冲压模具设计.docx

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冲压模具设计

1、主要冲压工序

【1】分离工序（切断、冲裁（落料、冲孔）、切口、切边）【抗剪强度】

【2】变形工序（弯曲、拉伸、成形（起伏（压筋）、翻边）、缩口、胀形、整形）【屈服期限】

（金属变形三个阶段：

①弹性变形②均匀塑性变形③集中塑形变形）

2、冲压材料

【机器】考虑其强度和硬度

【电机电器】导电性和导磁性

【化工容器】耐腐蚀性

【1】材料塑形好，允许变形程度大，可减少冲压工序次数和中间退火次数

【2】延伸率（δ）、杯突试验深度大或屈服极限/强度极限（（屈强比）σs/σb）、冷弯试验中的弯曲直径（d）小，其塑形就好。

【3】模具间隙是按材料厚度来确定的（材料厚度公差必须符合国家标准）【公差过大会影响工件质量】

3、冲压机种类

【1】曲柄压力机（开式压力机、闭式压力机）

【2】双动拉深压力机

【3】摩擦压力机

【4】液压机

（*闭合高度、最大装模）

4、模具设计参数（标准件、压力中心）

4.1【冲裁间隙】Z=D凹—D凸（凹模直径D凹、凸模直径D凸）（单边D/2）

4.2【凸凹模刃口尺寸计算原则——落料和冲孔】

4.21【落料件】尺寸取决于凹模尺寸，落料模应先定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙。

【冲孔件】尺寸取决于凸模尺寸，冲孔模应先定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。

4.3【计算凸、凹模刃口尺寸需要用到的参数】Zmin和Zmax、落料公差（δ凸、δ凹）和冲孔公差（δ凸、δ凹）、系数（χ）

4.4【冲裁力P0（N）】

【平刃口凸、凹模】P0=Lδτ

【L（冲裁件周长mm）、δ（材料厚度mm）、τ（材料的抗剪强度MPa）】

【考虑其他因素，实际冲裁力：

P=1.3P0≈Lδσb】【σb（材料的抗拉强度MPa）】

4.5【阶梯分布】一个模具里多个凸模，分为大凸模、小凸模，为防止折断，小凸模一般比较短，与大凸模呈阶梯状分布，大、小凸模的高度差为H（取决于材料厚度）。

（δ≤3mm时，H=δ；δ>3mm时，H=0.5δ）

4.6【卸料力、推件力、顶出力计算】

❶卸料力：

P卸=K卸P（N）

❷推件力：

P推=nK推P（N）

❸顶出力：

P顶=K顶P（N）

【P（卸料力）、n（卡在凹模洞口内的工件（或废料）数目）、K（系数）】

4.7【排样、搭边和条料宽度】

4.7.1【排料】

4.7.1.1【排料方式】❶直排❷斜排❸直对排❹斜对排❺混合排❻多行排

4.7.1.2【材料利用率（一个进距内的材料利用率η）】η=

×100%

F（冲裁件面积（包括冲出的小孔面积））

n（一个进距内冲裁件数目）

b（条料数目）h（进距）

4.7.2【搭边】

搭边值大小，能太大，浪费材料；太小容易挤进凹模，影响模具寿命。

（搭边值大小可查表）

5、模具类型

【冲裁模具类型】❶单工序模❷级进模❸复合模

【凹模】

❶凹模孔口形式

❷凹模外形尺寸（凹模厚度H、壁厚C）

【凹模厚度H】H=Kb（mm）（K—系数b—冲件最大外形尺寸）

【凹模壁厚C】【小凹模】C=（1.5—2）H（mm）

【大凹模】C=（2—3）H（mm）

【凸凹模】（复合模）

（不集聚废料的凸凹模最小壁厚）

【黑色金属和硬材料】1.5δ（须大于0.7mm）

【有色金属和软材料】≈δ（须大于0.5mm）

【凹模上螺钉孔、圆柱销孔的最小距离】（跟是否淬火有关，淬火距离比较大）

【凹模强度校核】（检验凹模厚度，因为凹模厚度不够，会使凹模产生弯曲，损坏模具。

H最小=

【H最小—凹模最小厚度（mm）P—冲裁力（N）】

【凸模】

【结构型式】

❶标准圆形凸模

❷带护套的小孔凸模（适用于冲孔直径与料厚相近的小孔）

❸快换凸模（用于大型冲模中冲小孔易损坏

❹大圆凸模

❺非圆形凸模

【凸模长度】L=H1+H2+H3+Y

【H1—凸模固定板的厚度】

【H2—卸料板的厚度】

【H3—导尺的厚度】

【Y—自由尺寸（凸模的修磨量4—6mm；凸模进入凹模的深度0.5—1mm；凸模固定板与卸料板之间的安全距离A，可取15—20mm。

】

【凸模强度校核】❶压应力校核❷弯曲应力校核

【凹模、凸模的镶拼结构】

【镶块紧固】

❶框套热压法❷框套螺钉紧固法❸销钉、螺钉紧固法

【镶块尺寸mm】

H:

B:

L=（0.6-0.8）:

1:

