冲裁凸模设计
冲模冲裁件凸凹模尺寸计算
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Date6ຫໍສະໝຸດ 经验公式如下: PX=KX*P(N) PT=nKX*P(N) PD=Kd *P(N) 式中, PX 、PT 、PD------分別为卸料力,推件力和頂件力系数 P------冲裁力 n------同时卡在凹模洞口內的落料件数.n=H/t,H为凹模刃壁垂直 部分高度,t为料厚.当采用锥形洞口时,因无落料件卡在洞口 內,故可不计推件力.
冲压力是指冲裁时，压力机应给出的最小压力。冲 压力是冲裁力，卸料力，推件力和顶出力的总称。 冲裁力的计算公式: P=KLtτ (N) P----冲裁力(N) L----冲裁件周边长度(MM) τ ----材料的抗剪程度(MPA) t----料的厚度(MM) k----系数通常k=1.3
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如有不同意见敬请赐教! 让我们共同进步!
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DCS L&P Stamping Team
DEC 2010
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2、降低冲裁力的方法
(1) 斜刃口及波形刃口冲裁法
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(2) 阶梯凸模冲裁法
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3、卸料力,推件力,頂件力的計算
卸料力是将箍在凸模上的板料卸下时所需要的力；推料力是 将落料件顺着冲裁凹模洞口推出时所需的力；頂件力是将落料件 逆着冲裁方向顶出凹模刃口时所需的力。
2. 凸、凹模分开加工
冲裁模的结构设计(doc 7页)
冲裁模的结构设计(doc 7页)冲裁模的结构设计冲裁模是冲裁工序所用的模具。
冲裁模的结构型式很多，为研究方便，对冲裁模可按不同的特征进行分类。
1．按工序性质可分为落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等；2．按工序组合方式可分为单工序模、复合模和级进模；3．按上、下模的导向方式可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等。
4．按凸、凹模的材料可分为硬质合金冲模、钢皮冲模、锌基合金冲模、聚氨脂冲模等；5．按凸、凹模的结构和布置方法可分为整体模和镶拼模，正装模和倒装模。
6．按自动化程度可分为手工操作模、半自动模、自动模。
分类的方法还比较多，上述的各种分类方法从不同的角度反映了模具结构的不同特点。
下面以工序组合方式，分别分析各类冲裁模的结构及其特点。
单工序冲裁模单工序冲裁模指在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模，如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模等。
(一)落料模落料模常见有三种形式：1．无导向的敞开式落料模，其特点是上、下模无导向，结构简单，制造容易，冲裁间隙由冲床滑块的导向精度决定。
可用边角余料冲裁。
常用于料厚而精度要求低的小批量冲件的生产。
2．导板式落料模，是将凸模与导板间(又是固定卸料板)选用H7／h6的间隙配合，且该间隙小于冲裁间隙。
回程时不允许凸模离开导板，以保证对凸模的导向作用。
