第六章复合模

1、第六章第六章 复合模复合模n第一节 概述n第二节 复合模设计示范 第一节 概述n前几章介绍了各种单工序冲压模具的设计方法，在实际生产中常常将几个单工序冲压过程集中于一套模具来完成，这种在一副模具上、在冲床的一次行程中，在同一工位上完成两种或两种以上冲压工序的模具称为复合模。一、复合模的特点一、复合模的特点n1、生产效率成倍提高、生产效率成倍提高 n2、提高冲压件的质量、提高冲压件的质量n复合模的同心度误差在0.02 0.04mm以内。n3、对模具制造精度要求较高、对模具制造精度要求较高n 由于复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，故模具结构一般比单工序模复杂，而且各零部件在动作时要求相互不干涉

2、、准确可靠。这就要求模具的制造精度较高。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相对延长，维修也不如单工序模简便。二、复合模的种类n按复合工序的性质分类，复合模有以下几种：n（1 1）冲裁类复合模）冲裁类复合模 如落料、冲孔复合模、切断、冲孔复合模等。n（2 2）成形类复合模）成形类复合模 如弯曲复合模、复合挤压模等。n（3 3）冲裁与成形复合模）冲裁与成形复合模 如落料、拉深复合模、冲孔、翻边复合模、拉深、切边复合模、落料、拉深、冲孔、翻边复合模等。n按卸料方法分类，复合模有可分为： 顺装与倒装两种。顺装与倒装两种。 三、选择复合模的原则n1、生产批量 大批量更适合使用复合模。n2、冲压工件的

3、精度 当冲压工件的精度与同轴度要求高；形状复杂，重新定位可能产生较大加工误差的冲压工件，应考虑采用复合模。n3、复合工序的数量 一般复合模的复合工序数量在四工序以下，更多的工序将导致模具结构过于复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之下降，制造及维修更加困难。n在分析冲压件的特点，确定是否采用复合模时，可参照在分析冲压件的特点，确定是否采用复合模时，可参照以上原则及以上原则及表表2-82-8、表表2-92-9综合进行考虑。综合进行考虑。四、复合模设计要点四、复合模设计要点 从设计本质与单工序模无区别，但根据实际经验，需注意以下几个问题：n1、曲柄压力机的许用压力曲线与复合、曲柄压力机的许用压

4、力曲线与复合模压力曲线的关系模压力曲线的关系 对于单工序冲压加工，冲压力曲线不能超过曲柄压力机许用压力曲线，否则设备会因超载而损坏。对复合模加工也应满足这一要求。 但由于复合冲压时所用压力机的行程中有更大比例的工作行程，这样就容易造成超载。尤其是对落料、拉深复合模，落料在先，拉深在后，落料力一般较大，拉深力较小，而设备压力曲线的变化趋势则相反，所以极易产生超载，如右图。因此在选择设备时要特别注意。 2、复合模中凸凹模的设计、复合模中凸凹模的设计n在复合模中最具特点的模具零件是凸凹模。由于凸凹模的壁厚是由冲压工件的尺寸形状决定的，而凸凹模的壁厚从强度上要求不能过薄，否则模具寿命太短。因此凸凹模的

5、壁厚在设计时必须进行校核，使之大于壁厚值。最小壁厚值一般由经验定。n并且，当凸凹模装于上模时（正装复合模），内孔不积存废料，凸凹模受到的胀力小，此时最小壁厚可小一些，其值m可按式（2-27)确定.当凸凹模装于下模时（倒装复合模），凸凹模孔口中积存有废料，孔口授胀力大，此时最小壁厚要大些。其值m见表6-1。3、复合模中的卸料、推件装置、复合模中的卸料、推件装置n在复合模中由于有较多的动作要在冲床的一次行程中完成，为简化模具结构，通常将一些辅助动作，如卸料及推件，采用弹性装置来完成。同时弹性装置也可使冲压工件在整个冲压过程中始终受到压力，而冲压工件的平整度更好。4、复合模选用的模架、复合模选用的模

6、架 由于复合模的精度较高，故复合模的模架也应选用精度较高的模架。滚珠式模架相对于滑动式模架具有导向精度高寿命长的优点，因此常选用滚珠式模架。n模架中的模座也长选用钢板模，以代替普通的铸铁模座。n对要求精度高的复合模，可采用球面浮动模柄，以减小冲压设备或模具安装时的误差对模具的不利影响。应当注意的是，当采用浮动式模柄时，导柱不能离开导套，否则可能产生严重的导柱不能离开导套，否则可能产生严重的机床和人身事故。机床和人身事故。5、复合模工作部分零件的材料选用、复合模工作部分零件的材料选用 复合模的工作部分零件应选用加工性较好的材质，如应选用：耐磨性好、淬透性高、热处理变形小的材料。 第二节第二节 复

