基于Solidworks的紫铜垫片倒装复合模具设计

PAGE目录摘要 IABSTRACT II第一章绪论 11.1模具在现代工业中的重要性 11.2冲压模具相关介绍 11.3冲压模具在现代工业生产中的地位 21.4冲压模具水平状况 21.5我国冲压模具今后发展趋势 4第二章零件的工艺性分析 62.1冲压件的工艺性分析 62.2冲裁工艺方案的确定 7第三章主要数据的计算 93.1排样方案的确定及计算 93.2冲压力的计算 133.2.1落料力 133.2.2冲孔力 133.2.3冲裁时的推料力和卸料力顶料力的计算 153.2.4最大冲压力的计算及压力机的选择 163.3模具压力中心的确定 173.4冲模刃口尺寸及公差的计算 183.4.1冲孔部分 203.4.2落料部分 213.4.3孔心距 22第四章模具结构及模具零件的设计 234.1模具类型的选择 234.2定位方式的选择 244.3卸料装置与推件装置的选取 244.3.1卸料装置的选取 244.3.2推件装置的选取 264.4导向方式的选择 264.5工作零件的设计 264.5.1凹模外形尺寸的确定 264.5.2凹模结构形式的选择 274.5.3凹模刃口形式选用 284.5.4凸模固定形式的选择 294.5.5凸模结构尺寸 294.5.6凸凹模的选取 304.5.7模架及其他零件的设计 32第五章闭模高度的计算 34第六章模具材料的选用 35第七章模具的装配与检测 367.1模具的装配 367.2模具检测 37结束语 40致谢 41参考文献 42基于Solidworks的紫铜垫片倒装复合模具设计PAGEIII基于Solidworks的紫铜垫片倒装复合模具设计摘要随着计算机技术和制造技术的迅速发展、工业产品质量的不断提高，冲压模具设计与制造技术正在由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。本次毕业设计以紫铜垫片为研究对象，基于Solidworks设计了倒装复合冲裁模具，绘制了模具主要工作零件和模具的总装配图。该模具将落料、冲孔两步工序集成在一起进行，具有操作方便、一次成形、生产效率高的特点；选取了合理的凸模和凹模间隙、最佳的模具设计结构并完成了工件的加工；研究了零件冲压复合模具的整体结构及其工作过程。为保证冲裁件的加工质量，提出了复合模具设计和加工工程中的注意要点。该设计思路为其它类似零件的冲裁加工提供了研究基础和参考价值。在本次毕业设计中，针对solidworks获得的三维几何模型应用CAD进行了二维图形转换，是一次对所学知识的全面总结和运用，是巩固和加深各种理论知识灵活运用的实践过程。关键词冲压模具，紫铜垫片，复合冲裁模，Solidworks

FlipcompositemoulddesignofCoppergasketbasedonSolidworksABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcomputertechnologyandmanufacturingtechnology,theindustrytoimprovethequalityoftheproducts,stampingdiedesignandmanufacturingtechnologyisbymanualdesign,relyonartificialexperienceandconventionalmachiningtechnologytothecomputeraideddesign(CAD),CNCmachining,CNCmachiningisthecoreofthecomputeraideddesignandmanufacturing(CAD/CAM)technologicaltransformation.Thegraduationprojectwithcoppergasketforthestudy,basedonSolidworksdesignflipcompositeblankingdies,drawingdiesmainworkingpartsandmoldsgeneralassemblydrawing.Themoldhaseasytooperate,ashape,highproductionefficiencycharacteristicsoftheblanking,punchingintegratedtwo-stepprocesscarriedout;selectedareasonablepunchanddieclearance,theoptimalstructureofthemolddesignandcompletedworkpiece;studiedcompositepartsstampingdieoverallstructureandworkingprocess.Toensurethequalityofprocessingblankingproposedcompositemolddesignandprocessingengineeringpointstonote.Thedesignideasforothersimilarpartspunchingoffersresearch-basedandreferencevalueInthisgraduationdesign,Solidworksobtainedforthethree-dimensionalgeometricmodelsusingCADforconvertingtwo-dimensionalgraphics,isatonceacomprehensivesummaryoftheknowledgeandapplicationistoconsolidateanddeepentheflexibleuseofavarietyoftheoreticalknowledgeofpractice.KEYWORDSStampingmold，Coppergasket，Compositeblankingdie，SolidworkPAGE43第一章绪论1.1模具在现代工业中的重要性模具是工业生产的基础工艺装备，是进行少无切削加工的主要工具。模具技术水平的高低，直接影响到产品质量、产量、成本、新产品的投产及老产品更新换代的周期以及企业产品结构调整速度与市场竞争力。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍[1]。模具工业是国民经济的基础产业，是“百业之母”．是永不衰亡的行业。模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力[2]。模具工业在国民经济中的重要地位和作用表现在以下几点[1]:第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域，用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。1998年l1月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。1.2冲压模具相关介绍冷冲压:是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法[3]。冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。1.3冲压模具在现代工业生产中的地位在现代工业生产中，冲模约占模具工业的50%，，在国民经济各个部门，特别是汽车、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用冲模制造的零件，在飞机、汽车、电机电器、仪器仪表等机电产品中占60%~70%，在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上，在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占85%以上。在各种类型的汽车中，平均一个车型需要冲压模具2000套，其中大中型覆盖件模具300套[4]。1.4冲压模具水平状况近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到1~2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra≤1.5μm的精冲模，大尺寸（φ≥300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平[5]。1）.模具CAD/CAM技术状况我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国ParametricTechnology公司Pro/Engineer，美国CV公司的CADSS，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E,以色列公司的Cimatron还引进了AutoCADCATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样样制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。2）.模具设计与制造能力状况在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。1.5我国冲压模具今后发展趋势根据我国冲模技术的发展现状及存在的问题，今后应朝着如下几个方面发展[6]：1）.开发、发展精密、复杂、大型、长寿命模具。2）.加速模具标准化和商品化，以提高模具质量，缩短模具制造周期。3）.大力开发和推广应用模具CAD/CAM技术，提高模具制造过程的自动化程度。4）.积极开发模具新品种、新工艺、新技术和新材料。5）.发展模具加工成套设备，以满足高速发展的模具工业需要。

