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1、 安徽矿业职业技术学院毕业设计（2013届）题 目 连接板落料冲孔复合模 指导教师 院 系 安徽矿业职业技术学院机械工程系 班 级 模具设计与制造101 学 号 105801060106 姓 名 二一三 年 五 月 二十 日摘 要本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
2、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：冷冲压；模具设计；绘图。目 录前言.11 工艺方案分析与确定.21.1 零件的工艺分析.21.2 工艺方案的确定.21.3 排样的确定.32 工艺设计与计算.52.1 冲压力与压力中心的计算.52.2 工作零件刃口尺寸计算.62.3工作零件结构设计与其他模具结构零
3、件.72.4 冲压设备的选用.103 模具的装配.114 工件，模具图.12总结.13致谢. .14参考文献.15前言 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
4、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。1 工艺方案分析及确定1.1 零件的工艺分析 图1.1 零件二维图 技术要求： 1.零件名称：连接板 2.生产批量：大批 3.材料：A3 4材料厚度：t=2mm 冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般来讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平
5、和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等是确定冲裁件工艺实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析如下：1.材料:该冲裁材料为A3钢是普通碳素钢,具有良好的可冲压性。2.零件结构：该冲裁件结构简单，比较适合冲裁。3.尺寸精度：孔心距精度要求较高故采用IT11级，其余均采用IT14级。1.2 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分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个最佳的合理冲压工艺方案。该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可以采用以下3种工艺方案：(1)先落料，
6、后冲孔，采用单工序模生产。(2)落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。(3)冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案（1）模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足大批量的生产要求。方案（2）和方案（3）对于该零件都可以采用，但由于孔心距尺寸精度要求高，为更好地保证尺寸精度，最后确定用复合冲裁的方式进行生产。工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以采用倒装复合模结构及弹性卸料方式。1.3 排样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。1.3.1 冲裁件的排
7、样 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。考虑到该制件的生产纲领与加工条件，采用条料加工有余料的排样。图1.2 排样图1.3.2 搭边排样时，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、斜排、对排等）。（4）条料的送料方法（是否有侧压
8、板）。（5）挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。查表3.9(汤酞则.冷冲压工艺与模具设计M.第1版.湖南:湖南大学出版社，2007.)得搭边值：a=2.5mm，a1=2mm ，故取搭边值为：a=2.5mm，a1=2mm。 1.3.3 材料利用率衡量材料经济利用的指标是材料利用率。一个进距内的材料利用率为 =100% （1.1） 式中：A冲裁件面积（mm2）；B条料宽度（mm）；S进距（mm）. =100% =3342/4410 =75.8%一张板料上总的材料利用率为： =100%式中 ： N张条料上的冲件总数目；A冲裁件面积（mm2）
9、；L板料长度（mm）；B板料宽度（mm）；查板材标准.选600mmx2000mm的钢材,每张钢板可剪裁为5张条料(5mmx2000mm),每张条料可冲47个工件: = 100%= 65.4%2 工艺设计与计算2.1 冲压力与压力中心的计算2.1.1 冲裁方式与冲压力的计算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。2.1.2 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：F=K
