正装复合模课程设计Word文档格式.docx

1、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

2、设计零件简图：如图所示材 料：0.8F厚 度: 1.2mm1 冲裁工艺设计11 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

3、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

4、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

5、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生产批量批量小或试制冲裁件大批量模具复杂程度简单较复杂复杂模具制造成本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较好好方案一虽然模具结构简单

6、，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

7、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

8、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

9、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

10、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tmm圆件及圆角r2t矩形件边长L50mm矩形边长L50mm或圆角r2t工件间a1沿边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.501.21.50.50.81.00.81.20.8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,

11、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=37 0-0.5 （2-2） 导料销与条料间距为1.2mm.所以排样图如图2-1:图 2-12.4 材料利用率的计算查板材标准应选900mm1000mm的钢板，每个钢板可剪裁成24个条料（37mm1000mm）,每张条料可加工43个零件，则材料的利用率为 =nA/BLx100% = （22x34x1032/900x1000）=85.77% （2-3） n-一张板料上冲件的数量A-零件的实际面积B-板料的宽度L-板料的长度即每张板材的材料

12、利用率为63.3%3. 冲裁工艺计算3.1 冲裁力和压力中心的计算3.1.1 冲裁力的计算冲裁力是指冲裁时，材料对凸模的最大抵抗力，它是选择冲压设备和校核模具强度的重要依据。用平刃冲裁模冲裁时，其冲裁力的计算公式为 （3-1） -冲裁力（N）-冲裁件的周长（mm） -板料的厚度（mm）-材料的抗剪强度（2）-系数。这一公式是对冲裁区的变形进行简化，认为是纯剪变形得到的。变形区的实际变形情况比较复杂，因此，采用系数加以修正，一般可取=1.3。抗剪强度的数值，取决于材料的种类和状态，可取为了计算方便，也可以用下式估算冲裁力： （3-2）式中：-材料的抗拉强度经查机械设计手册得10号钢的抗拉强度b=

13、335MPa.由此可以得出：落=冲3.1.2 卸料力、推料力和顶件力的计算冲模过程中，材料由于弹性变形和摩擦使带孔部分的板料紧箍在凸模上，而冲落部分的板料紧卡在凹模洞口内。为了继续下一步的冲裁工作，必须将箍在凸模上的板料卸下，将卡在凹模洞口的板料推出，从凸模上卸下紧箍着的板料叫卸料，所需的力叫卸料力；顺着冲裁方向将卡在凹模洞口内的板料推出叫推件，所需的力叫推件力；有时需要将卡在凹模洞口内的板料逆着冲裁方向顶出，这就叫顶件，顶件所需的力叫顶件力。影响卸料力、推件力和顶件力的因素有很多，主要有材料的机械性能、材料厚度、模具间隙、零件的形状和尺寸以及润滑条件等。要准确计算这些力是很难的，生产中常用以

14、下经验公式进行计算：推件力 （3-3）顶件力 （3-4）卸料力 （3-5）n-同时卡在凹模洞口内的零件数-冲裁力（N）、-推件力、顶件力和卸料力系数，其值见下表、表3.1 推件力系数、顶件力系数和卸料力系数料 厚K1K2K3钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.030.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.03 铝、铝合金紫铜、黄铜0.030.070.030.090.0250.080.020.06注：卸料力系数在冲多孔和轮廓复杂冲裁件时取上限。查表可有：=0.

