大学本科机械专业毕业设计复合模设计Word格式.docx

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2.1工艺方案种类

该零件包括冲孔，落料两个基本工序，可以采用以下三种方案：

方案一：

先落料，后冲孔。

采用两套单工序模生产；

方案二：

落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产；

方案三：

冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产；

2.2工艺方案的技术经济综合分析比较

方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。

方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。

尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。

方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。

欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。

所以，比较三个方案欲采用方案二生产。

现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边距为7mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。

第三章零件工艺尺寸计算

3.1刃口尺寸计算

对于未注公差，非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差值”IT14级处理，对于圆形件一般按IT7级制造。

冲压件尺寸公差按“入体”原则标注，落料件上偏差为零，下偏差为负；

冲压件下偏差为零，上偏差为正。

又：

工件未注公差精度按IT14级处理，查表得，工件精度如下：

落料长70±

0.37mm宽32±

0.31mm倒角c7±

0.18mm

冲孔Φ18±

0.215mm

孔心距30±

0.02

查表得，2Cmin=0.246mm2Cmax=0.360mm

则2Cmax—2Cmin=0.114mm

因未注尺寸精度均为IT14级处理，故取系数x=0.5

设凸模、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则

（1）冲孔（Φ18±

0.215）

dp=（dmin+xΔ）0-δp=（18-0.215+0.5*0.43）0-0.011=180-0.011mm

dd=（dp+2Cmin）0+δd=（18+0.246）0+0.018=18.2460+0.018mm

校核：

|δp|+|δd|≤2Cmax-2Cmin

0.011+0.018=0.029≤0.114（满足间隙公差条件）

（2）落料（Ad1（70±

0.37）、Ad2（32±

0.31）、Ad3（c7±

0.18））

刃口尺寸计算公式Aj=（Amax-xΔ）0+0.25Δ，且落料尺寸磨损系数均为x=0.5

Ad1=（70.37-0.5*0.74）0+0.25*0.74=700+0.185mm=700+0.12mm

Ad2=（32.31-0.5*0.62）0+0.25*0.62=320+0.155mm=320+0.1mm

Ad3=（7.18-0.5*0.36）0+0.25*0.36=70+0.09mm

（3）孔心距（30±

0.02）

Ld=（Lmin+0.5Δ）±

0.125Δ

=[（30-0.02）+0.5*0.04]±

0.125*0.04=30±

0.005mm=30±

0.0042mm

3.2冲裁力计算

可知冲裁力基本计算公式为：

Fp=KpLtτ=Ltσb

冲裁周边长L=300.6mm

厚度t=2mm

35钢抗拉强度σb=530MPa

Fp=Ltσb=2×

300.6×

530=318KN

卸料力：

FQ=KpFp=0.06×

318=19.08KN

推料力：

FQ1=nK1Fp=3×

0.07×

318=66.78KN

顶件力：

FQ2=K2Fp=0.08×

318=25.44KN

采用弹性卸料装置和上出件的模具时：

Fp总=Fp+FQ+FQ2=363KN

3.3压力中心的确定

由于工件为上下对称左右对称形状，则冲模的压力中心就是工件的几何中心。

第四章压力机的选用

4.1压力机的选用

根据总冲压力的大小，选取闭式单点压力机J31-160。

其主要技术参数如下：

公称压力：

1600kN

压力行程：

13mm

滑块行程：

200mm

行程次数：

32次/min

最大装模高度：

450mm

装模高度调节量：

导轨间距离：

800mm

滑块底面前后尺寸700mm

工作台左右尺寸：

工作台前后尺寸：

第五章排样设计

5.1排样方法的确定

在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。

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。

根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。

零件外形近似矩形，轮廓尺寸为70x32，根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法是不可能做到；

