圆形双孔垫片冲压模具设计复合模(4)

① 生产批量 复合模可以成倍地提高生产效率,生产批量越大,提高生产效率就越显得重要。

② 冲压工件精度 当冲压工件的尺寸精度或同轴度、对称度等位置精度要求较高时,应考虑采用复合模。

③ 复合工序的数量 一般复合模的复合工序数量在四工序以下,更多的工序将导致模具结构过于复杂,同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之下降,制造和维修更加困难。

④ 模具结构的大小 复合模的大小不同，其采用的结构和板块会有繁简的差异,而且脱料装置也不一样 方案三

冲孔—落料级进冲压,可进行级进模生产

级进模也叫连续模，具有两个或两个以上工位，条料由一定步距从第一个工位逐步传送到最后一个工位，并且在每一个工位上降条料成型为所需零件的冲模，当利用他来进行模具的设计时，可以完成中高级精度的工件，只能用条料和卷料进行送料，其只能完成尺寸在200mm以下，厚度在0.1~2mm之间，它不能对工件翻边和变更冲压方向，可以增加工序数，并且生产效率高，适用于中小制件的大批量生产，容易实线操作机械化和自动化，尤其适合在但机床上实线自动化。可以减少冲床,场地面积,减少半成品的运输和仓库占用尺寸。但是要求极（IT10）级以下高的零件,不宜使用级进模生产，级进模的结构复杂，制造难度大，价格与工位数成正比例上升，但其安装调整容易，操作简单[1]。

方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，操作方便，工件精度也能满足要求。方案三也只需一副模具，生产效率较高，操作较为方便，但模具制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。

但是复合模具在设计过程中应注意以下问题：

（1） 复合模在模具的同一位置上完成两道或两道以上的工序，模具结构较复杂，因此

应在上下模间设置导向装置。

（2） 当复合模为倒装结构时，通常采用弹性卸料板卸料；当冲压毛坯为块料时，则可

用废料刀卸料，当复合模为正装结构时，若卸料力不大，应采用弹性卸料装置；

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只有卸料力较大，用弹性卸料装置不能满足卸料力要求时，才采用刚性卸料装置，由于弹性卸料具有操作方便的优点，因此应尽量采用弹性卸料装置。

（3） 外形复杂的凸凹模，通常设计成直通形式，以方便线切割加工。此时凸凹模的固

定方式要根据凸凹模的结构形状及尺寸而定。可采用螺钉、销钉、铆接、低熔点合金或环氧树脂粘接等固定方法。

（4） 凸凹模平面尺寸较大时，不论是采用正装结构还是倒装结构，均可省去固定板，

将凸凹模直接固定在模板上。

（5） 对于冲压非轴对称制件的复合模，其工作零件必须定位可靠，不允许有转动的可

能。

（6） 对于落料对于落料—冲孔的复合模具，在选用压力机时也应该注意压力机的许用

载荷曲线，特别当模具工作行程较大时更应注意。

（7） 当复合模的导柱采用中间或对角布置时，应使两导柱直径不同，以防止上模相对

下模错位180而发生事故[1]。

4 排样

4.1 排样方式的确定

由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。设计复合模，首先要

设计条料排样图。垫片的形状两边直边的特点，直排时材料利用率高，应采用直排，如下图3-1所示的排样方法，设计成直接冲压，可显著地减少废料。

图 3-1 复合模冲裁直排图

4.2条料宽度的计算

圆垫片的形状具有关于中心对称的特点，直排时材料利用率较高，故应采用直排，如图下图3-1所示的排样方法。工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，故采用直排排样设计，当一侧导料板安装了侧压装置时，在送料过程中，条料将始终紧贴基准备导料板滑动。因此，只要条料宽度保证足够的搭边值就可以。

搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

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搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。

