圆垫片落料冲孔复合模设计资料讲解

垫片落料冲孔复合

模设计

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垫片34复合模CAD设计

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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c>L5t要求。

(c=8°-4()-2.5=17.51.5t=1.5)

(1)尺寸精度

任务书对冲件的尺寸精度要求为1T12级，

查参考文献［2］知，普通冲裁时对于该冲件的精度要求为IT12〜IT11级，所以

尺寸精度满足要求。

(2)冲裁件断面质量

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B=D+2a=80+2*2=84mm

2.1.2.4材料利用率月

nA

r|=—xlOO%

SB

式中〃一一个步距内冲裁件数目；A——冲裁件面积（包括内形结构废料）；

步距长度；R——板料宽度；

取：n=l;A=n*402=5026.55；S=81.5；B=84

月=5026.55/81.5*84=73.4

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2.2冲压力及压力中心的计算

2.2.1计算冲压力

2.2.1.1冲裁力

冲裁力公式为P=H落

式中产一冲裁力；

女—冲孔冲裁力；

%—落料冲裁力。

2.2.1.2冲孔冲裁力相

&=〃KL孔rr

式中K一系数（取K=L3）；

一孔的个数：n=3。

一冲孔周长，mm

%2=血=乃x5=15.7mtn

一材料厚度，

一材料抗剪强度，查参考文献［2］知LY12,〜320MPa,取MPa,

PfL=P}+P2=1.3x125.66x1x300+2x13x15.7x1x300=61253.4=61.25KN

2.2.1.3落料冲裁力P落o

P落=KL落”

L,落=.TD=x80=251.33mm

所以P落=1.3x251.33x1x300=98018.7N=98.02KN

2.2.1.4卸料力4。

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式中一卸料系数，查参考文献［1］知〜0.()5,取o

所以%=0.03x98.02=2.94KN

2.2.1.5推料力P推

尊="K推尊

式中一推料系数，查参考文献川取O

一同时卡在凹模洞孔内的件数，。

所以辱=3x0.055x61.25=10.1KN

2.2.1.6顶件力P项

%=K小标+PQ

式中一顶件系数，查参考文献⑴取V

所以P顶=0.06x(61.25+98.02)=9.56KN

2.2.1.7总冲压力以

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息=P+P卸+联=+曝+%+尊=61.25+98.02+2.94+10.1+9.56=181.87K

N

初选压力机:Jc23-350

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兀何

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；

冲孔尺寸卅二。40产2,叫二姬73；

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位置尺寸”=3()±().105。

查得冲裁模刃口双间隙

mm,mrrio

1)落料刃口尺寸计算：

的凸凹模的制造公差由表查得

5凹=0.030nvn,

5凸=0.020mm。

由于

故采用凸'模与凹模分开加工方法，

由表查得X=0.5,则：

。凹=CD-XA丽=(80-0.5x0.74)对3=79.63—3mm

=(D|U1-Zmin)%h=(79.63-0.5x0.24)°a02=79.51^,;^

其工作部分结构尺寸如图所示：

2)冲40画孔刃口尺寸计算：

。40产的凸凹模的制造公差由表查得

如=0。30""〃，

b凸=0.020〃〃〃.

由于6凹+5凸=0.050<Zmax-Zmin,

故采用凸模与凹模分别加工方法，

由表查得X=0.5,则：

0

八=(d+AA)?公=(40+().5x0.62)°0s=40.31ao?mm

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4产3凸+Z*)一=(40.31+0.24)1=40.55-mm,

其工作部分结构尺寸如图所示：

3)冲5mm孔刃口尺寸计算：

。573的凸凹模的制造公差由表查得

如=0.020〃"〃，

3凸=0.020〃〃〃.

由于5凹+5凸=0・M〈Zmax—ZmM,

故采用凸模与凹模分别加工方法，

由表查得X=0.5,则：

4%=(d+XA)°s=(5+0.5X0.3)°,=5.15,o,mm

口-CAIL-U.WoZoTJ.IJ,

瓯=3凸+乙田/铜nSlS+O.ZG/02=5.39^m,n

其工作部分结构尺寸如图所示：

40.31.Q.02

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2.3.2落料凹模结构尺寸计算

落料凹模尺寸如图5.1所示。

图5.1落料凹模尺寸

2.3.2.1厚度Hd

“"=“理+〃

式中”理一凹模的理论厚度。

H?v=0.25.L落七2=0.25x1251.33x98018.72=28.96mm

进一位取整数取“理=29mm

查参考文献⑷知刃磨余量为0=6。

所以凹模厚度为29+6=35mm。

因为落料冲裁力，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mm,夹板厚度为12mm。

2.3.2.2凹模板直径B,

零件外形为圆形，而且完全对称,所以将凹模板做成圆形。

Dd=D+2W]

