圆垫片落料冲孔复合模设计.doc

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。 （ 1.5t=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，毛刺允许高度为0.050.1mm；本产品在断面粗糙度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，。当t=1时，a=2，b=1.52.1.2.3条料宽度 B=D+2a=80+2*2=84mm 2.1.2.4材料利用率 式中 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=*40=5026.55；S=81.5；B=84 =5026.5581.5*84=73.42.2 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 式中 冲裁力； 冲孔冲裁力； 落料冲裁力。2.2.1.2 冲孔冲裁力 式中 K系数（取K=1.3）； 孔的个数，n=3。 冲孔周长，mm mm 材料厚度， 材料抗剪强度，查参考文献2知LY12，320MPa，取MPa。 =61253.4=61.25KN2.2.1.3 落料冲裁力。 mm 所以 2.2.1.4卸料力。7 式中 卸料系数，查参考文献1知0.05，取。 所以 KN2.2.1.5 推料力 式中 推料系数，查参考文献1取。 同时卡在凹模洞孔内的件数，。 所以 KN2.2.1.6 顶件力 式中 顶件系数，查参考文献1取。 所以 KN 2.2.1.7 总冲压力冲裁时，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=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；冲孔尺寸,；位置尺寸。查得冲裁模刃口双间隙mm， mm。1）落料刃口尺寸计算：的凸凹模的制造公差由表查得 ， 。 由于 ， 故采用凸模与凹模 分开加工方法，由表查得X=0.5，则： 其工作部分结构尺寸如图所示：2）冲40mm孔刃口尺寸计算：的凸凹模的制造公差由表查得，.由于 ,故采用凸模与凹模分别加工方法，由表查得X=0.5 ，则： ,其工作部分结构尺寸如图所示： 3）冲5mm孔刃口尺寸计算：的凸凹模的制造公差由表查得，.由于 ,故采用凸模与凹模分别加工方法，由表查得X=0.5 ，则： 其工作部分结构尺寸如图所示：86 其他零件的设计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 式中 凹模的理论厚度。mm进一位取整数取 mm查参考文献4知刃磨余量为 。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 零件外形为圆形，而且完全对称，所以将凹模板做成圆形。 式中 切断轮廓线到凹模边缘的尺寸，轮廓为平滑曲线时，。 所以 mm 查参考文献2按推荐值取 mm 所以凹模板外形尺寸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冲孔凸模长度如图所示 （0.60.8） 式中 凸模固定板厚度； 冲孔凸模厚度，21mm；10mm 凸模自由长度。 所以 （0.60.8）=（0.60.8）12.616.8mm，取14mm。（0.60.8）=（0.60.8）10=68mm, 取8mm。mm（考虑到在落料前冲孔凸模先接触板料，所以取 mm）。所以 取14mm =14+35.5=49.5mm =14+35=49mm2.3.3.2 凸模强度（压应力）校核校核公式为 式中 凸模最小断面积，； 凸模材料的许用压应力，凸模材料选用Cr12MoV，查参考文献2知，（10001600）MPa，取1200 MPa。因为 MPa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 式中 凸模最大自由高度； E 凸模材料弹性模量，一般取MPa； 凸模最小断面惯性矩，圆形断面； 支承系数，无导板导向；安全系数，钢取23。 代入公式得 mm实际 mm40.96mm 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）凸凹模长度确定 mm式中 卸料板厚度，取mm； 凸凹模固定板厚度，（0.60.8）=（0.60.8）2128mm，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 式中 压力； 橡胶垫横截面积； 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 ，则MPa 取压缩量为25%，预压缩量为10%，工作行程mm。 所以橡胶垫的自由高度为 mm，取14mm 预压缩量取为 2m。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24mm。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，厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，材料为Q235 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。式中 凸模端面的压应力，其数值为； 模座材料下雨压应力，其数值：铸铁约为100MPa，钢约为200 MPa； 冲裁力； 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。垫板淬硬后两面应磨平，表面粗糙度Ra0.320.63。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mm，所以 所以 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0.10.3mm.卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm，螺纹部分为M1010mm。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HT200。标记为：上模座 GB2855.1181；下模座 GB2855.1281。2.6 压力机的确定模具的闭合高度为H闭=H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=49mm； H凹模厚度，H=35mm；h2凸模冲裁后进入凹模的深度，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 所以压力机工作台尺寸，一般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸5070mm，所以压力机合格，可用14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.用异性孔向导命令