冲裁复合模的设计正文

山西农业大学工程技术学院毕业说明书 1 绪 论 1.1 模具概述 伴随着现代工业的发展,模具产业发展迅速。现代模具产业已向大型化、多功能、 高精度的方向发展,模具技术含量不断提高,多功能复合模得到进一步的发展,热流道 技术和模具标准件日益得到广泛的应用,同时塑料模比例不断提高,快速经济型模具 前景十分广阔.我国模具产业也得到了较快的发展,九五期间年平均增速度约 13%, 至 2000 年,我国模具总产值预计为 260～270 亿元,模具行业结构也有了较大的改善, 模具商业化程度提高了近 10%,中高档模具占模具总量的比例有了明显提高。 当今世界,工业正日益朝着批量化的方向发展。这样对冲压生产提出了自动化, 智能化的要求;从而使模具向简单化、调试方便快速性方向发展,对生产人员要求的 普遍性提高。同时伴随生产还有许多的问题,比如噪音问题,生产的安全性问题,所有 这些问题要获得真正有效的解决都离不开冲压生产设备,生产工艺方案的制订,生产 人员的状况,生产现场的管理等;而最为重要的是模具设计与制造的能力的提高。展 望未来,冲压生产还有许多可提高之处。

1.2 冲模发展状况 目前,我国的模具工业已初具规模,但与先进工业国家相比仍有较大差距.近年来 对模具技术的探索和研究主要取得了以下成果: （1）研究了几十种模具新钢种及硬质合金,钢结硬质合金等新型材料,并采用了 一些热处理新工艺,模具寿命有所提高。 （2）发展了一些多任务位级进模,硬质合金模和简单经济模具等新产品。 （3）研究和应用了一些新技术和新工艺。 （4）模具加工设备的生产已具有一定的基础。目前已能小批量生产精密的坐标 磨床,计算器数控仿形铣床,电火花线切割机床,高精度的电火花机床等。 （5）模具计算器辅助设计与制造已有多家单位正在研究开发,有些已经投入使 用。 随着工业的发展,国内模具需求量都在激增,其中高精度,高效率,高寿命模具的

- 1 - 冲裁复合模的设计 应用也正日趋广泛.为了满足这种需要,模具技术主要朝着如下几个方面发展: (1) 发展高精度,高效率,高寿命的模具,例如高速冲床所用的模具,多任务位级 进模,少无废料级进模等先进,经济的模具。 (2) 发展各种简易模具,如低熔点合金模,超塑性模,锌基合金模等。 (3) 实现模具标准化,进行模具专业化生产。 (4) 发展各种高效,精密,自动化的模具加工设备。如模具毛坯下料用的高速锯床,阳 极切割机床,砂线切割机床,激光切割机床等高级设备。粗加工用的高速铣床,高速磨 床等.精加工用的数控电气仿形床,数控连续轨迹坐标铣床。CNC 低速走丝精密线切 割机床,各种高精度电火花机床,精密电解成形机,三坐标测量机等精密加工设备和加 工中心,并逐步实现模具自动加工系统。 (5) 开发和应用模具 CAD/CAM 技术,提高模具设计质量和效率,提高制造精度, 缩短制造周期。 (6) 研究模具新材料,一方面研究高强度,高耐磨及有些特殊性能的合金模具钢; 另一方面研究简易模具的材料。

2 2.1 设计任务书（JR） 零件方案 零件的名称：冲压垫片（如下图所示）； 生产批量：大批量；

材料：08F 板厚：t =2 mm ； 要求设计落料，冲孔复合模；

图 2-1 工件图 - 2 - 2.2 山西农业大学工程技术学院毕业说明书 冲压件工艺的分析

工件如上图所示，我开始考虑用级进模，因为级进冲模在设计上比较灵活，但 后来想这种形状较为简单，由于产品批量较大，精度比较要求一般，我采用复合模， 一套模具完成此工件的加工。 产品工艺分析包括技术和经济两方面的内容。在技术方面,根据产品图纸,主要 分析冲压件的形状特点,尺寸大小,精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的 要求;在经济方面,主要根据冲压件的生产批量,分析产品成本,阐明采用冲压生产可 以取得的经济效益。因此,中压件的工艺分析,主要讨论在不影响零件使用的前提下, 能否以最简单最经济的方法冲压出来,能够做到的,表示该冲压件的工艺性好,反之， 工艺性差。 影响冲压件工艺性的因素主要有零件的形状特点,尺寸大小,设计基准,公差等级和 形状位置误差要求,材料的厚度及成形后允许的变薄量,材料的机械性能和冲压性能,在 冲压过程中产生的回弹,翘曲的可能性,毛刺大小和方向要求等。这些因素对确定冲压工 序的性质,数量和顺序,对模具的结构形式及制造精度要求等都有很大关系,因此,在制定 冲压工艺过程中必须根据零件图认真加以分析,尤其应该注意分析零件在冲压加工中的 难点所在.良好的冲压工艺性表现在材料消耗少,冲压成形时不必采用特殊的控制措施, 工艺过程简单而且寿命长,产品质量稳定,操作方便等.如果发现零件的工艺性差,则应该 在不影响使用要求的前提下,对零件的形状,尺寸及其它要求作必要的修改。 此零件外形对称,无尖角,成品的精度要求不是很高,外形公差要求为±0.25mm,角度 公差要求为±1.00°。 考虑到装配的要求,抽孔必须保证抽起高度,孔距有位置要求,但孔径无公差配合.因 为要和下盖接触,所以两侧的小孔位置也必须保证。 由以上分析可知,该零件为板材冲压件,尺寸精度要求不高,工艺上虽有难度,但易于 刻服,又属批量生产,因此可以用冲压方法生产。

