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()11

8040202

b 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：()00.0240

0.02479.42079.6300.210p mm D --==-

凹模：()

min d

p d

d d z δ+=+

落料模刃口尺寸计算公式 凹模：()

2max d

d D D x δ+=-∆

凸模：()min 0

p

p d D D z δ-=-

由0.620

40d

+=∅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 0.40.2700.2100.0240.4p

z 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：()00.0240

0.02440.31040.0000.50.620p

mm d --==+⨯

()0.036

00.360

40.52040.3100.210d mm d ++==+

落料模：()0.036

00.360

79.63080.0000.50.740d mm D ++==-⨯

()00.0240

0.02479.42079.6300.210p 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：()0

max 2D a z B -∆-∆=++

查表得，0.4z mm =， 0.8mm ∆=

代入公式，得

()00

00.80.8802 2.50.485.4mm B -∆--=+⨯+=

（3） 材料利用率

()()

224020100%100%54%85.4802A

BS 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，10

33

h 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