冲压模论文.doc

南昌航空大学继续教育学院自考本科毕业论文南昌航空大学继续教育学院自考毕业设计（论文）冲压模结构分析及设计 专 业 名 称 模具设计与制造准 考 证 号 015809300847学 生 姓 名 田晓庆指 导 教 师 林立萍 2011 年03月20日毕业设计（论文）任务书i、毕业设计(论文)题目：灯罩壳冲压模模结构分析及设计ii、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：一、原始资料：零件图及autocad软件、ug等软件二、技术要求：1.论述复合模的结构特点 2.零件的设计精度为it13，要求大批量生产3.选用压力机iii、毕 业设计(论文)工作内容：搜集有关课题的资料，学习并熟悉设计所需用的软件。冲压零件工艺分析及模具结构设计模具总装图设计及绘制模具部分零件图设计撰写毕业论文、准备答辩 、主 要参考资料：1：康俊远主编。冲压成型技术。北京理工大学出版社。2008.32：杨占尧主编。模具设计与制造。人民邮电出版社，2009.43：王卫卫主编。材料成型设备。机械工业出版社，2008，44：魏春雷主编。模具专业毕业设计手册。天津大学出版社2010.15：史铁梁主编。冷冲模设计指导，机械工业出版社。1999.12江西工贸学院 院、系(函授站) 模具设计与制造 专业 自考 班学生 田晓庆 日期： 自2011 年1月10日至2011年4月9日指导教师 林立萍 兼职教师或答疑教师(并指出所负责的部分)： 教研室主任 附注:任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。摘要：冲压模具在实际工业生产中的应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率，采用模具生产制品及零件，具有生产效率高，节约原材料，成本低廉，保证质量等一系列优点，是现在工业生产的重要手段和主要发展方向。本文介绍了灯罩壳的冲压工艺和其中第一个工序的模具设计。其内容首先是根据灯罩壳的结构对其制定了冲压工艺过程：本文分析了三种方案，分别对其进行了优缺点的分析，确定了第一个方案为理想的方案。并对第一个方案中的第一步工序做了模具设计。在模具设计过程中首先确定了模具的总体结构形式：倒装式落料冲孔复合模。接下来确定了排样的方案和选择了压力机的型号。根据零件图上的数据和尺寸公差确定了冲裁刃口的尺寸。下面进行了模具结构的设计：首先确定出了落料凹模的轮廓尺寸，然后根据落料凹模的轮廓尺寸确定出了凸模固定板和垫板的轮廓尺寸。凸模固定板和垫板的外形尺寸通常与凹模的一致，厚度是根据凹模的厚度以相应的比例选取。根据压力机的参数确定了模架的结构为：中间导柱模架。接着选用了相应的模柄和导柱。接下来确定了卸料装置：采用弹簧弹性元件进行卸料。最后根据模具的大体的结构形状，确定了冲孔凸模的轮廓尺寸。从而设计出了相应的落料冲孔复合模来加工产品的第一步工序。并编写了部分主要零件的工艺加工过程。详细阐述了本冲压模具的装配过程和冲模试冲时常见的问题、产生的原因及调整方法。经过对该零件结构及使用要求的分析研究，该方法为理想的设计方法。对冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率提高，经济效益显著。关键词：冲压工艺；结构设计；模具设计目录一、绪论11.1、模具的发展现状11.2、冲压的概念、特点及应用21.3、冲压技术的发展趋势41.4、选题的意义6二、冲压工艺过程制定72.1、零件的工艺性分析72.2、压力中心的计算10三、模具结构设计. .113.1落料凹模的设计.113.2、凸模的设计13四、冲裁模装配图15结论16致谢18参考文献.1919绪 论1.1、模具的发展现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。当今世界正进行着新一轮的产业调整，一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，这代表着我国模具行业迎来新一轮的发展机遇，也代表着面临国外先进技术和高品质制品的挑战。 有数据显示，我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场。据权威报告，中国已成为第一制造大国。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三。但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。其差距主要表现在下列六方面：1）国内自配率不足80%。其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是“大而全”“小而全”的组织形式。国外模具企业大多是“小而专”，“小而精”；模具自产自配比例高达50%以上，国外70%以上是商品模具。国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右。国外在50%以上。进出口之比2003年为4.1：1；进出口相抵后净进口为10.3亿美元，为净进口量最大的国家。 3）模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度；工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面。4）开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低。不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而模具工业发达国家大多是15-20万美元，有的甚至达到25-30万美元。由此而来的是我国模具企业经济效益差，大都微利，国有企业总体亏损，缺乏后劲。