冲孔落料复合模的设计.pdf

冲孔落料复合模设计机械本071班02号指导教师:组长：组员：冲孔落料复合模设计一、设计内容零件名称：双扇挡片材料：20钢材料厚度：1 mm毛刺要求：孔及轮廓边缘无毛刺尺寸精度要求：IT12级 二、生产类型 中批量生产一、工艺方案分析1.垫片冲压工艺分析2.产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析 一、垫片冲压工艺方案的确定 三、工艺计算3.1 排样方案的确定3.2 搭边值的确定3.3 条料宽度的确定3.4 材料利用率3.5 计算冲压力3.6 计算模具压力中心四、模具结构的确定4.1 模具的形式4.2 定位装置4.3 卸料装置4.4 导向零件4.5 模架4.6 计算模具刃口尺寸4.7 模具工作零件的设计计算4.8 其他零件的设计c=5,、工艺方案分析及确定1.垫片冲压工艺分析由图可知，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、孔与零件边缘之间的最小距 离满足2.产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析(1)尺寸精度任务书对冲件的尺寸精度要求为IT12级，查参考文献知，普通冲裁时 对于该冲件的精度要求为IT12IT11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的金属板料时，其断面粗糙度Ra可 达12.532,毛刺允许高度为6050.1mm；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20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。另外片品对于厚度与表面质量没有严格塞求，所以尽翼采用国家标准 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。(4)生产批量产品批量为中等批量，适合采用冲压加工的方法，最好采用复合模或 连续模。二、垫片冲压工艺方案的确定完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其 加工方案分为3种，见表2.1。表2J工艺方案序号工艺方案 I结构特点1单工序模生产：落料一冲孔（或冲孔一落料）模具结构简单，但需要两道工序、两套模 具才能完成零件的加工，生产效率低，难以 满足零件大批量生产的需求。且两道工序中 的定位误差，将导致中心孔的位置精度难以 保证。2复合模生产 落料冲孔复合同一副模具完成两道不同的工序，大大减 小了模具规模，降低了模具成本，提高生产 效率，也难以提高压力机等设备的使用效率；操作简单、方便，适合大批量生产；能可靠 保证中心孔的位置精度。3连续模生产：冲孔落料连续同一副模具不同工位完成两道不同的工序，生产效率高，模具规模相对第一种方案要大 一些，模具成本要高；两道工位之间的定位 要求非常高；否则无法保证中心空的位置精 度。根据本零件的设计要求以及各方案的特点,决定采用第2种方案比较合理。序 号工艺方案结构特点复合模生产：落料不孔复合2同一副模具完成两道不同的工序，大大减 小了模具规模，降低了模具成本，提高生产 效率，也难以提高压力机等设备的使用效 率；操作简单、方便，适合大批量生产；能 可靠保证中心孔的位置精度。返叵I三、工艺计算3.1排样方案的确定零件外形为圆形，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，排结构。如图所示。-I所以本设计决定采用单3.2搭边值的确定确定搭边值。，b 0 当7=1 时 a=l,b=0.83.3 条料宽度的确定采用无侧压装置，所以(c=OL 6=0.5)=D+2(+b)+c-j=8O+2x(1+O.5)+O.105=83.1”m”3.4 材料利用率一 I sk=xl00%式中依一材料利用率。S一工件的实际面积；S。一所用材料面积，包括工件面积和废料面积%=60.11%。步距A=78“若取工件数量14件，则料长为。旧 工=14 x2+158=14x 28.28x 2+15x 1.5=814.34取 Z=815 mm。所以条料规格为815x84.1x13.5计算冲压力（1）冲孔冲裁力写，尸孔二码户式中 K一系数（取K=L3）；，一孔的个数9 =1冲孔周长，L孔二勿/=x20=62.83mm一，一材料厚度一二1mm 一一材料抗剪强度，查参考文献2知20钢，工=275392Mpm取r=334M出。所以&二 L3x 62.83 x 1 x 334=27280.8 N=273KN，(2)落料冲裁力借。裂P落KL落，工L落=成+(A r)x 4+r7i=40 x +(40 15)x 4+15x n 272.79 mm 所以 P落=1.3 x 272.79 x 1 x 334=118445.4 N=118.4KN-(3)卸料力0%二大卸生。式中 K卸一卸料系数，查参考文献1知K卸=0.020.06,取K即=0.04。所以%=0.04 x 118.4=4.74 KN4)推料力4垛=尺推马式中 K推一推料系数，查参考文献1取K推=0055。一一同时卡在凹模洞孔内的件数，=3。p所以 4隹=3 x 0.055x 27.3=4.5 KN。(5)顶件力之品=木顶(舄L+&)*式中 及顶一顶件系数，查参考文献1取K顶=0.06。，所以/=0.06 x(11S4+27.3)=8.74 KN.（6）总冲压力几心冲裁时，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UP息=尸+&+尊=与+4+4+尊=27.3+1184+4.5+4.74=154.94KN.初选压力机：J23-25。3.6计算模具压力中心由于该零件完全对称于相互垂直的两条多层 次线，所以模具的压力中心在几何图形的中 心。返回I四、模具结构的确定4.1模具的形式复合模又可分为正装式和倒装式。()正装式特点工件和冲孔废J4都将落在凹模表面上，必 须加以清除才能进行下一次冲裁，因此操作 不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直(2)倒装式特点冲孔废料由冲孔,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。4.2定位装置采用伸缩式挡料销定位，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。4.3卸料装置(1)条料的卸除采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模，所以卸料 板安装在下模。