(5) 模具总体设计

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复合模设计步骤及示例

1.7.1复合模设计步骤

复合模的设计从本质上来讲与单工序模没有什么区别，但与单工序模比较起来；一般要 注意以下几点。

① 决定复合的各工序要具备复合的条件，采用的模具机构易于实现要求的动作，动作 完成的可靠性高。

② 复合模中凸凹模的设计强度足够，模具寿命要足够髙。

③ 复合模中复合的工序数目不宜超过4个，否则将使模具结构过于复杂，同时模具的 强度、刚度、可靠性将随之下降，制造及维修变得困难。

④ 复合模的模架应选用精度较髙的模架，最好选择滚珠式模架，模架中的模板选用钢 板，因其强度更髙，加工工艺性较普通的铸铁模板更好。

具体概括起来，复合模的设计步骤如下。

① 根据零件结构及其模具生产厂家的设备、模具制造能力、生产批量等资料，分析零 件的冲压工艺性，初步判断该零件加工成形需要的基本工序，然后分析将基本工序复合的多

6 P* Q) N/ L8 s" ?

第1章-沖模设计方法R步骤

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种工艺方案。

② 根据复合后的工艺，分析比较各种不同工艺方案的特点，确定工序复合后的模具设 计、制造的可能性，最终确定工艺方案。

③ 进行必要的计算，主要包括如下。

a. 毛坯尺寸计算。

b. 选择排样方法、确定搭边值、计算送料步距、画出排样图。

c. 各基本工序冲压力的计算。        ‘

d. 压力中心的计算。

e. 各主要零部件的尺寸计算。

f. 必要时，对模具主要零部件进行强度验算。

④ 模具总体设计。

⑤ 模具主要零件的设计。

⑥ 选择压力机的型号或验算已选的设备。

⑦ 绘制模具总图。

⑧ 绘制模具非标准零件图。

事实上，上述的设计步骤并没有严格的先后顺序，具体设计时，这些内容往往是交错进 行的。

1.7.2垫片复合模设计分析及计算

零件名称：垫板，结构见图1-19。

材料：Q235-A钢，厚度￡ = 2mm。

生产批量：大批量。

(1) 分析零件的冲压工艺性并确定工艺方案

该零件形状简单、对称，零件精度要求不高，采用冲裁加工能得到保证。整个零件最窄 处距离为15mm,而当材料厚度为2mm时，其复合模的凸凹模最小壁厚需要5. 3mm,符合 复合模采用的条件。因零件的批置较大，如果采用落料后再冲孔，这样效率太低，而且质量 不易保证，因此，应考虑采用效率较髙的模具。综合上述分析，确定零件的工艺方案为采用 冲孔落料复合模进行加工，且一次冲压成形。

(2) 排样        v.

査资料得，最小搭边值a = 2. 0mm，ai=2. 5mm。

考虑到材料利用率的提高，采用斜排的排样方式，如图1-20所示。

(1) 必要的计算 1)冲裁力的计算

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沖压模貝设计技巧、经睑R买例        0

落料力

采用弹性卸料和下推料方式。

冲孔力 Fi =Li ^ = 31. 42X 2X380=23879. 2 (N)

152. 57X2X380 = 115953.2 (N)

冲孔时的推件力

F推=72XiC推 ><巧

査相关资料得K■推=0.05，凹模刃口深度取6mm，则卡 在凹模洞口的工件数目为 ” = 6/2 = 3 (个）

代入 F推=3581. 9 (N)

落料部分的卸料力F卸卸XF2 査资料得K知=0.04 代入 F卸=4638.1 (N)

选择冲床时的总冲压力为：F,a= F! + F2 + F推+尸卸=

图U21压力中心计算示意圄

148052.4 (N) =148.1 (kN)

2)压力中心的计算

选定坐标系&#8226;rOy如图1-21所示，因冲件对称于x轴，所以:yc

320w        ^ ~ ,        、        _20sin(320°/2)_

l\

h

= tt7；XtcX40=111. 64 (mm) ； x\
! i9 L/ B) c4 p2 j' S0 ]ooU

40

=^77： X7rX 60 = 20. 94 (mm) ； xi

obU

320 v 丌

T-Xl80

30sin(40°/2)—

2. 45 (mm)

fxifo

Z3=2X (30-20)=20 (mm)； x3

/ 20+30 \ 2

xc

La =tcX 10 = 31. 42 (mm) ； x\ l\x\-\rlzX2-\-hxz~\-1\ x\

cos20

= 0

29. 41 (mm)