第二章零件的工艺性分析零件简图：如图2-1所示工件名称：紫铜垫片生产批量：大批量材料：紫铜T2厚度：0.5图2-1零件图2.1冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。此工件只有冲孔和落料两个基本工序，材料为紫铜，紫铜有较好的塑性，很容易进行冷热加工，适合冲裁。工件结构比较简单，整个外形光滑、圆整，尺寸精度及冲裁断面质量要求均不高，作为普通冲裁，其经济精度一般在IT12～IT14级，取落料精度为IT14级，冲孔精度为IT13级。最小冲孔直径为，大于料厚t，故冲孔凸模强度足够，冲裁孔与孔边缘间最小距离为5（10-5=5）mm，大于表2-1中查得的凸凹模的最小壁厚1.6mm，凸凹模强度足够且工件边缘不会产生膨胀或扭曲变形，零件的加工工艺性较好[7]。表2-1凸凹模的最小壁厚单位：（mm）料厚0．0.80.95最小壁厚a3.23.84最小直径D15182533.544.555.5最小壁厚a4.91012最小直径D212528323540452.2冲裁工艺方案的确定该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔，需要两套模具，采用单工序模生产；方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产，需要一套模具；方案三：冲孔—落料级进模，需要一套模具。三种方案比较见表2-2表2-2三种方案的比较模具种类比较项目单工序模复合模连续模冲件精度较低高一般生产效率较低较高高生产批量适合大、中、小批量适合大批量适合大批量模具复杂程度较易较复杂复杂模具成本较低较高高模具制作精度较低较高高模具制造周期较快较长长模具外形尺寸较小中等较大冲压设备能力较小中等较大工作条件一般较好好由于这样一个工件按单工序模具来加工，则需两个工序，即需要两套模具，两台设备，模具制造费用大，生产效率低，且不容易保证尺寸精度，操作不便，也不够安全。所以方案一不合理。若采用级进模具则模具制造难度加大，工件的尺寸也不容易保证。生产效率也不高，所以方案三也不合理。而采用复合模制冲件时，由于这个工件的结构不太复杂而且轴对称，复合模的成本不是太高，制造的难度也不大，容易保证尺寸的精度，操作也方便，安全性好，生产效率高。综合考虑，对以上三种模具特点的比较后，方案二比较合理。所以采用方案二的复合模。

第三章主要数据的计算3.1排样方案的确定及计算在冲压生产中，节约和减少废料具有重要的意义，在模具设计中，排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作，排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等，所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。冲裁所产生的废料分为两种：一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的形状，一般不能改变，称为设计废料；二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料，它取决于冲压方式和排样方式，称为工艺废料。提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量小，另外在满足工件使用要求的前提下，适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关：=1\*GB3①材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。=2\*GB3②工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。=3\*GB3③材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。=4\*GB3④送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。常用的排样方法有三种：=1\*GB3①有废料排样：指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。=2\*GB3②少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的存在。=3\*GB3③无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。综上所述排样如图3-1所示。图3-1排样图由表3-1确定搭边值表表3-1搭边值表单位：（mm）料厚手送料自动送料圆形非圆形往复送料～11.51.521.532>1～221.52.523..52.532>2～32.5232.543.5>3～432.53.535443根据零件形状两式件间按矩形取搭边值=1.5，侧边取搭边值=1.5。条料的送料步距按式（3-1）， (3-1)式中，——送料步距（）；——最小搭边值（）。则步距，(3-2)条料宽度按式（3-3）， (3-3)其中，——冲裁件宽度方向的最大尺寸；——导料板与最宽条料之间的间隙；查表3-2取㎜。表3-2导料板与最宽条料之间的间隙表单位（mm）条料厚度无侧压装置条料宽度100以下100～200～0.5～10.50.52～30.50.53～40.514～50.51

