落料冲孔复合模设计

落料冲孔复合模设计说明书院系：机电工程学院专业：材料成型及控制工程班级：09及材控二班学号：20091185姓名：李明红指导老师：周健老师目录1、概论______________________________________22、工艺分析方案及确定________________________23、模具结构的确定____________________________44、工艺计算__________________________________55、主要工作零件的设计________________________96、总装配图__________________________________157、参考文献__________________________________161、概论模具是工业生产的基础工艺装备。

振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。

在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。

用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。

模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、模具使用寿命，还可以提高产品的经济效益。

本次设计的是一套落料冲孔模，经过查阅资料，对零件进行结构和工艺分析，通过冲裁力、顶件力卸料力等力计算并确定压力机的型号。

对模具各部分进行强度校核，确认其是否满足使用要求。

总而言之，要通过合理的设计，能够制造出既节省原材料，又能加工出符合要求的零件的落料冲孔模。

2、工艺方案分析及确定2.1零件冲压工艺分析（1）、产品结构形状分析图2-1材料：08F 料厚：1生产批量：大批量生产由图分析，零件为一落料圆形中间冲制一个星形而成。

在设计时，需满足以下要求：○1、必须保证操作安全、方便。

○2、保证生产率和高质量件的同时，力求低成本和模具的寿命长。

○3、保证模具的强度和外形的美观。

（2）、工艺方案的确定。

完成此工件需要冲孔落料两道工序，加工方案有三种：序号工艺方案机构特点1 单工序模生产：先完成落料在冲孔或先冲孔后落料模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成模具的加工，难以满足模具大批量生产的要求。

且两道工序中产的定位误差，将导致中心孔的精度难以保证。

2 复合模生产：落料冲孔复合同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具的规模，降低了模具成本，提高了生产效率，并能满足零件精度要求，操作简单方便适合大批量生产。

3 级进模生产：冲孔落料连续同一副模具不同的工位完成两道不同的工序，成产效率高模具规模相对复合模要大，成本也高，且要求两道工序间的定位精度高。

结合以上分析，该工件采用第二种方案比较合理。

3、模具结构的确定（1）、模具形式确定复合模又可分为正装式复合模和倒装式复合模，正装式复合模冲出的冲件平直度较高，但冲孔废料落在下模工作面上不易清楚，有可能影响操作和安全，从而影响生产率。

倒装饰复合模冲孔废料直接由冲孔凸模从凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单。

操作方便。

通过以上分析，该工件采用倒装式复合模。

（2）、定位装置采用伸缩式挡料销纵向定位。

（3）、卸料装置条料卸除：采用弹性卸料版，由于是倒装复合模，弹性卸料版安装在下模。

工件卸除：采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。

冲孔废料卸除：下模座直接由漏料孔排出（4）、导向零件采用滑动式导柱导套极限导向。

（5）、模架采用中间导柱模模架，导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，受力平衡，滑动平稳，拔模方便。

4、工艺计算（1）、排样设计零件外形为圆形，可以采用单排，交叉双排或多排；考虑到工件为大批量生产，若采用双排或多排会增大模具尺寸结构，从而增加模具的生产成本，故采用单排结构；如图所示：图4-1：排样图确定搭边值：根据参考文献当ｔ=1时,ａ＝2,ｂ＝1.5.计算调料宽度：采用无侧压装置，所以Ｚ=0.1,∆=0.5B0∆-=(D max+2a+Z)0∆-=(30+2×2+0.1)0∆-=34.105.0-㎜导料销之间的距离A=B+Z=34.2㎜材料利用率计算：ή总=BLnA×100%式中：n——一张板料上的冲裁件总数目；A———一个冲裁件的实际面积；B———板料的宽度；L———板料的总长度；若取工件工件数为14，则：L=14×30+15×1.5=442.5㎜取Ｌ＝443㎜，所以条料规格为443㎜×34.1㎜×1㎜利用CAD计算得一个冲裁件的面积A1=545.2083㎜2ή总=5.4421.342083.54514⨯⨯×100%=50.585% （2）、计算冲裁力冲裁力计算公式为F=F 孔+F 落式中：F ——冲裁力(N)Ｆ孔——冲孔冲裁力(N)F 落——落料冲裁力(N)① 冲孔冲裁力的计算：F 孔=KL 孔t τb式中： L 孔——冲裁周边长度（㎜），L 孔= 87.1851㎜ t ——材料厚度（㎜），t=1㎜τb ——材料抗剪强度（MPa ）τb ≈210~400Mpa,取τb =350 MpaK ——系数（取K=1.3）。

所以F 孔=1.3×87.1853×1×350 =39.67 KN② 落料冲裁力的计算：F 落= KL 落t τb 式中L 落=94.2478㎜所以Ｆ落＝1.3×94.2478×1×350=42.89 KN故冲裁力F=F 孔+F 落=39.67 KN+42.89KN=82.56 KN（3）、卸料力F X 、推件力F Ｔ计算：查表可得相应的K X 、K T 、K D 分别为0.05、0.055。

