垫片连接板冲压工艺复合冲压模具设计

垫片连接板冲压工艺复合冲压模具设计,垫片,连接,冲压,工艺,复合,模具设计 摘 要 本次设计了一套落料、冲孔的模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析。经过工艺分析和对比，采用落料、冲孔工序。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。 在文档中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。 本次设计阐述了冲压倒装复合模的结构设计及工作过程。本模具性能可靠，运行平稳，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。 关键词：冲压模;复合模;连接片;冲裁间隙 5 目　录 摘 要 I 目　录 II 前　言 1 第1章 冲裁工艺设计 3 1.1 冲裁件的工艺分析 3 1.1.1 工件材料 3 1.1.2 工件结构 3 1.1.3 尺寸精度 4 1.2 冲裁工艺方案的确定 4 第2章 冲裁排样设计 5 2.1 排样的方法及排样图 5 2.1.1 排样的方法 5 2.1.2 排样图 5 2.2 排样的计算 5 2.2.1 确定搭边值 5 2.2.2 送料步距 6 2.2.3 条料宽度计算 6 2.2.4 材料利用率 7 第3章 冲压力和压力中心的计算 8 3.1 确定冲压力 8 3.1.1 冲裁力的计算 8 3.1.2 卸料力、推件力及顶件力的计算 10 3.1.3压力机公称压力的确定 11 3.1.4冲裁功 11 3.2 确定模具压力中心 12 3.3 冲压设备的选用 14 第4章 凸凹模刃口尺寸的确定 15 4.1 确定凸凹模刃口尺寸的原则 15 4.1.1 凸凹模刃口尺寸的作用 15 4.1.2 刃口尺寸计算原则 15 4.2凸凹模刃口尺寸的确定 16 第五章 主要零部件的设计 19 5.1 模具类型的选择 19 5.2 定位方式的选择 19 5.2.1 导料销的选择 19 5.2.2 挡料销的选择 20 5.3 卸料装置和推件装置的选择 20 5.4 工作零件的设计 22 第六章 压力机的选取 28 6.1 压力机的选择 28 5.2 装模高度的校核 28 第七章 模具总装图 30 结　论 31 谢 辞 32 参考文献 33 前　言 模具，作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速中批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。冲压技术的水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。 1 .我国冲压技术的现状： 目前，我国的冲压技术、冲压模具与工业发达国家相比还有一定的差距，主要表现在以下几点。 （1） 冲压基础理论与成形工艺落后。 （2） 模具标准化程度低。 （3） 模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后。 （4） 模具专业化水平低。 2 .冲压技术的发展方向： 虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年中得到了快速发展，但与工业发达国家相比仍有很大差距。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几个方面。 （1） 提高模具的设计制造水平，使其朝着大型化、精密化、复杂换、长使用寿命化发展。 （2） 在模具设计制造中更加普及应用国产的CAD/CAE/CAM技术。 （3） 发展快速制造成形和快速制造模具的技术。 （4） 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。 （5） 研究和发展优质的模具材料和先进的表面处理技术。 （6） 研究和开发模具的抛光技术和设备。 （7） 研究和普及模具的高速测量技术与逆向工程。 （8） 研究和开发新的成形工艺和模具。 3 .主要研究目标： 设计1套模具，包括总装图和部分零件图，要求正确选择标准件和模具材料，零件尺寸设计正确。 在本次课程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，。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、工艺计算、冲裁模的结构和设计、冲裁模落料冲孔的工作原理等。 本说明书有施华导师指导和帮助，同时还得到了同学们的提示，特在此表示衷心的感谢！ 由于水平有限，缺点错误在所难免，希望大家指正！ 