落料冲孔复合模具设计

落料冲孔复合模具设计绪论模具主要类型有：冲模，锻模，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。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。东华理工大学长江学院冲压工艺与模具设计机电工程系： 材料成型 专业 学生姓名：邓非 学号：06311304设计题目 柴油机排气管法兰设计内容要求：1. 材料： Q235, t32中批量生产3表面涂漆4去毛刺一、 冲压工艺分析及模具结构类型该冲裁件的材料为Q235钢，料厚t=3mm，该冲裁件结构简单，比较适合冲裁。技术要求，该零件尺寸图上所有未标注公差为IT14级确定工件尺寸公差，属自由尺寸，因此，尺寸精度要求较低。1 工艺分析：（1） 结构；由图（11）可知该制件包括；冲孔、落料等工序。 从整体上看主要由冲孔、落料完成。（2） 尺寸精度；该零件尺寸图上所有未标注公差为IT14级确定工件尺寸公差，属自由尺寸，因此，尺寸精度要求较低。（3） 合理性；由于该制件要求中批量生产，因此可以初步断定采用复合模具设计，可采用，冲孔、落料复合模具，这样模具结构较简单。（4） 材料采用Q235钢2 方案选取方案一：采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，适合重量生产。 方案二：级进模比单工序生产率高，减少了模具和设备数量，便于生产自动化对于孔边距较小的有利，适合大批量生产方案三：单冲模结构简单，制造成本低，易于加工和模具的维修，适用于小批量或试制件比较三个方案，第一由于小孔于边缘距离太近，所以不适合连续冲孔，容易变形。适合选用级进模，但由于精度要求低，成本上不适合。第二生产批量上本制件是中批量生产，优先适合于复合模。所以最后决定用1套复合模落料加冲孔，然后单工序模冲2小孔，完成制件。二 排样设计在冲压零件的成本中，材料费用约占60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则： 提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状。 排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。 模具结构简单、寿命高。 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。 根据零件实际情况，采用有废料排样法：如，沿制件的全部外形轮廓冲压，在制件之间及制件与条料侧 边之间 ，都有工艺余料 (称搭边存在。因留有搭边，所以制件质量和模具寿命较高，但材料利用率降低。排样方式的确定：排样方式概念优缺点及适用范围有废料排样沿零件的全部外形冲压四周有一定的余量这样排样材料利用率较低，但制件质量和精度均能得到保证，冲模的寿命相应提高，多用于形状复杂制件精度要求较高的制品冲压少废料排样沿制件部分外形冲压，也就是只能有一个。这种排样材料利用率较高，具有一次能冲压多个制件和简化模具结构 降低冲压力等优点。但只能保证一个方向的制件精度。无废料排样在整个冲压过程中只有料头料尾和结构废料。这种排样材料利用率最高但制件的冲压精度差，多用于冲压精度要求不高，且比较贵重的材料冲压。表 1搭边a和a1数值(低碳钢材料厚度t圆件及r2t的圆角矩形件边长l50mm或圆角rcmax2cmin，可取p0.4(2cmax2cmin，d0.6(2cmax2cmin作为模具的凸模、凹模的制造偏差。常用凹模洞口类型为直筒式刃口凹模。其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变。广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料或制件在洞壁内的聚集而增大了推件力和凹模的涨裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模和上出件的冲裁模用 a、c型，下出件的用b或a型。d、e型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小。但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大 (如30o时，刃磨0.1mm，其尺寸增大0.0017mm。 凹模锥角、后角和洞口高度 h，均随制件材料厚度的增加而增大，一般取1530、2、h10mm。 1落料： 设工件的尺寸为D，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接近或等于制件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值2cmin。凹模制造偏差取正偏差，凸模偏差取负偏差，其计算公式如下： 凹模凸凹模凸模偏差取：上偏差-0.01，下偏差-0.02凹模偏差取：上偏差+0.15，下偏差0.1 2.冲孔： 设冲孔尺寸为d0，根据以上原则，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙 2cmin。凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。其计算公式如下： 在同一工步中冲出制件两个以上孔时，凹模型孔中心距 Ld按下式确定 ：式中：d落料凹模基本尺寸(mm；p落料凸模基本尺寸(mm；Dmax落料件最大极限尺寸(mm；dd冲孔凹模基本尺寸(mm； dp冲孔凸模基本尺寸(mm； dmin冲孔件孔的最小极限尺寸(mm；Ld同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm；Lmin制件孔距最小极限尺寸(mm；制件公差 (mm；2cmin凸模、凹模最小初始双面间隙(mm；p凸模下偏差，可按IT6选用(mm；d凹模上偏差，可按IT7选用(mm；x系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关，按下列关系取值，也可查表2.3.1：当制件公差为 IT10以上，取x当制件公差为 IT11IT13，取x0.75 当制件公差为 IT14以下时，取x0.5。