它与敞开式模相比，精度较高，模具寿命长，但制造要复杂一些常用于料厚大于 0.3mm 的简单冲压件(图1)。
1—下模座;2—销;3—导板;4—销;5—档料钉;6—凸模;7—螺钉8—上模座；9—销；10、垫板；11—凸模固定板；12—螺钉；13—导料板14—凹模；15—螺钉图 1 导板式落料模3．图2是带导柱的弹顶落料模。
上下模依靠导柱导套导向，间隙容易保证，并且该模具采用弹压卸料和弹压顶出的结构，冲压时材料被上下压紧完成分离。
零件的变形小，平整度高。
该种结构广泛用于材料厚度较小，且有平面度要求的金属件和易于分层的非金属件。
模具毕业设计实例冲裁模设计举例
冲裁模设计举例图2.69所示零件为电视机安装架下板展开坯料，材料为1Cr 13，厚度mm t 3=，未注圆角半径mm R 1=，中批量生产，确定产品的冲裁工艺方案并完成模具设计。
图2.69 零件图1． 冲裁件工艺性分析零件的加工涉及冲孔和落料两道工序。
除孔中心尺寸公差为±0.1mm 和孔径尺寸公差为+0.2mm 外,其余尺寸均为未注公差,查表2.4可知，冲裁件内外形的达到的经济精度为IT12～IT14级。
符合冲裁的工艺要求。
查表2.2可知，一般冲孔模冲压该种材料的最小孔径为d ≥1.0t ，t =3mm,因而孔径ø8mm 符合工艺要求。
由图可知，最小孔边距为：d =4mm ，大于材料厚度3mm ，符合冲裁要求。
2． 确定冲裁工艺方案及模具结构形式该冲裁件对内孔之间和内孔与外缘之间有较高的位置精度的要求，生产批量较大，为保证孔的位置精度和较高的生产效率，采用冲孔落料复合冲裁的工艺方案，且一次冲压成形。
模具结构采用固定挡料销和导料销对工件进行定位、弹性卸料、下方出料方式的倒装式复合冲裁模结构形式。
3． 模具设计与计算（1）排样设计排样设计主要确定排样形式、条料进距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图。
1）排样方式的确定。
根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：直排。
2）送料进距的确定。
查表2.7，工件间最小工艺搭边值为mm 2.2，可取mm a 31=。
最小工艺边距搭边值为mm 5.2，取mm a 3=。
送料进距确定为mm h 44.199=。
3）条料宽度的确定。
按照无侧压装置的条料宽度计算公式，查表2.8、表2.9确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为mm mm b 0.1,0.10=∆=。
()()0100093132862-∆-∆-=+⨯+=++=b a L B4）材料利用率的确定。
%08.91%10044.1999344.19686=⨯⨯⨯==Bh A η 4）绘制排样图。
凸模的设计
2.6.2 凸模的设计
为了使凸模在冲裁时不发生失稳弯曲，凸模
纵向压力P∑应小于或等于临界压力P0,
即P∑≤P0
➢
根据欧拉公式：
Pc
2 EJ
l 2
故
2 EJ
l 2
P
lm ax
2E m J in 2P
2.6.2 凸模的设计
➢ 2、凸模的固定方法
➢ 凸模固定到固定板中的配合或间隙对不要求常拆 换的凸模用N7/m6或M7/m6（双边0.02mm过盈， 需要经常更换的凸模一般用H7/h6（双边0.01mm 的间隙）弹压导板模中凸模与固定板成0.1mm的 双面间隙。
1）铆接固定法：一般用作非圆形小截面直通式凸模 的固定，就是将固定板的型孔倒角（1×45°） 后，再将反铆后的凸模装入，最后一起磨平，如 图2-24左半部份所示。
2.6.2 凸模的设计
图2-30 凸模疲劳强度图算法
