冲孔落料弯曲复合模具设计

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1、 1 绪 论 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；

2、利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、 形状比较复杂的零件制品； 容易实现生产的自动化的特点。 2 弯曲件的工艺分析 图 2—1 零件图 如图 2—1所示零件图。 生产批量：大批量 ; 材料： LY21 -Y; 该材料，经退火及时效处理，具有较高的强度、硬度，适合做中等强度的零件。 1

3、 尺寸精度：按公差 IT14 查出来的。尺寸精度较低，普通冲裁完全能够。 其他的形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可安 IT14 级确定工件的公差。 经查公差表，各尺寸公差为： ?9 0 +0。30 20 0-0.52 600-0.52 工件结构形状：制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。 结论：该制件可以进行冲裁 制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和模具的寿命。 3 确定工艺方案及模具的结构形式 根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按 其先后

4、顺序组合，可得如下几种方案 ; (1) 落料——弯曲——冲孔；单工序模冲压 (2) 落料——冲孔——弯曲；单工序模冲压。 (3) 冲孔——落料——弯曲；连续模冲压。 (4) 冲孔——落料——弯曲；复合模冲压。 方案（ 1）（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内 完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。 方案（ 3）属于连续模，是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。由于制件的结构尺寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在

5、前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不宜采用该方案。 方案（ 4）属于复合冲裁模，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度，所以此方案最为合适。 根据分析采用方案（ 4）复合冲裁。 3.1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。 3.2 定位方式的选择 2 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。控制条料的送进步距采用导正销定距。 3.3

6、 卸料方式的选择 因为工件料厚为 1.5mm，相对较厚，卸料力大，故可采用刚性料装置卸料。 3.4 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，该复合模采用中间导柱模架的导向方式。 4 模具设计工艺计算 4.1 计算毛坯尺寸 相对弯曲半径为： R/t=2/1.5=1.33>0.5 式中： R——弯曲半径（ mm） t——材料厚度（ mm） 由于相对弯曲半径大于 0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先求变形区中性层曲率半径 β（mm）。 0 公式 ( 4— 1) β =r+kt

7、 式中： r0——内弯曲半径 t——材料厚度 k——中性层系数 表 4—1 板料弯曲中性层系数 r0/t 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.O K 1(V) 0.30 0.33 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.41 0.42 K 2(U) 0.23 0.29 0.31 0.32 0.35 0.37 0.38 0.40 0.41 K 3(O) — — — — — 0.72 0.70 0.67 0.6

8、3 0 1.2 1.5 1.8 2 3 4 5 6 8 r /t K 1(V) 0.43 0.45 0.46 0.46 0.47 0.48 0.48 0.49 0.50 K 2(U) 0.42 0.44 0.45 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 K 3(O) 0.49 0.56 0.52 0.50 3 查表 4— 1， K=0.45 根据公式 4—1 β=r0+kt =2+0.45X1

9、.5 =2.675（mm） 图 4—1 算展开尺寸示意图 毛坯总展开长度 L0 ： L0=2L3+L1+L2 由毛坯图的： L1=13 L2=60 L3=π /2(R+KT)=3.14/2 × (2+0.45 × 1.5)=6.2mm 所以 L0=2× 6.2+60+13=85.4mm(取 85.40-0.87 mm ） 根据计算得：工件的展开尺寸为 20×85.4（mm）,如图 4—2所示。

10、 图 4—2 尺寸展开图 4 4.2 排样、计算条料宽度及步距的确定 4.2.1 搭边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭 边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方 便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大 冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影 响送料工作。 搭边

11、值通常由经验确定，表 4— 2 所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 表 4—2 搭边 a 和 a1 数值 材料厚度 圆件及 r＞ 2t 的工件 矩形工件边长 L ＜ 50mm 矩形工件边长 L＞ 50mm 或 r＜2t 的工件 工件间 a1 沿边 a 工件间 a1 沿边 a 工件间 a1 沿边 a ＜0.25 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25~0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5~0.8 1.0 1.2 1.5

12、 1.8 1.8 2.0 0.8~1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2~1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 1.6~2.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.0 2.2 2.0~2.5 1.5 1.8 2.0 2.2 2.2 2.5 2.5~3.0 1.8 2.2 2.2 2.5 2.5 2.8 3.0~3.5 2.2 2.5 2.5 2.8 2.8 3.2 3.5~4.0 2.5 2.8 2.5 3.2 3.2 3.

