1、沖壓模具實(shí)例例 8.2.1 沖裁模設(shè)計(jì)與制造實(shí)例工件名稱：手柄工件簡(jiǎn)圖：如圖 8.2.1 所示。生產(chǎn)批量：中批量材料： Q235-A 鋼材料厚度： 1.2mm1 沖壓件工藝性分析此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。 材料為 Q235-A 鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè) d 8mm的孔和5個(gè) 5mm的孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為 3 5mm（大端4個(gè) 5mm的孔與 8mm孔、 5mm的孔與R16mm 外圓之間的壁厚） 。 工件的尺寸全部為自由公差 ， 可看作 IT14 級(jí)， 尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。2沖壓工藝技術(shù)方案的確定該工件包括落料

2、、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝技術(shù)方案：技術(shù)方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。技術(shù)方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。技術(shù)方案三：沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。技術(shù)方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。技術(shù)方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚 3 5mm 接近凸凹模許用最小壁厚3 2mm ，模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。技術(shù)方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對(duì)上述三種技術(shù)方案的分析比較，

3、該件的沖壓生產(chǎn)采用技術(shù)方案三為佳。3主要設(shè)計(jì)計(jì)算（ 1）排樣方式的確定及其計(jì)算設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。手柄的形狀具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，直排時(shí)材料利用率低，應(yīng)采用直對(duì)排，如圖 8.2.2 所示的排樣方法，設(shè)計(jì)成隔位沖壓，可顯著地減少?gòu)U料。隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉(zhuǎn)180 ，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。 搭邊值取2 5mm 和 3 5mm， 條料寬度為 135mm ，步距離為 53 mm ，一個(gè)步距的材料利用率為 78% （計(jì)算見表8.2.1 ）。查板材規(guī)范，宜選950mr 1500mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為7張條料（135m忻1500mm

4、）,每張條料可沖56個(gè)工件，故每張鋼板的材料利用率為 76% 。8.2.2 手柄排樣圖8.2.1 手柄工件簡(jiǎn)圖2）沖壓力的計(jì)算該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料、下出件。沖壓力的相關(guān)計(jì)算見表8.2.1 。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J23-25 。（ 3）壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如圖 8.2.3 所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱中心線上， 將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1L6共6組基本線段，用解讀法求得該模具的壓力中心C點(diǎn)的坐標(biāo)（13.57 ， 11.64 ）。有關(guān)計(jì)算如表8.2.2 所示。由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O

5、 較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn) O 。若選用 J23-25 沖床， C 點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。（ 4）工作零件刃口尺寸計(jì)算在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)較簡(jiǎn)單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、 凹模 、 凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算，具體計(jì)算見表8.2.3 所示。圖 8.2.3 凹模型口圖（ 5）卸料橡膠的設(shè)計(jì)卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見表8.2.4 。選用的四塊橡

6、膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。4模具總體設(shè)計(jì)（ 1）模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模（ 2）定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)來定。3）卸料、出件方式的選擇1.2mm ，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。（ 4）導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級(jí)進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)

7、向方式。5主要零部件設(shè)計(jì)（ 1）工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)落料凸模結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工， 2 個(gè) M8 螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5 。其總長(zhǎng) L 可按公式 2.9.2 計(jì)算：=20+14+1.2+28.8=64mm具體結(jié)構(gòu)可參見圖8.2.4 （a）所示。沖孔凸模因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。其中沖5個(gè) 帕的圓形凸模可選用規(guī)范件 BII型式（尺寸為5.15 64）。沖 8mm孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖8.2.4 （b）所示。凹模凹模采用整體凹模，各沖裁的凹

8、模孔均采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式 2.9.3 、 2.9.4 計(jì)算：凹模厚度 H=kb=0.2xi27mm=25.4mm （查表 2.9.5 得 k=0.2 ）凹模壁厚 c= （1.5-2） H=38 50.8mm取凹模厚度H=30mm ，凹模壁厚 c=45mm ，凹模寬度 B=b+2c= （127+2X45） mm=217mm凹模長(zhǎng)度 L 取 195mm （送料方向）凹模輪廓尺寸為195m忻217mrm 30mm,結(jié)構(gòu)如圖8.2.4 （c）所示。（ 2）定位零件的設(shè)計(jì)落料凸模下部設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)正銷，分別借用

