压板冲压模具设计

一、设计任务书1、设计冲压件的冷冲压模具一套，并绘制出模具的装配图一张及所冲裁的工作图一张(注：冲裁制品图可见附页)、模具成型零件的工作图（凸模、凹模等）及其它需要补充加工的模具零件的工作图若干张。2、编写设计说明书一份，文字及图表字数不少于 8000 字，并按封皮、课题设计要求、评语、内容摘要、关键字、目录、正文、致谢、参考文献的顺序装订。具体格式及排版另见所发文件08级毕业设计（论文）要求 。3、冲裁制品所用材料为： 08 钢4、生产条 件：大批量生产。2二、课题设计要求1、装配图和零件图的绘制要符合国家机械制图标准，结构表达要合理、正确，尺寸标注要全面、清晰。2、模具的设计要求：（1） 要保证所成型的制品满足使用要求和精度尺寸要求；（2） 模具结构要求合理，操作要安全可靠、使用方便；（3） 模具零件要便于加工制造，成本尽可能低。（4） 尽量选用标准模架和国家标准推荐的零部件。3、 设计说明书内容要求（1）初步设计冲压件(2) 分析冷冲压零件的冲压工艺性。(2) 分析比较和确定冷冲压工艺方案（不少于三个）a 计算毛坯尺寸b 确定工序的合并与工序顺序；(3) 主要工艺参数的计算a 确定冲压零件的排样方案，裁板方案及材料利用率的计算；b 确定各中间工序尺寸；c 计算各工序压力，选择压力机；(4) 模具设计 a 模具结构形式选择；b 卸料弹簧、橡皮等选择；c 模具工作部分尺寸和公差的计算且确定结构尺寸；3d 模具压力中心计算；e 模具闭合高度计算；f 模具其它零件结构尺寸计算。摘要：冲压成型是金属成型的一种重要方法，它主要适用于材质较软的金属成型，可以一次成型形状复杂的精密制件。本课题就是将石化、化工、电力等行业的法兰密封结构中的垫片作为设计模型，将冷冲模具的相关知识作为依据，阐述冷冲模具的设计过程。本设计对指定工件进行的级进模设计，利用 Auto CAD 软件对制件进行设计绘图。明确了设计思路，确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。并绘制了模具的装配图和零件图。本课题通过对工件的冲压模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。 关键词：；复合模；弯曲； 41 绪 论1.1 模具行业的发展现状及市场前景现 代 模 具 工 业 有 “不 衰 亡 工 业 ”之 称 。 世 界 模 具 市 场 总体 上 供 不 应 求 ， 市 场 需 求 量 维 持 在 600亿 至 650亿 美 元 ， 同时 ， 我 国 的 模 具 产 业 也 迎 来 了 新 一 轮 的 发 展 机 遇 。 近 几 年 ， 我 国模 具 产 业 总 产 值 保 持 13%的 年 增 长 率 （ 据 不 完 全 统 计 ，2004年 国 内 模 具 进 口 总 值 达 到 600多 亿 ， 同 时 ， 有 近 200个 亿 的 出 口 ） ， 到 2005年 模 具 产 值 预 计 为 600亿 元 ， 模 具及 模 具 标 准 件 出 口 将 从 现 在 的 每 年 9000多 万 美 元 增 长 到2005年 的 2亿 美 元 左 右 。 单 就 汽 车 产 业 而 言 ， 一 个 型 号 的 汽 车 所需 模 具 达 几 千 副 ， 价 值 上 亿 元 ， 而 当 汽 车 更 换 车 型 时 约 有 80%的模 具 需 要 更 换 。 2003年 我 国 汽 车 产 销 量 均 突 破 400万 辆 ，预 计 2004年 产 销 量 各 突 破 500万 辆 ， 轿 车 产 量 将 达 到 260万 辆 。 