第1章 冲裁工艺设计 1.1 冲裁件的工艺分析 图1.1垫片连接板 1.1.1 工件材料 工件材料为Qsn4-4-2.5钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有2个8mm的圆孔；普通冲裁完全能满足要求。 1.1.2 工件结构 该零件形状简单。边孔距远大于凸、凹模允许的最小壁厚（见表1.1），故可以考虑采用复合冲压工序。 表1.1 倒装复合模的冲裁凸凹模最小壁厚 （单位：mm） 材料厚度t 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 最小壁厚δ 1.4 1.8 2.3 2.7 3.2 3.6 材料厚度t 1.6 1.8 2 2.2 2.5 2.8 最小壁厚δ 4 4.4 4.9 5.2 5.8 6.4 材料厚度t 3 3.2 3.5 3.8 4 4.2 最小壁厚δ 6.7 7.1 7.6 8.1 8.5 8.8 1.1.3 尺寸精度 零件图上所有尺寸按IT13级设计. 由表1.1和表1.2查得，冲裁件内外形达到的经济精度为IT13，工件尺寸的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。 表1.2 冲裁件内外形所能达到的经济精度 材料厚度 t / mm 基 本 尺 寸 / mm ≤3 3~6 6~10 10~18 18~500 ≤1 IT12~IT13 IT11 1~2 IT14 IT12~IT13 IT11 2~3 IT14 IT12~IT13 3~5 — IT14 IT12~IT13 1.2 冲裁工艺方案的确定 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。即先用一副模具进行落料，后用一副模具冲Ф8的孔，该方案模具结构简单，但需要两副模具才能完成零件的加工，效率低，生产过程精度也不容易保证，且操作也不方便，不符合中批量生产的要求。 方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。复合模是一种多工序冲模，是压力机的一次工作行程中，在模具同一工位同时完成数道分离的模具，其生产效率高，冲裁件内孔与外缘相对位置精度高，可以借模具精度来保证零件精度，但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高，而且带狭窄面的工件受到凸凹模强度限制而不能用复合模加工。 方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。在级进模中，整个冲件的成型是在连续过程中逐步完成的，是一种工位多，效率高的冲模。该方案也只需要一副模具，生产效率也高，但为了满足精度要求，有必要增加两个导正销，这样模具制造、安装较复合模复杂。 根据上述分析，采用复合模进行生产。且由于该零件的最小壁厚（24/2-10/2=7mm）大于倒装式复合模所要求的最小壁厚（5.8mm），故可以采用倒装式复合模进行生产，以提高生产效率。 第2章 冲裁排样设计 2.1 排样的方法及排样图 2.1.1 排样的方法 根据材料的利用情况，排样的方法可分为三种： （1） 有废料排样 （2） 少废料排样 （3） 无废料排样 采用少、无废料排料可以简化冲裁模结构，减少冲裁力。但是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，由于是模具单面受力（单边切断时），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。因此选择有废料排样，虽然材料利用率低，冲裁件质量及模具寿命高。 根据零件结构形状采用有废料排样中直对排的排样形式。 2.1.2 排样图 排样图见图2.1。 图2.1排样图 2.2 排样的计算 2.2.1 确定搭边值 查表2.1，确定搭边值a、a1,由t=0.5mm，采用手工送料，取工件间a1=2mm，侧搭边a=2.2mm。 表2.1 最小工艺搭边值 （单位：mm） 材料厚度 手 工 送 料 t / mm 圆 形 非 圆 形 往 复 送 料 　 a1 a a1 a a1 a ≤1 1.5 1.5 1.5 2 2 3 >1~2 1.5 2 2 2.5 2.5 3.5 >2~3 2 2.5 2.5 3 3.5 4 >3~4 2.5 3 3 3.5 4 5 >4~5 3 4 4 5 5 6 >5~6 4 5 5 6 6 7 >6~8 5 6 6 7 7 8 >8 6 7 7 8 8 9 注：冲皮革、纸板、石棉等非金属材料时，搭边应乘以1.5~2。 2.2.2 送料步距 送料步距（送料步距简称步距或进距），是条料在模具上每次送进的距离。步距是决定挡料销位置的依据，每次只冲一个零件的步距s的计算公式为 S=D+a1 （式2.1） 式中 D： 平行于送料方向的冲件宽度； a1： 冲件之间的搭边值。 计算送料步距为S= D+a1 =63.8+2 =65.8（mm） 2.2.3 条料宽度计算 条料是由板料剪裁下料而得到的。