系数x材料厚度t(非 圆 形 圆 形 10.750.50.750.5工件公差 4 0.160.200.240.30 0.170.350.210.410.250.440.310.590.360.420.500.60 0.160.200.240.300.160.200.240.30 冲孔凸模六. 闭合高度冲模的闭合高度Hm是指模具在最低工作位置时,上模板的上平面与下模板的下平面间的距离。冲模的闭合高度应与压力机的装模高度相适应。压力机的装模高度是指滑块在下死点位置时,滑块底面到工作台垫板之间的距离。压力机的长度一般是可以调节的,所以装模高度也是可调的。当连杆调至最短时,压力机的装模高度称最大装模高度Hmax,连杆调至最长时的装模高度称为最小装模高度Hmin所以H模=上模板厚度+凸模固定板厚度+弹簧压缩长度+卸料板厚度+凹模厚度+下模板厚度+材料厚度2-弹簧在固定板和卸料板间的距离182mm七、定位零件的设计为保证冲裁出外形完整的合格零件。毛坯在模具中应该有正确的位置。正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多。设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。定位包含控制送料进距的挡料和垂直方向的导料等。 (一挡料销 国标中常见的挡料销有三种形式。固定挡料销活动挡料销和始用挡料销。固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距。特点是结构简单，制造方便。由于安装在凹模上，安装孔可造成凹模强度的削弱。常用的有圆形和钩形挡料销。活动挡料销常用于倒装复合模中。始用挡料销用于定位八、弹簧的选用弹簧属标准件，在模具中应用最多的是圆柱螺旋压缩弹簧和碟形弹簧。这里是采用圆柱螺旋压缩弹簧。选择原则：1.簧必须满足预压力的要求：2.装置 顶件装置一般是弹性的。其基本组成有顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器，弹顶器可以做成通用的，其弹性元件是弹簧或橡胶，这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲件平直度较高。推件块或顶件块在冲压过程中是在凹模中运动的零件，对它有如下要求：模具处于闭合状态时，其背后有一定空间，以备修磨和调整的需要；模具处于开启状态时，必须顺利复位，工作面高出凹模平面，以便继续冲压；它与凹模和凸模 的配合应保证顺利滑动，不发生互相干涉。为此，推件块和顶件块与凹模为间隙配合，其外形尺寸一般按公差与配合国家标准h8制造，也可以根据板料厚度取适当间隙。推件块和顶件块与凸模的配合一般呈较松的间隙配合，也可以根据板料厚度取适当间隙。所选弹簧必须满足预压力要求：所选弹簧必须满足最大许可压缩量的要求卸料力F卸=0.04*165.2=6.6KN查有关弹簧规格，选弹簧规格为TM20X9X30九、模架及成型设备的选用9.1 模架的选用冲压模具的模架可以选用标准模架也可自制模架，简单的和大型的模具一般采用自制模架，采用标准模架，可缩短生产周期，降低生产成本。国际模架有两类：一类是由上模座.下模座.导柱 导套组成的导柱模架，另一类是弹压导板 下模座 导柱 导套 组成的导板模架。根据上下模具的性质分为铸铁模架，与钢板模架。其特点如下：导柱模模架根据导套与导柱的摩擦性质可分为，滑动和滚动导向两种，为保证模架的一定精度国际上规定 导柱导套的配合精度 上模座上平面对下模座下平面的平行度。导柱轴心线下模座下平面的垂直度。滑动导向模座根据导柱安装位置不同可以分以下几种，其中对角导柱模架，中间导柱模架，四导柱模架，导向装置都安装在模架的对称线上，传动平稳，导向正确可靠，多用与精度较高的模具。后侧导柱模架的导向装置在后侧送料比较方便。滚动导向模架；其特点是导向精度高 运动刚性好 使用寿命长。导板模模架 ：作为凸模导向用的弹压导板与下模座以导柱导套为导向构成整体结构。凸模与固定板是间隙配合，因而凸模在固定板中有一定的浮动量。 导柱 导套 应注意导柱导套的配合间隙必须小于冲压间隙为送料方便：该模具采用后侧导柱模架。9.2 冲床的选用根据总冲压力与模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,选用J21-200冲床,并在工作台面上备制垫块。冲压设备规格的选择在选择冲压设备的类型后，应经一部根据冲压中所需要的冲压力（包括卸料力、压料力等），变形功以及模具的结构形式和闭合高度，外形轮廓尺寸等选择冲压设备的规格。(1工称压力压力机的工称压力，是指压力机滑块下止点前某一特定距离，即压力机的曲柄旋转至离下止点前某一特定角度（称为、公称压力角，约为30度）时，滑块上所容许的最大工作压力，根据曲柄连杆机构的工作原理可知，压力机滑块的压力在全行程中不是常数，而是随曲柄转角的变化而变化的。因此选用压力机时，不仅要考虑工称压力的大小，而且还要保证完成冲压件加工时的冲压工艺曲线必须在压力机滑块的许用负荷曲线之下。一般情况下，压力机的工称压力应大于或等于冲压工艺的总工艺力的1.3倍。在开式压力机上进行精密冲才时，压力机的工称压力应大于冲压总工艺的2倍。(2滑块的行程压力机的滑块行程是指滑块从上止点到下止点所经过的距离，压力机行程的大小应能保证毛胚或半成品的放入一继成型零件的取出。一般冲裁，精压工序所需的行程较小，弯曲，拉深工序则需要较大的行程。拉深件所用的压力机。其行程至少应大于或这等于成品零件高度的2.5倍以上。