毕业设计倒装式复合模设计

绪论 .............................................................................................................................................................. 1 第一章 冷冲压概论 ................................................................................................................ 3

一、冷冲压的概念 ........................................................................................................................... 3 二、冷冲压大体工序分类 ........................................................................................................... 3

第二章 倒装式复合模设计 ............................................................................................... 4

一、冲裁件工艺性分析 ................................................................................................................... 4 二、确信冲裁工艺方案 ................................................................................................................... 5 三、选择模具的结构形式 .............................................................................................................. 6 四、进行必要的工艺计算 .............................................................................................................. 6 1.排样计算 ......................................................................................................................................... 6 2.冲裁力计算 .................................................................................................................................... 7 3.压力中心计算 ............................................................................................................................... 8 4.刃口尺寸计算............................................................................................................................... 8 五、选择与确信模具的要紧零部件的结构与尺寸 .......................................................... 10 1.凹模 ................................................................................................................................................. 10 2.固定板 ............................................................................................................................................ 11 3.垫板 ................................................................................................................................................. 11 4.卸料板 ........................................................................................................................ 11 5.凸模 ............................................................................................................................. 11

6.弹性元件 .................................................................................................................... 12 7.凸凹模 ........................................................................................................................ 12 8.紧固件和定位零件 .................................................................................................. 13 9.模架及其它安装零件 .............................................................................................. 13 10. 模柄 ........................................................................................................................ 13 六、选择压力机的型号或验算已选的压力机 ........................................................... 13 七、绘制模具总装配图 .................................................................................................. 14

参考文献 .......................................................................................................................... 16

绪 论

模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业部门极为重要的工艺装备。没有模具，就没有高质量的产品。模具不是一样的工艺装备，而是技术密集型的产品，工业发达国家把模具作为机械制造方面的高科技产品来对待。他们以为：“模具是进展工业的一把钥匙”；“模具是一个企业的心脏”；“模具是富裕社会的一种动力”。

据国际生产协会预测，到2000年，工业品零件祖加工的75%、精加工的50%将由模具成型完成。目前，美国、日本、德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过机床工业总产值。美国模具年产值已超过100亿美元；日本从1957年到1984年二十七年间，模具工业增加100陪；台湾地域1984年到1987年模具工业每一年以33％以上的年增加率速度进展，l987年台湾地域模具出口达一亿二万万美元。香港的模具年产值为30亿港币，我国的模具年产值为人民币30亿元。

国际模协成员国对模具工业的投资年人均约5000美元，日本高达15000美元，我国模具工业投资年人均约500元。

最近几年来模具进展的方向和现状，大体表此刻如下几个方面： 1．模具设计技术

(1) 工业发达国家在模具设计上已经大量利用运算机辅助设计(CAD)软件进行模具的结构设计，并普及了运算机画图。据有关资料介绍，美国和日本75%的模具厂已利用了CAD技术，香港50%的模具厂也开始采纳这项技术。

(2) 在注塑模具设计中，已开始普及应用运算机辅助工程分析(CAE)软件，对塑料的流动、填充、冷却情形及模具的浇口配置、浇道大小、冷却加热系统和模具的刚度、强度等进行科学的分析和计算，从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍。

(3) 国外的注塑模具中．多型腔、多层、大型周密模具已占50%，不仅提高了生产效率，而且节省了大量塑料原料。

2．模具加工技术

(1) 国外已大量利用数控机床，应用运算机辅助加工(CAM)软件和数控编程技术对模具．专门是对具有复杂型腔(三维曲面)的模具进行加工，使模具的质量和附加值大为提高，模具的加工周期减少60%以上，本钱降低30%以上．生产效率提高60%以上。为了提高加工效率及知足各类复杂曲面加工的要求，国外已开发出四轴和五轴的数控自动编程软件而且进入了有历时期。

