页面，页面，第三编号冲压模具课程设计说明书，题目铜垫片倒装复合模，院系机电工程学院，专业机械设计制造及其自动化，学生姓名，学号，指导教师，职称讲师，题 目类型，非理论研究，非实验研究，是工程设计，非工程技术研究，非软件开发，2012年06，摘要模具是制造业重要工艺基础，在我国模具制造属于专用设备制造业。中国制造模具以及使用模具的时间很早，然而长期以来都没有形成产业，一直到20世纪80年代后期，中国模具工业才进入发展的快速通道，近些年来，国有模具企业取得了很大的发展，三资企业、乡镇模具企业的发展速度也非常快，冷冲压模具在机械制造、电子工业以及电气工程等各个行业中都有着其应用，这些分布也非常广泛，在各个行业中，冷冲压模具都起着很重要的作用。通过冷冲压加工的这种方式能够得到形状复杂的工件，这些工件使用其他加工方法很难加工，比如薄壳零件等 。冷冲压，其尺寸精度是借着模具来予以保证的，所以，尺寸稳定，并且互换性很棒，在本文之中，针对弯曲件也就是一汽配件，分析了其成型工艺诸多特点，涉及到工件展开图对尺寸进行计算，针对工件开展工艺方面的解析，计算冲裁力与弯曲力，明确模具设计存在的难点，进而确定复合模的排样方案，完成复合模以及弯曲模总体结构的设计，这一汽配件的工艺过程分别是冲孔，而后还有落料，接着是弯曲，通过采用一副冲孔落料模以及一副弯曲模来达成该制件的冲压过程 。对凸模做出了详尽介绍，对凹模予以详解，对固定板展开细致说明，对卸料装置等零部件进行设计与制造方面的阐述，还涉及压力机的选择，阐明模具工作过程，说明各成形动作协调性，提到凸模与凹模装配间隙，制定典型零件加工工艺。关键词:冷冲压模具；止动件；复合模；冲孔落料；模具设计制造 摘要 模具是制造业重要工艺基础，在我国，模具制造属专用设备制造业。中国虽很早就开始制造模具及使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具行业才驶入发展快车道。近年来，不仅国有模具企业有很大发展，三资企业、乡镇模具企业发展也相当迅速。冷冲压模具在现代工业、机械制造、电子、电器等行业有非常 important role。冷冲压方法能加工形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如外壳零件等。冷冲压模具能确保尺寸精度，进而保证尺寸稳定性、互换性。本文分析Z形件成型工艺特点，涵盖工件尺寸计算扩大方案、零件工艺分析、冲裁力与弯曲力计算、模具设计及确定复合模方案布局难点，完成复合模冲裁与弯曲模整体结构设计。Z形件配件用于一汽，工艺为冲孔、落料、弯曲，用冲孔落料模与弯曲模完成零件冲压过程。详述冲头、凹模、固定板、卸料设备等零件设计制造及压力机选型，阐述模具工作过程、成型动作协调及冲头与凹模装配间隙，并制定典型加工工艺。关键词:冷冲压模具；定位器；复合模；冲孔落料模 模具设计制造 目 录引言 1 1铜垫片冲压工艺分析 2 1.1零件分析 2 1.1.1对工件，有结构工艺要求 2 1.1.2工件有精度及毛刺 2 1.2定工艺方案 3 1.3排样设计与计算 3 1.3.i搭边 3 1.3.ii材料利用率 5 1.4冲裁工艺力 5 1.4.i计算冲裁力 5 1.4.ii选取压力机公称压力 6 1.5冲压压力中心 7 1.6零件刃口尺寸计算 7 1.6.i刃口尺寸计算有基本原则对冲压工艺过程进行设计，需从对产品的零件图展开分析开始，分析零件图涵盖技术以及经济这两个方面，冲压加工方法的经济性分析，冲压加工方法属于一种先进的工艺方法，因具备生产率高，材料利用率高，操作简单等等一系列优点而被广泛运用，鉴于模具费用高，生产批量大小对冲压加工的经济性起着决定性作用，批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性不明显，此时采用其他方法制作该零件或许会更有成效。