圆垫片落料冲孔复合模设计

1、实用标准文档垫片34复合模CAD设计文案大全第2章工艺分析及模具结构设计2.1制件的工艺性分析及工艺计算2.1.1工艺分析由图可知，产品为圆片落料、圆片冲孔。产品形状结构简单对称，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔与零件之间的最小距离满足c1.5t要求。(c 802.517.51.5t=1.5)2(1) 尺寸精度任务书对冲件的尺寸精度要求为IT12级，查参考文献2知，普通冲裁时对于该冲件的精度要求为IT12IT11级，所以尺寸精度满足要求。(2) 冲裁件断面质量因为一般用普通冲裁方式冲 1mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra可达12.53.2 m，毛刺允许高度为0.050.1mm本产品在断面粗糙度

2、上没有太 严格的要求，单要求孔及轮廓边缘无毛刺，所以只要模具精度达到一定要求， 在冲裁后加修整工序，冲裁件断面的质量就可以保证。(3) 产品材料分析对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差 符合国家标准。本设计的产品材料为 08钢，属优质碳素结构钢，其力学性能 是强度、硬度低而塑性较好，非常适合冲裁加工。另外产品对于厚度与表面质 量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品表面质量和 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。2.1.2排样及工艺计算2.1.2.1 排样零件外形为圆形，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为中等

3、批量生 产，如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具 生产成本，所以本设计决定采用单排结构。如图所示。2.1.2.2 搭边查参考文献1，确定搭边值a，b当 t=1 时，a=2，b=1.52.1.2.3条料宽度B=D+2a=80+2*2=84mm2.124材料利用率nnASB式中n个歩距内冲裁件数目；A冲裁件面积（包括内形结构废料）；S 歩距长度；B板料宽度；取：n=1; A= n *402 =5026.55； S=81.5; B=84n =5026.55 / 81.5*84=73.42.2冲压力及压力中心的计算221 计算冲压力2.2.1.1 冲裁力冲裁力公式为P P

4、孔 P落式中P冲裁力；P孔 冲孔冲裁力；P落一落料冲裁力。2.2.1.2 冲孔冲裁力P孔% nKL孔t式中K 系数（取K=1.3）;n孔的个数，n=3。L孔一冲孔周长，L孔1d40 125.66mmL孔 2d5 15.7 mmt 材料厚度，t 1mm材料抗 剪强度，查参考文献2知LY12,280320MPa 取300MPaP孔P1 R 1.3 125.66 1 300 2 1.3 15.7 1 300 =61253.4=61.25KN2.2.1.3 落料冲裁力P落。落KL落tL 落D80 251.33 mm所以F落 1.3 251.33 1 300 98018.7N 98.02KN2.2.1.

5、4卸料力P卸。P卸K卸P卸式中K卸一卸料系数，查参考文献1知K卸0.010.05，取K卸0.03。所以P卸0.03 98.02 2.94 KN2.2.1.5 推料力P推P推nK 推 P推式中K推一推料系数，查参考文献1取K卸0.055。n同时卡在凹模洞孔内的件数，n 3。所以F推3 0.055 61.25 10.1 KN2.2.1.6 顶件力P顶P 顶心页（P孔P落）式中K顶一顶件系数，查参考文献1取K顶0.06。所以P页0.06 61.25 98.029.56 KN2.2.1.7 总冲压力P总冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同

6、计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为P总 P P卸 P推 P孔 P落 P卸 P推 61.25 98.02 2.9410.19.56 =181.87KN初选压力机：Jc23-35。2.2.2计算模具压力中心由于该零件完全对称于相互垂直大大两条多层次线，所以模具的压力中心在几 何图形的狭槽点上。2.3凸模 凹模 凸凹模刃口及结构尺寸计算2.3.1计算模具刃口尺寸模具采用复合模结构，计算刃口尺寸时宜采用尺寸转换法计算。零件上包含三个尺寸：落料尺寸 A8000.74 ；冲孔尺寸 Bi40 0062, B2500.3 ;位置尺寸H 30 0.105查得冲裁模刃口双间隙Zmin0

7、.24mn，Zmax 0.36 mm1）落料刃口尺寸计算：800.74的凸凹模的制造公差由表查得凹 0.030mm ，凸 0.020mm。由于凹 凸 0.05 Z max Z min ，故采用凸模与凹模 分开加工方法，由表查得X=0.5，贝D凹（D X ）凹（80 0.5 0.74） 0.03 79.630.03mmD凸（D凹 ZmJ0 凸（79.63 0.5 0.24）0。.02 79.510.02mm其工作部分结构尺寸如图所示：2）冲40mm孔刃口尺寸计算：40。.62的凸凹模的制造公差由表查得凹 0.030mm,凸 0.020mm.由于凹 凸 0.050 Zmax Zmin , 故采用凸

8、模与凹模分别加工方法， 由表查得X=0.5 ，贝U：(d 凸 Zmin)0(40 0.5 0.62)0.0240.310002 mm0.030.03(40.31 0.24)040.550mm ,其工作部分结构尺寸如图所示:3) 冲5mm孔刃口尺寸计算：5。0.3的凸凹模的制造公差由表查得凹 0.020mm，凸 0.020mm.由于 凹 凸 0.040 Zmax Zmin ,故采用凸模与凹模分别加工方法，由表查得X=0.5，贝U：d凸(d X )0 凸(5 0.5 0.3) 00.025.150 0.02 mmd凹(d凸 ZmJ0 凹(5.15 0.24)00.02 5.390.02mm其工作部

