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垫片的冲孔落料复合模设计

设计题目:垫片的冲孔落料复合模设计一、 原始数据如图所示的垫片,外形直径D=80mm ,内孔直径d=40mm ,厚度3mm δ=,材料为A3(Q235),生产批量:大批量。

二、 冲压件工艺分析1、 材料性能A3(即Q235)是普通碳素结构钢,具有良好的冲裁成形性能,其抗拉强度为432~461Mpa ,抗剪强度为304~373MPa 。

2、 零件结构该零件结构简单且中心对称,无尖角,对冲裁成形加工较为有利。

零件中间有一圆孔,孔的最小尺寸为d=40mm ,满足冲裁最小直径min d ≤1.0t=3mm 的要求。

同时,经过计算,孔的边缘距离零件外形的最小尺寸()118040202b mm =⨯-=,满足冲裁最小孔边距min b ≥1.0t=3mm 的要求。

所以,该零件的结构满足冲裁件的结构要求。

3、 尺寸精度查表得,该工件内外形所能达到的经济精度为IT12~IT14级。

而零件图上标注了零件的尺寸公差,由公差表查得其公差要求为IT14级,未注公差由IT14级查取。

由此,通过普通冲裁可以达到零件的精度要求。

综合以上材料性能、零件结构、尺寸精度的分析,该零件可以采用普通冲裁的方法获得。

三、 冲裁方案及模具类型的选择该零件包括冲孔和落料两个基本工序,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,模具制造容易,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 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,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,综合尚需三个方案,宜采用方案二生产。

现对复合模中凸凹模壁厚进行 核,当材料厚度为3mm δ=时,可查得凸凹模最小壁厚为3C mm =,现零件上的最小孔边距为min 20b mm =,有min b C >,满足该凸凹模结构要求,所以可以采用复合模生产,即采用方案二。

因材料厚度较大,也为了方便卸料和排出冲孔废料,进而提高生产率,宜采用倒装式复合模生产。

综上得,该零件采用冲孔落料倒装式复合模生产。

四、 零件的工艺计算1、 刃口尺寸计算冲孔模刃口尺寸计算公式: 凸模:()00.02400.02479.42079.6300.210p mm D --==-凹模:()min dp dd d z δ+=+落料模刃口尺寸计算公式 凹模:()2max dd D D x δ+=-∆凸模:()min 0pp d D D z δ-=-由0.62040d+=∅得max 40.620mm d =,min 40.000mm d =,10.620mm =∆由00.74080D -=∅得max 80.000mm D =,min 79.260mm D =,20.740mm =∆ 由材料A3及料厚3mm δ=,查表8-4得冲裁双边间隙:max 0.270z mm =,min 0.210z mm = 凸模制造公差:()()max min 0.60.2700.2100.0360.6d z z mm δ-=⨯-== 凹模制造公差:()()max min 0.40.2700.2100.0240.4pz z mm δ-=⨯-==由公差表差得,零件的尺寸公差要求为IT14级,依此查得间隙系数0.5x =。

将以上数据代入对应公式,得 冲孔模:()00.02400.02440.31040.0000.50.620pmm d --==+⨯()0.03600.36040.52040.3100.210d mm d ++==+落料模:()0.03600.36079.63080.0000.50.740d mm D ++==-⨯()00.02400.02479.42079.6300.210p mm D --==-2、 排样计算根据零件形状,采用单排的有废料排样方法,如图(1) 搭边值的确定由零件外形尺寸80D mm =∅,查表得12a mm =, 2 2.5a mm =(2) 条料宽度的确定(导料销导向)条料宽度计算公式:()0max 2D a z B -∆-∆=++查表得,0.4z mm =, 0.8mm ∆=代入公式,得()0000.80.8802 2.50.485.4mm B -∆--=+⨯+=(3) 材料利用率()()224020100%100%54%85.4802ABS πη⨯-=⨯=⨯=⨯+3、 冲压力的计算(1) 冲裁力的计算平刃冲模冲裁力 b F K L t τ=其中,系数 1.3K =,材料厚度3t mm =,材料A3的抗剪强度304~373b MPa τ=,取350b MPa τ=, 冲孔冲裁力:1 1.3403350171.5F kN π=⨯⨯⨯⨯= 落料冲裁力:2 1.3803350343F kN π=⨯⨯⨯⨯= (2) 卸料力、推件力的计算 卸料力 ()12X X F K F F =+ 推件力 ()12T T F nK F F =+其中,1033h n t ==≈。

