连接板倒装复合模设计

1冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定

工件名称：连接板

图1 连接板

工件简图：如图1所示。

生产批量：大批量

材料：Q235钢

材料厚度：1mm

此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。

的孔和一个半径和R25的弧和两段分别为60mm和30mm 工件结构相对简单，有一个mm

20

的直线连接而成；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT16级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。

冲裁工艺方案的确定：

该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案。

方案一：采用单工序模生产。方案二：采用复合模生产。方案三：采用级进模生产。

方案一：模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本较高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。

方案二：只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高。

方案三：也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。

2主要设计计算

2.1 排样方案的确定及计算

设计复合模，首先要设计条料的排样图。连接板的形状不对称，应采用直排样，如图2所示的排样方法，设计成直排。搭边值取0.8mm 和1.0mm ，条料宽度为87mm 步距为50.8mm ，一个步距的材料利用率为78%。

图2 排样图

计算冲裁件面积A ：

=A 3424.2 2mm

查表1得最小搭边值：mm a 0.1= mm a 8.01=

表1 最小搭边值a

卸料板型式

条料厚度t/mm

搭边值/mm

用于图a 、b 、R>2t 用于图c 、d L<50

用于图c 、d L>50

采用无侧压装置。

条料宽度B ：

()0

02∆-⨯++=C a D B

其中： ---D 垂直送料方向上零件尺寸

---Z 条料与条料板间间隙 ---∆条料宽度公差值

有公式得：

()mm B 00.1285+⨯+=mm 87=

布距S ：

()mm S 8.0252+⨯=mm 8.50=

一个布距材料利用率η：

%100⨯=

BS

nA

η 式中： --n 一个布距内冲裁件数目

---A 冲裁件面积 ---B 条料宽度 ---S 布距 有公式得：

%1008

.50872

.3424⨯⨯=

η%5.77=

每张钢板总利用率：总η

A 表总ηη=

2.2 冲压力的计算

平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（N ） 可按下式计算：

τ

Lt F =

式中： ---L 冲裁件周长mm ---t 材料厚度mm ---b τ材料抗拉强度Mpa

但选择设备时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取

τ

Lt F 3.1= b

冲裁件周长294.74mm 材料厚度 mm t 0.1=

材料抗拉强度Mpa 450= (由表1.3.6查出) 故 τLt F 3.1=()N 31043.17245074.2943.1⨯=⨯⨯= 查下表2得55.0,04.0==t x K K

表2 卸料力、顶件力、推件力系数

卸料力X F 、推件力t F 、计算式为：

F K F x x ⋅=()N 331090.61043.17204.0⨯=⨯⨯=

F K n F z t ..==0.55×6.90×103=3.80×103(N ）

冲裁工艺总力总F

t x F F F F ++=总331013.18310)80.390.643.172(⨯=⨯++= (N )

该模具采用复合模，拟选弹性卸料、下出料。 根据计算结果，冲压设备拟选J23-25。

2.3 压力中心的确定及相关计算

计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图3所示。在图3中将xOy 坐标系建立在图示的圆心坐标上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L 1～L 6共6组基本线，利用AutoCAD 查出该模具的压力中心C 点坐标（14.5，-2.7）。该工件冲裁力不大，压力中心偏移X 方向14.5Y 方向-2.7。若选用J23-25冲床，C 点与压力机模柄孔中心大致重合，满足要求。

2.4 工作零件刃口尺寸计算

在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床分别加工凸凹模、凸凹模固定板、冲孔凸模、落料凹模、冲孔凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法计算。

由图1可知，该工件属于无特殊要求的一般冲裁件。由冲孔获得查初始双面间隙表4得

mm Z mm Z 10.0,14.0min max ==则：

10.014.0min max -=-Z Z mm 04.0=

由于所有尺寸都未标注公差，查冲裁件外径与内孔尺寸公差表5知

表5冲裁件外径与内孔尺寸公差

基本尺寸20、30、

60和25φR 可转换成06.109.13.1003.130、60、20和25--+-φR

由摩擦系数表6查得：X=0.5。

表6磨损系数

查表4得：

14.0,10.0max min ==Z Z 。

模具按IT6 ~7级加工制造，计算公式见表7则： (1) 落料（03.125-R ）

： ()

a

a X R R δ+∆-=max ()

a

δ+⨯-=3.15.025mm 024

.0035.24+=

R T =(R A - Z Max ) =(24.35-0.10)- =24.25-0.015

落料（0

9.160-）

()

a

a X R R δ+∆-=max

()

a

δ+⨯-=9.15.060 024.0095.50+=mm

R T = (R A －Z Max ) =(50.95-0.10) =50.80-0.016 mm

落料（30-））

()

a

a X R R δ+∆-=max =（30-0.5×1.6）=29.20+0.024mm

R T =(R Max － Z Max ) =(29.2-0.10)=29.10-0.016 mm

(2) 冲孔（3

.1020+φ）：

()t t X D d δ-∆+=min a -⨯+=)3.15.020(mm

0016.065.20-=

()

a

Max t a Z d d δ++=()

a

δ++=10.065.20mm

024

.0075.20+=

表7 配合加工时，凸凹模尺寸的计算公式