垫片落料冲孔倒装复合模具设计含全套说明书和CAD图.docx

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垫片落料冲孔倒装复合模具设计含全套说明书和CAD图

1.1引言

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求不断增长。

近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体，合资，独资和私营也得到了快速发展。

浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙，美的，康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业以有几千家。

随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量，成本和新产品的开发能力的重要性。

而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具自主技术现已成为衡量一个国家制造也水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。

近年来许模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

一些国家内模具企业以普及了二维CAD，并陆续开始使用UG,

PRO/E,I-DE等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow,C-flow,和MAGMASOFT等CAE软件，并已成为应用于冲压模的设计中。

以汽车覆盖模具为代表的大型冲压模具的制造技术已已取得进步，东风汽车公司模具厂，一汽模具中心等模具厂家已能生产部分桥车覆盖件模具。

此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得显著进步；在提高质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了巨大贡献。

例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KAMS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验开发的注塑模，汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲压模和精冲研究中心开发的冷冲模和经冲模CAD软件等在国内模具行业用有不少的用户。

虽然中国模具工业在过去十多年内取得了令人瞩目的成就，但在许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。

例如，精密加工设备在模具加工设备中的比例比较低；CAD/CAE/CAM普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型，精密，复杂和长寿命的模具依赖进口。

未来冲压模具技术发展应该为适应模具产品“交货期短”“精度高”“质量好”“价格低”的要求服务。

全面推广CAD/CAE/CAM技术是模具设计制造的发展方向。

随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAE/CAM技术条件已成熟，各企业将加大CAD/CAE/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。

计算机和网络的发展正使CAD/CAE/CAM技术跨越地区，跨企业，跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高表面光洁度。

另外，还可加工高硬度模块，还有温度低，热变形小等优点。

高速铣削加工技术的发展，对汽车，家电行业中大型型腔模具制造猪肉了新的活力。

目前它已成为向更高的敏捷化，智能化，集成化方向发展。

模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提高了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需要的诸多功能，大大缩短了模具的研制制造周期。

有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集，自动生成各种不同数控系统的加工程序，不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。

模具扫描系统已在汽车，摩托车，家电等行业得到成功应用，相信在未来将发挥更大的作用。

零件简图：

如图所示。

垫片零件图

生产批量：

大批量

材料：

H62

材料厚度：

0.5mm

2.垫片落料冲孔复合模分析计算

2.1垫片冲压工艺性分析

由零件图可知，该零件形状简单，对称，是由圆弧和直线组成的。

由表2-1.2-2.2-3【1】得：

冲裁件内外所能达到的经济精度为IT12~IT13,孔中心与边缘距离尺寸公差为0.5mm；两孔中心距离公差为0.1mm;将以上精度与零件图所标注的尺寸公差相比较，可认为改零件精度能够在冲裁件加工中得到保证。

其它标注尺寸.生产批量等情况也均符合冲裁件的工艺要求。

另外，对于冲压材料一般要求的力学性能是强度低.塑性高。

本设计材料是H62，其硬度不高，塑性好，同样符合冲压工艺要求。

表2-1冲裁件外形所能达到的经济精度

基本尺寸/mm

材料厚度t/mm

≤3

3～6

6～10

10～18

18～500

≤1

IT12～IT13

IT11

1～2

IT14

IT12～IT13

IT11

表2-2孔中心与边缘距离尺寸公差

材料厚度t

孔中心与边缘距离尺寸

≤50

50～120

≤2

±0.5

±0.6

2～4

±0.6

±0.7

≥4

±0.7

±0.8

表2-3两孔中心距离公差

材料厚度t

一般精度（模具）

较高精度（模具）

孔距基本尺寸

≤50

50～150

≤50

50～150

≤1

±0.1

±0.15

±0.03

±0.05

1～2

±0.12

±0.2

±0.04

±0.06

2.2冲压工艺方案的确定

完成此工件需要冲孔落料两道工序。

其加工方案分以下3种

.第一种方案采用单工序逐步加工

（1）冲孔，落料单工序模。

工序简图见图2-1

（2）落料，冲孔单工序模。

工序简图见图2-2.

特点：

由于采用单工序模模具制造简单，维修方便，但生产效率低，工件精度低，很不适合大批量生产。

.第二种方案采用复合模加工成形。

工序图见图2-3

特点：

生产率高，工件精度高。

但模具制造较复杂，调整维修麻烦，使用寿命低。

.第三种方案采用连续模加工成形。

工序图见图2-4.

