接触片级进模设计及其制造工艺【毕业论文+CAD图纸通过答辩】
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1 模具热处理及其导向平行设计 李雄， 张鸿冰 ， 阮雪榆 ，罗中华， 张艳 摘要 ： 在一系列方式中，传统模具设计方法存在许多缺点。众所周知 ,热处理对模具起着非常重要的作用。为了克服模具热处理工艺存在的缺点，一种新的模具热处理工艺并行设计方法已经被开发出来了。热处理 术是集成了并行环境和有关模型而建立的。这些调查研究可以显著提高效率，降低成本，并保证产品质量达到 R 和 D 级。 关键词 ： 模具设计；热处理；模具 传统模具设计主要是依照自身实践经验或依照部分实践经验，而不是制造工艺。在设计完成之前，模具方案通常要被一 次又一次的改进，于是有些缺点便出现，例如开发时期长，成本高和实际效果不明显。由于对精确性、使用寿命、开发期和费用的严格要求，先进的模具要求设计和制造得十分完善。因此越来越先进的技术和创新方法被应用其中，例如并行工程、敏捷制造业、虚拟制造业、协同合作设计等。 模具的热处理与模具设计，制造和装配同样重要。因为它对模具的制造装配和使用寿命又及其重要的影响。模具设计与制造发展十分迅速，但是热处理发展却严重滞后它们。随着模具工业的发展，热处理必须保证模具有良好的制造装配和磨损耐热性能。不切实际的热处理将导致模具材料过 硬或过软，同时影响模具装配性能。传统的热处理工艺是按照设计师提出的方法和特性制作出来的。这样会使模具设计师和热处理工艺师意见产生分歧，而模具设计师却不能充分地了解热处理工艺和材料的性能，相反热处理工艺师却很少了解模具的使用环境和设计思路。这些分歧将在很大程度上影响模具的发展。因此，如果把热处理工艺设计放在设计阶段之前，则缩短开发周期，减少花费和保证质量等目标将会被考虑，而且从串行到并行的发展模式也将会实现。 并行工程是以计算机集成系统作为载体，在开始以后，每个阶段和因素都被看作如制造、热处理、性能等等，以避 免出现错误。并行模式已经摒除了串行模式的缺陷，由此带来了一场对串行模式的革命。 在当前的工作中，热处理被集成到了模具开发的并行环境中，同时也正在进行这种系统性和深入性的研究。 2 并行模式与串行模式存在根本的不同（见图 1）。对于串行模式，设计者大多考虑的是模具的结构与功能，但很难考虑相关的工艺，以致前者的错误很容易蔓延到后面。与此同时，设计本门很少与装配，预算会计和销售部门沟通。这些问题当然会影响模具的开发进度和市场前景。然而在并行模式中，不但以上部门关系联系密切，所有参加模具开发的部门 都与买家有密切的交流。这有助于协调各部门消除矛盾，提高工作效率，同时降低成本。 并行环境下的热处理工艺不是在方案和工件确定以后，而是在模具设计的时候制定出来的。这样的话，将有利于优化热处理工艺，充分利用材料。 3 体化 从图 2 中可以看出，热处理工艺的设计与模拟是一体化模式的核心。在信息输入产品模块中后，经热处理工艺过程产生的热处理 热处理 块将对于零件图，热处理以后模拟温度场的微观结构分析和可能出 现的缺陷（例如过热，烧伤）自动划分网络，如果优化是根据立体视觉技术的结果重新出现，则这项热处理工艺已经被审核。而且工具与夹具的 集成于这种系统中 以并行工程为基础的集成模式可以与其它类似模式共享信息。这样使热处理工艺得到优化，并确保改工艺准确。 用三维模型和立体视觉技术的热处理 在形成模具的基础上，材料，结构和尺寸的问题能通过热处理三维模型尽快发现出来。在热处理过程中，模具加热条件和相变条件是切合实际的，因为通过计算相变热力、相变动力、相应力、热应力、传 热速度、流体动力等已经取得重要突破。例如，能进行局部复杂表面和不对称模具的三维热传导模型计算，和能进行微观结构转变的 件模型。计算机能够在任何时间提交温度，微观结构和应力的信息，并通过连接温度场微观结构领域和力场来显示三维形式的全部改变过程。如果再加上这种特性，则各部分性能都能通过计算机预见。 4 处理工艺设计 由于对强度和硬度，表面粗糙度和模具热处理变形的特殊要求，淬火介质的种类、淬火温度、回火温度和时间等参数特性必须经过适当的选择，以及是否使用表面淬火或化学热处理，这种特性必须准确的制定下来。自从计算机技术在最近几十年迅速的发展，难以进行大型计算已经成为过去。通过模拟和仔细考虑热处理特性，热处理后的成本和所须时间，这些都并不难优化热处理工艺。 处理数据库 热处理数据库在图 3 中描述。数据库是制定热处理工艺的基础。一般来说，热处理数据库分为材料数据库和工艺数据库。通过材料和工艺来预测特性已成为一种必然的趋 势。尽管很难建立一个特性数据库，但通过一系列的测试来建立数据库是必要的。材料数据库包括材料牌号、化学成分、性能和国内外同级别目录表。工艺数据库包括热处理标准、种类、保温时间和冷却温度。基于数据库，热处理工艺可以通过推理规则创造出来。 处理工具和设备 在热处理工艺确定以后，工具及设备 统传送设计和制造的数值信息来控制装置。通过快速模具成型，可靠的工具和夹具都能被确定。整个程序通过网络传送，不存在任何人为干扰。 度，微观结构，应力和特性的联系 热处理程序是一 个温度，微观结构和应力互相作用的程序。三方面都能影响材料特性（见图 4）。在加热和冷却期间，当微观结构转变时热应力和相变迟 5 早会出现。微观结构温度相变和温度微观结构应力特性相互影响。对相互作用的四个因素的调查已经取得很大的发展，但普通的数学模型还没有建立。