模具课程设计-限制件复合模设计

限制件复合模设计PAGEPAGE3模具课程设计计算说明书目录TOC\o"1-3"\u摘要 20引言 31冲裁件的冲压工艺性分析 41.1制件材料 41.2制件结构形状 41.3制件尺寸精度 42冲制件工艺方案的拟定 53模具的总体结构设计 63.1模具类形的选择 63.2操作方式 63.3卸料、出件方式 63.3.1卸料方式 63.3.2出件方式 73.4送料方式 73.5导向方式 74工艺计算 84.1刃口尺寸计算 84.2排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率 94.2.1排样方式的选择 94.2.1计算条料宽度 94.2.1确定步距 94.2.1材料的利用率 94.3冲压力的计算 104.4压力中心的确定 105模具主要零部件的设计与选用 105.1落料凹模设计 105.2固定板、卸料板、垫板外形尺寸的设计 115.3卸料装置的设计 125.3.1弹性元件橡胶的选择 125.4凸凹模的设计 125.5模架以及其他零部件的选用 125.5.1模架 125.5.2模柄 135.6导料装置的设计 136校核模具的闭合高度以及压力机的参数 136.1校核模具的闭合高度 136.2压力机的参数 137结束语 14参考文献 15PAGEPAGE16摘要近年来，我国家工业的高速发展对模具工业，尤其对冷冲模具提出了越来越高的要求，2004年，冷冲模具在整个模具行业中所占比例已大大上升，据有关专家预测，在未来几年中，中国冷冲模具工业还将持续保持年均增长速度达到15%左右的较高速度的发展。冲压成形是金属成形的一种重要方法，它主要适用于材质较软的金属成形，可以一次成形形状复杂的精密制件。本课题就是将限制件作为设计模形，将冷冲模具的相关知识作为依据，阐述冷冲模具的设计过程。本设计对限制件进行的复合模设计，利用UG软件对制件进行设计绘图。明确了设计思路，确定了冲压成形工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。并绘制了模具的装配图和零件图。本课题通过对限制件的冲压模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。关键词：冲压模具，冲压成形，模具设计

限制件复合模设计杨薇1644122020引言冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化等特点。研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义，模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、模具使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。1冲制件的冲压工艺性分析 1.1制件材料图1-1由图1-1分析知：Q235-A钢为普通碳素钢，综合性能较好。具有良好强度、塑性、焊接性以及压力加工性，适合冲裁加工。1.2制件结构形状工件结构形状相对简单，有一个φ18的孔和一个6*12的矩形，孔与矩形，矩形与边缘，孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为1.2mm满足许用壁厚要求（孔与边缘之间的壁厚），可以冲裁加工。1.3制件尺寸精度根据零件图上所注尺寸，制件要求不高，尺寸精度要求较低，采用IT14级精度，普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。2冲制件工艺方案的拟定方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔—落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔—落料级进冲压。级进模生产。表2.1各类模具结构及特点比较模具项目比较种类单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13～IT10级可达IT10～IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小形尺寸厚度较厚小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm零件平面度低一般中小形件不平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小形冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小形制件的大批量生产根据分析结合表分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且制件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度能满足要求。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模高，一般适用于大批量，小型冲压件。