复合模设计(毕业设计).doc

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2009届毕业设计说明书

毕业设计（论文）中文摘要

摘要冲裁工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而冲裁模具是其中发展较快的种类，因此，研究冲裁模具对了解冲裁产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

模具主要类型有：

冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。

除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。

（1）冲模：

冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。

冲模占模具总数的50％以上。

按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。

按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。

（2）锻模：

锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。

按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。

按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。

（3）塑料模：

塑料模是塑料成型的工艺装备。

塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。

塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。

（4）压铸模：

压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。

压铸模约占模具总数的6％。

（5）粉末冶金模：

粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：

压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。

本设计介绍了冲裁成型的基本原理：

目录

第一章前言

1.1模具工业在国民经济中的地位---------------------------5

1.2各种模具的分量和占有---------------------------------6

1.3我国模具工业的现状------------------------------------6

第二章冲压工艺分析及冲裁方案---------------------------------8

第三章主要工艺参数的计算

3.1排样设计与计算-----------------------------------------8

3.2计算冲压力---------------------------------------------9

3.3凸凹模刃口计算-----------------------------------------10

第四章固定机构的设计

4.1凹模的设计---------------------------------------------12

4.2凸模的设计---------------------------------------------13

4.3定位零件-----------------------------------------------13

第五章模具设计

5.1卸料与岀件装置-----------------------------------------14

5.2标准模架及其零件的选用---------------------------------15

结束语-----------------------------------------------------17

致谢-------------------------------------------------------18

参考文献---------------------------------------------------19

绪论

模具是现代工业生产上午重要工艺装备，被成为“工业之母”。

模具是工业生产的重要工艺装备。

由于用模具加工成形零部件，具有生产高效、质量好、节约原材料和能源、成本低等一系列优点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

模具制造是一个生产周期要求紧迫，技术手段要求较高的复杂生产过程。

总之，模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。

应用数控加工进行模具的制造可以大幅提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，缩短模具制造周期。

同时，模具的数控加工具有一定典型性，并比普通产品的数控加工有更高的要求。

在模具的加工中，各种数控加工均有用到，应用最多的是数控铣及加工中心，数控线切割加工与数控电火花加工在模具数控加工中的应用也非常普遍，线切割主要应用在各种直壁的模具加工，如冲压加工中的凹凸模，注塑模中的镶块、滑块，电火花加工用的电极等。

对于硬度很高的模具零件，采用机加工办法无法加工，大多采用电火花加工，另外对于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用电火花加工。

我国模具工业的现状及发展趋势：

模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。

中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。

直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。

近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。

近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。

从地区分布来看，以珠江三角洲长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。

目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。

第一章前言

1.1模具工业在国民经济中的地位

模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。

用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。

模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。

振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。

早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。

模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。

模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。

模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。

汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。

汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。

汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。

一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。

为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80％的模具需要更换。

中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。

单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。

一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。

其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。

目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。

中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。

研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。

1.2各种模具的分类和占有量

模具主要类型有：

冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。

除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。

（1）冲模：

冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。

冲模占模具总数的50％以上。

按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。

按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。

（2）锻模：

锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。

按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。

按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。

（3）塑料模：

塑料模是塑料成型的工艺装备。

塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。

塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。

（4）压铸模：

压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。

压铸模约占模具总数的6％。

（5）粉末冶金模：

粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：

压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。

模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。

1.3我国模具工业的现状

自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。

20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260~270亿元人民币。

今后预计每年仍会以10℅~15℅的速度快速增长。

目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。

除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。

其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。

例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。

在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。

例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。

中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。

在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。

其中，冲压模具约占50℅（中国台湾：

40℅），塑料模具约占33℅（中国台湾：

48℅），压铸模具约占6℅（中国台湾：

5℅），其他各类模具约占11（中国台湾：

7℅）。

中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（1961——1981），成长期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三个阶段。

萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。

由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。

在此阶段的模具包括：

一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。

1981年——1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。

有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。

随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。

从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。

第二章冲压工艺分析及冲裁方案

结构与尺寸：

该零件结构简单，形状对称，尺寸较小。

适宜冲裁加工。

精度：

该零件尺寸均未标注尺寸偏差，为自由尺寸，亦无其他特殊要求，选定IT14确定尺寸公差，经《标准公差数值表》查得各尺寸公差。

从表可知，利用普通冲裁（IT18～IT17级精度）方式可以达到零件图样要求。

材料：

20#，带料，查《钢铁材料的力学性能》表,查得抗剪强度ζb=320MPa，伸长率10=25%。

其冲裁加工性较好。

根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以冲裁加工。

该零件包括冲孔和落料两个基本工序，可采用的冲裁方案有单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。