（2）冲压件的工艺性分析，冲压件的工艺性，指的是该零件在冲压加工里的难易程度，在技术层面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求，以及材料性能等因素，是否贴合冲压工艺的要求，良好的工艺性，应确保材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，并且寿命长，产品质量稳定，操作简单，方便等 。无论冲压件的几何形状是怎样以及尺寸大小为几何，其生产过程通常都是起始于从原材料进行剪切下料，之后历经各种冲压工序以及其他需要的辅助工序来加工出图纸所要求制成的零件。对于某些组合冲压件或者精度要求较高的冲压件，还得经过切削焊接或铆接等加工方可完成。1 铜垫片冲压工艺分析1.1 零件分析此设计是一个由冲孔、落料工序制作而成的工件。该工件结构简单，是应用广泛的薄垫片。材料是紫铜T2，厚度是1mm，依据给出的零件图，其数据如下：1.1.1 对于工件的结构工艺要求，（1）工件的结构形状，当满足装配、使用性能和效果条件时，该工件的形状呈对称、简单，且比恩与实现无废料与少废料排样；（2）工件的外形无尖角，在各直线或曲线的链接处有适宜的圆角过渡，利于提高工件的质量，与延长模具使用寿命；（3）工件不存在凸出或凹入部分，此工件没有伸出悬臂和窄槽；（4）工件孔与孔的边缘之间，孔的外边缘与外形边缘之间的直线宽度不可过小，否则会影响到模具零件的强度、工件的质量、模具的结构复杂性及使用寿命。先看工件的精度跟毛刺精度，其可分成精密级以及经济级这两种：其一，精密级乃是冲压工艺技术所许可的精度；其二，经济级是借由经济手段达成的精度。另外，针对于那些对尺寸或者配合精度有着很高要求的静谧级高精度而言，得安排特殊的成型方法。再说毛刺，于普通冲裁里面，鉴于凸凹模存在一定间隙，再加上冲件材料的轻度、厚度以及模具入口锋利程度等因素，冲件断面真正的前切面与刚接触的吊扣之间有一小段距离，一般大约为冲件坯料厚度的1/3 - 1/5或者更少 。其剩余部分是因经历撕裂从而出现分离状况的由于冲件通常具备塑性所以于撕裂阶段便会形成高低各异的毛刺故而普通冲裁所产生的毛刺是难以避免的1.2确定工艺方案依据零件的结构在冲裁部分工艺方案能够存在以下几种情形方案一是采用落料以及冲孔的单工序模来开展生产的其特点如下，模具结构简单，制造方便，然而要运用五道工序，需借助五副模具，在成本方面比较高，并且生产率较低，于生产期间使零件尺寸精度难以得到保证，通常仅适用于生产小批量以及精度有要求的零件，所以单工序难以满足该零件生产要求；方案二：采用落料加上冲孔的复合模，复合模的特点是生产率颇高，冲裁件的内孔跟外缘的相对位置精度较高，冲模的轮廓尺寸较小，可是复合模结构繁杂，制造精度要求高，成本高昂 。复合模主要用于生产冲裁件，冲裁件的生产批量大，且精度要求高。方案三为采用级进模加工。级进模的生产率比单工序模高，它减少了模具数量，也减少了设备数量，工件精度比较高，便于操作，还便于实现生产自动化。对于冲压件，若特别复杂且后孔边距较小，用简单模后复合模冲制存在困难时，可用级进模逐步冲出。但是级进模轮廓尺寸大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。把综合以上所说的三个方案，依据零件的结构，鉴于该零件是大批量生产的情况，所以选用方案二的复合模较好，这点是没错的。不过考虑到经济性，还有基于我们的设计要求以及目的，能够采用单工序简单模；1.3排样设计与计算，按照材料的经济利益利用程度，排样的方法能够分成废料和无废料以及少废料；依据工件的形状，判定采用无废料排样的方法是没办法做到的，然而能够采用有废料且少废料的排样方法。在搭边排样时，冲裁件相互之间以及冲裁件与条料侧边之间所留下的工艺余料，被称作搭边，搭边值既不可过大，也不可过小，若搭边过大，则会造成材料浪费，若搭边过小，便无法起到搭边应有的作用，材料有可能会被拉扯进凸、凹模之间的缝隙里，进而致使模具刃口遭到破坏，搭边的合理数值乃是在保证冲裁件质量以及模具寿命，并且保证自动送料时不会被拉弯、拉断的条件下所允许的最小值，影响搭边值的因素有板料厚度，有材料种类，有冲裁件大小，还有冲裁件的轮廓形状等 。