正装复合模课程设计.docx

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正装复合模课程设计

湖南涉外经济学院机械工程学部

冲压成型工艺及模具设计

课程设计任务书

学部专业

题目

任务起止日期：

年月日至

年月日止

*******

指导老师：

日期：

系主任：

日期：

审查

学部主任：

日期：

批准

前言

模具是工业产品生产用的工艺设备，主要应用于制造业。

它是和冲压、锻造、铸造成形机械，以及塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成形加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用。

模具属于精密机械产品，它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件、导向零件、支承零件、定位零件及送料机构、抽芯机构、推出机构等。

模具与相应的成形设备（如冲床、塑料注射机、压铸机等）配套使用时，可直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性能，使之成形为合格的制件。

为提高模具的质量性能精度和生产效率，缩短模具制造周期，模具多采用标准零件，所以模具属于标准化程度较高的产品。

一副中小型冲模或塑料注射模中，其标准零件可达90%，其工时节约率可达25%到45%。

现代产品生产中，由于模具的加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到了很广泛的应用。

现代工业产品的零件，广泛采用冲压、锻造成形、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其它成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料成形加工成符合产品要求的零件，或成为精加工前的半成品件。

如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳、洗衣机内桶是采用塑料注射模，经一次注射成型为合格零件；发动机的曲轴，连杆是采用锻造成形模具，经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品配件。

高精度、高效率、长寿命的冲模，塑料注射成型模具，可成形加工几十万件，甚至几千万件产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件上亿件，这类模具称为大批量生产用模具。

适用于多品种、少批量，或产品试制的模具有组合冲模、快速冲模、叠层冲模或低熔点合金成形模具等。

在现代加工业中，具有重要的经济价值，这类模具称为通用、经济模具。

电子计算机、现代通信器材与设备、电器、仪器与仪表等工业产品的元器件或零、部件越来越趋于微型化、精密化，其零件结构设计中的槽、缝、孔尺寸要求在0.3mm以下，所以批量生产用模具要求很高。

如高压开关中的多触点零件，宽度仅为10mm，却需冲孔，冲槽、弯曲、三层叠压等多个工序，模具需设计为70工位的精密级进冲模。

又如手机中零件尺寸极其微小，对模具的要求很高。

这类微型冲件和塑件用的模具，已成为高技术模具或专利模具。

大型模具，重量在10吨以上的已很常见，有些模具重量达到30吨。

如大型汽车覆盖件冲模、大型曲轴锻模、大尺寸电视机外壳用塑料注塑模等重量都在10吨以上。

随着现代化工业和科学技术的发展，模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强，模具的制造水平已成为工业国家制造工艺水平的标志。

另外，模具是进行成形加工及少、无切屑加工的主要工装，在大批、大量加工中，可使材料利用率达90%或以上。

当今社会的发展和进步，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能生产加工出来。

因此，模具的发展与人们的生活越来越紧密。

我们利用模具加工各种的工件，以便满足人们的需要，模具的发展给我们带来了新的生活，新的时代。

因此我选择了模具的毕业设计来检验我在这方面的知识。

由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也有很多种，模具的种类繁多，但是用处广泛的大约有以下几种:

冲裁模、弯曲模、拉深模、冷压模、硬质合金冲模、塑料成型模等。

其中以冷压模和塑料膜的技术要求和复杂程度高。

在本次毕业设计中利用计算机辅助设计（CAD）绘制模具装配图以及主要零件图，使得对CAD的应用得到了巩固和加深。

同时对所给的零件进行分析，分析该零件的尺寸、形状、厚度、加工规模等从而得出用一般精度的模具即可完成加工要求。

在加工分案的选择上选用了正装式复合模进行加工。

同时对冲裁工艺、模具的整体结构、工作原理进行详细的介绍。

希望对大学四年的知识能够有一个总结，顺利完成这次毕业设计。

课题：

正装复合模设计

零件简图：

如图所示

材料：

0.8F

厚度:

