加强板零件冲压工艺与模具设计.doc

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1、加强板零件冲压工艺与模具设计摘 要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重的影响了生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用，已越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模也投入到实际的生产中来，冲压模可以大大提高生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。冲压是冲压加工的简称，是通过压力机（俗称冲床）和安装在压力机上的模具，对模具里的材料（一般是金属和非金属板材）施力，是材料在模具里变形，从而获得形状、尺寸符合要求的零件的生产技术。冲压加工通常是在常温下进行，不需要对材料进行加热，所以又叫冷冲压。本文介

2、绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的中批量生产具有一定的参考作用。关键词：落料，冲孔，复合模，凸凹模，弯曲模Doubling plate components ramming craft and mold design ABSTRACTThrough carries on the technological to the doubling plate work piece analysis, knew this work piece needs two working procedures the processings, namely falls the material p

3、unch holes curving.After two set of plan contrasts, decided designs set of compound molds, namely falls the material punch holes true thing superposable die; Another set is a bending die.Falls the material punch holes superposable die the convex-concave mold, the punch holes raised mold, falls the m

4、aterial concave mold the shape all is by the work piece determination, is similar with the work piece shape, the external dimensions all are pass through the precise computation definite.Because its blanking force is not too big, but also considered the stress is even, therefore selects the middle g

5、uide pillar pould frame, and selects the corresponding guide pillar, the guide sleeve.About in order to lengthen the die bed life, therefore has selected the appropriate about backing strip.The convex-concave mold must have to have the accurate position, can guarantee the work piece can form precise

6、ly, therefore the reference standard also the basis actual situation have selected the convex-concave mold dead plate, The punch holes raised mold dead plate, guarantees well the fixed convex-concave mold and the punch holes raised mold.In order to guarantee the work piece to be smooth the mold and

7、convenience waste material abscission, utilized the elasticity to go against an equipment, the rigidity pushes an equipment and the elastic dumping device.But the bending die is very simple, only used the elasticity to go against an equipment, so long as could cause the work piece accurate localizat

8、ion on the mold, the work piece could the very easy occurrence be curving, had to pay attention curving when snapping back.KEY WORDS: Falls the material, the punch holes, superposable die, convex-concave mold, bending die目录前言1第1章 工件工艺性分析及方案确定41.1零件冲压落料的工艺性分析41.1.1冲裁件的结构和形状41.1.3冲裁材料51.2冲孔落料工序的确定51.2

9、.1冲裁工艺方案51.2.2冲裁方案的分析选择61.3零件弯曲的工艺性分析61.3.1弯曲件的精度61.3.2弯曲件的弯曲半径61.4弯曲工艺的确定7第2章 零件的工艺计算82.1排样82.1.1制件展开尺寸82.1.2排样图92.1.3塔边值92.2材料利用率92.2.1材料宽度尺寸的计算92.2.1材料利用率的计算102.3压力中心计算和压力机选择112.3.1 压力中心计算112.3.2冲压落料时压力机的选择132.3.3弯曲时压力机的选择142.4压力机的选择16第3章 凸凹模刃口尺寸计算及凸凹模结构设计183.1凸凹模刃口尺寸计算183.1.1冲孔刃口尺寸计算183.1.2落料刃口尺

10、寸计算193.1.3弯曲凸凹模尺寸计算203.2凹凸模外形尺寸的确定及个别零件的确定213.2.1凹模外形尺寸的确定213.2.2凸模外形尺寸的确定223.2.3凸模固定板的确定223.2.4导料板的确定223.2.5卸料装置的确定233.2.6模柄的选用233.2.7冲模闭合高度计算24第4章 模具设计254.1凹模结构254.2凸模结构254.3凸模固定板结构264.3.1卸料板的结构264.3.2导料板的结构264.3.3垫板的结构274.3.4模架274.3.5模柄的结构284.3.6螺钉和销钉的结构28第5章 模具加工和模具装配295.1凸模的加工295.2垫板、凸模固定板、卸料板2

11、95.3模具装配295.3.1冲压落料模具装配295.3.2弯曲模具装配30结论32谢 辞33参考文献34前言模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，6080的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。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。冲压是模具成型加工的的一种重要加工方法。冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性较好，一般情况下，可以直接满足于装配和使用要求。此外，在冲压过程中由于材料经过塑性变形，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以，冲压件肯有

12、质量好、刚度好、精度高和外表光滑、美观等特点。冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。随着工业生产的迅速发展和科学技术的不断进步，

