倒装复合模设计说明书文档格式.docx
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2．螺钉的选择14
3．圆柱销的选择14
八．校核模具高度14
九．课程总结15
参考文献16
附录17
1．下模座17
2．下模垫板18
3．凸凹模固定板19
4．卸料板20
5．凹模板21
6．空心垫板22
7．凸模固定板23
8．上模垫板24
9．上模座25
10．凸凹模26
11．推块27
12．冲孔凸模28
13．总装图28
引言
随着我国科学技术的进步、社会经济快速发展，模具成型技术及模具设计与制造已成为当代工业生产的重要手段。
近十几年来，中国模具工业发展十分迅速，特别是高新技术企业的快速发展加大了用于技术进步的投资力度，技术进步已成为企业发展的重要动力。
虽然我国的模具工业和技术得到了快速发展，但与国外工业发达的国家相比仍存在较大差距，未来的中国模具工业和技术的发展空间是巨大的。
冷冲压式利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑形变形，从而获得所需要零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。
因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。
冲模是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备。
冲模在冷冲压中至关重要，一般来说，不具备符合要求的冲模，冷冲压就无法进行；
先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实现。
由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲件的尺寸公差由冲模来保证，所以产品尺寸稳定、互换性好。
在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。
相当多的工业部门都越来越多地采用冷冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航天航空、电子、电气、轻工、仪表及日用品等行业。
在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻，刚度好的冲压件所代替。
可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的
本文从一实例出发，详细介绍倒装复合模的设计步骤。
一、分析零件工艺性
1.冲裁件造型
2.冲裁件工艺分析
（1）该零件用材为08F钢塑性好，适用于冲压生产。
（2）该零件的生产批量为大批量，因此在制定生产方案时，应充分考虑如何提高生产率。
（3）该零件形状规则，但不对称。
（4）该零件的精度等级为IT11级，因此，模具的制造精度等级IT7级。
综上，该零件具有良好的冲裁工艺性。
3.冲压工艺方案的确定。
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：
（1）单工序模：
先落料，再冲孔，分布冲压。
模具制造容易，且价格低，但生产效率低，不符合大批量生产要求
（2）级进模：
冲孔－落料连续冲压。
由于该零件的精度要求为IT11级，为满足精度要求，有必要增加两个导正销，这样又使得模具结构变得复杂。
（3）复合模：
落料－冲孔同时冲压。
这样既可以提高生产率，又可以借模具精度来保证零件精度。
综上，最后采用复合模进行生产。
又由于该零件最小壁厚大于凸凹模要求的最小壁厚值（c≥（1.5～2）t）零件符合采用复合模进行生产的要求，最终确定冲压工艺方案为采用复合模进行生产。
二、毛坯排样方案设计及材料利用率计算
1.排样方案的确定
排样方法大致可以分为：
（1）有废料排样
（2）少废料排样（3）无废料排样
考虑到零件形状的特殊性，无法采用无废料排样。
由于采用手工送料，无法精确控制步距，出于保证冲裁件精度与模具寿命，确定排样方法为有废料排样。
由于料厚为0.5mm,查手册确定搭边值为1mm。
2.布置方式的确定
用cad进行排样设计，得如下方案为最佳方案：
接下来进行材料利用率的计算。
（1）冲裁件的实际面积
A=842.11mm。
无法避免的结构废料Aa=278.03mm
（2）条料宽度B=60mm，步距S=88.6mm
（3）材料利用率=A/BS=842.11/（37*49）=46.45%
三、冲裁力及压力中心计算
1.冲裁力的计算
（1）查相关手册得：
08F钢材的
；
（2）材料厚度t=0.5mm；
s
（3）
落料周边长度
冲孔周边长度
（4）总冲裁力
2.其他冲压力的计算
板厚为0.5mm的钢板，推件力系数卸料力系数
推件力系数
.
3.压力中心的计算
用inventor进行受力分析，得到压力中心如图所示
四、选择压力设备
查手册知，安全系数为1.3。
由于
，所以所选压力机的公称压力应大于68.9kN.