7、合模设计示范复合模设计示范n一、落料、冲孔、弯曲复合模一、落料、冲孔、弯曲复合模n工件名称：盖板 生产批量：大批量n材料：Q235-A钢，厚度t=3mmn工件简图：如右图所示n1、冲压工件的工艺分析、冲压工件的工艺分析 一般对于这样的工件，通常采用先落料、冲孔，再弯曲的加工方法。由于批量大，考虑将三道工序放到一起进行。 将三道工序复合在一起，可以有以下两个不同的方案：1）先落料，然后冲孔和弯曲在同一工步；2）落料、冲孔为同一工步先完成，然后进行弯曲。 采用方案1），不易保证长度尺寸 的精度，而且易使内孔冲头磨损，降低模具寿命。经分析、比较确定用方案2）。 对于弯曲的回弹，可以用减小间隙的方法来

8、避免或减小回弹。mm15. 0042n 该冲压工件的形状较为简单且对称，弯曲部分有R=2.5mm的圆角过渡。除孔 有精度要求外，其余尺寸精度要求不高。材料为Q235-A钢，其冲压性能较好，空域外缘的壁厚较大，根据表6-1知复合模中的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。因此该冲裁件可选用落料、冲孔及弯曲的复合模。mmmm15. 00021. 0042182、主要工艺参数计算、主要工艺参数计算1）毛坯的尺寸计算）毛坯的尺寸计算 见毛坯的工件展开图见毛坯的工件展开图n按弯曲件展开来计算，中性层r=R+Kt 式中：r中性层半径（mm）； R弯曲内半径，R=2.5mm； K中性层位置因数，由表3-2查出K=0

9、.3; t材料厚度，t=3mm。 则中性层半径 r=2.5+0.3mm3mm=3.4mm。中性层长度直线部分长度为：a=15mm-2.5mm-3mm=9.5mm b=86mm-2.5mm-3mm=80.5mm L=a+b+l=9.5mm+80.5mm+5.34mm=95.34mmmmmmrl34.5180904.314.3180n按弯曲件展开来计算: 式中：r中性层半径（mm）； R弯曲内半径，R=2.5mm； K中性层位置因数， t材料厚度，t=3mm。 则中性层半径 r=2.5+0.3mm3mm=3.4mm。中性层长度直线部分长度为：a=15mm-2.5mm-3mm=9.5mm b=86m

10、m-2.5mm-3mm=80.5mm L=a+b+l=9.5mm+80.5mm+5.34mm=95.34mm返回mmlmmlmmmmlmmmmmml40268.805.802264084.145.8034.95432221则毛坯的外形尺寸为：则毛坯的外形尺寸为：n 由表216可查得冲裁时的搭边值a=3mm、a1=2.5mm，则条料宽度为： b=40mm+23mm=46mm 送进步距为： h=95.34mm+2.5mm=97.84mm2）压力中心计算）压力中心计算 因该工件是轴对称零件，所以其中心在对称中心线上。计算压力中心时，仅考虑如右下图所示x方向的值。n设模具的压力中心坐标为xc、yc，则

11、yc=0。n3)各部分工艺力计算各部分工艺力计算n（1）落料力计算 F落=1.3Ltn式中：F落落料力(N)； L工件外轮廓周长(mm); t 材料厚度(mm)；t=3mm； 材料的抗剪强度。由书末附录A1查得=310MPa。 L=2(14.84+80.8)mm+26mm+40mm=257.28mmn 则: F落=(1.3257.28310)N311.05kNmmlllllllxlxlxlxlxlxlxlxc51765432177665544332211(2)冲孔力计算冲孔力计算 F冲=1.3Lt 式中L工件内轮廓周长(mm) 则F冲=1.33.14(18+6)3310N 91.11kNn(3

12、)卸料力卸料力 F卸=K卸F 式中K卸卸料力因数，其值由表2-15查得 K卸=0.03，则： F卸= K卸F落9.33kN F卸=K卸F冲2.73kN n（4）推件力）推件力 F推=nK推F冲 式中K推推件力因数，其值由表2-15查得K推=0.045。 冲孔凹模刃口直壁高度h=6mm，则： P推=20.04591.11kN 8.2kN n（5）弯曲力计算弯曲力计算 按近似压弯力公式计算：n式中： F1自由弯曲力(N)； B弯曲件的宽度，B=40mm； t弯曲件的厚度，t=3mm； R弯曲件的内弯曲半径，R=2.5mm； b材料的强度极限；由书末附录查得b=380MPa ； K安全因数，一般取K