条料是经板料（或者带料）剪裁下料获取的，而为确保送料顺利，对该条料宽度B作出规定，其在数值上，上偏差设定为0，下偏差则设定为负值（-Δ）；搭边以及条料宽度的确定方法为，查阅《冲压工艺与模具设计（第二版）》中的表2. 5. 2，据此确定零件沿边a的值为2mm，另外零件之间a1的值为1.8mm，步距是49mm；搭边及排样呈现于如图1-1的样式，即图1-1展示出零件的搭边及排样方式；关于条料宽度公差的选用，可通过查阅《冲压工艺与模具设计》的表2—14和2—15来获取。已知Δ等于0.5 ，那么条料宽度为1.3.2 ，材料利用率方面，在一个步距内材料利用率η的情况是：A是一个工件的面积，单位为mm2 ；N是一个进距内的工件的数量；B是条料宽度，单位为mm；S是进距，单位为mm。选用尺寸为350毫米乘以1000毫米的钢板 ，每张这样的钢板能够剪裁成为10条料 ，条料尺寸是35毫米乘以1000毫米 ，每张条料又能够冲20个工件 ，那么材料总的利用率为N ，这里的N是一张板上工件的总的个数B ，B是板料的宽度L ，L是板料的长度 ，1.4是冲裁工艺力1.4.1 ，计算冲裁力 ，冲裁力计算含有冲裁力 、卸料力 、推件力的计算 ，冲裁力是指作用于凸模上的最大抗力 ，也就是图2.13中的C点所对应的力 。倘若将冲裁看作纯剪切变形，那么冲裁力 FP 能够依据下式来进行计算，其中 K 取值为 1.3 。在此式子当中，FP 代表冲裁力，L 表示冲裁件受剪切周边长度并且单位是 mm，t 指冲裁件的料厚单位也是 mm，τ 为材料抗剪强度单位是 MPa。在这个例子里面，零件的周长是 211.4mm，材料厚度是 1mm，紫铜的抗剪强度选取 190MPa，那么冲裁该零件所需要的冲裁力是这样计算的。卸料力和推件力计算方面，所使用的模具采用了弹性卸料装置以及推件结构，所以所需要的卸料力和推件力是这样的。卸料力 P 卸是从凸模上卸下板料 或者冲孔件所需要的力，而推件力 P 推是从凹模内向下推出落料件 或者废料所需要的力。（1）卸料力为FQ，（2）推件力为FQ1，在公式中， FQ1是冲裁力，K是卸料力系数，其值取0.04，K1是推料力系数，其值取0.05，N是梗塞在凹模内的制件或废料的数量，N等于h除以t，h是直刃口部分高度（mm），t为材料厚度（mm） 。压力机公称压力选取时，采用了弹压卸料装置，采用了下出件的模具，:经查《冲压设计与模具设计》，其中附录A - 1表有压力机主要技术参数，可知是JH23—16型号的压力机。15H，185，所以冲模高度为H等于210mm，1.5，冲压压力中心，冲模对工件施加冲压力的合力的中心称冲压压力中心。所以要依据冲压压力中心原则 ，（1）对于对称形状的单个冲裁件而言 ，冲模的压力中心乃是冲裁件的几何中心 ；（2）当工件形状相同且分布位置对称的时候 ，冲模的压力中心与零件的对称中心相吻合 ；（3）当面对形状复杂的零件 ，多孔冲模 ，级进模的压力中心能够运用解析法来求出冲模压力中心 。零件外形属于对称件，中间存在异形孔，此异形孔左右并不对称，不过孔的尺寸甚小，左边圆弧的压力中心距零件中心线有一定距离，右边圆弧的压力中心距零件中心线也有一定距离，这两个距离之间的差距非常小，故而该零件的压力中心能够近似认定为就是零件外形中心线的交点，鉴于该工件是对称形状的单个冲裁件，所以冲模的压力中心便是冲裁件的几何中心。图1 - 2展示如下：图1 - 2呈现工件几何形状情况，1.6列举了零件刃口尺寸计算相关内容，1.6.1说明刃口尺寸计算的主要原则，冲裁件尺寸精度主要依赖于模具刃口尺寸精度，模具合理间隙也需依靠模具刃口尺寸以及制造精度来予以保障，正确精准确定模具刃口尺寸以及制造公差，是设计冲裁模的主要任务中其中一个重要职责，进行生产实践能够发现：（一种情况是）如凸、凹模之间存在间隙这么一种状况，则会致使落下的料以及冲出的孔都带有锥度，并且落料件大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件小端尺寸等于凸模尺寸 。（2）在测量以及使用期间，落料件是把大端尺寸当作基准，冲孔孔径是将小端尺寸作为基准 。