冲裁模复合模模具设计

任务：冲裁模的设计名称：垫片材料：45钢（冷轧，退火） 料厚：1mm批量：100万件/年零件见图1-1 11一、垫片冲压工艺分析1、产品结构形状分析 由图1-1可知，产品为圆片冲孔。产品形状简单对称，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔原零件边缘之间最小距离c满足c1.5t要求。2、产品尺寸精度、粗糙度、断面质量分析要求普通冲裁件的尺寸精度低于IT13级，现在产品的射击精度低于IT13级，所以尺寸精度满足要求。冲裁件断面质量。 因为一般用普通冲裁方式冲2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.53.2um,毛刺允许高度为0.010.05mm；本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。3、产品材料分析 对于冲压件材料的一般要求力学性能是强度低、塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品材料是45钢，属于优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经退火后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外产品对于厚度和表面质量没有严格的要求，所以尽量采用公家标准的板材，期冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。4、产量 100万件/年。由于产品的生产纲领100万件/年可知，产品批量为大批量，很适合采用冲压加工方法，最好采用复合模或连续模，若是能加上自动送料装置，会大大提高生产效率，降低成本。零件如上所有尺寸均未标注公差，可按IT14确定工件尺寸公差。查标注公差数值表（GB/T 1800.31998）各尺寸公差为二、垫片冲压工艺方案的确定和模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：先落料，再冲孔，采用单工序模生产。落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。冲孔落料连续冲压，采用基金膜生产。方案模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁和级进冲裁方式。为更好地保证尺寸精度，最后确定用复合冲裁的方式进行生产。工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以复合模采用倒装复合模及弹性卸料板和定位定方式定位。三、排样设计查表确定搭边值：两工件的搭边：a=1.5mm；工件边缘搭边：a1=1.8mm；步距：33mm；调料宽度 B=（L+2a1+） 0 - =（23+2*1.8+0.5）0 -0.5=27.10 -0.5进行圆整，取B=30mm确定后排样图如图1-2所示。图1-2一个步距内的材料利用率n为：n=A/(BS)*100%=529.14/707.9*100%=74.75%四、冲压力与压力中心计算1、冲压力冲裁力：Fc=K LtTb因为使用的材料是45#钢，所以可以通过机械设计手册可以查得45#钢的抗剪强度为Tb=370MPa。由零件图可以计算得知：L落料=87.41mm L冲裁=81.68mm则L= L落料+L冲裁=（87.41+81.68）mm=169.09mm 又因为K=1.3；因此可以的以下等式：Fc落料=K L落料tTb=（1.3*87.41*1*370）N=42.05kNFc冲孔= K L冲孔tTb=（1.3*81.68*1*370）N=39.29kNFc= K LtTb=（1.3*169.09*1*370）N=81.33kN估算卸料力表1-1材料厚t/mm KxKtKd钢0.5-2.50.04-0.050.0550.06Fx=Kx*Fc 查表1-1可知卸料力系数Kx=0.05 所以Fx=0.05*81.33kN=4.07kN估算推件力Ft=n*Kt* Fc冲孔 查表可知推件力系数Kt=0.055。假设n=4，则可得： Ft=4*0.055*39.29kN=8.64kN估算顶件力Fd=Kd* Fc落料 查表可知Kd=0.06 所以可得 Fd=0.06*42.05kN=2.53kN冲裁工序力计算因为零件的成型方式是使用复合模，所以冲裁工序力为：F= Fc+ Fx+ Ft+ Fd=(81.33+4.07+8.64+2.53)kN=96.57kN2、压力中心的计算由于该零件的几何形状比较简单，可以很明显的看出，该零件的压力中心就在几何中心。五、计算冲模刃口尺寸1、查课本表213，确定冲裁间隙为Zmin=0.27mm, Zmax=0.31mm2、计算落料刃口尺寸。（尺寸的分类见下图）采用配制加工，刃口尺寸以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模尺寸进行配制，保证双面间隙为0.270.33mm。查课本表2-15，确定所有尺寸的磨损系数均为x=0.5。落料刃口尺寸均为A类尺寸，d=/4，按式（2-12）得到：A2=(A2max-x2)0+2/4=(23.52-0.5*0.52) 0+0.52/4=23.26 0+0.13mm为保证R3.5与尺寸7的轮廓线相切，R3.5的凹模尺寸，取尺寸7的一半，公差也取一半，故有：A1=(A1max-x1)0+1/4=（3.68-0.5*0.18）0+0.18/4=3.590+0.045mm3、计算冲孔刃口尺寸。仍采用配制加工，刃口尺寸以凸模为基准，凹模尺寸按相应的凹模实际尺寸进行配制，保证双面间隙为0.22-0.26mm。查课本表2-15，得磨损系数x=0.5。取d=/4，按式（2-13）得B1=(B1min+x3)0-3/4=（17.57+0.5*0.43）0-3/4=17.790-0.108mmB2=(B2min+x4)0-4/4 =(3.7+0.5*0.3) 0-0.3/4=3.850-0.075mm在冲压过程中，不随磨损变化的尺寸，按式（2-14）计算得C=（Cmax-/2）/8=(28.52-0.52/2)(0.52/8)=28.260.065mm六、确定各主要零件的结构尺寸1、凹模外形尺寸的确定凹模厚度Ha的确定，由式（2-30）得Ha=(0.1F)1/3=24.19mm查表圆整取标准值Ha=25mm根据式（2-31）,计算凹模壁厚c=1.3Ha=32.5mm, 查资料圆整取值c=33.5mm凹模宽度B的确定:B=b+2c=23+2*33.5=90凹模长度L的确定：L=l+s+2c=（30+33+2*33.5）mm=130mm根据GB/T 80571995，确定凹模的外形尺寸为140*100*202、凸模长度尺寸的确定。由式（2-29）可知，采用弹性卸料时凸模的长度为L=h1+h2+t+A。其中，导料板厚度h1=12mm，卸料板厚度h2=18mm，A由3部分组成：闭合状态时固定板和卸料板之间的距离，凸模的修磨量，凸模进入凹模的距离0.5-1mm。A相对要长一些，要考虑弹性元件的压缩量。此处取A=22mm，则L=12+18+1+22=53mm6、其它模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸查标准JB/T-6743.1-94,确定其他模板尺寸列于下表根据模具零件结构尺寸 ,查标准GB/T2855.5-90选取后侧导柱12525标准模架一副。7、压力机的选用选用压力机的公称压力应大于冲裁工序力，即Fp1.2F=115.88kN;最大闭合高度应大于冲裁模闭合高度5mm；工作台面尺寸应能满足模具的正确安装。综上所述，查表1-5，可选择用J23-25开式双柱可倾式压力机，并需要在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可以配制。七、