侧刃定位连续冲裁模.docx
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侧刃定位连续冲裁模
第一章零件的工艺性…………………………………………………………3
1.1原始资料…………………………………………………………………3
1.2材料的分析…………………………………………………………………3
1.3确定工艺方案和模具形式…………………………………………………4
第二章主要工艺参数的计算……………………………………………………4
2.1确定排样、裁板方案………………………………………………………4
2.2材料利用率…………………………………………………………………5
第三章模具设计…………………………………………………………………6
3.1模具结构的设计……………………………………………………………6
3.2模具工作部分尺寸及公差计算……………………………………………7
3.2.1落料凸凹模刃口尺寸及公差的计算………………………………………7
3.2.2压力中心………………………………………………………………………8
3.3冲压力的计算…………………………………………………………………9
3.3.1冲裁力的计算………………………………………………………………9
3.3.2卸料力的计算………………………………………………………………10
3.3.3冲压力的计算………………………………………………………………10
3.4冲压设备的选择……………………………………………………………10
第四章冲模零件的设计…………………………………………………………11
4.1冲孔落料凹模的设计……………………………………………………11
4.1.1凹模的尺寸计算…………………………………………………………11
4.1.2凹模的结构形式…………………………………………………………12
4.2卸料装置…………………………………………………………………12
4.3条料的横向定位装置……………………………………………………13
4.4条料的纵向定位装置……………………………………………………14
4.5凸模固定板………………………………………………………………14
4.6凸模的结构设计……………………………………………………………15
4.7模架导向……………………………………………………………………15
4.8定位装置……………………………………………………………………15
第五章其它冲模零件设计………………………………………………………16
5.1模柄的类型及选择…………………………………………………………16
5.2紧固件………………………………………………………………………17
5.5定位销………………………………………………………………………17
第六章模具的装配………………………………………………………………17
6.1连续模的装配………………………………………………………………17
6.2凸、凹模间隙的调整………………………………………………………18
第七章具体零件的工艺方案…………………………………………………18
第一章零件的工艺性
1.1原始资料：
图1.1所示为直槽调节板零件图，材料为Q235号钢，厚度为t=1.5mm,大批量生产。
工件图
1.2材料的分析：
现将零件材料为Q235号钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下：
（1）应力：
材料单位面积上所受的内力，单位是N/mm
，用Pa表示。
10
Pa=1MPa；1MPa=1N/mm
；10
Pa=1GPa。
（2）抗剪强度τb。
材料受到剪切作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。
取τb=310～380MPa。
（3）抗拉强度σb。
材料受到拉深作用，开始产生断裂时的应力值，单位是MPa。
σb=432～461Mpa。
综上所述，对零件材料为Q235号钢的力学性能分析，主要是为了便于模具设计
中各参数的计算，故在后续的模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算。
1.2.1零件工艺性的分析
该零件结构简单，是典型的冲孔、落料件。
在冲裁过程中，根据零件的结构，形状等一些技术要求，应考虑以下几点：
（1）冲裁件的内外形转角处应避免尖锐的转角
