毕业设计 连接片复合模设计综述

1、 一、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：2 mm 二、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。 1 零件工艺性分析第一章 1

2、.1 材料分析号钢优质碳素结构钢 35，35 钢，材料厚度 2mm 工件为落料冲孔件，材料为具有较好的冲裁工艺性能较好，GB/T699-1999）有良好的塑性和适当的强度， （ 成形性能。 结构分析 1.2零件结构简单，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d1.0t=2mm 的要求。min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

3、 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

4、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 2 7mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。距为 零件工艺尺寸计算第三章零件工艺尺寸计算第三章 3.1 刃口尺寸计算刃口尺寸计算级处理，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 级制造。冲压件尺寸公差按“入体”原则标注，落料件上IT7 对于圆形件一般按 偏差为零，下偏差为负；冲压件下偏差为零，上偏差为正。 级处理，查

5、表得，工件精度如下：又：工件未注公差精度按 IT140.18mm 0.37mm 宽 320.31mm 倒角 c7落料 长 700.215mm 冲孔 180.02 孔心距 30 2C=0.360mm =0.246mm 2C 查表得，maxmin2C = 0.114mm 2C 则 minmaxx=0.5 级处理，故取系数因未注尺寸精度均为 IT14 级加工制造，则和设凸模、凹模分别按 IT7IT6） （18（1 1）冲孔）冲孔 0.215 000dd mm =18+x）=(18-0.215+0.5*0.43) =（min-0.011-0.011 p -p +0.018+0.018d+dd mm +

6、2C=(18+0.246)）=18.246=（pmin 0 d0 02C-2C 校核：| + | min maxdp=0.0290.011+0.018 （满足间隙公差条件）0.114 AAA ）落料 2（ (70）) 、 (32)、)(c7（0.180.370.31d3d1d2+0.25x=0.5 A) - xA=(，且落料尺寸磨损系数均为刃口尺寸计算公式maxj 0 3 +0.12+0.25*0.74+0.185 mm A=(70.37-0.5*0.74)=70 mm=70d1 0 0 0+0.1+0.25*0.62+0.155 mm =(32.31-0.5*0.62) mm=32=32Ad

7、2 0 0 0+0.09+0.25*0.36 mm A=(7.18-0.5*0.36)=7d3 0 030（ 孔心距孔心距 0.02） （3） 0.125LL=+0.5) (mind=(30-0.02)+0.5*0.040.125*0.04=300.005mm=300.0042mm 3.23.2 冲裁力计算 Lt= Lt =K 可知冲裁力基本计算公式为：Fppb 冲裁周边长 L=300.6mm 厚度 t=2mm =530MPa 钢抗拉强度 35b=2300.6F= Lt530=318KN pb 卸料力卸料力：F=K F =0.06318=19.08 KN ppQ推料力推料力：F=nKF= 30

8、.07318=66.78KN pQ11顶件力顶件力：F=KF=0.08318=25.44 KN pQ22 采用弹性卸料装置和上出件的模具时： F= F+ F+ F=363 KN Q2p 总 Qp 3.3 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。 4 其主要技术参数如下： 公称压力：1600kN 装模高度调节量：200mm 导轨间距离：800mm 压力行程：13mm 滑块底面前后尺寸 700mm 滑块行程：200mm 工作台左右尺寸：800mm 行程次

9、数：32 次/min 工作台前后尺寸：450mm 800mm 最大装模高度： 第五章第五章 排样设计排样设计 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 70 x32，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

10、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）纵裁 查表得，搭边参考值为：工件间 a=2.0mm 沿边 a=2.2mm 1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 0 )+c B= D+2(a+-max B条料宽度的基本尺寸式中， D条料宽度方向零件的最大尺寸

11、a=2.2mm 侧面搭边，查表得 a c=0.2mm条料下料剪切公差，查表得，=0.5mm 0 0 mm=75.97 B = 70+0.37+2(2.2+0.5)+0.2 即得-0.5-0.5 条料排样图如下图所示 5 ）横裁（2a=2.0mm 沿边=1.8mm 查表得，搭边参考值为：工件间 a 1A=70+1.8=71.8mm A=70+ a1即得送料步距 c=0.2mm=0.5mm 条料下料剪切公差 又因为本模具采用无侧压装置，查表得条料宽度公式0 )+c B= D+2(a+-max0 0 即得 B = 32+0.31+2(2.0+0.5)+0.2 =37.51 mm-0.5-0.5 条料

