作者：金龙建,陈杰红
出版社：机械工业出版社
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冲压模具设计实例图解试读：
前言
随着我国科学技术的飞速发展和产业结构的不断调整，模具已成为现代制造业中重要的工艺装备。而冲压模具又是各类模具中所占比例最高、应用最为广泛的一种。冲压是一种先进的少、无切屑加工方法，具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、制件尺寸精度稳定等优点，易于达到产品结构轻量化、操作简单、容易实现机械化与自动化。《多工位级进模实例图解》自2014年1月出版以来，受到了读者广泛的关注与好评，为满足广大读者的需要，作者精选了以往设计并在生产中得到成功应用的实例，编写了本书，以期为冲压模具设计者在快速确定模具结构时提供参考、借鉴和模仿的助推器。
本书共有14幅典型的冲压模具详细图例。所选的模具图例既注重典型模具结构，又反映富有创新意义的设计，内容选择从一般到特殊、从简单到复杂、从单工序到多工序，文字叙述通俗易懂。全书共5篇：第1篇，冲裁模（共3章）；第2篇，弯曲模（共3章）；第3篇，拉深模（共2章）；第4篇，成形模（共4章）；第5篇，多工位级进模（共2章）。
在各章节中，对于形状简单的单工序模具提供了制件图、模具总装图及全套详细的模具零件图；对于形状复杂的单工序模具提供了制件图、工序图、模具总装图及全套详细的模具零件图；对于多工位级进模提供了制件图、排样图、模具总装图及全套详细的模具零件图等。全书注重与生产实践相结合，并对每副模具给出了详细的解说，读者可直观地了解到每个模具零件的形状尺寸、几何公差、表面结构等要素及有关技术要求等，无论初学模具设计与制造者还是有一定基础的从事模具的技术人员都能快速读懂。
本书在图例中未表示清楚的做如下解释：
1）图例中异形孔尺寸标注在中心线上，标有“ ”形的图标，其中心为穿线孔，部分中心线及尺寸省略。模具零件图中的型孔配合间隙直接放在加工图上，全部采用CAD的数据加工，对制造影响不大。现代化模具制造中，有很多企业逐步把尺寸标注也做了简化。例如，原先采用手工在模板上划线，再用冲头冲上一个小圆点，接着在小圆点上钻孔加工。在现代化科技不断发展的背景下，大部分企业采用CAD数据传输到CNC或数控铣床上直接编制程序点孔或加工型面（尺寸在零件图上不标注也可加工），其精度及公差主要是靠机床来保证的，当加工完毕时，再用受控的图样进行逐一核对，避免遗漏。线切割（快走丝、中走丝及慢走丝）加工的CAD数据传输方式与前述相同。
2）图例中部分型面较复杂的零件图，不能用平面图表示出来的，本书未做详细的剖视及相应尺寸的标注，如13.6.4节的成形凸模1（件号64），机械加工时以三维数据为准。
3）本书技术要求中的主要型孔是指定位销孔、导柱孔、导套孔、凸模固定孔、凸模过孔、与凸模配合孔、各镶件配合固定孔、刃口及冲切废料过孔等。如第2章中的2.6.4节卸料板18技术要求中的第4点。主要型孔采用慢走丝加工，垂直度0.002mm。其主要型孔是指定位销孔、导套孔及凸模过孔。
本书图例中的零件加工方法有多种，在技术要求里说明了其中常用的一种，其余的不做详细的说明。
本书可供从事冲压模具设计及制造的工程技术人员使用，也可供大中专院校相关专业的师生学习参考。
本书由金龙建、陈杰红编著，在编写过程中得到了陈炎嗣高级工程师和上海交通大学洪慎章教授的热情帮助和指导，在此表示衷心的感谢！
由于作者水平有限，书中不妥之处在所难免，敬请广大专家和读者批评指正，联系方式jinlongjian2010@163.com。金龙建
第1篇 冲裁模
第1章 连接板冲孔、切角模
制件名称：连接板。
材料及板厚：H68黄铜（半硬），1.0mm。
所用冲压设备：100kN开式压力机。
1.1 工艺分析
图1-1所示为连接板。制件形状简单，尺寸要求不高，周边无毛刺方向的要求，3个圆孔毛刺高度控制在0.02mm以内，制件最大外形尺寸，长为120mm、宽为50mm，从图中可以看出，制件的四角冲切+0.1有10mm×10mm的缺口，内孔由3个ϕ10 mm的圆孔组成。0