另 外 ， 电 子 和 通 讯 产 品 对 模 具 的 需 求 也 非 常 大 ， 在 发 达 国家 往 往 占 到 模 具 市 场 总 量 的 20%之 多 。 目 前 ， 中 国 17000多 个 模 具 生 产 厂 点 ， 从 业 人 数 约 50多 万 。 1999年 中 国 模 具工 业 总 产 值 已 达 245亿 元 人 民 币 。 工 业 总 产 值 中 企 业 自 产 自 用的 约 占 三 分 之 二 ， 作 为 商 品 销 售 的 约 占 三 分 之 一 。 在 模 具 工 业 的总 产 值 中 ， 冲 压 模 具 约 占 50%， 塑 料 模 具 约 占 33%， 压 铸 模具 约 占 6%， 其 它 各 类 模 具 约 占 11%。1.2 冲 压 工 艺 介 绍冲 压 是 靠 压 力 机 和 模 具 对 板 材 、 带 材 、 管 材 和 型 材 等 施 加 外力 ， 使 之 产 生 塑 性 变 形 或 分 离 ， 从 而 获 得 所 需 形 状 和 尺 寸 的 工 件(冲 压 件 )的 成 形 加 工 方 法 。 冲 压 和 锻 造 同 属 塑 性 加 工 (或称 压 力 加 工 )， 合 称 锻 压 。 冲 压 的 坯 料 主 要 是 热 轧 和 冷 轧 的 钢板 和 钢 带 。全 世 界 的 钢 材 中 ， 有 60 70%是 板 材 ， 其 中 大 部 分 是 经过 冲 压 制 成 成 品 。 汽 车 的 车 身 、 底 盘 、 油 箱 、 散 热 器 片 ， 锅 炉 的汽 包 、 容 器 的 壳 体 、 电 机 、 电 器 的 铁 芯 硅 钢 片 等 都 是 冲 压 加 工 的 。仪 器 仪 表 、 家 用 电 器 、 自 行 车 、 办 公 机 械 、 生 活 器 皿 等 产 品 中 ，也 有 大 量 冲 压 件 。冲 压 件 与 铸 件 、 锻 件 相 比 ， 具 有 薄 、 匀 、 轻 、 强 的 特 点 。 冲压 可 制 出 其 他 方 法 难 于 制 造 的 带 有 加 强 筋 、 肋 、 起 伏 或 翻 边 的 工件 ， 以 提 高 其 刚 性 。 由 于 采 用 精 密 模 具 ， 工 件 精 度 可 达 微 米 级 ，且 重 复 精 度 高 、 规 格 一 致 ， 可 以 冲 压 出 孔 、 凸 台 等 。冷 冲 压 件 一 般 不 再 经 切 削 加 工 ， 或 仅 需 要 少 量 的 切 削 加 工 。热 冲 压 件 精 度 和 表 面 状 态 低 于 冷 冲 压 件 ， 但 仍 优 于 铸 件 、 锻 件 ，切 削 加 工 量 少 。冲 压 是 高 效 的 生 产 方 法 ， 采 用 复 合 模 ， 尤 其 是 多 工 位 级 进 模 ，可 在 一 台 压 力 机 上 完 成 多 道 冲 压 工 序 ， 实 现 由 带 料 开 卷 、 矫 平 、冲 裁 到 成 形 、 精 整 的 全 自 动 生 产 。 生 产 效 率 高 ， 劳 动 条 件 好 ， 生5产 成 本 低 ， 一 般 每 分 钟 可 生 产 数 百 件 。1.3 冲 压 工 艺 的 种 类冲 压 主 要 是 按 工 艺 分 类 ， 可 分 为 分 离 工 序 和 成 形 工 序 两 大 类 。分 离 工 序 也 称 冲 裁 ， 其 目 的 是 使 冲 压 件 沿 一 定 轮 廓 线 从 板 料 上 分离 ， 同 时 保 证 分 离 断 面 的 质 量 要 求 。 成 形 工 序 的 目 的 是 使 板 料 在不 破 坯 的 条 件 下 发 生 塑 性 变 形 ， 制 成 所 需 形 状 和 尺 寸 的 工 件 。 