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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录专心-专注-专业引言随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，人们对工业产品的品种、数量、质量及款式都有越来越高的要求。为了满足人类的需求，世界上各发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平，并取得了显著的经济效益。我国对模具工业的发展也十分重视，国务院于1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决策中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。现在，我国的模具工业已初具规模，全国已有200多个模具专业厂，6000多个生产点（附属在工厂内的模具车间或模具加工班组），年产模架30多万套。此外，还有数以万计的模具
2、私营企业和个体劳动者，在满足模具需求方面，起着不可忽视的作用。可以说，中国在模具技术方面，已有一支较强的队伍。模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强，它已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件有（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推（顶）料（件）机构，检测与安全机构等。为提高模具的质量、性能、精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件多由标准零、部件组成。所以，模具应属于标准化程度较高的产品。金属板料冲压是模具在工业生产中应用广泛的加工形式之一，随着市场竞争日趋加
3、剧，产品质量不断提高，对生产的安全性，操作的方便性等要求也日益提高。模具作为冲压生产的基本要素，其设计制造技术受到普遍重视，因此学习模具课程，进行模具设计也是适应现代化工业要求的。设计一套完整的模具，要求设计者应具有扎实的动手能力和广阔的理论知识体系，如金属材料与热处理知识、机械设计基础知识、机械制图、机械工艺制造学、公差与配合等一系列的知识体系。由于设计者知识水平有限，加上技术资料不全，在设计过程中难免有一些不足之处，请老师和读者加以批评和指正。摘 要： 本模具是采用成形和分离两大工序组合而形成的一套倒装复合模具。通过对产品进行综合工艺分析，该模具选用了先弯曲、再落料、后冲孔的三道基本工序。
4、在冲床的一次行程中、同一工位上完成这三种冲压工序，使产品一次成型，从而提高生产率、保证产品精度、节省制造成本，而且简化了模具结构。该模具结构采用了弹性卸料和顶出件装置，以确保制件的平整度。关键词： 复合模 结构特点 弯曲 冲孔 落料 第1章模具简要概述1.1模具发展现状及发展趋势从20世纪80年代出开始，工业发达国家的模具工业，已从机床工业中分离出来，并发展成为一个独立的工业部门，而且其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，中国的模具工业发展十分迅速；近年来，一直以每年15%左右的增长速度快速发展。目前，模具在汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工
5、、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越多且越来越高的要求，巨大的市场需求推动着中国模具工业更快地发展。模具的未来的发展正朝以下几个方面发展：1.1.1模具正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展1）模具软件功能集成化2） 模具设计、分析及制造的三维化3） 模具软件应用的网络化趋势1.1.2模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展1）模具检测设备的日益精密、高效2） 数控电火花加工机床1.1.3快速经济制模技术1.2 模具设计的目的工具钳工技师是技术工人队伍中具有高级技能的人才，是生产第一线的一支重要队伍，他们在设计、分析工艺和加工、检验水平等