(2)工件的卸除采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具 工作表面上。(3)冲孔废料的卸除下模座上采用漏料孔排出。冲孔废料在下模的凸凹 模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出。4.4导向零件导向零件有许多种，如用导板导向，则在模具 上安装不便而且阻挡操作者视线，所以不采用;若用滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度 高、寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用;针对本次加工的产品的精度要求不高，采用滑 动式导柱导套极限导向即可。而且模具在压力 机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低 成本。4.5模架：；若采用中间导柱模架，则导柱对称分布,受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方 向送料。若采用对焦导柱模架，则受力平衡，滑 动平稳，可纵向或横向送料。若采用后侧导柱模 架，则可三方向送料，操作者视线不被阻挡，结 构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。本设计决定采用中间导柱模架。返回|4.6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。d零件上包含四个尺寸：落料尺寸4=见。：0.74，4=g。：052，/3=90：s，；冲孔尺所以基准型面尺寸为：。勺=(4-孙)=(80-0.5x 0.74 产=79.63f叱%=(30-0.5x 0.52)产处=29/74 会0=(90-0.5xT15)；a=892330产b=(B+xN。=(20+0.5 x 0.21产i=20.105产;式中 工一磨损系数，查参考文献1做彳=05。一基准型面(凹模)制造公差，取当=A/4；。与一基准型面(凸模)制造公差，取%二/%。一工件的制造公差。查参考文献口即刃口始用间隙为=0.13mm,乙=。16mm.。所以凸凹模尺寸为：裂的=，i+g-Z妨=(79.63+学-0.131=79.685：14/毋 I 4 7-0.74/4%=(g=(29.74+*。吼如13b(n 91+0.21/42Q,105-+0.13=20.183产 4%1凹模尺寸：a=76,685ww,b=20,183ww.。凹模尺寸校核：按双面间隙0.16配修凹模，则a=59.918f飞 b=10.044%通。对照零件尺寸，该法可用。47模具工作零件的设计计算(1)落料凹模夹板厚度为IBninio厚度uHp=%+h式中 立度一凹模的理论厚度。%=0.25也落及a=0.25u%272.79x l 18445.4。=31.3 mm进一位取整数取 H理=31 mnw查参考文献H即刃磨余量为 卜=6所以凹模厚度为31+6=37mm。(5-1)。因为落料冲我力琮=1184KM 所以凸凹模壁厚校核合格，按图设计的凸凹模符合要求.一（4）其他8漏料孔直径取族二21mm,刃口直边设计存三片料，高为3而，凸凹模和凸凹模固定板 之间在装配时安装止转销防转。84.8其他零件的设计(1)为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏，其允许的最大压缩两不得超过摘要高度的45%,一般取自由高度的35%45%。橡胶垫的预压缩量一般取自由高度的1015%。橡胶垫产生的力8F=Ap（6-1）3式中9一压力；。工一橡胶空横截面积；p 一与橡胶垫压缩量有关的单位压力，如表5.1所示。表5.1椽胶压缩量和单位压力。椽胶压缩量(%)，单位压力椽胶压缩量(%)-单位压力(M刑W(MPa)WXAAAArAl(k0.262%1.03150.5(k3(k1526200.70352.10取 =-x l672-2552.5-202=19026.4mm2,贝卜 4 4P=2=&L=o.249 吟A 19026.4wwv*取压缩量为25%,预压缩量为10%,工作行程s=Z+1j 2丽。所以椽胶垫的自由高度为ds/?.,=-=13.3 mm,取 14mm。目由 0.25-0.1预压缩量取为%=2mo d(2)凸凹续定板一凸凹模固定板形状与凹模板一致，厚度为26m.d(3)型板。冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的肝用压应力，这时需要在凸模 端部与模座之间加上一块强度较高的垫板。即下列情况下雨加垫板。裂%巴。式中 丐一凸模端面的压应力，其数值为 7 F%一模座材料下雨压应力，其数值：铸铁约为lOOMPa,钢约为200螟 正一冲裁力；。R一凸模上端面面积。垫板的形状与凸模固定板一致，厚度一般取310加。垫板淬硬后两面应磨平，表面粗糙度Ra W0.32063。布由于本套模具选用压入式模柄，在上模座与凸模固定板之间也必须安装垫板，厚度取为下面校核一下凸凹模与下模座之间是否下要加垫板。已知凸凹模下端面直径。出=90而，所以。F=3+少；)/2=x(902+35?)/2=3660.1=27300+1184454=1457454。p 145745 4所以 二二=39.8a 5 F 3660.1模座采用铸铁，%=100跖%，所以不用加垫板。（4）amft.卸料板同样为图形板，直径和凹模板一致，如图5.3所示，厚度为10mm.卸料板材料选A3或(45)钢，不用热处理淬硬。取胤料板与凸凹模的双面间隙为0.l-0.3mo所以卸料板上与凸凹模装配的孔尺寸为裂%=79.685+(0.1 03=80.加Z)却=29.74+(0.1 0.3)=30加溶.(5)模座。根据凹模板的尺寸，模座采用标准的中间导柱扇形模座，材料采用HT200o标记为：上 模座 160 x 40 GB2855.1181；下模座 160 x 40 GB2855.1281.。(6)压力机的校核。模具的闭合高度为以超=40+7+10.5+13+24+10+14+26+40-2=182.5 加wVSAA所以模具的外形尺寸为306x 190 x 161压力机的最大闭合高度克3=220丽，=120mm-所以日a-5 H限H诉+10。压力机工作台尺寸300 x 450,一般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸50 70m,即(300-2x 50)x(450-2x 50)=200 x 350 190 x306。所以压力机合格，可用。五、绘制装配图