连接板冲压模具设计

　　要：模具是制造业的重要工艺基础，在我国模具制造属于专用设备制造业。本设计是连接板冲孔、落料复合模设计，冲模的结构性能直接反映了冲压技术水平的高低。选用材料时应考虑模具的工作特性，受力情况，冲压件材料性能，冲压件的精度，生产批量以及模具材料的加工工艺性能和工厂现有条件等因素。冲床的选用主要是确定冲床的类型和吨位。板料冷冲压加工是机械加工的一个重要组成部分。它应用十分广泛。但由于传统的加工存在着冲压工艺方案选择不合理、冲压间隙选择过大，压力机不相匹配等问题。本文就以连接板冲孔、落料复合模设计主要介绍了冲压模具设计的全过程：

　　1．经工艺分析工艺计算，间隙值的选择，确定了该设计工艺流程及冲模结构形式。

　　2．同时对所设计的模具分别进行了分析说明，

　　3．对压力机做出了合理的选择，

　　4．整个过程采用AutoCAD软件绘制模具的二维装配图和个别零件图。

　　1前言

　　冷冲压技术从最初的作坊式生产到现在的专业化模具工业生产，从无到有发展迅速。而我国模具工业在近20年来发展更是迅速，模具及模具加工设备市场需求潜力巨大，发展前景广阔。

　　随着工业的发展，工业产品的品种、数量越来越多，对产品质量和外观的要求，更是日趋精美、华丽。所以20多年以来，我国已成为使用各类模具的大国，其中，汽车、摩托车与家电产品生产用的各类模具的年需求量已占全国模具总量的60%以上。但是，我国模具生产能力和水平，与国外相比则差距颇大，造成20世纪90年代模具进口量占全国模具销售总额的1/3以上，达6亿~10亿美元。

　　以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。

　　导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠，并能冲裁间隙的均匀，冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模，适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。

　　本设计说明书是根据《冷冲压工艺及模具设计》、《冷冲压模具设计指导》、《冲模设计手册》、《中国模具设计大典》编写的。设计了一副简单的复合模，该工艺过程中利用了冲孔和落料等工艺方法。由于缺乏经验、知识有限、时间仓促，该说明书中难免出现一些不足之处，请老师和同学们多多指教，谢谢大家的支持！

　　本说明书由湖南生物机电职业技术学院模具设计与制作专业07级355班谢意伟主编，刘真挚、张军老师审核。在编写的过程中得到了刘真挚、张军、张秀玲等老师指导和帮助，同时还得到了同学们的提示，特在此表示衷心的感谢！

　　由于水平有限，缺点错误再所难免，欢迎大家！

　　材料及厚度：10，1mm

　　零件图形：

　　2.2设计要求

　　1、绘制模具总装图，必须是0号图。

　　2、绘制全部自制零件的工程图

　　3、编制典型零件的加工工艺规程

　　4、编写设计说明书

　　设计工作量应至少完成折合A0号图纸三张和一份10000字以上的设计计算说明书。

　　3冲裁工艺分析

　　冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。根据这一要求对该零件进行工艺分析。

　　4确定冲压工艺方案

　　确定方案就是确定冲压件的工艺线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。

　　方案的比较与分析

　　方案(1)模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，且生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。由于零件结构简单对称，为提高生产效率，主要可以应用以下两种方案即采用复合冲压或级进冲压，又由于级进冲压模具结构相对复合冲压模具结构较大，且较为复杂些，为了便于工艺加工及节省昂贵的模具材料，本模具采用复合冲裁方式进行生产，且结构紧凑，零件精度高。

　　方案的确定

　　由零件尺寸可知，查表3-28（参考文献[1]）得最小壁厚δ为2.7﹤5.75mm即凸凹模壁厚大于允许的最小壁厚，所以为便于操作完全可以采用复合模结构。

　　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，因该制件较薄，为制件平整，采用弹压卸料装置。它还可以对冲孔小凸模起导向作用和作用，和定位钉定位方式。

　　排样

　　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。

　　冲压模对排式排样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60x20，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零件精度，排样方式采用直排有废料排样。