该制件外形未标注公差，因此尺寸要求并不高。为提高材料利用率，降低模具成本，该制件的外形四边不冲切。经分析，设计一副冲+0.1切4个缺口及3个ϕ10 mm圆孔的单工序模即可。0图1-1 连接板
1.2 冲压力的计算
（1）冲裁力 因该制件外形小，凸模采用平刃口冲裁，冲裁力可以按式（1-1）计算：F=Ltτ （1-1）
式中 F——冲裁力（N）；
L——冲裁件周边长度（mm）；
t——材料厚度（mm）；
τ——材料抗剪强度（MPa），查表得H68黄铜（半硬）的抗剪强度为280MPa。
1）外形四角冲裁力计算。代入式（1-1）得
因外形有4个角，得
5.24kN×4=20.96kN
2）内形三个圆孔冲裁力计算。代入式（1-1）得
F=3.14×10×1×280N2
=879.2N≈8.79kN
因内形有3个ϕ10mm的圆孔，得
8.79kN×3=26.37kN
该制件总的冲裁力
F=F+F12
=20.96kN+26.37kN=47.33kN（2）卸料力 卸料力可以按下式计算：
F=kF （1-2）卸卸
式中 F——卸料力（N）；卸
k——卸料力系数，取0.02～0.06，半硬的黄铜可取0.04。代入卸式（1-2）得
F=0.04×47.33kN=1.8932kN≈1.89kN卸（3）推料力计算 计算公式为
F=nkF （1-3）推推
式中 F——推料力（N）；推
k——推料力系数，取0.03～0.09，半硬的黄铜可取0.06；推
n——凹模孔内存件的个数，n=h/t（h为凹模刃口直壁高度，t为制件厚度）。代入式（1-3）得（4）冲压设备的选择 如冲压过程中同时存在卸料力和推料力时，总冲压F=F+F+F，这时所选压力机的吨位需大于F30%左总卸推总右。
因此F=（47.33+1.89+14.2）kN×1.3=82.45kN总
根据所计算的总压力及装模空间，选用100kN开式压力机。
1.3 模具设计要注意的相关问题
1）冲裁时，通常落料以凹模为设计基准，间隙取在凸模上；冲孔以凸模为设计基准，间隙取在凹模上。
2）从图1-1中可以看出，制件的四角上冲切出10mm×10mm的缺口，那么靠近制件这一面凸模与凹模为冲裁间隙配合，而另外一面基本是过渡配合的。如该凸模采用无导向冲裁，当凸模进入凹模冲裁时造成一定的侧向力，力的方向全部集中在外侧的一面，而凸模在卸料板的间隙导向下向外侧的一面倾斜，导致凸模与凹模相碰撞（俗称“啃模”），影响模具的使用寿命。本模具中的凸模采用防倾侧结构，可以解决上述的问题，从而提高模具的使用寿命。当上模下行时，凸模1的导向部分5先导入凹模4，然后冲切制件3即可，如图1-2所示。图1-2 防倾侧结构1—凸模 2—卸料板 3—制件 4—凹模 5—凸模导向部分
1.4 模具总装图设计
连接板冲孔、切角模如图1-3所示。它由上模和下模两部分组成，上模由上模座1、凸模固定板垫板2、凸模固定板8、卸料板垫板21、卸料板20、冲孔凸模5和切角凸模4等组成；下模由凹模板18、凹模垫板16、下模座14和冲圆孔凹模17等组成。
1）因该制件的圆孔毛刺高度要求较高，为保证精度，该模具在模座上设计滚珠导柱、导套导向；同时，在模板上设计有滑动小导柱、小导套导向。
2）设计时，凸、凹模间隙对制件质量、冲裁压力及模具寿命都有直接的影响。因此一定要选择一个合理的间隙。因该制件材料为半硬的H68黄铜，查表得凸模与凹模间的单面间隙取0.05mm。
3）以凸模为基准，凸模与凸模固定板间的单面间隙为0.005mm；凸模与卸料板垫板间的单面间隙为1.0mm；凸模与卸料板间的单面间隙为0.01mm。
4）为防止上模与下模安装错位，在设计小导柱时，其中有一套小导柱位置设计为非对称。技巧
•该凸模比平刃凸模多出了导向部分的台阶，可以很好地克服冲裁时所产生的侧向力。经验
•当料厚为3mm以下时，凸模导向部分高度的接触一般不低于2t，通常在设计时，导向部分高度的接触面一般取t+5mm。图1-3 连接板冲孔、切角模
1.5 模座设计
1.5.1 上模座（见图1-4）图1-4 上模座（图1-3的件1）1.5.2 下模座（见图1-5）图1-5 下模座（图1-3的件14）1.6 模板设计
1.6.1 凸模固定板垫板（见图1-6）图1-6 凸模固定板垫板（图1-3的件2）1.6.2 凸模固定板（见图1-7）图1-7 凸模固定板（图1-3的件8）1.6.3 卸料板垫板（见图1-8）图1-8 卸料板垫板（图1-3的件21）
