冲压级进模设计

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【摘 要】级进模由多个工位组成，各工位按顺序关联完成不同的加工，在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。它可以将复杂的制件外形或形孔，经分解变成简单的冲压，具有很高的生产率。因为人手不必进入危险区域，所以级进模操作人员的安全是有保证的。本文从零件工艺的分析到确定工艺方案，然后到模具各个部件的总体设计，最后装组成一套模具。模具分为上模板、垫板、凸模固定板、卸料版、下模板等。

【关键词】冲压；冲孔；落料

1.工艺方案确定

1.1零件的工艺性分析

图1 工件图

该零件外形尺寸较小，外形复杂，挂钩处外形小且精度要求较高，属于中小型精密冲压件。有两个圆孔，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为2mm满足许用壁厚要求，IT14级精度，普通冲裁完全可以满足要求。

1.2 加工方案

1.2.1 加工工序

采用冲孔―落料级进冲压生产。选择自动送料，弹性卸料，向下落料出件，对角导柱，有废料直排样方式，先冲导正孔和工件上的两个孔，然后根据要求初切头部和两斜面，为保持精度，再次冲切头部和两斜面，最后将工件切落。工序如下：

第 1 工位：冲孔Φ6.03mm

第 2 工位：冲孔Φ4.03 mm

第 3 工位：冲孔Φ4.3mm和孔Φ3.3 mm，初切R3.17的头部。

第 4 工位：初切R1.3和R0.8的圆角和两斜面。

第 5 工位：空位。

第 6 工位：精修R3.17的头部。

第 7 工位：精修R1.3和R0.8的圆角和两斜面。

第 8 工位：将工件切落，从下模座的孔中漏下。

1.2.2 确定条料宽度和步距

条料宽度方向冲裁件的最大尺寸45.65mm，搭边值取2mm，则条料宽为50 mm。而实际生产中，采取双下料，料宽为100 mm，保证操作者安全的基础上，提高加工效率。送料步距S为35 mm。

2.压力机的选择

2.1冲裁力的计算

在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据。

用平刃冲裁时，其冲裁力F等于 冲裁周边长度X材料厚度X材料抗剪强度X系数1.3。材料抗剪强度值查表为，选最大值，得F为270316N。经验法取得冲裁间隙为0.16mm。

2.2 压力机的选择

压力机的公称压力为按经验值为F的1.45倍，即391959N。可以选压力机型号为J21G-25。其主要技术参数如下：公称压力450KN 、滑块行程30mm 、最大装模高度230mm、工作台尺寸（400深X700宽） mm 、模柄孔尺寸（直径40X深度70）/mm。

3.主要零件的结构设计

3.1 总体设计

此零件的加工过程中，冲裁凸模的形状不规则，需利用线切割加工，故采用直通式结构。固定端用铆接固定方法将其固定在凸模固定板上。切边凸模为单边受力，有侧向力，故将凸模设计成有引导和防推作用的台阶式，以保证先导向后切边的合理配合。

由于制件有多处弯曲，为便于凹模制造、调整和保证凹模强度，对制件采取向上弯曲，弯曲凹模采用镶拼结构。

为保证制件的尺寸精度，每一弯曲处除有一个弯曲凸模外，在对应的凹模内设有浮动弯曲推块，以保证模具闭合时，能先对条料施加压力，然后再弯曲，防止条料因滑动产生变形和尺寸的不准确。同时，弯曲完毕后，弯曲推块又起顶料作用。推力大小靠调节弹簧的弹力获得。

圆形凸模其工作部分的尺寸由计算而得；与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6）；利用台阶固定。

凹模的刃口形式有直筒形和锥形，主要根据冲裁件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构来决定。在这里选直筒形，因为它刃口强调较高，且刃口直壁下面的扩大部分可使凹模加工简单，用于冲裁形状复杂、或精度要求较高的中、小型件，也可用于装有顶出装置的模具。

3.2 凹模厚度

根据冲件尺寸及材料厚度，可知因考虑板料厚度影响，可估算凹模的外形尺寸，取长度宽度高度为63mmX50mmX20mm。

3.3 卸料板

卸料板的作用是将冲裁后套在凸模上的条料卸下，弹压卸料板用卸料螺钉连接于上模座或凸模固定板上，上模座和卸料板之间安装有橡胶。根据厚度即卸料板宽度，查得弹性卸料板厚度为16～20mm，取20mm。

3.4 垫板的采用与厚度

垫板位于上模座与凸模固定板之间，凹模与下模座之间等，作用是直接承受和分散凸模或凹模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，保护模座以免被凸模端面压陷。取垫板厚度为15mm。

3.5凸模固定板厚度

凸模固定板的作用是将凸模准确地安装在上模座上，以保证在冲裁过程中凸模能稳定可靠地工作，其外形及长度尺寸一致，取20mm。

3.6凸模长度

主要考虑凸模进入凹模的深度，总修模量，及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离等因素，确定凸模长度为66mm。

3.7导正销的设计

导正销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端面1mm，导正销除圆弧部分的长度为17mm，导正销采用H7/r6安装在卸料板上上端面上

3.8 模架及其他零部件设计

该模具采用对角导柱模架，这种模架的导柱对角分布，导柱和导套滑动平稳，操作较方便。

综合以上数据，计算可以得出该模具的闭合高度为218mm。可见该模具闭合高度小于所选压力机J21G-25的最大装模高度230mm，可以使用。

4.结论

本文对零件进行工艺性分析，比较并确定冲压方案；对模具总体结构进行设计，选择模具类型、操作方式、卸料方式等；确定排样方式及冲压力的计算；对主要零部件进行设计与计算，如：凹模厚度、卸料版、凸模长度等。

参考文献：

[1]陈炎嗣.多工位级进模设计与制造.北京.机械工业出版社.2006.9.

[2]郑展 等.冷冲模具设计与应用实例.北京.机械工业出版社.2012.3.

作者简介：

马书娟，女（1979年6月-）沈阳谊诚电气设备制造有限公司，助理工程师。