考虑到开式可倾压力机机身为可倾式结构，倾斜时便于冲压件或废料从模具上滑下，可免去取件的步骤，有利于提高生产效率。
并且开式的结构便于工人进行手动送料等操作，故选择可倾压力机。
由手册查得J23-16开式可倾压力机的公称压力160k/N，满足使用要求。
故选择J23-16开式可倾压力计机，主要参数如下：
公称压力
160KN
滑块行程
55mm；
立柱距离
220mm
滑块行程次数
120次/min
最大封闭高度
封闭高度调节量
45mm
滑块中心线至床身距离
160mm
工作台尺寸：
前后300mm；
左右450m
模柄孔尺寸：
直径40mm；
深度60mm
五、模具总体结构设计
1.送料方式
由于零件形状简单，价格低廉，而进行自动送料的成本较高，不符合生产实际的要求，故选定送料方式为手工送料。
（1）导料方式的选择
导料方式主要分为导料板与导料销，考虑到采用倒装复合模进行冲裁，并且要进行弹性卸料，所以导料板不符合要求。
导料销分为固定式和弹顶式，由于导料销的布置位置离凹模刃口位置较远，所以选择导料方式为固定式导料销，并在凹模上开设避让孔。
（2）挡料方式的选择
挡料方式主要有固定挡料销、活动挡料销、回带式挡料销、侧刃，考虑到采用倒装复合模进行冲裁，侧刃定距的方式不符合要求。
由于导料方式采用导料销，为了便于加工，挡料方式选择固定挡料销。
2.卸料和出件方式
（1）卸料方式选择
卸料装置主要可以分为
（1）固定卸料装置
（2）弹压卸料装置
其中固定卸料装置的卸料力大，卸料可靠，适用于冲裁板料较厚（t>
0.5mm），平面度要求不高的场合；
弹压卸料装置的卸料力小，但它既起卸料作用，又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平面度较高，适用于板料较薄的场合（t<
1.5mm）。
综合考虑冲裁零件的要求，冲裁件尺寸较小，卸料力较小，弹压卸料装置完全能够满足卸料力的要求，并且由于选择倒装复合模进行生产，提高生产效率的同时，导致冲裁件的平直度受影响，故应选择弹压卸料装置，弥补其平直度。
确定卸料装置为弹压卸料装置。
（2）出件方式选择
成型后冲孔废料卡在凸凹模的内孔中，成型件卡在凹模中。
由于采用倒装复合模，卡在凸凹模内孔中的冲孔废料由下次冲裁时的凸模推出，不用布置推件装置。
而对于卡在凹模内的成型件，必须布置推出装置进行推出。
为了保证成型件的平整与推件可靠，建议采用弹性推出与刚性推出相结合的方法，一方面在推板上布置弹簧，冲裁时起到压料作用，保证从冲裁件的平整，并且在成型后及时将冲裁件推出，避免用打杆推出时冲裁件从高处掉落在凹模上，影响冲裁件质量与模具寿命，另一方面为了防止有时弹簧未能有效推出，冲裁件卡在凹模内，也要在推板上布置打杆，以确保推件的可靠。
3.凹模板外形尺寸的计算
（1）由排样可知，垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离s=45.5mm
由手册可得，材料厚度t=0.5mm，s=45.5mm时，凹模厚度系数k=0.3
凹模厚度
所得凹模厚度较小，考虑到凹模强度与压力机的最小封闭高度，取凹模厚度H=21mm
（2）垂直于送料方向的凹模宽度
（3）由手册得，材料宽度为60mm，厚度为0.5mm时，凹模孔壁至边缘的距离
送料方向凹模长度
初定凹模外形尺寸为H×
B×
L=21×
119×
120mm
4.其他模板尺寸的确定
由于采用复合模进行生产，主要工作部分模板大致包括：
凸模固定板、限位板、凹模版、卸料板、凸凹模固定板。
根据凹模板的厚度H=21mm，大致确定凸模固定板厚度为16mm，限位板厚度为16mm，卸料板厚度为14mm，凸凹模固定板厚度为16mm。
5.模架的选择
根据国家标准，导柱模模架主要分为中间导柱模架、后侧导柱模架、对角导柱模架、四导柱模架
，考虑到复合模对刚性与工作平稳度有较高要求，故后侧导柱模架不符合要求；
四导柱模架精度远大于所要求的精度，并且成本较高，故也不符合要求。
中间导柱模架与对角导柱模架都符合生产的要求，从中选择中间导柱模架。
根据《中国模具设计大典》表22.4-5中GB/T
2851-2008规定的中间导柱模架规格。
由凹模外形尺寸为H×
120mm，压力机最大封闭高度220mm，封闭高度调节量45mm，选定凹模周界为125×
125mm，参考闭合高度150—190mm的中间导柱模架。
查得：
上模座规格125×
125×
35
（GB/T
2855.1-2008）
下模座规格
45
2855.2-2008）
导柱规格
22×
180；
25×
180
2861.1-2008）
导套规格
80×
33;
33
2861.3-2008）