1.2mm

·

1冲裁工艺设计

1．1冲裁件的工艺分析

冲裁件的的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件在冲压加工中的难易程度。

冲裁件的工艺是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响，一般情况下对冲压件工艺性影响最大的是几何尺寸和精度要求。

1.1.1材料特性分析

冲压所用的材料，不仅要满足工件的技术要求，同时也必须满足冲压工艺要求：

（1）应有良好的塑性。

在成形工序中，塑性好的材料，其容许的变形程度大。

在分离工序中，良好的塑性才能获得理想的断面质量。

（2）应具有光洁平整且无缺陷损伤的表面状态。

表面状态好的材料，加工时不易破裂，也不容易擦伤模具，制成的零件也有良好的表面状态。

（3）材料的厚度公差应符合国家标准。

因为一定的模具间隙，适应于一定厚度的材料。

本零件采用10号钢，10号钢属于优质碳素结构钢，其中含C量为0.07%~0.14%，抗拉强度

，屈服强度

。

其韧性好，强度适中吻合加工的要求。

1.1.2冲裁件的结构工艺性分析

（1）冲裁件的形状应尽量简单，最好是规则的几何形状或由规则的几何形状所组成。

同时应避免冲裁件上过长的悬臂与凹槽，它们的宽度要大于料厚的（1.5到2）倍，该零件外形上接近于矩形，没有悬臂和凹槽，冲裁件的最小尺寸为1.4mm大于1.5t。

（2）一般情况下，冲裁件的外形和内孔应避免尖角，采用

的圆角。

此零件设有R2.5的倒角。

（3）冲孔时，因受凸模强度限制，孔的尺寸不宜过小。

用一般冲模冲圆孔时，对硬钢，直径

；对软钢和黄铜，

；对铝及锌，

。

冲方孔时，对硬钢，边长

；对软钢及黄铜，

；对铝和锌，

。

由于10号钢属于软钢。

而

。

所以该条件也满足。

（4）孔与孔之间的距离或孔与零件边缘之间的距离a，因受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，一般应取a.>2t（3-4mm）,如使用级进模，而且对零件精度要求不高时，a可适当减小，但也不宜于小于板厚。

该零件的孔与孔间的最小尺寸为5.5mm,孔与零件边缘的最短距离为4mm。

（5）冲裁件的精度一般可达IT10-IT12,高精度可达IT8-IT10级，冲孔比落料的精度约高一级。

该零件没有标准公差，则对于非圆形件按国家标准《非配合尺寸的公差数值》

精度来处理，冲模则可按

精度制造。

1.2冲压工艺方案的确定

该工件有两道加工工序：

冲孔、落料。

可以有以下三种方案：

方案一：

先落料后冲孔，采用简单模生产；

方案二：

落料和冲孔连续加工，采用级进模生产；

方案三：

落料和冲孔复合加工，采用复合模生产。

三种方案比较见表1.1

表1.1三种方案的比较

简单模

级进模

复合模

冲裁件精度

较低

高

一般

生产效率

低

较高

高

生产批量

批量小或试制冲裁件

大批量

大批量

模具复杂程度

简单

较复杂

复杂

模具制造成本

较低

较高

高

模具的结构特点

结构简单安装容易

结构较复杂制造麻烦

结构较复杂

模具的制造精度

较低

较高

高

模具制造周期

较快

较长

长

冲压设备能力

较小

中等

较大

工作条件

一般

较好

好

方案一虽然模具结构简单，尺寸较小，重量较轻，模具制造简单，成本低廉。

模具依靠压力机导轨导向，模具的安装调整麻烦，很难保证上、下部分对正，从而难以保证凸、凹模之间的间隙均匀，冲裁件精度差，模具寿命低，操作也不安全，需要两套模具，生产率较低而且不适合大批量生产。

