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1、优秀设计1冲裁模简介1.1冲压应用及特点冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加
2、工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，
3、大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些
4、工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。图1-1汽车覆盖件图1-2飞机蒙皮1.2 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序
5、；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。图1-3单工序模在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。图1-4复合模图1-5级
6、进模级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次
7、冲压循环。图1-6弯曲模图1-7拉深模总之，单冲模具的模具结构紧凑，重量轻，但在压力机一次行程内只冲一个孔，生产率低，如果孔较多，孔距积累误差较大。因此，这种冲孔模主要用于生产批量不大、孔距要求不高的小型空心件的侧面冲孔或冲槽。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。2零件的工艺分析2.1零件图分析冲压技术要求:材料:H62材料厚度:4mm生产批量:中批量未注公差:按IT14级确定.图2
8、-1 工件图如图2-1工件图所示：材料:H62，材料厚度:4mm，生产批量:中批量，未注公差:按IT14级确定。该零件材料为H62(黄铜)结构简单,形状对称,凹模宽度B=121.2t(t为材料厚度) ,冲孔时有尺寸为：6.5 5.2 ，冲孔时,因受凸模强度的限制,孔的尺寸不应太小.冲孔的最小尺寸取决于材料性能,凸模的强度和模具结构等.根据表3-3可查得圆形孔最小值得：d=0.9t=0.9X4=3.6mm(1.52)t所以由冲件图可知孔与孔之间距离 C1，C2，C均满足工艺性要求。2.2 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT14级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级
9、最好低于IT9级,由表3-5可得落料公差,冲孔公差分别为0.40,0.08.而冲件落料公差,最高精度冲孔公差分别为0.5,0.15由表3-6得孔中心距公差 0.15而冲件孔中心距最高精度公差为0.25,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁可以达到要求。由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.3排样图分析排样问题是指需要开料的工件在板料上的布置和开切方式。选择合理的排样布局方式，是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量的有效措施。排样起先是指冲裁件在条料、带料、板料上的布置方式。选择合理的排样方式和适当的搭便值，是提高材料利用率、降低生产成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。根据冲裁件
10、在板料上的布置方式，排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对头斜排等 多种排列方式。该冲裁件材料厚度较厚，尺寸大，近似方形，因此可采用横排和直排比较合理,如图3-1所示。图3-1 排样图应用级进模冲压时，排样设计十分重要，它不但要考虑材料的利用率，还应考虑零件的精度要求、冲压成形规律、模具结构及模具强度等问题。下面讨论这些因素对排样的要求。 (1）零件的精度对排样的要求 零件精度要求高的。除了注意采用精确的定位方法外，还应尽量减少工位数，以减少工位积累误差；孔距公差较小的应尽量在同一工步中冲出。 (2）模具结构对排样的要求 零件较大或零件虽小但工位较多，应尽量减少工位数，可采用连续一
11、复合排样法，如图2.8.12a，以减少模具轮廓尺寸。 （3）模具强度对排样的要求 孔间距小的冲件，其孔要分步冲出，如图2.8.12b ；工位之间凹模壁厚小的，应增设空步如图2.8.12c；外形复杂的冲件应分步冲出，以简化凸、凹模形状，增强其强度，便于加工和装配，如图2.8.12d；侧刃的位置应尽量避免导致凸、凹模局部工作而损坏刃口，如图2.8.12b；侧刃与落料凹模刀口距离增大0.20.4mm就是为了避免落料凸、凹模切下条料端部的极小宽度。 (4）零件成形规律对排样的要求 需要弯曲、拉深、翻边等成形工序的零件，采用级进模冲压时，位于成形过程变形部位上的孔，一般应安排在成形工步之后冲出，落料或切
12、断工步一般安排在最后工位上。全部为冲裁工步的级进模，一般是先冲孔后落料或切断。先冲出的孔可作后续工位的定位孔，若该孔不适合于定位或定位精度要求较高时，则应冲出辅助定位工艺孔（导正销孔），4模具结构分析41模具总装结构图分析图4-1所示为为导正销定距的冲孔落料级进模。1.垫板；2.凸模固定板；3.销钉；4.卸料板；用于从凸模周边卸除坯料或废料。卸料板、废料板等都属于卸料零。5.凸模；6.导板；7.凹模；8.导正销；9.始用挡料销：根据挡料销的作用合使用场合不同可分为固定挡料销，弹性（活动）挡料销、始用挡料销等。10.模柄；;11.上模座；12.导套；13.导柱；14.下模座；15.螺钉；16.定
