冲孔落料弯边级进模毕业.doc

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1、核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传！ 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传！ XXXX 大学 毕 业 设 计（论 文） 9JWKffwvG#tYM*Jg t材料厚度（mm）; 25 材料抗剪强度（）;MPa K系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变 化及材料厚度偏差等因素，一般取 K=1.3。 一般情况下，材料的3 . 1 b ，为计算方便，也可用下式计算冲裁力 F(N) b LtF (5-2) 式中 b 材料的抗拉强度（） 。MPa L=152+(20-43)2+232+5.562=157.68mm. 抗剪强度由（参考文献冲压模具简明设计手册 ）书,表 2.2

2、9 查得MPa340 则：F=1.3157.681340=69.7KN。 （三）卸料力、推件力的计算 、是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得的。影响这些力的因素主 卸 F 推 F 顶 F 要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸 以及润滑情况等。要准确计算这些力是困难的，实际生产中常用下列经验公式计算： (5-3)FKF 卸卸 (5-4)FKF 推推 (5-5)FKF 顶顶 式中 F冲裁力（N）; 、分别为卸料力、推件力、顶件力系数。 卸 K 推 K 顶 K 实际生产时，凹模孔口中会同时卡有好几个工件，所以在计算推件力时应考虑工 件数目。设 h 为凹模孔口直壁

3、的高度，t 为材料厚度，则工件数。 t h n 冲裁时，所需冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在选择压力机时是 否要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待1618。 采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模的总从压力为 =+ (5-6) 总 F 冲 F 推 F 采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲压力为 =+ (5-7) 总 F 冲 F 推 F 卸 F 26 采用弹性卸料装置和上出料方式的总冲压力为 =+ (5-8) 总 F 冲 F 顶 F 卸 F 已计算得=66.3KN 冲 F 卸料力：由表 5-1 查得=0.04 卸 K =0.045 69.7KN=3.1365KNFKF 卸卸 顶件力：

4、由表 5-1 查得=0.055 推 K =0.055 69.7KN=3.8335KNFKF 推顶 总冲压力 =+=69.7KN+3.8335KN=73.5335KN。 总 F 冲 F 推 F 5.2 压力机的选择压力机的选择 为了安全起见防止设备的超载，可按公称压力 (5-9)的原则选取压 总压 F8 . 16 . 1F 力机19。参照附录可选取公称压力为 160KN 的开式双柱固定台 J23-16 型压力机，该压 力机与模具设计有关的参数数据为1： 公称压力为：160KN； 滑块行程：55mm； 最大闭合高度：550mm； 封闭高度调节量：220mm； 工作台尺寸：300mmx450mm；

5、模柄孔尺寸：。mmmm6040 27 第六章第六章 弯曲工艺与模具设计弯曲工艺与模具设计 把板料、管材或型材等弯曲成一定的曲率或角度，并得到一定形状的冲压工序称 为弯曲。用弯曲的方法加工的零件种类非常多，如汽车纵梁、自行车车把、仪表电器 外壳、门搭铰链等。最常见的弯曲加工是在普通压力机上使用弯曲模压弯，此外还有 折弯机上的拉弯、辊弯机上的辊弯及辊压成形等等（图 6-1） 。虽然成形方法不同，但 变化过程及特点却存在某些相同的规律。 (a) (b) (c) (d) (e) 图 6-1 （a）模具压弯（b）折弯（c）拉弯（d）辊弯（e）辊形 6.1 弯曲变形分析弯曲变形分析 6.1.1 弯曲变形过

6、程及特点弯曲变形过程及特点 1弯曲变形过程 为了说明弯曲变形过程，我们来观察 V 形件在弯曲模中的校正弯曲过程。 28 图 6-2 板材在 V 型模内的校正弯曲过程 由 V 形件的弯曲过程可以看出，弯曲成形的过程是从弹性弯曲到塑性弯曲的过程， 弯曲成形的效果表现为弯曲变形区弯曲半径和角度的变化20。 2弯曲变形特点 为了分析弯曲变形特点，可采用网格法，如图 6-2 所示。通过观察板料弯曲变形后 位于弯曲件侧壁的坐标网格的变化情况，可以看出以下几点。 图 6-3 弯曲前后坐标网格的变化 (1)弯曲变形区域主要是在制件的圆角部分。 (2)在变形区内，板料的外层纵向纤维(靠近凹模一边)受拉而伸长(b