在实 际 生 产 中 ， 常 常 是 多 种 工 序 综 合 应 用 于 一 个 工 件 。 冲 裁 、 弯 曲 、剪 切 、 拉 深 、 胀 形 、 旋 压 、 矫 正 是 几 种 主 要 的 冲 压 工 艺 。 冲 压 用 板 料 的 表 面 和 内 在 性 能 对 冲 压 成 品 的 质 量 影 响 很 大 ，要 求 冲 压 材 料 厚 度 精 确 、 均 匀 ； 表 面 光 洁 ， 无 斑 、 无 疤 、 无 擦 伤 、无 表 面 裂 纹 等 ； 屈 服 强 度 均 匀 ， 无 明 显 方 向 性 ； 均 匀 延 伸 率 高 ；屈 强 比 低 ； 加 工 硬 化 性 低 。 在 实 际 生 产 中 ， 常 用 与 冲 压 过 程 近 似 的 工 艺 性 试 验 ， 如 拉 深性 能 试 验 、 胀 形 性 能 试 验 等 检 验 材 料 的 冲 压 性 能 ， 以 保 证 成 品 质量 和 高 的 合 格 率 。模 具 的 精 度 和 结 构 直 接 影 响 冲 压 件 的 成 形 和 精 度 。 模 具 制 造成 本 和 寿 命 则 是 影 响 冲 压 件 成 本 和 质 量 的 重 要 因 素 。 模 具 设 计 和制 造 需 要 较 多 的 时 间 ， 这 就 延 长 了 新 冲 压 件 的 生 产 准 备 时 间 。模 座 、 模 架 、 导 向 件 的 标 准 化 和 发 展 简 易 模 具 (供 小 批量 生 产 )、 复 合 模 、 多 工 位 级 进 模 (供 大 量 生 产 )， 以 及 研制 快 速 换 模 装 置 ， 可 减 少 冲 压 生 产 准 备 工 作 量 和 缩 短 准 备 时 间 ，能 使 适 用 于 减 少 冲 压 生 产 准 备 工 作 量 和 缩 短 准 备 时 间 ， 能 使 适 用于 大 批 量 生 产 的 先 进 冲 压 技 术 合 理 地 应 用 于 小 批 量 多 品 种 生 产 。冲 压 设 备 除 了 厚 板 用 水 压 机 成 形 外 ， 一 般 都 采 用 机 械 压 力 机 。以 现 代 高 速 多 工 位 机 械 压 力 机 为 中 心 ， 配 置 开 卷 、 矫 平 、 成 品 收集 、 输 送 等 机 械 以 及 模 具 库 和 快 速 换 模 装 置 ， 并 利 用 计 算 机 程 序控 制 ， 可 组 成 高 生 产 率 的 自 动 冲 压 生 产 线 。在 每 分 钟 生 产 数 十 、 数 百 件 冲 压 件 的 情 况 下 ， 在 短 暂 时 间 内完 成 送 料 、 冲 压 、 出 件 、 排 废 料 等 工 序 ， 常 常 发 生 人 身 、 设 备 和质 量 事 故 。 因 此 ， 冲 压 中 的 安 全 生 产 是 一 个 非 常 重 要 的 问 题 。 1.4 冲 压 行 业 阻 力 和 障 碍 与 突 破 阻 力 一 ： 机 械 化 、 自 动 化 程 度 低美 国 680 条 冲 压 线 中 有 70%为 多 工 位 压 力 机 ， 日 本 国 内250 条 生 产 线 有 32%为 多 工 位 压 力 机 ， 而 这 种 代 表 当 今 国 际 水平 的 大 型 多 工 位 压 力 机 在 我 国 的 应 用 却 为 数 不 多 ； 中 小 企 业 设 备普 遍 较 落 后 ， 耗 能 耗 材 高 ， 环 境 污 染 严 重 ； 封 头 成 形 设 备 简 陋 ，手 工 操 作 比 重 大 ； 精 冲 机 价 格 昂 贵 ， 是 普 通 压 力 机 的510 倍 ， 多 数 企 业 无 力 投 资 阻 碍 了 精 冲 技 术 在 我 国 的 推 广 应 用 ；液 压 成 形 ， 尤 其 是 内 高 压 成 形 ， 设 备 投 资 大 ， 国 内 难 以 起 步 。