13、冲压工艺及模具设计技术也在不断地革新。21世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展，其特征是与高新技术结合，在方法和体系上发生了很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等与冲压领域的渗透与交叉融合，推动了先进冲压成形技术的形成和发展。冲压成形技术将更加科学化、数字化、可控化。成形过程的数值模拟技术将与数字化制造系统很好地集成，人工智能技术，智能化控制将进入实用阶段。主要特征包括工艺分析计算方法的现代化、模具设计制造技术现代化、冷冲压生产的机械化和自动化，以及改进板材性能等。近几年，发达国家纷纷将制造业转到我国，使我国的模具工业面临空前的发展机遇。另外，我国正处于自主创新和优化工业产品结构的高潮

14、时期，产品创新和优化结构以及产品更新换代的周期逐渐缩短，应用最多的冲压零件更换将更加频繁。这一切表明，冲压加工技术正迎来一个前所未有的发展机遇。当前，由于产品品种增多，更新加快，市场竞争的日益激烈，因此，对模具的要求是交货期短，精度高及成本低。而模具的标准化程度直接影响着这些因素。模具的标准化程度越高，专业化生产越强，模具的生产周期就会越短，生产成本越低，模具质量越高。同时模具设计简化，交货期限缩短，产品更新换代就越迅速。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

15、国的冲压模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已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。 “冲压工艺与模具设计”是模具设计与制造专业的一门专业技术课，它是一门将冲压成形加工原理，冲压工艺，冲模设计有机融合，综合性和实践性较强的课程。模具表面强化技

16、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。激光切割和激光焊接技术也得到了应用。本课程的主要任务是：初步掌握冲压成形的原理、板料成形规律与冲压工艺和模具设计的关系；掌握冲压工艺过程的制定方法，具有制定中等复杂程度冲压件的工艺过程的能力；掌握冲模的设计方法，具有设计中等复杂程度冲模的能力；具有应用冲压成形基本原理、冲压工艺及冲模设计方法的知识，分析解决冲压生产中的产品质量和模具方面技术问题的能力；同时了解冲压新工艺、新型模具及冲压技术的发展方向。

17、冲压工艺学是一门实用性很强的课程，实践性和综合性很强。对初学者来说，应在学习这门课程以前，对冲压工艺在生产中的应用范围和特点，具有初步感性认识，才能在学习的时候联系实际、培养兴趣和加深理解。在学习时应注意以下几个方面：1）学好“机械制图”课程。2）多到工厂参观实习，以增强感性认识。3）多动手练习，多画图设计。4）通过观察多媒体课件，建立培养空间想象能力。5）上好现场教学、实验、课程设计等实践课。我通过三年的基础课程和专业课程的学习，我对本专业的理论知识已有了系统的掌握，为以后走上工作岗位打下了结实的基础。但实践经验匮乏，本套模具就是在这种情况下完成的，错误之处难免，敬请指导。 第1章 工件工艺

18、性分析及方案确定冲裁件的公益性是指该工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便等。因此冲裁件的工艺性是否好，对冲裁件质量、生产效率以及冲裁件模具的使用寿命均有很大影响。而且直接影响到冲裁模具的总体冲裁工艺方案。然而，影响冲裁件工艺性的因素很多，如冲裁件的形状、尺寸、精度和材料等，这些因素往往取决于产品的使用要求。1.1零件冲压落料的工艺性分析零件冲压落料的工艺性分析包括很多方面，对于此制件而言 ，主要对下面几个方面进行分析。1.1.1冲裁件的结构和形状a) 冲裁件的形状应避免冲裁件上有过长的悬臂和窄槽，其最小宽度（

19、如图21）2t（t为材料厚度，下同），对于此制件最小宽度6mm，上面空的较大,符合要求。b) 冲裁件上的孔与边缘间的距离（如图21）,孔与孔的距离（如图21）不能太小，一般取孔与边缘间的距离1.5t, 孔与孔的距离2t,对于此制件，孔与边缘间的距离4.5mm, 孔与孔的距离6mm,制件的最小孔边距22mm。由图1-1得c) 冲裁件的外形或内孔的转角处，应避免有锐角的清角，应采用圆弧过渡，以利于冲模的加工，减少因热处理的应力集中，以及冲裁时尖角处的破裂现象。d)为了防止冲裁时凸模折断或压弯，冲孔的尺寸不能太小。 图1-1冲压落料后的工件1.1.2冲裁件的尺寸精度普通冲裁件的尺寸精度一般在IT10

20、IT11级以下，表面粗糙度Ra6.3um，冲孔精度比落料精度高一级。此制件并无精度要求，故按经济精度加工，取落料经济加工精度为IT11，因为冲孔精度要比落料加工精度高一等级，所以取冲孔精度精度为IT10。1.1.3冲裁材料冲裁材料的选取取决于对冲裁制件的要求，但应尽可能以“廉价带贵重，薄料代厚料，黑色代有色”为选材原则。采用国家标准规格的材料，以保证冲裁件质量及模具寿命。此制件的材料为Q235钢。1.2冲孔落料工序的确定在确定制件冲裁工艺方案时，先解决制件所需的基本冲裁工序性质、工序数目以及工序的顺序，再将其排列组合成若干种可行方案。然后对各种工艺方案进行分析比较，综合各种方案的优缺点，最后选