特点：

生产率高，便于实现自动化。

但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度低。

根据本零件设计要求，以及各种方案的特点，决定采用第二种方案比较合理。

复合冲裁模方案的比较

复合模可分为正装式复合模和倒装式复合模

（1）正装式复合模的特点：

工件和冲孔废料都将在凹模表面上，必须加以清除后才能进行下一次冲裁。

因此，操作不方便，也不安全，多孔工件不宜采用，但是工件的表面较平直。

（2）倒装式复合模的特点：

冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中积聚到一定数量，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：

工件由三个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便。

另外，此工件不要求很高的平直度。

所以从操作方便，模具结构制造简单考虑，决定采用倒装式复合模。

2.3冲裁过程

图2-5所示为本例的模具总图。

该复合模将凹模及小凸模装在上模上，凸凹模装在下模上，是典型的倒装式结构。

两个导料销控制条料送进的方向。

固定挡料销控制送料的进距。

卸料采用弹性卸料装置。

弹性卸料装置由卸料板卸料螺钉和橡胶组成。

工作时，条料沿两个导料销送至固定挡料销处定位。

冲裁时上模向下运动，因弹压卸料板与安装在凹模型孔内的推料板分别压紧；上模继续向下，先冲出孔和孔，后落料；冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，结构简单，操作方便；卡在凹模内的冲件由弹性卸料装置推出。

图2-5

2.4工件的排样与搭边

方案一：

采用直对排

图2-6

根据零件形状，可查表得搭边值

a=2.2mma=2.5mm

则步距s=23+15+2.5=40.5mm

条料宽度B=50+2*2.2+2.5=62.9mm

取B=63mm

一个进距的材料利用率η=（nA/bh）×100%

A——冲裁件的面积

（A=5*20+30*17+23*46+5*36+--2*=1747.4mm）

η=*100%=68.6%

方案二：

采用直排

图2-7

搭边值

a=2.2mma=2.5mm

则步距s=46+2.5=48.5mm

条料宽度B=50+2*2.2=54.4mm

一个进距的材料利用率η=（nA/bh）×100%=

显然方案一的材料利用率更高。

但考虑到材料太薄，若采用方案一，条料易变形翘起，导致零件平直度不够高。

因此采用方案二的直排方案。

横向从右向左的手动送料方式。

2.5冲裁力的计算

该模具采用弹性卸料和上出料方式。

查表H62的=410~630Mpa

1）.落料力

F落=K·L·t·=1.3*【20+2*（40+16）+36+4*】*0.5*600

=77766N=77.8KN

K——冲裁力系数取k=1.3

L——冲裁刃口周长

2）.冲孔力

F孔=K·L·t·=1.3*（*8）*0.5*600=9.8KN

F孔=K·L·t·=1.3*（*5）*0.5*600=6.1KN

F孔=K·L·t·=1.3*（*5）*0.5*600=6.1KN

总的最大冲压力P=F落+F孔+F孔+F孔=99.8KN

3）.推件力

0.065*99.8=25.948KN

n——为同时梗塞在凹模内的工件的个数

——为推件力系数,查表1-2【7】取0.065.

卸料力

——为卸料力系数，查表1-2【7】取0.055.

顶件力

——为顶件力系数，查表1-2【7】取0.08.

2.6模具压力中心的计算

按比例画出零件形状，选定坐标系XOY。

因零件左右对称，即。

故只需计算。

图2-8

2.7凸凹模刃口尺寸的计算

为了提高冲裁件的断面质量与模具寿命，需选择合理的冲裁间隙，经查表2-4【1】H62的始用间隙

表2-4冲裁模刃口始用间隙

材料名称

H62、H68（硬）

H62、H68（半硬）

H62、H68（软）

力学性能

HBS＝140～190

δb＝400～600Mpa

HBS＝70～140

δb＝300～400Mpa

HBS≤70

δb≤300Mpa

厚度t

初始间隙Z

Zmin

Zmax

Zmin

Zmax

Zmin

Zmax

0.5

0.06

0.08

0.04

0.06

0.025

0.045

0.8

0.10

0.13

0.07

0.10

0.045

0.075

1.2

0.16

0.19

0.13

0.16

0.075

0.105

1）.落料刃口尺寸

由于落料外形不是单一的直线或弧线，故凸模与凹模采用配合加工。

落料与凹模为基准件，凸模按凹模尺寸配作，保证双面间隙为~。

凹模磨损后刃口尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。

查表2-13【1】得磨损因数X为：

当x=0.5

当X=0.75

按式D凹=（D﹣x△）【1】得

D凸、D凹——冲孔凸、凹模基本尺寸，mm；

Δ——工件制造公差，mm；

X——磨损因数

46凹=（46-0.18*0.75）=45.865

28凹=（28-0.16*0.75）=27.88

30凹=（30-0.14*0.75）=29.895

50凹=（50-0.18*0.75）=49.865

R5凹=（5-0.30*0.75）=4.775

2）.对冲孔5mm、8mm采用凸、凹模分开加工的方法。

其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：

对孔8：

查表2-12【1】得凸、凹模制造公差：

δ凸=0.020mmδ凹=0.020mm

校核：

-=0.045-0.025=0.02mm

δ凸+δ凹=0.04mm

显然不符合δ凸+δ凹-要求

现