(完整版)落冲复合模毕业论文

摘要
模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。

当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来。

因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密。

我们利用模具加工各种的工件，以便来满足人们的需要，模具的发展给我们带来了新的生活，新的时代。

因此这次我们的毕业设计要求设计一个模具以便检验自己所学模具有关方面的知识是否牢固。

由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模、窑业制品模、食品糖果模、建材用模等。

其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。

在这次设计中根据所给题目的要求，我首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择了冲孔落料的方案。

根据对零件的综合分析，在本人这次设计中我设计的模具是倒装冲孔落料复合模，主要介绍的是模具的冲孔落料，冲压生产中应用最广泛的工序之一。

由于材料和厚度的原因，我采用的加工方法为：采用复合工序冲孔落料模进行加工。

关键词：垫片冲压件冲孔落料复合模
目录
一、工件的工艺性分析 (1)
（一）冲压件的工艺性分析 (1)
（二）冲裁工艺方案的确定 (1)
二、主要数据的计算 (2)
（一）排样方案的确定及计算 (2)
（二）冲压力的计算 (4)
（三）模具压力中心的确定 (6)
（四）模具刃口及公差的计算 (7)
三、模具结构及模具零件的设计 (9)
（一）模具类型的选择 (9)
（二）定位方式的选择 (10)
（三）卸料装置与推件装置的选取 (10)
（四）导向方式的选择 (11)
（五）工作零件的设计 (12)
四、闭合高度的计算 (17)
五、模具总装图 (18)
六、模具材料的选择 (18)
七、结论 (19)
八、参考文献 (19)
垫片倒装复合模设计
一、工件的工艺性分析
零件简图：如图1.1所示
工件名称：垫片
生产批量：大批量
材料：45钢板
厚度：5
（一）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几何形状尺寸和精度要求。

良好的冲压工艺性应能满足材料较省、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45#钢，有较好的塑性，容
易进行冷热加工，适合冲裁。

工件结构比较复杂，尺寸全部为自由尺寸，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。

（二）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1.1
由于这样一个工件按单工序模具来加工，则需两个工序，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。

所以方案一不合
理。

若采用模具级进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。

所以综合考虑，采用方案二的复合模。

二、主要数据的计算
（一）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。

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。

搭边值的大小与下列因素有关：
1.材料的力学性能。

硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。

2.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.材料厚度。

薄材料的搭边值应取的大一些。

4.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.有废料排样
2.少废料排样
3.无废料排样少废料
废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，综上所述排样如图2.1所示。

表2.1 搭边值表
2.1
确定
搭边
值
据零
件形
状两
式件
间按
圆形取搭边值=3，侧边取搭边值=3.5。

条料的送料步距按下式：
A=B+a
式中：B为平行于送料方向工件的宽度
A为冲件之间的搭边值
则送料步距：A=32+3≈35mm
条料宽度安下式：
其中为冲裁件宽度方向的最大尺寸；
一般导料板与最宽条料之间的间隙取（0.1~0.5）t，所以可以去B0值为1mm
所以条料宽度为39mm
导料板之间的距离为39+1=40mm
排料图如下：
(二)冲压力的计算
1.落料力
材料的抗剪强度可取480
﹙2-3﹚=1.3×480×5×100.53=313653.6N
其中——冲裁力
——冲裁周边长度
——材料厚度
——材料抗剪强度
——系数
2.冲孔力
中心孔：
=1.3×480×5×53.4=166608N
3.冲裁时的推件力和卸料力及压力机的选择
表2.3卸料力、推件力及顶件力系数
查表2.3 K推=0.05；K卸=0.04
序号1的凹模刃口形式，==0.88mm，Zmax=1.18mm
Zmax-Zmin=1.18-0.88=0.3mm
设凸、凹模的制造偏差值分别按公式：
（2-6）
（2-7）
其中T、A——分别是凸、凹模的制造公差。

1. 冲孔部分
取=0.04;
=0.06
①冲中心孔
对于冲中心孔17mm转换为17+0.27mm
利用公式（2-8）
（2-9）
其中——磨损系数的选取查下表2.5
△——是工件的公差值
表2.5磨损系数表
因孔的公差等级为IT13级，所以查上表得=0.75
则
Dt=（dmin+x△）=17.2025
-0.04取17.2
-0.04
mm
Da=(Dt+Zmin) =18.08+0.06mm
2.落料部分
对外轮廓的落料，由于形状较简单，故可以采用同样的计算方法，另
外要注意的是，落料示意凹模定尺寸，因此，凹模尺寸应该等于工件尺寸，
间隙放在凸模上。

1. 落料部分
取=0.04;()
=0.06
落料
对于落料尺寸32mm转换为32+0.39mm
利用公式 Da=(Dt+Zmin) =32.1+0.09mm
（2-10）
Dt=（dmin+x△）=31.22
-0.04
（2-11）
其中——磨损系数的选取查下表2.5
△——是工件的公差值
表2.5磨损系数表
因孔的公差等级为IT13级，所以查上表得=0.75
则
Da=32.1+0.06mm
mm
Dt=31.22
-0.04
三、模具结构及模具零件的设计
（一）模具类型的选择
由冲压工艺分析可知采用复合冲压，但复合模又可分为倒装复合模和正装复合模，其各自的特点如下表
表3.1正装复合模与倒装复合模的比较
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。

（二）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）。

1.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。

2.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
表3.2挡料销高度
所以挡料销高度h可以取4mm
（三）卸料装置与推件装置的选取
常见的卸料零件又固定卸料板和弹压卸料板。

