圆垫片落料冲孔复合模设计

垫片34复合模CAD设计

第2章 工艺分析及模具结构设计

制件的工艺性分析及工艺计算

2.1.1 工艺分析

由图可知，产品为圆片落料、圆片冲孔。产品形状结构简单对称，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔与零件之间的最小距离满足c>要求。

（5.175.224080c =）

（1）尺寸精度

任务书对冲件的尺寸精度要求为IT12级，

查参考文献[2]知，普通冲裁时对于该冲件的精度要求为IT12～IT11级，所以尺寸精度满足要求。

（2）冲裁件断面质量

因为一般用普通冲裁方式冲1mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达～m，毛刺允许高度为～；本产品在断面粗糙度上没有太严格的要求，单要求孔及轮廓边缘无毛刺，所以只要模具精度达到一定要求，在冲裁后加修整工序，冲裁件断面的质量就可以保证。

（3）产品材料分析

对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品材料为08钢，属优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度低而塑性较好，非常适合冲裁加工。另外产品对于厚度与表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证

经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。

2.1.2 排样及工艺计算

2.1.2.1排样

零件外形为圆形 ，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为中等批量生产，如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具生产成本，所以本设计决定采用单排结构。如图所示。 图 排样图

2.1.2.2 搭边

查参考文献[1] ，确定搭边值a，b。

当t=1时，a=2，b=

2.1.2.3条料宽度

B=D+2a=80+2*2=84mm

2.1.2.4材料利用率η

式中 n—一个歩距内冲裁件数目； A——冲裁件面积（包括内形结构废料）；

S——歩距长度； B——板料宽度；

取：n=1; A=π*402=；S=；B=84

η=／*84= 冲压力及压力中心的计算

2.2.1 计算冲压力

2.2.1.1 冲裁力

冲裁力公式为 落孔PPP

式中 P—冲裁力；

孔P—冲孔冲裁力；

落P—落料冲裁力。

2.2.1.2 冲孔冲裁力孔P

式中 K—系数（取K=）；

n—孔的个数，n=3。

孔L—冲孔周长，66.125401dL孔mm

7.1552dL孔mm

t—材料厚度，mm1t

—材料抗剪强度，查参考文献[2]知LY12，280～320MPa，取300MPa。

30017.153.12300166.1253.121PPP孔==

2.2.1.3 落料冲裁力落P。

3.325180DL落mm

所以 98.02KN.7N9801830013.32513.1落P

2.2.1.4卸料力卸P。 式中 卸K—卸料系数，查参考文献[1]知01.0卸K～，取03.0卸K。

所以 4.922.09803.0卸PKN

2.2.1.5 推料力推P

式中 推K—推料系数，查参考文献[1]取055.0卸K。

n—同时卡在凹模洞孔内的件数，3n。

所以 1.1025.6155.003推PKN

2.2.1.6 顶件力顶P

式中 顶K—顶件系数，查参考文献[1]取06.0顶K。

所以 56.92.09825.6106.0顶PKN

2.2.1.7 总冲压力总P

冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为

56.91.1094.202.9825.61推卸落孔推卸总PPPPPPPP=

初选压力机：Jc23-35。

2.2.2 计算模具压力中心

由于该零件完全对称于相互垂直大大两条多层次线，所以模具的压力中心在几何图形的狭槽点上。

凸模 凹模 凸凹模刃口及结构尺寸计算

2.3.1计算模具刃口尺寸

模具采用复合模结构，计算刃口尺寸时宜采用尺寸转换法计算。

零件上包含三个尺寸：落料尺寸074.080A；

冲孔尺寸62.00140B,3.0025B；

位置尺寸105.030H。

查得冲裁模刃口双间隙

24.0minZmm， 36.0maxZmm。

1）落料刃口尺寸计算：

074.080的凸凹模的制造公差由表查得 mm030.0凹 ，

mm020.0凸。

由于minmax05.0ZZ凸凹 ，

故采用凸模与凹模 分开加工方法，

由表查得X=，则：

其工作部分结构尺寸如图所示：

2）冲40mm孔刃口尺寸计算：

62.0040的凸凹模的制造公差由表查得

mm030.0凹，

mm020.0凸.