条料宽度的确定原则为，最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙，进而确定导料板间的距离。 由于是手工送料，本设计采用导料板之间有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离的计算方法。因为导板之间有侧压装置或用手将条料紧贴单边导料板的模具，能使条料始终沿着导料板送进，可按下式计算。 条料宽度 B =（L +2a+△） （式2.2） 式中 B： 条料的宽度，mm； L： 冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸，mm； a： 侧搭边值，可参考表2.1； △： 条料宽度的单向（负向）公差，见表2.3。 由表2.2和经验，取Z=0.8mm 条料宽度 B=（55+2×2+0.8）=59.8 (mm)s 表2.2 条料宽度偏差△ mm 条料宽度 B 材料厚度t ≤1 1~2 2~3 3~5 ≤50 0.4 0.5 0.7 0.9 50~100 0.5 0.6 0.8 1.0 100~150 0.6 0.7 0.9 1.1 150~220 0.7 0.8 1.0 1.2 220~300 0.8 0.9 1.1 1.3 2.2.4 材料利用率 冲压件中批量生产成本中，坯料材料费用占50%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。其计算公式如下 一个步距内的材料利用率η为 η=nA/Bs×100% （式2.3） 式中 A： 一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内），mm； n： 一个步距内冲裁件数目; B： 条料宽度，mm； s： 步距，mm； 其中 A=1546.64（mm2） 一个步距内的材料利用率η为 η=A/(B*S) =66.28% 9 第3章 冲压力和压力中心的计算 3.1 确定冲压力 3.1.1 冲裁力的计算 冲裁力是冲裁时凸模冲穿板料所需的压力。在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入板料的深度（凸模行程）而变化的。通常，冲裁力是指冲裁过程中的最大值（Fmax）。 影响冲裁力的主要因素是材料的力学性能、厚度、冲件轮廓周长及冲裁间隙、刃口锋利程度与表面粗糙度等。综合考虑上述影响因素，平刃口模具的冲裁力可按下式计算 F=KLtτb （式3.1） 式中 F：冲裁力，N； L：冲件周边长度，mm； t：材料厚度，mm； τb：材料抗剪强度，MPa； K：考虑模具间隙的不均匀、刃口的磨损、材料力学性能与厚度的波动等因素引入的修正系数，一般取K=1.3。 对于同一种材料，其抗拉强度与抗剪强度的关系为σb≈1.3τb，故冲裁力也可按下式计算 F=KLtσb （式3.2） 本设计的冲裁力按式3.2进行计算。 查表3.1，σb的取值范围为303～372，取σb=360MPa。 （1）冲裁件的落料周长 L1=220.7（mm） 则落料力为 F1=KL1tσb=1.3×220.7×0.5×360=51.643（KN） （2）冲裁件的冲孔周长 L2=164（mm） 则冲孔力为 F2=KL2tσb=1.3×164×0.5×360=38.3（KN） 冲件周边长度 L= L1+ L2=164+220.7=384（mm） 则冲裁力为 F=KLtσb= F1+ F2=89（KN） 表3.1 冲压常用金属材料的力学性能 材料 名称 牌 号 材 料 状 态 力 学 性 能 抗剪强度 τ/MPa 抗拉强度 σb/MPa 屈服点 σs/MPa 伸长率 δ（%） 普 通 碳素钢 Q195 Q235 Q275 未 经 退 火 255~314 315~390 195 28~33 303~372 375~460 235 26~31 392~490 490~610 275 15~20 碳 素 结构钢 08F 08 10F 10 15 20 35 45 50 已退火 230~310 275~380 180 27~30 260~360 215~410 200 27 220~340 275~410 190 27 260~340 295~430 210 26 270~380 335~470 230 25 380~400 355~500 250 24 400~520 490~635 320 19 440~560 530~685 360 15 440~580 540~715 380 13 不锈钢 1Cr13 已退火 320~380 440~470 120 20 1Cr18Ni9Ti 经 热 处 理 460~520 560~640 200 40 铝 1060、1050A、 1200 已退火 80 70~110 50~80 20~28 冷作 硬 化 100 130~140 — 3~4 注：表中数据为板材力学性能。 