圆形双孔垫片冲压模具设计复合模(5)

凸模的最小直径d应满足:

d??5.2t???压?

5.2?0.5?190 1200......?0.4117mmD2=D-Zmin=3.23-0.7=2.53>>0.4117

所以凸模强度得以校核.

7凹模结构设计

7.1凹模外形

形并考虑加工，结合工件外将落料凸模设计成直排式，采用矩形凹模板。从凹模刃口到凹模外边缘的最短距离称为凹模的壁厚，凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸，即长度与宽度（L*B）。但不应简单地从凹模形孔向四周扩大一个凹模壁厚的允许值来决定凹模的外形尺寸。

凹模壁厚c值主要考虑布置连接螺钉孔和销钉孔的需要，同时也能保证凹模的强度和刚度。设计时可参照表2-17 知

壁厚c=30 mm , L= 120 mm ,B =100 mm.

7.2凹模板的厚度

凹模板的厚度主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。

整体凹模板的厚度可按如下经验公式计算： H?K1?K2?30.1F(mm)

式中 F —————— 冲载力 （N）

K1 ————— 凹模材料修正系数，合金工具钢取 K1=1; K2 ————— 凹模刃口周边长度修正系数，见参考文献[1] 则H?K1?K2?30.1F(mm)=1?1?30.1?178.4=26.1 mm 取H =30 mm.

7.3凹模形孔侧壁形状

凹模型孔侧壁形状有两种基本类型：一是侧壁与凹模面垂直的直壁型孔；另一是侧壁与凹模具面稍倾斜的斜壁型孔。而此凹模关于中心对称，与侧壁垂直，落料生成圆型孔，故采用阶梯形直壁型孔。

7.4凹模板上孔壁的最小尺寸

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凹模板常用螺钉与下模座连接，并用销钉与之定位。从保证凹模强度考虑，对这些孔到凹模板边缘与刃口边缘以及这些孔之间的最小距离，应当加以限制。 (Ⅰ)螺孔中心到凹模板外缘尺寸

如凹模需要淬火时，当螺孔中心到凹模等距时，如图所示，孔中心到距离为 l=2d ,允许最小值为l=1.25d。本模具孔中心距离 l=30 mm. （Ⅱ）销孔中心到凹模板外缘尺寸

圆柱销孔中心到凹模板外缘的距离应保证打入圆柱销时孔壁最薄弱处不产生变形，否则，轻者造成圆柱销松动，使定位不精确，严重时可能胀裂销孔，销孔中心到凹模板外缘允许的最小距离l 可控制 l销 = 20 mm. （Ⅲ）螺孔与凹模型孔及销孔之间尺寸

如图所示，螺孔中心到刃口边缘或销孔边缘的距离，标准尺寸：s＞2d.允许最小尺寸：s=1.3d,凹模板淬火时，凹模板不淬火时，smin =1d =15 mm. (Ⅳ)螺孔之间的中心距

当凸模固定板和凹模板用螺钉紧固时，这些板上螺孔之间中心距s见下表 :

表7-1 螺孔之间中心距

螺 钉 尺 寸 M5 M6

M8 M10 M12

smin 15 25 40 60 80

smax 50 70 90 115 150

凹 模 板 厚 10～18 15～25 22～32 27～38 ＞35

8.凸凹模间隙

根据JB/Z271—86规定，冲裁间隙是指凸，凹模刃口间隙的距离，用符号C表示，其值可为正也可为负，在普通冲裁模中均为正值。它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、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。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。

8.1间隙对冲裁件尺寸精度的影响

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冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。

8.2间隙对模具寿命的影响

模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，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，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而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，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。

8.3间隙对冲裁工艺力的影响

随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的5～20%左右时，冲裁力的降低不超过5～10%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的15～25%左右时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。

8.4 间隙值的确定

由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，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。考虑到模具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。

冲裁间隙是直接关系到冲件断面质量，尺寸精度，模具寿命和力能消耗的重要工艺参数。冲裁间隙数值，主要与材料牌号，供应状态和厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值。而应区别情况，分别对待，在保证冲件断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高。冲裁间隙的数值等于凸凹刃口尺寸的差值，即

Z = Dd - dp = 40 – 8 = 32 mm.

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式中， Dd ———凹模刃口尺寸

dp ———凸模刃口尺寸

确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法[7]。

根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。 现查《模具设计手册》冲裁模刃口间隙可取Zmin=0.035mm，Zmax=0.045mm

采用凸、凹模分开加工法时，为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必须严格限制冲模制造公差，因此，造成冲模制造困难。对于冲制薄材料（因Zmax与Zmin的差值很小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配作的加工方法。 配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核 + ≤ 的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差，但在图纸上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证最小双面合理间隙值Zmin”。

采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大，变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算。

9 凸模固定板的设计计算

1、凸模固定板的厚度：根据《模具设计手册》典型模具组合选择厚度为10mm. 2、凸模固定板的外形尺寸：与卸料板的外形尺寸一致，根据核准选取板的规格为

L?B?120mm?100mm。

3、材料：选用 Q275钢；

4、 配合及连接件：凸模与凸模固定板的配合为H7/n6,装配可通过4个销钉定位,4个螺钉与上模座连接固定,各形孔的位置尺寸与凸模的保持一致,顶部与凸模铆接,因此必须倒角,

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10 垫板的设计计算

冲模在工作时，凸模要承受很大的冲裁力，这个力通过凸模的固定端传递到上模座。如果作用在模座上的力大于其许用应力时，就会在模板上压出凹坑，从而影响凸模的正确位置。为了避免模座的损坏，在凸模固定板和上模座之间加装一块淬硬的垫板。在复合模的凸凹模固定板与模座之间，因为同样的原因也需要加装一块垫板。设计时，一般根据需要在国标中选取标准的垫板型号。一般垫板的的形状和尺寸大小与凹模板相同。材料选用T7、T8钢，热处理的淬火硬度为48～52HRC，上下表面的粗糙度为Ra0.8以下。其基本尺寸是 120?100?10.

11 工作刃口尺寸计算:

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，具体计算如下

对工件未注公差可按IT14计算，也可由书附录D1查得各尺寸的未注公差。 根据表2—10（见冲模具设计应用实例一书）查得冲裁模刃口双间隙minmm， Zmax?0..35mm。?400?0.2的凸凹模的制造公差由表2—12（见冲模具设计应用实例一书）查得?凹?0.030mm ， ?凸?0.020mm。 由于?凹??凸?0.05?Zmax?Zmin ，

故采用凸模与凹模 分开加工方法，因数由表 2—13（见冲模具设计应用实例一书）查得X=0.5，则模具在工序冲孔落料时的凸模与凹模分别讨论。

Z?0.2911.1 冲孔刃口计算：

??D0设工件孔的尺寸为,根据刃口尺寸计算原则，冲孔时应首先确定凸模刃口尺寸。

由于基准件凸模的刃口在磨损后会减小，因此应不、使凸模的基本尺寸接近工件孔的最

大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙Zmin。凸模的制造取负偏差，凹模取正偏差。其计算：

??凹?0.03?0.03D?（D?Z）?（8.1?0.29）?8.39mm 凹凸min000

00D凸?(D?X?)0??凸?(8?0.5?01.)?0.02?8.1?0.02mm

其中，

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