凸圆U形件冲孔切边冲压成型工艺及模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 冲孔切边冲压成型工艺及模具设计 摘要 ： 本设计的题目是加工 冲孔切边 的 冲压复合 模具，通过对方案的选择，冲压力的计算和压力中心确定的计算以及凸凹模刃口的计算等使本副模具基本符合冲压要求，由于 工件结构简单，采用复合模一次成形就可以 实现零件的成形 。 复合 模具的精度要求很高导向要求十分精确，在设计本副模具时遇到很大的阻力经过对各方案的选择最终才选择此方案。通过近 三 周的拼搏，本副级进模具设计终于完成。根据标准模架的选择，制作凸凹模材料的选择以及导向 和送进精度的确定本模具所加工出的 工件 满足要求，符合市场的需要。 由于设计者的能力所限，设计中的不足之处还有好多例如：材料利用率方面仅 57%，会对经济效益有影响 。根据实用模具技术手册，本模具的冲裁力不大精度基本能保证的前提下选择了对角导柱模架。相信不久本模具投入市场一定能带来很好的效益服务大众，服务社会。 关键词： 复合 模、压力中心 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 is of of of of as of of as a be of of in of to in of of to of by to in of As of of of in 7 an on a of of of of I of be to of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 1 绪 论 . 1 内模具的现状和发展趋势 . 5 内模具的现状 . 5 内模具的发展趋势 . 6 外模具的现状和发展趋势 . 7 2 U 形件工艺性分析 . 9 压零件的工艺性分析 . 9 压工艺方案的选择 . 10 3 模具结构形式的选择与确定 . 11 具结构形式的选择 . 11 压力与压力中心的计算，初选压力机 . 11 裁工序总力的计算 . 11 选压力机 . 12 力中心的计算 . 14 4 模具工作零件的计算 . 15 5 模具工作零件的设计 . 17 模设计 . 17 模的设计 . 19 凹模 的设计 . 21 6 模具标准件和零件的选取 . 23 具标准件 . 23 准件 . 23 柄 . 23 料切刀 . 25 7 模具总装图及工作原理 . 26 具总装图 . 26 孔 . 26 结束语 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 1 绪 论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。 内模具的现状和发展趋势 内模具的现状 我国模具近年来发展很快，据不完 全统计， 2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 50 多万人， 2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满， 2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 美元，出口模具 美元，分别比 2003 年增长 18%、 进出口之比 2004 年为 ，进出口相抵后的进净口达 美元，为净进口量较大的国家。 在 2 万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快； 三资 及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。 虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足 : 第一， 体制不顺，基础薄弱 。 “ 三资 ” 企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱， 因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第二， 开发能力较差，经济效益欠佳 平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 15 20 万美元，有的高达 25 30 万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工 艺装备水平低，且配套性不好，利用率低 虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外 企业落后许多，特别是设备数控化率和 用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四，专 业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受 “ 大而全 ”“ 小而全 ” 影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大 规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具 材料及模具相关技术落后 模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。 内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。 虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比 仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括 以下几方面 : 1） 模具日趋大型化； 2） 在模具设计制造中广泛应用 术； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 3） 模具扫描及数字化系统； 4） 在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5） 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6） 发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7） 模具的精度将越来越高； 8） 模具研磨抛光将自 动化、智能化； 9） 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10） 开发新的成形工艺和模具。 外模具的现状和发展趋势 模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中， 60 80的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几 年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中 ,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例 占到 50%以上 ； 国外模具企业 的组织形式 是 大而专 、 大而精 。 2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织 机 械 制 造 商 联 合 会（ 模具协会了解到，德国有模具企业约 5000 家。 2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（ 员模具企业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产值 就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展， 国外的一些 掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才 ，他们买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 的技术水平比较高故人均产值也较高我 国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右， 而 国外模具工业发达国家大多 15 20 万美元，有的达到 25 30 万美元。 国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上 ，而我国才达到 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 2 U 形件工艺性分析 名 称：凸圆 U 形件 材 料： 08 钢 厚 度： 1产批量：大批 图 1 工件图 压零件的工艺性分析 图示零件材料为 08 号钢板，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。 外形切边的工艺性： U 形件 属于中等尺寸零件，料厚 1形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。 冲孔的工艺性： 14 的孔，尺寸精度要求一般，可采用冲孔。 此工件只有外形切边和冲孔两个工序。图示零件尺寸均为未注公差的一般尺寸，按惯 例取 ，符合一般级进冲压的经济精度要求，模具精度取 即可。 由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 压工艺方案的选择 根据制件的形状分析其 冲压工艺 方案可以采用以下三种方案： 第一：先切边，后冲孔。 第二：先冲孔，后切边。 第三：同时进行切边，冲孔。 方案对比：方案一与方案二的设计增加了一套模具，同时制件的精度不高，并且成本也大大增加。方案三不仅一副模具可以完成，也提高了制件的精度，同时也大大降低了制造模具的成本。 综合以上分析，采用第三种方案进行冲压生产。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 3 模具结构形式的选择与确定 具结构形式的选择 1）正倒装结构：根据上述分析，本零件的冲压包括切边和落料两个工序，由于制件的形状要求，采用正装结构，即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。 2）定位装置：本工件在复合模中尺寸是较小的，又是大批量生产，制件的精度要求不是太高，又由于制件的特殊性，只须凸凹模与冲孔凸模同时定位就符合要求了。 3）导向方式：为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于已经采用了手工送料方式，为了提高开敞性和导向均匀性，采用对角导柱模架。 4）卸料方式： 本模具采用正装结构，冲孔废料和工件留在凹模孔洞中，为了简化模具结构，可以在下模座中开有通槽，使废料和工件从孔洞中落下。