倒装式复合模设计方案.docx

1、倒装式复合模设计方案绪论1第一章 冷冲压概论3一、冷冲压的概念3二、冷冲压基本工序分类3第二章 倒装式复合模设计4一、冲裁件工艺性分析4二、确定冲裁工艺方案5三、选择模具的结构形式6四、进行必要的工艺计算61.排样计算62.冲裁力计算73.压力中心计算84.刃口尺寸计算8五、选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸101.凹模102.固定板113.垫板114.卸料板115.凸模116.弹性元件127.凸凹模128.紧固件和定位零件139.模架及其它安装零件1310. 模柄13六、选择压力机的型号或验算已选的压力机13七、绘制模具总装配图14参考文献16绪论模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工

2、、塑料、日用品等工业部门极其重要的工艺装备。没有模具，就没有高质量的产品。模具不是一般的工艺装备，而是技术密集型的产品，工业发达国家把模具作为机械制造方面的高科技产品来对待。他们认为：“模具是发展工业的一把钥匙”；“模具是一个企业的心脏”；“模具是富裕社会的一种动力”。据国际生产协会预测，到2000年，工业品零件祖加工的75%、精加工的50%将由模具成型完成。目前，美国、日本、德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过机床工业总产值。美国模具年产值已超过100亿美元；日本从1957年到1984年二十七年间，模具工业增长100陪；台湾地区1984年到1987年模具工业每年以33以上的年增长率速度发

3、展，l987年台湾地区模具出口达一亿二千万美元。香港的模具年产值为30亿港币，我国的模具年产值为人民币30亿元。国际模协成员国对模具工业的投资年人均约5000美元，日本高达15000美元，我国模具工业投资年人均约500元。近年来模具发展的方向和现状，基本表现在如下几个方面：1模具设计技术(1) 工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计(CAD)软件进行模具的结构设计，并普及了计算机绘图。据有关资料介绍，美国和日本75%的模具厂已使用了CAD技术，香港50%的模具厂也开始采用这项技术。(2) 在注塑模具设计中，已开始普及应用计算机辅助工程分析(CAE)软件，对塑料的流动、填充、冷却情况

4、及模具的浇口配置、浇道大小、冷却加热系统和模具的刚度、强度等进行科学的分析和计算，从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍。(3) 国外的注塑模具中多型腔、多层、大型精密模具已占50%，不仅提高了生产效率，而且节省了大量塑料原料。 2模具加工技术(1) 国外已大量使用数控机床，应用计算机辅助加工(CAM)软件和数控编程技术对模具特别是对具有复杂型腔(三维曲面)的模具进行加工，使模具的质量和附加值大为提高，模具的加工周期减少60%以上，成本降低30%以上生产效率提高60%以上。为了提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求，国外已开发出四轴和五轴的数控自动编程软件并且进入了实用阶段。3模具标准化程度

5、日益提高，模具标准模架及模具标准件的应用日益普及，已实现商品化。4模具结构更多地采用新技术，如注塑模具的热流道技术等。 5针对不同制品的要求，开发出适用于各种不同模具的专用模具钢，并实现商品化6根据模具生产的特点，模具企业向小而专的方向发展。如日本现有11656家模具企业，其中30人以下的小厂有11142家，占总数的95.6%,百人以上的仅有65家，占总数的0.54%。韩国有1570家模具企业，其中多于50人的企业仅占总数的9%；新加坡有460家模具企业，其中多于50人的企业仅占总数的3%，香港有6500家模具企业,其中多于50人的企业仅占总数的0.46%。第一章 冷冲压概论一、 冷冲压的概念

6、冷冲压是指在常温下，利用安装在压力机上的模具对被加工材料施加一定的压力，使其产生塑性变形或分离，以而获得所需形状和尺寸的零件(也称制件)的一种加工方法。因为通常使用的材料为板料，故也常称为板料冲压。冲压模具是指在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。据不完全统计，冲压件在汽车、拖拉机行业中约占60%，在电子工业中约占85%，而在日用五金产品中约占90%。如一辆新型轿车投产需配套200副以上各类专用模具；一台冰箱投产需配套350副以上各类专用模具；可以这么说，一个国家模具工业发展的水平，能反映出这个国家现代化、工业化发展的程度