许多模型能很好的满足测试结果，但不能投入到实践当中。大部分模型的难点是用分析的方法处理的，同时数值方法也运用了，导致存在不准确的计算 。 图 即使如此，把经验方法与定性分析相比较，通过计算机来进行热处理模拟取得了很大的进 展。 型的建立和融合 在模具的开发过程中，涉及到设计、制造、热处理、装配、维修等。它们应该有自己的数据库和模型。它们通过事物的内在联系建立模型，互相串联起来，尽管建立和运用动态推理机制，但其目的在于完成优化设计。产品模型和其它模型的联系已被建立。如果细小组织模型发生改变，则产品模型也将改变。事实上，它属于数据库与模具之间的联系。当热处理模型集成到系统以后，它已不再是一个孤立的单位，而是一个部分，同时在系统中接近其它模型。在搜查后，热处理数据库的计算和推理能力，热处理程序都被几何模型，模具制造模型和预 算所限制，这是通行的。如果这种限制不服从，系统会发出解释性的警告。 所用设计的细小组织都是通过互连网连接的。 部分之间的管理和协调 复杂的模具需要其中各项目组之间密切合作。因为考虑到模具的开发，各部分都存在缺点，它必须得到管理和协调。首先，各项目组应该确定其本身的控制条件和资源要求，同时了解不同环境下的工作程序，以避免发生冲突。其次，要提出开发计划和建立监控机制。如果开发受到限制则可逐步排除。 敏捷管理和协调有助于交流信息，提高效率和减少材料。同时这有利于激 6 发人的创造力，消除阻碍和制定出最好的方法。 热处理 术已被集成到模具并行设计中去，同时热处理已被制成图表，这有利于提高效率，较易发现问题并解决问题。 模型的开发已在同一个平台运行。在这个平台中，当热处理工艺制定出来后，设计人员可获得相关信息和转让部分信息到其它设计部门。 制定出正确的开发计划并按时调整可以极大缩短开发周期和降低成本。 文献出处 ： 李雄，张鸿冰，阮雪榆，罗中华，张艳 J. 钢铁研究学报英文版 ， 2006， 13（ 1） :4074 ie in to It is is to A of of in to of AE by or is is of is as to be of is as as it a on of As of by as to by of of of to a if of is in of be of to be as a at as so in to of a In of 1 he 1)to of so of in in of is to of in is In it is to of of 2 ie t be 2 of of AD AE of as is if is to by AD AM -D he be as as -D on of it of -D of at in -D by If be be by ue to be or be It is to by in By it is to is 3 is of is It is an to by it is to a it is to by a of on be by is to of be is by in is no 3 of is a of 4) on on of be of in is so of by of he so in by of be in In it to of is it is no an a is to in is by by is If is by he of is of to be of of in to be be be in is to it is of 4 1) is (2) is on is to on (3) it in 1 ie 000( 2 ， 1995， 5： 229 3 T， H ie 1993， 31(11)： 2709 2725 4 J 000， 35(4)： 1391 5 ， ， ,et AE J J 2001， 111：279 285 6 et 2002， 14(4)： 26 29 文献出处： ie . 006,13(1):4074 - 1 - 上海电机学院毕业设计（论文）选题审批表 申报人 崔纬强 所属学院 机械学院 设计（论文）选题名称 接触片级进模设计及其制造工艺 课题来源 自选课题 课题简介： 该模具主要用于大批量生产某企业电器产品中“接触片”冲件，冲件材料为 带 度 件形状较复杂，冲件的冲压内容包括落料、冲孔、成型等，一般需要安排多个工位才能冲压成形。该冲件年产量 80 万件。在对该级进模设计时，要认真分析冲件的特点，合理确立冲压加工的先后顺序。模具的结构设计，需要确保本 方案的实施，并按图控制材料的辗纹方向。 选题理由及准备情况： 根据教学的要求，体现本专业的培养目标。通过对本课题级进模排样方案的确定，模具结构的选择和制造工艺的编制，使学生运用学到的理论知识，紧密地结合生产实际，熟悉、掌握模具设计和制造工艺编制的步骤和方法，接受一次比较系统的、针对性强的工程设计训练，从而达到提高学生模具设计的能力。 本课题已有“接触片”冲件图，准备工作已落实。 设计（论文）要求及所具备的条件： 要求学生熟悉使用 件，最终完成装配图、零件图、设计计算说明书、主要零件加工工艺 过程卡片及模具装配工艺过程说明书。 要求 完成装配图1 张、主要零件图 5 张以上、不少于 1 万字的设计计算说明书 1 份，工艺卡片一套及装配说明书一份。 总完成量是两张 30页报告书 以及一些答辩的提示 其他要求和任务书一样 设计要求配备 计算机、相关的 件，多工位级进模设计资料等。 