防油垫片冲压模设计

防油垫片冲压模设计内容摘要：

（ mm ），得 R =5mm ； 根据公式（ 52）得： 0 A mm 图 51 导料销 10 排样方法 排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响制件的质量、模具的寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。 根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定 位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。 同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。 根据 我 设计的零件的形状、厚度、材料等方面的全面考虑，排样方法采用有 废 料直排法如下图所示。 图 52 竖排示意 图 11 图 53 横排示意 图 材料利用率 材料利用率通常以一个步距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率 表示： %100)(  LBnA 公式 （ 54） 式中：  — 材料利用率 （ % ）； n — 冲裁件的数目 （ n =1）； A — 冲裁件的实际面积 （ mm 2）； B — 板料宽度 （ B = mm ）； L — 步距 （ l = mm）。 计算冲压件的面积： A=2（ 10 2π－ 5 2π） +π（ 30－ 15 ） 2 =471+ =（ mm 2） 竖排 条料宽度计算： B =77+2+ =（ mm ） 横排 条料宽度计算： B =68+2+ 12 =（ mm ） 步 距的计算： L =77+ =（ mm ） 根据公式（ 53）得： 竖 排： %%) . 5 / 8 059021(  横排： %%) . 5 / 7 159021(  由此可之，  值越大，材料的利用率就越高，废料越少。 工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。 因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。 因 , 横竖  所以该零件采用 竖排 法。 如图 55 所示： 图 55 排 样 图 13 6 冲裁力相关的计算 计算冲裁力的公式 计算冲裁力是为了选择合 适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力 pF 一般可以按下式计算 ： tLKF pp  公式 （ 61） 式中：  — 材料抗剪强度 （ MPa ） ； L — 冲裁周边总长 （ mm） ； t — 材料厚度 （ mm） ； 系数 pK 是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数 pK ，一般取 pK =。 根据常用金属冲压材料的力学性能查出 Q235 抗剪强度  为 303～ 372MPa ,取  =350MPa。 表 61 部分常用冲压材料的力学性能 材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度 抗拉强度 屈服强度 普通碳素钢 Q195 未退火 255～ 314 315～ 4390 195 Q235 未退火 303～ 372 375～ 460 235 Q275 未退火 392～ 490 490～ 610 275 优质碳素结构钢 08F 已退火 230～ 310 275～ 380 180 08 已退火 260～ 360 215～ 410 200 10 已退火 260～ 340 295～ 430 210 20 已退火 280～ 400 355～ 500 250 45 已退火 440～ 560 530～ 685 360 14 总冲裁力、推料力、卸料力和总冲压力 由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。 总的冲裁力包括： （ 1） F — 总冲压力 （ 2） pF — 总冲裁力 （ 3） QF — 卸料力 （ 4） 1QF — 推料力 总冲裁力 PF )( 2121 LLtKFFF pp  公式 （ 62） 式中： 1F — 落料时的冲裁力； 2F — 冲孔时的冲裁力； 1L — 落料周长（ mm）； 2L — 冲孔周长（ mm）。 计算其冲裁周边的长（ mm）： 落料周长为： 1L =60π +20π 2 471 mm 冲孔周长为： 2L =30π +10π 2 157 mm 落料冲裁力为： 1F=KptL1τ =2471304 =（ N ） 冲孔冲 裁力为： 15 2F =KptL2τ =2157304 =（ N ） 所以可求总冲裁力为： pF = 1F + 2F =+ =（ KN ） 表 62 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mm Kx Kt Kd 钢 ≤ ＞ ～ ＞ ～ ＞ ～ ＞ ～ ～ ～ ～ ～ 铝、铝合金 纯铜、黄铜 ～ ～ ～ ～ 注：对于表中的数据，厚的材料取小值，薄材料取大值 计算卸料力 QF PXQ FKF  公式 （ 63） 查表 62 得： XK 根据公式（ 63）得： QF = = 计算推料力 1QF PtQ FnKF 1 公式 （ 64） 查表 61 得： tK n根塞在凹模内的制件或度料数量（ thn / =6/2=3） 16 根据公式（ 64）得： 3 5 . 7 2 5 K N1 QF 计算总冲压力 F 1p FFFF  公式 （ 65） = + + = 根据总冲压力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机 J2363（参数见附录 4）。 17 7 模具压力中心与计 算 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。 为了确保压力机和模具正常 工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 模具的压力中心，可按以下原则来确定： （ 1）对称零件的单个冲裁件，冲裁的压力中心为冲裁件的几何中心。 （ 2）工件形状相同且分布对称时，冲裁的压力中心与零件的对称中心重合。 （ 3）各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。 求出合力作用点的坐标位置 0， 0（ x=0,y=），即为所求模具的压力中心。 nnno LLLXLXLXLX  212211 / 公式 （ 71） nnno LLLYLYLYLY  212211 / 公式 （ 72） 零件属于 形状 属于 X 方向 Y 不对称的工件，所以工件的压力中心为X=0Y= nnno LLLYLYLYLY  212211 / 10 (10+30)  图 71 零件图 18 8 冲裁间隙 冲裁间隙分析 根据 JB/Z27186 规定，冲裁间隙是指凸、凹模刃口间隙的距离，用符号 C表示，其值可为正也可为负，在普通冲裁模中均为正值。 它对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。 因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。 间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。 间隙对模具 寿命的影响 模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。 而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配 精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。 间隙对冲裁工艺力的影响 随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。 通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚 度的 5~20%左右时，冲裁力的降低不超过 5~10%。 间隙对卸料力推料力的影响比较显著。 间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力，当单边间隙达到材料厚度的 15~25%左右时的卸料力几乎为零。 但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。 19 间隙值的确定 由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。 因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要 求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。 考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内， 就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙 Zmin，最大值称为最大合理间隙 Zmax。 考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 Zmin。 确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。 根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。 对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂 直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。 由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。 经验公式； 软材料： t＜ 1mm， C=(3%~4%)t t=1~3mm， C=(5%~8%)t t=3~5mm， C=(8%~1%)t 硬材料： t＜ 1mm， C=(4%~5%)t t=1~3mm， C=(6%~8%)t t=3~8mm， C=(8%~13%)t 根据分析冲裁模间隙采用查表法确定 ，查冲裁模初使用间隙（见附 录 3） 得Zmin=,Zmax= 刃口尺寸的计算方 法 由于模具的加工方法不同，凸、凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为两种方法： 凸、凹模分开加工，主要用于圆形或简单形状制件； 凸、凹模配合加工，主要用于 形状复杂或薄板制 件。 由于该制件形状简单， 选择凸、凹模分开加工。 20 冲孔 设冲孔尺寸为 0d ， 根据以上原则，冲孔时以凸模为设计基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙 Zmin。 凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。 其计算公式 81 如下： pd ＝（ d ＋ X△ ） 0p 公式 （ 81） d ＝（。