前者式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0.8的模具，后者是柔性结构，兼有压料和卸料两个作用。

其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件。

主要用于冲制薄料和要求制件平整的冲模中，常用在倒装复合模中，因此选取弹压卸料板。

弹压卸料板与凸模配合间隙值查表的=0.15
表3.3弹压卸料板与凸模配合间隙值
在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口0.3～0.5。

卸料板的厚度查表3.4。

表3.4卸料板的厚度
查上表得卸料板厚度应该大于12，可取Ho=20mm
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，卸料螺钉的直径按公式（3-1）
﹙2～3﹚（3-1）
其中为弹簧的内径
图3.1卸料螺钉
计算得。

其卸料螺钉的结构形式如图3.1
推件装置选取刚性推件装置，它有打杆、推板、连接推杆和推件块组成。

（四）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。

（五）工作零件的设计
1.凹模外形尺寸的确定
凹模厚度的确定：
（3-2）——为系数
——为凹模刃口的最大尺寸() 查表3.5选取系数=0.6 表3.5凹模系数
H 凹=32x0.6=19.2mm 取20mm 。

凹模壁厚C=(1.5-2)H=40mm;凹模外形尺寸可以取为120x120mm 。

凹模的刃口形式选用直筒式刃口。

该凹模的厚度的全部为有效刃口高度，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
3.2
图3.2凹模刃口
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下表3.6。

表3.6凹模两种结构形式的比较
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。

3.冲孔凹模选用
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3.7。

表3.7凹模刃口形式的比较
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，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，凹模工作部分强度较好。

如图
3.3
图3.3冲孔凹模刃口
为刃口高度，为斜角，查表2.11得=8, =3° 表3.8凹模刃口高度
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3.9固定形式的特点比较
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，而这里的固定板又是与落料凹模一体的，即凸模的凸肩与落料凹模的上端以H7p6过渡配合。

5.凸模结构尺寸
①小孔凸模为圆形，采取台阶式凸模，它的强度刚性较好，修磨方便，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7m6或H7n7）制造，最大直径的作用形式是台肩，以便固定，保证工作时凸模不配拉出，材料选取Cr12MoV,热处理硬度为58～62。

其凸模长度计算公式：（3-3）
其中1—凸模固定板厚度 (0.6～0.8 ) =0.8x20=16mm，
—材料厚度 5
—卸料板厚度20
—增加长度，一般选取10～20
L=16+5+20+14=55mm
凸模的结构形式如图 3.4
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。

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3.10。

表3.10凸凹模最小壁厚
查表计算选取最小壁厚10.0。

该凸凹模高度取54mm。

其凸模的结构如图3.6
图3.6凸凹模
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200、宽度140、厚度35。

下模板的长度250、宽度170、厚度40；
最大高度为190、最小高度为160。

模柄选取压入式模柄，压入模柄部位应与安装孔成76配合，材料选取45钢，尺寸∅60x150mm 。

螺钉选用标准件内六角螺钉，规格为10;
导柱的直径30，长度144；
导套的直径为31，长144；
应按65配合；柱间的距离150；
材料为20钢；
查表选取国产100KN 压力机
其最大装模高度为400
最小装模高度为215
模柄孔尺寸为直径60，深度为80
工作台尺寸左右为800、前后4600，厚度100
滑块尺寸：左右400、前后270、
四、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，其关系式为（4－1）：
mm H H H mm H H 5101max 1min --≤≤+- （4-1） 式中 ——冲模的闭模高度;
——最大闭模高度;
——最小闭模高度;
——垫板高度；
——最大装模高度；
——最小装模高度。

则 Hmin-H1+10mm=125mm
Hmax-H1-5mm=295mm
凸凹模凸模垫板上模座下模座H H H H H H ++++=
=40+34+20+55+54-15=188
有上数可知,则所选则的压力机符合要求。

五、模具总装图
图5.1总装图
1.下模座
2.内六角螺钉
3.导柱
4.弹簧
5.卸料板
6.活动挡料销
7. 内六角螺钉
8.导套
9.上模座 10.凸模固定板 11.顶件块 12.顶杆 13.推板 14.打杆 15.模柄16. 内六角螺钉 17.冲大孔凸模 18.垫板 19.小孔凸模 20.凹模 21.凸凹模 22.固定板 23.圆柱销 24.活动挡料销 25.卸料螺钉26.弹簧 27.凸模镶块
工作原理：该模具为倒装复合摸，冲压时可自动送料，板料由卸料板
5上的活动挡料销6挡料送进。

工作时上模下行，由凸凹模（21）、落料凹模（20）、冲孔凸模（17、19）完成落料冲孔，使工件成型，工作完成后上模上行，当滑块碰到上死点时，打杆和推板开始工作，将工件从凹模内推出落下，冲孔废料从工作台孔内直接落下。

六、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。

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，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。

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. 应具有较高的断裂抗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也用淬火变形小的Cr12MoV模具钢。

七、结论
这次的毕业设计是大学学习中的最后一个环节，是对三年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能总合运用所学的知识。

在校期间，开设有《机械设计》、《机械制造》等课程，这些课程有电子的，有专业课程设计的，对我们搞好这次毕业设计有很大的帮助。

即将毕业的我，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦，这时就要靠自己以前所学的知识和积累的经验去解决它。

此外，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养；继续加强设计方面的知识的学习。

因水平有限，设计中必然有许多不足之处，还望老师批评指正。

参考文献
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