1.6.4 卸料板（见图1-9）图1-9 卸料板（图1-3的件20）
1.6.5 凹模板（见图1-10）图1-10 凹模板（图1-3的件18）
1.6.6 凹模垫板（见图1-11）图1-11 凹模垫板（图1-3的件16）
1.7 模具零部件设计
1.7.1 凸模1.切角凸模（见图1-12）
2.冲孔凸模（见图1-13）图1-12 切角凸模（图1-3的件4）图1-13 冲孔凸模（图1-3的件15）1.7.2 凹模
1.冲孔凹模（见图1-14）
2.挡料销（见图1-15）图1-14 冲孔凹模（图1-3的件17）图1-15 挡料销（图1-3的件15）1.7.3 模柄（见图1-16）图1-16 模柄（图1-3的件6）
第2章 垫片落料模
制件名称：垫片。
材料及板厚：10钢，0.8mm。
所用冲压设备：160kN开式压力机。
2.1 工艺分析
图2-1所示为家用电器的某零件垫片。该制件形状简单，尺寸要求不高，但对制件的毛刺高度有一定的要求（毛刺高度控制在0.02mm以内），制件最大外形尺寸为75mm，外形由直线、12个R7.5mm和4个R4.5mm的圆弧连接而成。从图2-1中的外形公差值可以看出，该制件外形只允许偏小，不允许偏大，经分析，设计一副单工序落料模冲压较为合理。图2-1 垫片
2.2 工序排样图设计
从资料查得，步距方向最小搭边值a取1.8mm，料宽方向最小搭1边值a取2.0mm。该制件选用卷料来冲压，工序排样初步拟定如下两个方案。
方案1：采用斜排单排排列方式，料宽为98.5mm，步距为72.8mm（见图2-2），计算出材料利用率为60.45%。
方案2：采用直排单排排列方式，料宽为79mm，步距为76.8mm（见图2-3），计算出材料利用率为71.45%。
对以上两个方案进行分析，最终选择方案2的排列方式较为省料。图2-2 方案1排样图图2-3 方案2排样图
2.3 冲压力的计算
（1）冲裁力 因冲压出的制件用于垫片，所以凸模采用平刃口冲裁，该制件的材料为10钢，抗剪强度取τ=260～340MPa；计算出制件的周边长度L=336.8mm。冲裁力可代入式（1-1）得
F=336.8×0.8×300N1
=80832N
≈81kN（2）卸料力 从相关资料查得，该制件的卸料系数取0.04～0.05。卸料力可代入式（1-2）得
F=0.05×81kN=4kN卸（3）推料力 从相关资料查得，该制件的推料系数取0.055。推料力代入式（1-3）得（4）冲压设备的选择 该制件在冲压过程中同时存在卸料力和推料力时，总冲压F=F+F+F，这时所选压力机的吨位需大于F总卸推总30%左右。
则F=（81+4+27）kN×1.3=146kN总
根据所计算的总压力及装模空间，选用160kN开式压力机。
2.4 模具总装图设计
垫片落料模如图2-4所示。
1）为保证模具精度，该模具在模座上设计有2套滚珠导柱、导套导向；同时在模板上设计有4套滑动小导柱、小导套导向。
2）因该制件材料为10钢，查得凸模与凹模间的单面间隙取0.045mm。
3）为增加模具闭合高度，该模具在凹模上增加一块凹模垫板，材料可选为45钢。图2-4 垫片落料模
技巧
•为方便凸模刃口的维修，该凸模采用螺钉固定，修模刃口时，无须拆卸凸模固定板及卸料板等。
•本模具可采用条料及卷料来冲压，当产量小时，可选用条料来冲压。工作时，条料送入模内，用挡料销14进行挡料，上模下行，由弹性卸料板先对条料压紧后再进行冲压，冲下的制件往下模的漏料孔出件。若产量大时，则采用卷料来冲压，将挡料销14拆卸出，直接用送料装置精确定位。经验
•该模具为落料模，因此以凹模为设计基准，间隙取在凸模上。
2.5 模座设计
2.5.1 上模座（见图2-5）图2-5 上模座（图2-4的件1）2.5.2 下模座（见图2-6）图2-6 下模座（图2-4的件13）2.6 模板设计
2.6.1 凸模固定板垫板（见图2-7）图2-7 凸模固定板垫板（图2-4的件2）2.6.2 凸模固定板（见图2-8）图2-8 凸模固定板（图2-4的件7）2.6.3 卸料板垫板（见图2-9）试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]