不对称凹模冲压模具设计

前言 (2)

设计内容 (3)

1、工艺性分析 (3)

2、工艺方案的确定 (3)

3、模具结构形式的确定 (3)

4、工艺设计 (4)

（1）计算毛坯尺寸 (4)

（2）画排样图 (4)

（3）计算材料利用率 (5)

（4）计算冲压力 (6)

（5）初选压力机 (6)

（6）计算压力中心 (6)

（7）计算凸凹模刃口尺寸 (7)

（8）卸料板各孔口尺寸 (7)

（9）凸模固定板个孔口尺寸 (7)

5、模具结构设计 (7)

（1）模具类型的选择 (7)

（2）定位方式的选择 (7)

（3）凹模设计 (7)

（4）凹模刃口与边缘的距离 (7)

（5）确定凹模周界尺寸 (7)

（6）选择模架及确定其他冲模零件尺寸 (8)

前言

随着经济的发展，工业产品技术的也在不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但在“十一五”期间其发展重点应该是既能满足大量需要，又具有较高的技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。又由于模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国的模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期及降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。而且应该是目前已有一定基础，有条件、有可能发展起来的产品。如：

1.大型精密塑料模具塑料模具占我国模具总量的比例正逐年上升，发展潜力巨大。目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，总量也供不应求，每年进口几亿美元。

2.主要模具标准件目前国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等。这些产品不但国内配套大量需要，出口前景也很好，应继续大力发展。

虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在飞行器钣金件、高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精

密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。

因此我们在学习完飞行器板金成形和模具相关基础课程后，老师让我们进行简单冲压件的模具设计，我们可经通过简单件的设计初步了解一下模具设计的过程。

设计内容

1、工艺性分析

此工件只有落料一个工序。制件材料为Q235，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，厚度为2mm，工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求（图１），但应加以注意：

图1

（1）孔与零件边缘最近处为3mm在设计模具是应加以注意。

（2）有一定批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。

（3）冲裁间隙，凸凹模间隙的确定应符合制件的要求。

（4）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序动作稳妥、连贯。

2、工艺方案确定

根据制件工艺性分析，其基本工序只有落料，可得以下简单方案：落料，单工序冲裁。

3、模具结构形式的确定。

因制件材料较薄，为保证制件平整，采用固定卸料装置。为方便操作和取件可初选双立柱可倾压力机，横向送料。采用圆柱头式挡料销。生产效率高，材料消耗也小。

综上所述：由《模具设计指导》[1]书表5—2，5—7选用固定卸料横向送料典型组合结构形式，后侧导柱滑动导向模架。

4、工艺设计。

（1）计算毛坯尺寸。

制件长为L=70mm ，宽为B=56mm （2）排样方式的确定及其计算。

因材料厚度2mm 由参考书《模具设计指导》表4-4得材料厚度允许偏差为±

0.13mm,属于A 级精度。故材料为A 级精度的Q235。由参考书《飞行器钣金成形原理与工艺》[3]表3-17选a=a 1=3mm.式3—24和表3-17，3-18，无侧压装置，则有：

B －Δ=

()

010D+2(a )b -?

+?+

其中：B —条料板公称宽度（mm ）

D —垂直于送料方向的工件尺寸（mm ） a 1—侧搭边值（mm ）

b 0—条料与导板之间的间隙（mm ） Δ—条料宽度公差（mm ）查表3-18，有Δ＝0.6,b 0=0.2 则；B －Δ=

()

010D+2(a )b -?

+?+

=56+2(3+0.6) +0.2 =63.4-0.60mm

条料步距L=70+a=70+3=73mm.按图排样板料可剪成1600mm ×63.4mm ×2mm ，

图2

（3）计算材料利用率η。

η=

A A

×100% 其中： A 0=2636，得到制件的总面积。 A=4628.2，一个步距的条料的面积。故η=57.0% （4）计算冲压力。

完成本制件所需冲压力由冲裁力、卸料力组成。由参考资料《模具设计指导》[1]

表4－11得b σ=432～461Mpa

①F 冲裁=1.3Lt kp τ=1.3Lt （0.7～0.9）b σ=Lt ×b σ=450×280×2=252KN

②F 推件=nk 推F 冲 ③F 卸料=K 卸F 冲

其中：n 为同时卡塞在凹模内的零件数一般为3～5，本设计取3.由参考书《飞行器钣金成形原理与工艺》[3]表3－15得 K 推=0.055，K 卸=0.04～0.05 故得：F 推件=3×0.055×252

=41.58KN

F 卸料=0.05×252

=12.6KN F 冲压= F 冲裁+F 推件+F 卸料

=252+41.58+12.6 =306.18KN

（5）初选压力机。

由参考文献《模具设计指导》[1]表4－38选取Y26－100型精冲压力机。（6）计算凸凹模刃口尺寸。

可按配合加工计算刃口尺寸。由《飞行器钣金成形原理与工艺》[3]表3-14，可取：每个尺寸，x ＝1

1.凹模磨损后增大尺+10

(max )d A X A δ

=-??