10、LT (2.1) 式中 ：L 冲裁轮廓的总长度(mm);T板料厚度(mm);板料的抗剪强度(MPa)。K系数，是考虑到刃口的磨损、间隙的不均匀、材料力学性能的变化及材料厚度的偏差等因素的影响而增加的安全系数，一般取K=1.3，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：F=1.3LT （2.2）经查资料取=350，按非退火A3钢板计算将相应数据代入，得冲裁力为：落料 F=1.3(3.1440+602)2350=223.5KN冲孔 F1=1.33.142022350=114.3KN2.1.3 卸料力、推件力的计算由于影响卸料力、推件力的因素很多，无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算： F卸=K卸F
11、 (N) （2.3） F推=nK推F (N) （2.4） 式中： F卸、F推分别为卸料力、推件力； K卸 、K推分别为卸料力系数、推件力系数，其值见表2.1n同时卡在凹模孔内的工件或废料数， F冲裁力（N），按式（2.1）计算。材料种类板料厚度/mmK卸K推普通碳素钢0.10.060.090.10.1 0.50.04 0.070.0650.5 2.50.0250.060.0502.5 6.50.020.050.0456.50.150.040.025表2.1卸料力、推件力系数表查表2.1得K卸=0.05 K推=0.05。代入公式得卸料力 F卸=K卸F=223.50.05=11.18KN推件力 F
12、推=nK推F1=20.05114.3=11.43KN2.1.4 总冲裁力的计算根据工件的要求已及对模具的要求，故选总冲压力为：F总=223.5+114.3+11.18+11.43=360.41KN2.1.5 压力中心的计算该零件是对称的，所以压力中心在该零件的几何中心。2.2 工作零件刃口尺寸计算采用凸凹模配合加工的计算方法，不仅容易保证间隙，而且制造加工也比较容易，广泛运用于目前工厂的实际制作。落料部分以落料凹模为基准配作凸模。冲孔部分以冲孔凸模为基准配作凹模。一般按工件精度IT11 IT13之间公差系数X=0.75，工件精度IT14 X=0.5，其公差值=0.52。 凹模的制造偏差通常取为
13、/4.落料凹模的计算：AA=(Amax-X) +/4 0A1A= (100-0.50.52)= 99.74+0.13 0mmA2A=(40-0.50.52)=39.74+0.13 0mm冲孔凸模计算：BA=(Bmin+X)0 /4=20+0.50.52=20.260 -0.13mm孔心距计算:CA=Cz + -/8=60 + -0.065mm式中：Amax工件的最大极限尺寸；Bmin工件的最小极限尺寸；Cz工件的中间尺寸；工件的公差；查表3.5（汤酞则.冷冲压工艺与模具设计M.第1版.湖南:湖南大学出版社，2007）得Zmin=0.246mm ,Zmax=0.378mm,凸模刃口尺寸按凹模实际
14、尺寸配制，保证双面间隙值在0.246 0.378mm之间。 2.3工作零件结构设计与其他模具结构零件2.3.1 凹模尺寸 图2.1 凹模外形尺寸 凹模厚度 H=Kb(15mm) =0.28100=28mm 其中K查表2.2，利用插值法得K=0.28。 凹模边缘壁厚C(1.5-2)H C =(1.5-2)28=(42-56),实取C=50mm 凹模边长 B=b+2C=100+250=200mm查标准JB/T 6743.1-94；凹模宽160mm。 因此确定凹模外形尺寸为 20016028mm，将凹模板做成薄型形式并加空心垫板后实际凹模尺寸为20016020mmtb12500.350.4250-1
15、000.220.28表2.2凹模厚度系数K2.3.2 其他模具结构零件根据凹模零件尺寸，结合倒装式复合模结构特点，查JB/T 2885.1-94，确定其他模具结构零件，如下表2.3所示：序号名称长宽厚材料数量1上垫板2001608T8A12凸模固定板200160204513空心垫板200160104514卸料板200160104515凸凹模固定板200160204516下垫板2001608T8A1根据模具零件结构尺寸,结合倒装式复合模结构特点，查JB/T 2855.5-94选取后侧导柱200160标准模架一副。2.3.3 冲孔凸模尺寸凸模长度依模具结构而定。若采用固定卸料板时（如图2.2），凸
16、模长度按下式计算：L=h1+h2+h3+h L=20+10+10+16=56mm式中：h1凸模固定板厚度，h2卸料板厚度，h3空心板板厚度。h附加高度，考虑凸模进入凹模深度（0.5-1mm），修模量（10-15mm），及模具闭合状态卸料板到凸模固定板的安全距离A(15-20mm)，h取16mm。 图2.2 凸模长度尺寸2.3.4 典型零件加工工艺方案如下以凹模板的加工为例，典型零件的加工工艺为：备料热处理磨平面钳工磨平面热处理线切割。工艺过程如表2.4。序号工序名称工序的主要内容1备料根据图纸下适合的毛胚料2热处理退火3磨平面铣(刨)六平面4钳工划线、打螺纹孔、销钉孔和穿丝孔5磨平面铣(刨上下
17、平面6热处理淬火、回火7线切割线割内型,保证间隙达到要求表2.4 凹模板加工工艺2.4冲压设备的选用压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。当压力机的动精度不好时，就等于用精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只保证压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。 根据总的冲裁力、模具闭合高度、冲床工作台面尺寸等,故选压力机型号为J23-40,查附表(汤酞则.冷冲压工艺与模具设计M.第1版.湖南:湖南大学出版社