但能采用有废料和少废料的排样方法。

考虑到操作方便并为了保证零件精度，排样方式采用直排有废料排样。

5.2搭边和条料宽度的确定

排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。

它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。

搭边值通常是由经验确定，

（1）纵裁

查表得，搭边参考值为：

工件间a1=2.0mm沿边a=2.2mm

送料步距A=32+a1即得A=32+2.0=34mm

又因为本模具采用无侧压装置，查表得条料宽度公式

B=[Dmax+2（a+δ）+c]0-δ

式中，B—条料宽度的基本尺寸

D—条料宽度方向零件的最大尺寸

a—侧面搭边，查表得a=2.2mm

δ—条料下料剪切公差，查表得，δ=0.5mmc=0.2mm

即得B=[70+0.37+2（2.2+0.5）+0.2]0-0.5=75.970-0.5mm

条料排样图如下图所示

（2）横裁

工件间a1=1.8mm沿边a=2.0mm

送料步距A=70+a1即得A=70+1.8=71.8mm

条料下料剪切公差δ=0.5mmc=0.2mm

即得B=[32+0.31+2（2.0+0.5）+0.2]0-0.5=37.510-0.5mm

5.3裁板方式的经济性分析

当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。

选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。

因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。

根据不产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。

由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平面度的要求，有能保证安全生产。

衡量排样经济性的指标是材料的利用率。

材料的利用率

η=S/S0x100%=S/（AB）x100%

式中S—工件的实际面积

A—步距

B—条料宽度

故，材料的利用率η=1633.32/（34x75.97）x100%=63.23%

材料的利用率η=1633.32/（37.51x71.8）x100%=60.64%

经计算得到的横裁与纵裁的材料利用率，相比较确定裁板方式为纵裁

第六章模具结构的确定

6.1模具类型的确定

复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。

考虑到工件成形后，如何脱模方便。

正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。

倒装式复合模成形后工件留在上模，只须在上模装一推出装置，借助模具的合复力就可以轻松的将工件给卸下来。

考虑到工件成形后，如何脱模方便，故采用倒装式复合模。

它还可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用，和定位钉定位方式。

6.2定位方式的确定

该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销无测压装置。

控制条料的送进步距采用活动挡料销来定距。

6.3卸料、出件方式的确定

因为工件料厚为2mm，相对较薄，卸料力也较小，故采用弹性卸料。

又因为是倒装式复合模，故采用上出料。

6.4导向方式的确定

导向方式的选择为方便安装调整，同时为送料的方便，故采用后侧导柱模架。

第七章模具主要结构的设计

7.1凸模结构设计

冲孔凸模为圆形，采用整体式、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度配合（H7/m6）制造，最大直径的作用是形式台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出，其长度：

L=h1+h2+t+（15~20）=20+8+2+20=50mm

冲孔凸模结构如下图所示。

7.2凸模强度校核

1、凸模最小断面校核

凸模的最小断面面积为A0=3.14×

81=254.34mm2

以冲裁压力Fp=318KN计算，因凸模材料为T10A,

故凸模材料的许用压应力[σ]=1.6×

103Mpa

故凸模最小断面面积

A=Fp/[σ]=318×

103/1.6×

103=198.75mm2＜254.34mm2

故，凸模的最小断面面积符合要求。

2、凸模最大自由长度校核

Lmax=90d2/√Fp=90×

182/√318×

103=163.5mm

∵冲孔凸模总长L=50mm＜163.5mm

∴冲孔凸模强度足够。

7.3凹模结构设计

凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。

由b=70mm查表得K=0.4

凹模厚度：

H=Kb=29.4mm取H=30mm

凹模壁厚：

C=（1.5~2）H=45~60mm

凹模长度：

L=70+2c=70+（90~120）=150~180mm

凹模宽度：

B=32+2c=32+（90~120）=112~130mm

凹模刃口高度:

h=6mm

最后依据设计尺寸，按冲压模具标准模架凹模周界尺寸系列，确定凹模外形尺寸为160mm×

125mm×

30mm

凹模结构如下图所示。

7.4凸凹模结构设计

凸凹模的外刃口按凹模尺寸配制，并保证双边间隙0.246～0.360mm。

凸凹模结构如下图所示：

7.5卸料板结构设计

弹性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍,卸料板与凸凹模的单边间隙选取,t＞1mm时,单边间隙为0.15mm。

为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口尺寸端面0.3～0.5mm，卸料板的尺寸规格为：

160mm×

15mm。

卸料板结构如下图所示：

7.6推件块结构设计

推件块按落料凹模配作，保证间隙在（0.5～1）mm,推件块凸台与空心垫板之间的间隙在此取0.5mm,推件块高度H=H1+H2+H3

H=3+15+2=20mm

式中H1—推件块凸台高，一般取（3～4）mm在此取为3mm

H2—在推出状态时，推件块凸台下平面到落料凹模板下平面的距离

H3—推件块行程

推件块结构如下图所示：

7.7凸模固定板结构设计

7.8凸凹模固定板结构设计

7.9垫板结构设计

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。

是否要用板，可按下式校核：

P=F/A

式中P—凸模头部端面对模座的单位面积压力；

F—凸模承受的总压力；

A—凸模头部端面与承受面积。

由于计算的P值大于模座材料的许应压力，因此在工作零件与模座之间加垫板。

垫板用45号钢制造，淬火硬度为24～28HRC，其尺寸规格为：

10mm。

上下面须磨平，保证平行。

第八章模架及其他零件选用

8.1模柄

模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用凸缘模柄，用3～4个螺钉固定在上模座上。

8.2模架

模架形式选用后侧导柱模架GB/T2851-2008。

标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，

上模座GB/T2855.1：

35mm；

下模座GB/T2855.2：

40mm；

导柱GB/T2861.1：

25mm×

150mm；

导套GB/T2861.3：

85mm×

33mm。

模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。

模具的闭合高度

H闭=H下+2H垫+H凸凹+H凹+H凹固+H上—h=195mm

8.3卸料装置中弹性元件的选用

模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：

1、确定橡胶的自由高度H0=（3.5～4）H工

H工=h工作+h修磨=t+1+（5～10）=10mm

取H0=40mm

2、确定橡胶的横截面A

A=FQ/p查得矩形橡胶在预压量为10%～15%时的单位压力为0.6MPa，所以

A=19000N/0.6MPa=31600mm2

3、确定橡胶的平面尺寸

根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸凹模。

结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为70mm×

32mm，外形暂定一边长为160mm，则另一边长b为

b=（31600-70×

32）/160=120mm

4、校核橡胶的自由高度H0

为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，最大外形尺寸为70mm，所以H0/D=0.4/0.7=0.57