由此，所有模板的规格尺寸与材料选用如下：
模板
规格（L×
H）
材料
上模座
30
HT200
上模垫板
8
45
推杆固定板
5
Q235
凸模固定板
16
限位板
凹模
14
Cr12
卸料板
凸凹模固定板
垫板
下模座
推板
D80
六、主要零件设计
1.凸、凹模零件设计
（1）刃口尺寸计算
A．刃口加工方式选择
根据凸、凹模加工方式的不同，刃口尺寸的计算方法主要分为：
分开加工法和配做法
。
考虑到分开加工法主要针对圆形或简单规则形状的冲裁件，并且模具的制造公差小，模具制造困难，成本高，而配做法工艺简单，制造容易，模具的间隙由配制保证，可适当放大基准件的制造公差，目前应用较为广泛。
故确定加工方法为配做法。
B．刃口尺寸计算
落料以凹模尺寸为基准，冲孔以凸模尺寸为基准。
因模具为复合模，要同时进行冲孔与落料。
因此要分别进行落料凹模与冲孔凸模的尺寸计算。
由手册可得，厚度为0.5mm的08F钢材的初始双面间隙取值范围为
（1）落料凹模与凸凹模外轮廓计算
工件尺寸图凹模图
由手册可得，因零件精度为IT11级，故磨损系数x=0.5
由磨损图可知，磨损后变大的尺寸代入公式
磨损后变小的尺寸代入公式
凸凹模外轮廓的尺寸，按照凹模的实际尺寸配制，保证双面间隙为0.04mm～0.05mm
（2）冲孔凸模与凸凹模内轮廓计算
工件尺寸图磨损图
由磨损图可知，磨损后变小的尺寸：
（2）凸凹模结构设计
已知冲裁件的最小壁厚为5.5mm
根据手册可得，冲裁材料厚度为0.5mm的板料的凸凹模的最小壁厚为2.5mm，故凸凹模的最小壁厚满足要求。
（3）凸模结构设计
A．凸模结构形式
圆凸模的结构形式主要分为标准圆凸模，凸缘式圆凸模，直通式凸模，由于冲裁件内孔为圆形，形状简单，冲裁力不大，故凸缘式圆凸模与直通式凸模不符合要求。
考虑到标准圆凸模的配合段占据整个凸模长度的一半，将导致凸模固定板过厚，于是决定不采用标准件，自行加工。
凸模的固定采用凸模固定板配合段定位，凸模固定板压紧的方式。
B．凸模长度计算
根据模具结构，凸模长度等于凸模固定板、限位板、凹模厚度之和。
由于凸凹模将会进入凹模板一段距离，
再加上一定的增加长度（凸模进入凹模的深度0.5mm）。
即凸模长度=h=42mm
C．凸模强度与刚度校核
由于凸模直径为7mm和16mm，冲裁的板厚为0.5mm，凸模的截面尺寸相对于板料厚度大了很多，故不需要进行强度和刚度的校核。
（4）凹模型腔结构设计
A．凹模结构形式与固定方式
凹模的结构主要分为整体式和镶拼式，由于冲裁件形状简单，尺寸较小，冲裁所用的凹模选定为整体式。
由于采用整体式的凹模版，凹模板与上模座之间采用螺钉锁紧，销钉定位。
B．凹模孔口的结构形式
凹模孔口的结构形式主要分为：
全直壁型孔、阶梯形直刃壁型孔、斜刃壁凹模。
考虑到采用倒装复合模，凹模在上模，要从凹模内进行推件，故斜刃壁凹模、阶梯形直刃壁型孔不符合要求，凹模孔口的结构形式选定为全直壁型孔。
2.卸料和顶件装置设计
（1）卸料装置设计
A．弹性元件的选用
1）初定弹簧数量n
为确保卸料平稳，拟选n=4
2）计算每个弹簧的预压力
3）由2Fy估算弹簧的极限工作载荷Fj=2Fy=1510N
由《国际标准模具弹簧ISO10243》，初选SJM32×
16×
44。
规格：
DH=32mm，Dd=16mm，h0=44mm，hj=16.3mm，Fj=1718N，n=7圈。
4）计算弹簧预压缩量
5）校核
因此，弹簧SJM32×
44是合适的
B．卸料螺钉的选用
卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉
已知与弹簧配合的芯轴的直径为16mm，根据JB/T
7650.6-1994，选用规格为M12的卸料螺钉。
已知下模座厚度为45mm，垫板厚度为16mm，凸凹模固定板厚度为16mm，安全距离为10mm，卸料板厚度14mm。
故卸料螺钉长度L>
（16+16+10+14）mm=56mm,
L<
（45+16+16+10+14）mm=101mm
根据JB/T
7650.6-1994，选用长度为65mm的卸料螺钉。
综上，卸料螺钉的规格为M12×
65
JB/T
7650.6-1994。
（2）推件装置设计
A．推件块的设计
推件块的外轮廓与冲裁件的外轮廓一致，为了保证推件块的推出可靠，推件块与凹模配合的部分要比凹模略长1mm，即
设计推件块的凸缘部分时，要保证板料分离时，推件块离凸模固定板仍有10mm的安全距离，已知限位板厚度为16mm，推件块已比凹模厚度略长1mm，材料板厚1mm，因此凸缘的长度
要完全包络推件块外轮廓，于是将凸缘的表面尺寸设计为55×
72mm的矩形。
同时，为保证推出平稳，无偏心载荷，矩形的几何中心位于工件的压力中心。