　　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，冲出合格的冲件，以及条料有一定刚度，便于送料。

　　搭边数值取决于以下因素：

　　①件的尺寸和形状。

　　②材料的硬度和厚度。

　　③排样的形式（直排、斜排、对排等）。

　　④条料的送料方法（是否有侧压板）。

　　⑤挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。

　　查表3-13（参考文献[1]）得搭边参考值为：沿边a=1.8工件间a

　　+2a+Z）

　　即得B=（60+2x1.8+0.5）=64.2

　　式中Z—导料与最宽条料之间的间隙，其值由表3-16查得（参考文献[1]）

　　△—条料宽度偏差，其值由表3-15查得（参考文献[1]）

　　裁板方式与利用率的计算

　　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，有能安全生产。

　　查附表3（参考文献[1]）选用的板料规格为600x1200x1mm

　　(1)横裁：

　　根据板料的规格及零件的尺寸，剪切条料尺寸为64.2x600，一板料可裁条料为18条，每条可冲零件的个数为26个，即一块板料可冲裁总的零件个数为18x26=468个

　　根据式3-10（参考文献[1]）一块板料的利用率为：

　　η=n

　　一块板料秘冲制件的总个数

　　(2)纵裁：

　　剪切条料尺寸为64.2x1200，一块板料可裁条料共9条，每条可冲零件的个数为54个，即一块板料可冲裁总的零件个数为54x9=486个。

　　根据式3-10（参考文献[1]）一块板料的利用率为：

　　η=n

　　冲压力计算

　　5.2.1.力的计算

　　计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：

　　F=AΓ式3-1（参考文献[1]）

　　式中，A为剪切断面面积，Γ为板料的抗剪强度。

　　考虑到刃口的磨损、间隙的波动、材料力学性能的变化、板料厚度的偏差等因素的影响，可取安全系数为1.3，并取抗剪强度τ为抗拉强度σb的0.8倍，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：

　　工作零件刃口尺寸计算

　　刃口工艺分析：结合模具及工件的形状特点，此模具制造宜采用配作法，落料时，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要求配作；冲孔时，则只需计算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模实际尺寸按要求配作；只是需要在配作时最小双面合理间隙值查表3-33

　　L=20+2x30

　　=80mm

　　式中H—凹模厚度

　　B—垂直于送料方向的凹模宽度

　　L—送料方向的凹模长度

　　k—系数，查表3-24（参考文献[1]）取k=0.30

　　s—垂直于送料料方向的凹模刃壁间的最大距离

　　s

　　—送料料方向的凹模刃壁到凹模边缘的最小距离

　　查表2-41（参考文献[3]）根据所算得的尺寸，确定凹模

　　板外形规格为125x125x18(mm)，因考虑到昂贵的模具材料的节省，将凹模板作成薄型形式并加空心垫板后实取为125x125x14(mm)其

　　模架、模柄的选择

　　(1)模架

　　随着冷冲压技术的发展和新型模具材料的出现，模具结构也发生了一定的变化，虽然模具的结构类型很多，但对其基本要求是一致的。即不仅能冲出合格的零件，适应生产批量的需要，而且要求操作方便，生产安全、寿命长、成本低，以及制造和维修方便。随着冷冲模国家标准实施以来，在设计模具时对冲模模架的选择一般都是按国家标准来选的。

　　由前面所确定的为标准的后置导柱模架，又根据凹模周界尺寸L=125mm

　　B=125mm初选模架125x125x(160~190)mmGB/T2851.3-90.查表2-41（参考文献[2]）

　　又依模具结构草图及以上得到的各板厚度，可知模具闭合高度H=35+6+40+58+45-1=183mm在模架最大最小闭合高度（160~190）之间。

　　所以所选模架合适。

　　(2)模柄

　　本模具采用压入式模柄，又根据所初选的压力机，从而得到的模柄孔尺寸参数，可以确定模柄相关参数如下：

　　材料：Q235

　　规格：A40x95

　　选定设备

　　压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。

　　当压力机的动精度不好时，就等于哟暖和精度不好的压力机进行冲压加工。由于测量动精度很困难，目前还没有压力机动精度的标准，生产厂家也只压力机的静精度。因此压力机的动精度一般只能根据其静精度的好坏、框架结构形式和尺寸以及对压力机生产厂家的信任程度来推断。