为条料宽度方向的单向偏差，可查表3-3，取=0.4。 表3-3剪切条料宽度公差单位（㎜）条料宽度B材料厚度t0～1﹥1～2﹥2～3﹥3～5≦500.9﹥50～1001．0﹥100～1501.1﹥150～21.2﹥220～3001.3（3-4）导料板间的距离为，A=B+Z(3-5)Z为条料与倒料板之间的间隙，可查表3-4，取Z=0.5。导料板间的距离，A=44mm(3-6)表3-4条料与倒料板之间的间隙Z（单位mm）条料厚度t条料宽度≦100﹥100～200﹥200～300≦10.50.51﹥1～50.5113.2冲压力的计算冲压力包括冲裁力、卸料力、推料力、顶料力。计算冲压力是选择压力机的基础。3.2.1落料力材料的抗剪强度(3-7)其中，落——落料时的冲裁力；——落料时冲裁周边长度；——材料厚度；——材料抗剪强度；——系数，一般取1.3。(3-8)3.2.2冲孔力中心孔，(3-9)其中，L1——中心孔的冲裁周边长度。2个小孔，(3-10)其中，L2——2个小孔的冲裁周边长度。(3-11)

3.2.3冲裁时的推料力和卸料力顶料力的计算 表3-5卸料力、推料力及顶料力系数冲裁材料纯铜、黄铜0.02～0.060.03～0.09铝、铝合金0.025～0.080.03～0.07钢材料厚度～0.10.06～0.0750.10.14>0.1～0.50.045～00550.0650.08>0.5～2.50.04～0.050.0500.06>2.5～6.50.03～0.040.0400.05>6.50.02～0.030.0250.03查表3-5(3-12)(3-13)(3-14)(3-15)其中，——凹模孔内存件的个数；——凹模刃口直壁高度；T——工件厚度。刃口高度h的取值与板料厚度t有关，t=0.5时，h=3～5mm[8]。取，则，(3-16)故，

(3-17)(3-18)3.2.4最大冲压力的计算及压力机的选择为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图3-3。阶梯式凸模不仅能降低冲裁力，而且能减少压力机的震动。在直径相差较大、距离又很近的多孔冲裁中，一般将小直径凸模做短些，可以避免小直径凸模因受被冲材料流动产生的水平力的作用，而产生折断或者倾斜的现象。图3-3阶梯凸模其凸模间的高度差H与板料厚度t有关即t＞3mm时，H=t；t＞3mm时，H因此高度差，H=0.5mm则最大冲压力，(3-20)查参考文献[9]，选取国产100KN开式压力机。 其最大装模高度为180；最小装模高度为130；模柄孔尺寸为直径30，深度为50；工作台尺寸左右为360,前后240，厚度50；工作台孔尺寸：左右180,前后90,直径130；立柱间距离：180；倾斜角300。3.3模具压力中心的确定冲压力合力的作用点称为压力中心。在设计冲裁模时，应尽量使压力中心与压力机滑块相重合，否则会产生偏心载荷，使模具导向部分和压力机导轨非正常磨损，导致模具间隙不匀，严重时会损坏刃口。对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模，必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。模具的压力中心应与模柄的轴线重合，否则会影响模具及压力机的精度和寿命。一切对称冲裁件的压力中心，均位于其轮廓图形的几何中心点上。对于该工件，由工件形状可知压力中心位于圆心上。如零件图2-1根据图形分析，因为工件图形对称，所以该工件的压力中心为该工件的中心。

3.4冲模刃口尺寸及公差的计算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。合理的间隙值也是靠凸模和凹模的刃口尺寸和公差来保证的，它的确定需考虑到冲裁变形的规律、冲裁件精度要求、模具磨损和制造特点等情况。因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类：（1）按凸模与凹模分开加工法：它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。要分别标注凸模和凹模刃口的公称尺寸和制造公差（凸模，凹模）。为了保证初始间隙值小于最大合理间隙Zmax，必须满足，(3-21)如果不成立就更改为，(3-22)(3-23)进行修改调试。也就是新制造的模具应满足，(3-24)否则制造的模具间隙已超过允许变动范围Zmin～Zmax。（2）按凸模与凹模配作法加工：常用于冲制复杂形状的冲模。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，不必校核的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。

