矩形复合模设计说明书(共25页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘要本课题为板料落料冲孔复合模的设计，本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠。本套模具的设计不是以复杂模具的设计为主，而主要是对模具设计知识的系统学习和设计的练习，以达到掌握冲压模具设计的基本技能的目的。首先，对零件做整体的分析。包括：材料的使用、精度的要求、工序的要求以及成本的要求等。为了降低成本，对排样方式进行了合理的设计；其次，对零件整体进行工艺设计。通过工艺目的的设计、工序的顺序设计、压力机的选择等来实现所要达到的要求；再次，想要保证制件精度的要求，就要考虑模具刃口尺寸的计算。因为刃口是冲制工件的主要工作部分，刃口处的精度就决定了制件的精度，就必须根据公

2、差来进行精确计算。最后，根据计算出的模具刃口尺寸设计出相应的凸凹模，并且查找资料选择冷冲压模的标准零件，符合标准后，就把凸凹模与其它各零部件进行总体装配。在确定了模具体闭合高度后，选出合适的压力机在调试校验后并进行试冲加工，以达到符合的标准，最终完成链板片的加工。关键词：复合模 冲压工艺 模具设计 冲孔落料专心-专注-专业AbstractThe topic is the chain plate punching blanking compound mold design and the mold of article described an instance is simple and pr

3、actical, easy to use and is reliable. This mold is not primarily designed to complex design, but mainly on a systematic study of mold design knowledge and practice, in order to achieve the purpose of master the basic skills of stamping mold design.First of all, do a thorough analysis for the parts,

4、which include the using of the material, the requirement of accuracy and the requirement of working procedure and costs and so on. For declining low cost, proceeded the reasonable design to the row kind method. Secondly, do processing design for the whole parts and the purpose by craft designing and

5、 order of the working procedure and by the choice of punching machine. Thirdly, consider the calculation of size of the mould cutting edge in order to meet the need of accuracy. Because the cutting edge is the main working part of the punching processing, the accurate cutting edge guarantees the acc

6、urate parts. So you needed to tolerance do accurate calculation.Finally, according to the calculated the size of mold cutting edge design the corresponding punch and mold, and find information on selection criteria for cold stamping parts, meet the standards, put the punch and mold with the other co

7、mponents to the overall assembly. In determining the specific mold closed height, select the appropriate press in the debug and test validation washed after processing, to meet compliance standards, the final completion of the processing chain plate.Key words：composite modulus, stamping process, mol

8、d design , punching blanking目 录1 绪论模具材料是模具加工业的基础。随着我国国民经济发展和人民生活水平的提高，人们对产品的审美观、价值观也不断提高，从而对各类模具产品，无论是内在质量还是外表美观等方面均要求日益精臻，因此势必对工模具材料在数量上、系列上和质量上提出更高的要求。中国的模具材料从无到有，从小到大，从少到多，直到现在，无论是从钢种还是从规格、标准化、系列化等方面，都是伴随着模具制造发展而发展的。 改革开放以来，我国的工业和经济蓬勃发展，以前的手工作坊和落后的生产方式已经不能满足现代工业的要求，迫切需要寻找另一种更有效率的方式来适应现代工业。而在现代制造业

9、中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量、高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。于是模具技术及模具工业应运而生。在现代工业生产中，60%90%的工业生产需要使用模具来加工。作为一种高效率的生产工具，模具是工业生产中使用极为广泛、地位极其重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的

10、零件与制件可以一次成形，不需进行再次加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产自动化的特点。本次设计工件是冲压生产的一个典型零件，在生活中有很强的实用性，其模具设计有一定的实用价值。对于该制件我们利用先进的模具生产提高生产效益、保证产品质量、节约成本，从而取得很高的经济效益。2 冲压工艺分析及工艺方案的制定图2-1 零件简图生产批量：大批量；材料：40；材料厚度：2.0mm；未注公差：IT14。2.1 材料分析表2-1 部分碳素钢抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）屈服点（Mpa）伸长率（%）碳素钢40退火35045025020由上

