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湖南科技大学毕业论文设计封面

湖南科技大学毕业论文（设计）封面

湖南科技大学

毕业设计（论文）

题目垫片落料冲孔复合

作者周后团

层次专科

专业模具设计与制造

学号

指导教师

二〇一三年一月二十日

湖南科技大学

毕业设计（论文）任务书

继续教育学院

学生姓名:

周后团

学号:

专业:

模具设计与制造

1设计（论文）题目及专题：

垫片落料冲孔复合模

2学生设计（论文）时间：

自2013年1月1日开始至2013年1月20日止

3设计（论文）所用资源和参考资料：

〔1〕任海东、苏君.冷冲压工艺与模具设计.河南科学技术出版社2007　

〔2〕教材编审委员会组编.冲模设计资料与指导.大连理工大学出版社2007

〔3〕刘家平.机械制图.西安电子科技大学出版社2006.

〔4〕杨占尧.冲压模具图册.高等教育出版社1998

〔5〕侯维芝、杨金风.模具制造工艺与工装.高等教育出版社1997.

〔6〕张鼎承.冷冲模的设计与制造.上海科技出版社1995

〔7〕王芳.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社1982

4设计（论文）完成的主要内容：

〔1〕

〔2〕

〔3〕

5提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：

〔1〕要求认真、独立完成毕业论文（设计）的写作

〔2〕要求按照学校规定的论文（设计）格式撰写论文（设计）

〔3〕要求及时同指导老师进行沟通，按步骤完成论文（设计）的写作和答辩工作。

6发题时间：

2013年1月1日

指导教师：

（签名）

学生：

周后团（签名）

湖南科技大学成人高等教育

毕业论文（设计）评审表

姓名

周后团

性别

男

学号

院系

继续教育学院

专业

模具设计与制造

指导老师

答辩（或完成）日期

2013年1月20日

论文题目

垫片落料冲孔复合模

[摘要]

随着社会的进步和发展，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够生产加工出来。

因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密。

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

因此这次我们的毕业设计要求设计一副模具以便检验自己所学模具有关方面的知识是否牢固。

由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：

冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模等。

其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。

随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。

为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。

在本次毕业设计中利用计算机辅助设计（CAD）绘制模具主要工作零件图和模具的总装配图，运用了数控切削加工、数控线切割电加工等先进加工技术。

是一次对所学知识的全面总结和运用，是巩固和加深各种理论知识灵活运用的实践过程。

在这次设计中根据所给题目的要求，首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择加工方案。

根据对零件的综合分析，在这次设计中我设计的模具是倒装落料冲孔复合模，主要介绍的是冲裁工艺、冲裁模的结构与设计、冲裁模落料冲孔的工作原理等。

希望能够灵活运用所学的专业知识和技能，完成此次的设计。

建议评定等级：

指导老师签字：

年月日

评

阅

老

师

评

语

评阅老师签字：

年月日

答

辩

小

组

意

见

毕业答辩成绩：

签字：

年月日

垫片落料冲孔复合模

[摘要]