6、方面被要求很高。这次的模具设计与制作正好在实物设计、工艺分析和加工、检验等方面展现得淋漓尽致。在生产的全过程中，专用工装夹具，凸、凹模的设计，模具材料与寿命，模具零件失效与修复技术等，只要有一点点含糊，都会直接影响到模具设计与制作的成功与否。所以说，通过这次毕业设计（模具设计），对于我们机械制造工艺教育专业，尤其是对工具钳工技师培训班的我来说，是对我大学五年专业学习生活的一次总复习，也是一大的总结具。第2章冲裁模具设计过程2.1产品零件图图2-1铰链支撑件零件图2.2工艺分析冲压件的工艺性是指冲件在冲压加工中的难易程序。冲压工艺性的好坏直接影响冲压件的质量、模具寿命、材料消耗、生产率和冲压成本
7、，甚至影响到冲压工艺的实施。因此，设计中应尽可能提高冲压件的工艺性。2.2.1冲裁工艺分析该制件形状简单，结构对称，尺寸适中，除孔中心距44和孔径25有公差要求外，其余尺寸为IT12级精度。另外考虑到了制件的利用率，避免造成大量浪费现象，因此，制件2个孔的公差均为IT9且不允许变形。铰链支撑件制件的材料选用优质碳素结构钢08冷扎钢板，其力学性能分析见表2-1：表2-1 08F的力学性能分析代号材料状态力学性能抗拉强度/Mpa抗剪强度/Mpa 伸长率（%）屈服强度/Mpa08F已退火330450260360322002.2.2弯曲工艺分析铰链支撑件制件弯曲部分形状左右对称，因此毛坯受力均衡不产生
8、滑动。该制件的生产采用弯曲、落料、冲孔三道基本工序，生产批量较大，而且弯曲半径大于最小弯曲半径（0.8t=0.82=1.60.52mm=1mm，所以为有圆角半径弯曲。则 L=l直+l圆弧 =2a+2b+c+4l=211+28+18+44.1134=72.4536 mm冲裁件在板料上的布置叫排样。它是制定冲压工艺不可缺少的内容，直接影响着材料的利用率、冲模结构、制件质量和生产率等，条料冲裁时所产生的废料分为两种情况：（1）工艺废料：工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切 去的料边，与定位孔不可避免的料头和料尾废料。（2）结构废料：由于工件结构的需要，如工件内孔的存在而产生的废料。排样
9、方法主要有三种：有搭边排样：无搭边排样：少搭边排样合理排样并充分利用材料具有重大意义。此模具设计时，由于采用先弯曲的基本工序，因此宽度方向采用精裁方法，（即宽度方向不落料），使模具简单化，故条料宽度为10，公差为IT12。另外，考虑操作方便及模具结构简单，故采用直排设计。 排样中相邻冲裁件间的余料或冲裁件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边用以防止送料发生偏差时，冲出残缺的废品。由表2-3可查得冲裁时的搭边值：表2-3 冲裁金属材料的搭边值料厚手工送料自动送料圆形非圆形a a1aa1aa111.51.521.51221.52.5232232.5232.53432.53.534345435454搭边
10、值a1=2,则条料的送进步距为h=72.4536+2=74.4536,如图所示，2.4.2画出排样图如图2-3所示 图2-3 排样图2.4.3计算冲裁单件材料的利用率单件材料的利用率n=F0/F100式中n 材料利用率;F0 制件面积（mm2）；F 冲裁所需板料面积（mm2）；则n=74.453620/（76.453620）100=972.4.4计算压力中心为了保证压力机和模具正常地工作必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。形状简单而对称
11、的工件，如圆形、正多边形、矩形，其冲裁时的压力中心与工件的中心重合。由于该零件弯曲、落料、冲孔均为轴对称形状，其中心便是压力机的压力中心，故不必进行压力中心的计算。2.4.5各部分工艺力的计算（1）冲孔力计算按冲压工艺与模具结构书中公式计算：P=Ltb 式中 P 冲裁力（N）； L 冲裁线长度（m） t 制件的厚度（m） b 材料的抗拉强度（Pa），可从有关手册中查得。此零件厚度为2，查表2-1抗拉强度b 330450 Mpa。取b =330Mpa则P=Ltb=(3.1452）2330=20724N=20.72KN（2）落料力计算由于制件宽度方向采用精裁方法，故工件外轮廓周长不包括制件两个长度