工件厚度为 1 厚比较薄，为了简化模具结构和达到可靠的卸料力，选用打料快卸料和废料切刀。 压力与压力中心的计算，初选压力机 裁工序总力的计算 由工件结构和前面所定的冲压方案可知，本工件的冲裁力包括以下部分。 冲 35的力 14的力 考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响，实际计算冲裁力时按下面公式： P=式中 P 冲裁力（ L 冲裁件剪切周边长度（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 t 冲裁件材料厚度（ 被冲材料的抗剪强度 (K 系数，一般取 上式中抗剪强度 与材料种类和坯料的原始状态有关，可在手册中查询。为方便计算，可取材料的 =b,故冲裁力表达式又可表示为：P= b 式中 b 被冲材料抗拉强度 (查手册表得 10 钢的 b=3351=2 17. 1 335=2=2 7 335=序总力 P 总 =2 = 初选压力机 （ 1）压力机类型的选定。其依据是所要完成工序的工艺性质，批量大小，工件的几何尺寸和精度。通用压力机适合完成冲裁，弯曲，浅拉深等工艺。对于大型，较复杂 的拉深件多采用拉深压力机。对于批量小，厚板冲压或工艺力的施力行程较大者多采用液压机。对于精度 要求不大高的中小型冲压机，尽量选用开式压力机。这是因为开式压力机具有三面敞开的 操纵空间，使用方便，容易实现机械化，成本低。 由以上可知，该模具选用开式压力机。 （ 2）压力机吨位的选定。对于一般的冲孔，落料和压印工艺，工作行程较短，不会出现标称压力行程和许用能量不足的问题，在选用压力买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 机吨位时，可以只考虑标称压力的选择。在实际工作中，从模 具寿命，加工精度，压力机疲劳强度，维修等方面考虑，通常所选用压力机的标称压力不小于总工艺力的 。可选的压力机为及可以满足压力的要求： 体的参数如下表： 表 1 压力机的参数表 10 压力机参数表 公称压力 100块行程 60块行程次数 135 次 /大闭合高度 180大闭合高度 120闭高度调节量 50 块 的 中 心 线至 床身的距离 130柱距离： 180杆调节长度 25板尺寸（厚度） 50 作 台尺寸 前后 360 作 台孔尺寸 前后 90右 240右 孔径 180130柄孔尺寸 3040大倾斜角度 30 （ 3）最大装模高度的选择 所选用压力机的最大装模高度应大于冲模的闭合高度，一般至少要大于 5。由于希望以缩短的连杆工作，并考虑到以后模具的修模会使模具高度减少，可以选择最大装模高度模具闭合高度相近的压力机。如果压力机装模高度过高，当然可以在压力机工作台面上加垫板。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 力中心的计算 模具的压力中心就是冲压力 合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的中心滑块中心线重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不着保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命，甚至损坏模具。 由于此工件为中心对称的圆形工件，所以压力中心与工件的中心重合。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 4 模具工作零件的计算 图示零件尺寸均为未注公差的一般尺寸，按惯例取 ，符合一般级进冲压的经济精度要求，模具精度取 即可。查有关手 册得：0 0 . 4 3 0 00 . 6 2 0 0 . 4 3 0 . 5 23 5 , 1 4 , 1 6 , 2 2 . 冲孔时，间隙取在凹模上，则： 凸模尺寸 d+x ） - 模尺寸 d+x + 式中 落料凹模和凸模的刃口尺寸， mm 冲孔凹模和凸模的刃口尺寸， mm x 磨损系数，由手册 1查表 2： 时 x= 双面间隙， 工件公差， 凸模和凹模的制造公差， 料时，间隙取在凹模上，则： 凸模 尺寸 0() x 凹模尺寸 0m i n() Z 式中 落料凹模和凸模的刃口尺寸， mm 冲孔凹模和凸模的刃口尺寸， mm x 磨损系数，由手册 1查表 2： 时 x= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 双面间隙， 工件公差， 凸模和凹模的制造公差， 冲裁模初始双面间隙值为 m i nm a xm a x m i 7 . 0 2 / 1 0 0 ) 0 . 2 82 (1 0 . 0 2 / 1 0 0 ) 0 . 40 . 4 0 . 2 8 0 . 1 2Z m m m mZ m m m m m 落料： 0 . 0 2 0 , 0 . 0 3 0 m a x m i 0 2 0 0 . 0 3 0 0 . 0 5 0 0 . 1 2Z 符合要求。 0 . 0 3 0 0 . 0 3 00 0 00 0 0m i n 0 . 0 2 0 0 . 0 2 0( ) ( 3 5 0 . 5 0 . 6 2 ) 3 4 . 6 9( ) ( 3 4 . 6 9 0 . 2 8 ) 3 4 . 4 1 Z 冲孔： ， 0 . 0 2 0 , 0 . 0 2 0 m a x m i 0 2 0 0 . 0 2 0 0 . 0 4 0 0 . 1 2Z 0 0 00 . 