落料冲孔复合模具设计

东华理工大学毕业设计（论文）第1页摘要本模具的主要作用就是落料和冲孔，该模具在设计时不仅要根据冲裁件的材料选择模具的材料，还要根据冲裁件的形状、尺寸和精度来确定模具的类型和冲裁的工艺方案。确定合理的冲裁间隙是本模具的重中之重，它不仅影响冲裁件的形状、尺寸和精度，还影响模具的使用寿命。在模具材料的选择时应注意材料的性能和强度。应尽量选择模具的标准件，这样不仅可以提高模具的寿命还可以缩短模具的制造周期，关键词：连接件、落料冲孔、复合膜AbstractMaineffectsofthemoldisblankingandpiercing,themoulddesignmustnotonlyaccordingtotheblankingmaterialselectionthemoldmaterial,butalsoaccordingtotheshape,dimension,andprecisionblankingtodeterminethetypeofmoldandstampingprocess.Determinationofreasonableblankingclearanceofthismoldisthetoppriority,notonlydoesitaffecttheshape,dimension,andprecisionblanking,butalsoaffecttheservicelifeofthemould.Selectionofmouldmaterialsshouldpayattentiontotheperformanceandstrength.Possiblemoldstandardparts,sonotonlycanimprovethedielifecanalsoshortenmanufacturingcycle,Keywords:blankingandpunching,connectors,compositemembrane东华理工大学毕业设计（论文）第2页落料冲孔复合模具设计1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。2冲压工艺分析及模具结构类型该冲裁件的材料为TUI钢，料料厚度为t=2mm，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。东华理工大学毕业设计（论文）第3页2.1工艺分析结构；由图（1—1）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。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。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。材料采用TUI（无氧铜）2.2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，适合大量生产。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，决定采用复合模加工。3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１．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)东华理工大学毕业设计（论文）第4页根据零件实际情况，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21aa或只能有一个。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数值材料厚度t圆件及r2t的圆角矩形件边长l50mm矩形件边长l50mm或圆角r2t工件间a1侧面a工件间a1侧面a工件间a1侧面a0.251.82.02.22.52.83.00.251.21.51.82.02.22.50.51.01.21.51.81.82.00.80.81.01.21.51.51.81.21.01.21.51.81.82.0东华理工大学毕业设计（论文）第5页1.61.21.51.82.02.02.22.01.51.82.02.22.22.52.51.82.22.22.52.52.83.02.22.52.52.82.83.23.52.52.82.83.23.23.54.03.03.53.54.04.04.55.0~100.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t表4-2各材料搭边系数材料系数材料系数中等硬度的钢硬钢青铜及硬黄铜硬铝0.90.81～1.11～1.2软黄铜铝非金属（皮革、硬纸板）1.21.3～1.41.5～2查表1得：两工件间的搭边:a1=1.8mm工件边缘搭边：a=2.7mm条料宽度B=(D+2a)mm式中：B——毛坯宽度的基本尺寸(mm)；D——毛坯宽度方向零件轮廓的最大尺寸(mm)；a——侧面搭边，查表1(mm)。毛坯宽度：B=60+2.7×2=65(mm)送料进距：L=36+1.8=37.8(mm)板料的规格选用：2mm×1000mm×2000mm每张钢板裁板条数：为了操作方便，采用横截，即n1=200065=30.7条东华理工大学毕业设计（论文）第6页每条板料上的冲压件数：n2=Bs=100037.8=26.4个式中B为钢板的宽度（每条裁板的长度），1000mm。每张钢板上的冲压件总数：n总=30×26=780个3.1材料利用率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。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率，可用下式计算：η=FF0×100%=FAB×100%式中η——材料利用率；Ｆ——F0——A——送料进距(相邻两个制件对应点的距离)B——条料宽度。材料利用率:η=FF0×100%=FAB×100%=2154.62565×37.8×100=88.4%4冲裁力与压力中心计算4.1冲裁力计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。，其冲裁力P一般可按下式计算:F＝KptLτ式中τ——材料抗剪强度L——冲裁周边总长(mm)t——材料厚度(mm)系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动(数值的变化或分布不均)、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全东华理工大学毕业设计（论文）第7页系数，一般取1.3。当查不到抗剪强度τ时，可用抗拉强度δb代替τ，而取Kp=1扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而紧箍在凸模上。为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的材料料刮下,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，称为推件力。影响卸料力、推件力的因素很多，要精确地计算是困难的。在实际生产中常采用经验公式计算：卸料力：F卸=K卸×F落推件力：F推=nK推×F落K——卸料力系数，其值为0.02～0.06(薄料取大值，厚料取小值)；K１——推料力系数，其值为0.03～0.07(薄料取大值，厚料取小值)；K2——顶件力系数，其值为0.04～0.08(薄料取大值，厚料取小值)；n——梗塞在凹模内的制件或废料数量(n＝h/t);h——直刃口部分的高(mm)；t——材料厚度(mm)。卸料力和顶件力还是设落料力F＝KptLτ=1×2×203.4×245=99.666KN卸料力F卸=K卸×F落=0.04×99.666=3.986KN推件力F推=nK推×F落=2×0.05×99.666=9.9666KN冲孔力F＝KptLτ=1×2×50.24×245=24.6176KN总冲压力F总=F落+F卸+F推+F冲=99.666+3.986+9.9666+24.6176=138.2362KN4.2压力中心计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压东华理工大学毕业设计（论文）第8页力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心工件图如下：由此工件可知压力中心为模具中心。5凸模与凹模刃口尺寸的计算5.1冲裁模刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现：（1）由于凸模、凹模之间存在间隙(冲裁间隙，即指冲裁凸模合凹模刃口之间的距离，也就是凸模工作部分和凹模工作部分之间的尺寸差)，使落下的料或冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。（2）在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。（3）冲裁时，凸模、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