7、b 弧bb 弦)，内 层纵向纤维(靠近凸模一边)受压而缩短(aa 弧aa 弦)。由内外表面至板料中心，其伸长 和缩短的程度逐渐变小，其间有一层纤维的长度不变，这层纤维称为变形中性层。 29 (3)在弯曲变形区内板料厚度略有变薄。 (4)从弯曲件变形区域的横断面看，变形有两种情况： 对于窄板(B3t)，弯曲内侧材料受到切向压缩后，便向宽度方向流动，使板宽 增大；而在弯曲区外侧的材料受到切向拉延后，则宽度变窄，结果使断面略呈扇形。 对于宽板(B3t)，由于弯曲时宽度方向变形阻力大，材料不易流动，因此弯曲 后在宽度方向无明显变化，断面仍为矩形21。 6.1.2 弯曲变形时的应力与应变弯曲变形时的应力

8、与应变 如前所述，板料相对宽度 Bt 直接影响板料沿宽度方向的应变，进而影响其应力， 因此随着 Bt，的不同，具有不同的应力-应变状态。窄板和宽板塑性弯曲时的应力- 应变状态。 1窄板 弯曲时，在切线方向上的应力应变最大，其弯曲处内侧应力为压应力、应变 1 为压应变，外侧应力为拉应力，应变为拉应变+；在宽度方向上，弯曲处 1 1 1 内侧应变为拉应变+，外侧应变为压应变。由于材料在宽度方向上能自由变形， 1 2 所以弯曲处内、外侧的应力都接近于零（0） ；在厚度方向上，由于表层材料对里 2 层材料产生挤压，因此，弯曲处内、外侧的应力均为压应力一，其应变根据体积不 3 变的原则，即有+0，如果知

9、道一个最大主应变，则另外两个主应变的符号 1 2 3 必然与最大主应变相反，或者其中一个主应变为零1。 在图 6-4(a)中，弯曲内侧的切向压缩应变是最大主应变，则厚度方向的应变为 1 拉应变+。同理，弯曲外侧的切向拉延应变是最大主应变+，而厚度方向的应变则 3 1 为压应变。 3 (a) (b) 30 图 6-4 板料弯曲后断面 （a）窄板（b）宽板 2宽板 宽板弯曲时，在切向和厚度方向的应力应变与窄板相同，只有在宽度方向上，由 于宽度大，沿宽度方向变形困难，因而宽度基本不变，弯曲处内、外侧的应变均为零( 0)，在弯曲处内侧拉延受阻，应力为压应力一，在外侧压缩受阻，应力为拉应 2 2 力，见

10、图 6-4(b)。 2 综上所述，窄板在弯曲时为平面(两向)应力状态和立体(三向)应变状态，宽板则为 立体应力状态和平面应变状态。 6.2 弯曲工艺设计弯曲工艺设计 弯曲时板料的外侧受拉伸，当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度以后，在板料的 外侧将产生裂纹，此种现象称为弯裂。实践证明，板料是否会产生弯裂，在材料性质 一定的情况下，主要与弯曲半径 r 与板料厚度 t 的比值 rt(称为相对弯曲半径)有关， rt 越小，其变形程度就越大，越容易产生裂纹。 6.2.1 最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径 设中性层半径为，弯曲中心角为 ，则最外层金属(半径为 R)的伸长率为 = (6-1) )(Rtr 设

11、中性层位置在半径为处，且弯曲后厚度保持不变，则 R=r+t，故有 2 t r (6-2)tr 1)1(2 )1 (2 如以材料断后伸长率代入，则 rt 转化为，且有 t rmin (6-3) 2 1 min t r (6-4)1 2 1 min t r 上述式中的最大伸长率和最大断面收缩率值，均可由材料单向拉伸试验 31 测得。从上式可以看出，相对弯曲半径 rt 越小，外层材料的伸长率就越大，即 板料切向变形程度越大，因此，生产中常用 rt 来表示板料的弯曲变形程度。当 外层材料的伸长率达到材料断后伸长率后，就会导致弯裂，故称为板料不产 t rmin 生弯裂时的最小相对弯曲半径。 （1）弯曲中

12、心角 理论上弯曲变形区外表面的变形程度只与有关，而与弯 t rmin 曲中心角无关，但实际上由于接近圆角的直边部分也产生一定的变形，这就相当于扩 大了弯曲变形区的范围，分散了集中在圆角部分的弯曲应变，从而可以减缓弯曲时弯 裂的危险。弯曲中心角愈小，减缓作用愈明显，因而可以越小。 t rmin (2)材料的塑性及热处理状态 材料的塑性越好，其断后伸长率越大，由式(62) 可以看出就越小。经退火处理后的坯料塑性较好，小些。经冷作硬化的坯料 t rmin t rmin 塑性降低，就大些。 t rmin (3)板料的表面和侧面质量 板料的表面及侧面(剪切断面)的质量差时，容易造成 应力集中并降低塑性变