表3-6初始双面间隙、单位:(mm)材料厚度/08、10、3509M2、Q235Q34540、5065小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1160.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1800.1200.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表3-6确定初始双面间隙、的值：(3-25)(3-26)(3-27)设凸、凹模的制造偏差值分别按公式（3-28）和（3-29）：(3-28)(3-29)其中，凸——凸模的制造公差；凹——凹模的制造公差。3.4.1冲孔部分取=0.004(3-30)=0.006(3-31)=1\*GB3①冲两小孔对于冲小孔转换为采用第一种方法加工即凸凹模分开加工。利用公式（3-32）、（3-33）(3-32)(3-33)其中，D凸——落料凸模刃口尺寸（㎜）；D凹——落料凹模刃口尺寸（㎜）；dmin——冲孔件下极限尺寸（㎜）；——磨损系数的选取查下表3-5；——是工件的公差值；Zmin——凸、凹模最小初始双面间隙。表3-5磨损系数表工件精度IT10以上=1工件精度IT11～IT13=0.75工件精度IT14=0.5因孔的公差等级为IT13级，所以查表3-5得=0.75。则，=(3-34)==(3-35)②冲中心孔对于冲中心孔转换为采用第二种方法加工即配合加工。设以凸模为设计基准件，属于类第二类尺寸磨损后将会减小的尺寸按公式(3-36)其中，——模具基准尺寸()，——工件极限尺寸()，——工件公差()。则冲部分：(3-37)凹模与凸模尺寸基本相同为20.2475不必标注公差，但要保证最小双面合理间隙值。3.4.2落料部分对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸第一类尺寸。它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式(3-38)其中，——模具基准尺寸()；——工件极限尺寸()；——工件公差()。其落料精度为IT14级，查公差表将尺寸、、40、80分别转化为、、、,查表3-5取x=0.5则，(3-39)(3-40)(3-41)(3-42)该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证最小双面间隙值为0.025。3.4.3孔心距孔心距60查公差表将尺寸转化为，磨损后尺寸基本不变，不必考虑磨损的影响，可直接按公式计算：(3-43)其中，——工件孔心距(mm)；——凹模孔心距的公称尺寸(mm)；——工件制造公差(mm)。则计算结果如下：(3-44)

第四章模具结构及模具零件的设计4.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知采用复合冲压，但复合模又可分为正装复合模和倒装复合模。正装复合模凸凹模在上模，落料凹模和冲孔凸模在下模。工作时，板料在压紧状态下分离，因此冲出的工件平直度较高。但冲孔废料落在下模工作面上不易清除，有可能影响操作和安全，从而影响了生产率。倒装复合模凸凹模在下模，落料凹模和冲孔凸模在上模。工作时，冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，结构简单，操作方便。其各自的特点如下表: 表4-1正装复合模与倒装复合模的比较序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求2操作不方便、不安全，孔的废料又打棒打出操作方法能装自动拨料装置即能提高生产效率又能保证安全生产。孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉3装凹模的面积较大，有利于复杂重建用拼块结构如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板4废料不会在凸凹模孔内积聚，每次又打棒打出，可减少孔内废料的涨力，又利于凸凹模减小最小壁厚废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求又较大的壁厚以增加强度。该冲件属于普通冲裁，精度要求不高又属于大批量生产，采用倒装比正装操作方便简单，生产效率较高，因此选用倒装复合模。4.2定位方式的选择定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置，条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进成为送进导向；二是在送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距）。属于送料导向的定位零件又导料销，导料板、侧压板等。导料板及侧压板多用于级进模和单工序模中。导料销则多用于复合模和单工序模中。因此选导料销做为导向且位于条料的同侧，从右向左送料时导料销装在后侧。属于送料定距的定位零件有挡料销、导正销、侧刃等，导正销及侧刃多用于级进模和单工序模中。挡料销则多用于复合模和单工序模中。选取挡料销做定距定位零件。