应有适当的圆角，一般应有R＞0.5t（t为板料厚度）的圆角，否则模具的寿命将明显的降低。
如果图样上未注明圆角半径，两冲裁边交角处可按R=t处理。
这个零件标明圆角为2mm，t=1.5mm，满足要求。
（2）冲裁件上无窄长的悬臂和凹槽，可以满足要求。
（3）冲裁件上孔与孔之间、孔到零件边缘的距离b
受模具强度和制件质量的限制，其值不能太小，一般要求b≥2t，孔到零件边缘距离b=5mm，基本满足要求。
1.2.2零件的精度和表面粗糙度分析
（1）普通冲裁件内外形尺寸的经济精度一般不高于IT11级，落料件精度最好低于IT10级。
t=1.5mm,基本尺寸18mm～500mm的冲裁件的直线尺寸精度应不高于IT11级。
该零件的未注公差满足上述要求，取IT13级。
《冲压工艺与模具设计》表2-3。
（2）冲裁件的角度偏差值为±0o50’。
见表《冲压工艺与模具设计》表2-6。
（3）冲裁件对称度公差等于构成它要素中较大尺寸的公差。
（4）冲裁件的平面度和直线度的公差等于被测表面最大轮廓尺寸的0.5%。
（5）一般金属件普通冲裁的断面，其表面粗糙度Ra值参见《冲压工艺与模具设计》表2-7，查得该零件为6.3um。
（6）毛刺高度的极限值，参见《冲压工艺与模具设计》表2-8，该零件毛刺高度极限值为0.11mm。
1.3根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合
生产批量大时，冲压工序应尽可能组合在一起，用复合模具。
由于工件冲压成形只需两道工序完成，为降低生产成本，选择连续送进的工序，使需要加工的部分逐步加工，根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序，冲压该零件需要的基本工序有冲孔、落料。
所以,我安排了如下工序:
（一）冲孔
（二）落料
该工序根据排样图设计，工序合理，节省材料。
因此适用于本次的冲裁，落料连续模。
第二章主要工艺参数的计算
2.1确定排样、裁板方案
冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样。
排样是否合理，直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全。
因此，在冲压工艺和模具设计中，排样是一项极为重要的、技术性很强的工作。
加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占总成本的60%～80%之多。
因此，材料利用率每提高1%，则可以使冲件的成本降低0.4%～0.5%。
在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。
由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。
同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。
通常，搭边的作用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保冲件的切口表面质量，冲制出合格的工件。
同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。
搭边值得大小要合理选取。
根据此零件的尺寸查《冲压工艺与模具设计》表2-10取
搭边值为a1=2.5m
步距方向a=2.0mm
于是有：
步距s=d+a=22+2.0=24mm
其中d表示零件的长度
条料宽度公式见《冲压工艺与模具设计》表2-11（P63页）
B=（D+2a1+nb1）
=（54+2×2.5+2×1.5）
=62.0
mm
其中B——条料宽度
D——工件横向最大尺寸
a1——搭边值
n——侧刃数目n=2
b1——侧刃余量见《冲压工艺与模具设计》表2-14取b1=1.5
△——度公差，见《冲压工艺与模具设计》表2-12取△=0.6
板料规格拟用1.5mm×800mm×1500mm热轧钢板（表1-28《实用冲压模具设计手册》）。
由于毛坯面积较大所以横裁和纵裁的利用率相差不多，从送料方便考虑，我们可以采用横裁。
裁板条数
条
每条个数
个
每板总个数
个
排样图如下所示：
2.2材料利用率
材料利用率
式中A——一个步距内工件的有效面积（mm2）；
S———送料步距（mm）；
B———料宽（mm）。
第三章模具设计
