焊片模具设计过程

一、题目： 焊 片 冲压模具设计

图：

二、设计内容和要求

1. 对教师指定的冲压件进行工艺设计，包括工艺分析及方案选择、工艺计算、模具结构形式的确定、压力机的选定；

2. 完成一套冲模的设计，包括确定模具结构尺寸、绘制该冲模的总装配图和主要零件图；

3. 编写设计计算说明书。

冲裁模设计

如图1所示零件：焊片 生产批量：大批量 材料：H62 t=0.7

设计该零件的冲压工艺与模具 。

图1 焊片零件图

（一）冲裁件工艺分析

1. 材料：H62钢板是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。

2. 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90°清角改为R0.6的圆角。

3. 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：

2-0.54 3-0.25 4.5-0.3 24-0.52 Ø12-0.43 结论：可以冲裁

（二） 确定工艺方案及模具结构形式

经分析，工件尺寸精度要求不高，形状不大，但工件产量较大，根据材料较厚（2mm）的特点，为保证孔位精度，冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，采取利用导正钉进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的连续冲裁模结构形式。

（三） 模具设计计算

1．排样 计算条料宽度及确定步距

首先查有关表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按矩形取搭边值b=1.8边按圆形取搭边值a=1.5

连续模进料步距为13.8

条料宽度按相应的公式计算： B=(D+2a)-⊿ 查表 ⊿=0.4 B=(35.4+2X1.8) =39-0.4

画出排样图

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图2零件排样图

2．计算总冲压力

由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为：

P0=P+Pt+PX

P=P1+P2

而式中 P1--------落料时的冲裁力

P2--------冲孔时的冲裁力

按推料力公式计算冲裁力：

P1=KLtτ 查τ=300MPa

P1=2.2[0.5*π*6+0.5π*4.5+24-11.25-2.25]*0.7*300/10000

=1.2t

P2=2.2*4π*3.5*2*300/10000 =1.3(t)

按推料力公式计算推料力Pt：

Pt=nKtP 取n=3，查表2-10，Kt=0.09 Pt=3*0.095*2.5=0.675t PX=KxP

计算总冲压力PZ：

PZ=P1+P2+Pt

=1.2+1.3+0.675+0.15 =3.325(t)

3．确定压力中心：

X0=L1*X/{L1+L2}

=（2*π+2）15.25/（6.3π+2π+2）=4.50mm

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图3压力中心

4．冲模刃口尺寸及公差的计算

刃口尺寸计算方法及演算过程不再赘述，仅将计算结果列于表1 中。

在冲模刃尺寸计算时需要注意：在计算工件外形落料时，应以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.035-0.049mm了保证R2.25与4.5轮廓线相切，R82.25，取4.5凹模尺寸的一半，公差也取一半。

在计算冲孔模刃口尺寸时，应以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.035-0.049。

表1 冲模刃口尺寸

冲裁性质 落料 工作尺寸 Ø12-0.43 R2.25 4.5-0.3 Ø6.3+0.3 2+0.25 3+0.25 计算公式 Dd=(Dmax-x△)￡+d 冲孔 凹模尺寸注法 Ø11.785+0.084 R2.25+0.056 4.315+0.042 dp=(dmax-x△)-￡p 凹模尺寸按凹 模实际尺寸配 置，保证双边间隙0.035-0.049mm 凸模尺寸注法 凸模尺寸按实际尺寸配置，保证双边间隙 0.035-0.049mm Ø6.45-0.056 2.125-0.056 3.125-0.056

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5. 确定各主要零件结构尺寸

（1）凹模外形尺寸的确定

凸模厚度H的确定：

3H=0.1P P取总压力=332500N

H=30.1*3325=15mm 凹模长度L的确定

W1=2.1H=31.5件b=39

L=b+2W1=39+2*31.5=102 mm

凹模宽度B的确定

B= 步距+工件宽+2W2

取：步距=13.8件=12；W2=1.5H

B2=13.8+12+22.5 =48.3 mm

（2）凸模长度L1的确定

凸模长度计算为：

L1=h1+h2+h3+Y

其中 导料板厚h1=8；卸料板厚h2=12；凸模固定板厚h3=18; 凸模修磨量Y=18

L1=8+12+18+18=56mm

选用冲床的公称压力，应大于计算出的总压力P0=3.325t;最大闭合高度应大模闭合高度+5mm;工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可选用J23-25开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。

（3）设计并绘制总图、选取标准件

按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。 绘制模具总装图。如图4，单排冲孔落料连续模。

按模具标准，选取所需的标准件，查清标准件代号及标记，写在总图明细表内见表2。并将各零件标出统一代号。

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图4 单排冲孔落料连续模

1、10-导柱 2-弹压导板 3-导套 4-导料板镶块 5-卸料螺钉 6-凸模固定板7-冲孔凸模 8-上模座 9-限制柱 11-导套 12-导料板 13-凹模 14-下模座 15-侧刃挡块

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表2 零件明细表

序 号 1 名 称 导柱 数 量 2 材 料 20 热处理 渗碳HRC56~60 HRC40~45 标准件代号 备注 页次 2 弹压导板 1 45 3 导套 2 20 渗碳HRC5862 4 导料板镶块 1 Q235(A3) 5 卸料螺钉 1 45 HRC40~45 6 凸模固定板 1 45 7 冲孔凸模 1 T8A HRC56~60 8 上模座 1 HT200 9 限制柱 1 45 HRC40~45 渗碳HRC56~60 渗碳HRC5862 10 导柱 2 20 11 导套 2 20 12 导料板 2 45 HRC40~45 13 凹模 1 T10A HRC58~62 14 下模座 1 1 HT200 15 侧刃挡块 1 45

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（五）绘制非标准零件图

本实例只绘制凸凹模、凹模、凸模固定板和卸料板四个零件图样。

1固定板

2 落料凹模

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3 卸料板

(六) 模具主要零件加工工艺规程的编制

1．冲孔凸凹模加工工艺规程的编制（表3）

2．落料凹模加工工艺规程的编制（表4）

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表3冲孔凸模加工工艺规程

工序号 工序名称 工序内容 设备 工序简图 1 备料 将毛坯锻成圆棒Ø18mmX55mm 2 3 热处理 车削 退火 车床 4 5 热处理 磨削 按热处理工艺，淬火回火达到58-62HRC 磨外圆、两端面达设计要求 磨床

表4落料凹模加工工艺规程 工序号 工序名称 工序内容 设备 工序简图 6 7 钳工精修 全面达到设计要求 检验 1 备料 将毛坯锻成长方体 2 3 热处理 粗刨 退火 刨六面达到24X12X1，互为直角

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4 5 热处理 磨平面 调质 光六面，互为直角 磨床 6 钳工划线 划出各孔位置线，型孔轮廓线 7 铣漏料孔 达到设计要求 铣床 8 加工螺钉孔、销钉孔及穿丝空 按位置加工螺钉孔、销钉孔及穿丝空 钻床 9 热处理 10 磨平面 11 按热处理工艺，淬火回火达到60-64HRC 磨上、下平面光 磨床 线切割 按图切割型孔达到尺寸要求 12 13 钳工精修 检修 全面达到设计要求

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