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第1章冲压工艺分析

1.1零件工艺分析

1.1.1产品结构形状及材料分析

由零件图可知，该零件为菱形片落料圆形冲孔，外形简单对称，整个外形

光滑、圆整，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔与零件边缘之间最小距离c满足

c>1.5t要求（其中料厚t为1.0mm,可得出c=42-25/2=8.5mm,1.5t=1.5mm）。

对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度

公差符合国家标准。

本设计的产品材料是A3，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。

另外产品对于表面质量等没有严格要求，所以尽量采用国家标准板材，其冲裁出的产品的表面质量等就可以保证。

经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。

1.1.2产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析

1）尺寸精度

根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，采用IT14级精度，普通冲裁

可满足要求。

2）粗糙度、断面质量

查《冲压手册》表2-12得，一般冲裁件冲材料厚度t<1.0mm金属板料时，其断面粗糙度为3.2卩m本产品在断面粗糙度和尺寸精度上均要求不高，所以断面质量可以保证，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。

1.2冲压工艺方案的确定

完成此工件需要冲孔、落料两道工序。

其加工的工艺方案分为以下三种：

1.2.1第一种方案

采用单工序逐步加工

1）冲孔落料单工序模，工序简图见图

2）落料冲孔单工序模，工序简图见图特点：

由于单工序模，模具制造简单:

不适合大中批件的生产。

1-2-1-1。

1-2-1-2。

维修方便。

但生产率低，工件精度低,

00®

图1-2-1-1冲孔落料单工序模简图

122第二种方案

采用复合模加工成形，工序简图见1-2-2。

特点：

生产率较高，工件精度高。

但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。

图1-2-2冲孔落料复合模

1.2.3第三种方案

采用级进模加工成形，工序简图见图1-2-3。

特点：

生产率高，便于实现机械化、自动化，适合加工复杂的小型冲裁件,但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低。

图1-2-3冲孔落料级进模

根据本零件的设计要求以及各方案的特点，决定采用第三种方案级进模加工成形比较合理。

第2章冲压工艺计算

2.1排样

采用直排有废料排样，虽然此零件斜排能够提高材料利用率，但是设计计

算复杂。

排样图见2-1-10

图2-1-1排样图

2.1.1搭边

查《冲压手册》表2-17得，当t=1.0mm时，确定侧搭边值a=2mm工件间搭

边值a1=1.5mm

2.1.2条料宽度和导尺间距离

采用双边侧刃

式（2-3）

条料宽度：

B=L+2a'nb=L+1.5a+nb（a'=0.75a）

导尺间距离：

A=B+Zo=L+1.5a+nb+Zo

Ai=L+1.5a+Y

式中L冲裁件垂直于送料方向的尺寸丄=90mm;

n侧刃数,n=2；

b――侧刃切去的条料宽度，查《冷冲压模具设计难点与技巧》表1-7得b=1.5mm；

丫一一冲切后条料宽度与导料板的间隙，查《冷冲压模具设计难点与技巧》表1-7得Y=0.10mm；

Zo――条料与导料板之间的间隙，查《冷冲压模具设计难点与技巧》表1-6得Z0=0.1mm；

B=90+1.5X2+2X1.5=96mm

A=96+0.仁96.1mm

A1=90+1.5X2+0.10=93.1mm

2.1.3送料步距

级进模送料步距S=D+a1=42+1.5=43.5式（2-4）

式中D――冲裁件横向最大尺寸，D=42mm;