3） 如果对凸模寿命要求校核，则可利用疲劳强度图表进行 校核。例如图2-30，已知料厚t=4mm，抗剪强度τ=500Mpa， 凸模直径d=12mm，求得点Ⅱ在冲次n=1×105以上，故可判 断该凸模可冲105次以上。
2.6.2 凸模的设计
４、凸模护套
➢ 当凸模自由长度大于max时，则应采用护套保护凸模。图 2-31 a）、b）是两种简单的圆形凸模护套。
➢ 图a）所示护套1、凸模2均用铆接固定。 ➢ 图b）所示护套1采用台肩固定 ➢ 图c）所示护套1固定在卸料板（或导板）4上。 ➢ 图d）是一种比较完善的凸模护套，三个等分扇形块6固定
在固定板中，具有三个等分扇形的护套1固定在导板4中， 可以在固定扇形块6内滑动，因此可使凸模在任意位置均 处于三方导向与保护之中。但是结构复杂，制造比较困难。
冲裁模设计
冲裁模设计一、分析本例的工艺性1.（1）该零件形状简单、对称。
（2）该零件圆弧与直线相切处有尖角，但图纸上无特殊要求，用线切割钼丝半径加单边放电间隙代替尖角是允许的。
（3）冲件上无悬臂和狭槽。
（4）最小孔边距为(14-6)/2=4>t ，最小孔间距为(28-2×5-2×2-6)/2 = 4 > t = 1.2 。
（5）该冲件端部带圆弧，用落料成形是允许的。
（6）检查最小孔的刚度和强度。
由Q235查得τ= 304~373MPa 。
再由表2-1查得b ≥ 0.8t=0.8×1.2=0.96，该件上的最窄孔为4，远远大于b ＝0.96的要求。
2、分析公差和粗糙度 （1）公差该件的最小公差的尺寸为075.006+Φ, 查得精度等级为IT11，低于冲孔可以达到的精度等级为IT10。
（2）粗糙度 本例未作特殊要求。
3、被冲材料为Q235，冲裁性能很好。
根据以上分析，本例的冲裁工艺性好。
二、确定基本冲压工序1.由图2-1可得，该件外形为落料，内形为冲孔，冲孔有一圆孔和两长圆形孔。
2. 确定的冲裁工艺方案方案一：先落料、后分三次冲孔，采用四付单工序模 方案二：先落料、后同时冲三孔，采用二付单工序模 方案三：先冲孔、后落料，采用级进模冲裁方案四：先冲孔、后切断，采用少废料级进模冲裁 方案五：同时冲孔、落料，采用复合工序模方案一和方案二的模具结构简单，生产率低，既不能满足产量要求又不经济；方案四最大的特点是省料，但冲件精度低，若按长度方向送进零件尺寸可以保证但料窄，送料步距大，不方便；若按宽度方向送进，冲件圆弧与直边吻接不好。
方案五冲件精度高但操作不方便，生产率不高；方案三既能满足冲件精度要求，模具数量少，操作方便，生产率高，若采用侧刃定距还便于实现自动送料。
通过以上分析，采用方案三较好。
排样设计 确定本例的排样方法，查出搭边、计算料宽和材料利用率一、确定本例的排样方法1、由确定的工艺方案得出，本例采用的是冲孔、落料、级进模冲裁，侧刃定距2、该零件是窄长件采用单直排3、因为两长圆孔与中间圆孔的孔边距4<5mm，故采用冲长圆孔与冲圆孔分步冲裁的方法。
冲裁小孔凸模设计
机械设计与制造第12期218M achi ner y D es i gn&M anuf act ur e2010年12月文章编号：l o ol一3997(20l O)12一0218-02冲裁小孔凸模设计赵世友(沈阳职业技术学院，沈阳110045)T he deSi gn O f bI anki ng h0Ie pU nC hZ H A O Shi_you(Shenyang V ocat i on a】and T b chni cd C ol l ege，Sh enyang110045，C hina)中图分类号：TH l6文献标识码：A1引言小孔冲孑L模一般指d≤t或d<1m m的冲孔模。
