连接板冲孔落料复合模设计说明书DOC.docx

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连接板冲孔落料复合模设计

摘要

本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容。

通过本次设计，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应工程设计规范和标准，同时对相关的课程进行了全面的复习，使独立思考能力有了提高。

本设计采用落料冲孔复合模，模具设计制造简便易行。

落料冲裁效果好，能极大地提高生产效率。

本设计主要工序包括：

冲孔和落料。

本设计分别论述了产品工艺分析，冲压方案的确定，工艺计算，模板及主要零件设计，模具装配等问题。

本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具总图和非标准件零件图。

关键词：

连接板；冲孔落料；复合模设计

Junctionplatepiercingandblankingdiedesign

Abstract

Themajortheoreticalcoursesandpracticalknowledgeofthepracticaltrainingofcoldstampingdiedesignwork,inordertocultivateandimprovethestudents'abilitytoworkindependently,consolidatedandexpandedthestudyofcoldstampingdiedesigncourse.Throughthisdesign,masterthemethodsandstepsofcoldstampingdiedesign,masterthebasicskillsofcoldstampingdiedesign,knowhowpartsoftheprocessanalysis,howtodeterminetheprocess,understandthebasicstructureofthemold,improvethecomputationalability,drawingability,familiarwiththedesignspecificationandcorrespondingengineeringstandards,atthesametimerelatedcoursesconductedacomprehensivereview,theindependentthinkingabilityhasbeenimproved.Thedesignoftheblankingandpunchingcompounddie,diedesignandmanufactureofsimple.Blankingeffectisgood,cangreatlyimproveproductionefficiency.Themainprocedureofthisdesigninclude:

punchingandblanking.Respectivelyonthedesignoftheproductprocessanalysis,todeterminethestampingscheme,processcalculation,thetemplateandthemainpartsdesign,moldassemblyandotherissues.Thedesignofthecontentistodeterminethetypeandstructureofthecompositemoldandtechnology,drawupthemoldassemblydrawingandnon

Keywords：

Junctionplate;piercingandblanking;diedesign

1前言

1.1冷冲压加工的概述

随着汽车和家用电器等行业的飞速发展，在工业发达国家，对发展冷冲压生产给予了高度的重视。

人们日常生活中用的金属制品，冲压件所占的比例更大，随处都可看到冷冲压制品。

在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。

冷冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对材料施加压力使其产生变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和精度的制件的一种压力加工方法。

在机械制件中属于一种高效率的加工方式。

对于冷冲压加工来说，冷冲模是冲压加工中重要的工艺装备。

冷冲模技术的先进程度，几乎决定了冲压工艺的先进程度。

冷冲模具的结构组成有时可能很复杂而且加工难度很大，模具往往很昂贵，但利用模具生产的操作却很简单、容易，单件制件生产周期很短，所以制件的成本可以很低。

1.2冷冲压加工的特点

（1）冷冲压加工生产效率极高，没有其他任何一种机械加工方法能与之相比。

例如，汽车覆盖件这样大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，每分钟可达上千件。

这是人们对冲压工艺最青睐的一点，所以冷冲压工艺往往是考虑加工方法的首选。

（2）用冷冲加工方法能冲出其它加工方法难以加工或无法加工形状复杂的零件。

例如，从仪器表小型零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均有冲压加工完成。

（3）冷冲压件质量稳定，尺寸精度高。

由于冲压加工是靠模具成型，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，互换性好。

尺寸精度一般可达到IT10～IT14级，最高可达到IT6级，有的制件不需要再机械加工，便可满足装配和使用要求。

（4）冷冲压制件的材料利用率较高，一般在70%～85%。

因此冲压加工能实现少废料，甚至无废料生产。

在某些情况下，边角也可充分利用。

（5）冷冲压生产的操作简单，便于组织生产，易于实现机械化与自动化的生产。

对操作者的技术素质要求不高，新工人经短期培训便能上岗操作。

（6）冷冲压的缺点是模具制造周期长、成本较高故不适于单件小批量生产。

另外，冷冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度较大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。

（7）冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。

（8）冷冲模设计需要很强的想象力和创造力，对于模具的设计者和制造者无论是在理论、经验、创造力方面都有很高的要求。

1.3冷冲压加工的应用

在冷冲模设计理论和方法中，到目前为止，大都用经典理论加修正系数的方法（如弯曲力的计算、拉深件的应力分析及起皱分析）。

而且对于冷冲模工作零件的尺寸设计（除工作尺寸外），某些冷冲压工艺如形状复杂的拉深、成形，其工艺计算往往采用经验的方法。

这些方法对于形状简单的制件还是适用。

但是，对形状复杂的制件无能为力，然而随着信息技术迅速发展。

CAD/CAM/CAE技术在冷冲模设计事例和方法中逐渐得到应用。

以往的某些难以解决的问题得到了有效的解决。

因此，冷冲模设计理论和方法正从传统方法向分析方法过渡。

对于冷冲压工艺来说，这无疑是如虎添翼，可大大促进冷冲模技术的发展。

2工件的冲压工艺分析

2.1毕业设计的目的

随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是模具专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有了一个基本的了解和认识，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。