指导小组意见： - 2 - 组长签字： 年 月 日 上海电机学院 毕业设计任务书 课 题 接触片级进模设计及其制造工艺 年 月 日 至 年 月 日共 周 专 业 年 级 姓 名 学 号 学 院（系）院长（签字） 指 导 教 师 （签字） 年 月 日 - 3 - 注：本任务书由上海电机学院教务处印制。 课 题 来 源 自选课题 课 题 的 目 的 、 意 义 通过对本设计课题的实践，培养 学生结合生产实际，运用所学基础课程及专业课程的知识，充分发挥个人积极性，从而提高学生的模具设计能力。 通过对本设计课题的实践，是学生四年学习生涯的总练习。是检验、是考核，更是锻炼。使学生在亲身体会之 后，明确了今后努力的方向。 通过对本设计课题的实践，拉近了学校与企业的距离。 要 求 按照指导老师制定的时间表，定期进行设计总结及信息反馈，保证按时保质保量完成任务。 设计要求完成装配图 1 张、主要零件图 5 张以上、不少于 1 万字的设计计算说明书 1 份，工艺卡片一套及装配说明书一份。 - 4 - 课 题 主 要 内 容 及 进 度 分析课题的冲压工艺及冲压方案，基于 行模具结构设计和制造工艺设计，最终完成装配图、零件图、设计计算说明书、主要零件加工工艺过程卡片和模具装配工艺过程说明书以及外文资料的译文。 1. 研究冲件图，收集、研读资料，拟定冲压工艺方案，完成排样图。 2. 拟定模具结构方案，完成模具装配草图。 3. 进行必要的工艺计算。 4. 完成模具总装配图，零件图，工艺卡片制作。 5. 撰写设计计算、装配说明书，翻译外文资料。 6. 答辩准备。 以上各项由指导教师填写（请用钢笔） 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 1 摘要 本文是对尺寸小，精度要求相对较高，工艺比较复杂，生产批量大的接触片进行设计。在对接触片结构工艺性和材料加工工艺性正确分析的基础上，采用叙述与计算相结合的方式，分别对级进模的冲孔、切口等工序进行了从材料的选择到工作零件、定位零件 、卸料零 件、导向零件 和安装固定零件 等进行了设计。在所有的工序中，翻边工序的凸、凹模结构设计是难点，本文提出了在级进模的最后一道工序中采用复合模加工的新思路，讨论了思路的可行性，并对其进行了整体和局部的结构设计。这种设计的思路有着良好的借鉴性。此级进模的设计，对以往的学习 进行了一次综合性的运用，对今后的工作也有相当大的指导意义。 关键词： 级进模、冲孔、切口 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 2 is of is of in of on a of ie of of to In is a in to a of of on of a of a 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 3 目 录 第一章 绪论 1 具工业在国民经济中的作用 .球模具发展概况 2 国产业形貌 各国优劣势分析 3 国模具发展状况 .二章 零件工艺性分析及工艺方案的确定 7 压 工艺分析 . 冲裁件的精度与断面粗糙度 8 裁经济性 8 压工艺方案设计 10 艺方案的确定 12 边值的确定 12 宽的计算 12 距的计算 14 第三章 主要工艺计算 压力的计算 15 算原则 . 计算方法 . 冲裁力的计算 18 料力、推件力和顶出力的计算 19 边模工作部分的设计计算 19 料工序部分模具尺寸计算 . 翻边凸 、凹 模的设计 .四章 冲模材料与寿命 23 模材料 23 模材料的种类 23 模常用零件的材料及热处理要求 26 模寿命 27 模失效的方式与原因 27 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 4 高模具寿命的措施 30 第五章 模具结构与零、部件的设计 33 裁模结构分析 33 单模 33 合模 33 续模 34 要零件的结构与设计 34 本结构形式 34 料与推 (顶 )件装置设计 34 性元件的设计计算 35 距机构设计 35 正装置 36 料装置的设计 36 料机构与出件方式 37 具零件的固定 37 定板与垫板 37 全装置 38 本尺寸 38 架 的选择 39 床的选择 39 柄的选择 39 总结 .谢 . 41 参考文献 .买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 5 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 6 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 7 第 1 章 绪 论 模具是现代化工业生产的重要工艺装备， 它以特殊的形状通过一定的方式使原材料成型。例如，冲压件和锻件是通过冲压和锻造方式使金属材料在模具内发生塑性形变而获得的；金属压铸件、粉末冶金件以及塑料、陶瓷、橡胶、玻璃等非金属制品，绝大多数 也是用模具成型的。由于模具具有优质、高产、省料和低成本等特点，现已经在国民经济各个部门，特别是汽车、拖拉机、机械制造、家电等行业得到及其广泛的利用。据统计，利用模具制造的零件，在飞机、汽车、拖拉机、电机、电器等产品中占 60%80%；在电视机、计算机等行业占到了 80%以上；在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占到了 85%以上。