垫圈落料冲孔复合模设计

垫圈落料冲孔复合模设计

图1显示了冲压机械的零件图和要求。1孔尺寸、材料图1所示的垫圈属对称的圆形件,外形尺寸为￠42,内孔尺寸为￠13,形状简单、对称;图中尺寸全为未注公差尺寸,按IT14级选取,产品精度要求不高;材料为10钢,冲裁良好。经分析,该产品具有良好的冲裁工艺性。2模具生产方案冲裁该垫圈具有以下几种方案:方案一:落料→冲孔,采用单工序模生产。方案二:落料冲孔一次成形,采用复合模生产。方案三:冲孔→落料,采用连续模生产。方案一,模具结构简单,但须两付模具,两道工序生产,生产效率低,因定位的影响,产品精度不高。方案二,模具结构较为复杂,但只需一付模具,一道工序生产,生产效率高,产品质量全由模具保证,产品精度高,质量好。方案三,模具结构复杂,虽然也是一付模具一道工序生产,但产品质量因定位误差的影响不高,模具维修和制作困难。经分析和结合生产实际,决定采用方案二,用复合模生产。3导料销口控制方式根据零件的结构特点和技术要求,采用倒装复合模结构。条料的送进方向和步距由导料销和挡料销控制,采用弹性卸料,上打料,废料直接从模具漏出的卸料方式,为操作方便,采用后侧导向标准模架,用导柱、导套导向。落料凹模直接用螺钉和销钉固定在模板上,冲孔凸模和凸凹模采用固定板固定。4计算工艺4.1工件搭边搭边冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法,称为排样。该工件排样根据落料工序设计,考虑操作方便及模具结构简单,故采用单排排样设计,采用手工送料,采用导料销导料、挡料销挡料。由查得工件侧搭边a1=1.5mm,工件间搭边a=1.2mm。条料的宽度B:B=42+2a1=45mm,条料的步距S:S=42+a=43.2mm一个步距内的材料利用率由查得:排样图如图2所示。4.2凹模法律性质计算计算描述(1)落料力的计算查可得落料力F落:F落=1.3LtτL—工件外轮廓周长;L=πD=3.14×42≈132mm;t—材料厚度;t=2mm;τ—材料抗剪强度(MPa);查资料可得:τ=260MPa;落料力则为:F落=1.3×132mm×2mm×260MPa≈89.23kN。(2)卸料力的计算查可得卸料力F卸:F卸=K卸F落(3)冲孔力的计算查可得冲孔力F冲:F冲=1.3LtτL—工件内轮廓周长,L=3.14×13=40.8mm(4)推件力的计算查可得推件力F推:F推=nK推F冲K推—推件力因数,由查得K推=0.05;n—卡在凹模内的工件数,取凹模刃口的直臂厚度为6mm,n=6/2=3;(5)冲压力的计算:查可知冲压力F总:F总=F落+F冲+F卸+F推=89.23+27.58+5.35+4.1=124.918kN4.3压力中心该零件为圆形对称件,其压力中心即为其几何中心。4.4主要技术参数根据公称压力来选取压力机,查选用公称压力为160kN的开式压力机,其主要技术参数为:公称压力:160kN最大闭合高度:220mm4.5冲裁模zmin转换对工件未注公差可按IT14计算,查公差表可得￠42的公差为0.62,￠13的公差为0.43,故可将其尺寸转换为￠42→Φ420-0.62,￠13→Φ130+0.43,查得冲裁模刃口双面间隙Zmin=0.22mm,Zmax=0.26mm。4.5.1根据落叶松凹模的尺寸计算落料凸模D凸按落料凹模尺寸配制,保证其双面间隙为0.22~0.26mm。