21、出一种最佳方案。1.2.1冲裁工艺方案a) 采用单一工序的方法：即先把整体形状落料。然后冲三个圆孔。b) 采用复合工序的冲压方法：即冲三个圆孔和落料在同一副模具同一工位的一次行程中完成。c) 采用给进工序的冲压方法：即在同一副模具的不同工位上先后连续完成冲孔和落料。 1.2.2冲裁方案的分析选择a) 第一种设计方案，其优点是模具设计制造简单，周期短，模具结构简单，甚至可以采用标准化的模具成型零件，因此：模具和制造件的成本低。但是采用两幅模具才能满足要求，且生产率低。b) 第二种采用方案二加工时，只需要制造一套复合模具，生产效率高，模具制造成本较低，且冲压件的形状精度和尺寸精度也容易保证。尽管模

22、具比第一种方案复杂，但由于冲压件规则，模具制造也不算复杂，但是模具维修不方便。从经济性、安全性和冲裁件质量等方面对以上两种方案进行比较，确定出该冲压件的生产采用方案二种比较合适。 c) 第三种设计方案其优点，冲压生产过程易于实现机械化和自动化，生产效率高，但是结构较为复杂，因此制造周期长，模具成本高。综上各种方案的优缺点，考虑到生产效率和带板送进冲压，选用复合模。1.3零件弯曲的工艺性分析1.3.1弯曲件的精度弯曲件的精度要求应合理。影响弯曲件精度的因素很多，如材料厚度公差、材料性质、回弹、偏移等。对于精度要求较高的弯曲件，必须减少材料厚度公差，消除回弹。但这在某些情况下有一定的困难，因此，弯

23、曲件的尺寸精度一般在IT13级以下。弯曲长度未注公差的极限公差为3，角度公差最好大于15;弯曲间未注公差角度的公差值应查表确定。1.3.2弯曲件的弯曲半径 弯曲件的弯曲半径不应小于材料的许可最小半径，否则会产生弯裂。当弯曲为90度时，为了保证工件的弯曲质量，必须满足弯曲件的直边高度大于2t。带孔的板料在弯曲时，如果孔位于弯曲区附近，则弯曲时孔的形状会发生畸变，为了避免这一缺陷的发生，必须使孔位于变形区外。1.4弯曲工艺的确定此工艺中要求较高，弯曲件应严格按照原有尺寸来安排，在应用中应估计到弯曲中的板件厚度变形，宽度变形及长度变形。在弯曲后，应考虑到弯曲回弹的因素，要用到校正弯曲。因为该工件是形

24、状简单的弯曲件，所以可以一次弯曲便可成形。第2章 零件的工艺计算2.1排样排样是指制件在板料或条料上的布置方法。冲裁件的排样与材料的利用率有密切的关系，对零件的成本影响很大。因此，应设法在有限的材料面积上冲出最多说量的制件。由于排样的不断改进，材料利用率逐步提高。但仅仅考虑材料利用率的提高还不够，排样的好坏同时影响冲裁件的精度，、生产率的高低、模具寿命及经济效益等，还必须考虑生产操作的方便性和模具结构的合理性等问题。2.1.1制件展开尺寸由所给的任务书可知图中给出的是弯曲件，需要计算出弯曲件的展开尺寸。相对弯曲半径：由冷冲模设计中的公式得：R / t = 7 / 3 = 2.33 0.5式中

25、R弯曲半径（mm） t 料厚（mm） 可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲变形中的中性层曲率半径。按弯曲件展开尺寸的计算公式，中性层半径为： r = R + k t 式中：r 弯曲中性层的曲率半径； k 中性层位移系数；已知 R = 7 mm, t = 3 mm,查冷冲压工艺与课程设计（主编；陈建鹤 于云程）表3 9 取k = 0.42；r = 7 + 0.42 3 mm = 8.26 mm弯曲件展开尺寸：L = L1 + L2 + (/2) r弧 式中得L1= 68mm L2=73mm 及L1+ L2为弯曲件直线长度的总和L= 68 + 73 + (3.14/2) 8.26= 15

