倒装复合模设计说明书

1、去年模具设计设计题目倒装复合模模具设计学院（系）机械与能源工程学院机电一体化学生姓名王浩指导老师林建平完成日期2016年1月当日11 / 22目录引言31 .分析零件工艺性41 .冲裁件造型42 .冲裁件工艺分析43 .冲压工艺方案的确定42 .毛坯排样方案设计与材料利用率计算51 .排样方法的确定52 .布置方式的确定53 .冲裁力与压力中心计算61 .冲裁力的计算62 .其他冲压力计算64 .选择压力设备65 .模具总体结构设计71 .送料方式72 .卸料和出件方式73 .凹模板外形尺寸的计算84 .其他模板尺寸的确定85 .模架的选择96 .主要零件设计101 .凸、凹模零件设计102

2、.卸料和顶件装置设计12七,其他零件设计141 .模柄的设计142 .螺钉的选择143 .圆柱销的选择148 .校核模具高度149 .课程总结15参考文献16附录171 .下模座172 .下模垫板183 .凸凹模固定板194 .卸料板205 .凹模板216 .空心垫板227 .凸模固定板238 .上模垫板249 .上模座2510 .凸凹模2611 .推块2712 .冲孔凸模2813 .总装图28引言随着我国科学技术的进步、社会经济快速发展，模具成型技术与模具设计 与制造已成为当代工业生产的重要手段。近十几年来，中国模具工业发展 十分迅速，特别是高新技术企业的快速发展加大了用于技术进步的投资力

3、度，技术进步已成为企业发展的重要动力。虽然我国的模具工业和技术得 到了快速发展，但与国外工业发达的国家相比仍存在较大差距，未来的中 国模具工业和技术的发展空间是巨大的。冷冲压式利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离 或塑形变形，从而获得所需要零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工 方法。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。冲模是将材料 加工成所需冲件的一种工艺装备。冲模在冷冲压中至关重要，一般来说, 不具备符合要求的冲模，冷冲压就无法进行；先进的冲压工艺也必须依靠 相应的冲模来实现。由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料, 冲件的尺寸公差由冲模来保证，所以产品尺

4、寸稳定、互换性好。在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部 门都越来越多地采用冷冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航 天航空、电子、电气、轻工、仪表与日用品等行业。在这些工业部门中， 冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造 的零件，现在巳被质量轻，刚度好的冲压件所代替。可以说，如果在生产 中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、 降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的本文从一实例出发，详细介绍倒装复合模的设计步骤。一、分析零件工艺性1 .冲裁件造型13R1RZ15R7702X10.510.15 ._JR7一 19-

5、0.15_材料:08 F厚度：0.5mm2 .冲裁件工艺分析(1)该零件用材为08F钢塑性好，适用于冲压生产。(2)该零件的生产批量为大批量，因此在制定生产方案时，应充分考虑 如何提高生产率。(3)该零件形状规则，但不对称。(4)该零件的精度等级为IT11级，因此，模具的制造精度等级IT7级。综上，该零件具有良好的冲裁工艺性。3 .冲压工艺方案的确定。该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案：(1)单工序模：先落料，再冲孔，分布冲压。模具制造容易，且价格低，但生产效率低，不符合大批量生产要求(2)级进模：冲孔一落料连续冲压。由于该零件的精度要求为IT11级, 为满足精度要求，

6、有必要增加两个导正销，这样又使得模具结构变得复杂。(3)复合模：落料一冲孔同时冲压。这样既可以提高生产率，又可以借 模具精度来保证零件精度。综上，最后采用复合模进行生产。又由于该零件最小壁厚大于凸凹模要求的最小壁厚值(c (1.5-2) t)零件符合采用复合模进行生产的要求，最终确定冲压工艺方案为采用复 合模进行生产。二、毛坯排样方案设计与材料利用率计算L排样方案的确定排样方法大致可以分为：(1)有废料排样(2)少废料排样(3)无废料排样考虑到零件形状的特殊性，无法采用无废料排样。由于采用手工送 料，无法精确控制步距，出于保证冲裁件精度与模具寿命，确定排样方法 为有废料排样。由于料厚为0.5m

