导电片的落料冲孔正装复合模具设计-冲压冲裁模含5张CAD图

导电片的落料冲孔正装复合模具设计-冲压冲裁模含5张CAD图,导电,冲孔,复合,模具设计,冲压,冲裁模含,CAD 摘要 冲压模具技术作为模具制造业中最重要的组成部分，机械、电子、轻工业等大量使 用了冲压零件，所以冲压模具技术水平的高低，发展前景的好坏直接影响到整个制造业 的发展。随着经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨 大的动力。 复合冲压模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，本制件为 小尺寸平板冲裁件，要求平整、料厚很小，且要求大批量生产，故采用顺装式复合冲裁 模。凹模采用镶拼结构，不但加工方便而且节省材料。为了使加工平稳，模具采用中间 导柱。 本复合模，采用了冲孔和落料两个工序进行冲压。该套冲压模具设计周密，设计内 容全面。包括对冲压件工艺性分析，模具工艺方案的确定，模具零件的设计、受力计算 及其校核，模具标准的选定，装配图的绘制，压力机的型号选定，零件加工工艺的确定 等，并综合考虑分析横排、对排、斜排等各种排样方式的优缺点和适应性，最后以最高 效率、最低成本、最高质量、最简结构来确定排样和模具的结构，这样的模具操作更加 安全、快捷、方便，并且更容易达到冲压件的公差等级要求等。实现了冲压模具用材节 省、结构合理、精度高、操作方便等优点。 关键词：顺装复合模；排样； 落料；冲孔 ；镶拼结构 目 录 摘要 1 1 工艺分析 3 2 模具结构形式的确定 5 2.1 模具类型的选择 5 2.2 送料方式的选择 5 2.3 定位方式的选择 5 2.4 卸料、出件方式的选择 5 2.5 导向方式的选择 5 3 工艺尺寸计算 7 3.1 排样设计 7 3.2 冲裁力计算 8 3.3压力机公称压力的确定 8 3.4冲裁压力中心的确定 8 3.5 刃口尺寸的计算 9 4 主要零部件的设计 12 4.1 工作零部件的结构设计 12 4.2 定位零件的设计 12 4.3 模架及其它零部件设计 13 5 模具装配图 14 6 冲压设备的选取 15 7 工艺卡 16 结论 17 致谢 18 参考文献 19 18 1 工艺分析 1.1 设计任务 如下图的导电片，材料为T2，料厚t=0.3mm，大批量生产。要求设计该零件的冲压模具设计。 1.2 冲裁件工艺分析 该导电片既有冲孔又有落料，共需两个工序。材料为T2，t=0.3mm的紫铜，具有良好的冲压性能，适合冲裁。尺寸精度为IT10，大批生产。该冲裁件结构简单，较薄，利用普通冲裁的方式就可以满足零件要求。 1.3 工艺方案的确定 1.方案种类 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可采用以下三种工艺方案。 方案一：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。 方案二：采用落料-冲孔同时进行的复合模生产。 方案三：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。 2.方案的比较 方案一：采用级进模加工。级进模的特点是生产效率高、易于实现生产自动化和高 速冲压、操作安全且便捷、工件精度较高。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用单 工序模或复合模冲裁困难时，可用级进模。但级进模对工件尺寸、形状的适应性比复合 模差，若采用定距侧刃定位精度会因为板料厚度太薄、易变形而下降，若采用导正销定 位也会由于料太软出现导正时导正孔变形而影响精度。 级进模冲裁受压力机台面尺寸和 工序数目的限制， 冲裁件的外形尺寸较大时不宜选用。 级进模轮廓尺寸较大， 制造复杂， 成本较高，一般适用于大批量生产小型冲裁件。 方案二：采用复合模加工。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，冲模的轮廓尺寸小。复合模对工件尺寸、形状的适应性高于级进模，且 不存在定位误差的问题，制件的精度较高。但复合模结构较复杂、成本较高，适用于生 产批量大的冲裁件。 方案三：采用单工序模加工。单工序模生产效率低，制件精度低，操作很不安全， 且不适合大批量生产 3.方案的确定 导电片为小尺寸平板冲裁件，要求平整、料厚很小，且要求大批量生产，通过分析比较，采用利用挡料销和导料销进行定位，弹性卸料装置的正装式复合冲裁模冲制最为合适。 2 模具结构形式的确定 2.1 模具类型的选择 由以上冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，模具类型为正装式复合模。 2.2 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。 2.3 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。 2.4 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。 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，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。 因为工件料厚为0.3mm，卸料力一般，可采用弹性卸料装置。 2.5 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，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。 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。只能一个方向送料。 （a） （b） （c） （d） 图2-1 导柱模架 （a）下模座 （b）导柱 （c）导套 （d）上模座 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，采用中间导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于左、右不受限制，能满足工件成型的要求。