随着社会的进步和发展，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够生产加工出来。

因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密。

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

因此这次我们的毕业设计要求设计一副模具以便检验自己所学模具有关方面的知识是否牢固。

由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：

冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模等。

其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。

随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。

为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。

在本次毕业设计中利用计算机辅助设计（CAD）绘制模具主要工作零件图和模具的总装配图，运用了数控切削加工、数控线切割电加工等先进加工技术。

是一次对所学知识的全面总结和运用，是巩固和加深各种理论知识灵活运用的实践过程。

在这次设计中根据所给题目的要求，首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择加工方案。

根据对零件的综合分析，在这次设计中我设计的模具是倒装落料冲孔复合模，主要介绍的是冲裁工艺、冲裁模的结构与设计、冲裁模落料冲孔的工作原理等。

希望能够灵活运用所学的专业知识和技能，完成此次的设计。

一、冲裁件的工艺性分析

冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。

冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。

良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。

10号钢具有较高的强度和较好的冲压加工性能;该零件形状简单,但对孔边距接近凸凹模所允许的最小壁厚，如零件图所示，故可以考虑采用积存废料的复合冲压工序

二、冲压工艺方案的确定

该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种方案

方案一：

先落料，后冲孔，采用单工序模生产

方案二：

落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产

方案三：

冲孔—落料连续冲裁，采用级进模生产

三种方案比较见表1.1

表1.1三种方案的比较

模具种类

比较项目

单工序模

复合模

进模

冲件精度

较低

高

一般

生产效率

较低

较高

高

生产批量

适合大、中、小批量

适合大批量

适合大批量

模具复杂程度

较易

较复杂

复杂

模具成本

较低

较高

高

模具制作精度

较低

较高

高

模具制造周期

较快

较长

长

模具外形尺寸

较小

中等

较大

冲压设备能力

较小

中等

较大

工作条件

一般

较好

好

方案一模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。

方案二只需一套模具，冲压件的形位精度容易保证，且生产率也高。

尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。

方案三也只需要一副模具，生产率也高，但零件的冲压精度较差。

欲

保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造安装较复合模复杂，且成本高。

通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。

三、排样方案的确定

排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。

合理有效的排样有利于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的工件。

在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产重要的技术指标之一。

合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效益更为突出。

保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应等情况，以选择较为合理的排样方案。

根据材料的合理利用情况，条料排样方法可以分为以下三种；

（一）有废料排样：

冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料，冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。

（二）少废料排样：

只在冲件与冲件之间或冲件与条料之间留有搭边值，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凹模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。

