冲裁模设计.docx

冲制图3-146所示工件，材料为08钢，料厚1mm，大批量生产，试完成：
1) 工艺设计
2) 模具设计
3) 绘制模具装配草图

1. 零件的工艺性分析
（1） 结构工艺性 该零件结构简单，形状对称，无悬臂，孔径、孔边距均大于1.5倍料厚，可以直接冲出，因此比较适合冲裁。
（2） 精度 由表3-11和表3-12可知，该零件的尺寸精度均不超过ST4等级，因此可以通过普通冲裁方式保证零件精度要求。
（3） 原材料 08钢是常用的冲压材料，具有良好的塑性，（伸长率δ = 33%），屈服极限>=195MPa，适合冲裁加工。

2. 工艺方案确定
该零件需要落料和冲孔两道工序完成，可采用的方案有三种：
方案一：单工序冲裁，先落料再冲孔。
方案二：复合冲裁，落料冲孔同时完成。
方案三：级进冲裁，先冲孔再落料。
由于是大批量生产，因此方案一不满足生产率的要求，方案二和方案三都具有较高的生产效率，虽然方案三比方案二操作方便，但方案二能得到较高的精度，且由于被冲板料较薄，特别是外形与内孔的同轴度要求，因此选用方案二，即采用复合冲压。

3. 模具总体设计
（1） 模具类型的确定 考虑操作的方便与安全性，选用倒装复合模。
（2） 模具零件结构形式确定。
1) 送料及定位方式。采用手工送料，导料销导料，挡料销挡料。
2) 卸料与出件方式。采用弹性卸料装置卸料，刚性推件装置推件。
3) 模架的选用。选用中间导柱导向的滑动导向模架。

4. 工艺计算
（1） 排样设计 根据工件形状，这里选用有废料的单排排样类型，查表3-3得搭边a1 = 1.5mm，侧搭边a = 2mm，则搭边宽度B= 40mm + 2 x 2mm = 44mm，进距S = 23.66mm + 23.66mm + 1.77mm = 49.01mm。查表3-4得裁板误差Δ = 0.5mm，于是得到如图所示排样图。

根据GB/T708---2006可知，这里选用的钢板规格为1420mm x 740mm，采用横裁法，则可裁得宽度为44mm的条料32条，每条条料可冲出零件15个。由图3-146可计算出该零件的面积：A=1279.92mm2，则材料利用率为
η= x 100% = x 100% = 58.47%

（2） 冲裁工艺力计算 由于采用复合冲裁，则总的冲裁力F冲裁 为落料力F落料 和冲孔力F冲孔之和。其中：
F落料 = KL落料tτb
= 1.3 x 162.0238 x 1 x 400 = 84.25kN
F冲孔 = KL冲孔tτb
= 1.3 x ( 2 x 27.6460 + 69.1150 ) x 1 x 400 = 64.69kN

则总的冲裁力
F冲裁 = F落料 + F冲孔 = 84.52kN + 64.69kN =149.21kN
F卸 = K卸F落料 = 0.045 x 84.25kN =3.79kN
F推 = nK推=F冲孔 = 6 x 0.055 x 64.69kN = 21.35kN
K卸、K推由表3-8查得。由表3-30查得凹模刃口直壁高度为5mm，则n = 5 / 0.8 ≈ 6。

（3） 压力中心的计算

建立如图所示坐标系
计算落料外形压力中心 由于冲裁件外形对称，压力中心位于冲裁轮廓的几何中心上，即压力中心坐标为（0，0）。

5. 模具零件详细设计
（1）工作零件设计 工作零件包括凸模、凹模和凸凹模。由于零件外形不规则，其模具采用配合加工法制造，即落料时以凹模为基准，只需计算凹模刃口尺寸和公差；中间的孔以凸模为基准，只需计算凸模刃口尺寸及公差；凹凸模刃口尺寸分别与落料凹模刃口和冲孔凸模刃口的实际尺寸配作，保证单边间隙为cmin。
1）模具间隙。 由于零件有公差要求，这里选用ii类冲裁间隙，有表3-30查得：C = (3 ~ 7) % t,即cmin = 0.03 x 1mm = 0.03mm；cmax = 0.07 x 1mm = 0.07mm。