13、位销；17.螺钉；18.承料板；19.导料板；它以侧刃16代替了始用挡料销、挡料销和导正销控制条料送进距离（进距或俗称步距）。侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于步距的料边。由于沿送料方向上，在侧刃前后，两导料板间距不同，前宽后窄形成一个凸肩，所以条料上只有切去料边的部分方能通过，通过的距离即等于步距。为了减少料尾损耗，尤其工位较多的级进模，可采用两个侧刃前后对角排列。由于该模具冲裁的板料较薄（0.3mm），所以选用弹压卸料方式。这种模具用于冲压零件尺寸小而复杂、需要保护凸模的场合。在实际生产中，对于精度要求高的冲压件和多工位的级进冲裁，采用了既有侧
14、刃（粗定位）又有导正销定位（精定位）的级进模。总之，级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。图4-1冲裁模具总装结构图1.垫板;2.凸模固定板;3.销钉;4.卸料板;5.凸模;6.导板;7.凹模;8.导正销;9.始用挡料销;10.模柄;11.上模座;12.导套;13.导柱;14.下模座;15.螺钉;16.定位销;17.螺钉;18.承料板;19.导料板.5冲压模具零件加工工艺的编制表5-1
15、 凹模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成135mm110mm30mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模,配作冲孔凹模达要求7铣铣漏料孔达要求铣床8钳工钻铰610,钻攻4XM12钻床9热处理淬火,回火,保证HRC606210平磨磨厚度及基面达到要求平面磨床11线切割按图切割各型孔,留0.0050.01单边研量线切割机床12钳工研光各型孔达要求13检验3.2凸模加工工艺过程 如表3-2-1,3-2-2,3-2-3所示表3-2-1 落料凸模加工工艺
16、过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成110mmX100mmX35mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划刃口轮廓尺寸及孔位置尺寸6钳工加工好凹模,配作落料凸模达要求7钳工钻10.5, 12.5钻铰7.5,钻铰9钻床8热处理淬火,回火,保证HRC60649钳工磨各配合面达要求10检验表3-2-2 冲孔凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料备料12mmX105mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保证
17、HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验说明:凸模6.65,5.313都按表3-2-2加工.表3-2-3 冲孔凸模加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料备料35mmX20mmX105mm2热处理退火3线切割按图切割外形,留0.0050.01单边研量线切割机床4铣铣工作尺寸留0.01铣床5钳工倒角达要求6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保证HRC58628钳工磨平上下表面达要求9检验说明:余下三个冲孔凸模按表3-2-3同理加工3.3卸料板加工工艺过程 如表3-3所示表3-3 卸料板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成205mmX165mmX48mm2热处理退火3
18、铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证双面间隙0.5mm线切割机床7钳工钻铰2X10,钻沉孔钻床8平磨磨厚度及基面见光平面磨床9钳工研光各型孔达要求10检验3.4凸模固定板加工工艺过程 如表3-4所示表3-4 凸模固定板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成205mmX165mmX35mm2热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线6线切割按图切
19、割各型孔,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰2X10,钻攻4XM12钻床8钳工铆接处倒角9平磨磨厚度及基面见光平面磨床10钳工研光各型孔达要求11检验3.5上模座加工工艺过程 如表3-5所示表3-5 上模座加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料取标准上模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔,销孔位置划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔,保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰2X10,钻攻4XM12,配钻模柄防转孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验3.6下模座加工工艺过程 如表3-6所示表3-6 下模座加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料取标准上模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔,销孔位置划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔 线切割机床7钳工钻铰2X10,钻沉孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验3.7导料板加工工艺过程 如表3-7所示表3-7 导料板加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备1备料取标准导料板2热处理退火3钳工划螺孔,销孔位置4钳工钻铰4X10,钻攻4XM12,2XM5钻床5钳工按图加工与始用挡料销的配合处达要求6检验