　　根据第三部分初选的压力机，以及第四部分所得到的模具闭合高度，校核压力机是否合适。

　　H

　　压力机主要技术参数如下表所示：

　　8结论

　　此次毕业设计是我们从大学毕业生未来工作单位重要的一步。通过这一段时间的冷冲压毕业设计，从最初的查阅技术文献和资料，Pro/E、AutoCAD画装配图，零件图，到最后编写设计计算说明书，其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。我接受到了实实在在的设计实践，进一步加强了独自完成项目设计的能力，更加熟练地掌握了查阅资料的方法。同时，我能够系统而扎实地巩固大学以来所学的专业知识，研究课题方向，充分利用几年来所学的各种专业知识来进行问题的分析，并通过查阅各种相关文献和交流来解决问题和创新设计。这次设计是我工作岗位前的一次很好的准备活动，是一次热身赛，它必将对我今后更快，更好的适应社会工作产生积极而显著的作用。

　　在大学时光里，我学习了大量的基础课程，也学习了许多机械类的专业课程，同时还进行了金工实习、数控实习、钳工实习和两次课程设计。这些课程的学习，以及课程设计的演练都为这次毕业设计做了很好的准备。基础课和专业课，它们为我的设计做了前提，它们是我设计的理论基础和知识基点；金工实习、数控实习让我深入而清楚的看到了在实际生产中机械产品的结构和工作运转情况；钳工实习让我知道了在模具制造过程中应该注意的种种问题；而两次课程设计则是和这次毕业设计设计最接近，最有相似之处的，它们为我这次的设计的顺利进行起到了很好的铺垫作用。正是有了这老师的不断，我才能够很好地完成本次的毕业设计。

　　在毕业设计设计过程中，通过老师的和指导，以及通过与同学的沟通交流，我对冲裁模的设计过程有了进一步的了解。同时对于装配图绘制过程中涉及到尺寸标注、公差与配合、材料、热处理要求以及其他各项技术要求，我都进行了细致的查阅。

　　通过这次设计，我不仅从技术文献和资料身上学到了知识和技能，进一步提高了自己的计算机辅助设计能力，更重要的是，能够初步地解决在制定冲压工艺规程和设计冲模中的问题，锻炼了自己分析问题和解决问题的能力。我也感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。同时，我也初步体验到了模具设计工作中的乐趣与枯燥，简洁与繁杂，知识的深入与广博。

　　但是毕业设计也出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学四年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人，为中国机械专业做出自己的微薄之力。

　　[1]王孝培主编《冲压手册》.：机械工业出版社出版社，1990.11

　　[2]王芳主编《冷冲压模具设计指导》.：机械工业出版社出版社，1990.10

　　[3]郑家贤主编《冲压工艺与模具设计实用技术》.：机械工业出版社，2005.1

　　[4]曾霞文、徐政坤主编《冷冲压工艺及模具设计》.长沙：中南大学出版社，2006.1

　　[5]吴兆祥主编《模具材料及表面热处理》.：机械工业出版社，2000.5

　　[6]谭海林主编《模具制造工艺学》.长沙：中南大学出版社，2006.5

　　[7]王卫卫主编《材料成型设备》.：机械工业出版社出版社，2004.8

　　[8]谌康焘主编《机械绘图》.上海：交通大学出版社，2004

　　[9]欧圣雅.冷冲压与塑料成型机械.：机械工业出版社，1998

　　[10]王编译.机械液压拉伸.模具技术，1985(3)

　　通过这次毕业设计的锻炼，深刻体会到了做模具设计要求的知识范围之广，要求对各种专业知识都熟练的掌握。在指导老师的指导下顺利完成了此次毕业设计。通过此次毕业设计的锻炼，让我对模具设计的基本流程有了更加清晰的认识，对模具的构造有了进一步的认识。

　　在这里首先要感谢我的导师。他平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢和我一起作毕业设计同学，他们在本次设计中勤奋工作，克服了许多困难来完成此次毕业设计，并承担了大部分的工作量。如果没有他们的努力工作，此次设计的完成将变得非常困难。