7、m,查手册确定搭边值为1mm。2.布置方式的确定用cad进行排样设计，得如下方案为最佳方案：37接下来进行材料利用率的计算。(1)冲裁件的实际面积A=842.11mm。无法避免的结构废料Aa=278.03mm(2) 条料宽度B=60mm,步距S=88.6mm(3) 材料利用率=A/BS=842. 11/(37*49)=46.45%三、冲裁力与压力中心计算L冲裁力的计算查相关手册得：08F钢材的 = 39g/7rmn2；材料厚度t=o.5mm; 落料周边长度Li = 152.548zmn冲孔周边长度乙2 = 94.2mm(4)总冲裁力 F =+ 5)5 = 4811.586/2.其他冲压力的计算

8、板厚为0.5mm的钢板，推件力系数卸料力系数勺= 0.04；推件力系数Kt = 0.055.尸卸=KXF = 192.46kgfF.： = KTF = 264.64kg f J又F, = F + Fw + 尸巾=S268.68kgf = 53kN3.压力中心的计算用inventor进行受力分析，得到压力中心如图所示四、选择压力设备查手册知，安全系数为1.3。由于PN1.3F总=68.9函，所以所选压力机 的公称压力应大于68.9kN.考虑到开式可倾压力机机身为可倾式结构，倾斜时便于冲压件或废料 从模具上滑下，可免去取件的步骤，有利于提高生产效率。并且开式的结 构便于工人进行手动送料等操作，故选

9、择可倾压力机。由手册查得J23-16开式可倾压力机的公称压力160k/N,满足使用 要求。故选择J23-16开式可倾压力计机，主要参数如下：公称压力160KN ;滑块行程55mm;立柱距离220mm滑块行程次数120次/min ;最大封闭高度220mm封闭高度调节量45mm ;滑块中心线至床身距离160mm工作台尺寸：前后300mm;左右450m模柄孔尺寸：直径40mli1；深度60mm五、模具总体结构设计1 .送料方式由于零件形状简单，价格低廉，而进行自动送料的成本较高，不符合 生产实际的要求，故选定送料方式为手工送料。导料方式的选择导料方式主要分为导料板与导料销，考虑到采用倒装复合模进行冲

10、裁, 并且要进行弹性卸料，所以导料板不符合要求。导料销分为固定式和 弹顶式，由于导料销的布置位置离凹模刃口位置较远，所以选择导料 方式为固定式导料销，并在凹模上开设避让孔。(2)挡料方式的选择挡料方式主要有固定挡料销、活动挡料销、回带式挡料销、侧刃， 考虑到采用倒装复合模进行冲裁，侧刃定距的方式不符合要求。由于 导料方式采用导料销，为了便于加工，挡料方式选择固定挡料销。2 .卸料和出件方式(1)卸料方式选择卸料装置主要可以分为(1)固定卸料装置(2)弹压卸料装置其中固定卸料装置的卸料力大，卸料可靠，适用于冲裁板料较厚 (t0.5mm),平面度要求不高的场合；弹压卸料装置的卸料力小，但 它既起卸

11、料作用，又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平面度较 高,适用于板料较薄的场合(t1.5mm) o综合考虑冲裁零件的要求，冲裁件尺寸较小，卸料力较小，弹压卸料 装置完全能够满足卸料力的要求，并且由于选择倒装复合模进行生产, 提高生产效率的同时，导致冲裁件的平直度受影响，故应选择弹压卸 料装置，弥补其平直度。确定卸料装置为弹压卸料装置。(2)出件方式选择成型后冲孔废料卡在凸凹模的内孔中，成型件卡在凹模中。由于采用 倒装复合模，卡在凸凹模内孔中的冲孔废料由下次冲裁时的凸模推出， 不用布置推件装置。而对于卡在凹模内的成型件，必须布置推出装置 进行推出。为了保证成型件的平整与推件可靠，建议采用弹性推出

12、与刚性推出 相结合的方法，一方面在推板上布置弹簧，冲裁时起到压料作用，保 证从冲裁件的平整，并且在成型后与时将冲裁件推出，避免用打杆推 出时冲裁件从高处掉落在凹模上，影响冲裁件质量与模具寿命，另一 方面为了防止有时弹簧未能有效推出，冲裁件卡在凹模内，也要在推 板上布置打杆，以确保推件的可靠。3 .凹模板外形尺寸的计算(1)由排样可知，垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离s=45.5mm由手册可得，材料厚度t=0.5mm, s=45.5mm时，凹模厚度系数k=0.3凹模厚度H = ks = 0.3 X 45.5mm = 13.65mm所得凹模厚度较小，考虑到凹模强度与压力机的最小封闭高度，取凹垂直于

