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。