落料冲孔复合模设计实例

1落料冲孔复合模设计实例（一）零件工艺性分析工件为图1所示的落料冲孔件，材料为Q235钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：1.材料分析Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。2.结构分析零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中部有一异形孔，孔的最小尺寸为6mm，满足冲裁最小孔径mind≥mm20.1t的要求。另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为5.5mm，满足冲裁件最小孔边距minl≥mm35.1t的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。3.精度分析：零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属IT13，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按IT14精度等级查补。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。（二）冲裁工艺方案的确定零件为一落料冲孔件，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，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。尽管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，图1工件图2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，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边距为5.5mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。（三）零件工艺计算1.刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。（1）落料件尺寸的基本计算公式为A0maxA)(XΔDD0minmax0minATTT)()(ZXΔDZDD尺寸mm10022.0R，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差mm02.0T，凹模制造公差mm03.0A。将以上各值代入AT≤minmaxZZ校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。即mm835.9mm22.075.010030.0003.00A1）（Dmm712.9mm246.0835.90020.0002.0T1）（D（2）冲孔基本公式为0minTT)(XΔddA0minminA)(ZXΔdd尺寸mm5.418.00R，查得其凸模制造公差mm02.0T，凹模制造公差mm02.0A。经验算，满足不等式AT≤minmaxZZ，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得mm65.4mm)18.075.05.4(002.0002.0T1dmm76.4mm)2/246.065.4(02.0002.00A1d尺寸mm318.00R，查得其凸模制造公差mm02.0T，凹模制造公差mm02.0A。经验算，满足不等式AT≤minmaxZZ，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得3mm14.3mm)18.075.03(002.0002.0T1dmm26.3mm)2/246.014.3(02.0002.00A1d（3）中心距：尺寸mm2.057mm05.057mm)4/2.057(L尺寸mm12.05.7mm03.05.7mm)4/12.05.7(L尺寸mm12.05.4mm03.05.4mm)4/12.05.4(L2.排样计算分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图2所示两种。比较方案a和方案b，方案b所裁条料宽度过窄，剪板时容易造成条料的变形和卷曲，所以应采用方案a。现选用4000mm×1000mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。（1）裁成宽81.4mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为220545492210004.814000（2）裁成宽81.4mm、长4000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为42172181122240004.811000比较以上两种裁剪方法，应采用第1种裁剪方式，即裁为宽81.4mm、长1000mm的条料。其具体排样图如图3所示。3.冲压力计算可知冲裁力基本计算公式为KLTF此例中零件的周长为216mm，材料厚度2mm，Q235钢的抗剪强度取350MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为kN197196560N35022163.1NF模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力XF和推件力TF为kN85.9kN19705.0XXFKFkN5.32kN197055.03TTFNKF则零件所需得冲压力为kN35.239kN)5.3285.9197(TXFFFF总初选设备为开式压力机J23—35。4.压力中心计算零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点。四、冲压设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—35，其主要技术参数如下：公称压力：350kN滑块行程：80mm最大闭合高度：280mm闭合高度调节量：60mm滑块中心线到床身距离：205mm工作台尺寸：380mm×610mm工作台孔尺寸：200mm×290mm模柄孔尺寸：φ50mm×70mm垫板厚度：60mm五、模具零部件结构的确定1.标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度mm22mm7728.0KbH，凹5模壁厚mm40mm228.1)2~5.1(HC。所以，凹模的总长为mm157mm)40277(L（取160mm），凹模的宽度为mm100mm)40220(B。模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座160mm×125mm×35mm，下模座160mm×125mm×40mm，导柱25mm×150mm，导套25mm×85mm×33mm。2.卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：（1）确定橡胶的自由高度0H工）（HH4~5.30mm10mm)712()10~5(1thhH修磨工作工由以上两个公式，取mm400H。（2）确定橡胶的横截面积ApFA/X查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa，所以2mm16417MPa6.0N9850A（3）确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为82mm×25mm，外形暂定一边长为160mm，则另一边长b为mm115mm1602582164172582160bAb（4）校核橡胶的自由高度0H为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为80mm，所以5.080400DH橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85×40mm=34mm。3.其他零部件结构6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。六、模具装配图模具装配图如图4所示。七、模具零件图模具中上模座、下模座、垫板、凸模固定板、卸料板、凸凹模固定板、冲孔凸模、凸凹模、凹模、推件块零件图如图5～14所示。7图4装配图1-下模座2、12、13、19-螺钉3、11、18-销钉4-凸凹模固定板5-凸凹模6-橡胶7-卸料版8-导料销9-凹模10-上模座14-打杆15-横销16-推板17-模柄20-导柱21-导套22-垫板23-凸模固定板24-推杆25-推件块26-凸模27-卸料螺钉28-挡料销8图5上模座零件图9图6下模座零件图图7推件块零件图10图8凸凹模固定板零件图图9卸料板零件图11图10凸模固定板零件图图11垫板零件图12图12凹模零件图图13凸模零件图图14凸凹模零件图