3 3.1 设计计算说明书（SS） 确定冲压的基本工序 如上图零件图所示，该零件行进冲压加工的基本工序为冲孔、落料。根据零件要求进行工 - 3 - 冲裁复合模的设计 艺计算分析。 3.2 确定基本工序的尺寸公差 零件图上的尺寸未标注公差，按照 IT14 级确定工件的公差。经查表 （GB1800—79）得各尺寸的公差为： 查表得： Φ42-0.620 φ200+0..52， 240+0..52，40+0..3

3.3 排样及材料的利用率

毛坯直径为 42，考虑操作方便，采用单排排样。 首先查表明确搭边值。根据零件形状，两零件之间按照圆形取搭边值

a=1.2mm，侧边搭边值取 a1=1.5 。 所以进料步距为 S 0 =43.2mm。 条料宽度的计算： B =（D+2a 1 ） -Δ 0 查表 2-12 得 Δ=0.5 ；

所以 B =（42+2X1.5） -0.5 0 =45 -0.5 0 mm。

3.4 计算工序压力 P0=P＋P 推

P 冲=KL 冲 tτ=1.3×66.5×2×188÷1000=32.5KN

P 落=KLt 08 钢查表抗剪强度260 ～360 MPa ,取320 MPa P 落=KL 落 tτ=1.3×131.9×2×188÷1000=64.5KN P= P 冲＋P 落=32.5＋64.5 =97KN 计算推料力： P 推=n×K2×P 冲 查表 1-7 得 K2=0.050，

取 n=4， P 推=4×0.055×32.5=7.15KN - 4 - 山西农业大学工程技术学院毕业说明书 计算总的冲压力：

P0=P+P 推=97＋7.15=104.15KN。 卸料力有两种即下模卸条料的力 PS1 和上模卸工件的力 PS2： PS1=0.05×64.5=3.225KN； PS2=0.05×（64.5＋32.5）=4.85KN。 式中：P 0—— 理论上总的冲压力；

P —总的冲裁力； P 推—— 总的推件力；

P 冲—— 冲孔时所用的冲裁力；

P 落——落料时所用的冲裁力； Τ—为材料的抗剪强度； L 冲—— 为冲孔轮廓的周长；

L 落—— 为落料轮廓的周长；

3.5 冲压设备的的选择 为使压力机能安全工作，取： F压 ≥（1.6-1.8）p.=177.055KN；

公称压力：250KN； 滑块块行程：100mm； 最大封闭高度：270mm； 连杆调节量：55mm； 滑块底面尺寸：左右 250； 前后 220； 工作台尺寸：1345X950mm； 模柄孔尺寸：40X60mm； 工作台板厚度：50mm； 最大大角度：30； 电动机功率：2.2KW。

- 5 - 3.6 冲裁复合模的设计 确定压力中心

根据图形分析，因为工件图形对称，故落料和冲孔的中心都在工件的几何中心， 根据力矩平衡原理得：

P X=(43.2-X)P 冲

由此计算得 X=14.474mm。

3.7 冲模刃口尺寸及公差的计算 （1）冲孔凸模刃口尺寸计算： dp=（dmin+ΧΔ） 0 -δp

内孔基本尺寸为 20㎜的刃口尺寸 dp1：

因为 d1min=20mm； 查公差表得 Δ=0.52 ，δp=0.25×Δ=0.13； 查表 2-21 得 Χ=0.5 所以 d p1 =20.26 -0.13 0 mm

内孔基本尺寸为 22mm 的刃口尺寸 d p2 ： 因为 d2min=22mm ，查公差表得 Δ=0.52 ，δp=0.13； 所以 dp2=22.26-0.13 mm 内孔基本尺寸为 4mm 的刃口尺寸 dp3： 因为 d 3min =4mm ；查公差表得 Δ=0.3 ，δp=0.075； 所以 d p3 =4.15 0 -0.075 mm

（2）落料凹模刃口尺寸： 压圈外圆基本尺寸为 42mm， 查公差表得 Δ=0.62mm δd=0.155， 因为 Dmax=42mm ， D d =（D max -ΧΔ） 0 +δ +0.155 0 mm。

(3)凸凹模内部刃口尺寸根据凸模刃口实际尺寸配作保证双面间隙为 0.25- 0.36mm。 凸凹模外部刃口尺寸根据凹模刃口实际尺寸配作保证双面间隙为 0.25- 0.36mm。

落 0 =41.69