据国际生产技术协会统计，到 2000 年止，机械零件粗加工的 75%和精加工的 50%都是由模具来完成的。 随着社会经济的发展，人们对工业产品数量、品种、质量及款式都有越来越高的 要求。为了满足人类的需要，世界上各工业发达的国家都十分重视模具技术的发展，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平，并取得了显著的经济效益。美国是世界上超级的经济大国，也是世界模具工业的领先国家。据 1989 年统计，美国模具行业有 12554 个企业，从业人员 17。 28 万人，模具总产值达 美元。日本模具工业是从 1957 年开始发展起来的，当年模具中产值仅有 106 亿日元，到了 1991 年总产值已超过了 17900 亿日元，在 34年中增长了 169 倍，这也是日本经济能飞速发展，并在国际市场上占有一定 优势的重要原因之一。现在，日本的模具工业已经发展到了高度的专业化、标准化和商品化。 现在，大家都意识到，研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。模具技术已经成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具工业能促进工业产品生产的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国家的高度重视和赞赏。模具也被誉为“进入富裕社会的原动力”、“金属加工业中的帝王”等。因此可以断言，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，模具技术也会不段的发展，并在国民经济发展过程中 发挥越来越重要的作用。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 8 全球主要模具生 产国 包括 亚洲地区 的日本、 韩国与中国 ，以及美洲 地区 的美国 、 欧 洲地 区 的德 国。 国产业形貌 在全球主要模具 产销国家当 中， 中国 模具 企业 及 从业人数 最多，近七成 属于国有企业 ， 外资企业亦占多数， 大型模具 厂员工约 600 700人，更有 规模达 上千人的公司， 台商投资 的富士康集 团 ( 工人 数将 近 6,000人最具代表性，中型模具 厂则 150 300人之 间 ，小型模具 厂 也至少有 50人左右，其他 国 家的模具 业则 多以中小型企 业 型 态经营 。 在 产品类 別上， 2002年日本 与中国 偏重生 产冲压模 及 塑料模 ， 两者产值 合计 比重高 达 八成，南 韩则 以其他模具 产值 比重最大，占 总产 值四成七。 在 应 用市 场 方面，日本、 韩国 、美 国与德国 以汽車模具 为 最大宗 产 品，而我国则 以 电子通讯产品 用模具 为 主。 依照 2002年各 国 出入 差状 況 来 看，日本、南 韩 及德 国 的模具 属与出口大国 ，中国与美国 的模具 则 因 国内 需求市 场 大，本 国厂 商 无 法完整供 应 ，須 借进 口模具以 满 足下游市 场 的 产 品 制造。 由 2002年各 国 主要 进 出口 国 別分 析， 与 地域分布有 极 大的 关联 性， 进 出口地 区 多 属邻 近 国 家，而日本 较 特別的是出口地 区 以美 国为 主，但 随着 中 国 近 年各下 由游产业 快速的 发 展，已有 渐渐转 向拓展 中国 市 场 的趋势。 在各 国 工 资 方面， 根据 美 国国贸 局 2002年所作模具 产业 白皮 书 的 调 查 结 果，以德 国时 薪最高，技 术 人 员时薪 水 平为 $设计人员则为 $本 与 美 国则介于 中 中间 ， 中国 工 资 最低， 技术 人 员 年薪 仅 $732$5,853， 设计人员仅为 $2,927 $5,853，若以最高年薪 为 基 准与 德 国 比 较 ， 则仅能僱用德 国技术人员约 38 天左右 ，由此可看出先 进国 家 与 中 国 低廉的工 资 成 本差距如此之大。各 国 模具 产业 概況 详 如 表 1 1 所示。 表 1 1 全球主要模具生 产国 家 产业 概況 国 別 日本 中国 韩国 美 国 德 国 企 业家数 12,000 家 18,000家 4,000 家 7,000家 5,000 家 从业人数 11万 3千人 50万 人 3 万 5千人 12万 9千人 3万 4千人 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 9 企 业类型 小型企 业 大中型企 业 小型企 业 中小型 中小型 产品类别 冲压 模 与塑料 模占八成 冲压模与塑料 模占八成 其他模具占 四成七 冲压 模、 塑料 模 为 主 冲压 模、 塑料 模 为 主 出入超 状 況 强 出超 国 强 入超 国 强 出超 国 准 入超 国 准 出超 国 主要 进口国 韩国 日本 日本 加拿大 瑞士 主要出口 国 美 国 香港 日本 加拿大 捷克 平均工 资 (美元 ) 时 薪 $8 22 年薪 $58510,243 薪 $ 薪 $125 产值 (百 万美元 ) 2001年 13,3,002年 11,- 料来源：海关进出口月报 、美 国国贸 局模具 产业 白皮 书 /金属 中心 S 计划整理 国优 劣 势 分析 技 术 先 进国家 如日本、美 国 、德 国 等， 对于 高精度 与复合 性模具 开 发 ，不 论在 设计能力 或 制造技术 上，均有 领先 的地位，同時也 拥 有 训练 精良的技 术 研 发 人才。