4.5.2模配合加工方法查核由于δ凹+δ凸=0.040>Zmax-Zmin,故采用凸模与凹模配合加工方法,由查得X=0.5,d凸=(dmin+XΔ)0-δ凸=(13+0.5×0.43)0-0.02=13.20-0.02mmd凹按凸模尺寸配制,其双面间隙为0.22~0.26mm。4.6可扩充料作为弹性元件,增加了染整的自由高度,使减减了u为了得到较平整的工件,此模具采用弹压式卸料结构,使条料在冲裁过程中始终处在一个稳定的压力之下,从而改善了毛坯的稳定性,使制件平整。卸料采用橡胶作为弹性元件,按公式计算橡胶的自由高度:式中:H自由—橡胶的自由高度(mm);S工作—工作行程与模具修磨或调整(4~6mm)之和;则:H自由=(3.5-4)×8=28-32mm;因此橡胶的装配高度:橡胶的断面面积,在模具装配时按模具空间大小确定。5标准零件的设计5.1凹模尺寸查核由于此套模具为复合模,采用倒装结构,凹模直壁式的,材料选择为Cr12,热处理硬度为58~62HRC,此凹模板采用圆形,查可得:(1)凹模壁厚取35mm,所以可得凹模的外形尺寸:F-冲裁力(N);K1-凹模材料修正系数,合金工具钢取1,碳素工具钢取1.3;K2-凹模刃口周边长度修正系数查资料(1)可知;按GB2858.1-81取标准值30mm。(3)螺孔中心到凹模板外缘的尺寸:L=2d,选螺栓为M6的内六角螺栓,L=2×8=16mm,从总体角度出发,取:L=15mm,(4)销孔中心到凹模板外缘的尺寸,查资料可取:L=15mm。其结构如图3所示。5.2胶安装高度材料选择为Cr12,热处理硬度为58~62HRC。高度取H=47mm。橡胶安装高度可在凸凹模固定板上开沉孔。刃口尺寸在前面已经确定,综合考虑其它的因素决定其具体尺寸如图4所示。图中刃口尺寸仅供参考,￠42尺寸以落料凹模为准,￠13尺寸以冲孔凸模为准,保证两者双边间隙为0.22~0.26mm。5.3总体高度的确定材料选择为Cr12,热处理硬度为58~62HRC。总体高度为:H=50mm;与固定板采用H7/m6d的过渡配合。其具体结构如图5所示。5.4模架和导柱的确定由上可知,凹模周界为￠110,凹模、凸凹模、凸模、垫板的厚度为30mm、47mm、50mm、10mm,选用标准模架为:模架125×125×160~190ⅠGBT2851.3—90。上模板为125×125×35GB/T2855.5—90,下模板为125×125×45GB/T2855.6—90。导柱A22h5×150GB/T2861.1—90;导套A22H6×90×33GB/T2861.1—90。5.5材料、热处理后硬度垫板外形尺寸与凹模周界尺寸一致,其厚度尺寸参照周界尺寸按国标确定,一般为10mm,材料为45钢,热处理后硬度为42~45HRC。固定板外形与凹模轮廓尺寸基本是一致的,厚度可按照经验公式(0.6~0.8)Hd=(0.6~0.8)×30。即:固定板厚度为20mm,材料为Q235,防锈处理。6压力和速度控制模具装配图如图6所示。模具工作零件由凸凹模5.落料凹模7和冲孔凸模9组成,完成对垫圈的冲裁;由卸料螺钉2、卸料橡胶4和卸料板6组成的卸料机构将箍紧在凸凹模上的条料卸下,由打杆13、打板14、打料杆11和打料器组成的打料机构将卡在凹模里的垫圈从凹模中打下,冲孔废料则从凸凹模和下模板的漏料孔中漏出;条料的送进方向和送进距离则由浮动导料销19和浮动挡料销18控制。模具采用导柱、导套导向的后侧模架,操作空间大,导向安全可靠。7机的技术参数由上可知,模具的闭合高度为183mm,模具的外形尺寸为200×188mm。而选用的J23—16型号的压力机