铜垫片倒装复合模设计

铜垫片倒装复合模设计绪论此次设计的课题为铜垫片倒装复合模，所用材料为T2，是一种比较软的材料。

此次设计是对大学三年所学知识的一个实践，主要的设计意义在于要认真掌握冲压模具设计的设计要点、设计的具体思路和步骤，知道如何运用资料进行设计，然后自己寻找出一条具体的设计思路完成此次的模具设计，并能够用于实际的生产当中。

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。

近年来，模具工业一直以15％左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。

浙江宁波和黄岩地区的模具之乡，广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷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现已有几千家。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/E、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并且成功应用于冲压模的设计中。

以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已经取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。

此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计周期等方面作出了贡献。

例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模具、汽车覆盖件模具复合级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲压模具和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的的用户。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比还有较大的差距。

例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型，精密、复杂和长寿命的模具依赖进口。

未来冲压模具的发展趋势模具行业在今后的发展中，首先要更加关注其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。

我们的模具行业要紧紧的跟着市场的需求发展。

没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。

如汽车生产中90％以上的零部件，都要依赖模具成型，在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达40％左右。

而模具技术水平的高低，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。

已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。

其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。

中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。

如陕西、四川、河北等模具生产有了很大的发展，河北兴林车身制造集团有限公司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓；四川宜宾普什模具有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。

第三，要积极推进模具企业特别是国有企业的体制的创新，转换经营机制，大力发展混合所有制经济，明确产权和完善法人治理结构。

充分发掘企业发展的内在动力。

要积极推进中、西部地区工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现代专业模具企业，培养能代表行业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。

第四，用信息技术带动和提升模具工业的制造水平，是推动模具工业技术的关键环节。

CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。

再有，模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备，如五轴加工机床、高速铣等。

超精加工手段也大量用于加工。

我们期待模具行业的明天更加辉煌！第一章零件工艺性分析1.1冲压件的结构工艺性本冲压件为铜垫片，工件只有落料和冲孔两个基本工序，适合冲裁。

从工件的形状来看零件相对较简单，结构也基本对称。

虽然在大圆上有一个凹槽，且无圆角过度，但材料相对教薄，只有0.2mm。

外边最小圆角为R10，冲孔最小尺寸为φ8，其圆角半径也都均符合冲裁件最小圆角半径的要求。

本工件的最小宽度为6mm（φ8mm孔与外边沿之间的距离），大于冲裁件的最小宽度尺寸。

此工件中有两个φ8mm的圆孔和大圆上一个2mm为凹槽，此处也符合冲孔的最小尺寸要求。

两孔间距为10mm，远大于最小间距值，故符合冲裁要求。

1.2冲压件的尺寸精度和表面粗糙度从零件图的尺寸精度来看，工件的尺寸全部为自由公差，尺寸精度较低，所以冲压完全可以满足要求。

至于表面精度，在零件图中没有明确给出特别的要求，所以只要所冲工件无毛刺，表面无明显伤痕即可。

图1.1 工件图1.3冲压件的材料分析冲压件的材料费用往往要占冲压件成本的60﹪——80﹪，冲压件材料的质量直接影响到冲压工艺设计和冲压件的质量、使用寿命与成本。