通过对上述三种方案的分析比较，该制件的冲压生产采用方案二为佳。3模具的总体结构设计3.1模具类形的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模方式冲压，所以模具类形采用倒装复合模。复合模是在压力机的一次行程中，在同一位置上同时完成两道及两道以上工序的冲模。复合模的定距方式比较多，本模具采用导正销定距。3.2操作方式 零件是电器产品中的一个零件，但合理安排生产可用自动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。3.3卸料、出件方式3.3.1卸料方式刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的制件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.2～0.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.1～0.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。制件平直度较高，料厚为1.2mm相对较薄，卸料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对制件施加的是柔性力，不会损伤制件表面，故采用弹性卸料装置。3.3.2出件方式根据零件的结构和选择复合模冲压的方式，本模具采用向下落料的方式进行出件。3.4送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且送料方向的凹模宽度B较一般复合模长，故采用纵向送料方式，即由前向后送料。3.5导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和制件质量及方便安装调试，该级进模采用中间导柱的导向方式，即方案四最佳。4工艺计算4.1刃口尺寸计算用分开加工法，分别计算其落料及冲孔的凹模和凸模尺寸及制造公差。（查表得X=0.5）查表3-5得Z=0.14mm，Z=0.10mm。Z-Z(0.14-0.10)mm=0.04mm,取=0.02mm,=0.02mm。落料尺寸：A（18.32.59.R15)B(6)C（5）。冲孔尺寸：B（12.6.φ18）。落料：先确定凹模刃口尺寸，然后把间隙放在凸模上。；；冲孔：先确定凸模刃口尺寸，然后把间隙放到凹模上。4.2排样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率4.2.1排样方式的选择零件形状有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排。如图所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压后的条料水平方向旋转180度，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隙中冲裁出第二部分工件。搭边值取1.0mm和1.2mm（表3-12），料宽度为B=59+1.2×2=61.4mm，步距为S=18+15×2+1×2=50mm，冲裁件面积A=907.6，一个步距的材料利用率为。图4.14.3冲压力的计算通过查表2-3，取Q235-A钢的抗拉强度为400MPa，通过查表3-16取K=0.03，K=0.05，K=0.06,则冲压力计算过程如下：F=Lt=169×1.2×400N=81120NF=LT=34×1.2×400N=16320NF=F+F+F=(81120+16320)N=97440NF=KF落=0.03×81120N=2433.6NF=nKF冲孔=2×0.05×16320=1632NF=KF=0.06×97440=5846.4NF=F+F+F=（97440+2433.6+1632）N≈102kN初步选择压力机形号为J23-10A。4.4压力中心的确定由计算可得压力中心坐标为（2.31.0），偏移坐标原点O较小，为了便于模具的加工和装配，模具压力中心仍选坐标原点O。5模具主要零部件的设计与选用5.1落料凹模设计落料凹模刃口形式选择直刃口。材料选择Cr12MoV60～64HRC。凹模厚度H(H≥15mm)：H=Kb………………（3-22）查表3-18，根据材料厚度t=1.2mm，b=59mm，得K=0.25，有式（3-22）得凹模厚度H为：H=0.25×59mm=14.75mm≈15mm凹模壁厚C=（1.5-2）×H=（1.5-2）×15=22.5-30mm根据表5.1所以壁厚取25mm。