13、5 4.0~5.0 3.0 3.5 3.5 4.0 4.0 4.5 5.0~12 0.6t 0.7t 0.7t 0.8t 0.8t 0.9t 搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃 口磨损表 4— 2 给出了钢（ WC0.05%～ 0.25%）的搭边值。 对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数： 钢（W C0.3%～0.45%） 0.9 钢（W C0.5%～0.65%） 0.8 5 硬黄钢 1～1.1 硬铝 1～1.2 软黄铜，纯铜 1.2 该制件

14、是矩形工件，根据尺寸从表 4— 2 中查出：两制件之间的搭边值 a1=1.8（mm）,侧搭边值 a=2.0(mm)。 由于该制件的材料使 LY21—Y （硬铝），所以两制件之间的搭边值为： a1=1.8 ×（1～1.2） =1.8～2.16(mm) 取 a1=1.8(mm) 侧搭边值 a=2.0 ×（1～1.2）=2～2.4(mm) 取 a=2.0(mm) 4.2.2条料宽度的确定 计算条料宽度有三种情况需要考虑； 1 ○ 有侧压装置时条料的宽度。 2 ○ 无侧压装置时条料的宽度。 3 ○ 有定

15、距侧刃时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。 条料宽度公式： 0 B=（D+2a） - △ 公式 （ 4—2）其中条料宽度偏差上偏差为 0，下偏差为△— ，见表 4 —3 条料宽度偏差。 D——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。 a——侧搭边值。 查表 4—3条料宽度偏差为 0.15 0 根据公式 4 —1 B=（D+2a） - △ =（ 20+2× 1.）50-0.15 =230-0.15 表 4—3 条料宽度公差 (mm) 条料宽度 材料厚度 t/mm 6

16、 B/mm ～ 0.5 >0.5～ 1 >1～ 2 ～20 0.05 0.08 0.10 >20 ～30 0.08 0.10 0.15 >30 ～50 0.10 0.15 0.20 4.2.3 导板间间距的确定 导料板间距离公式： A=B+Z 公式（ 4— 3） Z——导料板与条料之间的最小间隙（ mm）； 查表 4.3 —3得 Z=5mm 根据公式 4—2 A= B+Z =23+5 =28（mm） 表 4—4导料板与条料之间的最小间隙 Zmin （mm）

17、 有侧压装置 材料厚度 t/mm 条 料 宽 度 B/mm 100 以下 100 以上 ~0.5 5 8 0.5~1 5 8 1~2 5 8 2~3 5 8 3~4 5 8 4~5 5 8 4.2.4 排样 根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样 三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混 合排、多排等多重形式。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲

18、程获得多个制 件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料 7 导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因 模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且 也直接影响到冲裁件的断面质量。 由于设计的零件是矩形零件，且中间一个个孔均有要求，所以采用有费料 直排法。 4.2.5材料利用率的计算： 材料利用率通常以一个进距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率 η 表示： η =(nA/hB) × 100% （公式 4—

19、1 4） 式中 η—— 材料利用率（ %）； n—— 冲裁件的数目； A1—— 冲裁件的实际面积 (mm2)； B—— 板料宽度 (mm)； h—— 进距 计算冲压件的面积： A 1=85.4 × 20-（4.52π） =1708mm-64mm 2 条料宽度计算： B=85.4mm+ 2mm× 2mm =89.4mm 进距的计算： h=20+1.8 =21.8mm 一个进距的材料利用率： η =(nA1/hB) × 100% =(1 ×