3.1模具结构的设计
模具结构形式的选择采用冲孔落料连续模。
如前所述，模具设计包括模具结构形式的选择和设计，模具结构参数计算，模具图的绘制等内容。
现对冲孔落料模设计步骤如下：
模具结构如下图所示：
模具结构图
1下模座2导柱3导套4上模座5固定板6垫板7螺钉
82021定位销9模柄10骑缝螺钉111922螺栓12落料凸模13冲孔凸模14侧刃15橡皮16卸料板17导料板18凹模
模具的结构如上图所示，条料由前向后送进。
上模座下面加一个垫板用来连接固定板和上模座，四个螺钉吊装直通式的落料凸模，同时在落料凸模上面加两个导正销，用来导正落料装置，在模具的四个角安装了四个橡胶弹簧，在橡胶弹簧下面加卸料板用来卸料。
当条料由前向后送料时，首先在冲孔凸模上加工，走过一个空工位,再落料，直线进给下去。
3.2模具工作部分尺寸及公差计算
3.2.1刃口尺寸计算
模具工作部分加工时要注意经济上的合理性，精度太高，则制造困难、成本高；精度太低，则又可能加工不出合格的产品。
因此，模具的精度应随工件的精度要求而定，这样才会有好的经济性。
一般模具精度比工件精度至少高两个级别。
无论落料凹模还是冲孔凸模，磨损后刃口尺寸的变化均可能有三种情况：
磨损后尺寸增大，称A类尺寸；磨损后尺寸减小，称B类尺寸；磨损后尺寸不变，称C类尺寸。
上述ABC三类刃口尺寸磨损后的变化规律分别与圆形落料凹模冲孔凸模孔中心距尺寸磨损后的变化规律一致。
因此，按刃口尺寸的计算原则，ABC三类刃口尺寸的计算并不需要新的公式，A类尺寸可用圆形落料凹模刃口尺寸计算公式，B类尺寸用圆形冲孔凸模刃口尺寸计算公式，C类尺寸用孔中心距尺寸的计算公式。
分列如下：
A类尺寸：
B类尺寸：
C类尺寸：
式中amax——与A类尺寸对应的工件尺寸允许的最大值（mm）；
bmin——与B类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值（mm）；
Cmin——与C类尺寸对应的工件尺寸允许的最小值（mm）。
冲孔时：
查标准公差数值表GB/T1800.3-1998（《互换性与公差》P33页表2-3）确定每个未注公差尺寸的偏差值如下：
孔类尺寸
12
然后画出凸模刃口磨损图，如下图所示，以虚线表示刃口磨损后的轮廓，很容易对各刃口尺寸进行分类。
刃口磨损后，无增大的尺寸和不变的尺寸，减小的尺寸有Bd。
按分类后的刃口尺寸再将工件相应尺寸分类：
b=
12
。
按各尺寸的公差等级确定补偿系数x：
因所有尺寸均取IT13，x=0.75。
（x查《冲压工艺与模具设计》表2-21）
该件为冲孔，只需要计算凸模刃口尺寸，各类尺寸分别按《冲压工艺与模具设计》式2-34计算如下：
=（12+0.75×0.27）
=12.20
查冲裁间隙表1-3（《冲压工艺与模具设计》）得该件冲裁模初始合理双面冲裁间隙Zmin=（6%×1.5）mm=0.09mm
落料时：
查标准公差数值表GB/T1800.3-1998（《互换性与公差》P33页表2-3）确定每个未注公差尺寸的偏差值如下：
轴类尺寸54
22
然后画出凹模刃口磨损图，如下图所示，以虚线表示刃口磨损后的轮廓，很容易对各刃口尺寸进行分类。
刃口磨损后，无减小的尺寸和不变的尺寸，增大的尺寸有Ad。
按分类后的刃口尺寸再将工件相应尺寸分类：
a1=54
a2=22
。
按各尺寸的公差等级确定补偿系数x：
因所有尺寸均取IT13，x=0.75。
（x查《冲压工艺与模具设计》表2-21）
该件为落料，只需要计算凹模刃口尺寸，各类尺寸分别按《冲压工艺与模具设计》式2-34计算如下：
=（54-0.75×0.46）
=53.66
=（22-0.75×0.33）
=21.75
查冲裁间隙表1-3（《冲压工艺与模具设计》）得该件冲裁模初始合理双面冲裁间隙Zmin=（6%×1.5）mm=0.09mm
3.2.2压力中心
任何几何图形的重心就是其压力中心。
因此一切对称图形的对称图形的对称中心就是其压力中心。
一般情况下求压力中心的公式如下：
其坐标取法如图所示
各形孔的冲裁长度和重心坐标如下：
=0
=0
=148.56
=48
=0
=37.68
=47
=29.5
=24
=-25
=-29.5
=24
=59
=30.25
=2
=-13
=-30.25
=2
利用式（2-39）,式（2-40）（《冲压工艺与模具设计》）,计算可得压力中心的坐标为（10，0）
3.3冲压力的计算
冲压力包括冲裁力和卸料力。
3.3.1冲裁力的计算