在模具闭合后不许挡料销的顶端高出材料因选取活动式弹顶挡料销。其挡料销的高度h查表得h=3即销钉，参考文献[8]，可选销1m6×3，材料45。表4-2挡料销高度单位：mm0.3～232～344.3卸料装置与推件装置的选取4.3.1卸料装置的选取卸料是指当一次冲压完成，上模回程时把工件或废料从凸模上卸下来，以便下次冲压继续进行。常见的卸料零件有刚性卸料板和弹性卸料板。前者是刚性结构，主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于0.8mm弹性卸料板与凸凹模配合间隙值查表4-3，取C=0.1表4-3弹压卸料板与凸模配合间隙值单位：mm材料厚度＜0.5＞0.5～1＜1单面间隙0.050.10.15在自由状态下的弹压卸料板应高出凸凹凸模刃口0.3～0.5。卸料板的厚度查表4-4。表4-4卸料板的厚度单位（mm）材料厚度卸料板宽度≤50＞50～80＞80～125hoH0hoH0hoH0～0.868610813>0.8～1.56108121014>1.5～36--10--12--查上表得卸料板厚度卸料弹簧选取4个圆钢丝弹簧，其规格为外径,截面,自由高度,工作高度,节距。该弹簧的材料为65，淬硬43～48.它的安装结构是套在卸料螺钉外面，卸料螺钉的直径按式（4-1），（4-1）其中，——弹簧的内径(mm)；=(2～3)mm。计算得，即卸料螺钉选M8。其卸料螺钉的结构形式如图4-1，图4-1卸料螺钉4.3.2推件装置的选取推件和顶件一般是指把工件废料从凹模中推出来或顶出来。向下推出的机构称为推件，一般装在上模内；向上顶出的机构称为顶件，一般装在下模内。推件装置装在上模内，主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种，一般刚性的用得较多，它由打杆、推板、连接推杆和推件块组成。有的刚性推件装置不需要推板和连接推杆组成中间传递结构，而由打杆直接推动推件块，甚至直接由打杆推件，其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件块，将凹模内的工件推出，其推件力大，工作可靠。该模具设计采用刚性推件装置，由打杆、推板、连接推杆和推件块组成。4.4导向方式的选择为了工作方便，安装调整简单，该复合模采用后侧导柱。4.5工作零件的设计4.5.1凹模外形尺寸的确定凹模厚度的确定：（4-2）其中，——为系数；——为凹模刃口的最大尺寸()。查表4-5选取系数=0.30。表4-5凹模系数条料宽度材料厚度≤1＞1～3＞3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60＞50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45＞100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30则，（4-3）凹模壁厚，（4-4）查参考文献[7]选取凹模外形尺寸为。4.5.2凹模结构形式的选择凹模的结构形式有整体式和组体式两种，两种结构形式的比较如表4-6。

表4-6凹模两种结构形式的比较结构形式制作方法固定方法特点整体式凹模其外形按毛坯和工件的形状制作采用螺钉和销钉直接固定在模板上制造简单，但工作部分与非工作部分都由优质钢制造，损坏后全部更换，浪费材料，成本高组合式凹模凹模工作部分与非工作部分开制造，非工作部分用普通钢制造，凹模以过渡配合压装在凹模固定板内采用螺钉和销钉把凹模固定板紧固在模板上节约贵重的模具材料，且当凹模损坏后是易维修更换，适用于冲制大、中型工件上的小孔由于工件是大批量的生产，而且整体尺寸较小，则根据上面的比较表可选用整体式的凹模结构。4.5.3凹模刃口形式选用凹模的刃口形式有直壁形、锥形和凸台式三种，这几种形式比较如表4-7。表4-7凹模刃口形式的比较刃口形式优点缺点直壁形刃口强度高且刃磨后孔中尺寸不随修磨而变化，制造方便孔内易积工件或废料，增大了凹模的胀力，推件力，孔壁易磨损锥形凹模加工容易，不易积存工件或废料，对孔壁摩擦力和压力小刃口强度较差且刃磨以后孔口尺寸随修磨变大凸台式可以用锤敲打凸台斜面以调整模具间隙，直到试出满意的冲件仅适用于冲0.3mm以下的软金属与非金属材料，凹模的硬度一般不高于HRC35～38在本套复合模中，采用的是倒装的形式，而且凹模内有推件块，所以凹模内不会积存工件，而锥形的又不利于工件的推出和间化模具的结构，则根据上面的比较表选用直壁形的刃口形式，该刃壁无斜度，刃磨后刃口尺寸不变，适用于制件或废料逆冲压方向推出的冲裁模如复合模、薄料落料模。其形状如图4-2，图4-2凹模刃口4.5.4凸模固定形式的选择凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、与上模板直接固定和采用低溶点合金或环氧树脂浇注固定三种，各自的特点的比较如下表。