20、 1636/21.8 ××89)100% 8 =84.3% 总材料利用率 根据冷冲模设计指导书取板的长×宽×厚为 1410×710×1.5 采用纵向剪切的方法剪钢板没张钢板上可剪得的条料数： n1=1410/89.4=15 条余 16(mm) 每条板材上可剪得的冲压件数： n2=710/21.8=32（个） 材料的总利用率： η 2=n1n2A1/LB × 100%=15× 32× 1636/1410 × 710× 100%=82.15% 由此可之， η值越大，材料的利用率就越高，废料越少。工艺废料

21、的多少 决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材 料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。 图 4—3 排样图 5 冲裁力的计算 5.1 计算冲裁力的公式 计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力 机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其 9

22、 冲裁力 F p 一般可以按下式计算： Fp=KptL τ 公式（ 5— 1） 表 5—1 部分常用冲压材料的力学性能 材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度 抗拉强度 伸长率 屈服强度 ( τ) ( σ b) 优质碳素结构 08F 已退火 钢 08 10 20 45 65Mn 已退火 不锈钢 1Cr13 已退火 1Cr18Ni9Ti 处理软化 铝 L2、 L3、

23、 L5 已退火 冷作硬化 铝锰合金 LF21 已退火 硬铝 LY12 已退火 淬硬后冷 作硬花 纯铜 T1、 T2、 T3 软态 硬态  220 ～ 310 280～ 390 32 180 260 ～ 360 330～ 450 32 200 260 ～ 340 300～ 440 29 210 280 ～ 400 360～ 510 25 250 440 ～ 560 550～ 700 16 360 600 750 12 400 320 ～ 380 400～ 470

24、21 — 430 ～ 550 540～ 700 40 200 80 75～ 110 25 50～80 100 120～ 150 4 — 70～ 110 110～145 19 50 105 ～ 150 150～ 215 12 — 280 ～ 320 400～ 600 10 340 160 200 30 7 240 300 3 — 10 铜 H62 软态 260 300 35 — 半硬态 300 380 20 200 H

25、68 软态 240 300 40 100 式中 τ——材料抗剪强度，见附表（ MPa）； L—— 冲裁周边总长（ mm）； t ——材料厚度（ mm）; 系数 Kp 是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安 全系数 Kp，一般取 1~3。当查不到抗剪强度 r 时，可以用抗拉强度 σb代替 τ，而取 Kp=1 的近似计算法计算。 根据常用金属冲压材料的力学性能查表 5—1 得出 LY21—Y 的抗剪强度为 280～ 310(MPa)， 取 τ=300(

26、MPa) 5.2 总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力 由于冲裁模具采用刚性卸料装置推料装置和打料装置。总的冲裁力包括 F——总冲压力。 Fp——总冲裁力。 FQ——卸料力 FQ1——推料力。 FQ2——顶件力 FC——弯曲力 F 校———— 校正力 根据常用金属冲压材料的力学性能查出 LY21— Y 的抗剪强度为 280～ 310(MPa ) 5.2.1 总冲裁力： Fp=F1+F2 公式 (5 —2) F1——落料时的冲裁力。 11

27、 F2——冲孔时的冲裁力 . 落料时的周边长度为： L1=2×（ 85.4+20）=210.8（mm） 根据公式 5—1 F1=KptLτ =1× 1.5 × 210.8 × 300 =94.5(KN) 冲孔时的周边长度为： L2=πd=3.14×9=28.26（mm） F2= KptL τ =1× 1.5 × 28.26 × 300 =12.74(KN) 总冲裁力： Fp=F1+F2=94.5+12.74=107.24(KN) 表 5—2 卸料力、推件力和顶件力