3．模具标准化程度日趋提高，模具标准模架及模具标准件的应用日趋普及，已实现商品化。

4．模具结构更多地采纳新技术，如注塑模具的热流道技术等。

5．针对不同制品的要求，开发出适用于各类不同模具的专用模具钢，并实现商品化 6．依照模具生产的特点，模具企业向小而专的方向进展。如日本现有11656家模具企业，其中30人以下的小厂有11142家，占总数的%,百人以上的仅有65家，占总数的%;韩国有1570家模具企业，其中多于50人的企业仅占总数的9%；新加坡有460家模具企业，其中多于50人的企业仅占总数的3%，香港有6500家模具企业,其中多于50人的企业仅占总数的%。

第一章 冷冲压概论

一、 冷冲压的概念

冷冲压是指在常温下，利用安装在压力机上的模具对被加工材料施加必然的压力，使其产生塑性变形或分离，以而取得所需形状和尺寸的零件(也称制件)的一种加工方式。因为通常利用的材料为板料，故也常称为板料冲压。

冲压模具是指在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。

据不完全统计，冲压件在汽车、拖沓机行业中约占60%，在电子工业中约占85%，而在日用五金产品中约占90%。如一辆新型轿车投产需配套200副以上各类专用模具；一台冰箱投产需配套350副以上各类专用模具；能够这么说，一个国家模具工业进展的水平，能反映出那个国家现代化、工业化进展的程度。

在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。

二、冷冲压大体工序分类

冷冲压加工的零件，由于其形状、尺寸、精度要求、生产批量、原材料性能等各不相同 ，因此生产中所采纳的冷冲压工艺方式也是多种多样。冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采纳的工序也不同。依照材料变形特点的不同，可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。

1．分离工序

分离工序是指坯料在冲压力作用下，变形部份的应力达到强度极限以后，使坯料发生断裂而产生分离的加工工序。

2．成形工序

成形工序是指坯料在冲压力作用下，变形部份的应力达到屈服极限，但未达到强度极限，使坯料产生塑性变形，成为具有必然形状、尺寸与精度制件的加工工序。

第二章 倒装式复合模设计

一、冲裁件工艺性分析

零件简图如图1产品图所示： 生产批量:中批量 材料:Q235 材料厚度:t=1㎜

图1 产品图

该零件形状简单、左右对称。用一样精度的模具时，冲裁件外形与内孔所能达到的经济精度为IT11.由表1查得，冲裁件外形公差为㎜，内孔尺寸公差为㎜。由表2查得，冲裁件孔中心距公差为±㎜。

材料为Q235，其要紧性能为：抗剪强度τ﹦303~372MPaτ=303~372ΜΡa，抗拉强度σb﹦375~460MPaσb=375~460ΜΡa，屈服点σs﹦235MPaσs=235ΜΡa，伸长率δ﹦26~31％。

表1 冲裁件外形与内孔尺寸公差Δ 单位：mm

工件尺寸 料厚t ＜10 一般精度的工件 ＜10~50 ＜50~150 ＜150~300 ＜10 较高精度的工件 ＜10~50 ＜50~150 ＜150~300 ~ 0.08 0.050.10 0.080.14 0.12 0.025 0.020.03 0.040.05 0.08 ~1 0.12 0.050.18 0.060.16 0.080.22 0.100.22 0.120.30 0.16 0.03 0.020.03 0.030.04 0.040.06 0.060.06 0.080.08 0.10 1~2 2~4 0.24 0.080.28 0.120.40 0.20 0.06 0.040.08 0.080.10 0.12 4~6 0.30 0.100.31 0.150.50 0.25 0.08 0.050.12 0.100.15 0.15 注：1.分子为外形尺寸，分母为内孔公差。

2．一样精度的工件采纳IT8~IT7级精度的一般冲裁模；较高精度的工件采纳IT7~IT6级精度的高级冲裁模。

表2 冲裁件孔中心距公差 单位：mm 普通冲刺 料厚t ＜50 ＜1 1~2 2~4 4~6 ± ± ± ± 孔距尺寸 50~150 ± ± ± ± 150~300 ± ± ± ± ＜50 ± ± ± ± 高级冲裁 孔距尺寸 50~150 ± ± ± ± 150~300 ± ± ± ± 注：适用于本表数值所指的孔应同时冲出。

