圆垫片落料冲孔复合模设计

沈阳航空学院课程设计说明书4工艺计算垫片34复合模CAD设计沈阳航空学院课程设计说明书4工艺计算第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。（5.175.224080c1.5t=1.5）（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IT12～IT11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12.5～3.2m，毛刺允许高度为0.05～0.1mm；本产品在断面粗糙度上没有太沈阳航空学院课程设计说明书4工艺计算严格的要求，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。图2.1排样图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=84mm2.1.2.4材料利用率η沈阳航空学院课程设计说明书4工艺计算nASB式中n—一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=π*40²=5026.55；S=81.5；B=84η=5026.55／81.5*84=73.4沈阳航空学院课程设计说明书4工艺计算72.2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落孔PPP式中P—冲裁力；孔P—冲孔冲裁力；落P—落料冲裁力。2.2.1.2冲孔冲裁力孔PtnKLP孔孔式中K—系数（取K=1.3）；n—孔的个数，n=3。孔L—冲孔周长，66.125401dL孔mm7.1552dL孔mmt—材料厚度，mm1t—材料抗剪强度，查参考文献[2]知LY12，280～320MPa，取300MPa。30017.153.12300166.1253.121PPP孔=61253.4=61.25KN2.2.1.3落料冲裁力落P。tKLP落落3.325180DL落mm所以98.02KN.7N9801830013.32513.1落P2.2.1.4卸料力卸P。沈阳航空学院课程设计说明书4工艺计算8卸卸卸PKP式中卸K—卸料系数，查参考文献[1]知01.0卸K～0.05，取03.0卸K。所以4.922.09803.0卸PKN2.2.1.5推料力推P推推推PnKP式中推K—推料系数，查参考文献[1]取055.0卸K。n—同时卡在凹模洞孔内的件数，3n。所以1.1025.6155.003推PKN2.2.1.6顶件力顶P）（落孔顶顶PPKP式中顶K—顶件系数，查参考文献[1]取06.0顶K。所以56.92.09825.6106.0顶PKN2.2.1.7总冲压力总P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56.91.1094.202.9825.61推卸落孔推卸总PPPPPPPP=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074.080A；沈阳航空学院课程设计说明书4工艺计算8冲孔尺寸62.00140B,3.0025B；位置尺寸105.030H。查得冲裁模刃口双间隙24.0minZmm，36.0maxZmm。1）落料刃口尺寸计算：074.080的凸凹模的制造公差由表查得mm030.0凹，mm020.0凸。由于minmax05.0ZZ凸凹，故采用凸模与凹模分开加工方法，由表查得X=0.5，则：mmXDD03.0003.00063.7974.05.080）（）（凹凹mmZDD002.0002.00min51.79)24.05.063.79()(凸凹凸其工作部分结构尺寸如图所示：2）冲40mm孔刃口尺寸计算：62.0040的凸凹模的制造公差由表查得mm030.0凹，mm020.0凸.由于minmax050.0ZZ凸凹,故采用凸模与凹模分别加工方法，由表查得X=0.5，则：沈阳航空学院课程设计说明书4工艺计算8mmXdd002.0002.0031.4062.05.040）（）（凸凸mmZdd03.0003.000min55.40)24.031.40()(凹凸凹,其工作部分结构尺寸如图所示：3）冲5mm孔刃口尺寸计算：3.005的凸凹模的制造公差由表查得mm020.0凹，mm020.0凸.由于minmax040.0ZZ凸凹,故采用凸模与凹模分别加工方法，由表查得X=0.5，则：mmXdd002.0002.0015.53.05.05）（）（凸凸mmZdd02.0002.000min39.5)24.015.5()(凹凸凹其工作部分结构尺寸如图所示：沈阳航空学院课程设计说明书4工艺计算86其他零件的设计142.3.2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dHhHHd理式中理H—凹模的理论厚度。96.287.9801833.25125.025.06262落落理PLHmm进一位取整数取29理Hmm查参考文献[4]知刃磨余量为6h。所以凹模厚度为29+6=35mm。因为落料冲裁力KNKNP15002.98落，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23凹Hmm，夹板厚度为12mm。2.3.2.2凹模板直径dD零件外形为圆形，而且完全对称，所以将凹模板做成圆形。12WDDd6其他零件的设计14式中1W—切断轮廓线到凹模边缘的尺寸，轮廓为平滑曲线时，理HW2.11。所以6.149292.1280dDmm查参考文献[2]按推荐值取150dDmm所以凹模板外形尺寸351502.3.3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如图所示自lHL11H（0.6～0.8）pH6225.0孔孔PLHphHld自式中1H—凸模固定板厚度；pH—冲孔凸模厚度，1pH21mm；2pH10mm自l—凸模自由长度。所以1H（0.6～0.8）pH=（0.6～0.8）2112.6～16.8mm，取1H14mm。6其他零件的设计14'1H（0.6～0.8）pH=（0.6～0.8）×10=6～8mm,取1H8mm。351223hHld自mm（考虑到在落料前冲孔凸模先接触板料，所以取5.35自lmm）。所以取1H14mm自lHL11=14+35.5=49.5mm自lHL12=14+35=49mm2.3.3.2凸模强度（压应力）校核校核公式为压孔][minFP式中minF—凸模最小断面积，222min67.20213.52mmdF；压][—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][（1000～1600）MPa，取压][1200MPa。因为29667.206123minFP孔MPa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。校核公式孔nPEJlmaxmax式中maxl—凸模最大自由高度；E—凸模材料弹性模量，一般取5101.2EMPa；maxJ—凸模最小断面惯性矩，圆形断面644maxdJ；—支承系数，无导板导向2；n—安全系数，钢取n2～3。代入公式得96.80612336413.521000024maxmax孔nPEJlmm6其他零件的设计14实际5.35自lmm40.96mm所以凸模刚度符合要求2.3.3.4凸凹模工作尺寸计算图5.3凸凹模各部分尺寸1）凸凹模长度pdH确定4624102142HHhhHpd卸预自由mm式中卸H—卸料板厚度，取10卸Hmm；1H—凸凹模固定板厚度，1H（0.6～0.8）hH凹=（0.6～0.8）3521～28mm，取241Hmm。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.72minn（料厚1tmm）；本设计中min5.072/9.35609.479nn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mm441mm72，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。6其他零件的设计142.4模具总体结构设计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%。橡胶垫产生的力ApF6其他零件的设计14式中F—压力；A—橡胶垫横截面积；p—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橡胶压缩量（%）单位压力（MPa）橡胶压缩量(%)单位压力(MPa)1015200.260.500.702530351.031.522.10取222mm9.12644801504A，则23.09.126442940APp卸MPa取压缩量为25%，预压缩量为10%，工作行程21tsmm。所以橡胶垫的自由高度为3