(整理)0402姚赞彬(铁芯冲片冲压复合模设计).

成人高等教育毕业设计（论文）题目铁心冲片复合模设计学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化（模具设计与制造）4班年级姓名姚赞彬指导教师罗方河老师（年月）广东工业大学继续教育学院制前言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，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。

据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表等产品的零件，有60%左右是用模具加工完成的；自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工业产品，有80%的零件需由模具来制造。

至于标准件中的紧固件、轴承、日用五金、餐具、塑料制品、玻璃制品、玻璃器皿、皮胶鞋等的大批量生产，完全靠模具来保证。

例如生产海鸥牌照相机，其占总数的92%的零件就需500套模具，又如解放牌汽车改型后约需400套模具，其总重量达2500t。

即使一个自动玩具的生产也需要近90套模具。

显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位越来越被人们所共认。

实践证明，只有依靠先进的科学技术，广泛地采用新技术、新工艺、新材料和新设备，加强科学管理，才能促进生产的持续发展。

而要完成上述新课题和新项目就离不开精密、复杂、大型、长寿命模具的及时工艺。

从接到设计任务到完成,短短的三个月来,从刚开始朦胧的学习模具设计与制造,到可以独立完成一套小型的模具,这是一个量的积累到质的变化.在设计方面,用CAD软件协助进行绘图,大大的提高工作效率.设计过程是充实而又快乐的,每当一次又一次的通过查数据,攻破一个小难关,到最后完成有点小成就感,从进学校学习模具这个专业,就以模助为中心,以后要好好朝模助设计师这个目标好好努力!这次设计能顺利完成，还得感谢罗方河等老师的精心指导。

但错误之处在所难免，望批评指正。

非常感激!目录1、设计依据、原始数据 (1)2、零件冲压加工工艺分析 (1)2.1冲裁件结构工艺性 (1)2.2冲裁件的精度和断面粗糙度 (2)3、确定零件冲压工艺方案 (2)3.1方案比较 (2)3.2确定方案.................... .. (2)4、排样设计 (3)4.1计算毛坯尺寸 (3)4.2画排样图,计算料宽 (3)4.3材料的经济利用 (3)5、冲裁工艺力的计算 (4)5.1冲裁力 (4)5.2卸料力、推件力和顶件力的计算 (5)5.3冲压设备的选择 (6)5.4模具压力中心的确定 (8)6、零件冲压工艺计算 (9)6.1 凸、凹模间隙值的确定 (9)6.2 凸、凹模刃口尺寸的确定 (9)7、模具结构设计 (13)８、校核压力机安装尺寸 (13)9、编写技术文件(见附表) (14)参考文献 (15)总结与致谢 (15)附表 (16)1、设计依据、原始数据图a图a心冲片零件图铁心冲片，材料：硅钢片，厚度0.35mm，生产批量为30万件/年。

2、零件冲压加工工艺分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。

一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。

良好的冲裁工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。

2.1冲裁件结构工艺性冲裁件孔的最小尺寸模具凸模的强度受冲裁件上孔的尺寸的影响，所以冲裁件上的孔不能太小，查《冷冲压模具设计指导书》表2-2，冲裁铁心冲片时，冲孔的最小尺寸为1.3t=0.50mm，该零件的孔远比0.39mm大，所以凸模的强度不受冲裁件上孔的尺寸的影响。

由于孔与壁周距边距仅2mm-3mm,在设计模具时应加以注意，制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式；还有，有一定的批量，应重视模具材料的选择，保证一定的模具的寿命。

2.2冲裁件的精度和断面粗糙度（1）精度零件图a所示铁心冲片零件其外形相对比较简单，形状规则，适合冲裁加工。

但零件尺寸公差要求较高，按IT12级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。

（2）断面粗糙度，查《冲压工艺与模具设计》书，材料厚度t=0.35mm，得断面粗糙度=25m。

3、确定零件冲压工艺方案该零件的外形简单，形状规则，材料为硅钢片，厚度t=0.35mm,ι=441MPa(为计算方便,圆整450MPa)。

由于生产批量为大批量生产。

而且成型工艺只有冲孔和落料两个工序，所以设计关键是设计模具工作零件的结构，保证模具使用寿命。

3.1方案比较方案一：采用单工序模，对于该零件，冲模的结构简单、制造周期短，价格低，而且通用性好，比较容易在实现自动化，但是压力机一次行程内只能完成一个工序，生产效率不太高。