3.1.2 卸料力、推件力及顶件力的计算 当冲裁完成后，从板料上冲裁下来的冲件（或废料）由于径向发生弹性变形而扩张，会塞在凹模孔口内或者板料上的孔，则沿径向发生弹性收缩而紧箍在凸模上。为了使冲裁工作继续进行，必须将工件或废料从模具内卸下或推出。从凸模上卸下紧箍的料所需要的力称为卸料力，用F卸表示；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称为推件力，用F推表示；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力，用F顶表示。 卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具的卸料、顶件和推件装置传递的。所以在选择压力机公称压力和设计以上机构时，都需要对这三种力进行计算。影响这些力的因素较多，主要有：材料的力学性能和料厚；冲件形状和尺寸大小；凸、凹模间隙大小；排样搭边值大小及润滑情况等。生产中常用下列经验公式计算 F卸= K卸F （式3.3） F推= nK推F （式3.4） 式中 F：冲裁力； K卸、K推：分别为卸料系数、推件系数和顶件系数，其值见表3.2； n：塞在凹模孔口内的冲件数。有反推装置时，n=1；锥形孔口，n=0；直刃口，下出件凹模，n=h/t，其中h是直刃口部分的高度（mm），t是材料厚度（mm）。 表3.2 卸料力、推件力及顶件力的系数 料厚δ/mm K卸 K推 K推 钢 ≤0.1 0.065～0.075 0.1 0.14 >0.1～0.5 0.045～0.055 0.063 0.08 >0.5～2.5 0.04～0.05 0.055 0.06 >2.5～6.5 0.03～0.04 0.045 0.05 >6.5 0.02～0.03 0.025 0.03 铝、铝合金 0.025～0.08 0.03～0.07 纯铜、黄铜 0.02～0.06 0.03～0.09 对于本模具设计的计算如下。 查表3.2，得K卸=0.04～0.05，K推=0.055。 （1）卸料力 F卸 =K卸F =0.05×89 =4.45（KN） 式中 K卸查表3.2，取K卸=0.05。 （2）推件力 F推= nK推F =1×0.055×89 =4.89 （KN） 式中 K卸查表3.2，取K推=0.055；n为卡在凸、凹模内的冲孔废料数目。 3.1.3压力机公称压力的确定 冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲压力（F总），F总为冲裁力和与冲裁力同时发生的卸料力、推件力或顶件力的总和。根据不同的模具结构，冲压力计算应分别对待，即 当模具结构采用弹压卸料装置和下出件方式时：F总=F+ F卸+ F推 当模具结构采用弹压卸料装置和上出件方式时：F总=F+ F卸+ F顶 当模具结构采用刚性卸料装置和下出件方式时：F总=F+ F推 该落料冲孔复合模采用倒装结构及弹压卸料和下出料（冲孔废料）方式，则总冲压力F总为 F总=F+ F卸+ F推 =280.78+14.04+15.44 =310.26 （KN） 3.1.4冲裁功 选择冲裁设备时，除了要计算冲裁力，使压机的公称压力大于冲裁力以外，还要进行冲裁功的验算，使压机的每次行程功不超过额定的数值，以保证其电动机不过载、飞轮转速不致下降太多。 因为功是力与其行程的乘积，所以平端刃口的冲裁功按下式计算： W=mPt/1000 式中 W：冲裁功，N·mm； t：材料厚度，mm； P：冲裁力，N： m：系数，一般取为0.63。 当计算出的冲裁功大于压机规定的行程功时，就必须改变冲裁工艺或另选更大行程功的设备。压机规定的行程功，可从压机的说明书或有关资料、手册中查询。 本设计的冲裁功为 W=mPt/1000 （式3.5） =0.63×310260×2.5/1000 =488.66 （N·mm） 3.2 确定模具压力中心 模具的压力中心，就是冲压力合力的作用点。求压力中心的方法是：采用求空间平行力系的合力作用点。 为了使模具能够正常又平衡地工作，特别是对于大而复杂的冲件、多凸模冲孔以及连续冲裁时，必须使压力中心通过压力机滑块的中心线。对于带有模柄的冲裁模，压力中心需通过模柄的轴心线。否则，在冲裁过程中，会产生偏心载荷，形成弯矩，使得模具歪斜，加快压力机滑块与导轨之间以及模具导向装置的磨损，刃口迅速变钝（无导向装置时特别突出），严重时，会啃刃或造成设备、人身事故。在实际生产中，可能出现由于冲裁件的形状特殊，从模具结构方面考虑，不宜使压力中心与模柄中心线相重合，此时应注意使压力中心的偏离，不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围。 产品对称，压力中心在产品的最中间。 3.3 冲压设备的选用 机械压力机类型的选定依据是冲压的工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求等。