其中，日本模具 厂 商在技 术 上 较重视 拋光 与 研磨加工 制 程，德 国 模具 厂 商 则由提高 机械 加工 与 放 电 加工的精度 与 效率 着 手，以降低手工加工的 时间 。 在 市场规模 上，不 论产值 或 国内 需求以日本衰退最 为明显 。在 运营 成本上，常面 临 高工 资 、高福利的 问题 ，因此下游 产业 或模具 厂 商 逐渐将 生 产据点 移往 邻近 的新 兴 工 业国 或 技术后进国家 ，以降低 劳 工成本，增 强价格竞争 力，但是 这样的 趋势 往往 会 造成 技术无形 中外流的 疑虑， 使得本身更 须 投入大 笔 研 发费 用，以加速提 升 加工 技术与 高速 机械 性能，拉大彼此 间 的 差异 。 以韩国 及中 国来 看，我 国 在 技术 上落 后于 日 、 美 、 德，但仍 优于 南 韩 ，同 时在生 产 速度上也 遥遥领 先 。韩国与 中 国 最近 几 年的市 场 生 产与 需求 规模 呈 现 成 长走 势 ，尤其中 国模 具 业 正 在 快速 发 展中，各 国 知名大 厂进驻生产设备 ， 无 形中提升模具 开发实力与设计 能力。成本方面，中 国特别是大陆与韩国 因 拥 有相 对 低的人力成本 优势 ，故 对于 模具 售价 上，往往 采 取低 价 行 销 打入 市场 ，也因此在 全球景 气 欠佳的局 势 中，成功 拓 取市 场买家 的青 睐 ，最明 显 的例子就是出口值 的涨势 。综 合上述全球主要模具生 产国 家的相 对优劣势 分析， 整合 如 表 1 2所示 。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 10 表 1 2 全球主要模具生 产国 家 优劣势 分析 相 对优势 相对劣势 日 本 技术 精良的 技术 人才。 有高 品质保证 。 前置期短 (快速 )。 高精密度、高 复 合度模具的 制造能力。 高的 劳 工成本。 洞化 问题严重 。 主能力及 运 用上， 与技术 先 进国 相比仍嫌不足。 韩 国 998年 经济危机 ， 韩元 大幅 贬值人事 费 用降低，模具 价 格下跌，有利 于 出口成 长 。 的背 后 多有大企 业财力 及物 力的支持。 计 能力 与开发 技术 仍待加强 。 中 国 的 国内 市 场并拥 有国际级 下游客戶群聚效 应 。 低工 资 的 技术与设计 人 员 。 区 ，吸引 国 外 厂 商形成产业 聚落。 活与创意 的模具 设计 能力。 生产 高精度 与复杂 度高的技术 能力。 高成本 进口 模具，以 弥补国内产品 低 品质 的供 应 缺口。 美 国 质产 品。 研 发实力与创新 性的 生产技术 。 广大应用市场 及多 样 化的下游客 户基础。 本高。 高。 训练 、 保险费用负担 重。 德 国 优良传统 模具的生 产工艺技术 。 师徒 制 习艺计划 。 高精密度和 复 合度的模具上， 拥 有相 当 好的 技术基础 。 成本高。 户 移至生 产 成本 较 低的 国外 据点 ,包括 东欧 和中 国 。 造厂 也 随着 下游客 户 外移。 资料来源 ： 美国国贸 局模具 产业 白皮 书 /金属 中心 理 整体 而言，由 于 各 国 模具 业 者，多以中小企 业 型 态经营 ，因此，在 营运资金筹措 上常遭遇 困难 ，若 无 政府政策支持 与税务 的 优惠 措施，模具 业 者 将形 成 单 打独斗与 孤 军奋战 的 状况 ，更 不论与国际市场 的 竞争 。除了 中 国与韩国 外，各 国 均面 临劳 工成本高的 压力 ，因此唯有提高 产 品附加 价值 才能 摆脱 低成本的 竞争压力 。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 11 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%。 鉴于模具作为包括机床工具、汽车制造、食品包装等在内的机械行业中机械基础件产业，以及电工电器、电子及信息行业的支持 产业，在发展先进生产力当中，处于非常关键并服务全行业的地位，其发展对产业配套能力的提升和促进产业聚集优势的形成将起到重要作用。改革开放以来，中国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，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。目前，国内已能生产精度达 2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达 160个，寿命 1 2亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产 48英寸电视的塑壳模具、 机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，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质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达 30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过 50余家。