28、系数 料厚 t/mm Kx Kt Kd ≤ 0.1 0.065~0.075 0.1 0.14 ＞ 0.1~0.5 0.045~0.055 0.063 0.08 钢 ＞ 0.5~0.25 0.04~0.05 0.055 0.06 ＞ 2.5~6.5 0.03~0.04 0.045 0.05 ＞ 6.5 0.02~0.03 0.025 0.03 铝、铝合金 0.025~0.08 0.03~0.07 纯铜，黄铜 0.02~0.06 0.03~0.09 对于表中的数据，厚的材料取小直，薄材料

29、取值。 5.2.2 卸料力 FQ 的计算 FQ=Kx Fp 公式 (5 — 3) K——卸料力系数。 查表 5—2 得 K Ｘ＝0.025~0.08，取 KＸ＝0.08 根据公式 5—3 FQ=KＸ Fp ＝ 0.08 ×107.24 12 ＝ 8.57(KN) 5.2.3推料力 FQ1 的计算 FQ1=KtFp 公式 (5 — 4) Kt——推料力系数。 查表 5—2得 K t＝ 0.03~0.07, 取 Kt=0.07 根据公式 5—4 FQ1=KtFp =

30、0.07 × 107.24 ≈ 7.5068(KN) 5.2.4顶件力 FQ2 的计算 FQ2=KdFp 公式 (5 — 5) Kd—— 顶件力系数。 查表 5—2得 K d＝ 0.03~0.07, 取 Kt=0.07 根据公式 5—5 FQ2=KdFp =0.07 × 107.24 ≈ 7.5068(KN) 5.2.5弯曲力 FC 的计算 影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量；弯曲件的形状和尺 寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确 的计算。实际中常用经验公式进行慨略计算，以

31、作为弯曲工艺设计和选择冲压 设备的理论。 ? 形弯曲件的经验公式为： 2 公式 (5 — 6) Fu=0.7KBt σ/ γ +t b Fu——冲压行程结束时不校正时的弯曲力。 B—— γ弯曲件的宽度（ mm）。 t——弯曲件的厚度（ mm）。 γ——内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。 σb——弯曲拆料的抗拉强度 (MPa)(查机械手册 σb=400(MPa)。 13 K——安全系数，一般取 1.3. 根据公式 5—6 Fu=0

32、.7KBt2σb/( γ +t) 2 =0.7 × 1.3 × 85.4 ×1400/(2+1.5.5) =23.20(KN) 对于顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的 30%～80%。 F 压=80% Fu =80%× 23.20 =18.56(KN) 弯曲力 : FC= Fu+ F 压 =23.20+18.56 =41.76(KN) 5.2.6校正弯曲力的计算 校正弯曲是在自由弯曲阶段后进一步对贴合于凸凹模表面的弯曲件进行挤 压，其弯曲力比自由弯曲力大的多，而且两个力并非同时存在。因此校

33、正弯曲 时只需计算校正弯曲力，即： F 校=qA 式中: F 校—— 校正力（ N） q —— 单位面积上的校正力（ Mpa），其值见表 5—4 A —— 弯曲件被校正部分的投影面积（ mm）。 当凸模圆角半径 r 材料厚度 t 与凹模支点间的距离 L 之比很小时，在 V 行 件校正弯曲中，投影面积按 A=BL 计算：在 U 型件弯曲中，投影面积按 A=B×（L-2r-2t）计算。 因为工件为 U 形件所以计算投影面积公式选用： A=B× （L -2r-2t） 计算投影面积 A=20×（85.4-2×2-×1

34、.5） =20× 78.4 =1568（ mm2） 表 5—4 单位面积上的校正力 14 料厚 t(mm) 材料 1——3 3—— 10 硬铝 30—— 40 50—— 60 黄铜 60—— 80 80—— 100 综上所述弯曲校正力 F 校=qA =40× 1568 =62720（N） =62.72（ KN ） 5.2.7模具总冲压力的计算 根据模具结构总的冲压力： F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC+ F 校 F=Fp+FQ+FQ1+FQ