计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。
如果视冲裁过程为剪切，则冲裁力F可按下式计算：
F（N）——冲裁力；
A为剪切断面面积；
板料的抗剪强度。
②防止拔出
回程时，卸料力对凸模产生拉伸作用，凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出来。
③防止转动
对于工作段截面为圆形的凸模，当然不存在防转的问题。
可是对于一些截面比较简单的凸模，例如长圆形、半圆形、矩形等，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，常常将凸模固定段简化为圆形。
这时就必须保证凸模在工作过程中不发生转动，否则将啃模。
（2）冲裁凸模结构
对于冲圆孔的凸模，可以采用带台肩的直通式凸模，对于落料凸模可以采用螺钉吊装的直通式凸模。
其具体的模具结构形式可见下图，装配方式可参看装配图：
落料凸模结构形图冲孔凸模结构形图
4.7模架导向
（1）模架导向的特点
普通模架由导柱、导套、上模座和下模座组成。
从安全考虑，通常导柱安装在下模座，导套安装在上模座。
导柱与导套的配合面取圆柱面，以便容易加工成小间隙配合，使模架的导向精度高于压力机滑块的导向精度。
采用模架进行导向，不仅能保证上、下模的导向精度，而且能提高模具的刚性、延长模具的使用寿命、使冲裁件的质量比较稳定、使模具的安装调整比较容易。
因此在中小型冲模上广泛采用模架作为上、下模的导向装置。
4.8定位装置
冲压加工时，条料或坯料在冲模内处于正确的位置，称为定位。
定位的基本形式有如下三种类型：
（1）导向定位
（2）接触定位
（3）形状定位
在此设计模具中选用接触定位。
第五章其它冲模零件设计
5.1模柄的类型及选择
中小型模具一般都用模柄将上模与压力机滑块相连接。
设计模具时，选择模柄的类型要考虑模具结构的特点和使用要求，模柄工作段的直径应与所选定的压力机滑块孔的直径相一致。
下面分别介绍几种常见的标准模柄形式，可供设计时选用。
（1）旋入式模柄
旋入式模柄，通过螺纹与上模座连接，上端两平行面供搬手旋紧用。
骑缝螺钉用于防止模柄转动。
（2）压入式模柄
压入式模柄，固定段与上模座孔采用H7/h6过渡配合，并加骑缝销防止转动。
装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄好。
（3）凸缘式模柄
凸缘模柄，在上模座加工出容纳模柄大凸缘的沉孔，与凸缘为H7/h6配合，并用3个或4个内六角螺钉进行固定。
由于沉孔底面的表面粗糙度较差，与上模座的平行度也较差，所以装配后模柄的垂直度远不如压入式的模柄。
因此在能应用压入式模柄时，不应采用凸缘模柄。
这种模柄的优点在于凸缘的厚度一般不到模座厚度的一半，模座凸缘以下部分仍可加工出形孔，以便容纳推件装置的顶板采用螺纹模柄的小型模具也可以这样应用，但螺纹连接段的长度要比上模座厚度小些。
（4）浮动模柄
模柄与上模座不是刚性连接，允许模柄在工作过程中产生少许倾斜。
采用浮动模柄，可避免压力机滑块由于导向精度不高对模具导向装置产生不利影响，减少对模具导向件的磨损，延长其使用寿命，使模具导向装置长期保持良好的导向精度。
浮动模柄主要用于滚动导向模架，在压力机导向精度不高时，选用一级精度滑动导向模架也可采用。
但选用浮动模柄的模具必须使用行程可调冲床，保证在工作过程中导柱和导套不脱离。
否则，在回程上模有可能与浮动模柄移位，严重时甚至可将上模甩出去，轻者损坏模具，重者可能造成人生事故。
（5）通用模柄
将快换凸模插入模柄孔内，配合为H7/h6，再用螺钉从模柄侧面将其固紧，防止卸料时拔出，就组成了通用冲孔模的上模。
根据以上模具的比较，在此设计中选用压入式的模柄。
其结构如下图所示：
5.2紧固件
冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销钉。
受力较大的连接螺钉一般都采用内六角螺钉，其特点是用45号钢制造，并淬火达35～40HRC，因此可承受较大的拉应力。
受力不大的小螺钉可以采用普通圆柱头螺钉，但一般不用半球头螺钉或沉头螺钉。
前者一字槽容易拧坏，后者装配时不变便调整。
一般采用M8号螺钉。
5.3定位销
定位销钉采用普通圆柱销:
GB119-86销8X75,可以承受一定的切应力。
压入式的模柄结构图
第六章模具的装配
6.1连续模的装配
连续模一般以凹模作为装配基件。
其装配顺序为：