26、3.97mm 2.1.2排样图设计复合膜，首先要设计条料的排样图，此制件的形状材料近似为长方形，采用直对排显然可以节约材料，提高材料的利用率。但是采用直对排增加了模具的复杂程度和模具的制造价格、制造周期，并且，模具两个凸凹模距离太近，模具结构不合理，因此采用直排。 其排样图21： 图2-1 排样图2.1.3塔边值查冷冲压工艺与课程设计（主编；陈建鹤 于云程）表2 11 .查表，选取制件与边缘的塔边矩为2.2mm,制件与制件间的间距为2.5mm。这里的间距指的是制件的最边缘与板边缘间的距离。2.2材料利用率 第3章 凸凹模刃口尺寸计算及凸凹模结构设计3.1凸凹模刃口尺寸计算 3.1.1冲孔刃口尺

27、寸计算 由设计任务书要求可知：该零件属于无特殊要求的一般冲裁件，冲孔部分的孔由直径为11mm的两个圆和一个直径为25，长宽为20mm10mm的矩形组成。有下面公式确定此模具加工时凸凹模冲孔刃口的最大公差。=2Cmax 2Cmin 查冲压模具设计师手册（主编：王鹏驹 程红 ）表6 8，查得：2Cmax =0.64；2Cmin =0.46；则：=2Cmax2Cmin 0.640.46 0.18 mm;有公差表查得：取x=0.75;IT10级；查得凸模公差为d ；查得凹模公差为d ；冲孔的凸凹模尺寸公差计算如表3-1 表 3-1 凸、凹模刃口尺寸计算数据凹模刃口d凹 =（d+2Cmin） 0 凸模刃

28、口D凸 =（d+x）0 -R=5.511.76 11.3R=12.525.7625.3L=153.97153.67153.21公差校核： | 凸| +|凹| 2Cmax 2Cmin （52） 0.03 +0.040.18 第4章 模具设计4.1凹模结构凹模的外形一般有圆形和矩形两种，本模具采用矩形。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定型。考虑到模具寿命，所以采用刃口强度较高的凹模，故选用45钢为凹模材料。凹模刃口的类型： I：柱孔口锥形凹模，刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变，常用于冲裁形状复杂或精度要求较高的工件。但

29、是在孔口内容易积存冲裁件，增加冲压力和孔壁的磨损，磨损后孔口形成倒锥形状，使孔口内的冲裁件容易反跳到凹模表面上，影响正常冲裁进行，严重时会损坏冲模，所以刃口高度不一过大。II：柱孔口直向性凹模，刃口强度较高，修磨后刃口尺寸无变化，加工简单，工件容易漏下。此结构适用于冲裁直径小于5mm的工件。III：直筒式凹模，刃口强度较高，修磨后刃口尺寸无变化，此结构多用于有顶出装置的复合膜。IV：锥形凹模，冲裁件容易漏下，凹模磨损后修磨量较小，但刃口强度不高，刃磨后刃口有变大的趋势，锥形口制造较困难。此结构适用于冲制自然漏料，精度不高形状简单的工件。第5章 模具加工和模具装配5.1凸模的加工模具刃口要求有较

30、高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高的硬度与适当的韧性。热处理硬度要达到3842HRC。采用磨销加工。 凹模的加工，采用线切割比较合理，因为工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一样，这类凸模一般采用线切割方法进行加工。模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。热处理硬度要稍高于凸模，达到6064HRC左右。5.2垫板、凸模固定板、卸料板垫板、凸模固定板、卸料板这些零件的结构比较简单，加工比较简单，而且材料要求不是很高，因此采用45号钢，热处理需要达到HRC38-42，在加工方面，只要采用机械加工就可以生产出来，同时，在复杂的地方机械加工与线切割加工同时用上，一般以方便为主。5

31、.3模具装配 结论对所给的工件进行工艺分析并通过几个工艺方案的对比后，决定采用落料冲孔倒装复合模，主要是因为正装复合模的顶件板、卸料板均是弹性的，条料与冲裁件同时受到压平作用，冲裁件的精度也较高，模具结构也不太复杂且生产效率也较高。在这次的毕业设计过程中做了几点改进如下：谢 辞这次毕业设计，我在规定的时间内完成模具装配结构及零件的设计。除了自己的努力外,更多的是要感谢指导老师常云朋从资料查阅、选题、方案选择、设计优化到设计计算过程中的热情指导。为我解决了许多困难，并在我制图过程中，细致的指导我各方面出现的问题，使我的设计可以顺利完成。在设计过程中老师不断的督促，加紧完成了我的毕业设计。她的指导，让我修正了设参考文献1丁松聚. 冷冲模设计. 北京: 机械工业出版社, 2001.10（2007.12重印）: 1-2062中国模具设计大典编委会. 中国模具设计大典. 电子版. 互联网资料: 102-8903冲压设计手册编写组. 冲压设计手册. 北京: 机械工业出版社, 1999: 102-2054黄毅宏, 李明辉. 模具制造工艺. 北京: 机械工业出版社, 2005: