落料冲孔复合模设计实例

（一）零件工艺性分析

工件为图1所示的落料冲孔件，材料为Q235钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：

图1 工件图

1.材料分析

Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。 2. 结构分析

零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中部有一异形孔，孔的最小尺寸为6mm，满足冲裁最小孔径dmin≥1.0t2mm的要求。另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为5.5mm，满足冲裁件最小孔边距lmin≥

1.5t3mm的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。

3. 精度分析：

零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属IT13，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按IT14精度等级查补。

由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。 （二）冲裁工艺方案的确定

零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下： 方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。 方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔—落料连续冲压，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，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，

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但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。

所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边距为5.5mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。

（三）零件工艺计算 1.刃口尺寸计算

根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。 （1）落料件尺寸的基本计算公式为

ADA(DmaxXΔ)0

0DT(DAZmin)0T(DmaxXΔZmin)T

尺寸R1000.22mm，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差T0.02mm，凹模制造公差A0.03mm。将以上各值代入TA≤ZmaxZmin校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。

0.030.030100.750.22）mm9.8350mm 即 DA1（000DT1（9.8350.246）0.02mm9.7120.020mm

（2）冲孔基本公式为

dT(dminXΔ)0T

AdA(dminXΔZmin)0

0.18mm，查得其凸模制造公差T0.02mm，凹模制造公差尺寸R4.50A0.02mm。经验算，满足不等式TA≤ZmaxZmin，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得

0 dT1(4.50.750.18)00.02mm4.650.02mm

0.020.02dA1(4.650.246/2)0mm4.760mm

0.18mm，查得其凸模制造公差T0.02mm，凹模制造公差尺寸R30A0.02mm。经验算，满足不等式TA≤ZmaxZmin，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得

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0dT1(30.750.18)00.02mm3.140.02mm 0.020.02dA1(3.140.246/2)0mm3.260mm

（3）中心距：

尺寸570.2mm

L(570.2/4)mm570.05mm

尺寸7.50.12mm

L(7.50.12/4)mm7.50.03mm

尺寸4.50.12mm

L(4.50.12/4)mm4.50.03mm

2.排样计算

分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图2所示两种。

比较方案a和方案b，方案b所裁条料宽度过窄，剪板时容易造成条料的变形和卷曲，所以应采用方案a。现选用4000mm×1000 mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。

（1）裁成宽81.4mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为

4000100049452205 81.422（2）裁成宽81.4mm、长4000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为

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10004000121812172 81.422比较以上两种裁剪方法，应采用第1种裁

剪方式，即裁为宽81.4mm、长1000mm的条料。其具体排样图如图3所示。

3.冲压力计算

可知冲裁力基本计算公式为

FKLT

此例中零件的周长为216mm，材料厚度2mm，Q235钢的抗剪强度取350MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为

F1.32162350N196560N197kN 模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力FX和推件力FT为

FXKXF0.05197kN9.85kN

FTNKTF30.055197kN32.5kN

则零件所需得冲压力为

F总FFXFT(1979.8532.5)kN239.35kN

初选设备为开式压力机J23—35。 4.压力中心计算

零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点。

四、冲压设备的选用

根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—35，其主要技术参数如下：

公称压力：350kN 滑块行程：80mm

最大闭合高度：280 mm 闭合高度调节量：60 mm 滑块中心线到床身距离：205mm 工作台尺寸：380 mm×610 mm 工作台孔尺寸：200 mm×290 mm 模柄孔尺寸：φ50 mm×70 mm 垫板厚度：60 mm

五、模具零部件结构的确定 1.标准模架的选用

标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度HKb0.2877mm22mm，凹

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模壁厚C(1.5~2)H1.822mm40mm。

所以，凹模的总长为L(77240)mm157mm（取160mm），凹模的宽度为 B(20240)mm100mm。

模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座160mm×125mm×35mm，下模座160mm×125mm×40mm，导柱25mm×150mm，导套25mm×85mm×33mm。

2.卸料装置中弹性元件的计算

模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：

（1）确定橡胶的自由高度H0

H0（3.5~4）H工

H工h工作h修磨t1(5~10)(217)mm10mm 由以上两个公式，取H040mm。

（2）确定橡胶的横截面积A

AFX/p

查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa，所以

9850NA117mm2

0.6MPa（3）确定橡胶的平面尺寸 根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为82 mm×25mm，外形暂定一边长为160mm，则另一边长b为

b1608225Ab 1178225mm115mm160（4）校核橡胶的自由高度H0

为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为80mm，所以

H0400.5 D80橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模

高度约为0.85×40 mm =34mm。

3.其他零部件结构

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凸模由凸模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格A50×100的模柄。

六、模具装配图

模具装配图如图4所示。

七、模具零件图

模具中上模座、下模座、垫板、凸模固定板、卸料板、凸凹模固定板、冲孔凸模、凸凹模、凹模、推件块零件图如图5～14所示。

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图4 装配图

1-下模座 2、12、13、19-螺钉 3、11、18-销钉 4-凸凹模固定板 5-凸凹模 6-橡胶 7-卸料版 8-导料销 9-凹模 10-上模座 14-打杆 15-横销 16-推板 17-模柄 20-导柱 21-导套 22-垫板 23-凸模固定板 24-推杆 25-推件块 26-凸模 27-卸料螺钉 28-挡料销

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图5 上模座零件图

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图6 下模座零件图

图7 推件块零件图

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图8 凸凹模固定板零件图

图9 卸料板零件图

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图10 凸模固定板零件图

图11 垫板零件图

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图12 凹模零件图

图13 凸模零件图 图14凸凹模零件图

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