①装配模架；②装配凹模组件（凹模及导料板）和凸模组件（凸模及其固定板、垫板）；③将凸、凹模组件用螺钉和销钉安装固定在指定模座的相应位置上；④以凹模为基准，将凸模组件初步固定在凹模模座上，调整凸模组件及凹模的位置，使凸模刃口和凹模刃口分别与凸凹模的内、外刃口配合，并保证配合间隙均匀后固紧凸模组件与凹模；⑤试冲检查合格后，将凸模组件、凹模和相应模座一起钻铰销孔；⑥卸开上、下模，安装相应的定位、卸料、导料零件，再重新组装上、下模，并用螺钉和定位销紧固。
安装完成后检查模具装配是否准确：
1．擦清压力机滑块底面、工作台或垫板平面以及冲模上下模座的顶面和底面。
2．将冲模置于压力机工作台或垫板上，移至近似工作位置。
3．观察工件或废料能否漏下。
4．用手扳动飞轮或利用压力机的寸动位置，使压力机滑块逐步降至下止点。
在滑块下降过程中移动冲模，以便模柄进入滑块中的模柄孔内。
5．调节压力机至近似的闭合高度。
6．安装固定下模的压板、垫块和螺栓，但不拧紧。
7．紧固下模，确保上模座顶面与滑块顶面紧贴无隙。
8．紧固下模，逐次交替拧紧。
9．调整闭合高度，使凸模进入凹模。
10．回升滑块，在各滑动部分加润滑剂。
确保导套上部出气槽畅通。
11．以纸片试冲，观察毛刺以判断间隙是否均匀。
滑块寸动或由手扳飞轮移动。
12．刃口加油，用规定材料试冲若干件，检查冲件质量。
13．安装、测试送料和出料装置。
材料应人工逐步送进。
14．再次试冲。
15．安装安全装置。
6.2凸、凹模间隙的调整
冲模中凸、凹模之间的间隙大小及其均匀程度是直接影响冲件质量和模具使用寿命的主要因素之一，因此，在制造冲模时，必须要保证凸、凹模间隙的大小及均匀一致性。
通常，凸、凹模间隙的大小是根据设计要求在凸、凹模加工时保证，而凸、凹模之间间隙的均匀性则是在模具装配时保证的。
冲模装配时调整凸、凹模间隙的方法很多，需根据冲模的结构特点、间隙值的大小和装配条件来确定。
这里冲裁模的凹、凸初始双边间隙Z的范围是Z（0.170，0.230）。
由《冲压工艺及模具设计》表1-4查得。
第七章具体零件的工艺方案
在机械制造中，采用各种机械加工方法将毛坯加工成零件，再将这些零件装配成机器。
为了使上述制造过程满足“优质、高产、低成本”的要求，首先要指定零件的机械加工工艺规程和机器的装配工艺规程，然后按照所制订的工艺规程来进行机械加工和装配。
由于零件的工艺过程可以是多种多样的，工艺人员的任务是从现有生产条件出发，制订出一个切合实际的最优工艺过程，并将其有关内容用文件的形式规定下来。
规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。
机械加工工艺规程是指导生产的主要技术文件。
按照工艺规程进行生产，才能保证达到产品质量、生产率和经济性的要求。
合理的工艺规程在编制后应要满足下述要求：
1.零件所需的工序数量要尽量少，并且要减少或不再采用其他加工方法加工。
2.零件各工序所采用的设备结构要简单、寿命要长。
3.工序中所占用的设备要少，尽可能采用生产机械化与自动化。
4.生产准备周期要短，所需材料要少，成本要低廉。
5.零件的生产工艺流程要合理，做到安全生产。
6.制出的零件应符合技术要求，并且尺寸精度要高，表面质量要好。
7.尽量采用技术等级不高的工人生产，以降低成本。
制订机械加工工艺规程的原则是：
在一定的生产条件下，以最低的成本，按计划规定的速度，可靠地加工出图纸要求的零件。
在编制工艺规程时，应注意以下几个问题：
1.技术上的先进性
在编制工艺规程时，应尽量菜油新工艺、新技术、先进设备和新材料，以获得较高的生产率，但不应加大操作工人的劳动强度，而应依靠设备的先进性来保证。
2.经济上的合理性
在一定的生产条件下，可能有几种能保证零件技术要求的加工工艺方案，此时应全面考虑，应根据工序数量、机械加工难易程度、通过核算或分析选择经济效益最佳的加工方案，以使零件减少工序及降低成本。
同时，加工精度要求不高的零件，尽量不使用高精度的加工设备。
3.创造必要的良好工作条件
在编制工艺规程时，必须保证操作人员有良好而安全的工作条件，并保证所加工的零件的质量合格及减轻工人的劳动强度。
参考文献
[1]陈炎嗣郭景仪《冲压模具设计与制造技术》北京出版社1991
[2]钟毓斌.冲压工艺与模具设计［Ｍ］.北京：
机械工业出版社，2002
[3]郑可煌《实用冲压模具设计手册》1993
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