毕业设计论文抽屉扣件的复合模具设计含全套CAD设计图纸文档格式.docx
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。
（4）生产批量：
大批。
结论：
由表2-1可得出零件是轻型零件，制件可以进行冲裁，制件要大批量生产，应重视模具材料和结构，保证模具的复杂程度和寿命。
表2-1年产量与生产类型的关系
生产类型
同类零件的年产量（件）
轻型零件（零件质量<
100kg）
中型零件（零件质量100～2000kg）
重型零件（零件质量>
2000kg）
续表2-1
单件生产
<
100
10
5
成批生产
小批
100～500
10～200
5～100
中批
500～5000
200～500
100～300
大批
5000～50000
300～1000
大量生产
>
50000
5000
1000
3确定工艺方案及模具的结构形式
根据制件的工艺分析，该工件包括冲孔、落料二个基本工序，按其先后顺序组合，可以有以下三种工艺方案：
方案一：
落料-冲孔，采用单工序模生产。
方案二：
冲孔-落料，采用级进模生产。
方案三：
冲孔-落料，采用复合模生产。
方案一单工序模是在压力机一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。
优点：
模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；
缺点：
工序分散，模具及操作人员多，劳动量大。
方案二级进模（又称为连续模、跳步模）是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的冲模。
效率高、操作安全、模具寿命长，易于实现自动化；
结构复杂、制造精度高、周期长、成本高，材料利用率较其它低。
方案三复合模是只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。
结构紧凑，生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高；
结构复杂，制造精度要求高，成本高。
通过对上述三种方案的的分析比较，由于该制件属于多异形孔，冲裁较困难，所以该制件的冲压生产采用方案三为佳。
4模具总体结构设计
4.1模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压模。
复合模采用倒装式复合模，因其结构简单、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，所以模具类型为倒装式复合模。
4.2定位方式的选择
为保证冲裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中应该有正确的位置，正确位置是依靠定位零件来保证的。
由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多，设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。
因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销。
控制条料的送进步距采用固定挡料销。
4.3卸料、出件方式的选择
弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用在冲裁料厚在1.5mm以下的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。
弹压卸料板与弹性元件（弹簧或橡皮）、卸料螺钉组成弹压卸料装置。
卸料板与凸模之间单边间隙选择（0.1～0.2）t，若弹压卸料板还需对凸模起导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。
弹性元件的选择，应满足卸料力和冲模结构的要求。
为使卸料可靠，卸料板应高出模具刃口工作面0.3～0.5mm，材料采用45钢，热处理淬火硬度43～48HRC。
因为工件料厚1mm，相对较薄，卸料力不大，由此可知卸料、出件方式的选择可采用弹性卸料装置卸料。
4.4标准模架和导向零件的选择
模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受冲压过程的全部载荷。
上下模间的精确位置，由导柱、导套的导向实现。
采用对角导柱模架。
由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。
常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。
采用后侧导柱模架。
由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。
因为导柱安装在后侧，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。
但是不能使用浮动模柄。
四导柱模架。
具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。
常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。
方案四：
中间导柱模架。
导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。
只能一个方向送料。
根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。
由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便，并能满足工件成型的要求。
即方案二最佳。
5模具设计工艺计算
5.1计算毛坯尺寸
根据图2-1得：
工件的尺寸40×
50（mm）。
5.2排样、计算条料宽度及步距的确定
5.2.1搭边值的确定
排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。
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。
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，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命或影响送料工作。
搭边值通常由经验确定，表5-1所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。
表5-1搭边a和a1数值
材料厚度
圆件及r>
2t的工件
矩形工件边长
L<
mm50
矩形工件边长L>
50mm或r<
工件间a1
沿边a
<
0.25
0.25～0.5
0.5～0.8
0.8～1.2
1.2～1.6
1.6～2.0
2.0～2.5
2.5～3.0
3.0～3.5
3.5～4.0
4.0～5.0
5.0～12
1.8
1.2
1.0
0.8
1.5
2.2
2.5
3.0
0.6t
2.0
2.8
3.5
0.7t
3.2
4.0
0.8t
4.5
0.9t
根据制件厚度与制件的排样方法可以查表5-1得，搭边值工件间a1为1.5mm，沿边a为1.8mm。
5.2.2条料宽度的确定
条料宽度公式：
（5-1）
式中：
D-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸，D=40mm；
a-侧搭边值，a=1.8mm；
其中条料宽度偏差上偏差为0，下偏差为-△，见表5-2条料宽度偏差。
表5-2条料宽度偏差
______________________________________________________________________________________________________________________________条料宽度B/mm
≤0.5
>
0.5～1
1～2
≤20
0.05
0.08
0.10
20～30
0.15
30～50
0.20
查表5-2可得条料宽度偏差的下偏差（-△）为-0.15mm。
根据公式（5-1）得：
5.2.3导料销的选用
设计导料销时，应注意以下几点：
（1）工件外形简单时，应以外形定位，外形复杂时以内孔定位。
（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全。
（3）若工件需要经过几道工序完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一位基准，避免累积误差。