其主要工艺参数如下： 型号 J21-200 计量单位 台 重量 15800（kg）主电机功率 18.5（kw） 公称压力 2000（kn）滑块行程 180（mm） 行程次数 40（次/min） 最大装模高度 360（mm） 喉口深度 400（mm） 工作台尺寸 1200780140（mm）滑块底面尺寸 700500（mm）模柄孔尺寸 7080（mm*mm）十、模具的调试模具在式冲过程中，常见的问题 产生原因 及调整方法如下：1. 送料不通畅或被卡死：其原因 是 导料销之间尺寸过小 或凸模与卸料板之间间隙过大 使得搭边翻钮。调整方法有：修整或重装导料板 根据情况采取措施减小凸模与导料板之间的距离。2. 卸料不正常或退不下料，其原因有 装配不正常导致卸料装置不能动作，弹簧的弹力不足 ，卸料板行程不足，调整方法：修整卸料板或重新装配，更换弹簧，加深卸料螺钉的沉孔深度。 3. 制件的毛刺较大，其原因是刃口不锋利或翠火硬度低，凸凹模间隙过大或间隙不均，调整方法有修模工作部分的刃口，重新调整凸凹模间隙使其均匀。 4. 凸凹模刃口相碰，其原因可能是上下模座 固定板 凹模 垫板 安装面不平行，凸凹模错位 凸模导柱等零件安装不垂直 调整方法有 修整有关零件 ，重新装上下模 ， 重新安装凸凹模使之对正，冲孔（开试双柱可倾冲床J23-63）十一、冲压工艺规程在冲压工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲压件的特点确定冲压工艺方案。冲压工艺方案可分为单工序冲压、复合冲压和级进冲压。 单工序冲压是在压机一次行程，在模具单一的工位中完成单一工序的冲压；复合冲压是在压机一次行程中，在模具的同一工作位置同时完成两个或两个以上的冲压工序；级进冲压是把冲压件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成工件所要求的工序，在完成所有要求的工序后，以后每次冲程都可以得到一个完整的冲压件。组合的冲压工序比单工序冲压生产效率高，获得的制件精度等级高。1. 冲压工序的组合 冲压组合方式的确定应根据下列因素决定。 (1）生产批量 小批量与试制采用单工序冲压，中批和大批量生产采用复合冲压或级进冲压。 (2）工件尺寸公差等级 复合冲压所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲压过程中可以进行压料，工件较平整。级进冲压所得到的工件尺寸公差等级较复合冲压低，在级进冲压中采用导正销结构，可提高冲压件精度。 (3）模具制造、安装调整和成本 对复杂形状的工件，采用复合冲压比采用级进冲压为宜。因模具制造、安装调整较易，成本较低。 (4）操作方便与安全 复合冲压出件或清除废料较困难，工作安全性较差。级进冲压较安全。 综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。 根据冲压件确定工艺规程：冲孔（开试双柱可倾冲床J23-63）落料（开试双柱可倾冲床J23-63）去毛刺 （锉刀）综合检具 (游标卡尺、千分尺十二、模具总装配图（详见：图纸）十三、模具零件图（详见：图纸）十四、主要参考文献：1 傅建等. 模具制造工艺学M. 北京：机械工业出版社，2004.2 高为国. 模具材料M.北京：机械工业出版社，2004. 3 凸光棋冲模技术M 北京：机械工业出版社,2002.4 吴宗泽. 机械设计实用手册M. 北京：机械工业出版社，2002.5 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,19996 夏国华，杨树蓉现代热处理技术M 北京：机械工业出版社，19967 刘航. 模具技术经济分析M. 北京：机械工业出版社，2002.89100.8 冲压工艺与模具设计 清华大学出版社 9 互换性与测量技术基础第二版 王伯平 主编 机械工程出版社结 论随着社会的发展，我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。 目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，6080的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。 模具生产过程是一个循序渐进的过程，生产模具过程中可能用到的的机器有很多种类，如（电火花成型机、数控线切割、车床、铣床、刨床、磨床、镗床等）。4年的学习中，我们也对其中的某些有了基本的了解，也发现模具行业的广阔。几年的学习，我对模具设计与制造有了一定的认识。面临毕业期间，此次单独设计一个模具，让我了解了很多的模具结构、模具加工工艺、模具的用途。并且学到不少的书本上没有的知识，就拿冲压模来说，对于影响模具寿命的因素，主要是模具的加工精度和材料的刚度，还有模具的材料，模具生产批量，模具结构等。影响模具的产品质量的主要因素也是模具的制造精度。通过这次毕业设计，我从理论和实践上又更进一步的加深。模具结构设计的好坏直接影响产品质量和经济。中国面临世界的挑战，在模具行业这方面，我希望日后能在模具这一行有所贡献。！致 谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师李云清老师。李老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到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，但是李老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩李老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神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。 其次要感谢我的同学对我无私的帮助，特别是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校东华理工大学，是母校给我们提供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家！。