12、排样图如下图所示 裁板方式的经济性分析 5.3 必须适时的解决出为了能够顺利地进行下一次冲裁，当一次冲裁完成以后，件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的并影响冲裁件的质形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，由于本模具采本副模具顶板式顺出件结构。量。根据不产品的结构和工艺性能，有能保证既可满足工件对平面度的要求，用顺出件式模具冲裁，省去校平工序， 6 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 x 100%=S/(AB) x 100% =S/S0 工件的实际面积 S 式中 步距 A 条料宽度 B = 1633.32 /

13、(34 x 75.97) x 100% = 63.23% 故，材料的利用率 ）横裁（2= 1633.32 /(37.51 x 71.8) x 100% = 60.64% 材料的利用率 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 模具结构的确定第六章 6.1 模具类型的确定考虑到工件成形后，复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。取也不方如何脱模方便。正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，借助模具的便。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，故采考虑到工件成形后，如何脱模方便，合复力就可以轻松的将工件给卸下来。和定位钉定位用倒装式复合模。它还

14、可以对冲孔小凸模起导向作用和保护作用， 方式。 定位方式的确定 6.2 控制条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。 料的送进步距采用活动挡料销来定距。 卸料、出件方式的确定 6.3 ，相对较薄，卸料力也较小，故采用弹性卸料。又因 2mm 因为工件料厚为 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 7 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）制造，最大直径的作用是形 H7/m6 方便，与凸模固定板配合部分按过度配

15、合（ 式台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出，其长度：= 20+8+2+20=50mm 1520）+t+L=h+h（21 冲孔凸模结构如下图所示。 7.27.2 凸模强度校核 、凸模最小断面校核、凸模最小断面校核 1 12mm 81=254.34 凸模的最小断面面积为 A=3.140T10A, =318KN 计算，因凸模材料为以冲裁压力 Fp3 Mpa =1.610 故凸模材料的许用压应力 故凸模最小断面面积22 33mmmm 10A=F10=3181.6=198.75 254.34 /p / 故，凸模的最小断面面积符合要求。 、凸模最大自由长度校核、凸模最大自由长度校核 2 2322=16

16、3.5mm 18=90FL31810d/max=90/p163.5mm 冲孔凸模总长L=50mm 8 冲孔凸模强度足够。 7.3 凹模结构设计安排凹模在模各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，凹模采用整体凹模， 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。K=0.4 查表得由 b=70mm H=30mm H=Kb=29.4mm 取凹模厚度：60mm 2)H=45 凹模壁厚：C=(1.5180mm 120)=150 凹模长度： L=70+2c=70+(90130mm 120)=112 凹模宽度： B=32+2c=32+(90:h=6mm 凹模刃口高度确定凹模外形最后依据设计尺

17、寸，按冲压模具标准模架凹模周界尺寸系列，30mm 160mm125mm 尺寸为 凹模结构如下图所示。 7.4 凸凹模结构设计 0.360mm。凸凹模的外刃口按凹模尺寸配制，并保证双边间隙 0.246 凸凹模结构如下图所示： 9 7.5 卸料板结构设计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 。,时单边间隙为 0.15mm,t0.80.6倍, 卸料板与凸凹模的单边间隙选取1mm 卸料板工作平面应高出凸模刃口尺在模具开启状态时，为了便于可靠卸料， 15mm。，卸料板的尺寸规格为：寸端面0.30.5mm160mm125mm 卸料板结构如下图所示： 10 7.6 推

18、件块结构设计推件块结构设计推件块凸台与空心垫板）mm,推件块按落料凹模配作，保证间隙在（0.51 +H 之间的间隙在此取 0.5mm,推件块高度H=H+H312H=3+15+2=20mm 3 mm 在此取为 4 推件块凸台高，一般取（式中 H3）mm1 H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2 H推件块行程3 推件块结构如下图所示： 11 7.7 凸模固定板结构设计 7.8 凸凹模固定板结构设计 12 7.97.9 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 P凸模头部端面对模座的单位面积压力；式中

19、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 8.18.1 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。 13 8.28.2 模架标准模座根据模架类型及凹模。模架形式选用后侧导柱模架GB/T2851-2008 同界尺寸选用， ；125mm35

20、mm 上模座 GB/T2855.1：160mm ；40mm160mm 下模座 GB/T2855.2：125mm ；150mm 柱GB/T2861.1：25mm 导 。33mm：25mm85mm 导 套 GB/T2861.3 。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=195mm +H+2H+H+H+HH=H 上垫凹闭凸凹下凹固 8.38.3 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 H=(3.54) H 0工H=h+h=t+1+(510)=10mm 工修磨工作取 H=40mm 02、确定橡

21、胶的横截面 A A= F/ 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 Q2 A= 19000N/0.6 MPa=31600mm3、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=120mm 4、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 H/D=0.4/0.7=0.57 0 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。 14 模具总装图模具总装图 15 设计总结设计总结 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