小孔冲孔模和普通冲孔模最大区别是小孔冲孔模需要提高冲裁凸模的强度和刚度，保证冲裁凸模在冲孔过程中的稳定性，以便冲孔过程顺利进行。
冲裁凸模直径较小，经常折断，给生产和模具修理带来很多麻烦，因此，如何解决这个问题，成为“冲裁小孔凸模设计”的关键。
如图1所示，为弹压导板式冲孔模。
凸模l及其它凸模与固定在弹压导板4上的压板5均为日加。
小间隙配合，外加小导板3，与凸模也为小间隙配合。
这样，冲裁时凸模的稳定性得到了提高，可以防止凸模折断。
小导板3到固定板2之间的距离可取(3—4)f，￡为板料厚度。
凸模刃磨后，小导板3也要相应地磨薄，以免冲裁时相碰撞。
图l弹压导板式冲孔模1．凸模2周定板3／J、导板4．弹压导板5．压板6．定位板7．凹模尽管这样，在生产中冲裁小凸模经常折断，有时，虽然冲孔直径大于板厚，但由于凸模直径较小，例如小于3m m，如果仍采用常规的结构形式，即一端固定，另一端自由，冲裁时稍受侧向力，就可能引起凸模折断。
★来稿日期：201咖2—202冲裁小凸模折断原因分析2．1冲裁过程及受力分析冲裁时如图2所示，作用于凸模上一个轴向力Q(冲裁力)，还有—个偏载力只由于冲裁间隙，板料不平，软硬不均)。
力尸一开始就作用在凸模上，冲小孔时，由于材料流人凹模向周围扩展困难，使冲入凹模内的材料厚度小于凸模切入板料的深度。
课程设计冲裁模具设计说明书
目录一、冲裁件工艺性分析 (2)1.1零件工艺性分析 (3)1.1.1材料分析 (3)1.1.2结构分析 (3)1.1.3精度分析 (3)1.2冲裁工艺方案 (3)二、冲裁工艺设计计算 (4)2.1凸、凹模间隙值的确定 (4)2.2凸、凹模刃口尺寸的确定 (6)2.2.1确定凸、凹模刃口尺寸的原则 (6)2.2.2凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸 (6)2.3毛坯排样方案设计 (8)2.3.1排样方案时应遵循的原则 (9)2.3.2搭边值以及料条宽度的确定 (9)2.3.3材料利用率计算 (10)三、冲裁力及压力中心计算 (11)3.1冲裁工艺力的计算 (11)3.1.1冲裁力 (11)3.1.2降低冲裁力的方法 (13)3.1.3卸料力、推件力和顶件力 (13)3.2压力中心确定 (14)3.3选择压力设备 (14)3.4冲模的闭合高度 (15)四、凸、凹模零件设计 (16)4.1凹模外形尺寸 (16)4.1.1凹模厚度 (16)4.1.2刃口高度 (17)4.2凸凹模外形尺寸 (17)4.3冲孔凸模外形尺寸 (18)4.4凸、凹模装配结构设计 (18)4.4.1螺钉选择 (18)4.4.2定位板和定位销 (18)4.4.3螺钉定位 (19)五、模具总体结构设计 (19)5.1冲模模架标准设计 (19)5.1.1冲模模架设计 (19)5.1.2导柱及导套设计 (21)5.2模柄设计 (22)六、卸料装置和顶件装置设计 (22)6.1卸料装置设计 (22)6.2弹性元件的选择 (22)6.2.1橡胶压力P (23)6.2.2橡胶自由高度H (23)6.3顶件装置设计 (23)七、模具结构三维设计 (24)一、冲裁件工艺性分析制件零件图如图1-1所示：图1-1制件结构图1.1零件工艺性分析1.1.1材料分析304用途广泛，具有良好的耐腐蚀性，耐热性，低温强度和机械特性；冲压弯曲等热加工性好，可用于冲裁工艺。
冲压工艺与模具设计课件 3.3 凸模与凹模刃口尺寸的确定
图3-14 落料件与落料凹模
湖南工业大学 机械工程学院
第三章 冲裁工艺与模具设计
3.3.2 凸模与凹模刃口尺寸的计算方法
2.凸、凹模配合加工 (1) 落料(续) 从图3-14b可看出，凹模磨损后刃口尺寸的变化有增大、减小