15、14，=0.075总冲压力总冲压力是各种冲压工艺的总和，由于本模具采用弹性卸料装置，则：在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需冲裁力如果超过现有压力机吨位，就必须采取降低冲裁力。一般采用如下几种方法：（1）材料加热红肿。材料加热后抗剪强度可以大大降低，从而降低冲裁力。但材料加热后产生氧化皮，故此法一般只适用于厚板或工件表面质量及精度要求不高的零件。（2）在多凸模冲模中，将凸模作阶梯形布置，即将凸模刃口制成不同高度，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，这样就能降低总的冲裁力。（3）用斜刃口模具冲裁。用普通的平刃口模具冲裁时，其整个刃口平面都同时压入材料中，故在冲裁大型或厚板工件时，冲裁力往

16、往很大，若将凸模刃口平面做成与其轴线倾斜一个角度，冲裁时刃口就不是全部同时切入，而是逐步冲切材料，这就等于减少了剪切断面积，因而能降低冲裁力。斜刃冲模虽然降低了冲裁力，但增加了模具制造和修磨的困难，刃口也容易磨损，故一般情况下尽量不用，只用于大型工件冲裁及厚板冲裁。3.1.3 压力中心的计算冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为保证冲模正确平衡地工作，冲模压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线相重合，以免滑块受偏心载荷，从而减少冲模和压力机导轨的不正常磨损，提高模具寿命，避免冲压事故。冲模压力中心的计算，是采用空间平行力系合力作用线的求解方法，即根据“合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力

17、矩之和”的力学原理求得。对于任何形状，不论单个图形（敞开或封闭的轮廓）或多个图形（如多凸模、复合模和级进模）冲裁，其计算方法相同。首先将组成图形的轮廓线划分为若干基本线段，分别计算其冲裁力（对于多凸模，分别计算各凸模图形的冲裁力），这些即为分力，由各分力之和算出合力。然后，任意选定直角坐标系,确定各线段或各图形的重心坐标，按上述定理列式，即可求出压力中心的坐标由于线段的长度或图形的轮廓周长与冲裁力成正比，所以可以用线段的长度或图形轮廓的周长代替，这时压力中心坐标公式如下： （3-6） （3-7） 由此可算得所以压力中心为（13.25,9.55）3.1.4压力机的选择冲压工作是在冲压设备上进行的

18、，目前应用较多的有曲柄压力机、摩擦压力机和液压机。曲柄压力机可用于各类冲模，其中偏心机床尤其适用于导柱、导套不脱开的模具（如导板模），摩擦压力机和液压机主要用于校正模、压铸模等，同时也适用于挤压模。这里简单介绍一下生产中最普遍适用的压力机。曲柄压力机包括各种结构的偏心冲床和曲柄冲床，其基本工作机构都是曲柄连杆机构。偏心冲床也称开式曲柄压力机，启动后，电动机通过小齿轮和大齿轮及离合器将动力传给偏心轴，偏心轴在轴承中作回转运动。连杆把偏心轴的回转运动转变为滑块的直线运动，滑块在床身的导轨作上下往复运动。模具的上模固定于滑块上，模具的下模固定在工作台上。为了控制滑块的运动和位置设有离合器和制动器。离

19、合器的作用是：电动机在飞轮不停的运转下，使曲柄机构开动或停止。工作时，主要踩下脚踏开关，离合器啮合，偏心轴转动，即可带动滑块作上下往复运动，进行冲压。制动器的动作与离合器的动作密切配合，在离合器脱开后，制动器同时将曲柄连杆机构停止在一定的位置上。床身是所有运动部分的支承体，并将压力机的全部机构联接成一个整体。3.1.5 曲柄压力机的主要技术参数曲柄压力机的主要技术参数是反映一台压力机工作能力、所能加工零件的尺寸范围以及有关生产率的指标，分述如下。（1）公称压力曲柄压力机的公称压力，是指曲柄旋转到下死点前某一特定角度（此角度称为公称压力角，约为30度）时，滑块所能容许的承受的最大作用力。它是反映