2.1.4材料利用率

一个步距内材料利用率n=A/BSX100%式（2-5）

式中A——一个步距内冲裁件的实际面积

B――条料宽度

S――步距

面积计算参照图图2-1-4

a=12°

B=12°

A=n*212*12/360*4+n*152*78/360*4+（15+21）*29.39/2*4-n*52*2-n*12.52

=2267.93

•••n=2267.93/（96X43.5）X100%=54.3%

2.2计算冲压力

2.2.1冲裁力计算

采用平刃口模具冲裁时，其冲裁力F可按下式计算：

F=KLtt式（2-6）

式中F——冲裁力

L――冲裁件周边长度

t材料厚度，t=1.0mm

t――材料抗剪强度，查《手册》A3,t=304-373，取t=343

K――修正系数，一般取k=1.3

冲裁力公式为P=P孔+P落式（2-7）

①冲孔冲裁力P孔

其中L孔=25n+2nX10=45nmm

P孔=1.3X45nX1.0X343=63005N

取P孔=63KN

②落料冲裁力P落

其中L落=42nX4X12/360+30nX4X78/360+4X29.39

=216.784mm

P落=1.3X216.784X1.0X343=96663.9856N

取P落=97KN

二冲裁力P=P孔+P落=63+97=160KN式（2-8）

2.2.2卸料力、推件力与顶件力的计算

常用下列经验公式：

Px=KxP式（2-9）

Pt=nKTP式（2-10）

Pd=KdP式（2-11）

式中：

KxKtKd――分别为卸料力系数、推件力系数与顶件力系数，查《冲

压模具设计》表2-20得Kx=0.045,Kt=0.055,Kd=0.06

F――冲裁力

n同时卡在凹模孔内的冲裁件数

采用弹性卸料装置和下出料方式冲模时Px=P+Px+Pt

•••卸料力Px=0.045X160=7.2KN

冲孔推件力Pt1=2X0.055X63=6.93KN

落料推件力PT2=1X0.055X97=5.335KN

•••总冲压力Px=P+Px+PT1+PT2=160+7.2+6.93+5.335=179.5KN式（2-12）

对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总压力的1.1~1.3

倍，即P0＞（1.1~1.3）Px=197.5~133.4，查《冲压手册》表9-3得，选择开

式压力机，公称压力250KNo

2.3压力中心的计算

图2-3-1

建立坐标系于落料中心，如图2-3-1。

压力中心到Y轴距离X=（L落X0+2XL小孔X43.5+2L销X65.25+2XL刃

X87+L大孔X87）/（L落+L小孔+L销+L刃+L大孔）

=76.25mm式（2-13）

压力中心到X轴距离丫近似看作0。

第3章级进模凸凹模设计

3.1模具刃口尺寸的计算

3.1.1凸模与凹模配加工

先做好凹模，作为基准件，然后以此基准件为标准加工凸模

该模具凹模磨损后增大尺寸，所以使用Aj=（Amax-X*△）+05（式3-1）

Aj为基准件尺寸

Amax为相应的工件极限尺寸

△为工件公差

S为基准件制造偏差，3=△/4

大孔：

Ai=（25-0.5X0.084）+o°.°84/4=24.958+o°.°21

导正销孔：

A2=（6-0.5X0.048）+00.048/4=5.976+00.012

小孔：

A3=（10-0.5X0.058）+00.0584/4=9.971+00.0145

异形凸模：

A4=（42-0.5X0.1）+00.1/4=41.95+00.025

A5=（90-0.5X0.14）+00.14/4=89.93+00.035

侧刃：

A6=（43.5-0.5X0.1）+00.1/4=43.45+00.025

A7=（12-0.5X0.07）+00.07/4=11.965+00.0175

该模具凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配置,

Zmin-Zmax=0.05-0.07

3.2凹模的设计

3.2.1凹模厚度H的计算

凹模厚度：

H=Kb

式中K——系数，查《冲压手册》表2-40得K=0.22

b——工件最大外形尺寸

•••H=0.18X130.5=23.49mm

取凹模厚度为30mm

凹模壁厚：

C=（1.5-2）H

取C=60mm

3.2.2凹模长度和宽度

B=90+2C=210mm

L=130.5+2C=250.5mm

保证双面间隙值

式（3-2）

式（3-3）

按照《冲压模具设计手册》取BXLXH=250X315X30

323凹模材料

凹模材料一般选择HT200

324凹模固定方法

凹模与下模座用6个M10的螺栓装配，4个M8的销钉固定。

3.3凸模的设计

凸模的长度L=H1+H2+丫

式中：

H1—为凸模固定板的厚度

H2—为卸料板的厚度

丫一为附加的长度，包括凸模刃口尺寸的修磨量，凸模进入凹模的深

度（0.5〜1mm,凸模固定板与卸料板的安全距离A等。

其中A取15〜20.

L=24+20+20=64im

3.3.1凸模强度一一压应力校核

校核公式为:

式（3-4）

式中P孔一一冲孔冲裁力，N,P孔=63KN

Fmin――凸模最小断面积，Fmin=r2=3.14X52=78.5口卅，

[]压一一凸模材料的许用压应力，材料为Cr12MoV，查手册,

[]压=（1000~1600）Mpa。

因为旦=63000/78.5=802MPa<[]压

Fmin

所以凸模强度符合要求。

332凸模材料

凸模材料一般选择Cr12MoV

第4章基本冲模结构的确定

4.1模具的形式

级进模按其自动化程度，分为级进模和自动模两类；按其完成冲压工序的不同，主要分为冲裁类级进模、成形类级进模两大类。

其中，冲裁类级进模常见的形式有冲孔、落料级进模，冲孔、切断级进模，拉伸、弯曲级进模等。

很明显，本零件的加工采用冲孔、落料级进模。

4.2定位装置

采用导料板和长方形定距侧刃进行粗定位。

定距侧刃切去条料旁侧少量材料而达到挡料的目的。

采用梯形导正钉导正进行精定位，以保证相对位置和步距的精度。

4.3卸料装置

4.3.1条料的卸除

采用弹性卸料板。

卸料板不仅起卸料作用或兼保导向作用，而且还起到压料作用。

4.3.2废料及工件的卸除

废料和工件经过漏料孔及冲床工作台面的漏料孔落出。

4.4导向装置

采用滑动式导柱导套导向，主要是为保证凸模和凹模之间的小间隙，满足零件较大的生产批量，并使零件的冲裁质量得到保证。

4.5模架

采用四导柱模架，导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，能承受级进模高速冲压次数。

具备导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，所以采用四导柱模架。

第5章级进模主要零件设计

5.1卸料弹簧设计

1•根据总卸料力PX估计拟用弹簧个数n,算出每个弹簧所承受负荷P弹。

取卸料弹簧个数为n=4

P弹=Px/n=7.2/4=1.8式（5-1）

2.查表《冲压手册》10-1弹簧选2X16X55

3.Fj=98N

hj=23.2mm

h预=F预XFj/hj=1.8X98/23.2=7.6式（5-2）

h预+h工作+h修磨=7.6+6+6=19.6vhj式（5-3）

故所选弹簧是合适的。

5.2凸模固定板设计

凸模固定板形状为矩形250X315,厚度约取凹模的80%取厚度为24mm

5.3垫板设计

理论上，确定是否需要垫板的方法如下：

条件：

冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的许用压应力，这