35、2+FC+F 校 =107.24+8.57+7.5068+7.5068+41.76+62.72 =235.3(KN) 选择压力机时应用总冲压力乘 1.3 所以总冲压力 F=235.3×1.3=305.89（KN ） 根据总的冲压力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机 J23—35。 6 模具压力中心与计算 模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常 工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压 力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨 损，降低了模具和压力

36、机的使用寿命。 模具的压力中心，可安以下原则来确定： 1、对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。 2、工件形状 相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重 合。 3、各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出 15 合力作用点的坐标位置 0， 0（ x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。 Xo=L 1X 1+L 2X 2+ LnXn/L 1+L 2+ Ln Yo=L1Y 1+L 2Y 2+ LnYn/L 1+L2+ Ln

37、 图 6—1 压力中心 1、按比例画出凸模刃口的轮廓形状，选坐标 XOY 。如图 6—1 所示 2、把刃口轮廓分为 7 段并确定各段长度，具体数值列于下表 6—1 中。 线 3.5（ mm） L1= -42.7 L2=42.7 L3=20 L4=42.7 L5= -42.7 L6=20 L7=28.26 

38、 表 6.1—1 落料件的压力中心计算数据 压力中心坐标 力压中心位置 x Y C1=0.5×-42.7=-21.35 0 1 C2=0.5×42.7=21.35 42.7 1 C3=0.5×20=10 42.7 21 C4=0.5×42.7=21.35 0 21 C5=0.5×42.7=21.35 -42.7 21 C6=0.5×20=10 -42.7 1 C7=0.5×28.26=14.13 0 11.05 落料凸模的压力中心坐标： 16

39、 Xn=L 1X 1+L2X 2+ LnXn/L 1+L 2+ Ln =（-42.7 × 0+42.7 × 42.7+20 × 42.7+ ）28/（.2642.7+42.7 +28.26） =0 Yn= L1Y 1+L2Y2+ LnYn/L 1+L 2+ Ln =（-42.7 × 1+42.7 × 1+20 ×21+28.26 × 11.05）/（ 42.7+42.7 +28.26） =6.01 所以求得模具压力中心的坐标值为（ 0, 6.01）。 7 冲裁模间隙的确定 设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质

40、量、尺寸精度 满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具 寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到 制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间 隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为 最小合理间隙 Cmin，最大值称为最大合理间隙 Cmax。考虑到模具在使用过程 中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 Cmin。 冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲

41、裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命而，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。 根据表 5—1 查出材料 LY12— Y 的力学性能与 10 钢相近表 7—1 查得最小双面间隙 2Cmin=0.132mm，最大双面间隙 2Cmax=0.240mm 8 刃口尺寸的计算 8.1 刃口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要取决与

42、模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现： 17 1、由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 2、在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 表 7—1 冲裁模初始用间隙 2c(mm) 材料 08、10、 35、 16Mn 40、 50 65Mn 厚度 09Mn 、 Q235

43、 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 小于 极小间隙 0.5 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0

44、.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.092 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0

45、.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.1 0.260 0.380 0.280 0.400 0.280 0.400 2.5 0.260 0.500 0.380 0.540 0.380 0.540 2.75 0.400 0.560 0.420 0.600 0.420 0.600 3.0 0.460 0.640 0.480 0.660 0.480 0.660 .3.5 0.540

46、0.740 0.580 0.780 0.580 0.780 4.0 0.610 0.880 0.680 0.920 0.680 0.920 4.5 0.720 1.000 0.680 0.960 0.780 1.040 5.5 0.940 1.280 0.780 1.100 0.980 1.320 6.0 1.080 1.440 0.840 1.200 1.140 1.500 18 6.5 0.940 1.300 8.0 1.200

47、 1.680 注：取 08 号钢冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙的 25%。 3、冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越 磨愈大，结果使间隙越来越大。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则： 1、落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落 料模时，以凹模为基准，间隙去在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准， 间隙去在凹模上。 2、考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范 围的较大尺寸。这样