13、形的稳定性，使材料过早地破坏。对于冲裁或剪裁的坯料，若 未经退火，由于切断面存在冷变形硬化层，也会使材料塑性降低。在这些情况下，均 应选用较大的相对弯曲半径。 (4)弯曲方向 板料经轧制以后产生纤维组织，使板料性能呈现明显的方向 图 6-5 板料方向性对弯曲影响 性。一般顺着纤维方向的力学性能较好，不易拉裂。因此，当弯曲线与纤维方向垂直 32 时（见图 6-5） ，可取较小值；当弯曲线与纤维方向平行时，则应取较大值。 t rmin t rmin 当弯曲件有两个互相垂直的弯曲线时，排样时应使两个弯曲线与板料的纤维方向成 45 夹角。 由于上述各种因素对的综合影响十分复杂，所以的数值一般用试验方法

14、确 t rmin t rmin 定。 6.2.2 拉裂、畸变与翘曲的控制拉裂、畸变与翘曲的控制 为了控制或防止弯裂，一般情况下应采用大于最小相对弯曲半径的数值。当零件 的相对弯曲半径小于数值时，可采取以下措施。 (1)经冷变形硬化的材料，可采用热处理的方法恢复其塑性。对于剪切断面的硬化 层，还可以采取先去除然后再进行弯曲的方法。 (2)去除坯料剪切面的毛刺，采用整修、挤光、滚光等方法降低剪切面的表面粗糙 度值。 (3)弯曲时将切断面上的毛面一侧处于弯曲受压的内缘(即朝向弯曲凸模)。 (4)对于低塑性材料或厚料，可采用加热弯曲。 (5)采取两次弯曲的工艺方法，即第一次弯曲采用较大的相对弯曲半径，

15、中间退火 后再按零件要求的相对弯曲半径进行弯曲。这样就使变形区域扩大，每次弯曲的变形 程度减小，从而减小了外层材料的伸长率。 (6)对于较厚板料的弯曲，如果结构允许，可采取先在弯角内侧开出工艺槽后再进行 弯曲的工艺2。 6.2.3 弯曲件的工序安排弯曲件的工序安排 弯曲件的工序安排是在工艺分析和计算后进行的一项工艺设计工作。安排弯曲件 的工序时应根据零件的形状、尺寸、精度等级、生产批量以及材料的性能等因素进行 考虑。弯曲工序安排合理，则可以简化模具结构，提高零件质量和劳动生产率。 1.弯曲件工序安排的原则 (1)对于形状简单的弯曲件，如 V 形件、U 形件、Z 形件等，可以一次弯曲成形。 而对

16、于形状复杂的弯曲件，一般要多次弯曲才能成形。 33 (2)对于批量大而尺寸小的弯曲件，为使操作方便、定位准确和提高生产率，应尽 可能采用级进模或复合模弯曲成形。 (3)需要多次弯曲时，一般应先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑后次弯曲 有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已弯成的形状。 (4)对于非对称弯曲件，为避免弯曲时坯料偏移，应尽可能采用成对弯曲后再切成 两件的工艺。 6.2.4 弯曲回弹弯曲回弹 回弹现象：在外载荷作用下，材料产生塑性变形的同时，伴随着弹性变形。当外 载荷去掉后，弹性变形恢复，致使弯曲件的形状和尺寸都发生变化，这种现象称为回 弹，如图 6-6 所示。在所有冲压工序中，回

17、弹是一个普遍现象，但在弯曲工序中，回 弹是影响弯曲件质量的主要因素13。 图 6-6 弯曲回弹 1弯曲回弹及其影响因素 (1)材料的机械性能：回弹的大小与材料的屈服强度成正比，与弹性模数 E 成反 s 比，即越大，则回弹越大。在材料性能不稳定时，回弹值也不稳定。 E s (2)工件的相对弯曲半径 rt 表示弯曲带内材料的变形程度，当其他条件相同时， 回弹角随 rt，值的增大而增大。因此，可按 rt 值来确定回弹角的大小，见表 6-2。 34 (3)弯曲件的形状：一般弯曲 U 形件时比 V 形件的回弹角小。 (4)模具间隙：在弯曲 U 形件时，凸、凹模之间的间隙对回弹有直接影响。间隙减 小，由于