（3-5）

尺寸范围：

H（30-75）;B（60-170）;L（最大至300）

【凸模、凹模固定】

❶机械固定（采用螺钉紧固、压配合等方法）

❷粘结固定（①低熔点合金浇注固定法②环氧树脂粘结固定法③无机粘结剂固定法④）

【定位零件】

【定位板、定位销】（定位板（定位销）高度与材料厚度有关）

材料厚度δ（mm）：

<11-3>3-5

定位板（销）高h（mm）：

δ+2δ+1δ

【导尺（或导料销）】

【侧压】❶簧片压块式❷弹簧压块式（侧压力大，适合冲裁厚料）❸压板式（适用于单侧刃级进模）

【挡料销】挡料销高度与材料厚度有关，可以查表得到

【挡料销型式】❶圆柱头式挡料销❷钩形挡料销❸活动挡料销❹初始挡料销

【侧刃】切去条料旁侧的少量材料来限定送料进距（提高生产率，保证较高定位精度，有利于自动化）

【侧刃固定方法】❶压配合固定❷铆接固定❸螺钉固定❹销钉固定

【导正销】（主要用于级进模）

【型式】❶压入式❷螺钉固定式

【卸料和推件零件】

【型式】❶固定卸料板❷弹性卸料板❸废料切刀❹弹性卸料和刚性推件装置❺弹性卸料和弹性推件装置

【弹簧、橡皮的选用】

❶【圆柱螺旋压缩弹簧】（弹簧压缩量、弹簧根数、弹簧装配长度）

❷【橡皮】

【卸料板和凸模之间的间隙】（可查表）

【卸料弹簧窝座深度】

【卸料板螺钉沉孔深度】

【打杆长度】

【顶杆长度】

【导向、联接固定零件及其他】

【导柱、导套】（用于要求精度高的冲模）

【布置型式】❶后侧导柱❷中间导柱❸对角导柱❹四个（或六个）导柱

【结构型式】❶滑动导柱导套❷滚珠导柱导套

【导板】

【厚度】H1=（0.8-1）H凹（H凹—凹模厚度）

【上、下模】（模座分带导柱和不带导柱）

【垫板】

【凸模固定板】（❶圆形❷矩形）

【模柄】

【平衡侧压力结构】

【模具压力中心计算】

【模具总体设计】

⑴【掌握资料】❶冲压件图纸及技术条件❷生产批量❸冲压设备❹模具制造条件

⑵【总体设计任务】❶模具类型的确定

❷操作方式、进出料方式的确定

❸定位、卸料、推件、导向、联接固定等型式的确定

❹模具压力中心的确定

❺模具外形尺寸确定

【模具类型确定】（以冲裁工件要求、生产批量、模具加工条件等为主要依据）

❶【冲裁工件要求、生产批量】单工序模、级进模、复合模

无导向模、导柱模、导板模

❷【模具外形尺寸确定】（包括模柄尺寸、闭合高度、模座俯视尺寸）（与所选冲床规格有关）

❸【模座尺寸】一般冲床工作台每边尺寸大于下模座尺寸50—70mm

【模具设计中须考虑的安全措施】

【模具材料及使用寿命】

【冲压对材料的基本要求】

❶有足够的硬度和耐磨性（冲压模正常失效方式是磨损）