2）落料凹模和冲孔凸模刃口的制造公差分别按照IT7和IT6级选取，公差值由GB/T1800.3---2009查得。尺寸R8由冲压件尺寸公差（GB/T13914---2002）按ST7级精度查表3-11得偏差值。落料凹模和冲孔凸模刃口尺寸计算见下表。

3）落料凹模采用整体式结构，外形为矩形，首先由经验公式计算出凹模外形的参考尺寸，再查阅标准得到凹模外形的标准尺寸，见下表。落料凹模材料选用Cr12，热处理60~64HRC。

4）冲孔凸模为圆形，参照JB/T5826---2008进行设计。材料选用Cr12，热处理58~62HRC。

（2）其他板类零件的设计 当落料凹模的外形尺寸确定后，即可根据凹模外形尺寸查阅有关标准或资料得到模座、固定板、垫板、卸料板的外形尺寸。
查GB/T2851---2008得：滑动导向模架 中间导柱160 x 125 x（160~190）GB/T2851---2008。为了绘图方便，还需要查出上、下模座的规格尺寸：
由GB/T2855.2---2008查得：滑动导向下模座 中间导柱160 x 125 x 40。
由GB/T2855.1---2008查得：滑动导向上模座中间导柱160 x 125 x 40。
查JB/T7643.2---2008得：矩形固定板160 x 125 x 16 JB/T7643.2---2008。（凸凹模固定板）
查JB/T7643.2---2008得：矩形固定板160 x 125 x 12 JB/T7643.2---2008。（冲孔凸模固定板）
查JB/T7643.3---2008得：矩形固定板160 x 125 x 6 JB/T7643.2---2008。（冲孔凸模垫板）
查JB/T7643.3---2008得：矩形固定板160 x 125 x 10 JB/T7643.2---2008。（空心垫板）
查表3-39得卸料板的厚度为14mm，则卸料板的尺寸为：160 x 125 x 14。

（3）导柱、导套的选用 查GB/T2861.1---2008和GB/T2861.3---2008得：
滑动导向导柱 A 25 x 150 GB/T2861.1---2008。
滑动导向导柱 A 28 x 150 GB/T2861.1---2008。
滑动导向导套 A 25 x 85 x 33 GB/T2861.3---2008。
滑动导向导套 A 28 x 85 x 33 GB/T2861.3---2008。

（4）模柄的选用 根据初选设备JB23-10模柄孔的尺寸，查JB/T7646.1---2008得：压入式模柄B 40mm x 110mm。
（5）推荐块的设计 推件块的外形与落料凹模孔单边保持0.1mm的间隙，推件块的内孔与冲孔凸模采用H8/f8的间隙配合，推件块的台阶高度为5mm，总高度为10.5mm。

（6）螺钉、销钉的选用 查表3-43，选M6内六角圆柱头螺钉，直径为φ6mm的圆柱形销钉。

6. 设备选择及校核
（1） 设备选择 由前述计算出的冲裁工艺力，确定模具结构形式后，可得到总的冲压力F总为：F总 = F冲裁 + F卸 + F推 = 149.21kN + 3.79kN + 21.35kN = 174.35kN
选择JB23-20压力机，主要参数如下：
公称压力：200kN。
最大闭合高度：250mm，闭合高度调节量：55mm。
工作台尺寸：500mm x 330mm；工作台孔尺寸：260mm x 180mm。
模柄孔尺寸：φ40mm。
（2） 设备验收 主要验收平面尺寸和闭合高度。
由标记为“滑动导向下模座 中间导柱160 x 125 x 40 GB/T2855.2---2008”可知，下模座平面的最大外形尺寸为：294mm x 259mm，长度方向单边小于压力机工作台面尺寸（500 – 294）mm/2 = 103mm，下模座的平面尺寸单边大于压力机工作台孔尺寸（294 - 260）mm/2 = 17mm，因此满足模具安装要求。
模具闭合高度为：40mm + 10mm + 6mm + 12mm + 16mm + 48mm + 40mm – (1 + 0.5)mm = 170.9mm，小于压力机的最大闭合高度，因此所选设备合
适。

7. 绘图
当上述各零件设计完成后，即可绘制模具总装配图，模具装配草图如下