突 破 点 ： 加 速 技 术 改 造要 改 变 当 前 大 部 分 还 是 手 工 上 下 料 的 落 后 局 面 ， 结 合 具 体 情况 ， 采 取 新 工 艺 ， 提 高 机 械 化 、 自 动 化 程 度 。 汽 车 车 身 覆 盖 件 冲压 应 向 单 机 连 线 自 动 化 、 机 器 人 冲 压 生 产 线 ， 特 别 是 大 型 多 工 位6压 力 机 方 向 发 展 。 争 取 加 大 投 资 力 度 ， 加 速 冲 压 生 产 线 的 技 术 改造 ， 使 尽 早 达 到 当 今 国 际 水 平 。 而 随 着 微 电 子 技 术 和 通 讯 技 术 的发 展 使 板 材 成 形 装 备 自 动 化 、 柔 性 化 有 了 技 术 基 础 。 应 加 速 发 展数 字 化 柔 性 成 形 技 术 、 液 压 成 形 技 术 、 高 精 度 复 合 化 成 形 技 术 以及 适 应 新 一 代 轻 量 化 车 身 结 构 的 型 材 弯 曲 成 形 技 术 及 相 关 设 备 。同 时 改 造 国 内 旧 设 备 ， 使 其 发 挥 新 的 生 产 能 力 。阻 力 二 ： 生 产 集 中 度 低许 多 汽 车 集 团 大 而 全 ， 形 成 封 闭 内 部 配 套 ， 导 致 各 企 业 的 冲压 件 种 类 多 ， 生 产 集 中 度 低 ， 规 模 小 ， 易 造 成 低 水 平 的 重 复 建 设 ，难 以 满 足 专 业 化 分 工 生 产 ， 市 场 竞 争 力 弱 ； 摩 托 车 冲 压 行 业 面 临激 烈 的 市 场 竞 争 ， 处 于 “优 而 不 胜 ， 劣 而 不 汰 ”的 状 态 ；封 头 制 造 企 业 小 而 散 ， 集 中 度 仅 39.2%。突 破 点 ： 走 专 业 化 道 路迅 速 改 变 目 前 “大 而 全 ”、 “散 乱 差 ”的 格 局 ， 尽 快 从汽 车 集 团 中 把 冲 压 零 部 件 分 离 出 来 ， 按 冲 压 件 的 大 、 中 、 小 分 门别 类 ， 成 立 几 个 大 型 的 冲 压 零 部 件 制 造 供 应 中 心 及 几 十 个 小 而 专的 零 部 件 工 厂 。 通 过 专 业 化 道 路 ， 才 能 把 冲 压 零 部 件 做 大 做 强 ，成 为 国 际 上 有 竞 争 实 力 的 冲 压 零 部 件 供 应 商 。阻 力 三 ： 冲 压 板 材 自 给 率 不 足 ， 品 种 规 格 不 配 套目 前 ， 我 国 汽 车 薄 板 只 能 满 足 60%左 右 ， 而 高 档 轿 车 用钢 板 ， 如 高 强 度 板 、 合 金 化 镀 锌 板 、 超 宽 板 (1650mm 以 上 )等都 依 赖 进 口 。突 破 点 ： 所 用 的 材 料 应 与 行 业 协 调 发 展汽 车 用 钢 板 的 品 种 应 更 趋 向 合 理 ， 朝 着 高 强 、 高 耐 蚀 和 各 种规 格 的 薄 钢 板 方 向 发 展 ， 并 改 善 冲 压 性 能 。 铝 、 镁 合 金 已 成 为 汽车 轻 量 化 的 理 性 材 料 ， 扩 大 应 用 已 势 在 必 行 。阻 力 四 ： 科 技 成 果 转 化 慢 先 进 工 艺 推 广 慢在 我 国 ， 许 多 冲 压 新 技 术 起 步 并 不 晚 ， 有 些 还 达 到 了 国 际 先进 水 平 ， 但 常 常 很 难 形 成 生 产 力 。 