18、模具对板料产生挤薄作用，可使回弹减小。反之，间隙越大，回弹越大。 (5)校正程度：在弯曲终了时进行校正，可增加圆角处的塑性变形程度，从而可减 少回弹。校正程度决定于校正力的大小。而校正力的大小是靠调整冲床滑块位置来实 现的。校正程度越大，则回弹角越小。 2回弹量的计算 如图 6-6 所示，回弹后弯曲半径和弯曲角都发生了变化，由卸载前应变中性层曲 率半径和弯曲角变为回弹后的应变中性层曲率半径和弯曲角。应变中性层 0 0 曲率的变化量为 (6-5) 11 K 弯曲角的变化量为 (6-6) 00 - 曲率变化量和角度的变化量，均成为弯曲件的回弹量。 图 6-7 弯曲时的加载和卸载过程 图 6-7 给

19、出了弯曲加载和卸载过程。加载过程沿折线 OAB，总应变值为 (6-7) 2 t 卸载过程沿线段 BC，其弹性应变值和残余塑形应变值分别为 35 和 (6-8)和(6-9) EI Mt e 2 2 t p 因为有，得 ee (6-10) EI M K 11 将上式稍加整理后，可得回弹前后弯曲件应变中性层曲率半径之间的关系 (6-11) MEI EI 及 (6-12) MEI EI 式中 M卸载弯矩，其值等于加载时的弯矩； E弹性模量； I弯曲毛坯截面惯性矩，。 3 12 1 btI 根据回弹前后弯曲件应变中性层长度不变的条件：，可把上式改写为 00 (6-13) 11 ( 即有 (6-14) 0

20、 EI M 不难发现回弹量之间的关系为： 与K (6-15) 0 K 按上述公式计算出的理论回弹量和实际生产中的回弹相比较，存在一定 与K 的差距，但他可以作为分析影响回弹因素的基础。 3. 控制回弹的措施 在实际生产中，由于材料的力学性能和厚度的变动等，要完全消除弯曲件的回弹 是不可能的，但可以采取一些措施来控制或减小回弹所引起的误差，以提高弯曲件的 精度。控制弯曲件回弹的措施有如下几种。 (1)改进弯曲件的设计 1)尽量避免选用过大的相对弯曲半径 rt。如有可能，在弯曲变形区压出加强筋或 成形边翼，以提高弯曲件的刚度，抑制回弹。 36 2)采用小、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。如用软

21、钢来代替硬铝、铜 E s 合金等，不仅回弹小，而且成本低，易于弯曲。 (2)采取合适的弯曲工艺 1)用校正弯曲代替自由弯曲。 2)对经冷作硬化后的材料在弯曲前进行退火处理，弯曲后再用热处理方法恢复材 料性能。对回弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲。 3)采用拉弯工艺方法。在弯曲过程中对板料施加一定的拉力，使弯曲件变形区的 整个断面都处于同向拉应力，卸载后变形区的内、外区回弹方向一致，从而可以大大 减小弯曲件的回弹。这种方法对于弯曲 rt 很大的弯曲件特别有利。 (3)合理设计弯曲模结构 1)在凸模上减去回弹角见图 6-8(a)、(b)，使弯曲件弯曲后其回弹得到补偿。对 U 形件，还可将凸、凹模

22、底部设计成弧形图 6-8(c)，弯曲后利用底部向上的回弹来补偿 两直边向外的回弹。 2)当弯曲件材料厚度大于 0.8 mm，且塑性较好时，可将凸模设计成图 6-9 所示的 局部突起形状，使凸模作用力集中在弯曲变形区，以加大变形区的变形程度，从而减 小回弹。 图 6-8 补偿回弹 3)对于一般较软的材料如 Q215、Q235、10、20、H62(M)等，可增加压料力或 减小凸、凹模之间的间隙，以增加拉应变，减小回弹。 37 图 6-9 凸模作用力集中减小回弹 4)在弯曲件直边的端部加压，使弯曲变形区的内、外区都处于压应力状态而减小 回弹，并能得到较精确的弯边高度。 5)采用橡胶或聚氨酯代替刚性凹

23、模进行软凹模弯曲，可以使坯料紧贴凸模，同时 使坯料产生拉伸变形，获得类似拉弯的效果，能显著减小回弹。 6.3 弯曲变形的计算分析弯曲变形的计算分析 6.3.1 弯曲力计算弯曲力计算 图 6-10 单角弯曲力的计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据之一。弯曲力不仅与弯曲变形过程 有关，还与坯料尺寸、材料性能、零件形状、弯曲方式、模具结构等多种因素有关， 因此用理论公式来计算弯曲力不但计算复杂，而且精确度不高。实际生产中常用经验 公式来进行概略计算。 38 本设计为自由弯曲时的弯曲力的计算如下： V 形件的弯曲力 (6-16) b tr CKBt F 2 自 式中：自由弯曲在冲压行程结束时