（3）进行冲裁之际，凸、凹模会跟冲裁件或者废料产生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，最终致使间隙变得越来越大 。鉴于此在决定模具刃口尺寸以及其制造公差的时候需要考虑下面这些原则：（1）落料件尺寸是由凹模尺寸来决定的，冲孔时的尺寸是由凸模尺寸所决定的 。所以设计落料模时，以凹模作为基准，间隙取在凹模之上；设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模之上 。设计落料凹模，考虑冲裁中凸、凹模的磨损，凹模基本尺寸要取尺寸公差范围的较小尺寸，设计冲孔模时，凹模基本尺寸应该取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸，所以在凸凹模磨损到一定程度的时候，仍能够冲出合格的制件；凸凹模间隙选取最小合理间隙值，确定冲模刃口制造公差，要考虑制件公差要求。假设冲模刃口精度要求过高，也就是制造公差过小，那么会致使模具制造困难，还会增加成本，并且延长生产周期；要是冲模刃口要求过低，也就是制造公差过大，那么生产出来的制件或许不合格，进而会使模具的寿命降低。倘若制件未标注公差，那么对于非圆形工件按照国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14级来处理，冲模则能够按IT11级制造；对于圆形件，一般能够按IT7～IT6级制造模具。冲压件的尺寸公差，要依照“入体”原则来标注，落料件的上偏差是零，其下偏差为负，冲孔件的下偏差为零，而上偏差为正。该零件的材料为紫铜（T2），材料厚度是1mm，此零件无特殊要求，属于一般冲裁件，通过查表2.2.4可知，2Cmax =0.095 ，2Cmin =0.065 ，所以2Cmax - 2Cmin =0.095 - 0.065 =0.03 ，零件的外形尺寸φ30、R8由落料得到 ，2×φ6及φ12 ，中心尺寸40由冲孔获取 。因由公差表查得的数据为， IT 等于 12 ， x 等于 0.75 ， x 等于 0.5 。而设计凸凹模时分别是按 IT6 ， IT7 级别来进行加工制造的。于是冲孔时，得到的一组数据是 0.0200.03 ，所以正好满足间隙公差要求。又有另一组数据为 0.011 加上 0.018 ， 0.095 减去 0.065 ，其结果是 0.030.0290.03 ，所以同样满足间隙公差要求。（2）对于落料而言，是以凹模尺寸作为基准，其凸模、凹模分别依照 IT6 ， IT7 级来进行加工 。查表格得知，凸模的相关情况，凹模的情况为，x等于0.75，x等于0.75，如此一来0.016加上0.025等于0.041，0.03 ，由此能够知道只有存在缩小值，提高制造精度才可以保证间隙处于合理间隙范围之内。所以选取，以凹模尺寸作为基准，凸模、凹模分别按照IT6、IT7级进行加工 。凸模的情况是，凹模的情况为，0.013加上0.021等于0.034 ，0.03只有缩小值提高制造精度才能够保证间隙在合理间隙内。因此取，孔中心距尺寸为1.6.3，凹模的外形轮廓尺寸，冲裁凹模外形轮廓尺寸主要依据被加工板料的厚度以及冲裁件的最大外形尺寸来确定，并且要综合考量与其他零件的连接因素，凹模的外形尺寸主要是指凹模的厚度也就是高度H以及壁厚c，凹模厚度要求H≥15mm，凹模壁厚c=(1.5～2)H ，且c≥(30～40)，式中b为冲裁件的最大外形尺寸，K是系数也就是受板料厚度影响 。经过查阅表2.8.1能够知道，K取值为0.35 ，所以凹模的厚度，鉴于考虑强度，H选取20 ，凹模的壁厚，取C等于35mm ，所以凹模的宽度B以及长度A分别是，凹模宽度，B等于2C加30 ，等于2乘以35加30 ，凹模长度A等于，2C加54 ，等于2乘以35加54等于12 ，所以B选取117mm ，依据装配、销位置以及螺钉排放要求，这里凹模宽度选117mm ，为了配合合适的模架，实际选取L等于142mm ，所以确定凹模的外形尺寸是，142×117×20 。