1、 齿形冲压模具设计与工艺分析 【摘要】 本设计 主要 进行了 冲孔、落料 模的 工艺分析与 设计。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。 依据 冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上主要 的 零部件， 例 如：凸 模 、凹模、 凸凹模、 凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板等。模架 选 用 了 标准模架，选用了合适的冲压设备。 本 设计对工作零件和压力机规格 都 进行了必要的校核计算 。 【 关键词 】：冲压模具；工艺计算；冲压设备；校核；冲孔；落料 目录 引 言 . 1 一、冲裁件的结构工艺性分析 . 2 （一）零件分析 . 2 （二）材料分析 . 2 （三）尺寸精度 . 3 （
2、四）冲压工序 . 3 二、冲压工艺设计 . 3 （一）冲裁工艺方案的确定 . 3 （二）冲裁工艺方案的选择 . 4 三、冲孔落料模的工艺设计 . 5 （一）冲裁间隙 . 5 （二 )凸、凹模刃口尺寸的确定 . 6 (三）排样 . 7 （四）冲压力的计算 . 9 （五）压力中心的计算 . 9 （六）冲孔落料模主要零部件的结构设计 .10 四、冲孔冲齿模的工艺设计 .17 （一）冲裁间隙 .17 （二）凸凹模刃口尺寸的确定 .17 （三）冲压力的计算 .17 （四）压力中心的计算 .18 （五）冲孔冲齿模主要零部件设计 .18 总结 .24 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未
3、定义书签。 1 引 言 一转眼就到了每一个毕业生的最后一课 毕业论文设计，这是每一个毕业生必需要完成的任务。作为苏州工业职业技术学院的毕业生，到工厂去实地实习是非常有必要的。毕业实习使学生能够直接参与生产加工，进一步了解产品的实际生产流程，并通过撰写模具设计专业论文，学生学习知识的综合应用，提高应用专业知识的能力，在实践中接受教育，锻炼解决生产中的实际问题的能力。 本次设计以冲压模具为中心，综合了成型工艺分析，模具结构设计和模具总的装配等一系列模具生产制造的全部过程。在设计该模具的同 时总结了以往模具设计的基本步骤，如模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的各种知识综合应用到
4、本次设计当中来，所谓学以致用。 由于实际经验和理论技术有限，设计的不足之处在所难免，恳求老师批评指正。 2 一、冲裁件的结构工艺性分析 图 1-1 图 1-2 （一）零件分析 从上面图 1-1、图 1-2 可以看出这个零件结构简单，上下、左右对称，外形轮廓主要是由圆和圆弧组成的，最小的圆角为 R1，该冲裁件厚度为1mm，而且零件几乎没有什么尖角，因此该零件的外形比较适合冲裁模 具的加工。 生产：大批量生产；厚度： 1mm （二）材料分析 本零件的材料为 2 0 钢，强度、硬度都不是很高，适合冲裁出要求较3 高的零件。 表 1-1 20 钢力学性能表 （三）尺寸精度 零件图上的外形尺寸除了已经标
5、注的，其余的尺寸要求都按照 IT13级进行加工，尺寸精度要求较低，一般冲裁基本能满足要求。 经查表图中零件各个外形尺寸分别为 132 0.5 3600.39 10 0.05 R100.14 49.100.39 表 1-2 标准公差数值表 （四）冲压工序 根据图纸可 以知道零件为片状，零件的外形轮廓采用落料形式加工，内部齿形和小孔形状采用冲孔形式加工。 二、冲压工艺设计 （一）冲裁工艺方案的确定 分析冲裁工艺和技术成本等因素，再根据冲裁件的特点， 确定工艺方案。工艺方案采用落料与冲孔孔相结合的方式。 4 （二）冲裁工艺方案的选择 方案一：采用先落料，再冲孔，最后再冲齿冲孔，加工形式为单工序模加工
6、，需要三套模具。 方案二：采用先冲孔，再冲齿冲孔，最后再进行落料，加工形式为级进模生产，需要三套模具。 方案三：采用先落料冲中间大孔孔，再冲一周小孔和中间齿形孔，加工形式 为复合模加单工序模，需要两套模具。 冲裁种类如下图 2-1所示 图 2-1 三种冲裁种类的定义 复合模具的主要特点是生产效率高，零件的中间孔与外圆的相对位置精度比较高，板料的定位比级进模相对简单且精度要求较低，还有就是模具整体尺寸相对较小。 由于零件的生产是大批量生产，零件的尺寸稍大而且结构稍复杂，制造难度有点大，所以为提高生产率，保证精度。根据上述方案进行分析、比较，决定采用方案三。 其中复合模又分为正装式和倒装式。 两种