方案二级进模是多工序冲模，在一副模具上能完成多道工序，使用级进模可以减少模具和设备数量，提高生产效率。

级进模容易实现冲压生产自动化。

但是，级进模比简单模结构复杂，制造麻烦，成本增加。

级进模的条料的准确定位的问题不好解决。

方案三复合模也是多工序冲模，在一副模具中一次送料定位可以同时完成几个工序。

和级进模相比，冲裁件的内孔和外缘具有较高的位置精度，条料的定位精度要求较低，冲模轮廓尺寸较小，复合模适合于生产批量大、精度要求高的冲裁件，且零件的形位精度容易保证，条料的定位精度要求较低，生产效率较高。

综上分析应该选择第三方案进行加工。

2.排样设计及材料利用率计算

2.1排样方案的确定

冲裁件在条料或板料上的布置方法叫排样。

排样的合理与否直接关系到材料利用率的高低，而冲压件的成本中，材料费用一般占60%以上，因此合理排样对提高材料利用率降低成本具有十分重要的意义。

根据材料的合理利用情况，条料的排样方法可以分为三种：

（一）有废料排样：

沿工件全部外形冲裁，工件四周都留有搭边。

可由搭边补偿误差，因而能保证冲裁件的精度和质量，冲模寿命也较高，但材料利用率低。

（二）少废料排样：

沿工件部分外形冲裁，局部有搭边和余料。

因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差就会影响模具的寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。

（三）无废料排样：

工件由条料顺次切下，直接获得零件，无任何搭边。

冲件的质量较差，模具寿命低，但材料利用率高。

采用少、无废料排样，对节省材料有重要意义。

同时，因冲切周边减小，可降低冲压力并简化冲模结构。

但采用少、无废料排样也存在一些缺点，如工件所能达到的质量与精度都较差，同时模具寿命也较低。

此外，少无废料排样中，工件的毛刺也不在同一方向。

无论是有废料、少废料或无废料排样，其排样的型式均可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排和多行排等。

综上分析，根据零件的形状、尺寸、材料，选取有废料排样，采用直排的形式。

2.2搭边的选取

排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。

搭边虽然形成废料，但在工艺上却有很大的作用。

搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的零件。

搭边还可以保证条料有一定的刚度，利于送进。

搭边值要合理确定。

搭边值过大，材料利用率低；搭边值过小，在冲裁中有可能被拉断，使零件产生毛刺，严重时会拉入凸模与凹模间隙之中，损坏模具刃口。

搭边值的大小通常与材料的机械性能、工件的形状和尺寸、材料厚度以及送料和挡料方式等因素有关。

硬材料的搭边值比软材料的搭边值可小一些；工件尺寸大或是有尖突的复杂形状时，搭边值取大些，厚材料的搭边值应取大些；用手工送料，有侧压装置，搭边值可取小些。

目前搭边值的大小是由经验确定的。

表2.1是常用以确定搭边值的参考数表。

表2.1搭边a和a1的数值

材料厚度t\mm

圆件及圆角r>2t

矩形件边长L≤50mm

矩形边长L≥50mm或圆角r≤2t

工件间a1

沿边a

工件间a1

沿边a

工件间a1

沿边a

0.25以下

1.8

2.0

2.2

2.5

2.8

3.0

0.25~0.50

1.2

1.5

1.8

2.0

2.2

2.5

0.5~0.8

1.0

1.2

1.5

1.8

1.8

2.0

0.8~1.2

0.8

1.0

1.2

1.5

1.5

1.8

根据零件矩形形状最长边长为24.5mm，厚度为0.8mm,所以a1=1.5mm,沿边a=1.8mm。

2.3送料步距、条料宽度及导料销与条料间距计算

2.3.1送料步距：

两次冲裁间板料在送料方向移动的距离L，其值等于冲裁件相应部分的宽度加上工件间搭边值a,即

L=d1+a=22+1.2=23.2mm（2-1）

2.3.2条料宽度及导料销与条料间距的计算

条料宽度的计算

B=d2+2a=（34+1.5x2）0-0.5=370-0.5（2-2）

导料销与条料间距为1.2mm.所以排样图如图2-1:

图2-1