毕业设计的主要目的有两个：

一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用工程软件进行模具设计。

二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。

本文是连接板落料、冲孔复合模设计说明书，结合模具的设计，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。

为了达到设计的规范化，标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。

文中附有必要的插图和数据说明。

2.2设计课题

连接板冲孔落料复合模

2.3零件名称及要求

零件名称：

连接板，结构见图2-1

材料：

料厚0.8mm的10钢板

生产批量：

中等生产批量

图2-1连接板结构图

2.4工艺方案分析及确定

2.4.1零件的加工工艺分析

该零件外形比较简单，无尖锐的锐角，整个外形光滑，圆整，尺寸精度及冲裁断面质量要求均不高，最小冲孔直径为φ1.4mm大于料厚t，故冲孔凸模强度足够，冲裁孔φ1.4与孔边缘间最小距离为2.8mm，大于表1-1中查得的凸凹模的最小壁厚2.3，凸凹模强度足够且工件边缘不会产生膨胀或歪扭变形，故零件的加工工艺性较好，可以采用复合模一次性冲裁出来。

2.4.2加工工艺方案的确定

确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。

确定合理的冲裁工艺方案，应进行全面的工艺分析与研究，比较其综合的经济技术效果。

这样一个最佳的合理冲压工艺方案。

表2-1各类模具结构及特点比较

模具种类比较项目

单工序模

（无导向）（有导向）

级进模

复合模

零件公差等级

低

一般

可达IT13～IT10级

可达IT10～IT8级

零件特点

尺寸不受限制厚度不受限制

中小型尺寸厚度较厚

小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件

形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm

零件平面度

低

一般

中小型件不平直，高质量制件需较平

由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面

生产效率

低

较低

工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高

冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低

安全性

不安全，需采取安全措施

比较安全

不安全，需采取安全措施

模具制造工作量和成本

低

比无导向的稍高

冲裁简单的零件时，比复合模低

冲裁较复杂零件时，比级进模低

适用场合

料厚精度要求低的小批量冲件的生产

大批量小型冲压件的生产

形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产

根据分析结合表分析：

方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本比较高。

适合大批量生产。

方案三只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。

冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小。

通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二最佳。

3模具总体设计

3.1模具类型选择

由冲压工艺分析可知，采用复合模方式冲压，所以模具类型为复合模。

3.2操作方式

零件的生产批量为中等生产批量，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。

3.3卸料方式

刚性卸料与弹性卸料的比较：

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。

当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.2～0.5）t。

当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。

此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。

主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。

弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。

卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1～0.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。

常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。

工件平直度较高，料厚为0.8mm相对较薄，卸料力较小，弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，所以采用弹性卸料。

3.4出件方式

因采用复合模生产，故采用向下落料出件。

3.5确定送料方式

因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度B小于送料方向的凹模长度L故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。

3.6确定导向方式

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，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。

方案三：

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，以及大量生产用的自动冲压模架。

方案四：

中间导柱模架。

导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。

但只能一个方向送料。

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，该复合模采用中间导柱模架的导向方式，即方案四最佳。

4模具总体设计

4.1零件加工排样图的确定

排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。

冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系。

排样方式可以分为三种：

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。

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。

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。

通过上述三种方式的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方式一为佳。

考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。

根据零件排样的搭边要求及零件的结构，零件加工排样图如图4-1所示。

图4-1连接板的排样图

4.2计算条料宽度

搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边过大，浪费材料。

搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。

搭边值通常由表4-1所列搭边值和侧搭边值确定。

根据零件形状，查表4-1，并考虑到工件的切边，工件之间搭边值a=1.5mm,工件与侧边之间搭边值取a1=2mm,条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值—△