中小型冲压件生产中，主要应用开式机械压力机。 机械压力机的规格指机械压力机的主参数─公称压力。所选机械压力机的公称压力和功率必须大于冲压作业所需的压力和功率，以避免压力和功率的超载。所选压力机的闭合高度要与冲模的闭合高度相适应，压力机的滑块行程必须满足冲压工艺要求。此外，选择压力机台面尺寸必须考虑到固定冲模的位置，压力机滑块模柄孔尺寸、工作台孔尺寸、滑块中心线到机身后侧的距离、顶件横梁槽的尺寸、机身侧柱间及导轨间的距离及压力机的倾斜范围等，都应与模具各部位尺寸相适应。 从满足冲压工艺力的要求看，可选用600的开式压力机。 15 第4章 凸凹模刃口尺寸的确定 4.1 确定凸凹模刃口尺寸的原则 4.1.1 凸凹模刃口尺寸的作用 凸模与凹模尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的重要因素，。凸、凹模的合理间隙值要靠刃口尺寸及其公差来保证。 4.1.2 刃口尺寸计算原则 1、根据落料和冲孔的特点 落料件的尺寸决定于凹模尺寸，故落料模应以凹模为设计基准；冲孔件的尺寸决定于凸模尺寸，所以冲孔模应以凸模为设计基准;先确定凸模的刃口尺寸，再按间隙值确定凹模的刃口尺寸。 2、考虑凸模与凹模的尺寸磨损 凸、凹模在冲裁过程中必然会出现磨损使落料尺寸增大。为了保证冲裁件的尺寸精度，尽可能的提高模具寿命，设计落料模时，凹模刃口的基本尺寸应取落料件的尺寸公差范围内的较小尺寸。 3、把握好刃口制造精度与工件精度的关系 凸、凹模刃口尺寸精度的选择，应以能保证工件的精度要求为前提，保证合理的凸凹模间隙值，从而保证模具的使用寿命。一般情况下，也可按工件公差的1/3~1/4选取。对于圆形凸、凹模，由于制造容易，精度易保证，制造公差可按照IT6~IT7级选取。 表4.1 初始双面间隙、 材料厚度/ 08、10、35 09M2、Q235 Q345 40、50 65 小于0.5 极小间隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.010 0.14 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.1 0.260 0.380 0.280 0.400 0.280 0.400 2.5 0.36 0.500 0.380 0.540 0.380 0.540 由表4.1 确定初始双面间隙、 的值,现取=0.360、 =0.500 表4.2 规则形状凸、凹模的制造偏差 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 ～18 18～30 18～30 0.020 0.020 0.025 0.030 120～180 180～160 0.030 0.040 0.045 80～120 0.025 0.035 160～360 1360～500 500～30 0.035 0.040 0.050 0.050 0.060 0.070 由表4.2 确定、的值 表4.3磨损系数表 工件精度IT10以上 =1 工件精度IT11～IT13 =0.75 工件精度IT14 =0.5 4.2凸凹模刃口尺寸的确定 采用凸模和凹模分开加工的，采用这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，为了保证间隙值必须满足式： +- （式4.1） 凸凹模制造公差按T7级数选取 对于冲8mm 小孔 ==0.02mm 对于落料尺寸55mm =0.03 =0.02mm 对于落料尺寸90mm =0.025 =0.02mm 冲孔时首先确定凸模刃口尺寸。由于基准件凸模的刃口尺寸在磨损减小，因此应使用凸模的基本尺寸接近工件的最大极限尺寸，凸模制造去负偏差，凹模去正偏差，----磨损系数，-----工件公差，按IT12精度选取。 冲孔（8mm）=（+） （式4.2） =（8+0.5×0.15）=9.075 查标准公差表表知=0.15 =（++Z） （式4.3） =（8+0.5×0.15+0.360） =8.235 校核间隙： +=0.02+0.02=0.04≤0.140 所以满足+≤的条件，制造公差合适。 落料尺寸55mm =（-） ==（55-0.5×0.3）=60.85 =（--Z） ==（55-0.5×0.3-0.360）=60.49 查标准公差表表知=0.30 校核间隙： +=0.03+0.02=0.05≤0.140 所以满足+≤的条件，制造公差合适。 落料尺寸90mm =（-） ==（90-0.5×0.21）=89.895 =（--Z） ==（90-0.5×0.21-0.360）=89.135 查标准公差表表知=0.21 校核间隙： +=0.025+0.02=0.045≤0.140 所以满足+≤的条件，制造公差合适。 