电极片冲孔、落料、弯曲连续模设计

实例十一:电极片冲孔、落料、弯曲连续模设计1工件结构形状分析图1.1 零件图由零件图2.1可知，工件为落料、弯曲。

产品形状比较简单、无狭槽、尖角，外形尺寸较小[5]。

弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径，以免产生裂纹。

但也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。

弯曲件的弯边长度不宜过小，其值应为h>R+2t。

当h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易得到形状准确的零件。

弯曲线不应位于零件宽度突变处，以避免撕裂。

2工件尺寸精度、粗糙度、断面质量分析（1）尺寸精度。

要求普通冲裁尺寸精度低于IT13级，现在产品的设计精度低于IT13级，所以尺寸精度满足要求（2）冲裁件断面质量分析因为一般用普通冲裁方式冲2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.5~3.2 ，毛刺允许高度为0.01~0.05mm；本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。

（3）产品材料分析对于冲压件材料一般要求得力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。

本设计的工件材料是10钢，属于优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经退火后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。

另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证[6]。

经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。

3 插片冲模结构的确定级进模的排样是指制件（一个或多个）在条料上分几个工位冲刺的布置方法。

3.1排样论证的基本思路排样论证的目的是为了画出正确的模具排样图。

一个较佳的排样方案必须兼顾冲压件的公差等级、冲压件的生产批量、模具结构和材料利用率等方面的因素。

（1）冲压件的尺寸精度图2.1所示冲压件，材料为10钢板，料厚0.381mm，其未注公差尺寸精度等级为IT13，属一般冲裁模能达到的公差等级，不需采用精冲或整修等特殊冲裁方式。

从该冲压件的形状来看，完全可以实现少、无废料排样法。

但该冲压件的尺寸精度等级决定了应采用有废料排样法。

（2）考虑冲压件的生产批量该冲压件属于大批量的生产类型，因此优先考虑多排、或一模多件的方案(该方案较适宜大批量生产，约几十万件以上)。

（3）提高原材料利用率在绘制排样图的过程中，应注意提高冲压原材料的利用率。

但提高原材料的利用率，不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价。

排样图上搭边值设计是否合理，直接影响到原材料的利用率和模具制造的难易程度。

总是采用最小许用搭边值，往往人为地提高了模具的制造难度，而在通常情况下却并不能提高原材料的利用率。

除使用卷料进行冲压外，一般搭边值均应在的基础上圆整(料宽尺寸也须圆整)，以降低模具制造难度。

（4）模具形式在保证产品尺寸公差等级的前提下，应尽量简化模具结构复杂程度，降低模具制造费用，这是设计模具的铁则。

从零件图2.1可知此件外形尺寸小，不适合单工序加工，即落料，弯曲工序，因为若采用单工序，制件在转序过程中工人操作难度大，且在下道工序制件定位较复杂，所以考虑上述因素，最后确定采用级进模加工此件[7-8]。

3.2排样设计设计多工位级进模，首先要设计条料排样，因为条料排样图是设计多工位级进模的重要依据，因此在设计排样图时要设计多个方案进行比较，归纳、综合得出最佳方案。

（1）竖排图3.1竖排a.搭边。

查《冲模设计手册》，确定搭边值a、b。

当0.25<t<0.5时，a=2 b=1.8，但根据《多工位级进模设计与制造》，由于多工位级进模在排样设计时，常常将用于精定位的导正销孔设置在载体上（载体在排样中就是用来运载冲压零件向前送进的那一部分料），同时为了保证载体的强度，载体的宽度尺寸远比普通冲压搭边值要大得多。

电极片的厚度为0.381，考虑到用多工位级进模、导正销孔的大小，所以搭边值取a=3 b=3[6、8]。

b.步距步距是指级进模中相邻两工位间的距离大小值。

每一副级进模，一旦排样的步距值确定后，在该模具上相邻两工位间的距离，必须相等。

即在一副模具内，步距是个等值。

A=C+a式中A——步距（mm）C——与送料方向平行的制件外形尺寸（mm）a——制件间搭边值(mm)A=C+a=3.810+3=6.810（mm）c．条料宽度。

采用无侧压装置。

所以B-△=（D+2a+Z）0-△式中Z——导尺与最宽条料之间的最小间隙，见图，mm，查表得Z=0.5mm；△——条料宽度的单向偏差，mm，查表得△=-0.5mm。

图3.2条料与导尺之间的关系所以 B0-△=（13.208+2×3+0.5）-0.5=19.7080-0.5（mm）d.导尺间距离A。

A=B+Z=D+2a+2Z=13.208+2×3+2×0.5=20.208（mm）e.材料利用率0η1 0100%nFLBη=⨯式中 n——板料（或带料、条料）上实际冲裁的零件数量；F1——零件的实际面积，mm2L——板料（或带料、条料）长度，mm；B——板料（或带料、条料）宽度，mm。