查模具设计手册该模具导料销的直径为D=12mm。
标记12×
10GB699-8845热处理43～48HRC
导料销距离公式：
（5-2）
-导料销工作部位的半径（mm），得R=6mm；
根据公式（5-2）得：
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。
搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，影响送料工作。
图5-1导料销简图
5.2.4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。
5.2.5材料利用率
本设计中将冲裁零件的面积分成上、下两部分：
上部为半圆形，下部为矩形。
Vs=202π/2-32π
=599.74
Vl=30×
40-20×
5-π2.52-2×
32π
=1023.855
Vl+Vs
=599.74+1023.595
=1623.595
查模具设计手册钢板毛坯规格为：
750×
3000mm
送料步距为：
h=D+a1=50+1.5=51.5mm
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：
（5-3）
η-材料利用率（％）；
n-冲裁件的数目（n=1）；
V1-冲裁件的实际面积（V1=1623595）；
B-板料宽度（B=43.6mm）；
L-步距（l=53mm）。
根据公式（5-3）得：
=72.16％
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。
横裁时的条料数为：
N1=3000/43.6
=68.6（条）可冲68条
每条的件数为：
N2=（750-1.5）/53
=16.01（件）可冲16件
板料可冲总件数为：
N=N1×
N2
=1088（件）
板料利用率：
=78.5％
纵裁时的条料数为：
N1=750/43.6
=17.2（条）可冲17条
N2=（3000-1.5）/53
=56.57（件）可冲56件
N=N1×
=952（件）
=（952×
1623.595）/（750×
3000）×
100％
=66.7％
因横裁的利用率高一点,所以该零件采用横裁法。
如图5-2所示：
图5-2排样图
6冲裁力相关的计算
6.1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
一般可以按式计算：
（6-1）
τ-材料抗剪强度（MPa）；
L-冲裁周边总长（mm）；
t-材料厚度（mm）；
系数KP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KP，一般取KP=1.3。
根据常用金属冲压材料的力学性能查出08钢抗剪强度τ为255～333MPa,取τ=300MPa。
6.2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）FP-总冲裁力
（3）FQ-卸料力
（4）FQT-推料力
6.2.1总冲裁力
（6-2）
-落料时的冲裁力；
-冲孔时的冲裁力；
-落料周长（mm）；
-冲孔周长（mm）。
计算其冲裁周边的长（mm）：
落料周长为：
L1=3.14×
20+30+30+40
=162.8mm
冲孔周长为：
L2=3×
3.14×
6+3.14×
5+40
=112.22mm
根据公式（6-2）得：
Fp=1.3×
300×
1×
（162.8+112.22）
=107.258KN
表6-1卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/
钢
≤0.1
0.1～0.5
0.5～2.5
2.5～6.5
6.5
0.065～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.06
0.03
铝、铝合金
纯铜、黄铜
0.025～0.08
0.02～0.06
0.03～0.07
0.03～0.09
注：
对于表中的数据，厚的材料取小值，薄材料取大值。
6.2.2计算卸料力
（6-3）
查表6-1得：
KX=0.05
根据公式（6-3）得：
FQ=0.05×
107.258
=5.362KN
6.2.3计算推料力
（6-4）
n-根塞在凹模内的制件或度料数量（n=h/t）
根据公式（6-4）得：
FQ1=5.899KN
6.2.4计算总冲压力F
（6-5）
=107.258+5.362+5.899
=118.519KN
根据总冲压力，初选压力机为：
开式双柱可倾压力机J23-16。
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=0），即为所求模具的压力中心。
（7-1）
（7-2）
零件属于多形孔冲裁、冲压模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。
下面用解析法确定与计算模具的压力中心：
图7-1压力中心简图
把刃口轮廓分为18段，并确定各段长度，具体数值列于下表7-1中。
表7-1落料件的压力中心计算数据
线段长度（mm）
压力中心位置
压力中心坐标
x
y
L1=31.4
L2=30
L3=20
L4=20
L5=30
L6=31.4
L7=9.42
L10=7.8n
L13=7.85
L16=9.42
L17=9.42
C1=0.5×
31.4=15.7
C2=0.5×
30=15
C3=0.5×
24.2=12.1
C4=0.5×
19=9.5
C5=0.5×
C6=0.5×
C7=0.5×
22.45=11.225
C10=0.5×
6.28=3.145
C13=0.5×
6.28=3.14
C16=0.5×
6=3
C17=0.5×
14=7
5.86
35
50
22.5
42
34.14
40
30
20
8
32
由于该零件是一个对称图形y轴可不计算落料凸模的压力中心坐标：
根据公式（7-1）得：
=（31.4×
5.86+30×
35+20×
25+20×
25+30×
35+31.4×
5.86+9.42×
10+7.85×
22.5+7.85×
22.5+9.42×
42+9.42×
42）/（31.4+30+20+20+30+31.4+9.42+7.85+7.85+9.42+9.42）
=28.7
故求得模具压力中心的坐标值（28.7，0），在模柄投影范围内，设计合理。
8冲裁间隙
冲裁单面间隙是指凸模与凹模刃口横向尺寸差值的一半，间隙值的大小不但影响上、下裂纹的会合，而且影响变形应力的性质和大小。
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Cmin，最大值称为最大合理间隙Cmax。
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Cmin。
冲裁间隙的大小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。
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，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。
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，虽然提高了模具寿命，但出现间隙不均匀。
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。
根据间隙表8-1查得：
材料08的最小双面间隙：
2Cmin=0.10mm
最大双面间隙：
2Cmin=0.14mm
由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多，设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择裁间隙的大小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。
表8-1冲裁模初始用间隙2Cmm
材料
厚度
08、10、35
09Mn、Q235
16Mn
40、50
65Mn
2Cmin
2Cmax
小于0.5
极小间隙
0.5
0.6
0.7
0.9
1.75
2.1
2.75
5.5
6.0
8.0
0.040
0.048
0.064
0.072
0.092
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