其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学 京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。经过多年的努力，在模具具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 12 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距 。 根据“十一五”模具行业发展的任务与目标，我国模具行业要努力解决发展中存在的诸如总量供不应求、产品结构不够合理、工艺装备水平低、配套性不好、利用率低、技术人才严重不足、专业化程度低、高档产品市场缺席 。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具 的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口 等问题，使我国模具行业向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展，在良好的市场环境中稳步前进。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 13 第 2 章 零件工艺性分析及工艺方案的确定 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级等是否符合冲裁加工的工艺要求。良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单，等等。通常对冲裁件的工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。 裁件的形状 和尺寸要求 冲裁件的形状应尽可能简单、对称，最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些形状所组成， 使排样时废料最少 。 冲裁件的凸出悬臂和凹槽的宽度不宜太小， 以免凸模折断，其合理间隙如表： 表 2 1冲裁件的凸出悬臂和凹槽的最小宽度 B 冲裁件的外形或内形的转角处，要避免夹角出现，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象；同时可以防止尖角部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低。其圆角半径的最小值见表 1 2： 表 2 2 冲裁件圆角半径 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 14 冲孔时，由于受到冲孔凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。冲孔的孔径尺寸与孔的形状、材料的机械性能、材料厚度等有关，见表 1 3： 表 2 3 冲孔的最小尺寸 冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应过小，否则模具的强度和冲裁件的质所量不能保证，其许可值如图 2 1 所 示 。 图 2 1 孔边距 在弯曲件或拉延件上冲孔时，为了避免冲孔时凸模受水 平推力而折断，孔边与零件直边间应保持一定距离。一般取 C R+裁件的精度与断面粗糙度 冲裁件的 经济精度一般不高一 ，最高精度可达 9 级。冲孔比落料的精度要高一级。 冲裁件的断面粗糙度一般为 50高可达 6.3 裁的经济性 所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果，即生产中的“最小最大”原则。 冲裁件的结构形状和尺寸，应该有良好的工艺性，以便于冲裁，便于模具的购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 15 制造，降低成本。 在设计冲 裁件时，在不改变使用性能的前提下，可以直线代曲线，以圆形代矩形，使凸、凹模制造与维修方便，减少钳工工作量，降低成本。 尽量采用通用尺寸和标准直径，充分利用现成的工艺装备。 尺寸标注要灵活，以扩大冲裁工艺的灵活 性。 在满足零件强度和使用要求的情况下，减少材料厚度。 冲裁件的结构形状符合少、无废料排样时，能提高材料的利用率，从而减少材料消耗，降低成本。 采用套料排样冲裁，充分利用结构废料，既省料又省工序，经济效果显著，如图所示。 图 2 2 套料连续冲裁的排样 合理选用冲裁件材料。在保证使用和工艺性能的同时，尽量采用“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”和统一及减少品种规格等一系列降低成本的措施。 综上所述， 如图 2 3 为零件图 ，此零件为 接触片 ， 满足冲裁工艺性各方面的要求，也 可以保证足够的刚度和强度。 由资料 2 表 4 1 查出其精度等级为。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 16 图 2 3 零件图 此零件经过几何形状的分析可以看出，它是由两个半圆和中间的矩形部分组成。圆形部位的成型是拉深。