7、。在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。二、冷冲压基本工序分类冷冲压加工的零件，由于其形状、尺寸、精度要求、生产批量、原材料性能等各不相同，因此生产中所采用的冷冲压工艺方法也是多种多样。冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根据材料变形特点的不同，可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。1分离工序分离工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限以后，使坯料发生断裂而产生分离的加工工序。2成形工序成形工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限，但未达到强度极限，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸

8、与精度制件的加工工序。第二章 倒装式复合模设计一、冲裁件工艺性分析零件简图如图1产品图所示：生产批量:中批量材料:Q235材料厚度:t=1图1产品图该零件形状简单、左右对称。用一般精度的模具时，冲裁件外形与内孔所能达到的经济精度为IT11.由表1查得，冲裁件外形公差为0.16，内孔尺寸公差为0.08。由表2查得，冲裁件孔中心距公差为0.12。材料为Q235，其主要性能为：抗剪强度303372MPa，抗拉强度b375460MPa，屈服点s235MPa，伸长率2631。表1 冲裁件外形与内孔尺寸公差 单位：mm料厚t工件尺寸一般精度的工件较高精度的工件10105050150150300101050

9、501501503000.20.50.200.080.510.300.10120.500.12240.700.15461.00.20注：1.分子为外形尺寸，分母为内孔公差。 2一般精度的工件采用IT8IT7级精度的普通冲裁模；较高精度的工件采用IT7IT6级精度的高级冲裁模。表2 冲裁件孔中心距公差单位：mm料厚t普通冲刺高级冲裁孔距尺寸孔距尺寸5050150150300505015015030010.100.150.200.030.050.08120.120.200.300.040.060.10240.150.250.350.060.080.12460.200.300.400.080.100

10、.15注：适用于本表数值所指的孔应同时冲出。二、确定冲裁工艺方案该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序，可采用的冲裁方案有单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。零件属于中批量生产，因此采用单工序需要模具数量较多，生产效率低，所用费用也高，不合理；如果采用级进模，需要较多的工位数，必须解决板料的准确定位；采用倒装复合模可以一次冲压成形，结构较为简单，卸料可靠，操作方便。根据以上分析，该零件比较适宜采用倒装复合冲裁工艺方案。三、 选择模具的结构形式根据零件的冲裁工艺方案，采用倒装式复合模。倒装式复合模通常采用刚性推件装置把卡在凹模中的冲件推下，刚性卸料装置由打杆、推板、连接推杆和推件块组成。冲孔废料直接由冲

11、孔凸模从凸、凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单，操作方便，但如果采用直刃壁凹模洞口，凸、凹模内有积存废料，胀力较大，当凸、凹模壁厚较小时，可能导致凸、凹模破裂。板料的定位靠导料销和弹簧弹顶的活动挡料销来完成。零件属于中批量生产，采用自动送料方式、弹性卸料装置。由于该冲裁零件的尺寸较小，冲裁间隙较小，采用滑动平稳、导向准确可靠的中间导柱模架。考虑零件进度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。四、 进行必要的工艺计算1.排样计算该零件尺寸较小，结构对称，采用单行直排的排样方案，如图2所示：查表3得：工件拍样搭边a11.5侧面搭边a=1.8表3 最小搭边值 单位： mm 材料厚度t圆角或圆

12、角r2t的工件矩形件边长L50矩形边长L50或圆角r2t工件间a1侧面a工件间a1侧面a工件间a1侧面a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.8条料宽度B=（4021.8）=43.6步距s=251.5=26.5图2 排样图一个步距内冲裁件的实际面积A=643mm2ABs10064343.626.510055.72.冲裁力计算冲裁力 FKLtb K1.31.31301350MPa59.1510N卸料力 FxKxF 由表4得，Kx0.0450.0

