冲压模具设计

冲压模具设计

班级：12材控2 姓名：邵军锋 学号：1210121105

摘要：冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状. 尺寸和性能的零件。冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 关键字：冲压模具；设计；冲压力 1.冲裁件的工艺分析

1.1 工件材料

零件材料采用什么材料，生产批量为大批量，需要用模具进行生产。该钢属于优质低碳碳素钢，冷挤压、深谈淬硬钢。该钢强度低，韧性、塑性和焊接性均好。 如果零件简单，用单工序模具就能很快得到零件，因此没有必要对凸模进行强度从材质上看，冲裁材料母线为20号钢，属低强度、高延伸性、高延伸率、塑性及流动性好的软材料，有利于成型，总体来说，该零件冲压工艺性较好。 1.2 工件结构形状

如果工件结构形状相对简单，结构对称，用一次冲压就能解决。

2.冲裁工艺方案的确定

根据要求设计方案，一般 中小型件不平直，高质量制件需较平 生产效率 低 较低 工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高 安全性 不安全，需采取安全措施 比较安全 模具制

造工作量和成本 低 比无导向的稍高 冲裁简单的零件时，比复合模低 。适用场合 ：料厚精度要求低的小批量冲件的生产 大批量小型冲压件的生产根据分析结合实际分析采用哪种方案。

3. 模具结构形式的确定

单工序模是指在条料的送料方向上，具有一个工位。冲压模的定距方式有两种：挡料销定距和侧刃定距。 本模具采用挡料销定距。挡料销代替了侧刃控制条料送进距离（步距），可以节约原料，使模具加工简单。

4. 模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用单工序模方式冲压。 4.1 操作方式

零件的生产批量为大批量，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求， 又可以降低生产成本，提高经济效益。

4.32卸料、出件方式

弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，所以采用弹性卸料。 4.3. 出件方式

因采用单工序模生产，故采用向下落料出件。 4.4 确定送料方式

因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。

5.模具设计计算

5.1 排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率

考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。 5.2 计算条料宽度

搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。 搭边值通常由表4所列搭边值和侧搭边值

确定。 5.3 确定步距

送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。 进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

6.计算材料利用率

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。 一个步距内的材料利用率 η＝Ａ/BS×100% 公式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积； B—条料宽度； S—步距； 由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。 排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：

1）、提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。 2) 、排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。 3) 、 模具结构简单、寿命高。 4) 、保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 6.1冲裁力的计算

在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据之一。 用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算： F=KLtτb 公式式中 F—冲裁力； L—冲裁周边长度； t—材料厚度； τb—材料抗剪强度。 6.2 卸料力的计算

在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的料称卸料力；

一般按以下公式计算： 卸料力 F X=KXF 公式 FX=KXF

压力中心的确定 ：模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可以按下述原则来确定： 1）.对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。

2）.工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 3）.形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。

7.模具刃口尺寸的计算

冲孔模中凸模的尺寸及制造精度 。凸、凹模加工方法一般分为两种：凸、凹模分开加工法和凸、凹模配合加工法。当凸、凹模分开加工时，模具具有互换性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困难、相应地会增加加工成本。凸、凹模配合加工适合于较复杂的、非圆形的模具，制造简便，成本低廉。 采用配做法制模时，配做件的最后精加工要等基准件完全加工完才进行。按配做法制模的加工顺序，落料时先加工凹模，配做凸模；冲孔时先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度较低，特别是板料较薄时，基准件的公差值较大，而配做件允许的公差值要小得多。这说明基准件加工较容易，而配做件加工较难。由于现在凹模基本上都采用线切割方法加工，精度可达±0.01～0.02mm，而凸模因结构形式不同有多种加工方法。

结论

尽管各种工艺的基本运动原理是不同的，但是也有共同点，就是卸料板（或滑块）的运动是重要的控制因素。实际上，在模具设计当中，产品的冲压工艺不可能都象各种工艺的基本运动那样简单，应当要根据具体情况对产品工艺作好运动分析，再据此作进一步的设计。

在对产品工艺运动作分析时，应主要考虑其必要性、时间性、可行性，还应具有创造性。必要性是指运用基本运动原理判断需要那些运动来实现产品工艺；时间性是指所需各项运动的先后顺序；可行性是指能否通过结构设计和力学设计

来实现所需运动；创造性是指在前述运动无法被实现或运动无法完全实现产品工艺的情况下，要善于大胆采用新方法去努力实现产品工艺，也就是前面所说的对机械运动的灵活运用。

冲压过程存在多种多样的机械运动，而各种机械运动对冲压工艺实现与冲压件品质的影响也各不相同，因而在冲压模具设计中对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质具有重要意义。

参考文献

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