0 2 0 0 . 0 2 00 . 0 2 0 0 . 0 2 0m i n 0 0 0( ) ( 1 4 0 . 5 0 . 4 3 ) 1 4 . 2 3( ) ( 1 4 . 2 3 0 . 2 8 ) 1 4 . 5 0 xD d Z 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 5 模具工作零件的设计 模设计 冲圆孔的凸模，为了增加凸模的强度与刚度，凸模非 工作部分直径应作成逐渐增大的多级形式如图 6 所示： 图 2 冲孔凸模的结构形式 凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的，其凸模长度用下列公式计算： L=h1+h2+h3+h 式中 L 凸模长度， mm 凸模固定板高度， mm 工件高度， mm 导尺高度， mm h 附加高度，一般取 1520 冲裁 14凸模、凹模各尺寸及其组件确定和标准化（包括外形尺寸和厚度） 凸模长度 L=25+26+22+1=74文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 由小凸模刃口 d=手册 2表 知 h=3D=21L=74 凸模强度校核 ： 要使凸模正常工作，必须使凸模最小断面的压应力不超过凸模材料的许用压应力，即 对于圆形凸模 4 圆形凸模最小截面直径， mm t 冲裁材料厚度， 冲裁材料的抗剪强度， 凸模材料许用强度，取（ 10 34t= = 所以承压能力足够。 抗纵向弯曲力校核 对于圆形凸模（有导向装置） 270d 2/ F 式中 允许的凸模最大自由长度， 冲模力 ,N 凸模最小截面的直径， 70d 2/ F =270 所以长度适宜。 凸模固定端面的压力 q =以 b 应大于。 根 据 上 述 方 法 确 定 凹 模 外 形 尺 寸 须 选 用 矩 形 凹 模板 125 100 25（ 如图： 图（ 5） 凹模外形 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 落料凹模的长度选取要考虑以下因素： a)保证有足够的安装刚性卸料板的位置。 b)便于导尺发挥作用，保证送料粗定位精度。 选取凹模边界为 125100模材料选用 造，热处理硬度为 58 62 由于采用整体式凹模，所以由外形落料凹模确定其凹模板厚度，其凹模刃口高度由表 得 h=6= 20 凹模的设计 冲孔，落料复合 模、凹模各尺寸及其组件确定和标准 化（包括外形尺寸和厚度） 凸 凹 模长度 L=27+10+8 由凸模刃口 d=得 D=45h=38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 1 2 3 13 4 . 6 9 , 1 6 , 1 4 . 5 1 , 2 2 , 7 . 5 , 9 , 3 8 .d m m d m m d m m d m m h m m h m m L m m 图（ 6） 凸 凹 模 凸 凹 模固定板端面压力超过了 80 90 a，为此应在凸模顶端与模座之间加一个淬硬的垫板。矩形垫板材料可用 45 钢，结构形式和尺寸规格见手册表 得 125 100 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 6 模具标准件和零件的选取 具标准件 模架 1 2 5 1 0 0 1 6 0 1 9 0 / 2 8 5 1 . 5J B T 垫板 1 2 5 1 0 0 8 4 5 / 7 6 4 3 . 3J B T 钢 凸模固定板 1 2 5 1 0 0 2 5 4 5 / 4 6 4 3 . 2J B T 钢 凸凹模固定板 1 2 5 1 0 0 2 8 4 5 / 4 6 4 3 . 2J B T 钢 上模座 1 2 5 1 0 0 3 5 / 2 8 5 5 . 9J B T 下模座 1 2 5 1 0 0 4 5 / 2 8 5 5 . 1 0J B T 导柱 2 2 6 1 2 0 / 2 8 6 1 . 1A h G B T 导柱 2 5 6 1 2 0 / 2 8 6 1 . 1A h G B T 导套 2 5 6 7 0 2 8 / 2 8 6 1 . 1A h G B T 导套 2 2 6 7 0 2 8 / 2 8 6 1 . 1A h G B T 准件 固定螺钉 5 7 8 2 8 6 8 6 0G B M 固定螺钉 5 7 8 2 8 6 8 8 0G B M 固定螺钉 5 7 8 2 8 6 8 3 0G B M 柄 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 134512 0 , 6 7 , 4 4 ,9 , 1 5 , 5 8 ,1 8 , 9 .d m m d m m d m md m m d m m L m mL m m H m m 图（ 7） 模 柄 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 料切刀 d=6mm,h=10=12=5=15（ 8）废料切刀 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 7 模具总装图及工作原理 具总装图 图（ 9）装配图 孔 上模部分通过模柄安装在压力机滑块上，下模部分通过螺栓，压板安装在压力机工作台面上。压力机行程一次，完成落料，冲孔一次 ，压力机滑块回程，带动上模部分上行，卡在凸模外的工件有推件块推出，卡