23. 49 (mm)

4. 41mm

L\ +Z2 +Z3 + “

(4)计算各主要零件的厚度

1) 凹模的厚度

按经验公式，其中6=50, K按相关冲压手册可査得为0.42,

H = 6K = 50X0. 42 = 21

考虑到凹模型腔中需安放卸料橡胶，因此凹模厚度应适当增加，实际取H = 30。

根据H及工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸：

长度和宽度110X100

2) 凸模固定板的厚度A

凸模固定板厚度一般按公式h=(0. 6&#12316;0. 8)H选取。

此处取0.7,则 A=0. 7X30=21
6 n5 L3 J+ Q0 H1 t0 ~3 @取整数20。

3) 垫板的采用与厚度

是否采用垫板，以承压面较小的彡10圆孔凸模进行计算，冲小圆孔的凸模承压面的尺寸
初步设计取05。

Fi 23876.

据公式其承压应力：

135. 1 (N/mm2)

A TtX7.52

査得，常用铸铁HT250模板的O]为90&#12316;140N/mm2。

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第1章-沖模没计方法R步辋

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因此，须采用塾板，垫板厚度取8mm ( —般垫板厚度常取6mm、8mm、10mm、12mm 几种），垫板采用45钢制造，并调质达220&#12316;240HB。

1) 卸料橡胶的自由髙度

根据工件材料厚度为2mm，冲裁时凸模进人凹模深度取lmm,考虑模具维修时刃磨留 量2mm,再考虑开启时卸料板高出凸模lmm,则总的工作行程F工作=6mm，根据公式，橡 胶的自由高度由=(3. 5&#12316;4)F工作=21&#12316;24。

实际取整数H自* =25。

模具在组装时橡胶的预压量为F顶= (10%&#12316;15%) XH自*=2. 5&#12316;3. 75 取F预=3

由此可算出模具中安装橡胶的空间髙度尺寸为22。

2) 计算凸、凹模工作部分尺寸

查该种料厚材料的最大冲裁间隙2max、最小冲裁间隙Zmin得；Zmin = 0.25, Zmax = 0. 36 凸、凹模的制造公差5凸、5凹分别取： 5凸=一0.02,占凹=+0.025 校核：Zmax — Zmin=0. 36 — 0. 25 = 0. 11, |占凸 | + |細 | =0.02+0. 025 = 0. 045 满足Zmax —Zmjn> |知| + |細|的条件。

对冲孔410mm中的未注公差尺寸，由金属冲压件未注公差尺寸的极限偏差表，可査出 尺寸的极限偏差为410+》2 ,查资料得磨损系数_r=0. 5。

采用凸、凹模分开的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下： d凸=(d+:^)4凸=(10+0. 5X0. 2)_?.02 = 10. I-S.02 d凹=(d凸 +Zmin ) +如=(10. 1 +0. 25)+g*025 = 10. 35+S.025 对外轮廓的落料尺寸，由金属冲压件未注公差尺寸的极限偏差表，可査出其各尺寸的极 限偏差为：M0-S. 62，尺30_§. 62。

对外轮廓的落料，由于形状并不很复杂，因此，仍采用凸、凹模分开的加工方法，其 凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：

D凹=(D—工么）+?凹
D凸=(D 凹一一 &

因此，M0凹=(40 — 0. 5X0. 62)+g-025 = 39. 69+J025 M0凸=(39. 69-0. 25)一义02 = 39. 44_?.02 只30凹=(30—0. 5X0. 62)025 =29. 69+g.025 尺30凸=(29. 69-0. 25)-S.o2=29. 44_g.o2

$ B. f3 X6 K& C# x

有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可以对模具进行总体设计。

(6) 选定设备

选择单柱固定台压力机J11-16;

公称压力160kN;

滑块行程6&#12316;70mm;

最大闭合髙度226mm;

闭合高度调节量45mm;

垫板厚度50mm;        、

模柄孔尺寸彡40mmX55mm。

/ F5 W) N8 I8 f( b, C" e: Q

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沖压模具设计扶巧、经验R买例        0

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(7) 绘制模具总图（见图1-22)

(8) 绘制模具非标准零件图（略）

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