11、表2-1可知：40是普通的碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。综合评比均适合冲裁加工。2.2 零件结构零件结构形状相对简单，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中有1个圆孔，孔的最小尺寸满足冲裁最小孔径dmin2.0mm的要求。根据该零件形状来分析，该零件的结构满足冲裁要求。2.3 尺寸精度对于工件未注公差尺寸，属于自由尺寸，按IT14查表2-1得到：属于A类尺寸的有：、属于B类尺寸的有： 、通过查公差等级表，我们发现普通冲裁能够满足零件精度要求。表2-1 常见零件公差等级表公差等级IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m

12、/mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250

13、.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.552.4 冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。2.5 冲裁工艺方法的选择冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上

14、的冲压工序。级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。其三种工序的性能见表2-1：表2-1 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能比较项目单工序模复合模级进模生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量冲压精度较低较高较高冲压生产率低，压力机一次行程内只能完成一个工序较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序高，压力机在一次行程内能完成多个工序实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化制件和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适应于单机上实现自动化生产通用性通用性好，适合于中小

15、批量生产及大型零件的大量生产通用性较差，仅适合于大批量生产通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造的复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低冲裁较复杂零件时，比级进模低冲裁较简单零件时低于复合模复合模的特点是生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。由于零件的生产要求的是大批量生产、零件的尺寸较小，制造相对比较难，为提高生产率，根据上述方案分析、比较，宜采用复合模冲裁。2.6 冲裁结构的选取按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种，两种的优点、缺点及适用范围见表2-2：表2-2 正装式复合模、倒装式复

16、合模的优点、缺点及适用范围比较项目正装(顺装)式复合模倒装式复合模结构凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模优点冲出的冲件平直度较高结构较简单缺点结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作不宜冲制孔边距离较小的冲裁件适用范围冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛通过对正装式复合模和倒装式复合模两种优点、缺点及适用范围的分析比较，正装式复合模适合于冲制材质较软

17、或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。而倒装式复合模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可以直接利用压力机打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。综上所述，该制件结构形状简单，精度要求较低，孔边距适中，宜采用倒装式复合模。3 排样设计与计算3.1 排样方法与原则由于产量大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法

18、有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。现工件外形为圆形，采用有废料的直排法，比较方便、合理。3.2 确定搭边值搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口双边受力，受力平衡，合理间隙一易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值也应愈大。由查表得工件间搭边值a=2.0mm、侧面

19、a=2.2mm。3.3 送料步距与条料宽度的计算采用直排的排样方案，如图3-1所示：用cad测量工具测量冲压件的毛坯面积：A=1500mm2送料步距A：送料步距的大小应为条料上冲裁件的对应点之间的距离，每次冲一个零件的步距按式：ADa1，A30+232mm条料宽度B：B（50+22.2）mm=54.4mm图3-1 排样图3.4 材料利用率的计算通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率來表示，按式(3-27) =100%=100%式中 一个步距内零件的实际面积一个步距内所需毛坯面积 A送料步距 B条料宽度带入数据可得：=100%=100%86.17%4 冲裁力计算4.1落料力、冲孔

20、力、卸料力、推件力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机，设计模具以及检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。一般可按下公式计算：式中 FP-冲裁力（N）； L-冲裁周边长度（mm）； t-冲裁料厚(mm)； b- 抗剪强度（MPa）；（1）落料力计算 按上式：式中： F落落料力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=2.0mm； 材料抗剪强度（MPa）。材料为40，由查表，。 根据零件图可算落料轮廓长度L=160mm则 （2）冲孔力式中 冲孔力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=2.0mm； 材料抗剪强度

21、（MPa）。由查表，。根据零件图可算冲孔轮廓长度约为L=90.27(mm)则 2. 落料时的卸料力的计算=KX 式中 -卸料力（N）； -落料力（N）KX -卸料系数，查冲压模具简明设计手册表3-11，P57其值为0.030.04，取K=0.04。则=KX =0.04112=4.5（KN）3. 冲孔时的推件力的计算 =nkT 式中 -推料力（N）； K1-推料系数，查冲压模具简明设计手册表3-11，其值为0.05；n- 梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h为刃口部分的高（mm），t为材料厚度（mm），其中，h=6mm，t=2mm，取n=3，则 =nkT=30.0563.2=9.5(KN