5）模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，国内模具标准件使用覆盖率只有45%左右。6）与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现，管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式。真正实现现代化企业管理的还不多。1.2、冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要是采用板料来加工成形所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成形工程技术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。与机械加工及塑性加工的其他方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。（2）冲压是由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。（3）冲压可制造出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒针，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压件的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切削碎料生成，材料的消耗较少，且不需其他的加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。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利益。冲压在现代的工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压方法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、电子、航空、航天、家电、及轻工等行业。在这些部门中，冲压件所占的比重都相当大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产率、提高产品质量、降低生产成本、进行产品更新换代等都是难以实现的。1.3、冲压技术的发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：1)模具设计新技术的应用a)cad/cam/cae技术模具cad/cam/cae技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及cad/cam/cae技术的条件已基本成熟，各企业将加大cad/cam技术培训和技术服务的力度；进一步扩大cae技术的应用范围。计算机和网络的发展正使cad/cam/cae技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。b)扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的cad数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。2)模具先进制造技术的推广及应用a)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。b)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。c)先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(tin、tic等)、等离子喷涂等技术。d)自动化、智能化加工系统模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。3)模具标准化我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右.1.4、选题的意义专家认为，模具行业冲压模的比例将不断提高。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，冲压模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求，其精度和复杂程度也将随着相应提高。从以上的内容可以看出模具正在向一个更高精度和复杂度上发展，在这期间需要充足的理论知识来支撑这个发展。所以冲压模具的设计与制造具有很强的时代进步意义。我选择的题目正好是关于冲压这个方面的内容，通过我对冲压模具方面书籍的查阅，使我对冲压模具的设计有了系统化的理解。况且我今后要从事这个方面的工作，这次的设计也是一次很好的学习和锻炼的过程。所以我选择了灯罩壳冲压工艺及其模具设计这个题目，灯罩壳是一个普通的冲压零件，通过对它工艺性的分析和相关尺寸的计算从而展开了对该零件的模具设计。在设计过程中通过自学和老师的讲解逐渐地掌握了相关的知识。我做这个题目的最大收获就是明白了设计的思想，在这个思想的指导下我完成了下面的设计内容。二、冲压工艺过程制定2.1 题目：灯罩壳零件如下图所示，中批量生产，08f钢，厚度：1毫米。要求表面没有严重的划痕。图2-1 灯罩壳零件图图2-2 灯罩壳三维图零件的工艺性分析：08f为碳素结构刚，抗剪强度为216304mpa,抗拉强度为275383mpa,屈服强度177mpa，延伸率，由此可见08f钢具有良好的冲压性能。该零件是灯管上的罩壳，弯曲后焊接的简单零件。该零件属中批量生产，外形简单对称，材料为一般冲压用钢，可以生产。冲压工序方案的确定：由零件的结构形状可知，所需基本工序为落料、弯曲二步。由于工件较大，因此，可能的工艺方案只有落料、弯曲方案。