橡胶垫的高径比在0.5～1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理，橡胶的装模高度约为0.85×

40mm=34mm。

模具总装图

设计总结

通过对矩形连接片复合模的设计，对常用冲压件在冲压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。

在今次的设计过程中，有很多的问题需要独立思考，在用常规的方法解决不了的问题时，还要从反向去思考。

从而使我的思维能力得到了很大的提高。

设计中所涉及一定的创新，给我提供了一劲儿很好的提高应变能力的训练机会。

设计时，经过不断的到学校图书馆认真地查找和借阅相关的参考资料，不但提高了个人查阅资料能力，还扩阔了我的知识视野。

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软件就是一例，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，通过这次课程设计，把必修课程（机械制图，机械设计基础，模具工艺学，冷冲压工艺与模具设计）中所学到的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用。

使这些知识得到巩固发展，初步培养了我冷冲压模具设计的独立工作打下良好基础，树立正确的设计思路。

虽然在这次设计过程中遇到很多问题与麻烦，但通过指导老师的耐心教导和帮助，克服了这些困难。

在这次设计中，我总结了：

要学会亲自去尝试，不要害怕失败。

失败也是一份财富，经历也是一份拥有。

此外，这次设计过程中还有许多不如意和不完善的地方，通过这次的经历，希望以后会越做越好。

参考文献

1．《机械设计手册》化工工业出版社。

2.《机械零件》高等教育出版社。

3.《金属机械加工工艺人员手册》上海科学技术出版社。

4.《互换性与测量技术基础》.陈于萍主编.机械工业出版社。

5.《模具制造工艺》.黄毅宏主编.机械工业出版社。

附录：

Fromtheworldofradiointheworldtoasinglechip

Moderncomputertechnology,industrialrevolution,theworldeconomyfromthecapitalintotheeconomytoknowledgeeconomy.Fieldintheelectronicworld,fromthe20thcenturyintotheeraofradiotocomputertechnologyinthe21stcenturyasthecenteroftheintelligentmoderneraofelectronicsystems.Thebasiccoreofmodernelectronicsystemsareembeddedcomputersystems（referredtoasembeddedsystems）,whilethemicrocontrolleristhemosttypicalandmostextensiveandmostpopularembeddedsystems.

First,radiohascreatedgenerationsofexcellenceintheworld

Fiftiesandsixtiesinthe20thcentury,themostrepresentativeoftheadvancedelectronictechnologyiswirelesstechnology,includingradiobroadcasting,radio,wirelesscommunications（telegraph）,AmateurRadio,radiopositioning,navigationandothertelemetry,remotecontrol,remotetechnology.Earlythattheseelectronictechnologyledmanyyoungpeopleintothewonderfuldigitalworld,radioshowwasawonderfullife,theprospectsforscienceandtechnology.Electronicsbegantoformanewdiscipline.Radioelectronics,wirelesscommunicationsbegane-worldjourney.Radiotechnologynotonlyasarepresentativeofadvancedscienceandtechnologyatthattime,butalsofrompopulartoprofessionalfieldsofscience,attractingtheyoungpeopleandenablethemtofindalotoffun.Orefromthebedsidetothesuperheterodyneradioradio;

reportissuedfromtheradioamateurradiostations;

fromthetelephone,electricbelltotheradiocontrolmodel.Becamepopularyouthradiotechnology,scienceandtechnologyeducationisthemostpopularandmostextensivecontent.Sofar,manyoftheoldergenerationofengineers,experts,Professoroftheyearareradioenthusiasts.Funradiotechnology,radiotechnology,comprehensivetraining,frombasicprinciplesofelectronics,electroniccomponentstotheradio-basedremotecontrol,telemetry,remoteelectronicsystems,hastrainedseveralgenerationsoftechnologicalexcellence.

Second,fromthepopularityoftheradioeratoeraofelectronictechnology

Theearlyradiotechnologytopromotethedevelopmentofelectronictechnology,mostnotablyelectronicvacuumtubetechnologytosemiconductorelectronic

technology.Semiconductortechnologytorealizetheactivedeviceminiaturizationandlowcost,somorepopularwithradiotechnologyandinnovation,andtogreatlybroadenthenumberofnon-radio-controlareas.Thedevelopmentofsemiconductortechnologyleadtotheproductionofintegratedcircuit,formingthemodernelectroni