制件冲压模具的设计

杨昌林

南车株洲电力机车有限公司 湖南株洲 412001

制件冲压模具的设计

杨昌林

南车株洲电力机车有限公司 湖南株洲 412001

随着市场对产品成本、质量稳定性和生产周期等要求的提高，从系统整体优化原则出发确定冲压模具结构已成为技术和管理发展的重要方向。通过某电器设备公司的某制件冲压模具的工艺设计方案研究，探索冲压加工工艺在制造型企业内部的应用与发展。

冲压；冲压模具

一、制件工艺分析及冲压方案的确定

图1所示制件为某机车车辆制造单位下属电器设备公司的受电弓零配件产品。该制件形状复杂，外形是不规则的图形，而且尺寸也较大，中间部分需要冲孔工艺来完成。制件的材料为Q235A，厚度为3(mm)中批量生产，而且需要人工送料进行生产。

由以上分析可以拟排以下几种方案进行比较：

㈠由冲孔、落料工序组成的两套单冲模完成。优点：模具结构设计较为简单，而且对压力机的吨位要求低，小批量生产时，可以降低产品的成本。便于模具的修复管理。缺点：半成品搬运、堆放需要大量的人力和地方，制件的精度不是很高。

㈡由冲孔、落料组成的一套级进模完成。优点：避免了半成品搬运和堆放问题，生产效率高，容易实现自动化生产，试于制件大批量生产。缺点：模具结构复杂，加工精度较高，制作成本较高，材料利用率较低。

㈢由一套复合模完成。优点：模具结构紧凑，生产效率较高，便于模具存放管理，可实现自动化的生产。试用于中、大批量的制件生产。缺点：模具结构较为复杂，设计难度较大，对压力机的吨位要求高。

比较三种模具设计方案的特点，当所要生产的制件是大批量生产且实现自动化时，应该首选级进模。而针对该制件自身加工特点及技术要求可知，选用一套复合模可以满足要求，因此本论文就以复合模的要求进行设计。

二、制件冲压模具工艺方案的计算

㈠冲裁力、卸料力、推件力的计算及压力机的初选

其中： L -- 冲切线长度 t -- 材料厚度

τ-- 材料抗剪强度，查表可知τ=345(MPa)

K卸--卸 (剥 )料力 系 数 K推--推 料力系 数

K顶-- 顶料力系数

经过计算：

总冲裁力：

电器设备公司在产品技术要求中指定了压力机的型号为：JC21-160A。该压力机的最大闭合高度为）则最小闭合高度为

其中100（mm）为压力机上的垫板厚度，是为了当模具的闭合高度较小，而压力机的吨位又要求大时，就需要增加垫板，使模具的闭合高度加上垫板的厚度，可以满足压力机的闭合高度范围之内。因此满足使用要求。

㈡计算冲裁件的排样

⒈搭边值的确定

工件间a=3 (mm) 侧搭边值b=3．5 (mm)

⒉计算条料宽度

由于此模具设计了定位装置，采用三个活动挡料销进行送料的定位。所以，按有侧压装置计算条料的宽度

A -- 冲裁件面积 n -- 一个进距内冲裁件数目

B -- 条料宽度 h -- 进距 (mm)

N -- 一张板上冲件数目 L -- 板材长度 (mm)

一个制件的材料重量为：

由于此送料过程是人工进行，送料的重量要适当，便于送料的连续进行，保证产品的生产进度，故应该考虑条料的重量。由以上计算可知采用1400*700（mm）的钢板可以提高材料的利用率，然后排列为5*8的排样，方便钢板裁剪成重量适度的条料，每个条料的上排列8个工件图样，经过计算可知，此方案可行。

㈢凸模强度的校核

在厚度为3mm的钢板上冲孔，凸模选用合金工具钢（淬火），其直径为5．5mm。板材的抗剪强度为σb＝750Mpa，凸模材料的许用应力为σ压=1800Mpa，验算设计如下：

⒈压应力校核

而d=5．5 (mm) >2．3 (mm) 故设计合理

⒉弯曲应力校核

直径5．5mm圆凸模的冲裁力为：

由计算可知，该模具的最大长度为16．86（mm）大于15(mm)，所以满足弯曲强度要求，此设计合理。

㈣模具刃口尺寸的确定

⒈外形尺寸以凹模为基准，配做凸模。则

（2）凹模磨损后，尺寸B变小，但尺寸B没有公差要求，所以

（3）凹模磨损后，尺寸C不变，则

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