方案二：采用复合模，压力机一次行程内可以完成两个或者两个以上工序，生产效率高，适合大批量零件生产，冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好，适宜冲薄料，但是很难实现自动化，只能实现部分自动化，而且制造复杂性和价格都比单工序模高。

方案三：采用级进模，压力机一次行程内可以完成多个工序，生产效率高，冲件精度高，适合中小型零件的大批量零件生产，容易实现自动化，较难保证内外形相对位置一致性。

模具强度高，耐磨性能要好，但模具制造精度不高.3.2确定方案比较以上方案，决定采用复合模冲裁该零件，由于生产批量为大批量生产，而且具有操作方便、安全制造方便，维修容易等特点，模具强度较高，寿命较长。

便于实现自动化。

该零件属于薄料冲裁小型零件，而且产量是大批量生产。

从制件的制造精度和生产批量还有模具的生产效率等方面考虑，所以决定采用复合模冲裁该零件。

复合模缺点在于制造复杂性和价格都相对比较高,而且难以实现自动化.4、排样设计4.1计算毛坯尺寸由于该制件是平整件,毛坯尺寸直接在排样图里表达出来.4.2画排样图,计算料宽条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。

图b排样图如上图b所示查《冲压工艺与模具设计(第三版)》表2.5知,a=2.2,b=2.5,因此,计算可知L=28+a=28+2.2=30.2mmB=60+2b=60+5=65mm式中： B为条料宽度的基本尺寸；L为一个步距的尺寸(mm)4.3材料的经济利用—材料抗剪强度（一般情况下，材料的，为计算方便，也可用下式计算冲裁力F（N）式中—材料的抗拉强度（MPa）。

此制件所需的冲裁力由冲孔力、落料力两部分组成。

查《冲压工艺与模具设计》表8-1 得=450MpaF=⨯(60⨯2+28⨯2+16⨯4+3.14⨯4⨯4)⨯0.35⨯450M pa1.3pa=59.5KN=1.3⨯290.24⨯0.35⨯所以此制件所需的冲裁力=59.5K5.2卸料力、推件力和顶件力的计算当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而会紧箍在凸模上。

为了使冲裁工作连续，操作方便，必须将套在凸模上的材料刮下，将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。

从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力。

从凹模内向上顶出制件所需的力，称顶件力。

如图c 所示。

图c工艺力示意图、、是由压力机和模具的卸料、推料、顶件装置获得的。

影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况等。

要准确计算这些力是困难的，实际生产中常用下列经验公式计算===式中----冲裁力（k N）—系数，其值一般为0.02-0.06(薄料取大值,厚料取小值)卸料力、推件力和顶件力系数，=0.05，=0.05；—梗塞在凹模直壁内的制件或废料数量，n=h/t。

查表2-22，取h=9，得=4=0.05=⨯59.5=3KN=4=⨯0.05⨯59.5=12KN所以此制件所需的卸料力、推件力和顶件力分别为3KN,12KN,3KN.5.3冲压设备的选择（1）、压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力。

≥式中为所选压力机的吨位。

为冲裁时的总力。

冲压力 的计算F F F F F =+++总顶推卸59.5331277.5KN =+++=查《冷冲压模具设计指导书》表8-10得，完成该制件所需的冲压力为78KN. （2） 初步选择压力机由《模具设计指导书》表4-32得，选压力机为开式双柱可倾压力机，表4-33得,压力机的标称压力为100KN,型号为J23-10.其参数如表1-1所示。

表1-15.4模具压力中心的确定冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。

为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。

图d 压力中心分析图由图d可知,由于图形上下对称,单件冲裁,帮采用解析法求压力中心(解析法计算依据是,各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该坐标轴的力矩),因冲裁力与冲裁周边长度成正比,所以各冲裁力可分别用各冲裁周边长度代替,即如以下公式:按下列公式求压力中心的坐标值（，）：030y =根据以上计算和分析,可得到制件的压力中心位于上图坐标系的坐标点(15,30)处.6、零件冲压工艺计算6.1 凸、凹模间隙值的确定凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响，所以必须选择合理的间隙。

冲裁间隙数值主要按制件质量要求，根据经验数值来选用。

查《冲压工艺与模具设计》表2.2.4，该冲裁件为硅钢片，板料厚度为0.35mm ，故冲裁模初始双边间隙=0.04mm ， =0.06mm 。

6.2 凸、凹模刃口尺寸的确定 1、确定凸、凹模刃口尺寸的原则：a 、落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸应比凹模小一个最小合理间隙。

b 、冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。

凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。

c 、选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。

一般冲模精度较工件精度高2～3级。

工件尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注，即：落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为零，下偏差为负。