13、送料方向的凹模宽度B = s + 0.3H = (45.5 + 3.5 X 21)mm = 119mm由手册得，材料宽度为60mm,厚度为0.5mm时，凹模孔壁至边缘的距离S2 = 30mm送料方向凹模长度L = sx + 2s2 = (60 + 2 X 30)mm = 120mm初定凹模外形尺寸为HXBXL=21X119X 120mm4 .其他模板尺寸的确定由于采用复合模进行生产，主要工作部分模板大致包括:凸模固定板、限位板、凹模版、卸料板、凸凹模固定板。根据凹模板的厚度大致确定凸模固定板厚度为16mm,限位板厚度为16mm,卸料板厚度为14mm,凸凹模固定板厚度为16mm。5 .模架的选择

14、根据国家标准，导柱模模架主要分为中间导柱模架、后侧导柱模架、对角导柱模架、四导柱模架，考虑到复合模对刚性与工作平稳度有较高要求，故后侧导柱模架不符合要求；四导柱模架精度远大于所要求的精度，并且成本较高，故也不符合要求。中间导柱模架与对角导柱 模架都符合生产的要求，从中选择中间导柱模架。根据中国模具设计大典表22.4-5中GB/T 2851-2008规定 的中间导柱模架规格。由凹模外形尺寸为H X B X L=21 X 119 X 120mm,压力机最大封闭高度220mm,封闭高度调节量45mm, 选定凹模周界为125X 125mm,参考闭合高度150190mm的中 间导柱模架。查得：上模座规格

15、 125X125X35 (GB/T 2855.1-2008)下模座规格 125X125X45 (GB/T 2855.2-2008)导柱规格 22X180; 25X180 (GB/T 2861.1-2008)导套规格 22X80X33; 25X80X33 (GB/T 2861.3-2008) 由此，所有模板的规格尺寸与材料选用如下：模板规格(LXBXH)材料上模座125X125X30HT200上模垫板125X125X845推杆固定板125X125X5Q235凸模固定板125X125X16Q235限位板125X125X1645凹模125X125X14Crl2卸料板125X125X1445凸凹模固定

16、板125X125X14Q235垫板125X125X8Q235下模座125X125X45HT200推板D8045六、主要零件设计1 .凸、凹模零件设计刃口尺寸计算A.刃口加工方式选择根据凸、凹模加工方式的不同，刃口尺寸的计算方法主要分为：分 开加工法和配做法。考虑到分开加工法主要针对圆形或简单规则形状 的冲裁件，并且模具的制造公差小，模具制造困难，成本高，而配做 法工艺简单，制造容易，模具的间隙由配制保证，可适当放大基准件 的制造公差，目前应用较为广泛。故确定加工方法为配做法。B.刃口尺寸计算落料以凹模尺寸为基准，冲孔以凸模尺寸为基准。因模具为复合模, 要同时进行冲孔与落料。因此要分别进行落料凹

17、模与冲孔凸模的尺寸 计算。由手册可得，厚度为0.5mm的08F钢材的初始双面间隙取值范 围为Zmin = 0.04mmZmax = 0.05mm(1)落料凹模与凸凹模外轮廓计算零件图R139L,一14 T 、. R7、/.19-15。工件尺寸图凹模图由手册可得，因零件精度为IT11级，故磨损系数x=0.5由磨损图可知，磨损后变大的尺寸代入公式+9Aj = (Amax-xA)04磨损后变小的尺寸代入公式Bj = (Bmin - xA)a 4凸凹模外轮廓的尺寸，按照凹模的实际尺寸配制，保证双面间隙为0.04 mm 0.0 5mm(2)冲孔凸模与凸凹模内轮廓计算工件尺寸图磨损图由磨损图可知，磨损后变