中间矩形部位的成型很象是 弯曲，但实际上它是侧壁的材料在凸模的压力作用下沿凹模的圆角流进去的，属于拉深。底部的三个孔是由冲孔工序完成。两翼的 U 形部分既可以由反拉深完成，也可以由翻边完成，但此零件的尺寸 较 小，如果采用反拉深凸模的制造精度和强度要求都比较高， 凸、凹模的安装空间狭小， 难以实现，所以选择翻边完成。 制定冲裁工艺方案就是要确定冲裁件的工艺路线。工艺路线不但影响产品的质量和效率，而且影响生产成本、劳动强度、设备投资等。因此制定工艺路线时，需要提出几个方案，进行分析对比，寻求最经济合理的方案。 艺方案的分析 ： 零件 的形状 表明，在拉深前该零件展开毛坯面积计算 ， 将其分为直线和弯曲部分进行展开计算。由参考文献 3 上表 2 7 用插值法取的该零件的中性层系数为 由参考文献 1 公式 （ 3 12）可以得出该零件的展开长度为： 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 17 0()180i i i iL l r x t （ 2 1） =（ 2 2）（ 2 2 = 同理，零件的展开宽度为： L 宽 = 2 1800/1800 2（ 工件的形状是翻边以后的形状 ,在翻边 以前应该按翻边工序计算展开 图中示的 ？为 零件在翻边时落料 凸模的直径 d 凸 3 . 3 0 . 7 2 4 0 . 5 0 . 3 4 5 0 . 3 4 . 6 0 . 5 22 凸 宽 （ ）= 1 = 该零件的主要工序拉深工序按下列顺序进行计算 ： 单工序拉深模的毛坯是单个的，级进模的坯料则是条料。计算毛坯直径是根据拉深成型以后，工件的表面积与毛坯面积相等的原理，进行毛坯直径的计算。按 参考文献 3表 4 7中序号 4的公式计算。既： 2 + 2) 将图 1 5 与表中图相对应， d 凸 =； d= ； H=； r= ,代入上式，则： 2( 7 . 2 7 4 4 . 3 2 3 . 4 4 0 . 5 4 . 3 ) =述计算的 “计算毛坯直径”，还要加上修边余量 而得出实际毛坯直径 D。 修边余量由参考文献 2 表 7 1 查出，其值 =实际毛坯直径D= =算能否一次拉成 由宽凸缘件第一次拉深最大相对高度 h1/d 确定能否一次拉深成形。判断的原则是：宽凸缘件的拉深系数大于该零件的第一次拉深系数极限值，或者零件的购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 18 相对高度小于其第一次拉深的最大相对高度值，则该零件可以一次拉成。如图 2 3 所示，拉深高度 深筒直径 h1/计算 d 凸 /d，其中对应值 凸， ,则： 17 . 2 7 1 . 6 94 . 3d m m凸计算毛坯相对厚度。 0 . 31 0 0 % 1 0 0 3 . 0 2 %9 . 9 4t m mD m m 根据以上参数，按 资料 2表 4 8中查出 1/ 的最大值为 0。 70 面算出的本工件的 最大相对高度 值为 的出结论，该工件可以一次拉深完成。 边值的确定 排样中相邻两工件间的余料或条料与工件边缘间的余料为搭边。其作 用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。搭边值要合理，过大材料的利用率低。值过小，就不能发挥搭边的作用，在冲裁的过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具的寿命。搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的法向应力沿着落料毛坯周长的均匀分布不均匀，引起模具刃口的磨损。为了避免这一现象，搭边的最小宽度大约取为毛坯的厚度，使之大于塑变区的宽度。 本工件的材料塑性较 好，工件本身的外形比较复杂，圆角半径比较 小，所以起搭边值要取的大一点。 宽的计算 条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料的宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间进送，并与导料板之间有一定的间隙。因此，在确定条料宽度时必需考虑到模具的结构中是否采用侧压装置和侧刃，根据不同的结构分别进行计算。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 19 图 2 7 有侧刃时的条料宽度 当模具有侧刃的时候，条料宽度按下式进行计算： 001( 2 )B D a n C (2 3) 式中 B 条料的标 称宽度 ; D 工件垂直于送料方向的最大尺寸 ( ); 1 侧搭边 ( ); 条料宽度公差 ( ),见表 2 5; 侧刃数 ; C 侧刃冲切的料边宽度 ( ),见表 2 6; 表 2 5剪切条料宽度公差 ( ) 表 2 6 1和 （） 则根据上述要求，本 零件条料的宽度为 : 001( 2 )B D a n C 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 20 00 . 4( 2 2 . 9 4 2 2 2 1 . 5 ) 00 经圆整尺寸后，条料宽度取为 30 距的计算 步距是指条料在模具上每次送进的距离，步距的计算与排样的方式有关，每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。 