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1、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。(c = 80 - 40 - 2.5 = 17.51.5t=1.5)2(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 m，毛刺允许高度为0.050.1mm；本产品
2、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
3、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。2.1.2.2 搭边查参考文献1，确定搭边值，力。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nn = A xioo%SB式中n 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）；S步距长度；B板料宽度；取：n=1;A=n*402=5026.55； S=81.5； B=84n =5026.55 / 81.5*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
4、.1冲裁力冲裁力公式为P = P孔+ P蒋式中P 一冲裁力；P孔一冲孔冲裁力；P落一落料冲裁力。2.2.1.2冲孔冲裁力P孔P孔=nKL孔n式中K一系数（取K=1.3）；n 孔的个数，n=3。L 孔一冲孔周长，L 孔 1 = nd =nx 40 = 125.66 mmL 2 =兀d k x 5 = 15.7 mmt 材料厚度，t 1mmt 一材料抗剪强度，查参考文献2知LY12, T 280320MPa,取T 300 MPa。% 匕 + P2 1.3 x 125.66 x 1 x 300 + 2 x 1.3 x 15.7 x 1 x 300 =61253.4=61.25KN2.2.1.3落料冲
5、裁力P落。PS KL 落L落kD k x 80 251.33 mm所以P落-1.3 x 251.33 x 1 x 300 98018.7N 98.02KN2.2.1.4卸料力P卸。卸式中K卸一卸料系数，查参考文献1知K卸=0.010.05，取K卸=0.03。所以P卸=0.03 x 98.02 = 2.94 KN2.2.1.5推料力P推尸推=K推尸推式中K推一推料系数，查参考文献1取K卸=0.055。n 一同时卡在凹模洞孔内的件数，n = 3。所以% = 3 x 0.055 x 61.25 = 10.1KN2.2.1.6顶件力P顶尸顶=K顶弓+ P落)式中K顶一顶件系数，查参考文献1取K顶=0.
6、06。所以p页=0.06 x(61.25 + 98.02)= 9.56KN2.2.1.7总冲压力P总冲裁时，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 = P + P + P = P + P + P + P = 61.25 + 98.02 + 2.94 +10.1 + 9.56 =181.87K总卸 推 孔 落 卸 推N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
7、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A =4 800；一0.74冲孔尺寸81=4 40 +0.62 , B =4 5 +0.3 ;位置尺寸H = 30 土 0.105。查得冲裁模刃口双间隙Z . = 0.24 mm, Z = 0.36mm。1）落料刃口尺寸计算：4 800的凸凹模的制造公差由表查得-0.745 = 0.030mm，凹5 = 0.020mm。凸由于5凹+5凸=哼V Z max - ，故米用凸模与凹模分开加工方法，由表查得X=0.5，则:D =(D - XA)+5凹 =(80 - 0.5 x
8、 0.74)+0.03 = 79.63+0.03 mmD凸=(D凹一Z . )。5 = (79.63 - 0.5 x 0.24)00 02 = 79.5100 02 mm其工作部分结构尺寸如图所示：2）冲40mm孔刃口尺寸计算：4 40 +0.62的凸凹模的制造公差由表查得5 = 0.030mm，凹5 = 0.020mm.凸由于5 +5 = 0.050 V Z -Z ,故采用模与凹模分别加工方法，由表查得X=0.5 ，则:凸=(d + XA)0 =(40 + 0.5 x 0.62)0002 = 40.3100 02 mmd = (d + Z )；8凹=(40.31 + 0.24) +0.03
9、= 40.55+0.03 mm ,凹 凸 min 000其工作部分结构尺寸如图所示:3）冲5mm孔刃口尺寸计算：4 5 +0.3的凸凹模的制造公差由表查得5 = 0.020mm，8 = 0.020mm.凸由于5 +5 = 0.040 Z - Z ,故采用模与凹模分别加工方法，由表查得X=0.5 ，则：d 凸=(d + XA)05 =(5 + 0.5 x 0.3)00 02 = 5.150002 mmd = (d + Z ) +5 凹=(5.15 + 0.24) +0.02 = 5.39+0.02 mm凹 凸 min 000其工作部分结构尺寸如图所示：2.3.2落料凹模结构尺寸计算 落料凹模尺寸
10、如图5.1所示。图5.1落料凹模尺寸2.3.2.1 厚度 Hd七=H理+ h式中 H理一凹模的理论厚度。H 理=0.25L落 P落=0.25 x 6251.33 x 98018.72 = 28.96 mm进一位取整数取H = 29 mm理查参考文献4 知刃磨余量为 h = 6。所以凹模厚度为29+6 = 35mm。因为落料冲裁力P落=98.02KN 150KN，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 H凹=23 mm，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。Dd = D
11、 + 2叫式中 W一切断轮廓线到凹模边缘的尺寸，轮廓为平滑曲线时，W12 1.2H理。所以Dd = 80 + 2 x 1.2 x 29 = 149.6 mm查参考文献按推荐值取Dd = 150 mm所以凹模板外形尺寸4150 x 352.3.3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L = H1 +1自H1 = (0.60.8) HH = 0.256, L孔 P孔 2l = H + h式中H 1 -凸模固定板厚度；H 一冲孔凸模厚度，H 1 = 21mm； H 2 = 10mml自一凸模自由长度。所以 H1 = (0.60.8) H = (0.60.8)
12、 x21 = 12.616.8mm，取H= 14mm。H = (0.60.8) H = (0.60.8)X10=68mm,取H = 8mm。l自 =七+ h = 23 +12 = 35mm (考虑到在落料前冲孔凸模先接触板料，所以取 l自 = 35.5 mm)。所以取 H = 14mmL = H +1自 =14+35.5=49.5mmL = H +1自 =14+35=49mm2.3.3.2凸模强度(压应力)校核校核公式为P式中F .凸模最小断面积，F .2=20.67mm2 ；F孔 -压min”压一凸模材料的许用压应力，凸模材料选用Cr12MoV，查参考文献 知，c 压=(10001600)
13、MPa，取Q 压=1200 MPa。因为土 = .6123 = 296 MPaF 20.67min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。校核公式兀 EJ一l max节：朝严孔式中l 一凸模最大自由高度；E 一凸模材料弹性模量，一般取E = 2.1 x 105MPa；j max一凸模最小断面惯性矩，圆形断面j max=三4R 一支承系数，无导板导向R = 2 ;n 一安全系数，钢取n = 23。代入公式得7 兀 EJ 一 兀,210000X兀 X5.134l max - K 云=IV 64 X 3 X 6123= 80.96mm孔实际/自=35.5 mm n min所以凸凹模壁厚校核合格，按图设计的凸凹模符合要求。3）其他漏料孔直径取气=44mm 2 = 7mm，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