由于为倒装式复合模，故每冲孔一次，工件都会被推件板推出，故n=1. F Ｘ=K X F 落＝0.05×42.89KN= 2.14KNＦT =nK T Ｆ落=1×0.055×42.89 KN=2.36KN（4）、总冲压力的计算冲裁时，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，当采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： Ｆ总＝F+F X +F T =(82.56+2.14+2.36) KN =87.06 KN所以选择压力机吨位为J23-25（5）、计算模具压力中心由于该工件为对称工件，所以模具的压力中心为其几何中心。

（6）、计算模具刃口尺寸①、冲孔凸凹模尺寸计算由基本尺寸可查的最大初始双面间隙Ｚman ＝0.140 ㎜，最小初始双面间隙Ｚmin =0.100 ㎜。

查表得x=0.75,取δp =0.4(Ｚman -Ｚmin )=0.4×0.040 ㎜=0.016㎜δd =0.6(Ｚman -Ｚmin )=0.6×0.040 ㎜=0.024 ㎜可满足p δ+d δ=0.040≤Ｚman -Ｚmin 的条件。

由计算公式得：d p =(d min +x ∆)0pδ-=24.0360016.0- ㎜ d d =（d p +Ｚmin ）dδ+0=24.136024.00+ ㎜ ②、落料凸凹模尺寸计算由基本尺寸可查的最大初始双面间隙Ｚman ＝0.140 ㎜，最小初始双面间隙Ｚmin =0.100 ㎜。

查表x=1,同样取δp =0.016㎜，δd =0.024 ㎜可满足使用要求。

Ｄd =(Ｄmax- x ∆)dδ+0=29.90024.00+ ㎜Ｄp =(Ｄd -Ｚmin )0pδ- =29.800016.0- ㎜ 5、主要工作零件的设计(1)、落料凹模设计计算凹模高度 Ｈ＝kss ——垂直送料方向的凹模刃壁间的最大距离（㎜）k —— 系数，考虑板厚的影响，查表得k=0.4。

所以 Ｈ＝ks ＝0.4×30 ㎜=12 ㎜因该工件为圆形，故可选用圆形凹模，取凹模刃壁至凹模边缘的距离S 2=30 ㎜ ，故凹模总尺寸Ｄ=90㎜，凹模形状尺寸如图：图5-1 ：落料凹模（2）、冲孔凸模长度L 及校核①、 冲孔凸模长度：L=Ｈ1+Ｈ＋Ｈ垫；Ｈ1=（0.6～0.8）Ｈ；式中：Ｈ1——凸模固定板厚度, Ｈ1=0.7×12=8.4㎜取Ｈ1=9㎜Ｈ——落料凹模厚度；Ｈ垫——垫板的厚度，取Ｈ垫＝15㎜。

所以L=Ｈ1+Ｈ＋Ｈ垫=(8.4+12+10) ㎜=36㎜,如图示：图5-2：冲孔凸模②、承压能力的校核：凸模承压能力按下式校核：σ=AF ≤[σ]; 式中:σ——凸模最小截面的压应力（MPa ）F ——凸模纵向所承受的压力，即Ｆ孔＝39.67KN ;A ——凸模最小截面积；由CAD 面积查询得Ａ＝161.6501 ㎜2[σ]——凸模材料需用抗压强度。

查表可得：[σ]≥295 MPa 。

所以σ=AF =245.406 MPa ≤[σ]，满足使用要求。

③、失稳弯曲应力的校核：对于截面为星形的凸模有：L max ≤1200FJ ,式中：J ——凸模最小截面惯性矩。

F ——凸模纵向所承受的压力，即Ｆ孔＝39.67KN ; 利用CAD 计算星形的惯性矩Ｊ＝2822.2454㎜４。

所以1200F J =1200×396702454.2822=320.07 L max =35.4㎜。

满足使用要求。

（3）、凸凹模长度确定，壁厚校核；凸凹模长度L 1 =H 卸+H 弹+Ｈ固 -0.5;取凸凹模的固定板Ｈ固=0.8×12=9.6㎜ 故取凸凹模固定板厚度为10 ㎜。

由橡胶的计算可得H 弹=46㎜,取卸料版厚度H 卸=10㎜。

所以L 1 =H 卸+H 弹+Ｈ固 -0.5=10+46+10-0.5=65.5㎜。

图5-3：凸凹模凸凹模壁厚校核：查参考文献知倒装式凸凹模壁厚最小值h min =2.7 本设计中n=(29.8-24.136) ㎜=5.664㎜,满足使用要求。

（4）、橡胶的选用和计算：橡胶允许的负荷较大，安装调整灵活方便，是冲裁模中常用的弹性元件。

橡胶垫产生的力 F=AP式中：Ｆ——橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力。

此处取F=2.14 KN ；P ——橡胶所产生的单位面积压力（N/㎜2）,和压缩量有关，其值可按查资料确定。

取Ａ＝4π×902-4π302-4×4π×92=5400.23㎜2.所以 P=A F =0.396 MPa 。

取压缩量为25%，预压缩量20%，工作行程t ≈2.3.所以H 弹=20.025.03.2-=46 ㎜。