二、 确信冲裁工艺方案

该冲裁件包括落料和冲孔两个大体工序，可采纳的冲裁方案有单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。零件属于中批量生产，因此采纳单工序需要模具数量较多，生产效率低，所用费用也高，不合理；若是采纳级进模，需要较多的工位数，必需解决板料的准确信位；采纳倒装复合模能够一次冲压成形，结构较为简单，卸料靠得住，操作方便。依照以上分析，该零件比较适宜采纳倒装复合冲裁工艺方案。

三、 选择模具的结构形式

依照零件的冲裁工艺方案，采纳倒装式复合模。倒装式复合模通常采纳刚性推件装置把卡在凹模中的冲件推下，刚性卸料装置由打杆、推板、连接推杆和推件块组成。冲孔废料直接由冲孔凸模从凸、凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单，操作方便，但如果是采纳直刃壁凹模洞口，凸、凹模内有积存废料，胀力较大，当凸、凹模壁厚较小时，可能致使凸、凹模破裂。板料的定位靠导料销和弹簧弹顶的活动挡料销来完成。零件属于中批量生产，采纳自动送料方式、弹性卸料装置。由于该冲裁零件的尺寸较小，冲裁间隙较小，采纳滑动平稳、导向准确靠得住的中间导柱模架。考虑零件进度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采纳Ⅰ

级模架精度。

四、 进行必要的工艺计算

1. 排样计算

该零件尺寸较小，结构对称，采纳单行直排的排样方案，如图2所示： 查表3得：

工件拍样搭边 a1＝㎜ 侧面搭边 a=㎜

表3 最小搭边值 单位： mm

圆角或圆角r﹥2t的工件 矩形件边长L＜50㎜ 矩形边长L≥50㎜或圆角r≤2t 材料厚度t 以下 ~ ~ ~ 工件间a1 侧面a 工件间a1 侧面a 工件间a1 侧面a 条料宽度 B=（40＋2×）㎜=㎜ 步距 s=25＋=㎜

图2 排样图

一个步距内冲裁件的实际面积A= 643mm

η＝A／Bs×100％

2

＝643／××100％

≈％

2. 冲裁力计算

冲裁力 F＝KLtσb ﹙K＝﹚

＝×130㎜×1㎜×350MPa ＝×10³N

卸料力 Fx＝KxFFX=KXϜ 由表4得，Kx＝

＝××10³N ＝

推件力 Fx＝nKtF 由表4得，Kt＝,取同时卡在凹模内

的冲裁件数为2

＝2×××10 ³N=2×0.55×59.15×103Ν ＝×10³N

顶件力 FD＝KDFFX=KXϜ FD=KDF 由表4得，KD＝KD=0.06

＝××10³N ＝×10³N

Fz＝F＋Fx＋KT＝﹙＋＋﹚×10³N≈127KN

表4 卸料力、推件力和顶件力系数

料厚t／㎜ ≤ ＞~ ＞~ ＞~ ＞ KX ~ ~ ~ ~ ~ KT KD 钢 铝、铝合金 纯铜、黄铜 ~ ~ ~ ~ 住：卸料力系数KX，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。

3.压力中心计算

由于零件为简单对称件，因此零件的压力中心确实是零件的几何中心。 采纳开式机械压力机，由于零件结构对称，因此压力中心在孔的中心。

该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。

4.刃口尺寸计算

由表5查得，双面间隙值 Zmax＝㎜，Zmin＝0. 100。由公差表6查得，工件各尺寸的公差品级，然后确信x，关于尺寸400属于第一类尺寸；尺寸1000.160.16㎜,选x=1，属于第一类尺寸；尺寸2500.16㎜，选x=1，

㎜，选x=1，属于第三类尺寸；尺寸Error! Digit expected.，

选x=1，属于第一类尺寸；尺寸Error! Digit expected.，选x=1，属于第二类尺寸；尺寸Error! Digit expected.,选x=1，属于第一类尺寸；尺寸φ4000.16㎜，选x=,属于第一类尺

寸；尺寸20±㎜，Error! Digit expected.选x=，第三类尺寸。落料凹模的大体尺寸计算如下：

表5 冲裁模初始双面间隙值Z 单位： mm

材料厚度t 小于 08、10、35、Q295、Q235A Zmin Q345 Zmax 极小间隙 40、50 Zmin 65Mn Zmax 注:冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙取08钢的25%。

表6 磨损系数X

材料厚度t／㎜ ≤1 12 24 ＞4 非圆形 ~ ~ ~ ~ 圆形 工件公差Δ／㎜ ≥ ≥ ≥ ≥ ＜ ＜ ＜ ＜ ≥ ≥ ≥ ≥ 1 ≤ ≤ ≤ ≤ 第一类尺寸：磨损后增大的尺寸

10.164㎜ 凹＝﹙－1×﹚00.04a

＝400㎜

b

10.164㎜ 凹＝﹙－1×﹚00.04＝250㎜

10.164㎜ 凹＝﹙－1×﹚0Error! Digit expected.d

＝500.04㎜

e

10.084㎜ 凹＝﹙－1×﹚00.02＝100第二类尺寸：磨损后减小的尺寸

㎜

f凹＝﹙10＋1×﹚0.1

㎜

0.164

＝0.04㎜Error! Digit expected.

第三类尺寸：磨损后大体不变的尺寸

g凹＝﹙10＋×﹚±＝㎜±㎜

h凹＝﹙20＋×﹚±＝㎜±㎜

落料凸模的大体尺寸与凹模相同，别离40mm，25 mm ，9 mm ，5 mm ，10 mm ， mm ， mm ， mm ，没必要标注公差，要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面间隙值Zmin＝~㎜。

01×㎜ 81×㎜ 8五、选择与确信模具的要紧零部件的结构与尺寸

1.凹模

由表7查得，凹模厚度系数k=

凹模厚（高）度 H＝kb﹙≥15㎜﹚

＝×40 ＝16㎜

凹模壁厚 C＝（~2）H ﹙≥3040㎜﹚

＝24㎜~32㎜ 取C=30㎜

凹模直径 D＝h+2C＝16+2×30＝76㎜ 由以上算的凹模轮廓尺寸D×H=76×30㎜

表7 凹模厚度系数k 单位：mm

s 材料厚度t ≤1 ≤50 ＞50~100 ＞100~200 ＞200 2.固定板

（1）凸模固定板：

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ＞1~3 ~ ~ ~ ~ ﹥3~6 凸模固定板的外形尺寸与凸模的外形尺寸一致，厚度依照标准件要求，选择20mm，选取板的规格为 D×H=76×20㎜。

(2) 凸凹模固定板：

凸凹模固定板的外形尺寸与垫板的外形尺寸一致，厚度依照标准件要求，选择25mm，选取板的规格为D×H=76×25㎜。

3.垫板

垫板的作用是经受并扩散凸模传递的压力，以避免模座被挤压损伤，因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板。

凸模垫板的外形尺寸与凸模固定板相同，厚度取8mm，选取规格D×H=76×8㎜。 4.卸料板

用卸料板卸料，卸料板的平面外形与凸凹模板相同，取其厚度为18mm,即D×H=76×18㎜, 卸料板材料为45号钢。

5.凸模

(1)冲孔凸模采纳B型圆凸模，凸模长度

L＝h1＋h2＋t＋h ＝20＋18＋1＋11

＝50㎜

(2)凸模强度校核： a．承压应力校验

冲裁时凸模经受的压应力不超过σt凸模材料强度许诺的压应力[σt]，关于圆形凸模 那么 ，

d≥4tτ／[σ压] t＝4×1×350／1000 ＝㎜

故d = 10mm知足要求 b.弯曲应力校核：

凸模不发生失稳弯曲的最大长度为

Lmax≤√πEJ／4nF ≤270d／√F ＝270×10／√59150 ＝111㎜

故L=50mm知足要求。 6.弹性元件

依照要求模具采纳采纳弹性卸料装置，弹性元件采纳弹簧。其尺寸计算如下： （1） 所选弹簧必需知足预压力的要求：

F0＝Fx／n

依照模具安装位置拟选4个弹簧,每一个弹簧的预压力为

F0＝Fx／n＝／4＝

7.凸凹模

凸凹模的壁厚18mm，查表8得，最小壁厚=,因此知足最小壁厚要求。

表 倒装式复合模是凸、凹模最小壁厚δ 单位：mm

材料厚度t 最小壁厚δ

8.紧固件和定位零件

螺钉规格的选用：依照标准GB699选取材料为45号钢，热处置硬度值为HRC35-40，卸料螺钉选用圆柱头内六角卸料螺钉，卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为10mm，卸料

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1．0 螺钉尾部应留有足够的行程空间。

活动挡料销：在卸料板上固定了2个导料销，用于条料送进的定位。 9．模架及其它安装零件 依照GB/T , 由凹模周界

及安装要求，选取凹模周界：L×B＝100×63

上模座：100×63×25 下模座：100×63×30 10.模柄

由压力机型号 JG23-16，可查的模柄孔的直径为40mm，深度为60mm。

六、 选择压力机的型号或验算已选的压力机

依照总的冲压力，选择压力机型号为J23-16(开式双柱可倾式压力机)，要紧技术参数如下：

公称压力 160KN 滑块行程 55mm 行程次数 120次/min 最大闭合高度 220mm 闭合高度调剂量 45mm 滑块中心到机身距离 160mm

工作台尺寸 前后300mm 左右 450mm

工作台孔尺寸 前后160mm 左右240mm 直经210mm 模柄孔尺寸 直径40mm 深度60mm

七、 绘制模具总装配图

图3 装配图

1-下模座；2-导柱；3-弹簧；4卸料板；5-活动挡料销；6导套；7-凸模固定板；8-上模座；9-推件块；10-连接推杆；11-推板；12-打杆；13-模柄；14、16冲孔凸模；15-垫板；17-落料凹模；18-凸、凹模；19-固定板；20-导料销

工作原理：

工作时，条料靠挡料销定位。

上模下压，凸凹模外形和凹模进行落料，落下的料卡在凹模中，同时冲孔凸模与凸凹模内孔进行冲孔，冲孔废料从凸凹模下面的漏料孔漏下。

当上模上行时，原先在冲裁时被紧缩的弹性元件恢复，把卡在凸凹模中条料顶出，卡在凹模内冲件由推件装置推出。

总结

通过这次毕业设计，学会了很多东西。深深的感受到知识的连串性是那么的重要。在这进程中，碰到了许多困难，可是我并无舍弃，反之让我加倍坚决的要完成它。这次设计对我的学习态度是一次查验。让我深刻地体会到，要想成为一名合格的设计人员，必需具有良好

的素养、严谨的工作作风。如此才能保证设计的完成。不管做什么情形，只要只要自己足够顽强，有足够的毅力与决心，有足够挑战困难的勇气，就没有什么办不到的。同时也要感激教师的大力支持和不断鼓舞、

参考文献

1. 刘建超 张宝忠 主编 冲压模具设计与制造 北京 高等教育出版社2002年 2. 高晓康 陈于萍 主编 互换性与测量技术 修订版 北京 高等教育出版社 2020年 3. 周松兵 主编 冲压工艺及模具结构 北京 机械工业出版社 2020年

4. 曾霞文、徐政坤主编 冷冲压工艺及模具设计（修订版） 中南大学出版社2006年12

月第2版

5. 史铁梁主编 模具设计指导 机械工业出版社 2020年6月第1版 6. 金大鹰主编 机械制图 机械工业出版社 2020年7月第2版 7. 姚云英主编 公差配合与测量技术 机械工业出版社 2020年6月第2版