B0△=（Dmax＋a1＋2b1）0△公式（4-1）

式中Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；

a---冲裁件之间的搭边值；

a1---工件与侧边之间搭边值取。

△—板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得△=0.4mm。

B0△=38.26＋2×1.2＋2×1.5

=43.660-0.40mm

故条料宽度为43.66mm。

表4-1搭边值和侧边值的数值

材料厚度t（mm）

圆件及类似圆形制件

矩形或类似矩形制件长度≤50

矩形或类似矩形制件长度＞50

工件间a1

侧边a

工件间a1

侧边a

工件间a1

侧边a

≤0.25

1.8

2.0

2.2

2.5

2.8

3.0

＞0.25～0.5

1.2

1.5

1.8

2.0

2.2

2.5

＞0.5～0.8

1.0

1.2

1.5

1.8

1.8

2.0

＞0.8～1.2

0.8

1.0

1.2

1.5

1.5

1.8

＞1.2～1.6

1.0

1.2

1.5

1.8

1.8

2.0

＞1.6～2.0

1.2

1.5

1.8

2.5

2.0

2.2

表4-2普通剪床用带料宽度偏差△（mm）

条料厚度t（mm）

条料宽度b（mm）

≤50

＞50～100

＞100～200

＞200

≤１

0.4

0.5

0.6

0.7

＞１～2

0.5

0.6

0.7

0.8

＞2～3

0.7

0.8

0.9

1.0

＞3～5　

0.9

1.0

1.1

1.2

表4-3侧刃冲切得料边定距宽度b1（mm）

条料厚度t（mm）

条料宽度b（mm）

金属材料

非金属材料

≤1.5

1.5

2.0

＞1.5～2.5

2.0

3.0

＞1.5～2.5

2.5

4.0

4.3确定步距

送料步距S：

条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。

进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。

条料宽度的确定与模具的结构有关。

进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

级进模送料步距S

S=Dmax+a1公式（4-2）

Dmax零件横向最大尺寸，a1搭边

S＝11.52＋1

＝12.52mm

4.4材料利用率

在冲压生产中，冲压大工件一般采用单个的块料作为毛坯；冲压较小工件时，为了便于操作和提高生产率，通常采用板料裁成的条料作为毛坯。

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比称为材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。

一个步距内的材料利用率为：

*100%

式中，η为材料利用率；A为一个步距内工件的实际面积；B为条料宽度；H为送料步距。

由此可知，η值越大，材料的利用率就越高，废料越少。

废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。

因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。

所以一个步距内的材料利用率η=（24.5×17.5-3.5²×π-0.7²π×3-0.8²π）／（28.1×19）×100％＝72.2％

4.5搭边

排样时，冲裁件之间以及冲裁件之间与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。

它的作用一是补偿定位误差和剪板误差；二是增加条料刚度，以保证零件质量和送料方便。

确定合理搭边值有利于提高冲裁件质量。

搭边过大时，材料利用率低；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。

搭边数值取决于以下因素:

（1）工件的尺寸和形状。

（2）材料的硬度和厚度。

（3）排样的形式（直排）。

（4）条料的送料方法（是否有侧压板）。

搭边值一般是由经验确定的，表2-2为最小搭边值的经验数表。

5模具设计冲裁工艺力计算

冲裁工艺力包括冲裁力以及卸料力，推件力和顶件力。

冲裁时分离材料所需的力为冲裁力；将冲裁后由于弹性恢复而扩张，堵塞在凹模洞口内的工件（或废料）推出或顶出所需要的力为推料（件）力或顶料（件）力；将因弹性收缩而箍紧在凸模上的废料（或工件）卸掉的力为卸料力。

5.1冲裁力的计算

在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。

通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具重要依据之一。

用平刃模具冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：

F=KLtτb公式（5-1）

式中　　F—冲裁力；

L—冲裁周边长度；

　　　　t—材料厚度；

　　　　τb—材料抗剪强度；

　　　　Ｋ—系数；

L=132mm

系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取Ｋ=1.3。

表5-1抗剪强度

不同的落料、冲孔情况

τ

Z=0.15t

Z=0.005t

落料

大零件d≥1000t

0.6σb

0.65σb

中等零件d≥50t

0.7σb

0.8σb

小零件＝（5-10）t

0.8σb

（1-1.2）σb

冲孔

孔径d≤（5-2.5）t

σb

（1.5-1.8）σb

孔d≤（2-1.5）t

（1.2-1.4）σb

（2.0-2.6）σb

孔d＝t

1.8σb

3.6σb

τb的值查表为τb=245Mpa

所以

=1.3×132×0.8×245/1000

=33.63（KN）

P2=1.3×12.87×0.8×245/1000

=3.3（KN）

计算总冲压力PZ：

PZ=P1+P2=33.63+3.3=36.93（KN）

根据计算，模具冲裁力为36.93KN。

5.2卸料力、推件力和顶件力的计算

在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。

为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。

从凸模上卸下箍着的料称卸料力。

由于影响这些力的因素较多，而且影响规律也很复杂，精确的计算这些力的大小比较困难，生产中常参照冲裁力用经验一般按以下公式计算：

（1）卸料力：

FX=KXF公式（5-2）

FX=KXF

=0.05×36.93KN

=1.85KN

（2）推件力：

FT=nkTF公式（5-3）

=1×0.055×36.93KN

=2.03KN

（3）顶件力：

FD=KDF公式（5-4）

=0.06×36.93KN

=2.22KN

式中，F为冲裁力，N；KX、kT、KD分别为卸料力、推件力、顶件力系数，其值如表5-1所示；n为同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数，n=h／t；h为凹模洞口的直刃壁高度，mm；t为板料厚度；mm

因为采用弹性卸料装置和上出料方式，所以总冲压力为：

FZ=F+FX+FD公式（5-5）

=36.93N+1.85KN+2.22N

=41KN

压力机公称压力应大于或等于冲压力，根据冲压力计算结果拟选压力机为J23—10。

表5-1卸料力、推件力和顶件力系数

料厚t/mm

KX

KT

KD

钢

≤0.1

＞0.1~0.5

＞0.5~2.5

＞2.5~6.5

＞6.5

0.06~0.075

0.045~0.055

0.04~0.05

0.03~0.04

0.02~0.03

0.1

0.063

0.050

0.045

0.025

0.14

0.08

0.06

0.05

0.03

铝、铝合金

纯铜，黄铜

0.025~0.08

0.02~0.06

0.03~0.07

0.03~0.09

5.3压力中心的计算

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，可以按下述原则来确定：

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