先 进 冲 压 工 艺 应 用 不 多 ， 有 的仅 处 于 试 用 阶 段 ， 吸 收 、 转 化 、 推 广 速 度 慢 。 技 术 开 发 费 用 投 入少 ， 导 致 企 业 对 先 进 技 术 的 掌 握 应 用 慢 ， 开 发 创 新 能 力 不 足 ， 中小 企 业 在 这 方 面 的 差 距 更 甚 。 目 前 ， 国 内 企 业 大 部 分 仍 采 用 传 统冲 压 技 术 ， 对 下 一 代 轻 量 化 汽 车 结 构 和 用 材 所 需 的 成 形 技 术 缺 少研 究 与 技 术 储 备 。突 破 点 ： 走 产 、 学 、 研 联 合 之 路我 国 与 欧 、 美 、 日 等 相 比 ， 存 在 的 最 大 的 差 距 就 是 还 没 有 一个 产 、 学 研 联 合 体 ， 科 研 难 以 做 大 ， 成 果 不 能 尽 快 转 化 为 生 产 力 。所 以 应 围 绕 大 型 开 发 和 产 业 化 项 目 ， 以 高 校 和 科 研 单 位 为 技 术 支持 ， 企 业 为 应 用 基 地 ， 形 成 产 品 、 设 备 、 材 料 、 技 术 的 企 业 联 合实 体 ， 形 成 既 能 开 发 创 新 ， 又 能 迅 速 产 业 化 的 良 性 循 环 。阻 力 五 ： 大 、 精 模 具 依 赖 进 口当 前 ， 冲 压 模 具 的 材 料 、 设 计 、 制 作 均 满 足 不 了 国 内 汽 车 发展 的 需 要 ， 而 且 标 准 化 程 度 尚 低 ， 大 约 为 40%45%， 而 国际 上 一 般 在 70%左 右 。7突 破 点 ： 提 升 信 息 化 、 标 准 化 水 平必 须 用 信 息 化 技 术 改 造 模 具 企 业 ， 发 展 重 点 在 于 大 力 推 广CAD/CAM/CAE 一 体 化 技 术 ， 特 别 是 成 形 过 程 的 计 算 机 模 拟 分 析和 优 化 技 术 (CAE)。 加 速 我 国 模 具 标 准 化 进 程 ， 提 高 精 度 和 互换 率 。 力 争 2005 年 模 具 标 准 件 使 用 覆 盖 率 达 到60%， 2010 年 达 到 70%以 上 基 本 满 足 市 场 需 求 。 阻 力 六 ： 专 业 人 才 缺 乏业 内 掌 握 先 进 设 计 分 析 技 术 和 数 字 化 技 术 的 高 素 质 人 才 远 远不 能 满 足 冲 压 行 业 飞 速 发 展 的 需 要 ， 尤 其 是 摩 托 车 行 业 中 具 备 冲压 知 识 和 技 术 和 技 能 的 专 业 人 才 更 为 缺 乏 且 大 量 外 流 。 另 外 ， 众多 合 资 公 司 由 外 方 进 行 工 程 设 计 ， 掌 握 设 计 权 、 投 资 权 ， 我 方 冲压 技 术 人 员 难 以 真 正 掌 握 冲 压 工 艺 的 真 谛 。突 破 点 ： 提 高 行 业 人 员 素 质这 是 一 项 迫 在 眉 睫 的 任 务 ， 又 是 一 项 长 期 而 系 统 的 任 务 。 振兴 我 国 冲 压 行 业 需 要 大 批 高 水 平 的 科 技 人 才 ， 大 批 熟 悉 国 内 外 市场 、 具 有 现 代 管 理 知 识 和 能 力 的 企 业 家 ， 大 批 掌 握 先 进 技 术 、 工艺 的 高 级 技 能 人 才 。 要 舍 得 花 大 力 气 ， 有 计 划 、 分 层 次 地 培 养 。