河北工程大学考试冲压模具课程设计

落料冲孔复合模设计实例

零件工艺性分析

工件为图1所示的落料冲孔件，材料为Q235钢，材料厚度2mm，生产批

量为大批量。工艺性分析内容如下：

图1 工件图

1.材料分析

Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。

2. 结构分析

零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中部有一异形孔，

孔的最小尺寸为6mm，满足冲裁最小孔径dmin≥1.0t 2mm的要求。另外，经计

算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为5.5mm，满足冲裁件最小孔边距lmin≥

1.5t 3mm的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。

3. 精度分析：

零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属IT13，

所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按IT14精度等级查

补。

由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。

（二）冲裁工艺方案的确定

零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：

方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。

方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。

方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较

差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度

和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的

几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，

生产效率也很高，

但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置

导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。

所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，

当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边

距为5.5mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。

（三）零件工艺计算

1.刃口尺寸计算

根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。

（1）落料件尺寸的基本计算公式为

A DA (Dmax XΔ)0

0DT (DA Zmin)0

T (Dmax XΔ Zmin) T

尺寸R100

0.22mm，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙

Zmax=0.360mm，凸模制造公差 T 0.02mm，凹模制造公差 A 0.03mm。将以

上各值代入 T A≤Zmax Zmin校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按

上式计算工作零件刃口尺寸。

0.03 0.030 即 DA1 （10 0.75 0.22）mm 9.835mm 00

00DT1 （9.835 0.246） 0.02mm 9.712 0.020mm

（2）冲孔基本公式为

dT (dmin XΔ)0

T

A dA (dmin XΔ Zmin)0

0.18尺寸R4.50mm，查得其凸模制造公差 T 0.02mm，凹模制造公差

A 0.02mm。经验算，满足不等式 T A≤Zmax Zmin，因该尺寸为单边磨损

尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得

0 dT1 (4.5 0.75 0.18)0mm 4.65 0.02 0.02mm

0.02 0.02dA1 (4.65 0.246/2)0mm 4.760mm

0.18尺寸R30mm，查得其凸模制造公差 T 0.02mm，凹模制造公差

A 0.02mm。经验算，满足不等式 T A≤Zmax Zmin，因该尺寸为单边磨损

尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得

0dT1 (3 0.75 0.18)0

0.02mm 3.14 0.02mm

0.02 0.02dA1 (3.14 0.246/2)0mm 3.260mm

（3）中心距：

尺寸57 0.2mm

L (57 0.2/4)mm 57 0.05mm

尺寸7.5 0.12mm

L (7.5 0.12/4)mm 7.5 0.03mm

尺寸4.5 0.12mm

L (4.5 0.12/4)mm 4.5 0.03mm

2.排样计算

分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图2所示

两种。

比较方案a和方案b，方案b所裁条料宽度过窄，剪板时容易造成条料的变

形和卷曲，所以应采用方案a。现选用4000mm×1000 mm的钢板，则需计算采

用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。

（1）裁成宽81.4mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数

为

4000 1000 49 45 2205 81.4 22

（2）裁成宽81.4mm、长4000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数

为

1000 4000 12 181 2172 81.4 22

比较以上两种裁剪方法，应采用第1种裁

剪方式，即裁为宽81.4mm、长1000mm的条

料。其具体排样图如图3所示。

3.冲压力计算

可知冲裁力基本计算公式为

F KLT

此例中零件的周长为216mm，材料厚度

2mm，Q235钢的抗剪强度取350MPa，则冲

裁该零件所需冲裁力为

F 1.3 216 2 350N 196560N 197kN

模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以

所需卸料力FX和推件力FT为

FX KXF 0.05 197kN 9.85kN

FT NKTF 3 0.055 197kN 32.5kN

则零件所需得冲压力为

F总 F FX FT (197 9.85 32.5)kN 239.35kN

初选设备为开式压力机J23—35。

4.压力中心计算

零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右

两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心

可近似认为就是零件外形中心线的交点。

四、冲压设备的选用

根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—35，其主要技术参数

如下：

公称压力：350kN

滑块行程：80mm

最大闭合高度：280 mm

闭合高度调节量：60 mm

滑块中心线到床身距离：205mm

工作台尺寸：380 mm×610 mm

工作台孔尺寸：200 mm×290 mm

模柄孔尺寸：φ50 mm×70 mm

垫板厚度：60 mm

五、模具零部件结构的确定

1.标准模架的选用

标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。

由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度H

Kb 0.28 77mm 22mm，凹

模壁厚C (1.5~2)H 1.8 22mm 40mm。

所以，凹模的总长为L (77 2 40)mm 157mm（取160mm），凹模的宽

度为 B (20 2 40)mm 100mm。

模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座

160mm×125mm×35mm，下模座160mm×125mm×40mm，导柱25mm×

150mm，导套25mm×85mm×33mm。

2.卸料装置中弹性元件的计算

模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：

（1）确定橡胶的自由高度H0

H0 （3.5~4）H工

H工 h工作 h修磨

t 1 (5~10) (2 1 7)mm 10mm

由以上两个公式，取H0 40mm。

（2）确定橡胶的横截面积A

A FX/p

查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa，所以

9850NA 16417mm2 0.6MPa

（3）确定橡胶的平面尺寸

根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。

结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为82 mm×25mm，外形暂定一

边长为160mm，则另一边长b为

b 160 82 25 A

16417 82 25b mm 115mm160

（4）校核橡 …… 此处隐藏：2813字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……