第五章 主要零部件的设计 5.1 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5.1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厚 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。 5.2 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）。 5.2.1 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。 5.2.2 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=3，固定挡料销钓形A10 表5.2挡料销高度 0.3～2 3 2～3 4 5.3 卸料装置和推件装置的选择 5.3.1 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0.8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。 弹压卸料板与凸模配合间隙值查表的=0.05 表5.3弹压卸料板与凸模配合间隙值 材料厚度 ＞0.5 ＞0.5～1 ＜1 单面间隙 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0.1～0.3。卸料板的厚度查表5.4。 表5.4卸料板的厚度 材料厚度 卸料板宽度 ≤ 50 >50～80 > 80～125 ho H0 ho H0 ho H0 ～0.8 6 8 6 10 12 14 >0.8～1.5 6 10 8 12 14 15 >1.5～3 6 -- 10 -- 15 -- 查上表数据得卸料板厚度 下卸料采用弹性树脂作为弹性单元，弹性树脂的自由高度为： =（3.5～4） 式中——弹性树脂的自由高度（mm）; ——工作行程与模具修磨量和调整量（4～6mm）之和。 =（1.5+6）mm=7.5mm 则 =(3.5～4)×7.5mm=26.25～30mm 取=30mm。 弹性树脂的装配高度为： （0.7～0.8）=21～24mm，取23mm 5.3.2 推件装置的选择 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。此套模具由于冲孔不多，所以采用弹性推件装置。如图5.1. 图5.1 弹性卸料示意图 5.4 工作零件的设计 1. 凹模的设计 凹模厚度的确定： ——为系数 ——为凹模刃口的最大尺寸() 查表5.5选取系数=0.2 表5.5凹模系数 条料宽度 材料厚度 ≤1 ＞1～3 ＞3～6 ≤50 0.30～0.40 0.35～0.50 0.45～0.60 ＞50～100 0.20～0.30 0.22～0.35 0.30～0.45 ＞100～200 0.15～0.20 0.18～0.22 0.22～0.30 ，取25。凹模壁厚;凹模外形尺寸为125X160。 凹模的刃口形式选用直筒式刃口。该凹模的厚度的全部为有效刃口高度，刃壁无斜度，刃磨后刃口尺寸不变，适用于制件或废料逆冲压方向推出的冲裁模如复合模、薄料落料模。其形状如图5.2 图5.2 凹模示意图 2. 凸凹模的设计 凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的结构大到分为整体式和镶拼式的两种，镶拼式结构适合于大，中型和形状复杂，局部容易损坏的整体凸模式或凹模，而此处所需的凸凹模形状较简单，所以选用整体式来加工凸凹模。 它的内外圆均为刃口，凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为正装结构时，内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式，则内孔无积存废料，胀力小，最小壁厚为材料厚度的1.5倍，即3.75MM。 其结构如图5.3 图5.3凸凹模 3 .凸模的设计 凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、与上模板直接固定和采用低溶点合金或环氧树脂浇注固定三种，各自的特点的比较如下表。 表5.6固定形式的特点比较 固定形式 固定方法 特点 凸模固定板固定 一般采用H7/m6过渡配合，圆形凸模则采用凸肩固定 定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困难 与上模板直接连接 采用螺钉，销钉直接把凸模固定在上模板上 适用于大型凸模的固定 低熔点合金浇注固定 或 环氧树脂浇注固定 使低熔点合金或氧树脂溶化，像粘结剂一样固定在凸模上 适用于冲裁0.3～2的板料 由于本工件是大批量的生产，且内孔有一定的精度要求，模具采用的是复合模，则从上表的比较中可选低熔点合金浇注固定或环氧树脂浇注固定形式固定模，。 