48、在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，人能冲出合格的制件。 凸凹模间隙则取最小合理间隙值。 3、确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要 求过高（即制造公差过小），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如 果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不和格，会使 模具的寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件安国家“配合尺寸 的公差数值” IT14 级处理，冲模则可按 IT11 级制造；对于圆形工件可按 IT17～IT9 级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注单项公差， 落料件上偏差为零，下

49、偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。 8.2 刃口尺寸的计算 冲裁模凹、凸模刃口尺寸有两种计算和标注的方法，即分开加工和配做加 工两种方法。前者用于冲件厚度较大和尺寸精度要求不高的场合，后者用于形 状复杂或波板工件的模具。 对于该工件厚度只有 1.5（mm）属于厚板板零件，并且孔有位置公差要求，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做 好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配合加 工另一件，使它们之间保留一定的间隙值，因此，只在基准件上标注尺寸制造 公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做所

50、留的间隙值。这 δp与 δd就不再受 19 间隙限制。根据经验，普通模具的制造公差一般可取 δ=△ /4（精密模具的制造 公差可选 4~6μm）。这种方法不仅容易保证凸、凹模间隙枝很小。而且还可以放 大基准件的制造公差，使制造容易。在计算复杂形状的凸凹模工作部分的尺寸 时，可以发现凸模和凹模磨损后，在一个凸模或凹模上会同时存在三种不同磨 损性质的尺寸，这时需要区别对待。 1 ○ 第一类：凸模或凹模磨损会增大的尺寸； 2 ○ 第二类：凸模或凹模磨损或会减小的尺寸； 3 ○ 第三类：凸模或凹模磨损后

51、基本不变的尺寸； 8.3 计算凸、凹模刃口的尺寸 凸模与凹模配合加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸。 1、凹模磨损后变大的尺寸，按一般落料凹模公式计算，即 + δA Aa=（Amax-x△） 0 公式 （ 8—1） 2、凹模磨损后变小的尺寸，按一般冲孔凸模公式计算，因它在凹模上相当 于冲孔凸模尺寸，即 0 Ba=(Bmax+x - δA 公式 △) （ 8—2） 3、凹模磨损后无变化的尺寸，其基本计算公式为 Ca=(Cmax+0.5△ ) ± 0.5 δA 了方便使用，随工件尺寸的标注方法不同，将其分为三种

52、情况： + 工件尺寸为 C △0 时 Ca=(C+0.5△) ± 0.5 δA 公式（ 8— 3） - 工件尺寸为 C 0 时 △ Ca=(C-0.5 △)± 0.5 δA 公式（ 8— 4） 工件尺寸为 C△± 时 20 Ca=C±δA 公式（ 8— 5）式中 Aa、Ba、Ca—— 相应的凹模刃口尺寸； Amax——工件的最大极限尺寸； Bmin——工件的最小极限尺寸； C——工件的基本尺寸； ——△工件公差； ——△工件偏差；

53、 x——系数，为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸（落料 时偏向最小尺寸，冲孔时偏向最大尺寸），x 值在 0.5~1 之间，与工件精度有关 可查表 8—1或按下面关系选取。 工件精度 IT10 以上 x=1 工件精度 IT11~IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 δA、 0.5 δA、δ A——凹模制造偏差，通常取 δ A= △/4。 表 8—1 系数 x 非圆形 圆形 料厚 t(mm) 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差△ /mm 1 ＜ 0.