13、4559.1510N2661.75N推件力FxnKtF由表4得，Kt0.55,取同时卡在凹模内的冲裁件数为220.5559.1510N65.06510N顶件力 FDKDF 由表4得，KD0.060.0659.1510N3.54910NFzFFxKT59.152.6617565.06510N127KN表4 卸料力、推件力和顶件力系数料厚tKXKTKD钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.630.550.450.250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜、黄铜0.0250.0

14、80.020.060.030.070.030.09住：卸料力系数KX，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。3.压力中心计算由于零件为简单对称件，所以零件的压力中心就是零件的几何中心。采用开式机械压力机，由于零件结构对称，所以压力中心在孔的中心。该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。4.刃口尺寸计算由表5查得，双面间隙值 Zmax0.014，Zmin0. 100。由公差表6查得，工件各尺寸的公差等级，然后确定x，对于尺寸40,选x=1，属于第一类尺寸；尺寸25，选x=1，属于第一类尺寸；尺寸10，选x=1，属于

15、第三类尺寸；尺寸10，选x=1，属于第一类尺寸；尺寸10，选x=1，属于第二类尺寸；尺寸5,选x=1，属于第一类尺寸；尺寸40，选x=0.75,属于第一类尺寸；尺寸200.16，选x=0.75，第三类尺寸。落料凹模的基本尺寸计算如下：表5 冲裁模初始双面间隙值Z 单位： mm材料厚度t08、10、35、Q295、Q235AQ34540、5065MnZminZmaxZminZmax小于0.5极小间隙0.50.60.70.80.91.00.0400.0480.0640.0720.0900.1000.0600.7200.0920.1040.1260.1400.0400.0480.0640.0720.

16、0900.1000.0600.0480.0920.1040.1260.1400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.0600.0480.0920.1040.1260.1400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.0600.0480.0920.1040.1260.140注:冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙取08钢的25%。表6 磨损系数X材料厚度t非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.

17、300.310.590.600.300.30第一类尺寸：磨损后增大的尺寸a凹40.1610.1640b凹25.1610.1625 c凹10.1610.169d凹5.1610.165e凹10.0810.0810第二类尺寸：磨损后减小的尺寸f凹1010.1610.16第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸g凹100.50.160.1610.080.02h凹200.50.160.1620.080.02落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别40mm，25 mm ，9 mm ，5 mm ，10 mm ，10.16 mm ，10.08 mm ，20.08 mm ，不必标注公差，要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与

18、落料凹模配制，保证最小双面间隙值Zmin0.100.14。五、选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸1.凹模由表7查得，凹模厚度系数k=0.40 凹模厚（高）度Hkb150.404016凹模壁厚C（1.52）H 30402432取C=30凹模直径Dh+2C16+23076由以上算的凹模轮廓尺寸DH=7630表7凹模厚度系数k 单位：mms材料厚度t1133650501001002002000.300.400.200.300.150.200.100.150.350.500.220.350.180.220.120.180.450.60.300.450.220.300.150.222.固定板（1）凸

19、模固定板：凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致，厚度根据标准件要求，选择20mm，选取板的规格为 DH=7620。(2) 凸凹模固定板：凸凹模固定板的外形尺寸与垫板的外形尺寸一致，厚度根据标准件要求，选择25mm，选取板的规格为DH=7625。3.垫板垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力，以防止模座被挤压损伤，因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板。凸模垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度取8mm，选取规格DH=768。4.卸料板用卸料板卸料，卸料板的平面外形与凸凹模板相同，取其厚度为18mm,即DH=7618, 卸料板材料为45号钢。5.凸模(1)冲孔凸模采用B型圆凸模，凸模长度L