22、)冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各冲裁工艺力的总和 = + +式中：冲裁力 =112KN，=63.2KN，卸料力=4.5KN，推料力=9.5KN，则:= + +=189.2kN4.2 压力机的选择参照设计手册选取公称压力为的压力机，压力机型号为J23-35。表4-1为压力机J23-35技术参数：（冲压模具简明设计手册表13.10，P389）表4-1 压力机参数型 号J23-35公称压力/kN350滑块行程/mm60最大倾斜角度30最大闭合高度/mm300闭合高度调节量/mm60垫板尺寸（厚度mm孔径mm）60200模柄孔尺寸（直径mm深度mm）5080工作台尺寸前后340左右5605

23、凸凹模的设计冲裁件的尺寸精度取决于凸，凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸来实现的保证。正确地确定刃口部分尺寸是相当重要的。5.1 尺寸计算原则1） 落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。2） 考虑到冲裁时凸，凹模的磨损，在设计凸，凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小，应取工件尺寸公差范围内较大的数值，在凸，凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。3) 确定模具刃口制造公差时，

24、要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值，一般模具制造精度比工件精度高3-4级5.2 凸、凹模刃口尺寸计算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模具设计中的一项重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的计算，有两种计算方法，第一种计算方式是凸模与凹模图样分别加工法计算；第二种计算方法是凸模与凹模配作法。该冲件尺寸较多，若采用分开加工法计算，计算繁琐，且计算量较大，不宜采用，故采用第二种算法：凸模与凹模配作法。（1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸-第一类尺寸AAj=(Am

25、ax-x)（2） 凸模或凹模磨损后会减小的尺寸-第一类尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸-第一类尺寸C Cj=(Cmin+)其中，x为磨损系数。查表得：工件精度IT10级以上 x=1工件精度 IT1-IT13 x=0.75工件精度 IT14 x=0.5因为本工件尺寸均为基本尺寸，未注公差按IT14级精度，x=0.5。属于A类尺寸的有：、属于B类尺寸的有： 、注：凸模或凹模磨损后将会增大的尺寸第一类尺寸A。凸模或凹模磨损后将会减小的尺寸第二类尺寸B。凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C。其中，x为磨损系数。具体计算如表5.1。表 5-1 工作零件刃口尺寸计算

26、尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸备注A类保证双边间隙为0.22-0.26。B类5.3 凸模、凹模、凸凹模的结构设计冲孔凸模的设计，由于模具需要在凸模外面装推件块，因此设计成直柱的形状。尺寸标注如图所示。凹模的刃口形式，考虑到本例生产批量较大，所以采用刃口强度较高的凹模，即图 所示的刃口形式。凹模的外形尺寸按式：HKb0.450mm20mm，c1.5H30mm。根据需要选择的尺寸要大于理论计算值，根据凹模板标准选择凹模规格为：15015025凸模、凹模、凸凹模三个零件的平面图如图5-1、图5-2、图5-3所示：图5-1 冲孔凸模图5-2 落料凹模图5-3 凸凹模6 模具主要零部件设计6.1 定位方

27、式的选择定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产效率要求等选用相应的标准。因为该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销定距，而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来确定。6.2 卸料出件方式的选择卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，

28、把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。 卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种。 固定卸料装置 , 固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或弹簧）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或弹簧的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我通常把超过上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模

29、内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为2.0mm，卸料力不是很大，可采用弹性卸料装置，卸料装置由卸料板、卸料螺钉和橡胶组成。冲制的工件由推板、推销和推件块组成的刚性推件装置，冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏下。6.3 弹性元件的选择橡胶允许承受的负荷较大，安装调节灵活方便，是常用的弹性元件。主要为弹性卸料压料及顶件装置提供作用力和行程。橡胶的选用原则：为保证橡胶的正常工作，所选橡胶应满足预压力要求F0Fx式中：Fo橡胶在预压缩状态下的压力，N； Fx卸料力，N。为保证橡胶不过早失效，其允许最大压缩量不应超过其自由高度的45%，一般取，H自=+h修磨式中：L工

30、冲模的工作行程mm，对冲裁模而言，L工=t+1 h修磨预留的修磨量。根据模具设计寿命一般取46mm。 确定L预和H装 L预=（0.10.15）H自 H装=H自-L预 L预橡胶的预压缩量H装冲模装配好以后橡胶的高度 确定橡胶的横截面积A（mm2） A=F所需的弹压力（N）q橡胶在预压缩状态下的单位压力：约为0.260.50Mpa表6.1 卸料橡胶的设计计算项目公式结果备注卸料板工作行程H=h+h+t3.5h为凸凹模进卸料板的高度1mm。h为凸模冲裁后进入凹模的深度1m。橡胶工作行程H=H+h7h为凸模修模量，取4m。橡胶自由高度H自=+h修28L工冲模的工作行程mm，对冲裁模而言，L工=t+1