（三）无废料排样：

冲件与冲件之间或冲件与条料之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。

冲件的质量较差，模具寿命较短，但材料利用率高。

采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。

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影响，冲裁件公差等级低。

同时，由于模具单边受力，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。

综上分析，并考虑冲裁零件的形状、尺寸、材料，选取有废料排样。

四、搭边的选取

排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。

搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。

搭边值的大小与下列因素有关；

1材料的力学性能。

硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。

2工件的形状与尺寸。

尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。

3材料厚度。

薄材料的搭边值应取的大一些。

4送料方式及挡料方式。

用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。

材料厚度t

圆形件或圆角r>2t

矩形件或边长L<50

形件边长L>50或r<2t

工件间

侧面

工件间

侧面

工件间

侧面

0～0.25

1.8

2.0

2.2

2.5

2.8

3.0

0.25～0.5

1.2

1.8

1.8

2.0

2.2

2.5

0.5～0.8

1.0

1.5

1.5

1.8

1.8

2.0

0.8～1.2

0.8

1.2

1.2

1.5

1.5

1.8

1.2～1.6

1.0

1.2

1.5

1.8

1.8

2.0

由表2.1确定搭边值

根据零件形状两式件间按圆形取工件间搭边值a=2.2mm，侧边取搭边值1a=2.5mm。

五、送料步距、条料宽度及板料间距计算。

.1送料步距送料步距是指两次冲裁间板料在送料方向移动的距离，用S表示，其值等于冲裁件相应部分宽度加上工件间搭边值1a，即

S+==27+2.2=29.2mm

2条料宽度及板料间距的计算

条料宽度按下式；

（）02∆=∆=++=CaDB（2-1）

其中D为冲裁件宽度方向的最大尺寸；

C为导料板与最宽条料之间的间隙查表取C=0.7。

表2.2导料板与最宽条料之间的间隙表

条料厚度t

无侧压装置

条料宽度B

100以下

100~200

~0.5

0.5

0.5

0.5~1

0.5

0.5

2~3

0.5

0.5

3~4

0.5

1

4~5

0.5

1

六、冲裁力和压力中心的计算、

1冲裁力

冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。

通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。

用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算

F=KLtτb（2-2）

=1.3×136×3×400

=212.16KN

式中F-------冲裁力

L-------冲裁周边长度

t-----材料厚度

τb----材料抗剪强度（τb=400MPa）

K-----系数（一般取K=1.3

卸料力Fx=KxF（2-3）

推件力Ft=nKtF（2-4）

顶件力Fd=KdF（2-5）

式中Kx、Kt、Kd-----卸料力、推件力、顶件力,如表2.3所示

n-----同时卡在凹模内的工件数量

式中h-----凹模内的直刃壁高度

t-----板料厚度

表2.3卸料力、推件力及顶件力系数

冲裁材料

Kx

Kt

kd

纯铜、黄铜

0.02~0.06

0.03~0.09

铝、铝合金

0.025~0.08

0.03~0.07

钢

材料

厚度

mn

~0.1

0.06~0.075

0.1

0.14

>0.1～0.5

0.045~0055

0.065

0.08

>0.5～2.5

0.04~0.05

0.050

0.06

>2.5～6.5

0.03~0.04

0.040

0.05

>6.5

0.02~0.03

0.025

0.03

查表2.3KKKKx=0.045KD=0.003

总冲压力Fz总冲压力是各种冲压工艺的总和，根据不同的模具结构计算，由于本模具采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模，则；

Fz=F+Fx+Fd（2-6）

=212.16+0.08×212.16+1×0.07×212.16

=244KN

2压力中心的计算

模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力

机滑块的中心线相重合。

对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。

模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精度和寿命。

3、刃口尺寸计算

因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类；

（1）按凸模与凹模图样分别加工法：

它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。

（2）按凸模与凹模配作法加工：

常用于冲制复杂形状的冲模。

这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，不必校核minmaxZZTA+≤+δδ的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。

七、冲裁模主要零部件的结构与设计；

1模具类型的选择

由冲压工艺分析可知采用复合冲压，但复合模又可分为倒装复合模和正装复合模，其各自的特点如下表；

表4.1正装复合模与倒装复合模的比较

序号

正装

倒装

1

对于薄冲件能达到平整要求

不能达到平整要求

2

操作不方便、不安全，孔的废料又打棒打

出

操作方法能装自动拨料装置即能提高生产效率又能保证安全生产。

孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉

3

装凹模的面积较大，有利于复杂重建用拼

块结构

如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板

4

废料不会在凸凹模孔内积聚，每次又打棒打出，可减少孔内废料的涨力，又利于凸凹模减小最小壁

废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求又较大的壁厚以增加强度。

该冲件属于普通冲裁，精度要求不高又属于大批量生产，刃壁较薄，采用倒装比较合适，因此选用倒装复合模。

.2定位方式的选择

定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置，以保证冲制出合格的零件。

条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：

一是在与条料方向垂直方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进成为送进导向；二是在送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距）

（1）导料销的选择

属于送料导向的定位零件又导料销，导料板、侧压板等。

导料板及侧压板多用于级进模和单工序模中。

导料销则多用于复合模和单工序模中。

因此选导料销做为导向且位于条料的同侧，一般设2个，从前向后送料时导料销装在左侧（固定式），为标准件。

（2）挡料销的选择

属于送料定距的定位零件有挡料销、导正销、侧刃等，导正销及侧刃多用于级进模和单工序模中。

挡料销则多用于复合模和单工序模中。

选取挡料销做定距定位零件。

在模具闭合后不许挡料销的顶端高出材料因选取活动式橡胶弹顶挡料销。

其挡料销的高度h查表得h=3mm，固定挡料销钓形A10

表4.2挡料销高度h

t

h

0.3~2

3

2~3

4

3卸料装置和推件装置的选择

（1）卸料装置的选择

常见的卸料零件又固定卸料板和弹压卸料板。

前者式刚性结构主要起卸料作用、，卸料力大，适用

于冲材料厚度大于0.8mm的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用。

其卸料力的大小决定

与所选用的弹性元件。

主要用于冲制薄料和要求制件平整的冲模中，因此选取弹压卸料板。

表4.3弹压卸料板与凸模配合间隙值

材料厚度t

＞0.5

＞0.5～1

1

单面间隙C

0.05

0.1

0.15

在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口0.1～0.3mm。

卸料板的厚度查表4.4

（2）推件装置的选

推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种，一般刚性用的较多，它由打杆、推板、连接杆和推件块组成。