20、h1h2th201811150(2)凸模强度校核：a承压应力校验冲裁时凸模承受的压应力不超过t凸模材料强度允许的压应力t，对于圆形凸模 则 ，4t压4135010001.4故d = 10mm满足要求b.弯曲应力校核：凸模不发生失稳弯曲的最大长度为Lmax2EJ4nF270d2F27010259150111故L=50mm满足要求。6.弹性元件根据要求模具采用采用弹性卸料装置，弹性元件采用弹簧。其尺寸计算如下：（1）所选弹簧必须满足预压力的要求：F0Fxn根据模具安装位置拟选4个弹簧,每个弹簧的预压力为F0Fxn2661.754665.4375N7.凸凹模凸凹模的壁厚18mm，查表8得，最小壁厚=

21、2.7mm,所以满足最小壁厚要求。表2.9.6 倒装式复合模是凸、凹模最小壁厚 单位：mm 材料厚度t0.40.60.8101.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚1.41.82.32.73.23.64.04.44.95.25.88.紧固件和定位零件螺钉规格的选用：根据标准GB699选取材料为45号钢，热处理硬度值为HRC35-40，卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉，卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm，卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。活动挡料销：在卸料板上固定了2个导料销，用于条料送进的定位。9模架及其它安装零件根据GB/T 2861.5-90, 由凹模周界及安装要求，选

22、取凹模周界：LB10063上模座：1006325 下模座：100633010.模柄由压力机型号 JG23-16，可查的模柄孔的直径为40mm，深度为60mm。六、 选择压力机的型号或验算已选的压力机根据总的冲压力，选择压力机型号为J23-16(开式双柱可倾式压力机)，主要技术参数如下：公称压力 160KN滑块行程 55mm行程次数 120次/min最大闭合高度 220mm闭合高度调节量 45mm滑块中心到机身距离 160mm工作台尺寸 前后300mm 左右 450mm 工作台孔尺寸 前后160mm 左右240mm 直经210mm模柄孔尺寸 直径40mm 深度60mm七、绘制模具总装配图图3 装

23、配图1-下模座；2-导柱；3-弹簧；4卸料板；5-活动挡料销；6导套；7-凸模固定板；8-上模座；9-推件块；10-连接推杆；11-推板；12-打杆；13-模柄；14、16冲孔凸模；15-垫板；17-落料凹模；18-凸、凹模；19-固定板；20-导料销工作原理：工作时，条料靠挡料销定位。上模下压，凸凹模外形和凹模进行落料，落下的料卡在凹模中，同时冲孔凸模与凸凹模内孔进行冲孔，冲孔废料从凸凹模下面的漏料孔漏下。当上模上行时，原来在冲裁时被压缩的弹性元件恢复，把卡在凸凹模中条料顶出，卡在凹模内冲件由推件装置推出。总结经过这次毕业设计，学会了很多东西。深深的感受到知识的连串性是那么的重要。在这过程中

24、，遇到了许多困难，但是我并没有放弃，反之让我更加坚定的要完成它。这次设计对我的学习态度是一次检验。让我深刻地体会到，要想成为一名合格的设计人员，必须具备良好的素质、严谨的工作作风。这样才能保证设计的完成。无论做什么事情，只要只要自己足够坚强，有足够的毅力与决心，有足够挑战困难的勇气，就没有什么办不到的。同时也要感谢老师的大力支持和不断鼓励、参考文献1.刘建超 张宝忠 主编 冲压模具设计与制造北京 高等教育出版社2002年2.高晓康 陈于萍 主编互换性与测量技术 修订版北京 高等教育出版社 2008年3.周松兵 主编冲压工艺及模具结构 北京 机械工业出版社 2008年4.曾霞文、徐政坤主编 冷冲压工艺及模具设计（修订版） 中南大学出版社2006年12月第2版5.史铁梁主编 模具设计指导 机械工业出版社 2009年6月第1版6.金大鹰主编 机械制图 机械工业出版社 2008年7月第2版7.姚云英主编 公差配合与测量技术 机械工业出版社 2009年6月第2版