因此，除了提高冲压件的工艺性、改善冲压变形条件、降低对材质的要求外，还要努力提高冲压件材料的质量，使其适应冲压工艺的要求，生产出优良的冲压件。

本工件的材料选用为T2，是一种比较软的铜料，强度不高，工件为垫片，为受压零件，所以选材合适。

第二章拟订冲裁件的工艺方案首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。

该零件有两个孔，故需要冲孔。

又因得到该零件的整体需要落料。

其中冲孔决定了孔的大小尺寸及公差，而落料则决定了零件的总体形状和尺寸。

此工件形状较简单，只需落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。

采用单工序模具生产。

方案二：落料——冲孔复合冲压。

采用复合模具生产。

方案三：冲孔——落料级进冲压。

采用级进模具生产。

方案一模具结构简单，但需要两道工序两道模具，生产成本高而且生产效率底，难以满足生产批量的要求。

方案二只需一副模具即可完成零件的加工，工件的精度以及生产效率都较高，模具结构复杂，制造精度要求高，成本高。

当采用倒装时可以直接利用压力机的打杆装置进行推料，卸件可靠，便于操作，并可以实现机械化。

方案三只需一副模具，工件即可加工完成，但级进模工位数较多，因而用级进模冲制零件，必须解决条料或带料的准确定位问题，才可能保证冲压件的质量。

综合分析上述三种方案，该工件的冲压生产采用方案二为佳——采用倒装的复合模具生产。

第三章主要设计计算3.1 排样方式的确定及其计算设计模具时，首先要设计条料排样图。

本工件的形状外形较简单，两端对称，且有两端小中间大的特点，直排时材料利用率低，应采用斜排，如图3.1所示的排样方法，可显著地减少废料。

图3.1 工件排样图在此排样图中，搭边值查表可得 2.5a mm=,12.2a mm=，那么条料的宽度为53mm，步距为60.81mm，一个步距的材料利用率为58%。

表3.1 条料计算项目分类项目公式结果备注3.2 冲压力计算该模具采用复合模具，拟选择弹性卸料和刚性推件装置，冲压力的相关计算见下表所示。

表3.2 冲压力的计算3.3 压力中心的确定及相关计算冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。

为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。

或则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。

冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力作用点的方法。

由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。

具体方法如下：1.按比例画出冲裁轮廓线，在图中将xoy 坐标系建立在图示的对称中心线上。

2.把图形的轮廓线按几何图形分解成几部分，计算各部分长度12,L L …n L ，并求出各部分重心位置的坐标1122(,),(,)x y x y …(,)n n x y ；3.按冲裁轮廓线下列公式求冲模压力中心的坐标值00(,)x y ；nnn L L L x L x L x L x ⋯+++⋯++=2122110nnn L L L y L y L y L y ⋯+++⋯++=2122110图3.2 凹模型口图用解析法求得该模具的压力中心C 点的坐标（0，0），，有关计算详细过程如下表所示。

表3.3 压力中心的计算基本要素长度/L mm各基本要素压力中心的坐标值由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心偏移坐标原点0较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点0，若选用J23—25的压力机冲床，c点仍在压力机模柄孔的投影面积范围内，故满足要求。

3.4 模具工作零件刃口尺寸的计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。

结合该模具特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床加工成型凸凹模内孔、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化，且各半形孔的形位精度高。

大大提高了模具的质量，也给模具的装配工作带来了方便。

因此工作零件刃口尺寸计算就按分别制造法加工，保证各自基本尺寸，使模具的制造公差控制在间隙的变化范围内。

在以后的生产过程中方便使用。

具体的计算数值见下表所示。

表3.4 工作零件刃口尺寸的计算3.5料装置设计本模具由于所冲工件只有0.2mm ，所以工作所需要的卸料力不大，因采用弹性卸料装置，卸料板与卸料螺钉将在后面设计中详细叙述，在此只对弹性元件做一设计。

由于本模具的工作所需的卸料力不大，所以采用弹簧做为弹性卸料元件。

1．此模具所冲制件的尺寸较小，故模具的总体尺寸也较小，考虑到弹簧的安装空间，初选弹簧数为2，每个弹簧的预压力： 。

0918.5459.32x F N F N n ≥== 2．查有关弹簧规格，初选弹簧规格为22 4.541.8mm mm mm ⨯⨯。

具体参数：22D mm =， 4.5d mm =，7.01t mm =。

2863.46F N =，228H mm ∆=，041.8H mm =， 2.242f mm =，3．计算H ∆： 0022459.292814.87863.46F N H H mm mm F N∆=∆=⨯=。

4．校核：设H ∆ 1.6mm =，''5H mm ∆=，'''0H H H H ∆=∆+∆+∆=14.87 1.6521.48mm mm mm mm ++=由以上计算可知 ：2821.47mm mm >，所以2H H ∆>∆。