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1、落料冲孔复合模设计实例（一）零件工艺性分析工件为图1所示的落料冲孔件，材料为 Q235钢，材料厚度2mm,生产批 量为大批量。工艺性分析内容如下：1. 材料分析Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。2. 结构分析零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中部有一异形孔, 孔的最小尺寸为6mm，满足冲裁最小孔径dmin 1.0t=2mm的要求。另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为 5.5mm,满足冲裁件最小孔边距扁. 1.5t =3mm的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。3. 精度分析：零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属 IT13, 所
2、以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按 IT14精度等级查 补。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。（二）冲裁工艺方案的确定 零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下： 方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。 方案二：落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔一落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较 差，在生产批量较大的情况下不适用。 方案二只需一副模具，冲压件的形位精度 和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的 几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一
3、副模具，生产效率也很高， 但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置 导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核， 当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm,现零件上的最小孔边 距为5.5mm,所以可以采用复合模生产，即采用方案二。(三) 零件工艺计算1. 刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。(1) 落料件尺寸的基本计算公式为Da =叽-X/)o aDt =(Da - Zmin =(Dmax X- Zmin尺寸Rl0；.22mm，可查得 凸、凹模 最小间隙 Zmin
4、=0.246mm，最大 间隙 Zmax=0.360mm,凸模制造公差-0.02mm，凹模制造公差-0.03mm。将以上各值代入r Zmax-Zmin校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按 上式计算工作零件刃口尺寸。即Da1 = (100.75 0.22 00.03mm = 9.83500.030 mmDt1 = (9.835 0.246 mm = 9.712；.o20 mm(2) 冲孔基本公式为dT =(dmin -dA 二如Zmin)0 A尺寸R4.500.18mm，查得其凸模制造公差-0.02mm，凹模制造公差 A = 0.02mm。经验算，满足不等式-r Zmax -Zmin，因该尺
5、寸为单边磨损 尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得dT1 = (4.5 + 0.75汇 0.18)役.02 mm = 4.650.02mmdA1 =(4.65 0.246/2)0.02mm =4.7600.02mm尺寸R3o0.18mm，查得其凸模制造公差 0.02mm，凹模制造公差 飞=0.02mm。经验算，满足不等式“ a 0.18),02 mm = 3.14,02 mmd A1二(3.14 O.246/2)00.02mm = 3.2600.02mm(3)中心距：尺寸 57 _ 0.2mmL = (57 二 0.2/4)mm = 57 二 0.05mm尺寸 7.5 _ 0.12mmL =(7.
6、5 二 0.12/4)mm =7.5 二 0.03mm尺寸 4.5 二0.12mmL =(4.5 二0.12/4)mm =4.5 二0.03mm2. 排样计算分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图2所示两种。S1.-179图2零件可能的排拝方式2纵排 横排比较方案a和方案b,方案b所裁条料宽度过窄，剪板时容易造成条料的变 形和卷曲，所以应采用方案a。现选用4000mmX 1000 mm的钢板，则需计算采 用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。(1) 裁成宽81.4 mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数 为4000100049 45 二 2205I
7、L81.4 . IL 22(2) 裁成宽81.4 mm、长4000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数 为1000400012 181 二 2172BL.4图3零件排样图81.4 |L 22比较以上两种裁剪方法，应采用第1种裁 剪方式，即裁为宽81.4 mm、长1000mm的条 料。其具体排样图如图3所示。3冲压力计算可知冲裁力基本计算公式为F = KLT .此例中零件的周长为216m m，材料厚度 2mm，Q235钢的抗剪强度取350MPa,则冲 裁该零件所需冲裁力为F =1.3 216 2 350N = 196560 N ： 197kN模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以 所需卸料力Fx
8、和推件力Ft为FX 二 KXF =0.05 197kN =9.85kNFt =NKtF -3 0.055 197kN32.5kN则零件所需得冲压力为F总二 F Fx Ft = (197 9.85 32.5)kN 二 239.35kN初选设备为开式压力机J23-35。4. 压力中心计算零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点。四、冲压设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23 35,其主要技术参数如下：公称压力：350kN滑块行程：80mm最大闭合高度
9、：280 mm闭合高度调节量：60 mm滑块中心线到床身距离：205mm工作台尺寸：380 mmx 610 mm工作台孔尺寸：200 mmx 290 mm模柄孔尺寸： 50 mmx 70 mm垫板厚度：60 mm五、模具零部件结构的确定1. 标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度H二Kb = 0.28 77mm ：、22mm，凹模壁厚 C=(1.52)H =1.8 22mm : 40mm。所以，凹模的总长为L =(77+2x40)mm =157mm (取160mm),凹模的宽 度为B = (202 40)mm :
10、100mm 。模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座160mm x 125mm x 35mm，下模座 160mm x 125mm x 40mm，导柱 25mm x 150mm，导套 25mmx 85mm x 33mm。2. 卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：(1)确定橡胶的自由高度H。H。(3.5 4) H工H工=h工作 h修磨=t 1 (5 10) = (2 1 7)mm = 10mm由以上两个公式，取 H0 =40mm。(2) 确定橡胶的横截面积AA = Fx / p查得矩形橡胶在预压量为10%15%时的单位压力为0.6
11、MPa,所以9850 N2A16417 mm20.6MPa(3) 确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。 结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为 82 mmx 25mm，外形暂定- 边长为160mm，则另一边长b为b 160 -82 25 二 A.1641782 25 一bmm : 115mm160(4) 校核橡胶的自由高度H为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形 尺寸为80mm，所以H0乞0.580橡胶垫的高径比在0.5T.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模 高度约为 0.85X 40 mm =34m
12、m。3. 其他零部件结构凸模由凸模固定板固定， 两者采用过渡配合关系。 模柄采用凸缘式模柄， 根 据设备上模柄孔尺寸，选用规格 A50X 100的模柄。六、模具装配图模具装配图如图 4 所示。七、模具零件图 模具中上模座、下模座、垫板、凸模固定板、卸料板、凸凹模固定板、冲孔凸模、凸凹模、凹模、推件块零件图如图 514所示。1-下模座2、12、13、19-螺钉3、11、18-销钉4-凸凹模固定板 5-凸凹模6-橡胶7-卸 料版8-导料销9-凹模10-上模座14-打杆15-横销16-推板17-模柄20-导柱21-导套 22-垫板23-凸模固定板24-推杆25-推件块26-凸模27-卸料螺钉28-挡料销170130170图5上模座零件图270与上壊止亞住80gHL5. 网丿.斗一血斗i I屈| 111V1 07 F77T丿一 / Z Ztn7/力人77777 A1IfiCJdH氐5 -5 .45/OS4-回130图6下模座零件图图8凸凹模固定板零件图&*-H10TZfKQllAIHU-Jftj1|1JL/ /ft浆后窘 %v/A0%；久%屈11160图10凸模固定板零件图(3-0忌120ii图11垫板零件图lfl归D图12凹模零件图图13凸模零件图图14凸凹模零件图