9、分结构尺寸如图所示：冲】，： -QJJE232落料凹模结构尺寸计算落料凹模尺寸如图5.1所示Ir1图5.1落料凹模尺寸2.3.2.1 厚度 HdHd H 理 h式中H理一凹模的理论厚度。H理 0.256 L落 P落2 0.25 6 251.33 98018.7228.96mm进一位取整数取H理 29 mm查参考文献4知刃磨余量为 h 6。所以凹模厚度为29+6 = 35mm。因为落料冲裁力P落 98.02KN 150KN，所以凹模厚度应小于25mm所以将凹 模做成一块凹模板和一块夹板相拼的结构。综合模具结构设计，取凹模厚度H凹23 mm夹板厚度为12mm2.3.2.2 凹模板直径Dd零件外形为

10、圆形，而且完全对称，所以将凹模板做成圆形。Dd D 2W1W11.2H 理。式中 Wi 切断轮廓线到凹模边缘的尺寸，轮廓为平滑曲线时,所以Dd 80 2 1.2 29 149.6 mm查参考文献2按推荐值取Dd 150 mm所以凹模板外形尺寸150 352.3.3冲孔凸模与凸凹模结构尺寸确定图5.2凸模尺寸2.3.3.1冲孔凸模长度L如图所示L H1 I 自H1(0.6 0.8 ) H pHp 0.256 L孔 P孔2I 自 Hd h式中 H1 凸模固定板厚度；H p 冲孔凸模厚度，H卩1 21mm H p2 10mml 自 凸模自由长度。所以 比 (0.6 0.8 ) Hp=( 0.6 0.

11、8 )21 12.6 16.8mm 取 H1 14mmH1(0.6 0.8 ) H p= (0.6 0.8 ) X 10=68mm,取 H1 8mmI自 Hd h 231235 mm（考虑到在落料前冲孔凸模先接触板料，所以取l自35.5mr)i。所以取H114mmLiH1I自 =14+35.5=49.5mmL2H1I 自=14+35=49mm2.3.3.2 凸模强度（压应力）校核校核公式为P孔F min式中Fmin 凸模最小断面积，Fmimin25.13220.67mm ；2压一凸模材料的许用压应力，凸模材料选用Cr12MoV查参考文献2知，压(10001600) MPa 取压 1200 MP

12、a,因为土髓296旳所以凸模强度校核符合要求。2.3.3.3凸模刚度（细长杆失稳）校核。校核公式l maxEJ maxnP孔式中Imax 凸模最大自由高度;E凸模材料弹性模量，一般取 E2.1 105MPaJmax 凸模最小断面惯性矩，圆形断面J maxd464 ；支承系数，无导板导向2 ;n安全系数，钢取n 23。代入公式得EJ max2100005.1341 maxmax80.96 mm nP孔2 :64 3 6123实际l 自 35.5 mm2.5.2凸凹模固定板凸凹模固定板形状与凹模板一致，如图5.3所示，厚度为24mm2.5.3凸模固定板凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸与

13、凹模板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6 H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。凸模固定板为圆形，厚度般取凹模厚度的0.60.8倍，材料为Q235H凸固定 14mm2.5.4垫板冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的许用压应力，这时需 要在凸模端部与模座之间加上一块强度较高的垫板。即下列情况下雨加垫板。y yP式中y凸模端面的压应力，其数值为 -；yFy模座材料下雨压应力，其数值：铸铁约为lOOMPa钢约为200 MPa P 冲裁力；F 凸模上端面面积。垫板的下载与凸模固定板一致，厚度一般取 412mm垫板淬硬后两面

14、应磨平， 表面粗糙度 RsK 0.320.63。由于本套模具选用压入式模柄，在上模座与凸模固定板之间也必须安装垫板，厚度取为8mm下面校核一下凸凹模与下模座之间是否下雨加垫板。已知凸凹模下端面直径Dpd 90mm所以F D2 9026361.73mm244P % P落 61253.4 98018.7 159272.1N所以P 帖9272.1 25MPaF 6361.7模座采用铸铁，y 100MPay，所以不用加垫板。2.5.5卸料板卸料板同样为圆形板，直径和凹模板一致，如图5.3所示，厚度为10mm卸料板材料选A3或（45）钢，不用热处理淬硬取卸料板与凸凹模的双面间隙为0.10.3mm.卸料板

15、上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm螺纹部分为M1CK 10mm卸料 钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面lmm 有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。2.5.6模座根据凹模板的尺寸，模座采用标准的中间导柱圆形模座，材料采用HT20Q标记为：上模座 160 40 GB2855.11 81；下模座 160 45 GB2855.12 81。2.6压力机的确定模具的闭合高度为H 闭=日上模+ H 垫+ L+ H + H 下模h2 = (40+8+14+35+46+45-2 mm=186mm 式中L凸模长度，L=49mmH凹模厚度，H=35mm h2凸模冲裁后进

16、入凹模的深度，h2=2mm选择压力机JC23-35公称压力350KN最大闭合高度280mm最小闭合高度220mm所以 Hmax 5 H 模 Hmin 10压力机工作台尺寸380 610，一般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸50 70mm所以压力机合格，可用实用标准文档第3章零件建模装配体及工程图3.2零件建模通过前面的设计可知，该套模具共包含 28种零件，其中6种标准可从软件的零 件库中调用，剩余的22种则要有设计者之间设计。在CATIA中，可以通过多种方式将曲面转换为实体，下面为两种典型的零件的 画法。（1）凹模板操作步骤为：1.在草绘平面内作凹模板外形、刃口和销孔； 2.用拉伸命令将 平面拉伸为实体；3