由于零件属于大批量生产，尺寸又较小，因此采用单工序冲裁效率太低，且不便于操作。

若采用复合冲裁，虽然冲出来的零件精度和平直度较好，但模具强度不能保证。

采用级进冲裁时，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方法可以达到较好的零件质量。

根据以上分析，该零件采用级进冲裁工艺方案。

第三章主要工艺参数的计算

3.2计算冲压力

>0.1～0.5

0.045～0.055

0.063

0.08

>0.5～0.25

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

总冲压力FΣ=F+FX+FD

=131788.8+65894.4+1054=198737.2N

因此选用压力机的型号为J23-40。

3.3凸凹模刃口计算

因为该零件为大批量生产，为了修模简便，采用分别加工凸凹模的方法。

p=0.020mm，d=0.030mm,x=0.75

校核间隙，因为p+d=0.02+0.03=0.05mm>Zmax-Zmin=0.018mm，说明所取凸凹模公差不能满足

p+

查阅相关资料得：

p=0.020mm，d=0.030mm,x=75

校核间隙，因为p+d=0.02+0.02=0.04mm>Zmax-Zmin=0.018mm，说明所取凸凹模公差不能满足

p+d≤Zmax-Zmin条件，此时可调整：

p=0.4（Zmax-Zmin）=0.4*0.018=0.0072mm;d=0.6（Zmax-Zmin）=0.6*0.018=0.0108mm。

dd=6.09+0.063+0.025

第四章固定机构的设计

4.1凹模设计

凹模的外形结构与固定方法：

本设计凹模采用整体式平刃口矩形板状结构和直接通过螺钉、销钉与下模座固定的固定方法固定。

凹模刃口的结构形式：

因冲件的批量大，考虑凹模的磨损何保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取4mm，漏料部分单边锥角β查《冲模凹模的刃口形式》表，得β=2°。

凹模轮廓尺寸的确定：

凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸L×B（长×宽）及厚度尺寸H。

L=l+2c=199.5mmB=b+2c=133mm

式中l—沿凹模长度方向型刃口孔的最大距离，mm；

B—沿凹模宽度方向型刃口孔的最大距离，mm；

C—凹模的壁厚，mm，从凹模刃口至凹模边缘的最短距离；主要考虑布置螺孔与销孔的需要，同时也要保证凹模的强度和刚度，参考表选取c=35mm。

凹模板的厚度主要是从螺钉旋入深度和凹模刚度的需要考虑，一般应不小于8mm。

随着凹模板平面尺寸的增大，其厚度也应相应增大。

整体式凹模板的厚度可按经验值，查阅有关资料厚度为25mm,在壁厚为35mm时。

算得凹模的轮廓尺寸199.5mm×133mm×25mm,凹模的材料选用Cr12热处理淬硬60～64HRC。

4.2凸模设计

1.凸模的结构形势与固定方法根据冲件的形状和尺寸，本设计凸模采用非圆形平刃结构和通过螺钉与凸模固定板的固定方法固定。

2.凸模长度计算凸模长度尺寸应根据模具的具体结构确定，同时考虑凸模的修磨量及固定板与卸料板制件的安全距离等因素。

由于本设计采用固定卸料，所以凸模长度可按下式计算

L=h1+h2+h3+h

式模的修磨量、凸模进入凹模的深度、凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取h=15～20mm，本设计取h=15mm。

L=70mm

凸模的材料选用Cr12淬硬58～62HRC。

4.3定位零件

定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。

定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等；用于对工序件定位的定位零件有定位销、定位板等。

本设计只对固定挡料销和临时挡料销做设计。

固定挡料销固定挡料销一般固定在位于下模的凹模上。

外形尺寸如图，根据冲件材料厚度t查《导料板厚度》表选得挡料销高度h=4mm；材料为45淬硬43～48HRC。

临时挡料销在条料开始送料时起定位作用，以后送进时不再起定位作用。

采用临时挡料销的目的是为了提高材料的利用率。

导料板的作用是保证条料沿正确的方向送进。

导料板一般设在条料的两侧，其结构有两种：

一种是与导板或固定卸料板分开制造；另一种是与导板或固定卸料板制成整体结构。

为使条料沿导料板顺利通过，两导料板间距离略大条料的最大宽度，导料板的厚度H取决于挡料方式和板料的厚度，以便于送料为原则。

由于本设计采用固定挡料销，所以导料板的厚度查《导料板厚度》表，得H=10mm，材料为45钢淬硬43～48HRC。

第五章模具设计

5.1卸料与出件装置

卸料与出件装置的作用是挡冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。

通常把冲件或废料从凸模上卸下称为卸料，把冲件或废料从凹模卸下称为出件。

卸料装置按卸料方式分为固定卸料装置、弹性卸料装置何废料切刀三种。

固定卸料装置卸料力大，卸料可靠，因此本设计采用固定卸料装置。

该设计采用固定卸料装置：

固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上。

卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同，当卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙一般取0.2～0.5mm（板料薄时取小值，反之）。