和不变三种情况，故凹模刃口尺寸也应分三种情况进行计算：
1）凹模磨损后变大的尺寸（A1、A2、A3）：
计算方法同样根据凸模磨损后的变化情况进行计算：
1）凸模磨损后变大的尺寸（a1、a2、…）：
按一般落料凹模计算公式：
aa
amax
x
4 0
2）凸模磨损后变小的尺寸（b1、b2、… ）：
按一般冲孔凸模计算公式：
bb
bmin x
0 4
3）凸模磨损后不变的尺寸（c1、c2、… ）：
按一般孔距尺寸计算公式：cc
按一般落料凹模计算公式：
AA
Amax
xΔ
Δ 4 0
2）凹模磨损后变小的尺寸（B1、B2）：
按一般冲孔凸模计算公式：
BA
Bmin
xΔ
0 Δ 4
3）凹模磨损后不变的尺寸（C1、C2）：
按一般孔距尺寸计算公式： CA Cmin 0.5Δ Δ 8
湖南工业大学 机械工程学院
第三章 冲裁工艺与模具设计
0.246 0.360 0.260 0.380 0.260
0.380
2.1
0.260 0.380 0.280 0.400 0.280
0.400
2.5
0.360 0.500 0.380 0.540 0.380
0.540
2.75
0.400 0.560 0.420 0.600 0.420
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冲裁凸模设计
机械工程系模具教研室 主讲：梁合意 二 00九、四
冲裁模工作零件设计
学习目标： 1、知识目标 1）掌握凸模的结构形式和固定方法 2）了解凸模常用材料及其技术要求 2、能力目标 1）能根据冲压零件的材料、形状尺寸、生产批量、
技术要求等正确选择凸模的结构形式，确定其固定方法 2）能正确计算凸模的长度 3）能合理选择模具材料及技术要求
冲裁模工作零件设计
③镶拼式凸模 模块分别加工后再 镶拼为一整体。 a）、b）为较大凸模镶 拼，节省材料。 a）为 止口定位， b）为直角 定位。 C）、d）为带窄槽凸模 镶拼，方便加工。 C） 为铆接拼装， 模固定方法 1）台肩固定
凸缘式凸模采用台肩固定
2）铆接固定
冲裁模工作零件设计
生产中常采用的固定方式如下图：
冲裁模工作零件设计
4、凸模长度的确定
设计标准模具时，当选定了典型组合后，凸模长度即确定 了。设计非标准模具时，凸模长度一般应根据结构上的需要， 并考虑磨损量和安全因素来确定，原则是在满足使用要求前提 下，凸模越短越好。 ①固定卸料方式凸模长度
L＝h1+h2+h3+h h1——凸模固定板厚度； h2——固定卸料板厚度； h3——导尺厚度； L——凸模长度。 h——附加长度，它包括凸模进 入凹模的深度、凸模修磨量、固定板 与卸料板之间的安全距离等，一般h≥ 20mm
冲裁模工作零件设计
②小孔圆凸模 指孔径d≤t或d ≤ 1mm的圆凸 模，其刚度和强度不足，生产中常采用对小凸模起保 护作用的导向装置或做成短凸模结构来提高其强度刚度。
a图、b图为局部保护，c图、d图基本为全长保护
冲裁模工作零件设计
③大型圆凸模 适用于冲大孔或落料
冲裁模工作零件设计
2）非圆形凸模
冲裁模工作零件设计
①凸缘式凸模 工作段为 非圆形，为方便固定板型孔加 工，固定段常作成圆形、方形、 矩形，固定段为圆形时需加防 转销或骑缝螺钉。 加工工艺性不好，一般采用仿 形刨削加工，刃口形状复杂时 不宜采用。
冲裁模工作零件设计
②直通式凸模 凸模全长截面形状一致，便于成形 磨削或线切割加工。加工工艺性好。可用螺钉、销钉固 定，铆接固定，低熔点合金或环氧树脂固定等。
冲裁模工作零件设计
2、凸模的结构型式 凸模分类：根据凸模工作段截面形状，可分为圆形 和非圆形两类；根据其结构形式可分为整体式和镶拼式 。
冲裁模工作零件设计
