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，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mind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118040202bmm,满足冲裁最小孔边距minb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时，可查得凸凹模最小壁厚为3Cmm，现零件上的最小孔边距为min20bmm，有minbC，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：00.02400.02479.42079.6300.210pmmD凹模：0mindpdddz落料模刃口尺寸计算公式凹模：02maxddDDx凸模：min0ppdDDz由0.620040d得max40.620mmd，min40.000mmd，10.620mm由00.74080D得max80.000mmD，min79.260mmD，20.740mm由材料A3及料厚3mm，查表8-4得冲裁双边间隙：max0.270zmm，min0.210zmm凸模制造公差：maxmin0.60.2700.2100.0360.6dzzmm凹模制造公差：maxmin0.40.2700.2100.0240.4pzzmm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：00.02400.02440.31040.0000.50.620pmmd0.03600.360040.52040.3100.210dmmd落料模：0.03600.360079.63080.0000.50.740dmmD00.02400.02479.42079.6300.210pmmD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80Dmm，查表得12amm，22.5amm（2）条料宽度的确定（导料销导向）条料宽度计算公式：00max2DazB查表得，0.4zmm，0.8mm代入公式，得0000.80.88022.50.485.4mmB（3）材料利用率224020100%100%54%85.4802ABS3、冲压力的计算（1）冲裁力的计算平刃冲模冲裁力bFKLt其中，系数1.3K，材料厚度3tmm，材料A3的抗剪强度304~373bMPa，取350bMPa，冲孔冲裁力：11.3403350171.5FkN落料冲裁力：21.3803350343FkN（2）卸料力、推件力的计算卸料力12XXFKFF推件力12TTFnKFF其中，1033hnt。由材料厚度3tmm，查得卸料力系数0.045XK，推件力系数0.05TK，代入，计算得卸料力：0.045171.534323.15XKkN推件力：0.053171.534377.17XKkN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12171.534323.1577.17614.8XTFFFFFkN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：400mm闭合高度调节量：80mm滑块中心线到床身距离：310mm工作台尺寸：570mm×860mm工作台孔尺寸：310mm×450mm模柄孔尺寸：φ50mm×70mm垫板厚度：80mm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15hkbmm92凹模壁厚(1.5~2)30~40Chmm93由材料厚度3tmm，最大外形尺寸80bmm，查表9-3得0.35k，代入，计算得0.358028hmm1.5~22842~56Cmm因零件结构较简单，取较小值，45Cmm。凹模的长度280245170LbCmm凹模的高度280245170BbCmm选用标准模板20020028mmmmmm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：20020050mmmmmm下模座：20020060mmmmmm导柱：325190Ammhmm导套：32611548AmmHmmmm垫板：2002008mmmmmm固定板：20020022mmmmmm卸料板：20020020mmmmmm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23.15XFFkN（2）橡胶的自由高度001315~1018~260.25~0.300.25~0.3tHhmm取025Hmm。（3）橡胶垫预压缩量000.10~0.152.50~3.75HHmm取03Hmm。橡胶需在预压后使用，股橡胶的安装高度0025322HHHmm（4）橡胶垫允许最大压缩量max00.35~0.458.75~11.25HHmm（5）橡胶的截面面积3223.1510463000.5XFAmmp橡胶的直径24446300242.8ADmm此时，有0250.10.5242.8HD，不满足00.51.5HD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45Dmm，自由高度为025Hmm。每个橡胶弹性体承受的压力323.1510385866XFFN。而该弹性体在压缩量00.3HH时的最大工作负荷为6390FN，有FF，所以满足要求。综上得，选用聚氨酯弹性体4512.525mmmmmm。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