式中一切断轮廓线到凹模边缘的尺寸,轮廓为平滑曲线时，。

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所以D(l=80+2x1.2x29=149.6mm

查参考文献⑵按推荐值取Dd=150mm

所以凹模板外形尺寸例50x35

2.3.3冲孔凸模与凸凹模结构尺寸确定

2.3.3.1冲孔凸模长度L

如图所示

L=+/自

%=(0.6〜0.8)Hp

3=025向/

%=Hd+h

式中修一凸模固定板厚度；

一冲孔凸模厚度，21mm；10mm

/自一凸模自由长度。

所以(0.6〜0.8)=(0.6〜().8)12.6〜16.8mm,取14mm。

H；=(0.6~0.8)H『(0.6~0.8)x10=6-8mm,取乩=8mm。

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mm（考虑到在落料前冲孔凸模先接触板料,所以取mm）。

所以取修二14mm

乙=储+/（1=14+35.5=49.5mrn

L2=H]+/f1=14+35=49mm

2.3.3.2凸模强度（压应力）校核

校核公式为<[<J]&

产min

式中一凸模最小断面积，；

一凸模材料的许用压应力，凸模材料选用Crl2MoV,查参考文献⑵知,

（1000〜1600）MPa,取1200MPa。

因为£=刍友-=296MPa<[cr],t

―20.67压

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。

max

校核公式max

I

式中（ax—凸模最大自由高度；

E一凸模材料弹性模量,一般取MPa；

一凸模最小断面惯性矩，圆形断面；

一支承系数，无导板导向；

一安全系数，钢取2〜3。

代入公式得

<£口…=£210000X\X5.134

max4V，吗2V64x3x6123=80.96mm

实际/自二35,5mm<40.96mm

所以凸模刚度符合要求

2.3.3.4凸凹模工作尺寸计算

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图5.3凸凹模各部分尺寸

1）凸凹模长度〃”确定

HM=%由一力预+“卸+”2=14—2+10+24=46mm

式中一卸料板厚度，取mm；

一凸凹模固定板厚度，（0.6〜0.8）二（0.6〜0.8）21-28mm,

取mm。

2）凸凹模壁厚校核

查参考文献［2］知，倒装复合模凸凹模最小壁厚（料厚mm）;

本设计中〃=（79.49-60-5.39）/2=7.05>%而

所以凸凹模壁厚校核合格，按图设计的凸凹模符合要求。

3）其他

漏料孔直径取，刃口直边设计存三片料，高为5mm,凸凹模和凸凹模固定板

之间在装配时安装止转销防转。

2.4模具总体结构设计

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冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必

清除废料,操作方便,应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，

因此凸凹模的壁厚应严格控制，以免强度不足。

经分析,此工件有三个孔,若采用正装式复合模,操作很不方便；另外，此工件无较

高的平直度要求,工件精度要求也较低,所以从操作方便、模具制造简单等方面考

虑,决定采用倒装式复合模。

2.4.1送料定位机构设计

采用伸缩式挡料销纵向定位,安装在橡胶垫和活动卸料板之间。工作时可随凹模

下行而压入孔内，工作很方便.

2.4.2卸料机构设计

2.4.2.1条料的卸除

采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模,所以卸料板安装在下模。

2.4.2.2工件的卸除

采用打料装置将工件从落料凹模中推下，罗在模具工作表面上。

2.4.2.3冲孔废料的卸除

下模座上采用漏料孔排出。冲孔废料在下模的凸凹模内积聚到一定数量,便从下

模座的漏料孔中排出。

2.4.3出件机构设计

因为是复合模结构,所以采用上出件机构

2.5其他零件尺寸的确定

2.5.1橡胶垫

为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏,其允许的最大压缩两不得超过摘要高度的

45%,一般取自由高度的35%〜45%。橡胶垫的预压缩量一般取自由高度的10%〜

15%o

橡胶垫产生的力

F=Ap

式中/一压力；

4—橡胶垫横截面积；

一与橡胶垫压缩量有关的单位压力，如表5.1

所示。

表5.1橡胶压缩量和单位压力

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橡胶压缩量单位压力橡胶压缩量单位压力(MPa)

(%)(MPa)(%)

100.26251.03

150.50301.52

200.70352.10

取,则

2940

4=0.23MPa

〃丁12644.9

取压缩量为25%,预压缩量为10%,工作行程mmo

所以橡胶垫的自由高度为

mm,取14mm

预压缩量取为力预=2mo

2.5.2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24nlm。

2.5.3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

II7/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

一般取凹模厚度的。6~0.8倍,材料为Q235

"凸固定=14mm

2.5.4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。

*<1*1

式中一凸模端面的压应力，其数值为；

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一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；

尸一凸模上端面面积。

垫板的下载与凸模固定板一致，厚度一般取4〜12nm1。垫板淬硬后两面应磨平,

表面粗糙度RaWO.32-0.63。

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8mmo

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mm,所以

F=-D2=-x902=6361.73/77//Z2

44

P=P^+P落=61253.4+98018.7=159272.1N

所以巴=p!=1嘿5927告21=25加'

rOJOL/

模座采用铸铁，: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0.1~0.3mm.

卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm,螺纹部分为MIOXIOmm。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1mm,

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HT200。

标记为：上模座GB2855.11—81；

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下模座160x45GB2855.12—81o

2.6压力机的确定

模具的闭合高度为

H闭二H上模+H垫+L+H+H下模一h2=(40+8+14+35+46