目 录摘要.4一 冲压件.6二 零件的工艺性分析.62.1 零件的工艺性分析.62.2 冲裁件的精度与粗糙.62.3 确定工艺方案.7三 冲压模具总体结构设计 .73.1 模具类型.73.2 操作与定位方式.83.3 卸料与出件方式.83.4 模架类型及精度.8四 冲压模具工艺与设计计算.84.1 排样设计与计算.984.2 设计冲压力与压力中心,初选压力机. .104.3 计算凸凹模刃口尺寸及公差.10五 模具的总张图与零件图.115.1 冲压模具的零件图.12(1)凹模的设计.13(2)凸模的设计.145.2 选择坚固件及定位零件.15(1) 螺钉规格的选用.15(2) 活动挡料销.165.3 设计和选用卸料与出件零件.16(1)卸料板.165.4 选择模架及其它模具零件.17(1) 模架.17(2) 模柄.18(3) 垫板.19(4) 凸模固定板.20(5) 凸凹模固定板.205.5 压力机的校核.215.6 级进模具的装配图.21六 总结.22七 致谢.23八 参考文献.24垫片的冲孔落料复合模具毕业设计一 冲压件冲压件图如下图所示:冲压技术要求:91. 材料:45 钢2. 材料厚度:3mm3. 生产批量:大批量二 . 零件的工艺性分析.2.1 零件的工艺性分析 由图 1-1 分析知：此工件材料采用 45 钢，生产批量为大批量，需要用模具进行生产。该钢属于优质低碳碳素钢，冷挤压、深谈淬硬钢。该钢强度低，韧性、塑性和焊接性均好。抗拉强度为 253-500MPa，伸长率24%。 20 钢特性与 15 钢基本相仿，但强度稍高。用途：适用于制造汽车、拖拉机及一般机械制造业中建造不太重要的中小型渗碳碳氮共渗等零件，如汽车上的手刹蹄片、杠杆轴、变速箱速叉、传动被动齿轮及拖拉机上凸轮轴、悬挂均衡器轴、均衡器内外衬套等；在热轧或正火状态下用于制造受力不大，而要求韧性高的各种机械零件；在重、中型机械制造业中，如锻制或压制的拉杆、钩环、杠杆、套筒、夹具等。在汽轮机和锅炉制造业中多用于压力6N/平方，温度450的非腐化介质中工作的管子、法兰、联箱及各种紧固件；在铁路、机10车车辆上用于制造十字头、活塞等铸件。20F 钢力学性能：抗拉强度 410MPa屈服强度 245MPa伸长率=25%断面收缩率=55%硬度699.43 所以压力得以校核;(2).闭合高度由压力机型号知 Hmax=380 M=90 H1=100Hmin=HmaxM=380-90=290(M 为闭合高度调节量/mm,H1 为垫板厚度/mm)根据 GB/T 2851.3-90 得模具闭和高度为 170H205,根据公称压力选用压力机闭和高度 290H380, H 垫=100因为 Hmin+10-H 垫HHmax-5-H 垫 200H275所以 H=205 选顶定压力机 J23-8 符合要求.H=H(上)+H(垫)+H(凸凹)+L+H(下)=40+10+43.2+H(凸凹)+50=145+ H(凸凹)145+ H(凸凹)=205 H(凸凹)=605.6 根据前面的设计与分析,我们可以得出如级进模具的总张图如图 5-1 所示:255-1 复合模总装图1.模座，2.螺钉,3.凸凹模固定板,4.导柱,5.弹簧,6.活动挡料销,7.导套 8.螺钉,9.连接打杆,10.推板,11.打杆,12.模柄 13.螺钉14.上模座 15.16.冲孔凸模 17.凸模固定板 18.推件块 19.落料凹模 20.卸料板 21.卸料螺钉 22.导料销26六 总结设计是源头，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，作者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