B．推杆的设计
为确保推出的平稳，选用四根推杆，分别布置在推件块的四周。
为了推出可靠，推杆的长度要略大于推杆固定板、凸模固定板、限位板的厚度之和。
再减去推件块的凸缘厚度。
即
根据《中国模具设计大典》JB/T
7650-1994
，确定推杆的规格为6×
35。
C．推板的设计
考虑到推件块的大小与推杆的布置情况，推板选择直径为80mm，厚度为6mm的圆板。
D．弹性元件的选择
为确保卸料平稳，拟选n=6
3）由1.5Fy估算弹簧的极限工作载荷Fj=1.5Fy=1033.5N
由《国际标准模具弹簧ISO10243》，初选SJM20×
10×
25。
DH=20mm，Dd=10mm，h0=25mm，hj=12.0mm，Fj=1292N，n=2.5圈。
4）由于是进行推件的弹簧，则不需要进行校核。
七、其他零件设计
1.模柄的设计
模柄主要分为旋入式、压入式、凸缘式。
考虑到上模座的尺寸较小，而凸缘式的面积较大，故不符合要求；
并且模柄下的垫板开有推板孔，故压入式也不符合要求，所以选定模柄为旋入式模柄。
根据《最新冲压模具标准及应用手册》中JB/T
2862.2-2008，由压力机J23-16的模柄孔尺寸（直径为40mm深度为60mm）与上模座的厚度35mm，选定规格为40×
95的旋入式模柄。
由于需要设置打杆，故选择B型模柄。
其模柄孔尺寸为直径13mm，模柄高度为95mm，所以选定打杆直径为12mm，长度为120mm的打杆。
2.螺钉的选择
考虑到最小孔边距与螺钉长度，上模选择内六角螺钉M10
100，下模选择内六角螺钉M6
60。
3.圆柱销的选择
考虑到最小孔边距与螺钉长度，上模选择圆柱销M10
100，下模选择圆柱销M6
60
八、校核模具高度
为确保设计的模具能正确地安装到压力机上，需对模具进行高度校核。
模具高度等于各板的厚度加上留出的安全距离10mm与板厚0.5mm。
压力机最大闭合高度220mm，闭合高度调节量45mm。
故模具高度满足要求
九、课程总结
我觉得很荣幸能选上林老师的这门模具设计课，课上老师很认真给我们讲解了冲压技术和模具设计。
刚开始我很认真地听，也学到了很多东西。
但是由于这学期要考研，到了后面，听课就静不下心来了，所以错过了很多东西。
考研结束后，我才开始做大作业。
看着自己的图纸，由于后面讲模具设计时没有认真听讲，我设计开始时无从下手，于是去图书馆借了几本模具设计书，在往上也查了很多相关的资料，才开始按照老师的设计要求，一步步往下做。
要想完成这个作业可一点也不简单，首先，它要求有很强的机械制图能力。
我们是大一学得制图，很多东西都忘记了，所以要重新来学习下制图。
其次，要运用到很多机械设计课上的内容。
设计某个零件不能光想着能完成要求就好，还要考虑所设计零件的成本和在实际生产中是否方便实现，不能想当然的随意设计。
我在课程设计的过程中，遇到了很多实丰解决不了的问题，而书本并不总能给我最有效的解决方案，这时周围的同学们总能热情地加入到问题的讨论中，大家一起想办法，出主意，解决问题。
通过这个过程，不仅使问题得到了解决，还让我有机会掌握到许多平时被忽视的知识点，对书本的掌握又更近了一步。
虽然很认真地再做，但是由于考研，也欠了其他课的很多帐，还有其他两个大作业没有做，而且面临着马上到来的期末考试，我还有三门考试课要复习，所以考研虽然结束了，但是压力一点也没有减轻。
我深知自己的设计有很多漏洞，也有很多东西没有完成弄明白，我会在今后的时间内继续完善这个设计的。
这是我第一次完整地设计出一套模具，虽然还存在着很多问题，不能符合生产中的要求，但我相信在不久的将来，在我的认真学习积累之下，一定能做出真正实用的模具。
最后，感谢林老师和同学们给予我的帮助，课程虽然结束了，我会在课下继续学习，完善我这次的设计，做出真正实用的模具，希望老师能继续给予帮助。
参考文献
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高等教育出版社，2012
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化学工业出版社机械分社，2013
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[4]肖祥芷.《中国模具设计大典：
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[5]洪慎章.《冲模设计速查手册》[M].北京：
机械工业出版社，2012
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