搭边值通过查参考文献[1]得侧面搭边值为a1=1.8 mm ，工件间搭边值a =1.5 mm. 则公式计算：

条料的宽度：B=40+2a1=43.6mm

送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

条料的步距：S=40+a=41.5mm

总体采用弹压卸料装置，且为无侧压装置送料。条料与导料板间间隙Cmin=1。

4.3.材料利用率计算：

一段条料能冲出的工件的重量与这段条料重量之比的百分数称为材料利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。。由于同一块板料的厚度和密度都是相同的，所以这种重量之比可用面积之比来代替。 故一个步距的材料利用率

Aη??100 %

SB式中 A―――步距内工件的有效面积； S———送料步距； B———材料宽度。

由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的。同一个工件，排样不同时，材料利用率也不同。材料利用率越高越省料。因此，材料利用率是选择排样方案的一项重要指标，但不是唯一的指标。一般原则是，如果生产量小，可以不考虑材料利用率，尽可能选择简单的排样方案，以简化模具结构。如果生产量大，特别是材料较为贵重(主要指黄铜和青铜等)时，应尽可能选择材料利用率高的排样方案，以节省材料。但当一种排样方案的材料利用率提高不超过5%，却使模具结构变得很复杂时，这种方案是不可取的。

排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：

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1）提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。 2)排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。 3)模具结构简单、寿命高。

4)保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 一个步距内冲裁件的实际面积: A＝?D2 = 3.14 ?402 = 502.4 mm2 一个步距的材料利用率:

A?D23.14?402??69.4% η??100 %?SB4SB4?43.6?41.5

5冲压力的计算：

该模具采用冲孔—落料复合模，拟选择弹性卸料下出件 5.1 落料力的计算： F?KLt? 落 (K=1.3) ；

F落—落料力（N）；

L —工件外轮廓周长 L=?D?3.14?40?125.6mm； t —材料厚度 t=2mm；

? —材料抗剪强度（MPa）由参考文献[2]查得?=300Mpa;

F?1.3?125.6mm?2mm?300MPa?98.0KN 落料力则为：落

5.2 冲孔力的计算：

F冲1?1.3Lt? L1—工件内轮廓周长

L1=?d=3.14?8=25.12mm

F冲1?1.3Lt?=1.3×25.12×2×300=19.6KN

F冲1=F冲2=19.6KN

F即冲裁力为: F冲裁力=落+F冲1+F冲2=98.0+19.6+19.6=137.2 KN

F?K卸F落卸料力的计算：卸

K卸—卸料力因数，由参考文献[2]查得K卸=0.05 F卸?0.05?137.2?6.86KN 5.3 推件力的计算：

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F推?nK推F冲 K推—推件力因数 由参考文献[2]

查得K推=0.05 n=4 F推=4×0.05×137.2=27.4KN 5.4 总冲压力的计算： 故总的冲压力为

F总?F落?F冲?F卸?F推

=137.2+6.9+6.9+27.44=178.4KN(弹性卸料,下出件)

查参考文献[10]开式双柱可倾压力参数，初选压力机型号规格为J-23-25.

6凸模结构设计：

落料凸模刃口部分为标准圆形，为便于凸模和固定板的加工，课降落料凸模设计成阶梯型结构，并将安装部分设计成便于加工的矩形，通过铆接方式可以固定与凸模固定板上。凸模的尺寸根据凹模刃口尺寸，卸料装置，凸模固定板来确定。凸模的材料也选择CrWMn,即可满足要求结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，2个M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。 6.1 凸模长度

凸模长度公式计算：

L =h1 + h4 + h5 - 0.2 mm= 20 mm + 30 mm + 10 mm -0.2 mm = 59.8 mm

式中，h1 ——— 凸模固定板厚度(mm) h4 ——— 弹压卸料板厚度(mm)

h5 ——— 预压状态下卸料橡皮厚度(mm)，h5 =（0.85～0.9H,H为自由

状态下橡皮的厚度，公式中0.2mm是凸模端面缩进卸料板的

6.2 凸模强度校核

冲孔凸模刃口部分为标准圆形，为便于凸模和固定板的加工，课降落料凸模设计成阶梯型结构，并将安装部分设计成便于加工的矩形，通过铆接方式可以固定与凸模固定板上。但由于冲孔直径很小，需对最小凸模进行强度和刚度的校核。

强度校核:

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