1）圆形凸模 指凸模刃口端面为圆形
①标准圆凸模
国家标准圆凸模分 为A型、B型和快换式 凸模。 A型如图（b） ，d＝1.1～30.2， B 型没有中间过渡段如 图（a）， d＝3.0～ 30.2，快换式凸模如 图（c），最小直径d ＝5～9，最大直径d＝ 24～29
冲裁模工作零件设计
②凸模抗纵向弯曲能力校核 有导向时：Lmax≤1200（Imin/F）1/2 无导向时： Lmax≤425（Imin/F）1/2 Imin－凸模最小截面惯性矩 F－凸模所受冲裁力 Lmax－凸模允许的最大长度
冲裁模工作零件设计
1、凸模结构设计三原则 为保证凸模能够正常工作，凸模结构设计时必须满足 下列三条原则： ①精确定位 安装时凸模在模具中能准确定位，工作 过程中轴线与母线不允许发生任何位移，否则冲裁间隙不 均匀。 ②防止拔出 卸料时凸模受拉伸力作用，结构上应防 止凸模从固定板中拔出。 ③防止转动 非圆形凸模为方便固定板型孔加工，将 固定段作成圆形时，工作过程中凸模不允许发生转动，结 构上需采取防转措施，否则将啃模。
一、模具零件的分类 1、工艺结构零件 直接参与完成冲压工艺过程并和 坯料直接发生作用的零件。 工件零件：指直接使板料断裂分离或塑性变形的零 件，有凸模、凹模、凸凹模等。 定位零件：使板料或工序件在冲模中具有确定位置 的零件，有导料板、导料销、挡料销、导正销、侧刃， 定位板等。
冲裁模工作零件设计
卸料与出件零件：将箍在凸模上或卡在凹模内的废 料或冲件卸料、推出、顶出以保证冲压工件继续进行的 零件，如卸料板、卸料螺钉、弹性元件、推杆、推板、 打杆、打板、弹顶器等。
铆接凸模 铆接一端不淬火 。固定板型孔要按凸模配作成 过渡配合，型孔上端要作成（ 1.5～2.5）×45°的斜角，凸 模与固定板垂直度难保证。
冲裁模工作零件设计
3）螺钉吊装固定
大型凸模采用螺钉、销钉吊装固定
4）低熔点合金或环氧树脂固定
凸模截面尺寸较小不能用螺钉吊装 固定时，可采用低熔点合金或环氧树脂 固定。为防止拔出，固定板型孔可作成 倒锥形、台阶型或型孔上开槽，Ra=50 ～12。5um .低熔点合金只适合t≤2mm 时冲裁用，当t＞2mm时需采用环氧树脂 固定。
冲裁模工作零件设计
②弹压卸料方式凸模长度 L＝h1+h2+h4－0.2mm h1——凸模固定板厚度 h2——弹压卸料板厚度 h4——预压状态下弹性
元件的高度，h4 ＝（0.85－ 0.9）H，H为自由状态下弹性 元件的高度
L——凸模长度
冲裁模工作零件设计
5、凸模强度的校核 一般的凸模强度是足够的，不需要进行强度校核。 只有当凸模特别细长，或者凸模截面尺寸相对板厚很小 时，才进行强度校核，包括抗压强度和抗纵向弯曲能力 两个方面校核。 ①凸模抗压能力校核 σ＝F/A≤〔σ〕 〔σ〕－凸模材料许用压应力 σ－凸模最小截面上的压应力 F－凸模所受冲裁力 A－凸模最小截面积
冲裁模工作零件设计
教学重点 1、凸模结构形式与固定方法 2、凸模长度尺寸的计算
教学难点 1、凸模的镶拼结构 2、小孔凸模的导向保护
教学方法 1、多媒体教学、启发引导 2、案例教学
冲裁模工作零件设计
复习导入 上次课我们讲了冲裁模的结构组成，分析了典型冲裁
模的结构，知道一幅冲裁模主要由工作零件 、定位零件 、卸料与出件零件、导向零件、支承与固定零件、其它 零件组成。
2、辅助结构零件 不直接参与完成冲压工艺过程的工作，只对模具完 成工艺过程起保证作用或对模具的功能起完善作用的零 件。主要包括： 导向零件 导柱、导套、导板、导筒等。 固定零件 上、下模座、模柄、固定板、垫板、限位 支承柱等。 其它零件 螺钉、销钉，送料装置等。
冲裁模工作零件设计
二、凸模设计 凸模组件如下图所示：