54、16 0.17~0.35 ≥ 0.36 ＜ 0.16 ≥ 0.16 1~2 ＜ 0.20 0.21~0.41 ≥ 0.42 ＜ 0.20 ≥ 0.20 2~4 ＜ 0.24 0.25~0.49 ≥ 0.50 ＜ 0.24 ≥ 0.24 ＞4 ＜ 0.30 0.31~0.59 ≥ 0.60 ＜ 0.30 ≥ 0.30 （一）落料刃口尺寸计算 21 图 8—1 计算刃口尺寸示意图 图上的尺寸均

55、无公差要求，按国家标准 IT14 级公差要求处理，查公差表得： 0-0.52 0-0.25 ?9 0 +0。30 85 20 如图 8—1所示的固定夹的落料零件图，计算凸、凹模的刃口尺寸。考虑到零件形状比较复杂，采用配作法加工凸、凹模。凹模磨损后其尺寸变化有三种情况 , 落料时应以凹模的实际尺寸按间隙要求来配作凸模，冲孔时应以凸模的实际尺寸按间隙要求来配制凹模。 落料凹模的尺寸从图 8—1上可知， A 、B、C、 D 均属磨损后变大的尺寸， 0 属于第一类尺寸，计算公式为： Ba=(Bmax-x - δA ( δ A=△/4)

56、 △) 查表 7— 1 得：2Cmin=0.132(mm)， 2Cmax=0.240(mm)；查表 8—1 得： x1=x2=x3=x4=0.75 落料凹模的基本尺寸计算如下： 0 根据公式 8—1 A 凹=(Bmax-x - δA △) （ ） = 85.4-0.75 × 0.52 0-0.52/4 0-0.13 =85.01 (mm) 0 B 凹 =(Bmax-x - δA △) =（ 20-0.75 × 0.52）0-0.52/4

57、 =19.610-0.13(mm) 0 C 凹 =(Bmax-x - δA △) = 85.4+0.75 × 0.52 （ ）0-0.52/4 =85.020-0.13(mm) D 凹=(Bmax-x 0 △) - δA =（ 20-0.75 × 0.52）0-0.52/4 =19.610-0.13(mm) 凸模安凹模尺寸配制，保证双面间隙（ 0.132～0.240）(mm). 22 冲孔凸模的尺寸从图 8—1上可知，冲孔凸模的尺寸在磨损过程中将变小， 0 属于第二类尺寸

58、，计算公式为： Ba=(Bmax+x - δA （δA=△ /4) △) 查表 7— 1 得：2Cmin=0.132mm，2Cmax=0.18mm；查表 8—1 磨损系数 X=3.950.5 冲孔凸模的刃口尺寸计算如下： 0 根据公式 8—2 E 凸=(Bmax+x - δA △) （ ） = 9+0.5 × 0.3 0-0.3/4 = 9.0150-0.075(mm) 冲孔凸模的尺寸为 9.0150-0.075(mm)

59、 表 8—2 刃口高度 凹模按凸模尺寸配制，保证双面间隙（ 0.132～0.240）(mm) 料厚 ≤0.5 ＞0.5～ 1 ＞1～ 2 ＞2～4 ＞ 4 刃口高度 h ≤6 ＞6～ 8 ＞8～10 ＞10～12 ≥14 8.4 冲裁刃口高度查表8—2，刃口高度为 h＞8～10(mm), 取 h=9(mm) 8.5 弯曲部分刃口尺寸的计算 8.5.1最小相对弯曲半径 r min/t 弯曲时弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大，若弯曲半径过小，则 板料的外表面将超过材料

60、的变形极限，而出现裂纹或拉裂。在保证弯曲变形区 材料外表面不发生裂纹的条件下，弯曲件列表面所能行成的最小圆角半径称为 最小弯曲半径。 最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值 rmin/t 称为最小相对弯曲半径，又称为最小弯曲系数，是衡量弯曲变形的一个重要指标。 设中性层半径为 ρ，则最外层金属（半径为  R）的伸长率外为： δ外=（R-ρ） / ρ  公式 （ 8—6） 设中性层位置在半径为 ρ=r+t/2处，且弯曲厚度保持不变，则有  R=r+t,固有 δ外=1/(2r/t+1)  公式（ 8—