❷有一定的强度和韧性

❸有良好的加工工艺性

【模具常用材料】

【提高模具使用寿命的途径】

❶合理设计模具❷正确选用模具材料❸保证热处理质量和采用热处理新工艺❹保证加工质量和采用新的加工方法（加工模具新方法：

①电火花加工和线切割加工（优点：

不管材料硬度多高，均能加工，加工安排在热处理之后，从而解决热处理变形问题）②低熔点合金和锌基合金浇铸（制造周期短，加工容易，成本低，废旧模具可以重熔再造））❺合理使用与维护

【冲裁件质量分析】（毛刺、剪裂带、光亮带、塌角）

【精冲】

❶精冲过程

❷精冲材料

❸精冲模设计的参数（⑴精冲力P总=P冲+P压+P推（①冲裁力②齿圈压板力③推板反压力④⑤）；⑵凸凹模间隙）

❹精冲模具结构（设计注意事项：

①刚度精度要求高②一般采用滚珠导柱模架③控制凸模进入凹模深度④添加排气孔或者排气槽⑤合理分布顶杆）

⑴模具结构：

①活动凸模式②固定凸模式③简易精冲模

【弯曲】

【弯曲原理】

【弯曲变形过程】

【弯曲过程中的应力应变状态】

【应变中性层的位置及最小弯曲半径的确定】

【应变中性层的位置】

【最小弯曲半径的确定】

【弯曲件的回弹】

【回弹量的确定】

、

【影响回弹因素】❶材料的机械性能❷相对弯曲半径

❸弯曲角❹弯曲件的形状❺弯曲方式❻模具间隙

【减少回弹量的措施】

❶从改进产品设计和工艺来减少回弹量❷在模具结构上采取措施❸利用橡胶和聚氨酯凹模进行弯曲❹采用拉弯工艺

【弯曲力计算】

【自由弯曲的弯曲力】

【弯曲件毛坯尺寸计算】

【弯曲件工序安排和模具结构】

【弯曲工序应考虑的原则】

❶两次弯曲成形❷三次弯曲成形❸对称弯曲❹连续工艺成型

【弯曲模的结构设计和典型结构】

⑴【弯曲模结构设计要点】

❶坯料放在模具应有可靠定位

❷不应使毛坯产生严重的局部变薄

❸弯曲过程中，应防止毛坯移动

❹弯曲区能得到校正

❺有消除回弹的可能性

❻毛坯放入到模具上和压弯后从模具中取出工件要方便

⑵【弯曲模具的典型结构】

❶V型件弯曲模❷U型件弯曲模❸圆环件弯曲模❹铰链弯曲模❺连续弯曲模

【弯曲模工作部分的设计】

⑴【凸模、凹模圆角半径与凹模深度】

❶凸模圆角半径r凸

❷凹模圆角半径R凸

❸凹模深度h

⑵【凸、凹模间隙】

⑶凸、凹模工作部分尺寸与制造公差

⑷【斜楔的设计和计算】

【楔块受力分析】

【水平斜楔】

【向下倾斜运动的斜楔】

【向上倾斜运动的斜楔】

【楔块尺寸、角度的确定】

【拉深】

⒈【拉深的基本原理】

【拉深变形过程】

【拉深过程中毛坯的应力和应变状态】

【拉深过程中的起皱和断裂】

【旋转体拉深件的毛坯尺寸计算】

【修边余量】

【带料连续拉深】