9、工件上 5mm和 8mm兩個(gè) 孔作導(dǎo)正孔。0 8mm導(dǎo)正孔的導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)如圖8.2.5所示。導(dǎo)正應(yīng)在 卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面 lmm ， 所以導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度為 1 8mm。 導(dǎo)正銷采用 H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用 H7/h6 配合。起粗定距的活動(dòng)擋料銷、彈簧和螺塞選用規(guī)范件，規(guī)格為8X16。（ 3）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取 1mm， 這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度， 導(dǎo)料板的厚度按表2.9.7 選擇 。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為4045HRC,用螺釘和銷釘固

10、定 在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。4）卸料部件的設(shè)計(jì) 卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 14mm 。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4045HRC。卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設(shè)置4 個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為 12mm ，螺紋部分為M10X 10mm。卸料材料：Crl2MoV 熱處理：5862HRC材料：Crl2MoV技術(shù)要求：尾部與凸模固定板按 H6/m5配合 熱處理：5862HRC材料：Crl2 MoV 熱處理：6064HRC圖 8.2.4 工作零件釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后， 應(yīng)使卸料板超出凸模端面 lmm ，有誤差時(shí)通過在 螺釘與卸料板之間安裝墊

11、片來調(diào)整。（ 5 ）模架及其它零部件設(shè)計(jì)該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱 在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而 引起的模具歪斜 。 以凹模周界尺寸為依據(jù)， 選擇 模架規(guī)格。導(dǎo)柱 d/mmx L/mm 分別為 28X 160（|）32X 160導(dǎo)套 d/mm L/mm D/mm 分別為028X 115 X42032X115X 45上模座厚度 H上模取45mm ,上 模墊板厚度H 墊取 10mm ，固定板厚度H 固取 20mm ，下模座厚度H下模取 50mm ，那么，該模具的閉合高度：H閉=H 上模 + H 墊+L+ H + H 下模h2 =（45+10 + 64 + 30+502)

12、mm=197mm式中L凸模長(zhǎng)度， L=64 mm ；H 凹模厚度， H=30mm ；h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度， h2=2mm 。可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-25 的最大裝模高度（ 220mm ），可以使用。6模具總裝圖通過以上設(shè)計(jì)，可得到如圖 8.2.6 所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（ 7 個(gè)）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)擋料銷 13 作為粗定距 ， 在落料凸模上安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷4,利用條料上0 5mm和0 8孔作導(dǎo)正銷孔進(jìn)行

13、導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在活動(dòng)擋料銷 13 上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷 4再作精確定距。活動(dòng)擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移 0 2mm ，沖壓過程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)正銷作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約 0 2mm 而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)到 0 02mm 。7沖壓設(shè)備的選定通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25 能滿足使用要求。其主要技 術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：250KN滑塊行程：65mm最大閉合高度：270mm最大裝模高度：220mm8.2.5 導(dǎo)正銷圖 8-2-

14、6 手柄級(jí)進(jìn)模裝配圖工作臺(tái)尺寸(前后 造右)：370m忻560mm墊板尺寸(厚度X孔徑)：50m訴200mm模柄孔尺寸： 40m訴60mm最大傾斜角度：308模具零件加工工藝本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對(duì)簡(jiǎn)單。圖8.2.4 (a)所示落料凸模的加工工藝過程如表8.2.5所示。凹模 、 固定板以及卸料板都屬于板類零件 ， 其加工工藝比較規(guī)范。 圖 8.2.4(c)所示凹模的加工過程與圖7.2.1所示落料凹模的加工過程完全類似，見表 7.2.4 ，在此不再重復(fù)。9模具的裝配根據(jù)級(jí)進(jìn)模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模

15、，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表8.2.6 所示。例 8.2.2 拉深模設(shè)計(jì)與制造實(shí)例零件簡(jiǎn)圖：如圖 8.2.7 所示。生產(chǎn)批量：大批量材料：鍍鋅鐵皮材料厚度： 1mm1 沖壓件工藝性分析該工件屬于較典型圓筒形件拉深，形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，所有尺寸均為自由公差，對(duì)工件厚度變化也沒有作要求，只是該工件作為另一零件的蓋，口部尺寸0 69可稍作小些。而工件總高度尺寸 14mm 可在拉深后采用修邊達(dá)要求。2沖壓工藝技術(shù)方案的確定該工件包括落料、拉深兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝技術(shù)方案：技術(shù)方案一：先落料，后拉深。采用單工序模生產(chǎn)。技術(shù)方案二：落料-拉深復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。技術(shù)方案三 ：