31、h修磨预留的修磨量。根据模具设计寿命一般取46mm。橡胶预压缩量L预=（0.10.15）H自3mmL预橡胶的预压缩量每个橡胶承受的载荷F=F/4646N选4圆筒形橡胶橡胶的横截面积约取978mm2F：每个所需的弹压力q：约为0.26-0.5Mpa。校核橡胶自由高度0.5H/D满足橡胶的安装高度H装=H自-L预256.4 模架的选择模架是由上、下模座、模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成，模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面。上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置

32、，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。改模具选择后侧导柱模架。上模座： L/mm=160下模座：L/mm160导柱：d/mmL/mm=28180导套：d/mmL/mmD/mm=具体如表6.2：表6.2模具零件结构尺寸序号名称长宽厚(mm)材料数量1上垫板160160845钢12凸模固定板1601601545钢13凹模板16016025T1014凸凹模固定板1601601545钢15卸料板1601601045钢16下垫板1601608451模具的闭合高度：H205mm7 绘制模具总装图及零件图运用Auto CAD软件，按照上述几章设计的尺寸，绘制模具装配总图及各零件图。总装配图按照0#图纸

33、绘制，零件图则按照其它型号的图纸绘制。图样幅面应符合国家(GB4457.1-84)。 先绘制装配草图，经指导老师认可，才进行正式图的绘制。绘图过程中严格按照国标制图标准绘制。7.1 装配图绘制装配图应用足够说明模具构造的投影图及必要的剖面图、剖视图，一般主视图和俯视图应对应绘制。还要注明必要尺寸，如模具高度、轮廓尺寸以及装配保证的有关尺寸和精度。画出排样图，填写详细的零件明细表和技术要求。装配结构图如图7-1：图7-1 模具总装图主视图7.2 模具零件图的绘制见附图致谢 首先感谢学校及学院各位领导的悉心关怀和耐心指导，特别要感谢指导老师给我的指导，在设计和说明书的写作以及实物制作过程中，我始终

34、得到他的悉心教导和认真指点，使得我的理论知识和动手操作能力都有了很大的提高与进步，对模具设计与制造的整个工艺流程也有了一个基本的掌握。在他身上，时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范，勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。他不知疲倦的敬业精神和精益求精的治学要求，端正了我的学习态度，使我受益匪浅。另外，还要感谢和我同组的其他同学，他们在寻找资料，解答疑惑，实验操作、论文修改等方面，都给了我很大的帮助和借鉴。最后，感谢所有给予我关心和支持的老师和同学使我能如期完成这次毕业设计。谢谢各位老师和同学！感谢学校对我这几年的培养和教导，感谢学院各位领导各位老师三年如一日的谆谆教导

35、！参考文献1 张超英.冲压模具与制造.北京：化学工业出版社2003.62 罗学科.模具识图与制图.北京：化学工业出版社 2003.63 韩洪涛.机械制造技术.北京：化学工业出版社 2003.74 万本善.实用冲模结构图解与冲压新工艺详图及常用数据速查速用手册北京：科大电子出版社 2004.8 5 李铭杰.冲模设计应用实例. 北京：机械工业出版社 2003.86 王立刚.冲模设计手册 . 北京：机械工业出版社 2002.57 郭书彬.最新冲压新工艺新技术与冲模设计图集及典型疑难实例应用手册. 北京：机械工业出版社 2003.98 王芳.冷冲压模具设计指导. 北京：机械工业出版社 1998.10 9 李奇，江莹模具构造与制造. 北京：青华大学出版社.2004.810 王秀凤.冷冲压模具设计与制造.北京：航空航天大学出版社 2005.411 成虹.冲压工艺与模具设计.北京：高等教育出版社 2006.7 12 杨玉英，崔令江.实用冲压工艺及模具设计手册.机械工业出版社2005.1 13 彭建生.模具设计与加工速查手册. 北京：机械工业出版社2005.7 14 徐政坤.冲压模具及设备. 北京：机械工业出版社2005.1