每次只冲出一个零件的进距 A 的计算公式为 A=B+ (2 4) 式中 B 平行于送料方向工件的宽度； 冲件间的搭边值； 由零件的排样图可以看出，每一个进距只冲一个零件，即 该零件的进距采用上式： A=B+ = = 经圆整尺寸后 2 。购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 21 第 3 章 主要工艺计算 算原则 由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都是带有锥度的，且落料件的大 端尺才等于凹摸尺寸，冲孔件的小端尺寸等丁凸模尺寸。在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔件孔径是以小端尺寸为基准。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循下述原则： 标称尺寸应取接近或等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。 。 冲孔模先确定凸横刃口尺寸，其标称尺寸应取接 近或等于制件的员大极限尺令保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹横刃口的标称尺寸应比凸模大最小合理间隙。 选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高 23 级。若零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的 精度来处理，圆形件一般可按 精度来处理，工件尺寸公差应技“入体”原则标注为单向公差，所谓“人体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注，即：落料件正公差为零， 只标注负公差；冲孔件负公差为零，只标注正公差。 算方法 模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关，基本上可分为两类。 凸、凹摸分开加工，是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸，此种方法适用于圆形或形状简单的工件，为了保证凸、凹模间初始间隙小于最大合理间隙 仅凸、凹模分别标注公差 (凸 模p，凹模d)，而且要求有较高的制造精度，以满足如下条件： m a x m i 凸 凹或取 m a x m i 4 ( )凸m a x m i 6 ( )凹购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 22 也就是说，新制造的模具应该是m a x m i 凸 凹如图 3 1所示。否则，制造的模具间隙已超过了允许的变动范围m in m 响模具的使用寿命。 图 3 1 凸、凹模分别加工时的间隙变动范围 对于冲制形状复杂或薄板制件的模具，其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模 (或凹模 )作为基准件，然后根据此基准件的实际尺寸配做凹模 (或凸模 )，使它们保持一定的间隙。因此，只需在基准件上标注尺寸及公差，另一件只标注标称尺寸，并注明“尺寸按凸模 (或凹模 )配作，保证双面间隙”。这样，可放大基准件的制造公差。其公差不再受凸、凹模间隙大小的限制制造容易并容易保证凸、凹模间的间隙。 本工件的此道工序为冲孔，冲孔应以凸模为基准件，然后配做凹模。先做凸模，凸模磨损后，刃口 的尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况 ， 如图 1 9所示。应按三种不同的情况分别进行计算： 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 23 a)冲孔件 ）凸模尺寸 图 3 2 冲孔件和凸模尺寸 1） 设工件尺寸为0A，则 () 凸(3 4) 2)设 工件尺寸为 0B，则 0()B B x 凸凸(3 5) 3）。磨损后凸模尺寸不变（ 按制件标注尺寸不同分为 制件尺寸为0C时 ( 0 . 5 ) 2 凸凸(3 6) 制件尺寸为 0C时 ( 0 . 3 ) 2 凸凸(3 7) 制件尺寸为 C 时 2凸凸(3 8) 式中 A 凸 、 B 凸 、 C 凸 凸模刃口尺寸 ( ); 凸 凸模尺寸制造偏差 ( ), 4 凸; 工件制造偏差 ,对称偏差时 , = 4 ; 制件公差 ( ). 本工件属于磨损后凸模尺寸变小 (,则其尺寸按 (3 4)式计算 : 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 触片级进模 冲压 设计 24 () = 0- 0 . 0 2 5( 3 + 0 . 7 5 0 . 1 )= 裁力的计算 采用平刃口凸模和凹模冲裁时，其冲裁力的计算见下式： 0F （ 3 9） 式中 0F 冲裁力（ N） L 冲裁件周长（） 材料厚度（） 材料抗剪强度（ 考虑到凸、凹模刃口的磨损，模具间间隙的波动，材料力学性能的变化以及材料厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力还需
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