24、的弯曲力，N； 自 F B弯曲件的宽度，mm； r弯曲件的内弯曲半径，mm； t弯曲件材料厚度，mm； 材料的抗拉强度，MPa； b K安全系数，一般取 K=1.3； 结合本次模具设计实际尺寸要求，有 KN tr KBt F b 703 . 5 15 . 0 4701203 . 17 . 07 . 0 22 自 6.3.2 顶件力和压料力的计算顶件力和压料力的计算 顶件力和压料力值可以近似取弯曲力的 30%-80%。 顶 F 压 F 因此，=0.7=0.7 5.703KN=3.99KN (6-17) 顶 F 压 F 自 F 6.3.3 弯曲件的毛坯长度计算弯曲件的毛坯长度计算 由于本设计一次弯

25、曲两个角，同时 r=0.5t=0.5mm。 因此，按照如下公式进行计算 (6-18)tlllL6 . 0 321 则。mmmmtlllL86.17)6 . 07 . 286.117 . 2(6 . 0 321 6.3.4 弯曲模工作部分的设计计算弯曲模工作部分的设计计算 弯曲模工作零件的设计主要是确定凸、凹模工作部分的圆角半径、凹模深度、凸、 凹模间隙、横向尺寸及公差等，凸、凹模安装部分的结构设计与冲裁凸、凹模基本相 39 同。 1凸模圆角半径 p r 当弯曲件的相对弯曲半径 rt58、且不小于时，凸模的圆角半径取等于tr/ min 弯曲件的圆角半径，即=r。若 rt，则应取，将弯曲件先弯成较

26、大 p rtr/ minp r min r 的圆角半径，然后采用整形工序进行整形，使其满足弯曲件圆角半径的要求2。 当弯曲件的相对弯曲半径 rt10 时，由于弯曲件圆角半径的回弹较大，凸模的圆角 半径应根据回弹值作相应的修正。故取凸模圆角半径=0.5mm。 p r 2凹模圆角半径 d r 凹模圆角半径的大小对弯曲变形力、模具寿命、弯曲件质量等均有影响。过小 d r 时，坯料拉入凹模的滑动阻力增大，易使弯曲件表面擦伤或出现压痕，并增大弯曲变 形力和影响模具寿命；过大时，又会影响坯料定位的准确性。生产中，凹模圆角半 d r 径 通常根据材料厚度选取。 d r t2 mm 时，=(36)t d r

27、t=24 mm 时，=(23)t d r t4 mm 时，=2t。 d r 另外，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。 故取凹模远角半径=3m。 d r 3凹模深度 凹模深度尺寸可按表 3-6 与表 3-8 选取。弯曲 U 形件时，若直边高度不大或要求两 边平直，凹模深度应大于零件的深度;否则，凹模深度可小于零件的深度。故取凹模深 度。mmL15 0 4凸、凹模间隙 弯曲 V 形件时，凸、凹模间隙是由调整压力机的闭合高度来控制的，模具设计时 可以不考虑。对于 U 形类弯曲件，间隙过大，则回弹增大，从而降低了弯曲件精度。 生产中，U 形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按如下公式

28、确定。 弯曲黑色金属时，C=(1.05-1.15)t 因此取 C=1.1t=1.1mm。 40 5模具宽度尺寸 弯曲件标注外形尺寸在外侧时（见图 6-11a） ，应以凹模为基准，先确定凹模尺寸， 同时考虑到磨损和弯曲件的回弹，凹模尺寸应为 (6-19) d BBd 0 )75 . 0 ( 凸模尺寸按凹模配置，保证单边间隙 C，即。 (6-20)CBB dP 2 式中：B弯曲件基本尺寸； 弯曲件制造公差； 凸、凹模制造公差，按 IT6-8 级公差选取。 dp 、 图 6-11 标注外形与内形的弯曲件及模具尺寸 (a)弯曲件尺寸标在外侧（b）弯曲件尺寸标在内侧 故，先计算凹模尺寸： mmmmBB

29、d d 81.1425 . 0 75 . 0 15)75 . 0 ( 022 . 0 00 ）（ 凸模尺寸: mmmmCBB dP 0 015 . 0 0 015 . 0 61.12) 1 . 1281.14(2 凸模，凹模的制造公差 IT7 和 IT8 级。 41 第七章第七章 模具结构及设计模具结构及设计 7.1 冲模及冲模零件分类冲模及冲模零件分类 7.1.1 冲模的分类冲模的分类 冲压件的品种、样式繁多，导致冲模的类型多种多样。 1.按工序性质可分为落料模、冲孔模、切断模、整修模、弯曲模、拉深模、成形模。 2.按工序组合程度可分为单工序模。级进模和复合模。 单工序模：在一副模具中只完成

