江西科技学院
摘 要
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副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、玻璃成型模等。其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。
随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、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。
在本次毕业设计中利用计算机辅助设计（CAD）绘制模具主要工作零件图和模具的总装配图，运用了数控切削加工、数控线切割电加工等先进加工技术。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。
在这次设计中根据所给题目的要求，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，选择加工方案。
根据对零件的综合分析，在这次设计中我设计的模具是倒装落料冲孔复合模，主要介绍的是冲裁工艺、冲裁模的结构与设计、冲裁模落料冲孔的工作原理等。希望能够灵活运用所学的专业知识和技能，圆满完成此次的毕业设计。
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课 题：垫片落料冲孔复合模
零件简图 ：如图所示 工件名称 ：垫片 挡片生产批量 ：大批量 材 料 ：10号钢 厚 度 ：3mm
1 冲裁工艺设计
1.1 冲裁件的工艺性分析
冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，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。
10号钢具有较高的强度和较好的冲压加工性能;该零件形状简单,但对孔边距接
近凸凹模所允许的最小壁厚，如零件图所示，故可以考虑采用积存废料的复合冲压工序。
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1.2 冲压工艺方案的确定
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，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； 方案三：冲孔—落料连续冲裁，采用级进模生产。 三种方案比较见表1.1
表1.1三种方案的比较
模具种类 单工序模 比较项目 冲件精度 生产效率 生产批量 模具复杂程度 模具成本 模具制作精度 模具制造周期 模具外形尺寸 冲压设备能力 工作条件 较低 较低 适合大、中、小批量 较易 较低 较低 较快 较小 较小 一般 高 较高 适合大批量 较复杂 较高 较高 较长 中等 中等 较好 一般 高 适合大批量 复杂 高 高 长 较大 较大 好 复合模 级进模
方案一模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一套模具，冲压件的形位精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也高，但零件的冲压精度较差。欲
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保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造安装较复合模复杂，且成本高。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。
2 冲裁排样设计
2.1 排样方案的确定
排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。合理有效的排样有利于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的工件。在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产重要的技术指标之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效益更为突出。
保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应等情况，以选择较为合理的排样方案。
根据材料的合理利用情况，条料排样方法可以分为以下三种：
（一）有废料排样：冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料，冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。
（二）少废料排样：只在冲件与冲件之间或冲件与条料之间留有搭边值，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凹模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。
（三）无废料排样：冲件与冲件之间或冲件与条料之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量较差，模具寿命较短，但材料利用率高。
采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。
综上分析，并考虑冲裁零件的形状、尺寸、材料，选取有废料排样。
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2.2 搭边的选取
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 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。
材料厚度t 圆形件或圆角r>2t 工件间 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 侧面 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 矩形件或边长L<50 工件间 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 侧面 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 矩形件边长L>50或r<2t 工件间 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 侧面 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 0～0.25 0.25～0.5 0.5～0.8 0.8～1.2 1.2～1.6 表2.1 搭边值表
由表2.1 确定搭边值
根据零件形状两式件间按圆形取工件间搭边值a=2.2mm，侧边取搭边值
a1=2.5mm。
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