冲孔凸模为圆形，采取台阶式凸模，它的强度刚性较好，装配修磨方便，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n7）制造，最大直径的作用是形式台肩，以便固定，保证工作时凸模不配拉出，材料选取,热处理硬度为58～62。其凸模长度计算公式： 其中1—凸模固定板厚度 =20mm —材料厚度 0.8 —凹模块厚度35 —增加长度，一般选取0～10 凸模的结构形式如图 5.4 图5.4 凸模示意图 4.模架及组成零件的设计： 该模架选用对角导柱方形模架，导向装置安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。由标准（GB/T8070-2008）中选取,从而确定以下材和尺寸： 模架材料选取铸铁200 模架上模板的长度为230、宽度210、厚度35。 下模板的长度为230、宽度210、厚度45； 最大高度为235、最小高度为190。 模柄选取旋入式模柄，A50，JB/T7646.2； 螺钉选用标准件内六角螺钉，规格为M8； 螺钉M8； 圆柱销8mm 导柱28×180、32×180， 导套为110×43，长度110×43； 应按6/5配合；柱间的距离22； 材料为20钢。 第六章 压力机的选取 6.1 压力机的选择 由以上的设计、计算，确定压力机的规格尺寸如下： 查表选取国产600开式可倾压力机 其最大装模高度为300 最小装模高度为160 模柄孔尺寸为直径50，深度为80 工作台尺寸左右为450、前后300， 工作台孔尺寸：左右420、前后410 立柱间距离：420 床身最大可倾斜角350 6.2 装模高度的校核 为了保证模具和压力机相适应，冲模的闭合高度应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，其关系式为： （式6.1） 式中 ——冲模的闭模高度; 　　 ——最大闭模高度; 　　 ——最小闭模高度; ——垫板高度； ——最大装模高度； ——最小装模高度。 则 =192.5 有此可知,则所选则的压力机符合要求。 第七章 模具总装图 图6.1总装图 工作原理：工作时，板料以导料销和挡料销定位，上模下压，凸凹模外形与推荐块配合，在凹模腔内落料，同时冲孔凸模与凸凹模内控进行冲孔，冲孔废料直接落下；然后上模上行，当滑块碰到上死点时，推杆开始工作，将工件从凹模内推出落下。 32 结　论 本次垫片连接板的结构设计包含了落料和冲孔复合模设计，再根据各冲压工序的计算结果设计、生产模具，确保了冲压的成功,减少了冲压试模的成本，在最短的时间内得到了满意的冲压件。该方法适合于冲压大型或复杂冲压件，以提高模具制造的成功率，缩短模具生产时间，降低试压成本。 本次设计的主要内容是垫片连接板的设计。模具设计的主要任务是通过对所给工件尺寸，形状，材料及经济性的分析，确定相应的模具结构。主要进行尺寸的计算，凸、凹模工作部分尺寸的计算、模具的设计及压力机的选择。在设计中以便更直观地表达模具的详细结构。 通过这次设计认识到模具的设计应考虑技术和经济因素，在保证模具结构合理的前提下尽量使模具结构简单，生产加工成本最低，精度最高，在未来的时间里中国的模具制造业还会有更大发展空间。 谢 辞 通过此次课程设计，使我学到了许多知识，其中还包括许多课本上学不到的知识。比如说模具整体的设计过程和所设计模具的实用性。我所设计的模具的最终目的是用模具来生产出合格的产品。当然，在设计过程中出现的一些难题。比如说怎样提高产品的加工精度，以及小型工件的加紧这些问题，都通过我们去翻阅相关的书籍和经过施华老师的悉心指教和帮助最终才得以解决。通过本次课程设计，也使得我们这组成员更加齐心协力、努力创新，自始至终，都抱着一颗坚定的信念,即如何做能使其工件更加美观、精度更高、工作效率最高的心态即将课程的我们，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦。 随着科学技术的高度的发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养，树立知识经济意识；善于利用各种信息资源，扩展知识面和能力；培养严谨、科学、创新与创业、艰苦奋斗的企业精神，加强环境保护意识，做到清洁生产和文明生产，以最大限度的获得企业效益和社会效益 在此，感谢我的指导老师在百忙之中给予我作品的悉心指点与帮助。感谢她为我指点迷律、出谋划策。同时，也感谢我的这组的成员在这次设计中给予我的帮助！ 所以，在以后的工作中，继续学习和加深。在此我非常感谢老师在设计过程中对我的指导和帮助，向施华老师致以诚挚的谢意！ 参考文献 [1].成虹.冲压工艺与模具设计.高等教育出版社，1987. 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