所以有：

A 1d ＝(40－1×0.2)

+0.2 0＝39.8+0.05

A 2d ＝（70－1×0.2）+0.05 0＝69.8+0.05

0 A 3d ＝（56－1×0.2）+0.05 0

＝55.8+0.05

A 4d ＝（26－1×0.2）

+0.03 0＝25.88+0.03

2. 凹模磨损后变小的尺寸B id ＝(B min+X ×△)0

-δ

所以有：B 1d ＝（30＋1×0.12)0 -0.03＝30.120

-0.03 3. 凹模磨损后没有增减的尺寸：当零件尺寸为C ±Δ‵时，C id ＝C ±δ 则C 1d ＝54±0.2／4＝（54±0.05）㎜

落料凸模的基本尺寸与凹模想同，分别是39.8,69.8,55.8,25.88,30.12,54.凸模按凹模配制，配制时要保证在间隙值Zmin ＝0.160㎜～Zmax ＝0.200㎜之间。（7）计算压力中心。

由于该制件图形规则，压力中心在其几何中心上。先画出凹模型口图,如图３建立坐标系。

图３凹模型口图

根据数学双重积分，对于中心点坐标有：

X=37.0

Y=20.6错误!未找到引用源。

（8）卸料板各孔口尺寸。

由文献《冲压手册》[2]表2-55得C=0.05mm，对于带固定卸料装置的冲模，卸料板

Z。这样有不仅起卸料作用而且还起压料作用。卸料板各型孔应与凸模配合保持0.5

min

利于保护凸，凹模刃口不被啃伤，

（9）凸模固定板个孔口尺寸。

凸模固定板各孔与凸模采用H7/m6配合。

5、模具结构设计：

（1）模具类型的选择由冲压工艺分析可知，压力机一次冲裁即可完成一个工序，所以模具类型单工序冲裁模。（2）定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有

一定余量，可以靠操作工目测来定。（3）凹模设计。

因制件材料简单，总体尺寸不大，选用整体式矩形凹模较为合理。因生产批量较大，由文献《模具设计指导》[1]

表3-5选用T10A 为凹模材料。凹模孔型由该文献中表2—38选出第三种孔型，且β=3°，h=5mm 由该文献表2-39得凹模高度h=22mm 和凹模壁厚c=30mm 。

（4）凹模刃口与边缘的距离。

由文献《冲压手册》表2—41得a=30mm （5）确定凹模周界尺寸L ×B 。

5025023011072272230132B c X L c X =+=+=??=+=+=?

所以：L ×B=160×125

据文献《模具设计指导》表5—43得160mm ×125mm ×28mm 其中L=160mm ，B=125mm ，

（6）选择模架及确定其他冲模零件尺寸。

由凹模周界尺寸及配用模架闭合高度在H=140～170mm 查《模具设计指导》[1]5-7选用对角导柱模架，标记为100X80X120～145I (GB/T2851.1－1990),并根据此标准画出模架图．类似也可查出其他零件尺寸参数，此时即可画装配图．

参考文献

【1】史铁梁.模具设计指导.北京: 机械工业出版社，2006.

【2】王孝培.冲压手册.北京：机械工业出版社，2000.

【3】瞿平.飞机钣金成形原理与工艺.西安：西北工业大学出版社，1995. 【4】杨玉英．实用冲压工艺及模具设计手册．北京：机械工业出版社，2000. 【5】伍先明.塑料模具设计指导.北京：国防工业出版社，2006.

【6】申开智.塑料成型模具.北京：中国轻工业出版社，2002.

【7】齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2006.

【8】姜奎花.冲压工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2000.

【9】丁松聚.冷冲模设计.北京：机械工业出版社，2000.

【10】许树勤.模具设计与制造.北京：北京大学出版社，2005.

【11】涂序斌.模具制造技术.北京：北京理工大学出版社,2007.

【12】张国志.材料成型模具设计.沈阳：东北大学出版社，2006.

【13】徐慧民.模具制造工艺学.北京：北京理工大学出版社2007.