即方案一最佳。 3 工艺尺寸计算 3.1 排样设计 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。 排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排 ，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案： 方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件的尺寸精度不易保证，分析零件形状，应采用单直排的排样方式，排样图如图所示。 （2）确定搭边值。查表，取两工件间取搭边:a1 =1.8mm， 侧边取搭边: a=2.0mm。 （3）确定条料步距。步距为13.8。 (4)： 条料宽度： B-0Δ=(Dmax+2a) -0Δ=(21+2×2.0)- 00.08=25- 00.08 导料板间距A= Dmax+2a+C=21+2×2+5=30 （5）条料的利用率。 η=nA1／LB×100%=（3978×84／600×1200）×100%=46.41% （6）画出排样图。 3.2 冲裁力计算 （1） 冲裁力F。 查表，取材料T2的抗拉强度σb=196MPa, 由F≈Ltσb 所以 F=76.486×0.3×196=4497N （2）卸料力FX 由FX =KXF，查冲压手册KX=0.04；则FX =KXF=0.04×4497=180N （3）顶件力。 由Fd =KDF,查冲压手册KD=0.06。则Fd =KDF=0.06×4497=270N 3.3压力机公称压力的确定 冲裁工艺总和FZ=F+FX+FT=4497+180+270=4947N 根据计算结果，初选冲压设备 Jc23-40。 3.4冲裁压力中心的确定 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定： （1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 （2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。 解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置X0，Y0（即x=0，y=0），即为所求模具的压力中心。 单个零件的压力中心计算如下： X0＝(L1X1+L2X2+……LnXn)／(L1+L2+……Ln) Y0＝(L1Y1+L2Y2+……LnYn)／(L1+L2+……Ln) 式中：X0-压力中心的横坐标； Y0-压力中心的纵坐标； L-各线段的长度； X-各线段重心的横坐标； Y-各线段重心的纵坐标。 分析本制件图可知，该图关于X轴对称，外轮廓为中心对称。所以压力中心的Y轴为0只需要求X值。将整个工件分成三部分，两个冲孔部分，一个落料部分，每部分的压力中心的求解可以借助cad测量工具。 综上所述，冲裁力的压力中心坐标为（8.79，0）。 3.5 刃口尺寸的计算 在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则： （1）根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，故冲孔以凹模为基准件，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。 （2）根据凸、凹模刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；凸模刃口磨损后使冲孔件孔径减小，故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。 （3）凸模和凹模之间应保证有合理的间隙。 （4）凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。 制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙： ①分别加工法。分别规定凸模与凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来保证间隙要求。凸模与凹模分别加工，成批制造，可以互换。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。这种方法主要用于冲裁形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。 ②单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。先加工基准件，然后非基准件按基准件配做，加工后的凸模和凹模不能互换。通常落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。这种方法多用于冲裁件的形状复杂、间隙较小的模具。 由于工件较薄，所以落料和冲孔都采用配合加工的方法。冲孔以凸模为基准件，只计算凸模的刃口尺寸，冲孔凹模刃口尺寸配作。落料以凹模为基准件，落料凸模刃口尺寸配作。 （1）加工方法的确定。根据模具及工件形状特点，此模具宜采用分别制造法。 （2）工作零部件刃口尺寸计算 单位：mm 尺寸 分类 尺寸 转换 计算公式 结果 冲孔凸模 0.9 6.9 3 1.5 落料凹模 2.1 7 21 6 中心距 2 4 主要零部件的设计 4.1 工作零部件的结构设计 （1）凹模厚度 ：H = Kb （≥15mm） 其中：b——凹模刃口的最大长度尺寸为 21mm； K ——系数，考虑板料厚度的影响，查冲压手册表2.9.5。 H = 0.3 × 21 = 6.3mm≤15mm 凹模边壁厚：c=（1.5～2）H =22.5～30mm 取凹模厚度 H=15mm，壁厚C取30mm。 凹模板边长： L=21+2×30 mm=81mm 凹模板边宽：B= b1+2c=6+2×30=66 mm （送料方向） 其中：b——凹模刃口的最大宽度尺寸为 6mm； 根据工作图样，在分析手里情况及保证壁厚强度的前提下，取凹模长 度 为100mm，宽度为80mm ，所以凹模轮廓尺寸为100mm×80mm ×15mm （１）冲孔凸模。