18、小的尺寸：Bpi = (Bp11nin 一 必几4Bp2 = (Bp2min 一凸凹模结构设计巳知冲裁件的最小壁厚为5.5mm。根据手册可得，冲裁材料厚度 为0.5mm的板料的凸凹模的最小壁厚为2.5mm,故凸凹模的最小壁 厚满足要求。凸模结构设计A.凸模结构形式圆凸模的结构形式主要分为标准圆凸模，凸缘式圆凸模，直通式凸 模，由于冲裁件内孔为圆形，形状简单，冲裁力不大，故凸缘式圆凸 模与直通式凸模不符合要求。考虑到标准圆凸模的配合段占据整个凸 模长度的一半，将导致凸模固定板过厚，于是决定不采用标准件，自 行加工。凸模的固定采用凸模固定板配合段定位，凸模固定板压紧的 方式。B,凸模长度计算根据模

19、具结构，凸模长度等于凸模固定板、限位板、凹模厚度之和。 由于凸凹模将会进入凹模板一段距离，再加上一定的增加长度（凸模 进入凹模的深度0.5mm）。即凸模长度 h=42mmC.凸模强度与刚度校核由于凸模直径为7mm和16mm,冲裁的板厚为0.5mm,凸模的 截面尺寸相对于板料厚度大了很多，故不需要进行强度和刚度的校核。 凹模型腔结构设计A.凹模结构形式与固定方式凹模的结构主要分为整体式和镶拼式，由于冲裁件形状简单，尺寸 较小，冲裁所用的凹模选定为整体式。由于采用整体式的凹模版，凹 模板与上模座之间采用螺钉锁紧，销钉定位。B.凹模孔口的结构形式凹模孔口的结构形式主要分为：全直壁型孔、阶梯形直刃壁型

20、孔、 斜刃壁凹模。考虑到采用倒装复合模，凹模在上模，要从凹模内进行 推件，故斜刃壁凹模、阶梯形直刃壁型孔不符合要求，凹模孔口的结 构形式选定为全直壁型孔。2.卸料和顶件装置设计卸料装置设计A.弹性元件的选用1）初定弹簧数量n。为确保卸料平稳，拟选n=42）计算每个弹簧的预压力号=?=竽= 755N3）由2Fy估算弹簧的极限工作载荷Fj=2Fy=1510N由国际标准模具弹簧ISO10243,初选SJM32X 16X44。规格：DH=32mm, Dd= 16mm, h0=44mm, hj=16.3mm, Fj=1718N, n=7 圈。4）计算弹簧预压缩量h = 7.2mmy Fj5）校核h =

21、hy + hx + hm = （7.2 + 1 + 1 + 5）mm = 14.2mm (16+16+10+14)mm=56mm, L （16 + 16 + 5-4）mm = 33mmo根据中国模具设计大典JB/T 7650-1994 ,确定推杆的规 格为6x35oC.推板的设计考虑到推件块的大小与推杆的布置情况，推板选择直径为80mm, 厚度为6mm的圆板。D.弹性元件的选择1）初定弹簧数量n。为确保卸料平稳，拟选n=62）计算每个弹簧的预压力0=奥= 689N3）由1.5Fy估算弹簧的极限工作载荷Fj=1.5Fy=1033.5N由国际标准模具弹簧ISO10243,初选SJM20xl0x25

22、o 规格：DH=20mm, Dd=10mm, h0=25mm, hj= 12.0mm, Fj=1292N, n=2.5 圈。4）由于是进行推件的弹簧，则不需要进行校核。七、其他零件设计1 .模柄的设计模柄主要分为旋入式、压入式、凸缘式。考虑到上模座的尺寸较小， 而凸缘式的面积较大，故不符合要求；并且模柄下的垫板开有推板孔， 故压入式也不符合要求，所以选定模柄为旋入式模柄。根据un=214.57nm压力机最大闭合高度220mm,闭合高度调节量45mni。由于(220 45) mm H3 220mm故模具高度满足要求九、课程总结我觉得很荣幸能选上林老师的这门模具设计课，课上老师很认真给我 们讲解了冲压技术和模具设计。刚开始我很认真地听，也学到了很多东西。 但是由于这学期要考研，到了后面，听课就静不下心来了，所以错过了很 多东西。考研结束后，我才开始做大作业。看着自己的图纸，由于后面讲模具 设计时没有认真听讲，我设计开始时无从下手，于是去图书馆借了几本模 具设计书，在往上也查了很多相关的资料，才开始按照老师的设计要求, 一步步