由材料厚度3t mm =,查得卸料力系数0.045X K =,推件力系数0.05T K =, 代入,计算得卸料力:()0.045171.534323.15X K kN =⨯+= 推件力:()0.053171.534377.17X K kN =⨯⨯+= 该模具采用弹性卸料装置和下出料装置, 所以,总的冲裁力为12171.534323.1577.17614.8X T F F F F F kN =+++=+++= 根据总的冲裁力,初选设备为开式双柱可倾压力机JB23-63。

4、 压力中心的计算零件外形为中心对称图形,所以该零件的压力中心即为零件的几何中心。

五、 冲压设备的选用根据冲压力的大小,选择开式双柱可倾压力机JB23-63,其主要参数如下: 公称压力:630kN 滑块行程:100mm最大闭合高度:400 mm 闭合高度调节量:80 mm 滑块中心线到床身距离:310mm 工作台尺寸:570 mm ×860 mm 工作台孔尺寸:310 mm ×450 mm 模柄孔尺寸:φ50 mm ×70 mm 垫板厚度:80 mm六、 模具零部件的确定1、标准模架的选用标准模架的选用,依据凹模的外形尺寸确定,所以需要计算凹模的周界大小。

凹模高度 ()15h kb mm => ()92- 凹模壁厚 ()(1.5~2)30~40C h mm =≥ ()93- 由材料厚度3t mm =,最大外形尺寸80b mm =,查表9-3得0.35k =,代入,计算得 0.358028h mm =⨯=()1.5~22842~56C mm =⨯= 因零件结构较简单,取较小值,45C mm =。

凹模的长度 280245170L b C m m =+=+⨯= 凹模的高度 280245170B b C m m =+=+⨯= 选用标准模板 20020028m m m m m m⨯⨯ 因冲压件精度要求不高,故选用后侧导柱模架,根据计算结果,查GB2872.1-90,得,模架的规格如下上模座:20020050mm mm mm ⨯⨯ 下模座:20020060mm mm mm ⨯⨯ 导 柱:325190A mmh mm ⨯导 套:32611548A mmH mm mm ⨯⨯ 垫 板:2002008mm mm mm ⨯⨯ 固定板:20020022mm mm mm ⨯⨯ 卸料板:20020020mm mm mm ⨯⨯2、卸料装置中弹性元件的选用与计算根据不同橡胶弹性体的性能特点,结合模具卸料的需要,冲裁一般选用较硬的橡胶。

聚氨酯弹性体是常用的一种橡胶垫,具有较高的弹性及强度、优异的耐磨性、耐油性、耐疲劳性及抗震动性,其压缩量一般在10%~35%之间。

故选用聚氨酯弹性体作为弹性元件。

(1) 橡胶的预压力23.15X F F k N ≥= (2) 橡胶的自由高度()001315~1018~260.25~0.300.25~0.3t H h mm ++=+=+=取025H mm =。

(3) 橡胶垫预压缩量()000.10~0.15 2.50~3.75H H mm ∆== 取03H mm ∆=。

橡胶需在预压后使用,股橡胶的安装高度 0025322H H H mm =-∆=-= (4) 橡胶垫允许最大压缩量()max 00.35~0.458.75~11.25H H mm ∆==(5) 橡胶的截面面积3223.1510463000.5X F A mm p ⨯===橡胶的直径2242.8D mm ===此时,有0250.10.5242.8H D ==≤,不满足00.5 1.5H D≤≤的要求,故需将该弹性体分割为若干块。

根据需要,选择6个聚氨酯弹性体,每块的直径为45D mm '=,自由高度为025H mm =。

每个橡胶弹性体承受的压力323.1510385866X F F N ⨯'===。

而该弹性体在压缩量00.3H H ∆=时的最大工作负荷为[]6390F N =,有[]F F <,所以满足要求。

综上得,选用聚氨酯弹性体4512.525mm mm mm ∅⨯⨯。

3、其它零部件的结构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。

其它零部件参照标准选用。

七、 模具装配图八、 模具零件图。

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