如图1-3所示，图1-3展示落料凹模，1.6.4提到凸模设计计算，因为在刃口计算时得到2×φ4及φ12孔的尺寸，其中φ6孔，凹模直径、凸模直径有相关情况，经过查《冲压模具简明设计手册》表2.5，取得到凸模的相关数据，直径为d=6.09mm，还有基本尺寸，l=36至55mm是凸模的长度，h1是凸模固定板厚度，h2是衬板厚度，h3是凹模厚度，l是附加长度，一般取15至30mm，包括凸模进入凹模深度、凸模的修模量及凸模固定板与卸料板之间的安全高度。冲孔凸模如图1-4所示，图1-4展示冲孔凸模，Φ12孔，凸模直径、凹模直径有相关情况，经过查《冲压模具简明设计手册》表2.54可知取得到凸模的相关数据，直径为d=12.09mm，基本尺寸有D=16mm，D1=19mm，h=3mm，l=42至90mm是凸模长度，h1是凸模固定板厚度；h2是衬板厚度；h3是凹模厚度；l是附加长度，一般取15至30mm，包括凸模进入凹模深度、凸模的修模量及凸模固定板与卸料板之间的安全高度。1.鉴于图1-5所示，即图1-5凸凹模1.7模具需要进行结构设计，依据上述工艺分析可知，该模具能够确保零件所要求的诸多精度指标得以保证，其工序次数较少，具备较高的生产效率，适用于大批量生产情形，要是采用自动送料方式，那么操作将会更为安全。其一，该模具所采用的是滑动式导柱导套的后侧式标准模架，其二，按照刃口尺寸大小来确定凹模的周界大小，其三，凹模的周界大小为160×140mm其四，闭合高度存在一定要求，即Hmax - 5≤h≤Hmin + 10，其五，H代表压力机的最大、小闭合高度，其六，所以h的取值范围是215～185mm，其七，这里选取的h值为210mm 。（2）为确保制件的平直程度以及冲压工作操作时的安全状况 ，设计出倒装式复合模的结构 ，落料凹模被安装在上模那里 ，凸凹模安装在下模之处 ，它们分别借助销钉或者接触面来进行定位 ，和导柱以及导套的相对位置较为精确 ，从而达成导柱导向的目标 。（3）该制件的材料厚度处于适中状态 ，适宜采用手动送料的方式 ，条料送进的导向精度由导料销予以保证 。条料送进定距方面设计了最为简单的挡料销装置 ，为防止挡料销安装孔距离凹凸模过近 ，挡料销选用标准的结构形式 。有退料机构，其一是上模刚性推件装置，其二是下模弹性卸料装置 ，刚性推件装置结构简易，加工成本不高，然而要依赖压力机上的打料横梁开展工作，故而设计的时候一定要考量打料横梁的位置以及调节量。弹性卸料装置用橡胶当作弹性元件，卸料板借由卸料螺钉与下模相对固定，为确保卸料板的平整，在下模座上加工通孔，卸料螺钉挂头接角面是垫板下表面，如此规避了下模座孔卸料螺钉沉孔深度难以确保的弊病，从而需要降低加工难度。（5）模具工作过程：条料沿导料销送进，抵住活动挡料销；上模下行，首先条料由下模的弹性卸料装置与凹模夹紧，其中弹性元件为橡胶；上模继续下行，凸凹模、冲孔凸模和凹模同时工作，将条料冲断，之后上模到达下止点；冲孔废料卡在凸凹模的冲孔凹模型孔中，待下一次冲裁周期将其推出，从下模漏料孔中漏出；落料废料箍在凸凹模的落料刃口上，上模回程时，橡胶回弹推动卸料板将其拨落；制件卡在凹模的型孔中，上模回程时，打杆在上模未到达上止点时，碰到压力机上的打料横梁停止运动，推动推板将制件推出，落在下模表面。制件被移走之后，条料要抵住活动挡料销，接着开始第二次冲裁，如此循环往复。1.8冲压模模具结构件选取模架，模架含有上模座板、下模座板、导柱以及导套。冲压模具的所有零件都装备在模架上。依据模架导向的导柱配合性质划分成：滑动导向模架与滚动导向模架。每一种类模架当中，因导柱安装位置以及数量不一样，又划分成几类标准模架，分别是：后侧导柱式，中间导柱式，对角导柱式，四角导柱式。观察《冲压模具简明设计手册》表15.1，其中的标准模架类型，要依据两件凹模的外形尺寸，加上模具闭合高度来选取后侧导柱式模架，凹模的外形尺寸是142×117，闭合高度为H=210，经过查阅《冲压模具简明设计手册》表15.2、表15.4，以及表15.10、表15.11会知道，所以选取凹模周界：L×B=160×125。凹模周界基本尺寸为后侧导柱式上模座板的，其规格是L×B×H共160×125×40 ，与导套配合孔的直径是D为38，两孔的距离是S等于210m ， 。