18、，2007)开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。其技术规格如下:公称压力： 400KN滑块行程 : 100mm滑块行程次数: 45次/分最大的封闭高度为: 330mm连杆调节长度: 65mm工作台尺寸前后: 前后460mm左右700mm3模具的装配 复合模是指在冲床一次行程中冲制产品两道或两道以上工序的冲模，这种模具结构复杂，装配要求高，但由于模具生产率高，各内、外型面间的相对位置精度高，故广泛应用于精密零件的加工。本模具为落料冲孔复合模，其装配一般按下面的步骤进行：1.装配压入式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。2.将凸模装在上模座上，并相对下模座底面垂直。同磨端面平齐后，作止
19、动螺钉孔，并安装止动螺钉。3.以顶件块定心，将凹模装在下模座上，经调整与凸模同轴后，用平行夹板夹紧，做螺钉孔和销钉，并拧紧螺钉，配入适当过盈的定位销。4.将凸凹模装在固定板上，并保持垂直，同磨大的端面齐平。5.用平行夹板将凸凹模上的固定板与上模座加紧后合模，使导柱缓慢进入导套。在凸凹模的外圆对正凹模后，配作螺钉和螺钉过孔，并拧入螺钉但不要太紧。用轻轻敲打固定板的方法进行细致地调整，待凸凹模和凹模的间隙均匀后，配作凸凹模固定板和上模座的销孔，并配入相应过盈量的销钉。6.加工顶件块时，外圆按凹模的孔实配，内孔按拉深凸模的外圆实配，保持要求的间隙。装配后，顶件块的顶面须高于凹模0.1mm而凸模的顶面
20、不得高于凹模。7.安装固定挡料销和卸料板，按凹模板上的孔套在凸凹模外圆上应于凹模中心保持一致。在用平行夹板夹紧的情况下，按凹模上的螺孔引作卸料板上的螺钉过孔，并以螺钉固紧，其它零件的装配均符合要求后打标记。4工件，模具图（见附图）总结通过这次毕业设计的锻炼，深刻体会到了做模具设计要求的知识范围之广，要求对各种专业知识都熟练的掌握。在指导老师的指导下顺利完成了此次毕业设计。通过此次毕业设计的锻炼，让我对模具设计的基本流程有了更加清晰的认识，对模具的构造有了进一步的认识。我的设计较为复杂烦琐，但是老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的
21、榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在设计的过程中，我遇到了许多的困难。首先是计算的复杂，计算毛坯直径时，涉及的尺寸很多，计算量很大；还有计算冲裁力、压边力时得查阅大量的表。其次是知识的完美结合，在设计模具时，很多知识以前都没有学过，这就需要我查阅手册、资料，然后与我们平常所学结合到一块，做到融会贯通。同时在设计中，我也总结了许多： 1.选择模具结构（根据零件图样及计算要求，结合生产实际情况，提出模具结构方案分析比较，选择最佳结构）。 2.采用标准零部件（应尽量选用国家标准及工厂冲模标准件，便模具设计典型化及制造简单化，缩短设计制造周期，降低成本）。致谢本文是在论文指导老师精心指导和大力支持
22、下完成的。老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。在此次毕业设计过程中我也学到了许多有关设计方面的知识，对其现状和未来发展趋势有了很大的了解。通过这次模具设计，本人在多方面能力都得到了提高。通过这次毕业设计，综合运用了本专业所学课程的理论知识和结合生产实际知识进行一次冷冲压模具设计，通过实际设计从而培养和提高了自己的独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，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的模具技能，懂得了从分析零件的工艺性入手，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
23、能力，熟悉了相应规范和标准，同时对各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。并提高了查阅设计资料和手册的能力，熟悉了设计中的标准和规范等。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。感谢各位老师与同学们的帮助。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分的乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。参考文献1汤酞则.冷冲压工艺与模具设计M.第1版.湖南:湖南大学出版社，2007.2高玉芬，朱凤艳.机械制图M.第3版.大连:大连理
24、工大学出版社，2008.3王力.机械制造工艺学M.第1版.北京：中国人民大学出版社，2010.4甄瑞麟.模具制造工艺学M.第2版.北京：清华大学出版社，2009.5王运炎,叶尚川.机械工程材料M.第2版.北京: 机械工业出版社，2000.6高祥芷,王孝培.中国模具工程大典M.第2版.北京:电子工业出版社，2007.7郝滨海.冲压模具简明设计手册M.第2版.北京:化学工业出版社，2005.8杨关全,熊良猛.冷冲模设计资料与指导M.第1版.大连:大连理工大学出版社，2007.9杨关全.模具设计与制造基础M.第2版.北京:北京师范大学出版社，2008.10刘建超,张宝忠.冲压模具设计与制造M.第2版.北京:高等教育出版社，2004.