61、 7） 23 如将 外以材料断后伸长率 带入，则有 r/r 转化为 r min ，且有 δ δ /t r /t= （ ） δ 公式 1-δ /2 min （ 8—8） 根据公式就可以算出最小弯曲半径。 最外层金属（半径为 R）的伸长率外为： 根据公式 8—7 δ外=1/(2r/t+1) =1/（2× 2/1.5+1） =0.28 最小弯曲半径为：

62、 根据公式 8—8 r min /t= （ ） δ 1-δ /2 =（ 1-0.28）/2 × 0.28 =1.012 8.5.2弯曲部分工作尺寸的计算 1、回弹值由工艺分析可知，固定夹弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处， r/t=3.8/1.2=3.16＜5。此处属于小圆角 V 形弯曲，故只考虑回弹值。查表 8—3得 , 回弹值为 60，由于回弹值很小，故弯曲凸、凹模均可按制件的基本尺 寸标注，在试模后稍加修磨即可。 表 8—3 铝材料校正弯曲回弹 材料 r/t 材料厚度 t(mm)

63、 ＜ 0.8 0.8～ 2 ＞ 2 硬铝 LY12 ＜ 2 0 0 0 2 3 4 2～ 5 0 0 0 4 6 8 ＞ 5 0 0 0 6 10 14 2、模具间隙 弯曲 V 形件时，不需要在设计和制造模具时确定间隙。对于 U 形件的弯曲， 必须选择合模具间隙 弯曲 V 形件时，凸、凹模间隙是用调整冲床的闭合高度 来控制的适的间隙，间隙过小，会使边部壁厚变薄，降低模具寿命。间隙过大 则回弹大，降低制件精度凸、凹模单边间隙 Z 一般可按下式计算： Z=t+ +ct 公式（ 8—

64、 24 9） 式中： Z—— 弯曲凸、凹模单边间隙 t——材料的厚度 ——材料厚度的正偏差（表 8—4） C——间隙数 (表 8—5) 查表得： =0 C=0.05 根据公式 8—9 Z=t+ +ct =1.5+0+0.05 × 1.5 =1.5+0.075 =1.575 (mm) 表 8—4 薄钢板、黄铜板（带）、铝板厚度公差 材料 薄钢板 黄铜板（带） 铝板 厚度 08F H62,H68,HP —1

65、2A11 、 2A12 B 级公差 C 级公差 冷扎带 冷轧板 最小公差 最大公差 0.2 ± 0.04 ± 0.06 -0.03 -0.03 -0.02 -0.04 0.3 ± 0.04 ± 0.06 -0.04 -0.04 -0.02 -0.05 0.4 ± 0.04 ± 0.06 -0.07 -0.07 -0.03 -0.05 0.5 ± 0.05 ± 0.07 -0.07 -0.07 -0.04 -0.12 0.6 ± 0.06 ± 0.08 -0.07 -0.08 -0.04 -0.12 0.8

66、 ± 0.08 ± 0.10 -0.08 -0.10 -0.04 -0.14 1.0 ± 0.09 0.12 -0.09 -0.12 -0.04 -0.17 1.2 ± 0.11 ± 0.13 -0.10 -0.14 — 1.5 ± 0.12 ± 0.15 -0.10 -0.16 -0.10 — -0.27 2.0 ± 0.15 ± 0.18 -0.12 -0.18 -0.10 -0.28 2.5 ± 0.17 ± 0.20 -0.12 -0.18 -0.20 -0.30 3.0 ± 0.18 ± 0.22 -0.14 -0.20 -0.25 -0.35 3.5 ± 0.20 ± 0.25 -0.16 -0.23 -0.25 -0.36 25 3、凸凹模横向尺寸的确定 弯曲模的凸凹模工作部分尺寸确定比较复杂， 不同的工件形状其横向工作尺寸的确定方法不同。 工件标注外形尺寸时，按磨损原则应以凹模为基准，先计算凹模，间隙取