凹模宽度：B=步距+2壁厚=50mm+2×25mm=100mm凹模的长度：L=料长+2壁厚=59mm+2×25mm=109mm调整凹模外形尺寸L×B×H，选用标准件取L×B×H=120mm×100mm×25mm表5.1凹模壁厚的取值范围（单位：mm）冲件料宽冲件料厚≤0.8>0.8～1.5>1.5～3>3～5≤40>40～50>50～70>70～90>90～12020～2522～2828～3632～4235～4522～2824～3230～4035～4540～5224～3228～3632～4238～4842～5428～3630～4035～4540～5245～585.2固定板、卸料板、垫板外形尺寸的设计固定板、卸料板、垫板外形尺寸取值同凹模，根据JB/T7643.2-2008标准规定取凸模固定板的尺寸为L×B×H=120mm×100mm×12mm，凸凹模固定板的尺寸取120mm×100mm×14mm，卸料板取120mm×100mm×12mm，垫板的尺寸取L×B×H=120mm×100mm×6mm。固定板、卸料板、垫板材料均采用45钢。5.3卸料装置的设计5.3.1弹性元件橡胶的选择橡胶是冲模中常用的弹性元件，其许用负荷比弹簧大，安装调整也很方便。卸料、顶件常用硬橡胶，拉压边多用软橡胶。此次选用卸料用的硬橡胶，材料PUR（预压量取10%-15%），橡胶高度H与直径D应有适当比例H=（0.5-1.5）D。5.4凸凹模的设计凸凹模采用直通式结构，内孔为冲孔凹模，刃口形式选用图5-1，凸凹模长度L=h+h+t+（15～20）mm=[14+12+1.2+（15～20）]mm=42.2～47.2mm取50mm。冲孔凸模的长度取与落料凹模相同长度。冲圆孔凸模采用带台式凸模落料凹模和冲孔凸模均采用Cr12MoV。图5-15.5模架以及其他零部件的选用5.5.1模架根据凹模周界L×B=120mm×100mm按GB/T2851-2008选择125mm×100mm×（140～165）mm的中间滑动导柱模架。上模座厚度取30mm,下模座厚度取35mm。根据上下模座选取导柱分别为Φ9mm×120mm,Φ10mm×120mm；导套分别为Φ9mm×75mm×15.5mm,Φ10mm×75mm×17.5mm。模具的闭合高度为：H=H+H+H+H+H+H=（30+6+12+25+50+35）mm=158mm模具的闭合高度处于所选模架的闭合高度范围内。5.5.2模柄模具采用压入式模柄，模柄与模座孔采用过度配合H7/m6，并加销钉防转。根据JB/T7646.1-2008模柄选择A20mm×90mm，材料选择45钢。5.6导料装置的设计导料销的作用是挡住条料搭边或冲压件轮廓以限制条料的送料距离。本模具为倒装复合模，经选择用活动导料销，采用45钢。6校核模具的闭合高度以及压力机的参数6.1校核模具的闭合高度根据拟选压力机J23—10A，查开式压力机参数表可知压力机的装模高度为125～180mm，根据H+10mm≦H≦H-5mm，本模具工作时加垫板即可满足。6.2压力机的参数通过较核，选择开式双柱可倾式压力机J23—10A能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：100KN滑块行程：60mm最大装模高度：180mm工作台尺寸（前后×左右）：240mm×360mm模柄孔尺寸：30mm×50mm7结束语设计是源头，设计虽然只占模具成本的10%左右，却决定了整个模具成本的70%～80%。所以，作者在设计时详尽地考虑了模具结构，考虑提高生产率，如何方便维修。但是，又不能完全依赖于设计，在实际生产中要具体问题具体分析，根据实际状况进行模具调整也是必需的。在生产中模具的维修、保养也是很重要的。在模具维修时，应该多注意细节，找出根本原因，针对其维修。在拆装模具时，要认真仔细，以防损伤模具。定期的维护、保养也可以大大提高模具寿命。从整个设计过程来看，该连接板采用倒装复合模，模具结构设计合理，加工简单，操作方便，通过落料与冲孔一次成形，工作效率高，零件成形质量好，大大提高了生产效率，降低了生产成本，满足了生产需求，而且该设计思路可扩展推广到其它类似零件的产品模具设计中去。参考文献[1]肖祥芷，王孝培.中国模具设计大典（第三册）[M].南昌：江西科学技术出版社，2003.[2]王孝培.冲压手册（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000.[3]《冲模设计手册》编写组.冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.[4]王芳.冷冲压模具设计指导[M].北京：机械工业出版社，1999.[5]毛柄秋，田卫军，李云霞等.中文版UGNX7.0基础教程【M】.电子工业出版社，2010.[6]于位灵.实用冷冲模设计[M].北京：机械工业出版社，2011.[8]张鼎承.冷冲模的设计与制造[M].上海科技出版社，1995.[9]王芳.冷冲压模具设计指导[M].机械工业出版社，1982.[10]黄健求.模具制造[M].机械工业出版社，2001.[11]李德群.现代模具设计方法[M].机械工业出版社，2004[12]陈万林.实用模具技术[M].机械工业出版社，2000.[13]模具实用技术从书编委会[M].冲模设计与应用实例，1986.[14]成虹.冲压工艺与模具设计[M].高等教育出版社，1987.[15]冲模设计编.冲模设计手册之四[M].机械工业出版社，1999.基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基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