16、 拉深級(jí)進(jìn)沖壓。 采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。技術(shù)方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。技術(shù)方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率較高， 盡管模具結(jié)構(gòu)較技術(shù)方案一復(fù)雜， 但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。技術(shù)方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，送進(jìn)操作不方便，加之工件尺寸偏大。通過對(duì)上述三種技術(shù)方案的分析比較，該件若能一次拉深，則其沖壓生產(chǎn)采用技術(shù)方案二為佳。3主要設(shè)計(jì)計(jì)算（ 1） 毛坯尺寸計(jì)算根據(jù)表面積相等原則，用解讀法求該零件的毛坯直徑D ，具體計(jì)算見表8.2.7。（ 2）排樣及相關(guān)計(jì)算采用有廢料直排的排樣方式，相關(guān)計(jì)算見表8.2.

17、7 。查板材規(guī)范，宜選750mm 1000mm的冷軋鋼板，每張鋼板可剪裁為8張條料（93m訴1000mm）,每張條料可沖10個(gè)工件，故每張鋼板的材料利用率為 68% 。（ 3）成形次數(shù)的確定該工件底部有一臺(tái)階，按階梯形件的拉深來計(jì)算，求出h/dmin=15.2/40=0.38 ，根據(jù)毛坯相對(duì)厚度t/D=1/90.5=1.1 ，查表 4.4.3發(fā)現(xiàn) h/dmin 小于表中數(shù)值，能一次拉深成形。所以能采用落料-拉深復(fù)合沖壓。（ 4）沖壓工序壓力計(jì)算該模具擬采用正裝復(fù)合模，固定卸料與推件，具體沖壓力計(jì)算見表8.2.7所示。根據(jù)沖壓工藝總力計(jì)算結(jié)果并結(jié)合工件高度，初選開式雙柱可傾壓力機(jī) J23-25

18、。（ 5） 工作部分尺寸計(jì)算落料和拉深的凸、凹模的工作尺寸計(jì)算見表8.2.8 所示。其中因?yàn)樵摴ぜ诓砍叽缫笠c另一件配合，所以在設(shè)計(jì)時(shí)可將其尺寸作小些，即拉深凹模尺寸取d 68.1+0.08mm,相應(yīng)拉深凸模尺寸取（|）66.10.05mm。工件底部尺寸（|）43mm、 （|）40 mm 3mm 與 R2 mm 因 為屬于過渡尺寸，要求不高，為簡(jiǎn)單方便，實(shí)際生產(chǎn)中直接按工件尺寸作拉深凸、凹模該處尺寸。4 模具的總體設(shè)計(jì)（ 1 ）模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為落料-拉深復(fù)合模。（ 2 ）定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞呤褂玫氖菞l料，所以導(dǎo)料采用導(dǎo)料板（本副模具固定卸料

19、板與導(dǎo)料板一體），送進(jìn)步距控制采用擋料銷。（ 3 ）卸料、出件方式的選擇模具采用固定卸料，剛性打件，并利用裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的規(guī)范緩沖器提供壓邊力。（ 4 ）導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。5 主要零部件設(shè)計(jì)（ 1 ）工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于工件形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模、落料凹模和凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖 8.2.8 所示。為了實(shí)現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，應(yīng)使拉深凸模的端面比落料凹模端面低。所以圖828a）所示拉深凸模，其長(zhǎng)度L可按下式計(jì)算：材料：CrWMn熱處理：工作部分局部淬火，硬度 6064HRC圖 8.2.8 主要工作零件圖 8.2.8b ）所示凸凹模因?yàn)樾涂纵^多，為了防止淬火變形，除了采用工作部分局部淬火（硬度5862HRC）外，材料也用淬火變形小的 CrWMn模具鋼。（ 2 ）其它零部件的設(shè)計(jì)與選用 彈性元件的設(shè)計(jì)頂件塊在成形過程中一方面起壓邊作用，另一方面還可將成形后包在拉深凸模上的工件卸下。其壓力由規(guī)范緩沖器提供。模架及其它零部件的選用