30、一个工序。如落料模、冲孔模、弯曲模、拉深模 等。 级进模：在一次行程中，在一副模具的不同位置上完成不同的工序。因此对工件 来说，要经过几个工位也即几个行程才能完成。而对模具来说，则每一次行程都能冲 压出一个制件。所以级进模生产率相当高。 复合模：在一次行程中，一副模具的同一个位置上，能完成两个以上工序。因此 复合模冲压出的制件精度较高，生产率也高。 3.按导向方式可分为无导向的开式模、有导向的导板模、导柱模等。 4.按卸料方式可分为刚性卸料模、弹性卸料模等。 5.按送料、出件及排料的方式可分为手动模、半自动模、自动模等。 6.按凸、凹模的材料可分为硬质合金模、锌基合金模、薄板模、钢带模、聚氨酯

31、橡 胶模、等12。 7.1.2 冲模零件的分类冲模零件的分类 冲压工艺是通过冲压模具来实现的，因此做好模具设计是冲压工艺中的一项关键 工作。模具设计主要是确定模具的类型、结构和模具零件的选用、设计与计算等。 42 凡属模具，无论其结构形式如何，一般都是由固定和活动两部分组成。固定部分 是用压铁、螺栓等紧固件固定在压力机的工作台面上，称下模；活动部分一般固定在 压力机的滑块上，称上模。上模随着滑块作上、下往复运动，从而进行冲压工作。 一套模具根据其复杂程度不同，一般都由数个、数十个甚至更多的零件组成。但 无论复杂程度如何，根据模具零件的作用又可以分为五个类型的零件。 1.工作零件 是完成冲压工作

32、的零件，如凸模、凹模、凸凹模等。 2.定位零件 这些零件的作用是保证送料是由良好的导向和控制送料的进距，如 挡料销、定距侧刀、导正销、定位板、侧压板等。 3.卸料、推件零件 这些零件的作用是保证在冲压工序完毕后将制件和废料排除， 以保证下一次冲压工序顺利进行。如推件器、卸料板、废料切刀等。 4.导向零件 这些零件的作用是保证上模与下模相对运动是有精确的导向，是凸 模凹模之间有均匀的间隙，提高冲压件的质量。如导柱、导套、导板、等。 5.安装、固定零件 这些零件的作用是是上述四部分零件连接成“整体” ，保证各 零件间的相对位置，并是模具能安装在压力机上。如上模板、下模板、模柄、固定板、 垫板、螺钉

33、、圆柱销。 由此可见，在看模具图时，特别是复杂模具，应从这五个方面去识别模具上的各 个零件。当然并不是所有模具都必须具备上述五部分零件。对于试制或小批量生产的 情况，为了缩短生产周期、节约成本，可把模具简化成只有工作部分零件如凸模、凹 模和几个固定部分零件即可；而对于大批量生产，为了提高生产率，除做成包括上述 零件的冲模外，甚至还附加自动送、退料装置等。 7.2 冲模主要零件设计冲模主要零件设计 7.2.1 工作零件工作零件 （一）凸模、凹模的固定形式 43 图 7-1 凸模、凹模的固定形式 如图 7-1 所示，a、b、g、h 是直接固定在模板上的，其中图 b、h 一般用于中型和 大型零件，图

34、 a、g 常用于冲压数量较少的简单模；图 c、i 所示凸模（凹模）与固定板 用配合，上面留有台阶。这种形式躲在零件形状简单、板材较厚时采用；图 d 所 6 7 m H 示是采用铆接，凸模上无台阶，全部长度尺寸形状相同，装配时上面铆开然后磨平。 这种形式适用于形状较复杂的零件，加工凸模是便于全长一起磨削；图 j 所示是仅靠 配合固紧，一般只在冲压小件时使用；图 e、f、k 所示是快速更换凸模（凹模）的 6 7 r H 固定形式。对多凸模（凹模）冲模，其中个别凸模（凹模）特别易损，需经常更换， 此时采用这种形式更换易损凸模（凹模）较方便。 （二）凹模刃口形式 凹模刃口通常有如图 7-2 所示的几种

