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A冷冲压模具设计实例
工件名称：手柄 工件简图：
生产批量：中批量 材料：Q235-A钢 材料厚度：1.2mm
1、冲压件工艺性分析
此工件只有落料和冲孔两个工序。 材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个φ8mm的孔和5个φ5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3.5mm(大端4个φ5mm的孔与φ8mm孔、φ5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚)。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。
2、冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3.5mm接近凸凹模许用最小壁厚3.2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。
3、主要设计计算 （1）排样方式的确定及其计算
设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图8.2.2手柄排样图所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取2.5mm和3.5mm，条料宽度为135mm，
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步距离为53 mm，一个步距的材料利用率为78%（计算见表8.2.1）。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每钢板可剪裁为7条料（135mm×1500mm），每条料可冲56个工件，故每钢板的材料利用率为76%。
图8.2.2 手柄排样图
（2）冲压力的计算
该模具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件。冲压力的相关计算见表8.2.1。 根据计算结果，冲压设备拟选J23-25。 （3）压力中心的确定及相关计算
计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图8.2.3所示。在图中将xoy坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1～L6共6组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标（13.57，11.64）。有关计算如表8.2.2所示。由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点O较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点O。若选用J23-25冲床，C点仍在压力机模柄孔投影面积围，满足要求。
（4）工作零件刃口尺寸计算
在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见表8.2.3 所示。
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（5）卸料橡胶的设计
卸料橡胶的设计计算见表8.2.4。选用的四块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。 4、模具总体设计 （1）模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 （2）定位方式的选择
因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余
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量，可以靠操作工目测来定。
（3）卸料、出件方式的选择
因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。 又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 （4）导向方式的选择
为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。 5、主要零部件设计
（1）工作零件的结构设计 ① 落料凸模
结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2个M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L可按公式2.9.2计算：
L =20+14+1.2+28.8=64mm
具体结构可参见图8.2.4（a）所示。 ② 冲孔凸模
因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。其中冲5个φ5的圆形凸模可选用标准件BⅡ型式（尺寸为5.15×64）。冲φ8mm孔的凸模结构如图8.2.4（b）所示。
③ 凹模
凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4计算：
凹模厚度 H=kb=0.2×127mm=25.4mm（查表2.9.5得k=0.2） 凹模壁厚 c=（1.5～2）H=38～50.8mm 取凹模厚度H=30mm，凹模壁厚c=45mm， 凹模宽度B=b+2c=（127+2×45）mm=217mm 凹模长度L取195mm（送料方向）
凹模轮廓尺寸为195mm×217mm×30mm，结构如图8.2.4（c）所示。 （2）定位零件的设计
落料凸模下部设置两个导正销，分别借用工件上φ5mm和φ8mm两个孔作导正孔。φ8mm导正孔的导正销的结构如图8.2.5所示。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面lmm ，所以导正销直线部分的长度为1.8mm。导正销采
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用H7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。
起粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为8×16。 （3）导料板的设计
导料板的侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1mm，这样就可确定了导料板的宽度，导料板的厚度按表2.9.7选择。导料板采用45钢制作，热处理硬度为40～45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。 （4）卸料部件的设计
① 卸料板的设计
卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。 卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40～45HRC。 ②卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为M10×10mm。卸料
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冷冲压模具设计实例