12、方向上的尺寸。抗拉强度b仍取330 Mpa。则P =Ltb=202330=20724N=13.2KN（3）弯曲力计算1）自由弯曲力按冲压工艺及模具结构书中公式计算F自=0.7kbt2b/r+t式中 F自 冲压行程结束时的自由弯曲力； k 安全系数,取1.01.3； b 弯曲材料的宽度（mm）； t 弯曲材料的厚度（mm）； r 弯曲件的内弯曲半径（mm）； b 材料的强度极限（MPa）。抗拉强度根据表2-1可知，b=330 450Mpa，取b=450Mpa。则 F自=0.71.3204450/2+2=8190N=8.2KN2）校正弯曲力按冲压工艺及模具结构书中公式计算F校Aq式中F校 校正弯曲
13、时的弯曲力（N）；A 校正部分垂直投影面积（mm2）； q 单位面积上的校正力（Mpa），取q=30 Mpa则 F校=Aq=262030=15.6KN（4）推件力计算按冲压工艺与模具结构书中推件力的计算公式为Q推=K推Pn式中 Q推 推件力;K推 推件力系数；一般取0.050.08；这里取K推=0.05P 冲裁力;n 同时卡在凹模洞口的件数，n=h/t（h为凹模刃口直壁高度，t为制件厚度）；一般卡23件这里取n=3则 Q推=0.0520.723=3.108 KN（5）卸料力计算按冲压工艺与模具结构书中卸料力的计算公式为Q卸=K卸P式中 K卸 卸料力系数一般取0.050.08这里取K卸0.05;
14、 P 冲裁力;则Q卸=K卸P冲孔力=0.0520.72=1.036 KN Q卸=K卸P落料力=0.0513.2=0.66 KN则总冲压力为P总= P冲孔力+ P落料力+P总弯曲 Q推+Q卸+ Q卸 =20.72+13.2+15.6+8.2+3.108+1.036+0.66 =62.524 KN（6）回弹压弯过程并不完全是材料的塑性变形过程，其弯曲部位还存在着弹性变形，所以压弯后零件形状与模具的形状并不完全一致，这种现象称为回弹。回弹的大小通常用角度回弹和曲率回弹来表示。影响回弹的因素1）材料的力学性能。材料的屈服点越高，弹性模量越小，回弹越大。2）材料的相对弯曲半径R/t。3）弯曲工件的形状。
15、4）模具尺寸。5）模具间隙。6）校正力由于影响回弹数值的因素很多，而且各因素往往有相互影响，故难以进行精确的计算或分析。在一般情况下，设计模具时对回弹量确定大多按照经验数值，或计算后在实际试模中再进行修正。只有当弯曲工件的圆角半径R（58）t时,计算才近似正确。当R（58）t时，工件的弯曲半径一般变化不大，只考虑角度回弹。角度回弹的经验数据值见表2-4：表2-4 自由弯曲是90的平均回弹角材料r/t材料厚度t/2软钢b=350Mpa115452301中硬钢b=4005000Mpa0.52240.5224L2HL2H100.050.040.100.08200.050.040.100.08300.
16、050.040.100.08500.070.050.150.102.6模具主要零件及结构设计这套模具主要由上模座、下模座、落料凹模、弯曲凸模、冲孔凸模、凸凹模、垫板、固定板、卸料板等零件组成。（1）卸料零件该模具才用橡胶卸料（2）定位零件的确定定位零件的作用，是使条料或毛坯在精冲在确定正确的位置，从而保证冲出合格的制件，根据毛坏和模具不同的特点，必须采用不同形式的定位装置，冲模中常见的定位零件有定位板、定位销、挡料销、导料销，侧压板等。而在该联接件的模具设计中，采用了挡料销定位零件进行定位，如图2-4。图2-4挡料销（3）导向装置的种类及标准的确定模具中导向副的作用是保证上模相对于下模有一定位
17、置关系，分为滑动导向副和滚动导向副两类。滑动导向副由导柱，导套组成，在中、小型模具中应用广泛。滚动导向副由导柱、导套和钢球保持圈组成，适于要求精度高寿命长的模具，如高速冲裁模、精密冲裁模、硬质合金冲裁模等。由于滚动导向副与滑动导向副相比，在滚动式导套、导柱间多了一层装在保持圈内的钢球作为滚动体，使原来的滑动磨擦变为滚动磨擦，磨擦系数小，提高模具导向副的使用寿命，但是滚动导向副的价格高，对于大批量生产的托架来说，滑动导向副就能满足生产要求，与滚动导向副相比，成本低。因此，采用滑动导向副。（4）固定与支承零件的确定1） 模柄的确定模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上，常用的模柄形式有整体式
18、、旋入式、压入式、凸缘式、浮动式。压入式模柄通过配合与上模座联接固定，适用于模板较厚的中校型模具中，而且可以保证较高的同轴度和垂直度。此套模具选用压入式模柄，它与模座安装孔用H7/ n6配合。2）固定板的设计与标准固定板按外形分为圆形和矩形两种，其平面轮廓尺寸除应保证凸、凹模安装孔外，还应考虑螺钉和销钉孔的定位，厚度一般取凹模厚度的60%80%。固定板孔与凸、凹模采用过渡配合（H7/k6）。压装后端面磨平，以保证冲模垂直度。3） 垫板的设计与标准垫板主要用于直接承受和扩散凸、凹模传来的压力，防止模座承受过大压力而出现凹坑，影响模具正常工作。模具是否用垫板，根据模座承受压力大来确定，凸（凹）模支