35、形式。 图 7-2 凹模刃口形式 图 a 的特点是刃边强度较好。刃磨后工作部分尺寸不变，但洞口易积存废料或制 件，推件力大且磨损大，刃磨时磨去的尺寸较多。一般用于形状复杂和精度要求较高 的制件，对向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。 图 b 的特点是不易积存废料或制件，对洞口磨损及压力很小，但刃边强度较差。 且刃磨后尺寸稍有增大，不过由于它的磨损小，这种增大不会影响模具寿命。一般适 44 用于形状较简单、冲裁制件精度要求不高、制件或废料向下落的情况。 图 c、d 与图 b 相似，图 c 适用于冲裁较复杂的零件；图 d 适用于冲裁薄料和凹模 厚度较薄的情况。图 e 与图 a 相似，适用于上出件

36、或上出料的模具。 图 f 适用于冲裁 0.5mm 以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高（3540 HRC） ，采用这种形式可用手锤敲打斜面以调整间隙，直到试出满意的冲裁件为止。 （三）凹模外形和尺寸的确定 圆形凹模可由冷冲模国家标准或工厂标准中选用。非标准尺寸的凹模受力状态比 较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，一般按经验公式概略地计算，如图 7-4 所 示。 凹模高度 （15mm） (7-1)KbH 凹模壁厚 （3040mm） (7-2)Hc)25 . 1 ( 式中 b冲裁件最大外形尺寸 K系数，考虑板材厚度的影响，其值可查表 7-1。 表 7-1 系数 K 值 料厚料厚 t（mm） b

37、（mm） 051233 2000.100.120.150.180.22 上述方法适用于确定普通工具钢经过正常热处理，并在平面支撑条件下工作的凹 模尺寸。冲裁件形状简单时，壁厚系数取偏小值，形状复杂时取偏大值。用于大批量 生产条件下的凹模，其高度应该在计算结果中增加总的修模量。 整体凹模的厚度 H 也可按冲裁力的大小来进行估算，其经验公式为： (7-3) 3 21 1 . 0 PkkH 式中 H 为凹模厚度（mm） ；P 为冲裁力（N） ；为冲模轮廓长度修正系数，其 1 k 45 值见表 7-2；为凹模材料修正系数，其值见表 7-3 2 k 表 7-2 凹模冲裁轮廓长度修正系数 1 k 轮廓长度

38、轮廓长度/mm500 修正系数修正系数 1 k 11.121.251.371.501.6 表 7-3 凹模材料修正系数 2 k 凹模材料凹模材料合金工具钢合金工具钢碳素工具钢碳素工具钢 2 k 11.3 此次设计采用经验公式，查表 7-2 得=1，查表 7-2 得=1.3，于是有： 1 k 2 k H=1mm，圆整为 H=30mm。846.2510533.731 . 03 . 1 3 （四） 凸模长度确定及其强度核算 1. 凸模长度计算 凸模的长度一般是根据结构上的需要确定的，如图 7-3 所示。 图 7-3 凸模长度 凸模长度 (7-4)ahhhL 321 式中 固定板的厚度（mm） ； 1

39、 h 固定卸料板的厚度（mm） ； 2 h 46 导尺厚度（mm） ； 3 h 附加长度，包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度及凸模固定板a 与卸料板安全距离等。这一尺寸如无特殊要求，可取 1020mm。 于是有：=，圆整为 65mm。ahhhL 321 mm 2 . 622019 2 . 23 凸模长度确定后一般不需作强度核算，只有当凸模特别细长时，才进行凸模的抗 弯能力和承压能力的校核。 2.凸模抗弯能力的校核 图 7-4a 所示为凸模无导向的情况； 对于非圆形凸模 (7-5) F I L135 max 对于圆形凸模 (7-6) F d L 2 max 30 图 7-4b 所示为凸模有导向

40、的情况： 对于非圆形凸模 (7-7) F I L380 max 对于圆形凸模 (7-8) F d L 2 max 85 式中 凸模允许的最大自由长度（mm） ；F该凸模的冲压力（N） ； max L I凸模最小断面惯性矩（mm4） ；d凸模最小直径（mm） ； 圆形：mmL 5 . 21 max 3.凸模承压能力校核 非圆形凸模 (7-9) min F A 圆形凸模 (7-10) 4 min t d 式中 凸模的最小截面积（） ； min A 2 mm 凸模的最小直径（mm） ； min D F冲压力（N）; t材料厚度（mm） ； 47 材料抗剪强度（） ；MPa 凸模材料的许用应力（） 。