表4-8固定形式的特点比较固定形式固定方法特点凸模固定板固定一般采用H7/p6过渡配合，圆形凸模则采用凸肩固定定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困难与上模板直接连接采用螺钉，销钉直接把凸模固定在上模板上适用于大型凸模的固定低熔点合金浇注固定或环氧树脂浇注固定使低熔点合金或氧树脂溶化，像粘结剂一样固定在凸模上适用于冲裁0.3～2的板料由于本工件是大批量的生产，且内孔有一定的精度要求，模具采用的是复合模，则从上表的比较中可选用凸模固定板固定的形式固定凸模。4.5.5凸模结构尺寸凸模为圆形，采取台阶式凸模，它的强度刚性较好，装皮修磨方便，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n7）制造，最大直径的作用是形式台肩，以便固定，保证工作时凸模不配拉出，材料选取,热处理硬度为58～62。其凸模长度计算公式：(4-5)(0.6～0.8)=(4-6)其中，1—凸模固定板厚度，取；—材料厚度为；—卸料板厚度为；—增加长度，一般选取10～20。则冲小孔凸模长度，(4-7)小孔凸模的结构形式如图4-4，图4-3凸模结构图中心孔凸模长度，(4-8)4.5.6凸凹模的选取凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的结构大到分为整体式和镶拼式的两种，镶拼式结构适合于大，中型和形状复杂，局部容易损坏的整体凸模式或凹模，而此处所需的凸凹模形状较简单，所以选用整体式来加工凸凹模。选用直壁形的刃口形式，刃口无斜度有一定的高度，刃磨后刃口尺寸不变，但刃口后端漏料部分设计成带有一定斜度。如图4-3，图4-4凸凹模刃口为刃口高度，为斜角，查表2.11得=5,=2°。表4-9凸凹模刃口高度单位(mm)材料厚度t(°)＜0.52≥40.5～12≥51～2.52≥62.5～63≥8＞63≥10它的内外圆均为刃口，凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为倒装结构时，内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。其凸凹模最小壁厚见表4-10。表4-10凸凹模最小壁厚单位（mm）材料厚度1.01.8最小壁厚4.04.4查表选取，其凸凹模的结构如图4-5，图4-5凸凹模4.5.7模架及其他零件的设计该模架选用滑动导向后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具的后侧位置，这种模架送料及操作都比较方便，可以纵横向送料。材料选取铸铁200。模架上模板的长度为236、宽度188、厚度35，标记为：后侧导柱上模座160×125×35GB/T2855.5；下模板的长度236、宽度188、厚度40；标记为：后侧导柱下模座160×125×40GB/T2855.6；模柄选取凸缘式模柄，材料选取Q235，尺寸；模柄处螺钉选用标准件内六角螺钉，规格为8×10，标记为螺钉GB/T70.18×10；上下紧固螺钉选用标准件内六角螺钉，规格为10;上紧固螺钉标记为螺钉GB/T70.110×70；下紧固螺钉标记为螺钉GB/T70.110×45；导柱的直径25，长度150；导套的直径为38，长81；应按6/5配合；柱间的距离160；材料为20钢渗碳。4.5.8各部分配合尺寸配合尺寸按表4-10选取表4-10冲压模具常用的公差与配合配合性质应用范围间隙配合Ⅰ级精度模架的导柱与导套的配合Ⅱ级精度模架的导柱与导套的配合，小导柱与导板，导正销与孔的配合定位销与销孔的配合，活动挡料销，弹顶装置（弹性力作用线与活动轴线重合时）弹性测压装置与导料板（导尺）的配合，始用导料销卸料螺钉与螺孔的配合活动挡料销与销孔的配合（弹性力作用线与活动轴线不重合时））模柄与压力机孔的配合过渡配合导套或衬套与模座，小凸模、小凹模与固定板的配合凸模与固定板、模柄与模座孔的配合过盈配合凸、凹模与固定板，模柄与模座孔，销钉与销钉孔的配合Ⅰ级精度模架的导柱与导套的配合、Ⅱ级精度模架的导柱与导套的配合Ⅰ级精度模架的导柱与导套的配合Ⅱ级精度模架的导柱与导套的配合，凹模与固定板的配合

第五章闭模高度的计算为了保证模具和压力机相适应，冲模的闭合高度应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，其式为（5-1）：（5-1）其中，——冲模的闭模高度；——最大闭模高度；——最小闭模高度；——垫板高度为10mm；——最大装模高度；——最小装模高度。则，（5-2）（5-3）（5-4）（5-5）（5-6）=40+35+10+41.5+45=171.5有上数可知,则所选则的压力机符合要求。

