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毕业设计论文T型圆孔连接片倒装复合模设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

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3）中文摘要（300字左右）、关键词

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8）致谢

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2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

T型圆孔连接片复合模具设计

摘要

本文是对连接片的冲孔及其落料模具的设计，通过对零件图形的结构和生产工艺性的分析，决定采取冲孔和落料在同一道工序完成的复合模，同时考虑到倒装式复合模的冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单，操作方便，故选用倒装式复合模具。

关键词：

冲孔；落料；倒装式；复合模

1绪论

当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。

在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。

因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。

模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔（塑封模已达到一模几百腔）使模具日趋大型化。

随着零件微型化，以及模具结构发展的要求（如多工位复合模工位数的增加，其步距精度的提高）精密模具精度已由原来的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。

新型多功能复合具是在多工位复合模基础上开发出来的。

一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。

通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。

如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。

使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。

因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。

为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。

在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。

对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。

如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。

粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。

其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。

这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。

另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。

模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。

模具热处理的发展方向是采用真空热处理。

模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：

渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积（TiN、TiC等）、等离子喷涂等技术。

2冲压件工艺分析

T型圆孔连接片年产量为20万件，采用大批生产，材料为Q235，厚度为1mm，未注公差为IT14，未注倒角R2。

零件如图2-1所示：

图2-1T型圆孔连接片零件简图

2.1材料分析

表2-1部分碳素钢抗剪性能

材料名称

材料状态

抗剪强度τ/MPa

Q235

已退火

310～380

Q195

未退火

303～372

由上表2-1可知：

Q235具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。

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。

凸、凹模允许的最小壁厚4.5mm，小于最小孔边距5mm。

所以，用倒装式复合模冲压这个零件。

2.3尺寸精度

由于本零件给定的精度都按生产所需经济精度要求IT14查表2-2得：

属于落料尺寸的有：

、

属于中心尺寸的有：

属于冲孔尺寸的有：

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2-2常见零件公差等级表

公差等级

IT4

IT5

IT6

IT7

IT8

IT9

IT10

IT11

IT12

IT13

IT14

基本尺寸/mm

/μm

/mm

≤3

>3～6

>6～10

>10～18

>18～30

>30～50

>50～80

>80～120

>120～180

>180～250

>250～315

>315～400

>400～500

100

115

130

140

155

100

120

140

160

185

210

230

250

110

130

160

190

220

250

290

320

360

400

0.10

0.12

0.15

0.18

0.21

0.25

0.30

0.35

0.40

0.46

0.52

0.57

0.63

0.14

0.18

0.22

0.27

0.33

0.39

0.46

0.54

0.63

0.72

0.81

0.89

0.97

0.25

0.30

0.36

0.43

0.52

0.62

0.74

0.87

1.00

1.15

1.30

1.40

1.55

结论：

该冲裁件的材料Q235，具有较好的冲压性能，具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件。

适合冲裁加工。

3冲裁方案的确定

3.1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。

3.2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3-1：

表3-1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

冲压精度

较低

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。

3.3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3-2：

表3-2正装式复合模、倒装式复合模的优点、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，孔边距较大，宜采用倒装式复合模。

4模具总体结构的确定

4.1模具类型的选择

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3-2。

正装式复合模适合于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。

倒装式冷冲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，孔边距较大，宜采用倒装式复合模。

由以上冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，模具类型为倒装式复合模。

4.2送料方式的选择

由于零件的生产批量是大批量及模具类型的确定，合理安排生产可采用前后自动送料方式。

4.3定位方式的选择

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，无侧压装置。

控制条料的送进布局采用挡料销定距。

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定。

4.4卸料、出件方式的选择

刚性卸料是采用固定卸料板结构，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。

当卸料版只起卸料作用时与凸模间隙随材料厚度的增大而增加，单边间隙取（0.2～0.5）t。

当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙，此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。

主要用于卸料力较大，材料厚度大于2mm的材料。

弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在2mm及以下厚度的板料，卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1～0.2）t，若弹性卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙性小于冲裁间隙，常用作落料模、冲孔模、症状复合模的卸料装置。

由于有压料作用，冲裁件比较平整。

弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。

工件平直度较高，料厚为1mm相对较薄，卸料力不大，由于弹性卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进状态，且弹性卸料板对工件施加的柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。

4.5导向方式的选择

方案一：

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。

方案二：

采用后侧式导柱模架。

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，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损对模具使用寿命有一定影响。

方案三：

采用四导柱模架。

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：

采用中间导柱模架。

导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。

（a）下模座（b）导柱（c）导套（d）上模座

1-下模座；2-导柱；3-导套；4-上模座

图4-1导柱模架

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，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排样设计

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。

5.1.1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

=1.5mm、侧面a=1.8mm。

5.1.2送料步距与条料宽度的计算

采用直对排的排样方案，如图3-1所示：

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1个零件的步距按式：

，A＝40+1.5＝41.5mm

条料宽度B：

=（50+2×1.8）mm=53.6mm

图5-1排样图

冲压件的毛坯面积的计算，利用cad测量得面积为1400mm2。

5.1.3材料利用率的计算

材料利用率

（5-1）

由S=1400，A=53.6，B=41.5，代入公式得：

5.2冲裁力的计算

计算冲裁力的目的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Fp一般可以按下式计算：

（5-2）

式中：

-材料抗剪强度（MPa）；

L-冲裁周边总长（mm）；

T-材料厚度（mm）；

Kp-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1～3。

当查不到抗剪强度τ时，可以用抗拉强度σb代替τ，而取Kp=1.3的近似计算法计算。

τ-取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查找，本设计取值

的通过查下表确定，材料厚度

＝1mm，取τ＝360Mpa。

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：

（5-3）

式中：

FP-冲裁力（N）；

L-冲裁周边长度（mm）；

t-冲裁料厚（mm）；

τb-抗剪强度（MPa）；

（1）落料力计算

（5-4）

式中：

F落-落料力（N）；

L-工件外轮廓周长（mm）；

t-材料厚度（mm）；

τ-材料抗剪强度（MPa）;

由L=144.5mm，t=1mm，τ=360MPa，代入公式（5-4）得：

=144.5×1×360

≈52KN

（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=1mm；

τ-材料抗剪强度（MPa）。

由查表，

。

根据零件图可算冲孔轮廓长度L=66（mm）

则

（3）落料时的卸料力的计算

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0.03～0.04，取K=0.04。

则

=0.04×52

=2.1KN

（4）冲孔时的推件力的计算

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=1mm，取n=6，

则

=6×0.05×23.8

=7.14KN

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

=52KN，

=23.8KN，卸料力

=2.1KN，推料力

=7.

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