41、MPa 圆形：。 2 min 4 . 6 210 34014 mmd 图 7-4 无导向与有导向凸模 7.2.2 定位零件定位零件 定位部分零件的作用是使毛坯（条料或块料）送料时有准确的位置，保证冲出合 格制件，不致冲缺而造成浪费。 （一） 定位件 主要指定位板或定位销，一般用于对单个毛坯的定位，其主要形式如图 7-5 所示。 图 7-5 定位形式 48 定位板厚度或定位销头部高度 h 值，可按表 7-4 的数值选取。 表 7-4 h 值的选取 材料厚度材料厚度 t(mm)11-33-5 A(mm)t+2t-1t 则，可取定位板厚度或定位销头部高度 h=t+2=3mm。 （二） 导料件 主要指

42、导料板和侧压板，它对条料或带料送料时起导正作用。本次设计只用到导 料板。导料板的形式件图 7-6。图 a 用于有弹性卸料板的情况；图 b 用于有固定卸料板 的情况；图 c 也是用于有固定卸料板的情况，只是当条料宽度小于 60mm 时，卸料板 和导料板可做成整体。 图 7-6 导料板的形式 导料板有与导板（卸料板）分离或联成整体两种结构（如图 7-6） 。为使调料顺利 通过，导料板间的距离应等于调料的最大宽度加上一间隙值（一般大于 0.5mm） ，其高 度 H 视板料厚度 t 与挡料销高度 h 而定(表 7-5).使用固定挡料销时，导料板的高度较大， 挡料销之上要有适当的空间，使条料易于通过。送

43、料不受阻碍时，导料板的高都可以 小些13。 表 7-5 导料板的高度 板料厚度板料厚度 t(mm)挡料销高度挡料销高度 h（mm）导料板高度导料板高度 H（mm） 0.3-2.034-8 2.0-3.046-8 3.0-4.046-10 4.0-6.058-10 49 查表 7-5，有导料板高度 H=8mm，挡料销高度 h=3mm 具体尺寸如图 7-7 所示： 图 7-7 导料板的具体尺寸 （三） 挡料件 其作用是给予条料或带料送料时以确定进距。主要有固定挡料销、活动挡料销、 自动挡料销、始用挡料销和定距侧刀等。 1.固定挡料销 结构简单，常用的为圆头形式。当挡料销孔离凹模刃口太近时， 挡料销

44、可移离一个进距，以免削弱凹模强度；也可以采用钩形挡料销。 2.活动挡料销 这种挡料销后端带有弹簧或弹簧片，挡料销能自由活动，这种挡 料销常用在带弹性卸料板的结构中，符合模中最常见。 3.自动挡料销 采用这种挡料销送料时，无需将料抬起或后拉，只要冲裁后将料 往前推便能自动挡料，故能连续送料冲压。 4.定距侧刀 这种装置是以切去条料旁侧少量材料而达到挡料目的。定距侧刀挡 料的缺点是浪费材料，只有在冲制窄而长的制件（进距小于 68mm）和某些少、无 废料排样，而用别的挡料形式有困难时才采用。冲压厚度较薄（t0.5mm）的材料而 采用级进模时，也经常使用定距侧刀。见图 7-8。 50 图 7-8 定距

45、侧刃 图 7-9 侧刃具体尺寸 图 a 的侧刀做成矩形，制造简单，但当侧刀尖角磨钝后，条料边缘处便出现毛刺， 影响送料。 图 b 把侧刀两端做成凸部，当条料半圆连接处出现毛刺时也处在凹槽内不影响送 料，但制造稍复杂些。 图 c 的优点是不浪费材料，但每一进距需把条料往后拉，以后端定距，操作不如 前者方便21。 本次采用图 7-8b 所示形式侧刃，具体尺寸如图 7-9 所示： （四） 导正销 导正销多用于级进模中，装在第二工位以后的凸模上。冲压时它先插进已冲好的 孔中，以保证内孔与外形相对位置的精度，消除由于送料而引起的误差。但对于薄料 （t0.3mm） ，导正销插入孔内会使孔边弯曲，不能起到正

46、确的定料作用，此外孔的直 径太小（d1.5mm）时导正销易折断，也不宜才哟个，此时可考虑采用侧刀。 导正销的形式及使用情况见图 7-10。 图 7-10 导正销 a）d5mm b)d5mm c)d12mm d)d12mm 导正销的头部分直线与圆弧两部分，直线部分高 h 不宜太大，否则不易脱件，也 不能太小，一般取 h=（0.51）t。考虑到冲孔后弹性变形收缩，导正销直径比冲孔的 凸模直径要小 0.040.20mm，具体值见表 7-6。 表 7-6 导正销间隙 51 冲孔凸模直径的冲孔凸模直径的 d（mm） 料厚料厚 t(mm) 1.5-66-1010-1616-2424-3232-4242-60 1.50.040.060.060.080.090.100.12 1.5-30.050.070.080.100.120.140.16 3-50.060.080.100.12