齿轮垫片冲孔落料复合模设计
时间:2011-12-28 12:42 作者:天明冲床 点击:次

 冲压件工艺性分析

1材料：Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。

2零件结构：零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中有两圆孔，孔的最小尺寸为11mm，满足冲裁最小孔径≥mm的要求。另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为4.5mm，满足冲裁件最小孔边距≥mm的要求。所以该零件的结构满足冲裁的要求

3尺寸精度：零件图上未标注公差的尺寸属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。查公差表2-3可得各尺寸公差为：

零件外形：720-0.3mm  170-0.16mm  270-0.16mm  R100-0.12mm R10-0.12mm  R1.50-0.18mm  R2.50-0.18mm

孔内形：110+0.1 mm

孔心距：40±0.12mm

结论：适合冲裁。

 冲裁工艺方案及模具类型的确定

该零件包括落料、冲孔两个基本工序，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—冲孔复合冲压，采用复合模生产。

方案三：冲孔—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1mm时，可查表2-24得凸凹模最小壁厚为2.7mm，现零件上的最小孔边距为4.5mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。

 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

尺寸720-0.3mm，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.120mm，最大间隙Zmax=0.180mm，凸模制造公差mm，凹模制造公差mm。将以上各值代入≤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       

尺寸170-0.16mm，可查得凸模制造公差mm，凹模制造公差mm。将以上各值代入≤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        

尺寸270-0.16mm，可查得凸模制造公差mm，凹模制造公差mm。将以上各值代入≤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        

尺寸R100-0.12mm，可查得凸模制造公差mm，凹模制造公差mm。将以上各值代入≤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        

尺寸R10-0.12mm，可查得凸模制造公差mm，凹模制造公差mm。将以上各值代入≤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        

尺寸R1.50-0.18mm，可查得凸模制造公差mm，凹模制造公差mm。将以上各值代入≤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        

尺寸R2.50-0.18mm，可查得凸模制造公差mm，凹模制造公差mm。将以上各值代入≤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        

（2）冲孔基本公式为

尺寸110+0.1，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。经验算，满足不等式≤，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得

               

（3）中心距：

尺寸40±0.12mm

 

2.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。

                          a                                    b

图2 零件可能的排样方法

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4000mm×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78.4mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为

（2）裁成宽78.4mm、长4000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为

比较以上两种裁剪方法，应采用第1种裁剪方式，即裁为宽81.4mm、长1000mm的条料。其具体排样图如图3所示。

                                图3 零件排样图

3.冲压力计算

可知冲裁力基本计算公式为

此例中零件的周长为256mm，材料厚度1mm，Q235钢的抗剪强度取350MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为

模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力和推件力为

则零件所需得冲压力为

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。

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，其中主要技术参数如下：

公称压力：350kN

滑块行程：80mm

最大闭合高度：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 mm×610 mm

工作台孔尺寸：200 mm×290 mm

模柄孔尺寸：φ50 mm×70 mm

垫板厚度：60 mm

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，凹模壁。

所以，凹模的总长为（取160mm），凹模的宽度为。

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×125mm×35mm，下模座160mm×125mm×40mm，导柱25mm×150mm，导套25mm×85mm×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

    由以上两个公式，取。

（2）确定橡胶的横截面积

查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa，所以

（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 mm×30mm，外形暂定一边长为160mm，则另一边长b为

（4）校核橡胶的自由高度

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

橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85×40 mm =34mm。

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A50×100的模柄。

模具装配图

    模具装配图见图纸A2 。

模具零件图

凸凹模、凸模、凹模图纸见A3、A4。

模具零件加工工艺

模具零件加工关键是工作零件、固定板和卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工变的简单，表7-2所列为圆孔直径11mm的凸模加工工艺，表7-3所列为凹模加工工艺过程。

表7-2 圆孔直径11mm的凸模加工工艺

工序号

工序名称

工序内容

1

备料

备圆柱料

2

热处理

退火

3

粗车

车外圆柱面，留单边余量0.5mm

4

热处理

调质，淬火硬度达58-62HRC

5

精磨

按图纸加工并达到图纸要求

6

钳工精修

全面达到图纸要求

7

检验

表7-3凹模加工工艺过程

工序号

工序名称

工序内容

1

备料

160×125×35

2

热处理

退火

3

刨

刨六面互为直角，留单边余量0.5mm

4

热处理

调质

5

磨平面

磨六面互为直角

6

钳工画线

划出各孔位线

7

线切割

加工各孔

8

热处理

按热处理，淬火硬度达58-62HRC

9

磨平面

精磨上下面

10

线切割

按图纸线切割工件轮廓至尺寸要求

11

钳工精修

全面达到图纸要求

12

检验

注：凸凹模为配作件，并同属板类零

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