20、压力机工作能力的重要指标，生产中不容许冲压力大于公称压力。（2）滑块行程滑块行程是指滑块从上死点到下死点所走的距离，它为曲柄半径的两倍。（3）闭合高度闭合高度又称装模高度，是指滑块在下死点位置时，滑块下表面到工作台垫板上表面的距离。当闭合高度调节装置将滑块调整到最上位置时，闭合高度达到最大值，称为最大闭合高度；当闭合高度调节装置将滑块调整到最下位置时，闭合高度达到最小值，称为最小闭合高度。（4）滑块行程次数滑块行程次数是指滑块每分钟从上死点到下死点，然后再回到上死点所往复的次数。3.1.6曲柄压力机的选用确定压力机的规格时，一般应遵循以下原则。（1）压力机的公称压力不小于冲压工序所需的压力。（

21、2）压力机滑块行程应满足工件在高度上能获得所需的尺寸，并在冲压后能顺利地从模具上取出工件。（3）压力机的闭合高度、工作台尺寸和滑块尺寸等应能满足模具的正确安装。 表3.2 开式压力机的主要结构参数公称压力（KN）63160400630滑块离下死点的距离3.5578滑块的行程5070100120行程次数11580最大封闭高度（mm）固定式和可倾式170220300360活动台位置最低460最高200封闭高度调节量（mm）406090滑块中心到床身的距离（mm）110左右（工作台尺寸）（mm）315450710前后（工作台尺寸）（mm）420480前后（工作台孔尺寸）（mm）150180直径（工作

22、台孔尺寸）（mm）230立柱间的距离（mm）340模柄孔尺寸（mm）30工作台板厚度（mm）倾角（。）该模具的行程为7mm所以选用JB 23-400型压力机。3.2 凸凹模刃口尺寸的计算模具刃口尺寸及其公差是影响冲裁件精度的首要因素，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定冲裁模凸模和凹模刃口的尺寸及其公差，是冲裁模具设计的重要内容。凸模和凹模刃口尺寸及其公差的确定，必须考虑到冲裁变形的规律、冲裁件的精度要求、冲模的磨损和制造特点等多方面的情况。实践证明，落料件的尺寸和冲孔时孔的尺寸都是以光亮带尺寸为准的，而落料件上光亮带的尺寸等于凹模刃口尺寸，冲孔时孔的光亮带尺寸等于凸

23、模刃口尺寸。因此，计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别处理，其原则如下：（1）设计落料模时，因落料尺寸等于凹模刃口尺寸，故应先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上；考虑到冲裁中模具的磨损，凹模刃口尺寸越磨越大，因此，凹模刃口的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的尺寸，以保证凹模磨损到一定程度时，仍能冲出合格零件；凸、凹模之间的间隙则取最小合理间隙值，以保证模具磨损到一定程度时，间隙仍在合理间隙范围内。（2）设计冲孔模时，因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸，故应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，考虑到考虑到冲裁中模具的磨损，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的尺

24、寸，以保证凸模磨损到一定程度时，仍可使用；凸、凹模之间的间隙取最小合理间隙值。（3）凸模和凹模的制造公差，应考虑工件的公差要求。如果对刃口精度要求过高，势必使模具制造困难，成本增加，生产周期延长；如果对刃口精度要求过低，则生产出来的零件可能不合格，或使模具寿命降低。零件精度与模具制造精度的关系见表3.2。若零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的公差数值IT14精度来处理，冲模则可按IT11精度制造；对于圆形件，一般可按IT6到IT7精度制造模具。凸、凹模刃口尺寸按加工方法的不同，可分两种情况分别计算：一种是凸模和凹模分开加工采用这种方法时，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸及其制造公差。这种方法适用于圆形冲裁件；一种是凸模和凹模配合加工，这种方法适用用形状复杂或薄板料的冲裁件，其基本的做法是：先按制件的尺寸和公差加工凸、凹模中的一件再以此为基准件加工另一个件。使它们之间保证一定的间隙。因此，只在基准件上标注尺寸和制造公差，配作的另一个件只需标注基本尺寸，同时标明所留的间隙即可。这样，凸、凹模的制造公差和不再受间隙的限制，根据经验一般取其中落料部分以凹模为基