第六章模具材料的选用利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。冷冲模材料应具有的性能：冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模的主要材料，应具有如下性能。1）.应具有较高的变形抗力主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。2）.应具有较高的抗断裂能力主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。3）.应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等4）.应具有较好的冷、热加工工艺性钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。总上所述：凸、凹模采用工作部分局部淬火，材料选用T10A。第七章模具的装配与检测7.1模具的装配装配图如图7-1图7-1紫铜垫片倒装复合模具装配图复合模是指在冲床一次行程中冲制产品两道或两道以上工序的冲模，这种模具结构复杂，装配要求高，但由于模具生产率高，各内、外型面间的相对位置精度高，故广泛应用于精密零件的加工。本模具为落料冲孔复合模其装配一般按下面的步骤进行：=1\*GB3①装配凸缘式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。=2\*GB3②将凸模装入凸模固定板，保持与固定板端面垂直，同磨端面平齐③将凸凹模装在固定板上，并保持与固定板端面垂直，同磨端面齐平。④确定凸凹模固定板在下模座上的位置，用平行夹板夹紧，作凸凹模固定板上的螺孔和下模座上的螺钉过孔，并保持孔位置一致。⑤划下模板漏料孔线，加工漏料孔，按凸凹模的孔每边加大约1。⑥按凹模上的孔引作凸模固定板和上模座的螺钉过孔。⑦将带凸模的固定板装在垫板上装在上模板上，螺钉不要拧得过紧，进行试装合模，使导柱缓慢进入导套，如果凸模与凸凹模的孔对的不太正，可轻轻敲打凸模固定板，利用螺钉过孔的间隙进行调整，直至间隙均匀。此时用划针在上模板上划出凸模固定板位置。⑧在上模组件上增加凹模，重新合模，作冲裁外形和各孔的全面细致的间隙调整，其中包括用冲纸法试验，直至获得均匀的间隙。⑨上模和下模分别钻较销孔（防止位置移动），装入销钉，并保持销与孔有适当的过盈。其它零件可按图装配，达到要求后打标记。7.2模具检测冲模装配前，应该对零、组件进行检查、复查的内容有:（1）冲裁模的刃口部分应锋利,拉伸模的弯曲的工作型面应过度圆滑,表面粗糟度应符合要求;（2）工作热处理后的实际硬度值是否符合要求,如有碳化合物偏析要求应技术要求的规定;（3）外行的非工作锐边是否已经倒角或导圆;（4）零件不应有沙眼、缩空、裂纹、磨削退火或机械损伤;（5）可卸导柱的椎面与趁套上椎孔的吻合长度面积应不小于80%。装配完成后应检测的内容有:冲裁模的间隙的间隙应均匀分布，其公差不大于20～20%；冲裁模凹模的刃口面沿冲裁方向应平直，允许有向后逐渐增大者应不大于15′的斜度，其表面粗糙度值不大于，镶拼要配合紧密无缝隙；冲裁模的凸凹模、凸模和凹模在装配后应磨口，并分别对上模座的上平面或下模座的下平面平行，允许0.01：100，其表面粗糙度0.8～0.4；卸料板、推件板和顶件块除保证与凸模、凸凹模和凹模的高度在0.2～0.8范围内；应调整卸料螺钉，以保证挟料板的压料表面对冲模安装基面的平行度误差不大于0.05：100；同一冲模冲同一长度的顶杆允差不大于0.1；下垫板和下模座的漏料孔按凹模或凸凹模尺寸每边加大0.5～1，装配后的位置应一致，不允许有卡料现象。此外，所有经磨削的零件应在装配前退磁。冲模装配后，要通过试冲对模具和制件进行综合考察与检测。试冲时，对冲模和制件出现的各种问题及缺陷要认真进行质量分析，找出产生问题的原因，并对冲模进行适当调整和修理，再次进行试冲，直至模具工作正常，得到合格的制件。冲裁质量分析见表7-1。表7-1冲裁质量分析序号质量问题原因分析解决办法1制件断面光亮带太宽，有齿状毛刺冲裁间隙太小对于落料模，减小凸模，并保证合理间隙；对于冲孔模，应加大凹模，并保证合理间隙2制件断面粗糙。圆角大，光亮带小，有拉长的毛刺冲裁间隙太大对于落料模是更换或返修凸模，保证合理间隙3制件断面光亮带不均匀或一边有带斜度的毛刺冲裁间隙不均匀返修凸模、返修凹模或重新装配调整到间隙均匀4落料后制件成弧形面凹模有倒锥或顶板与制件接触面小返修凸模、返修或调整顶板5校后制件尺寸较差落料后制件成弧形面所致，多见于下出件冲模修落料凹模或改换有弹顶装置的落料模6内孔与外形位置便移挡料销位置不正确修正挡料销7工件扭曲1.内部胀力造成2.顶出制件时作用力不均匀改变排样或对材料正火处理调整模具试顶板工作正常9啃口导柱与导套间隙过大推件块上的孔不垂直，迫使小凸模偏位凸模或导住安装不垂直平行度误差积累返修或更换导柱导套返修或更换推件块重新装配，保证垂直度要求重新修模、装配10卸料不正常卸料板与凸模间隙过紧、卸料板倾斜或其他卸料件装配不当弹簧弹力不足凹模落料孔与下模座漏料孔没有对正凹模有倒锥，造成制件堵塞修整卸料件，重新调整得当更换弹簧修整漏料孔修整凹模

结束语在本学期做完专业课程设计后，张老师就把毕业设计的题目分配给我，并告诫我要抱有认真、端正的态度，充分利用在校期间的宝贵时间和良好的学习氛围把毕业设计做好。在这100多天的时间里，我查阅了大量的资料，参阅了大量的有关杂志，从中得到了许许多多的数据及相关信息，从而使我在毕业设计中取得了意料之中的效果。我所做的毕业设计题目是基于Solidworks的紫铜垫片倒装复合模具设计，鉴于我本人的能力所限，在征求了张老