若取工件数量n=20件，则料长为L=20D+19b+2b=20×3.810+19×3+2×3=139.2（mm ） 取L=140mm所以条料规格为140×19.708×0.381 所以材料利用率为10100%nF LB η=⨯2043.69100%31.67%14019.708⨯=⨯=⨯（2）横排图3.3横排a. 搭边。

参考竖排a=3 b=3。

b.步距 A=C+a式中A ——步距（mm ）C ——与送料方向平行的制件外形尺寸（mm ） a ——制件间搭边值(mm) A=C+a=13.21+3=16.21（mm ） c ．条料宽度。

采用无侧压装置。

B -△=（D+2a+Z ）0-△=（3.810+2×3+0.5）-0.5=10.3100-0.5（mm ） 若取工件数量n=20件，则料长为L=20D+19b+2b=20×13.208+19×3+2×3=327.16（mm ） 所以条料规格为328×10.310×0.381 所以材料利用率为10100%nF LB η=⨯ 2043.69100%25.84%32810.310⨯=⨯=⨯（3）对头双排图3.4对头双排a. 搭边。

参考竖排a=3 b=3。

b. 步距A==3.810+3.810+3+1.5+1.5=13.62mm 条料宽度，采无侧刃装置。

B -△=（D+2a+Z ）0-△=（13.208×2+3+2×3+0.5）-0.5=35.9160-0.5（mm ） 若取工件数量n=20件，则料长为L=10D+9b+2b=10×3.810+9×3+2×3=71.1（mm ） 所以L=72所以条料规格为72×35.916×0.381所以材料利用率为10100%nF LB η=⨯ 2043.69100%33.79%7235.916⨯=⨯=⨯综上所述，从材料利用率考虑，因制件是大批量，对此制件排样图设计时，主要从满足制件技术要求及模具加工角度考虑，排样采用一工位四件。

根据排样图，此模具共有5个工位。

第一工位与第五工位用冲裁，第二工位与第四工位是空工位，第三工位是冲裁。

3.3模具总体结构设计 （1）模具的形式参考上述分析，采用多工位级进模，一工位四件。

（2）定位装置确定合适的定距、定位方式不仅有利于提高冲压件的质量。

而且便于操作和确保冲压安全生产。

此设计中采用定位板进行粗定位，导正销导正精确定位。

（3）卸料装置模具是采用弹压卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考虑因素。

由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹压卸料板，而只有在弹压卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。

随着模具用弹性元件弹力的增强(如采用矩形弹簧)，弹压卸料板的卸料力大大增强。

根据目前情况，当材料料厚约在2mm以下时采用弹压卸料板，大于2mm 时采用固定卸料板较为贴近实际。

本模具所冲材料的料厚为0.381mm ，因此可采用弹压卸料板。

（4）导向零件导向零件有许多，如用导板导向，则在模具上安装不便，而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高，寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用；针对这次加工的产品精度要求不高，采用滑动式导柱导套进行导向即可。

而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。

（5）模架形式如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架(对角导柱导套模架也可)；横向送料适宜采用对角导柱导套模架：而后侧导柱导套模架有利于送料(纵横向均可且送料较顺畅)，但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及对角导柱导套模架差一些；四角导柱导套模架则常用于大型模具；而精密模具还须采用滚珠导柱导套。

本模具采用对角导柱导套模架，一是对横向送料方式较适宜，二是对角导柱导套模架工作时受力比较均衡、对称[9-12]。

综上所述，模具采用对角导柱标准模架，模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模固定板及卸料板主成。

卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。

下模部分由下模板、凹模、定位板、导件板等组成。

模具工作时除导柱导套导向外，工作部分设四个小导柱导向，保证模具工作平稳。

冲孔废料和成品均从凹模漏料口漏出。

模具工作过程，送料采用手工送料，模具工作前靠导尺导向，定位板定位，滑块下行，卸料板先把条料压住，导正销进入导向孔里导向，弯曲凸模导向部位首先工作进入弯曲凹模洞口，当进入凹模5mm，其他凸模开始工作，再进入凹模1.4mm时，所有工作结束。

滑块达到下止点，滑块回程，卸料板首先工作，把包在凸模上的废料卸掉，滑块达到上止点，工作结束。

图3.5模具总体结构设计4 工艺计算4.1凸、凹模刃口尺寸的计算(1) 凸、凹模刃口尺寸的计算原则设计准则：落料以凹模为设计准则，间隙取在凸模上；冲孔以凸模为设计准则，间隙取在凹模上。

设计时间隙一律采用最小合理间隙值Z min=0.04mm[3]。

刃口尺寸的制造偏差方向：单向注入实体内部。

即磨损后，凸、 凹模刃口尺寸变大的取；磨损后凸、凹模刃口尺寸变小的取。

刃口尺寸制造偏差的大小：凸、凹模的制造公差与制件精度的形状有关，一般比制件精度提高2~3级，此工件精度为IT13，所以凸、凹模的制造公差为IT10。

加工方法：简单形状，分别加工；复杂形状，配合加工[6]。