7、方式的优缺点和适用范围如下： 正装式复合模的冲裁件的平整度相对较好 ，废料也不易在凸凹模内积聚，压力机回程时，废料通过打杆从凸凹模内推出，更适合冲裁一些比较薄的板料，以及壁厚较小、强度较差的凸凹模，但结构复杂，退料过程会影响操作。 倒装式复合模与正装式复合模最明显的区别是凸凹模安装在模具的下模，而落料凹模和冲孔凸模安装在模具的上模，模具整体结构比较简单，加工相对容易，缺点就是不冲孔边距离较小的冲裁件。 通过对零件的结构、尺寸精度要求和经济成本综合分析决定采用倒装复合模。 5 三、冲孔落料模的工艺设计 （一）冲裁间隙 图 3-1 选取合理的冲裁间隙是我们设计一套模具 所必须考虑的，因为它是冲裁件
8、的截断面质量、工作尺寸精度能够满足产品要求的有力保障。如果所需的冲裁力越小，那么模具寿命越高。 如果只是单纯的分别从质量、冲裁力、模具寿命等各个方面计算并确定出来的合理间隙可能并不是同一个数值，它们可能只是彼此相近而已。 因为在制造的过程中难免会有偏差或者使用过程中模具会有磨损。一般情况下，我们在生产过程中通常只选取一个相对合适的范围作为合理间隙，只要我们加工制作的间隙在这个范围之内，正常情况下就能够冲出良好的制件， Cmin 是这个范围的最小值， Cmax 是这个范围的最大值。 结合实 际，因为模具在使用过程中肯定会有磨损等因素的影响，从而会造成间隙值的增大的情况，所以我们设计和制造新的模具
9、的时候最好采用最小合理间隙 Cmin。 其实，冲裁间隙影响的方面还有很多。比如模具的使用寿命、冲压力和零件的尺寸精度等等。 在冲压加工过程中，因为凸模与零件的孔之间，凹模与零件的落料之间都存在摩擦力。如果冲裁间隙过小，那么模具与零件的摩擦力肯定会更6 大，需要的冲压力肯定也会更大，进而影响到模具的寿命。如果冲裁间隙过大，模具是可以提高寿命，但零件的精度就没法保证了。 所以，冲裁间隙是我们在模具设计中需要 用到的一个十分重要的参数。 表 3-1 冲裁模初始双面间隙 Z 冲裁间隙其实就是指模具中凸、凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙的数值等于凸、凹模刃口尺寸的差值。 即 Z=DA-DT 根据上表查得 2
10、0钢的最小双间隙 2Cmin=0.10mm 最大双间隙 2Cmax=0.14mm （二 )凸、凹模刃口尺寸的确定 保证冲裁件尺寸精度还有一个重要因素，就是凸、凹模刃口尺寸及公差。凸、凹模刃口尺寸及其公差也是确定模具的合理间隙值的一个重要数据。所以，能否计算确定出凸、凹模刃口尺寸及其公差，在 模具设计中也是一项十分重要的任务。 模具的加工方法其实也分为很多种，凸模与凹模的刃口部分尺寸的计算方法与制造公差的标注也不同，一般情况下刃口尺寸的计算方法可以分为以下两种情况。 分别是凸模与凹模分开加工的方法和凸模与凹模配合加工的方法两种。 就本零件来说，选用凸模与凹模配合加工方法是最合适的。 在计算形状稍
11、微复杂的凸凹模工作部分的尺寸时，我们会发现凸模和凹模磨损后，在其中一个凸模或凹模上会同时存在三种全然不同磨损结果的尺寸，这时需要区别认真对待。 尺寸磨损变化如下图 3-2 所示： 图 3-2 尺寸磨 损变化 零件外形轮廓采用落料加工，落料时应以凹模为基准来配作凸模。 7 查教材冲压模具及设备表 4-14得 对于尺寸为 132 的 x=0.5 落料凹模的计算尺寸如下 D 凹 =（ Dmax-x） 0+ /4=（ 132.5-0.5 1） 0+1/4=1320+0.25 查表得 Zmin=0.100 Zmax=0.140,故落料凸模的刃口尺寸按凹模实际刃口尺寸配作制作，保证双面间隙值在 0.1 0
12、.14mm 之间。 中间圆孔采用冲孔，冲孔时应以凸模为基准来配作凹模。 查冲压模具及设备表 4-14 得 对于尺寸为 36 的 x=0.5 冲孔凸模的计算尺寸如下 D 凸 =（ Dmin+x） 0- /4=（ 36+0.5 0.39） 0- /4=36.1950-0.0975 查表得 Zmin=0.100 Zmax=0.140,故冲孔凹模刃口尺寸按凸模的实际刃口尺寸配作，保证双面间隙值在 0.1 0.14mm 之间。 (三）排样 1.搭边值的确定 搭边就是排样时冲件与冲件之间以及与冲件与条料边缘之间留下的工艺余料。 补偿定位误差和送料误差是搭边的主要作用。 我们可以让条料保持一定的刚度，这样更容易实现送料的方便和保证零件 的质量。如果搭边过大，会造成材料浪费，增加成本。如果搭边过小，冲裁时会导致零件容易弯曲或者被拉断，不仅会让冲件毛刺变大变多，有时还会拉入凸、凹模间隙中从而损坏模具刃口，降低模具寿命，进而有可能会影响到送料工作。 表 3-2 最小搭边值 因为该零件是圆形零件，根据尺寸可以从上表中查出：两工件之间的搭边值a1=0.8mm，侧边搭边值 a=1mm。 2.条料宽度的确定 确定条料的尺寸当然还要计算条料的宽度 条料宽度的计算有几种情况需要考虑，如下图 3-3所示：