主要工艺参数计算：（1）计算坯料展开长度：中性层位移系数：查表得x=0.5长度方向上的展开=284.32+8+8+229.5=353.29(mm)宽度方向上的展开=253.965+28+29.36=153.29（mm）图2-3 展开图（2）选择各工序的总冲压力（即冲床）：1、落料方面根据：=周长1387.82料厚1360mpa=499615.2=499.6152 kn500 kn卸料力 =0.05500=25（kn）推件力 =n=4片5000.055=110(kn)冲压总力=f+=25+110+500=635（kn）公称压力 p（1.11.3）=1.1635=698.5（kn）故落料方面选择压力机为：800 kn（即80吨冲床）2、弯曲方面按校正弯曲力计算就可以了，本例只设计落料部分，故省略此计算：排样根据零件的形状采用单排最为适宜。查表3-15取搭边a=3mm, =3mm 则：条料宽度b=483+22=260(mm)进距 s=156.5(mm)条料规格选用 360mm1mm。根据前面的计算确定出排样图如下：图2-4排样图(2) 材料的利用率确定：1、经计算展开料质量为：3788.67克，2、经计算一步距材料质量为：3615.67.85=4408.56克，材料的利用率3788.674408.56=92%2.2压力中心的计算本压力中心即展开料的几何中心（对称图形）压力中心的确定：计算冲裁刃口尺寸：本例只设计落料部分，故省略此弯曲部分的计算。由于冲件为落料，故以凹模为基准，配作凸模。采用配作法加工凹凸；凹模磨损后其尺寸变化有三种情况：凹模磨损后变大的尺寸：查表36得差查表3-7由刃口计算式 得模凹模磨损后变小的尺寸： 查表36得 由刃口计算式 得凹模凹模磨损后不变的尺寸：由刃口计算式 得通过查表3-4得 凸模刃口尺寸按实际刃口尺寸配制，保证最小合理间隙值 三、模具结构设计3.1落料凹模的设计凹模尺寸的确定：落料凹模采用矩形板结构和直接通过螺钉、销钉与上模座固定的结构形式，由于冲件为中批量生产考虑到凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，凹模的轮廓尺寸确定如下：（1）凹模壁厚：查2p82，表1-1-40，取c40mm（2）凹模宽度：=153+240233(mm)（3）凹模长度：=353+240434(mm)（4）凹模厚度计算：查表或公式h=kb,计算得：25 mm取k=0.12,b=483h=0.12483=57.96(mm)取凹模厚度为58mm所以凹模的轮廓尺寸为：lbh=579mm287mm58mm凹模的材料选择可选用cr12, 淬硬为hrc 5862。3.2、凸模的设计凸凹模的材料选择：凸模的材料可选用cr12，淬硬为5862hrc。凸凹模的形状位置要求：凸凹模的形状根据落料凹模和冲孔凸模的形状设计。由于冲压的板材厚度较小，且凸凹模尺寸又较大，所以不对凸凹模进行强度校核。凸模与固定板的配合选用h7/n6，压装后，应将凸模端面与固定板一起磨平。凸模刃口尺寸按凹模的实际刃口尺寸配制，保证最小合理间隙值 3.3模架的选择本模架自制，采用后侧导柱3.4模柄的选择选择压入式模柄、使用冲床为80吨，模柄直径60mm 模柄高 75mm，与上模座孔以h7/m6配合并加销钉防转。四、冲裁模装配图： 结 论大学生活即将接近尾声，毕业设计是大学三年来最后一次学习效果的综合检测，也是作为大学生最后一次比较系统的知识总结。 本次毕业设计中我选的课题是灯罩壳冲压模具设计，这个题目对于我而言是一个全新的挑战。在设计时，指导老师着重强调了对模具基本知识的熟练掌握以及对模具基本结构的了解，同时通过上网查询图书馆查阅相关资料知道我们国家的模具产业及其发展前景，深切感受到研究这一课题的价值，进而专心致志的转入到级进模设计中。虽然在毕业设计过程中遇到很多问题，但通过自己查阅相关书籍和老师的悉心指导，最终所有的困难迎刃而解。这对于培养我的自学能力非常有帮助。毕业设计本来是一个非常漫长而又枯燥的过程，需要有足够的耐心和坚持不懈的毅力。设计是源头，设计虽然只占模具成本的10%左右，却决定了整个模具成本的70%80%。所以，在设计时详尽地考虑了模具结构，考虑提高生产率，如何方便维修。但是，又不能完全依赖于设计，在实际生产中要具体问题具体分析，根据实际状况进行模具调整也是必需的。在生产中模具的维修、保养也是很重要的。在模具维修时，应该多注意细节，找出根本原因，针对其维修。在拆装模具时，要认真仔细，以防损伤模具。定期的维护、保养也可以大大提高模具寿命。一篇优秀的毕业论文不是写出来的，而是修改出来的，这需要耐心还要用心。在模具的设计过程中，遇到的问题很多，在诸多问题中有些是在自己的能力范围之外的，每当无法实现自己的想法或者运行不下去的时候，我就会浮现浮躁的情绪，但我没有放弃，而是适时的调节自己的心态，在老师帮助下，完成了大体的设计。毕业设计的整个过程不仅是对每个学生能力的综合检测，更是对每个学生精神上的考研。通过独立完成毕业设计，不但加深了对大学三年所学课程的理解，扎实了基础，而且拓宽了知识面，学习了不少的新知识，受益匪浅。同时在设计过程中，也发现了自己许多不足的地方，例如：对知识的掌握程度不够；知识体系的混乱的问题。面对具体的凹模凸模时，必须考虑到可行性设计和人性化设计；凹凸模要考虑最小壁厚；拉伸模要考虑最大的拉伸高度；装配高度和各种板的板厚等问题。我不会忘记这难忘的几个多月的时间。毕业论文的制作给了我难忘的回忆。在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；亲手设计模具零部件的时间里，记忆最深的是每一部小小思路是实现时那幸福的心情；为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心中只有满满的喜悦。这段旅途看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。在设计过程中，学到了新知识，增长了见识。在今后的日