毕业设计（论文）-连接片复合模设计.doc

1、 设计题目：复合模的设计（附加工零件的零件图）零件名称：矩形连接片材料：35料厚：2mm2、 要求：毕业设计报告书一份内容包括：（1） 冲压件的工艺分析及毛胚尺寸的展开计算。（2） 排样及裁板方式的经济性分析。（3） 工序次数的确定、半成品过渡形式及尺寸计算。（4） 工艺方案的技术经济综合分析比较。（5） 选定模具结构形式的合理性分析。（6） 模具主要零件结构形式、材料选择、公差配合、技术要求的说明。（7） 凸模、凹模工作部分尺寸与公差的计算。（8） 模具主要零件的强度计算、压力中心的确定、弹性元件的选用与核算等。（9） 选择冲压设备及吨位的依据。4第一章 零件工艺性分析1.1材料分析工件为落料冲孔件，材料为35钢，材料厚度2mm，35号钢优质碳素结构钢（GB/T699-1999）有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好，具有较好的冲裁成形性能。1.2结构分析零件结构简单，有尖角，但影响不大，对冲裁加工较为有利。零件中部有两个相同的孔，孔的基本尺寸为18mm，满足冲裁最小孔径dmin1.0t=2mm的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。1.3精度分析零件上除了孔心距尺寸都没有标注公差要求，对于未注公差按国家标准“非配合尺寸的公差值”IT14级处理，公差带按Js处理。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。第二章 冲裁工艺方案的确定2.1工艺方案种类该零件包括冲孔，落料两个基本工序，可以采用以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产；方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产；方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产；2.2工艺方案的技术经济综合分析比较方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边距为7mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。第三章 零件工艺尺寸计算3.1 刃口尺寸计算对于未注公差，非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差值”IT14级处理，对于圆形件一般按IT7级制造。冲压件尺寸公差按“入体”原则标注，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲压件下偏差为零，上偏差为正。又：工件未注公差精度按IT14级处理，查表得，工件精度如下：落料 长700.37mm 宽 320.31mm 倒角 c70.18mm冲孔 180.215mm孔心距 300.02查表得，2Cmin=0.246mm 2Cmax=0.360mm则 2Cmax 2Cmin = 0.114mm因未注尺寸精度均为IT14级处理，故取系数x=0.5设凸模、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则（1）冲孔（180.215） d p =（dmin+x）0-p =(18-0.215+0.5*0.43) 0-0.011 =180-0.011 mmdd=（dp+2Cmin）0+d =(18+0.246) 0+0.018 =18.2460+0.018 mm校核：|p| + |d| 2Cmax - 2Cmin 0.011+0.018 =0.0290.114 （满足间隙公差条件）（2）落料（ Ad1(700.37)、Ad2 (320.31)、Ad3(c70.18) ）刃口尺寸计算公式Aj=(Amax - x) 0+0.25，且落料尺寸磨损系数均为x=0.5Ad1=(70.37-0.5*0.74) 0+0.25*0.74=70 0+0.185 mm=70 0+0.12 mmAd2=(32.31-0.5*0.62) 0+0.25*0.62=32 0+0.155 mm=32 0+0.1 mmAd3=(7.18-0.5*0.36) 0+0.25*0.36=7 0+0.09 mm（3）孔心距 （300.02）Ld= (Lmin+0.5)0.125=(30-0.02)+0.5*0.04 0.125*0.04=300.005mm=300.0042mm3.2 冲裁力计算可知冲裁力基本计算公式为：Fp=KpLt= Ltb冲裁周边长L=300.6mm厚度t=2mm35钢抗拉强度b=530MPaFp= Ltb=2300.6530=318KN卸料力：FQ=Kp Fp =0.06318=19.08 KN推料力：FQ1=nK1Fp= 30.07318=66.78KN顶件力：FQ2=K2Fp=0.08318=25.44 KN采用弹性卸料装置和上出件的模具时：Fp总= Fp+ FQ+ FQ2=363 KN3.3压力中心的确定 由于工件为上下对称左右对称形状，则冲模的压力中心就是工件的几何中心。第四章 压力机的选用4.1压力机的选用根据总冲压力的大小，选取闭式单点压力机J31-160。其主要技术参数如下：公称压力：1600kN压力行程：13mm滑块行程：200mm行程次数：32次/min最大装模高度：450mm装模高度调节量：200mm导轨间距离：800mm滑块底面前后尺寸700mm工作台左右尺寸：800mm工作台前后尺寸：800mm第五章 排样设计5.1 排样方法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。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。零件外形近似矩形，轮廓尺寸为70x32，根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法是不可能做到；但能采用有废料和少废料的排样方法。考虑到操作方便并为了保证零件精度，排样方式采用直排有废料排样。5.2 搭边和条料宽度的确定排样时，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。搭边值通常是由经验确定，（1）纵裁查表得，搭边参考值为：工件间a1=2.0mm 沿边a=2.2mm送料步距A=32+ a1即得A=32+2.0=34mm又因为本模具采用无侧压装置，查表得条料宽度公式B= Dmax+2(a+)+c 0-式中，B条料宽度的基本尺寸D条料宽度方向零件的最大尺寸a侧面搭边，查表得a=2.2mm条料下料剪切公差，查表得，=0.5mm c=0.2mm即得B = 70+0.37+2(2.2+0.5)+0.2 0-0.5=75.97 0-0.5 mm条料排样图如下图所示（2）横裁查表得，搭边参考值为：工件间a1=1.8mm 沿边a=2.0mm送料步距A=70+ a1即得A=70+1.8=71.8mm条料下料剪切公差 =0.5mm c=0.2mm又因为本模具采用无侧压装置，查表得条料宽度公式B= Dmax+2(a+)+c 0-即得B = 32+0.31+2(2.0+0.5)+0.2 0-0.5=37.51 0-0.5 mm条料排样图如下图所示5.3 裁板方式的经济性分析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。根据不产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平面度的要求，有能保证安全生产。（1）纵裁衡量排样经济性的指标是材料的利用率。材料的利用率=S/S0 x 100%=S/(AB) x 100%式中S 工件的实际面积A 步距B 条料宽度故，材料的利用率= 1633.32 /(34 x 75.97) x 100% = 63.23%（2）横裁材料的利用率= 1633.32 /(37.51 x 71.8) x 100% = 60.64%经计算得到的横裁与纵裁的材料利用率，相比较确定裁板方式为纵裁第六章 模具结构的确定6.1 模具类型的确定复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。考虑到工件成形后，如何脱模方便。正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模，只须在上模装一推出装置，借助模具的合复力就可以轻松的将工件给卸下来。考虑到工件成形后，如何脱模方便，故采用倒装式复合模。它还可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用，和定位钉定位方式。6.2 定位方式的确定该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销无测压装置。控制条料的送进步距采用活动挡料销来定距。6.3 卸料、出件方式的确定因为工件料厚为2mm，相对较薄，卸料力也较小，故采用弹性卸料。又因为是倒装式复合模，故采用上出料。6.4 导向方式的确定导向方式的选择为方便安装调整，同时为送料的方便，故采用后侧导柱模架。第七章 模具主要结构的设计7.1 凸模结构设计冲孔凸模为圆形，采用整体式、台阶式凸模。它的强度刚性较好，装配修磨方便，与凸模固定板配合部分按过度配合（H7/m6）制造，最大直径的作用是形式台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出，其长度：L=h1+h2+t+（1520）= 20+8+2+20=50mm冲孔凸模结构如下图所示。7.2 凸模强度校核1、凸模最小断面校核凸模的最小断面面积为A0=3.1481=254.34 mm2以冲裁压力Fp =318KN计算，因凸模材料为T10A,故凸模材料的许用压应力=1.6103 Mpa故凸模最小断面面积A=Fp /=318103/1.6103=198.75 mm2 254.34 mm2故，凸模的最小断面面积符合要求。2、凸模最大自由长度校核Lmax=90d2/Fp=90182/318103=163.5mm冲孔凸模总长L=50mm163.5mm冲孔凸模强度足够。7.3 凹模结构设计凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。由b=70mm 查表得K=0.4凹模厚度：H=Kb=29.4mm 取H=30mm凹模壁厚：C=(1.52)H=4560mm凹模长度： L=70+2c=70+(90120)=150180mm凹模宽度： B=32+2c=32+(90120)=112130mm凹模刃口高度:h=6mm最后依据设计尺寸，按冲压模具标准模架凹模周界尺寸系列，确定凹模外形尺寸为 160mm125mm30mm凹模结构如下图所示。7.4 凸凹模结构设计凸凹模的外刃口按凹模尺寸配制，并保证双边间隙0.2460.360mm。凸凹模结构如下图所示：7.5 卸料板结构设计弹性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.60.8倍, 卸料板与凸凹模的单边间隙选取,t1mm时,单边间隙为0.15mm。为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口尺寸端面0.30.5mm，卸料板的尺寸规格为：160mm125mm15mm。卸料板结构如下图所示：7.6 推件块结构设计推件块按落料凹模配作，保证间隙在（0.51）mm,推件块凸台与空心垫板之间的间隙在此取0.5mm,推件块高度H=H1+H2+H3H=3+15+2=20mm式中 H1推件块凸台高，一般取（34 ）mm在此取为3 mmH2在推出状态时，推件块凸台下平面到落料凹模板下平面的距离H3推件块行程推件块结构如下图所示：7.7 凸模固定板结构设计7.8 凸凹模固定板结构设计 7.9 垫板结构设计垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。是否要用板，可按下式校核：P=F/A式中P凸模头部端面对模座的单位面积压力；F凸模承受的总压力； A凸模头部端面与承受面积。由于计算的P值大于模座材料的许应压力，因此在工作零件与模座之间加垫板。 垫板用45号钢制造，淬火硬度为2428HRC，其尺寸规格为：160mm125mm10mm。上下面须磨平，保证平行。第八章 模架及其他零件选用8.1模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用凸缘模柄，用34个螺钉固定在上模座上。8.2 模架模架形式选用后侧导柱模架GB/T2851-2008。标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，上模座GB/T2855.1：160mm125mm35mm；下模座GB/T2855.2：160mm125mm40mm；导 柱GB/T2861.1：25mm150mm；导 套GB/T2861.3：25mm85mm33mm。模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。模具的闭合高度H闭=H下+2H垫+H凸凹+H凹+H凹固+H上h=195mm8.3 卸料装置中弹性元件的选用模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下： 1、确定橡胶的自由高度 H0=(3.54) H工H工=h工作+h修磨=t+1+(510)=10mm取H0=40mm 2、确定橡胶的横截面A A= FQ/ p 查得矩形橡胶在预压量为10%15%时的单位压力为0.6MPa，所以A= 19000N/0.6 MPa=31600mm23、确定橡胶的平面尺寸 根据零件的形状特点， 橡胶垫的外形应为矩形， 中间开有矩形孔以避让凸凹模。 结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为70 mm32mm，外形暂定一 边长为160mm，则另一边长b为 b=（31600-7032）/160=120mm4、校核橡胶的自由高度H0 为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，最大外形尺寸为70mm，所以 H0/D=0.4/0.7=0.57橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理，橡胶的装模高度约为0.8540mm=34mm。模具总装图设计总结通过对矩形连接片复合模的设计，对常用冲压件在冲压过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了冲压成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。