13、=1.3。则236mmmmntRKBtFb217.0kNNF63.2235.23803403.17.021（6）压料力）压料力 FQ的值可近似取自由弯曲力的30%80%， 即： FQ =0.8F1=0.822.6310=18.11kN 则总冲压力为F总=F落+F冲+F卸+F卸+F推+F1+FQ= (311.05+91.11+9.33+2.73+8.2+22.63+18.11)10N 465.16kN n4）冲压设备的选择）冲压设备的选择 为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力F压(1.61.8) F总的原则选取压力机。参照书末附录B3可选取公称压力为630kN的开式双柱可倾压力机，该压力机与

14、模具设计的有关参数为： 公称压力： 630kN 滑块行程130mm 最大闭合高度：360mm 封闭高度调节量：80mm 工作台尺寸：480mm710mm 模柄孔尺寸：50mm80mm3、主要工作部分尺寸计算、主要工作部分尺寸计算 落料凹模、冲孔凸模、凸凹模和弯曲模的工作关系如图6-6所示。n 根据表2-10查得，冲裁模初始双面间隙 未注公差的毛坯的尺寸按照IT14级精度计算，也可查书末附录D1。磨损因数x的值见表2-13。n1）落料刃口尺寸计算）落料刃口尺寸计算 设冲裁凸模、凹模分别按IT6和IT7级制造，也可查表2-12。，mmZmmZ42. 036. 0maxmin工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸

15、043.0184.14l052. 0326l062. 0440l087. 034.95L002. 016.14002. 038.25002. 033.390025. 055.9402. 0052.14025. 0074.2503. 0069.39035. 0091.940min凸凸ZxDD凹凹0 xDDn校核：n对于l1: 0.02mm+0.02mm=0.04mm0.06mmn对于l3: 0.02mm+0.025mm=0.045mm0.06mmn对于l4： 0.02mm+0.03mm=0.05mm1073N。n检验是否满足 ：nFF/1卸nFF/5 . 0卸预NkNkNnF1037037.19

16、33.9/预总ss 1其中s工作=15mm+1mm=16mm，查附录C1及负荷一行程曲线，可得下列有关数据。 故选取66号弹簧，外径D=40mm，钢丝值径d=6mm，自由状态下高度H=140mm。弹簧序号弹簧序号HH1S1=H-H1S预预s总总=s工作工作+s预预+s修磨修磨(=6)625036.113.9729637049.320.71133649062.527.514366511075.634.418406614095.444.6224467170115.254.83052返回弹簧的装配高度H2=H-s预=118mm。下卸料板厚度取20mm，根据结构选用280mm170mm20mm标准模板

17、，内孔与凸凹模间隙为0.1mm。n 同理，根据模具结构尺寸，上卸料装置由书末附录C1中选取2个38号弹簧，外径D=20mm，钢丝直径d=3mm，自由状态下高度H=65mm；装配高度H2=123mm。n2）凸凹模外形尺寸凸凹模外形尺寸 该凸凹模的最小壁厚为7mm。 通过表6-1校核，可知凸凹模 的壁厚有足够的强度。根据下卸料 弹簧和下卸料板的厚度及模具结构， 可选取凸凹模的高度为78mm。其 结构如右图。3）模架的选择）模架的选择n凹模外形尺寸及弹簧尺寸确定后，可参照有关标准选取后侧导柱模架280mm170mm220mm265mm(GB/T2851.390)。n上模座：280mm 170mm50

18、mm 材质为HT200n下模座：280mm170mm60mm 材质为HT200n导柱：32h5 210mm 材质为20钢n导套：32H6 115mm48mm 材质为20钢n导柱、导套渗碳深度0.8 1.2mm，硬度58 62HRC。n冲孔凸模、落料凹模、凸凹模及弯曲凸、凹模的材料可采用Cr12，热处理硬度6064HRC。5、模具的动作过程、模具的动作过程n 由于该模具是落料、冲孔、弯曲复合模，因此落料凸模由于一部分为弯曲模。考虑到弯曲成形要滞后于落料、冲孔工序，而且必须保证 的尺寸精度，为此设计了一个活动凸模块和滚轮滑块结构（见图6-6）。活动凸模块20下面需安装 复位弹簧，凸模块下表面与滑块21上表面设计成约10的斜面，便于抽动和复位。转动板18的设计是根据上模的行程，计算出恰好在拉动滑块脱离活动凸模块的时候开始压弯工