其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件板，将凹模内的工件推出，其推件力大，工作可靠。

八、模具材料的选用；

利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。

是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。

而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。

冷冲模材料应具有的性能；

冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。

冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。

模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。

因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的以下几点性能。

1.应具有较高的变形抗力：

主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。

其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。

工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。

2.应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。

其基体中碳含量越高冲击韧性越高。

故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。

3.应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：

对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽。

4.应具有较好的冷、热加工工艺性：

钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。

总上所述：

凸、凹模采用工作部分局部淬火（），硬度HRC6258−−材料也用淬火变形小的12Cr模具钢。

九、模具的装配与检测

.1模具的装配

复合模是指在冲床一次行程中冲制产品两道或两道以上工序的冲模，这种模具结构复杂，装配要求高，但由于模具生产率高，各内、外型面间的相对位置精度高，故广泛应用于精密零件的加工。

本模具为落料冲孔复合模其装配一般按下面的步骤进行：

1装配旋入式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。

2将凸模装入凸模固定板，保持与固定板端面垂直，同磨端面平齐

3将凸凹模装在固定板上，并保持与固定板端面垂直，同磨端面齐平。

4确定凸凹模固定板在下模座上的位置，用平行夹板夹紧，作凸凹模固定板上的螺孔和下模座上的螺钉过孔，并保持孔位置一致。

5划下模板漏料孔线，加工漏料孔，按凸凹模的孔每边加大约1mm。

6按凹模上的孔引作凸模固定板和上模座的螺钉过孔。

7将带凸模的固定板装在上模板上，螺钉不要拧得过紧，进行试装合模，使导柱缓慢进入导套，如果凸模与凸凹模的孔对的不太正，可轻轻敲打凸模固定板，利用螺钉过孔的间隙进行调整，直至间隙均匀。

此时用划针在上模板上划出凸模固定板位置

.2模具的检

冲模装配前，应该对零、组件进行检查、复查的内容有:

（1）冲裁模的刃口部分应锋利,拉伸模的弯曲的工作型面应过度圆滑,表面粗糟度应符合要求;

（2）工作热处理后的实际硬度值是否符合要求,如有碳化合物偏析要求应技术要求的规定;（3）外行的非工作锐边是否已经倒角或导圆;（4）零件不应有沙眼、缩空、裂纹、磨削退火或机械损伤;（5）可卸导柱的椎面与趁套上椎孔的吻合长度面积应不小于80%。

总结

这次的毕业设计是大学三年中的最后一个环节，是对三年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能总合运用所学的知识进行设计。

就我个人而言，通过这次毕业设计，使我学习到了许多知识，对模具的设计与制造有了极为深刻的认识，是一次由理论向实践的飞跃，让我感慨颇深，主要体会有以下几点；

1、扎实的基础，专业课是模具设计的基础。

由于以前所学的课程难免有些理解不深，遗忘等，而本次设计又或多或少的用到了这些知识，从而迫使我再次回顾以前的课程，并加深了对这些课程的理解，如机械制图中的各种线型的特点应用，材料力学中的应力校核，热处理中各种材料与热处理性能，公差配合与测量技术中公差的正确选用，模具的加工与制造技术。

塑料模具的设计与制造步骤，模具材料的正确选用等。

2理论与实践相结合的重要性

学习中，基本上是理论学习，虽然有金工实习、毕业实习等实践的体味，但却停留在表面上，没有进行过真正的设计，从而使理论与实践严重脱节，在作设计的过程中，我才真正感觉到眼高手低的含义，同时也“窥一斑而知全豹”，自己的学习中的不足和薄弱环节暴露无遗，但是在老师们的帮助下以及自己的努力下，我终于克服了重重困难，使设计得以顺利的进行。

通过向老师们请教，我了解到设计要面向企业，面向市场的原则，毕业设计正是对实践能力的一次强有力的训练，是我们独立工作的前凑，将对我们以后的工作产生深远的影响

3、对模具设计中的安全性，经济性加深了认识

在设计工作中，要不断对安全性进行分析，从操作者的角度进行设计，需要考虑到模具的成本问题，经济效益是工业生产的前提，成本的高直接决定了产品的竞争力，故在设计中尽可能的选用标准性。

4、电脑成为设计中重要的辅助工具

由于工件形状复