长度为：L=凹模+固定板+t=33mm 　　（２）凸凹模。L=h1+h2+t+h=51.4 　其中： h1--弹性卸料板厚度； 　h2--凸凹模固定板厚度； 　t—为材料厚度； 　 h--卸料板与固定板之间的安全高度； 4.2 定位零件的设计 结合本套模具的具体结构，考虑到工件的形状，设置一个Ф2mm的固定导料销。 （1） 卸料板设计。卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为15mm，材料为45钢，淬火硬度为40~45HRC。 （2） 卸料螺钉的选用。卸料板采用4个M10的螺钉固定，长度为 L=h1+h2+a=55 式中：h1—橡胶的安装高度； h2—卸料板工作行程； a—凸凹模固定板厚度。 4.3 模架及其它零部件设计 该模具采用中间导柱模架，这种模具架的导柱在模具中间位置，冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，差标准木架数据，选择模架规格如下： 导柱：d(mm)×L(mm)为Ф20×130，Ф22×130。 导套：d(mm)×L(mm)×D(mm)为Ф20×70×28，Ф22×70×28. 上模座厚度H上取mm，下模座厚度H下mm，上垫板厚度H垫取mm， 则该模具的闭合高度H闭为 H闭=H上+H下+H垫+L+H+h=151.4 其中：L—凸模高度，mm； H—凸凹模高度，mm； h—凸模冲裁后进入凸凹模的深度，mm； 5 模具装配图 运用Auto CAD软件，按照上述几章设计的尺寸，绘制模具装配总图及各零件图。总装配图按照0#图纸绘制，零件图则按照其它型号的图纸绘制。图样幅面应符合国家(GB4457.1-84)。 先绘制装配草图，经指导老师认可，才进行正式图的绘制。绘图过程中严格按照国标制图标准绘制。 装配图应用足够说明模具构造的投影图及必要的剖面图、剖视图，一般主视图和俯视图应对应绘制。还要注明必要尺寸，如模具高度、轮廓尺寸以及装配保证的有关尺寸和精度。画出排样图，填写详细的零件明细表和技术要求。装配结构图如图： 6 冲压设备的选取 通过校核，选择开始压力机 Jc23-40能满足使用要求。其主要技术参数如下。 公称压力： 40KN ；滑块行程： 40mm ； 滑块行程次数： 200 次∕min; 最大闭合高度： 160mm ; 封闭高度调节量： 35mm ; 工作台尺寸（前后、左右）： 280mm ×180mm； 工作台板（厚度）：35mm ； 模柄孔尺寸（直径、深度）：Ф30 mm×50mm ； 滑块底面尺寸（前后、左右）：460mm× 650mm ； 7 工艺卡 工序号 工序内容 工序图 设备规格 模具形式 1 落料冲孔 JC23-40 正装复合模 结论 通过对导电片的设计，对常用冲压在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了冲压成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。在模具制造的加工工艺，来编写加工工艺卡片。 在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解，在设计的后一阶段充分利用CAD软件、等等，新的工具的利用，大在提高了工作效率。 模具CAD技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似冲压模具设计效率更为提高。 总之，通过毕业设计的又一次锻炼完全清楚：充分利用CAD技术进行设计，在模具符合使要求的前提下尽量降低成本。同时在实际中不断的积累经验，以设计出价廉物美的模具。 致谢 在近半个月的努力之后，我的课程设计终于完成了。在这几个月的设计过程中，我遇到了许多的问题，得到了老师和同学的大力帮助，尤其是罗海泉老师，他的耐心教导及指点给予了我极大的帮助。在此，对罗老师的教诲表示衷心的感谢。 在这次模具设计课题中，有一定的绘图工作量。因此，我有不少的图纸需要老师来指导和检查。每次答疑时，老师更是仔细、耐心。认真的检查我的图纸的每个细节，指出其中的错误和不足之处，给我提出很好的改进方案。由于我们不能每时每刻找老师答疑，经常与同学进行讨论，他们的指点也给我很大的帮助。 最后，由衷的感谢老师的悉心指导和热忱鼓励，还要感谢帮助过我的同学们。 参考文献 [1] 任海东、苏君. 《冷冲压工艺与模具设计》.郑州：河南科学技术出版社2007 [2] 王丽霞、愈佳芝.《计算机绘图》.郑州：河南科学技术出版社2006 [3] 刘家平.《机械制图》.郑州：河南科学技术出版社2006 [4] Yoshida K, Classification and Systematization of Sheet Metal Press Forming Process Sci. Pap.IPCR.Vol42,No. 1514,1959,142~159 [5] Keeler S.P. Determination of Forming Limit in Automotive Stamping. Sheet Metal Industries,1965 Vol. 42. [6] 康宝来、于兴芝.《机械设计基础》.郑州：河南科学技术出版社2006 [7] 黄云清.《公差配合与测量技术》.北京：机械工业出版社2007.1 [8] 李云程《 模具制造工艺学》.北京：机械工业出版社 2007.1 [9] 孙凤勤.《冲压与塑压设备》.北京：机械工业出版社 2007.8 [10] 吴兆祥.《模具材料及表面处理》.北京：机械工业出版社 2008.2 [11] 许发越.《模具标准应用手册》.北京：机械工业出版社 1994 [12] 王芳.冷冲压模具设计指导.北京：机械工业出版社 1998.10 [13] 李奇.江莹．模具构造与制造.北京：青华大学出版社.2004.8 [14] 王秀凤.冷冲压模具设计与制造.北京：航空航天大学出版社 2005.4 [15] 成虹.冲压工艺与模具设计.北京：高等教育出版社 2006.7 [16] 杨玉英，崔令江.实用冲压工艺及模具设计手册.机械工业出版社2005.1 [17] 彭建生.模具设计与加工速查手册. 北京：机械工业出版社2005.7 [18] 徐政坤.冲压模具及设备. 北京：机械工业出版社2005.1 17