外形尺寸及结构如图所示。

材料为Q235。

出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。

把装在上模内的出件装置称为推件装置，装在下模内的称为顶件装置。

为了便于操作、提高生产效率，本设计冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。

5.2标准模架及其零件的选用

上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模所有零件，并分别一压力机的滑块和工作台连接，以传递压力。

因此，上、下模座的强度和刚度是主要考虑的问题。

一般情况下，模座因强度不够而产生破坏的可能性不大，但若刚度不够，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具的工作零件和导向零件迅速磨损。

设计冲模时，模座的尺寸规格一般根据模架类型和凹模周界尺寸从标准中选取。

模具闭合高度

H=上模座厚度+上垫板厚度+凸模长度+凹模板厚度+下模座厚度

=（40+10+70+25+45）mm

=190mm

综上所述，查《标准对角导柱模架》表选用滑动导向I级精度的对角导柱模架，标记为模架200mm×160mm×（180～220）mmIGB/T2851.1-90；上模座200mm×160mm×40mmGB/T2855.1，下模座280mm×160mm×45mmGB/T2855.2,材料均为Q235；导柱28mm×170mmGB/T2861.1,导套28mm×100×38mmGB/T2861.6,材料均为20钢。

模柄的作用是把上模固定在压力机的滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心。

模柄的结构形式较多，并已标准化。

旋入式模柄，是通过螺纹与上模座连接，并加螺钉防松，这种模柄装拆方便，但模柄轴线与上模座的垂直度较差，多用于有导柱的小型冲模；压入式模柄，它与上模座孔以H7/m6配合并加销钉防转，模柄轴线与上模座的垂直度较好，使用于上模座较厚的各种中小型冲模，生产中常用；凸缘式模柄，用3～４个螺钉固定在上模座的窝孔内，模柄的凸缘与上模座窝孔以H7/js6配合，主要用于大型冲模或上模座中开设了推板孔的中小型模；槽型模柄，通用模柄，这两种模柄都是用来直接固定凸模，故也可称为带模座的模柄，主要用于简单冲模，更换凸模方便。

根据模具大小、上模结构、模架类型及精度等确定模柄的结构类型为A型压入式模柄，再根据压力机滑块上模柄孔尺寸确定的尺寸规格为直径d=30mm、高度h=73mm,标记为模柄A30×73GB2862.1-81·Ｑ235。

凸模固定的作用是将凸模或凸凹模固定在上模座或下模座的正确位置上。

凸模固定吧按为矩形或圆形板件，外形尺寸通常与凹模的一致，厚度可取凹模厚度的60%～80%。

固定板与凸模或凸凹模为H7/n6配合,压装后应将凸模端面与固定板一起磨平。

对于多凸模固定板，其凸模安装孔之间的位置尺寸应与凹模型孔相应的位置尺寸保持一致。

根据上述，选用凸模固定板的外形尺寸为199.5mm×133mm，厚度为25mm。

垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。

因此，挡凸模或凹模与模座接触的端面上产生的单位压力超过模座材料的许用挤压应力时，就应在与模座的接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板。

垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度可取3～10mm。

凸模固定板和垫板的轮廓形状及尺寸均已标准化。

根据上述尺寸确定原则选用厚度为10mm，外形尺寸199.5mm×133mm的垫板。

冲模中用到的紧固件主要是螺钉和销钉，其中螺钉起联接固定作用，销钉起定位作用。

螺钉和销钉都是标准件，种类很多，但冲模中广泛使用的螺钉是内六角螺钉，它紧固牢靠，螺钉头不外露，模具外形美观。

销钉常用圆柱销。

螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺力大小和凹模厚度等条件确定。

螺钉规格参考表选用M8,销钉的公称直径可取与螺钉大经相同或小一个规格即选用公称直径8mm。

各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。

销钉与销孔之间采用H7/m6或H7/n6配合。

结论

由于社会的发展,人民生活水平的提高,物品不断更新换代以及人们对个性化的物品喜好,致使商家为了抢夺市场,须不断推出新产品,这样样品制造就显得极为重要.样品制造具有很大的灵活性,为了满足市场的需求,其制造周期不断在缩短,因此,样品制造的方法简易可行,其设备是先进的快速加工设备.当然,样品制造并没有完全脱离冲压生产,它还须用到冲压的一些知识.

模具是工业之母,模具设计的好坏关系到产品的质量及成本.当前,模具设计制造朝着CAD/CAM/CAE技术展,使设计人员节省了大量的绘图时间,把精力花在模具结构的改进和模具技术的研究.现在是多品种小批量生产的时代,要求模具的生产周期愈短愈好,开发快速经济模具越来越引起人们的重视.

模具设计在要求首先要在经济考虑，经济时代不可能去亏本开和模具，能节