导套导向，中间导柱模架,级进冲裁,一般选用滚动导柱导套导向，对角导柱模架。,3,）录音机机芯暂停杆展开件冲裁模,该零件有一定精度且形状较复杂的，采用多工位级,进冲裁。,导向选用滚动导柱、导套,模架选用对角导柱模架或四角导柱模架,模柄选用带台阶的压入式模柄,2.9.2,弹簧和橡胶零件,弹簧和橡胶零件是模具中广泛应用的弹性零件，主,要用于卸料、推件和压边等场合。,（,1,）圆钢丝螺旋压缩弹簧,1,）选用标准弹簧时应满足以下要求：,压力要足够,压缩量足够,要符合模具结构空间的要求,2,）选择圆钢丝螺旋压缩弹簧的步骤,弹簧特性线,2,）选择圆钢丝螺旋压缩弹簧的步骤：,根据模具结构初步确定弹簧根数,n,，并计算出每根弹簧分担的卸料力（或推件力、压边力）,F,卸,/n,。,根据预压力,F,预,（,F,卸,/n,）和模具结构尺寸，以标准弹簧表中初选出若干个序号的弹簧，这些弹簧需满足最大工作负荷,F,1,F,卸,的条件。,根据所选弹簧的规格，分别计算出各弹簧的,s,1,=,自由高度,H,0,受负荷,F,1,时的高度,H,1,。并根据负荷,行程曲线，查出各弹簧受载荷,F,卸,时的,s,预,，并算出,s,总,=s,预,+s,工作,+s,修磨,。对于满足,s,1,s,总,要求的弹簧，作为可选用弹簧。,检查弹簧的装配长度（即弹簧预压缩后的长度）、根数、直径是否符合模具结构空间尺寸。,（,2,）橡胶,橡胶允许承受的负荷比弹簧大，且安装调试方便，,成本低，是模具中广泛使用的弹性元件。橡胶在受压力,所产生的变形与其所收的压力不成正比的线性关系，其,特性曲线如图所示。由图可知，橡胶的单位压力与橡胶,的压缩量、形状及尺寸的关系。橡胶所能产生的压力为,F=AP,式中,A,橡胶的横截面积（,mm2,）；,P,与橡胶压缩量有关的单位压力（,MPa,）。,橡胶的特性曲线,选用橡胶时的计算步骤：,根据工作行程,s,工作,计算橡胶的自由高度,H,自由,。,H,自由,=(3.54.0)s,工作,根据,H,自由,计算橡胶的装配高度,H,2,。,H,2,=(0.850.90)H,自由,在模具装配时，根据模具大小确定橡胶的断面面积。,（,3,）案例分析,弹性零件设计示例见表,2-24,。,2.9.3,模具的闭合高度,模具的闭合高度,H,模,是指模具在最低工作位置时，,上、下模之间的距离。,模具总体设计尺寸图,1,下模座,2,、,14,销钉,3,凹模,4,卸料板,5,导柱,6,导套,7,上模座,8,橡胶,9,凸模固定板,10,垫板,11,卸料螺钉,12,模柄,13,凸模,15,、,16,螺钉,为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭,合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，,一般可按下式确定。,H,最大,-5,H,模,H,最小,+10,如果模具闭合高度小于冲床的最小闭合高度，可采,用垫板，其厚度为,H,1,。则关系式见下式。,H,最大,-,H,1,-5,H,模,H,最小,-,H,1,+10,案例分析,1,）垫圈冲裁模装配图,倒装复合模,2）切口工序中工艺废料值的确定：设计时可参照切断加工工艺废料标准值。,a）b）c）,大凹模 C=(23)H,弹性卸料板,压入铆接式模柄，可以保证较高的同轴度和垂直,弹性元件厚度：30mm；,（1）条料宽度尺寸的确定,2）电机转子、电机定子冲裁模,制件转角未注半径为0.,（6）案例分析电机转子,该零件一般无精度要求，且冲压力和模具结构均较,（5）合理间隙值的确定,其下限为最小合理间隙。,Z冲裁间隙（mm）；,F冲裁力（N）；,案例分析,1,）垫圈冲裁模装配图,级进模,2,）电机转子冲裁模装配图,正装复合模,2,）电机转子冲裁模装配图,级进模,3,）电机定子冲裁模装配图,正装复合模,3,）电机定子冲裁模装配图,级进模,4,）录音机机芯暂停杆展开件冲裁模装配图,级进模,