19、承端面对模座的单位压力为： = PA 式中： P 冲裁力A 凸（凹模）支承端面面积小于等于模座许用应力则应在凸（凹）模与模座间加经淬硬磨平的垫板，垫板厚度一般取6 12mm，外形尺寸按固定板形状决定。如图2-5、图2-6 图2-5上模垫板 图2-6下模垫板（5）凸凹模的设计根据垫板、固定板、卸料板、橡胶的厚度及模具结构，可选取凸凹模的高度为45.5。如图2-7图2-7凸凹模（6）冲孔凸模凸模可分为直通式和台阶式。在刃口断面形状小时，考虑到凸模强度，中间段和固定段要粗些，所以凸模变为台阶状。三段形状相同，凸模呈直通式。与直通式相比，台阶式具有更好的刚性。如图2-8图2-8 冲孔凸模（7）弯曲凸模
20、一般等于弯曲件内侧弯曲半径。如果小于最小弯曲半径，则先弯曲一个大于的角度，然后增加整形工序。如果弯曲半径比较大，则应考虑回弹因素适当修正凸模圆角半径。如图2-9图2-9 弯曲凸模(8)落料凹模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。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。如图2-10 图2-10 落料凹模（9）推件零件的设计弹簧是模具中广泛应用的弹性零件，主要用于卸料、推件和压边等工作，模具设计时，弹簧一般是按标准选的。（10）模架零件的设计模架按照凹模周界
21、选取冲压模具标准模架凹模周界 L=160 B=100 H=212 模架1601001902252.7铰链支撑件冲裁模的工作原理1.下模座 2.卸料螺钉 3.垫板 4.凸凹模固定板 5.橡胶 6.导柱 7.导套 8.挡料销 9.凸模固定板 10.垫板 11.内六角螺钉 12.上模座 13.橡胶14.模柄 15.打杆 16.冲孔凸模 17.定位销 18.上顶杆 19.弯曲凸模 20.落料凹模 21.凸凹模 22.卸料板 23.定位销 24.内六角螺钉 25.下顶杆 26.圆柱螺旋压缩弹簧 如图为一副弯曲、落料、冲孔倒装复合冲裁模的结构。冲裁模的工作原理：冲模开始工作时，上、下模在压力机作用下分开，
22、将条料放在卸料板22上并通过挡料销8定位，待上模在压力机滑块作用下下降时，上模中的弯曲凸模19首先接触条料，继续加压时，弯曲凸模19与凸凹模21开始对条料进行弯曲冲裁，上模继续下降，在即将完成弯曲后凸凹模21的外缘与落料凹模20作用进行落料，同时使橡胶能够承受弯曲力的作用，上模继续下降，由固定在凸模固定板9上的冲头16对冲裁件进行冲孔，废料从凸凹模21中的落料孔中排出。待上模在压力机滑块作用下回升时，打杆15通过上顶杆18下移顶出工件，同时安装在下模座中的下顶杆25在弹簧力的作用下向上顶起，拿出制品，卸料板22及条料又恢复到原来的位置，准备下一冲程的冲裁。结 论伴随着毕业设计的结束，学生生活也
23、即将落下帷幕。通过本次冲裁模具的设计，可以说是对我所学知识的一个验收，同时在这过程中也检验了我对问题的处理能力。从接到毕业设计任务书到毕业论文最后的叙写，能够感觉到一定的成就感。我把以前学过的课程又重新回顾了一次，是对我所学知识的融会贯通和知识面进一步加深和拓宽的过程。几乎每个同学都能感觉到在短短的几个月的毕业设计中，学到的知识比课堂上学到的还要多、还要实用，其实没有前面的学习基础，怎么可能在很短的时间内完成毕业设计。这也说明平时学习中凝聚了老师们的心血和我们自己的努力。知识的积累需要一个过程，知识的应用要求的是最终的积累结果。通过这次的模具设计，使我对模具有了更深的了解，尤其是冲模的工作原理
24、。实际制作模具更是一项艰难的工作，很多工作都是靠经验，书本上是学不到的。对于我这个初出茅庐的毕业生来说，无论是在设计，还是在实做过程中，都遇到了许多困难。最终，我都能一一化解，在设计的过程中，培养了自己独立思考、解决问题的能力，为今后的工作和继续深造学习打下了良好的基础。 参考文献【1】林承全主编冲压模具课程设计化学工业出版社，2008【2】成百辆主编. 冲压工艺与模具结构.中国劳动社会保障出版社,2007【3】林承全主编冲压模具课程设计化学工业出版社，2008【4】成百辆主编. 冲压工艺与模具结构.中国劳动社会保障出版社,2007【5】甄瑞麟等编模具制造工艺课程设计化学工业出版社，2009【6】陈志毅主编. 金属材料与热处理.中国劳动社会保障出版社，2007