由于minmax050.0ZZ凸凹 ,

故采用凸模与凹模分别加工方法，

由表查得X= ，则：

mmZdd03.0003.000min55.40)24.031.40()(凹凸凹 ,

其工作部分结构尺寸如图所示：

3）冲5mm孔刃口尺寸计算：

3.005的凸凹模的制造公差由表查得

mm020.0凹，

mm020.0凸.

由于minmax040.0ZZ凸凹 ,

故采用凸模与凹模分别加工方法，

由表查得X= ，则：

其工作部分结构尺寸如图所示：2.3.2落料凹模结构尺寸计算

落料凹模尺寸如图所示。

图 落料凹模尺寸

2.3.2.1厚度dH

式中 理H—凹模的理论厚度。

96.287.9801833.25125.025.06262落落理PLHmm

进一位取整数取 29理Hmm

查参考文献[4]知刃磨余量为 6h。

所以凹模厚度为 29+6 = 35mm。

因为落料冲裁力KNKNP15002.98落，所以凹模厚度应小于25mm。所以将凹模做成一块凹模板和一块夹板相拼的结构。综合模具结构设计，取凹模厚度23凹Hmm，夹板厚度为12mm。

2.3.2.2 凹模板直径dD

零件外形为圆形，而且完全对称，所以将凹模板做成圆形。

式中 1W—切断轮廓线到凹模边缘的尺寸，轮廓为平滑曲线时，理HW2.11。

所以 6.149292.1280dDmm

查参考文献[2]按推荐值取 150dDmm

所以凹模板外形尺寸35150

2.3.3冲孔凸模与凸凹模结构尺寸确定

图 凸模尺寸

2.3.3.1冲孔凸模长度L

如图所示

1H（～）pH

式中 1H—凸模固定板厚度；

pH—冲孔凸模厚度，1pH21mm；2pH10mm

自l—凸模自由长度。

所以 1H（～）pH=（～）21～，取1H14mm。 '1H（～）pH=（～）×10=6～8mm, 取1H8mm。

351223hHld自mm（考虑到在落料前冲孔凸模先接触板料，所以取

5.35自lmm）。

所以 取1H14mm

自lHL11=14+=49.5mm

自lHL12=14+35=49mm

2.3.3.2 凸模强度（压应力）校核

校核公式为 压孔][minFP

式中 minF—凸模最小断面积，222min67.20213.52mmdF；

压][—凸模材料的许用压应力，凸模材料选用Cr12MoV，查参考文献[2]知，压][（1000～1600）MPa，取压][1200 MPa。

因为 29667.206123minFP孔 MPa

所以凸模强度校核符合要求。

2.3.3.3凸模刚度（细长杆失稳）校核。

校核公式

孔nPEJlmaxmax

式中 maxl—凸模最大自由高度；

E —凸模材料弹性模量，一般取5101.2EMPa；

maxJ—凸模最小断面惯性矩，圆形断面644maxdJ；

—支承系数，无导板导向2；

n—安全系数，钢取n2～3。

代入公式得

96.80612336413.521000024maxmax孔nPEJlmm 实际 5.35自lmm<40.96mm

所以凸模刚度符合要求

2.3.3.4 凸凹模工作尺寸计算

图凸凹模各部分尺寸

1）凸凹模长度pdH确定

4624102142HHhhHpd卸预自由mm

式中 卸H—卸料板厚度，取10卸Hmm；

1H—凸凹模固定板厚度，1H（～）hH凹=（～）3521～28mm，取241Hmm。

2）凸凹模壁厚校核

查参考文献[2]知，倒装复合模凸凹模最小壁厚.72minn（料厚1tmm）；

本设计中min5.072/9.35609.479nn

所以凸凹模壁厚校核合格，按图设计的凸凹模符合要求。

3）其他

漏料孔直径取mm441mm72，刃口直边设计存三片料，高为5mm，凸凹模和凸凹模固定板之间在装配时安装止转销防转。

模具总体结构设计

冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模的壁厚应严格控制，以免强度不足。

经分析，此工件有三个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。

2.4.1送料定位机构设计

采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在橡胶垫和活动卸料板之间。工作时可随凹模下行而压入孔内，工作很方便.

2.4.2卸料机构设计

2.4.2.1条料的卸除