止动片制动片冲压模具设计（含CAD图纸和加说明书）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 编号： 毕业设计 (论文 )说明书 题 目： 止动片冲压工艺分析及 模具设计 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型 ： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2011 年 5 月 20 日 购买后包含有 咨询 第 I 页 共 53 页 摘 要 本设计是对给定的 模具 产品图进行冲压模 工艺分析和 模具设计，在综合 考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度 和精确度 等诸多因素的基础上进行冲压工艺分析与计算的，并提出了合理的工艺方案 和结构形式 ，介绍了模具设计中的排样与送料方式和卸料与导向方式，讨论了主要工作件间隙的确定和刃口尺寸 及冲压力 的计算， 并选择合适的压力机， 设计中主要对 模具 工作部分尺寸 进行 计算和 主要零部件的设计 以及 加工工艺的制定 。 该模具提高了制件质量和生产效率，降低了模具成本，制件质量符合生产要求。 关键词 ：复合模 工艺分析 冲孔 落料 第 共 53 页 is to on In as as so on in on a of of of is 第 共 53 页 目 录 引言 . 1 1 止动片冲压工艺分析及模具设计 . 4 计题目设计一止动片，零件图如下 : . 4 压件工艺分析 . 4 压工艺方案的确定 . 4 具结构形式的确定 . 5 样设计 . 5 压力的计算 . 7 压力 . 7 料力 . 8 件力 . 8 具总冲压力为 . 8 力中心的计算 . 8 选压力机 . 10 2 模具总体设计 .具类型的选择 .位方式的选择 .料方式的选择 .件方式 . 12 定送料方式 . 12 向方式的选择 . 12 3 模具工作部分尺寸计算 . 13 作零件刃口尺寸计算 . 13 载间隙分析 . 13 料模具工作零件刃口尺寸计算 . 13 孔模具工作零件刃口尺寸计算 . 14 . 15 料块的设计 . 15 性元件橡胶的设计 . 15 4 主要零部件设计 . 18 作零件的结构设计 . 18 凹模 . 18 料凹模 . 18 孔凸模 . 21 它模具零件结构尺寸 . 23 料板的设计 . 23 板设计 . 24 定板设计 . 26 架的选用 . 27 、下模座的设计 . 28 柱、导套及模架的选用 . 29 它标准零件的选用 . 32 柄的选用 . 32 第 共 53 页 料销 . 33 料螺钉的选用 . 33 位零件 . 33 件装置 . 34 5 压力机的校核 . 37 6 模具的装配 总图 . 38 7 模具主要零件加工工艺的制定 . 39 料凹模加工工艺过程 . 39 孔凸模加工工艺过程 . 39 凸模加工工艺过程 . 40 模固定板加工工艺过程 . 41 凹模固定板加工工艺过程 . 42 料板加工工艺过程 . 43 凹模垫板加工工艺过程 . 44 孔垫板加工工艺过程 . 45 8 总结 . 46 谢词 . 47 参考文献 . 48 第 1 页 共 53 页 引言 1冲压与冷冲模概念 冲压是在室温下，利用安装在压力机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。 在冲压加工中，将材料加工成零件的一种特殊 工艺装备，称为冲压模具。冲模在现实冲压加工中 是必不可少的工艺装备，与冲压件“一摸一样”的关系，若没有符合要求的冲模，就不能生产出合格的冲压件；没有先进的冲模，先进的冲压成型工艺就无法实现。在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。冲模在种类繁多的模具中占有十分重要的地位，是工业生产中应用最为广泛的模具，从产量上看，它占了模具总 产量的 30%以上，从产值上看，它占了模具总产值的 50%左右。 冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点。生产的制件所表现出来的高精度、高复杂程度 、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。但需要指出的是，由于进行冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（占产品成本的 10%30%）等特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。 2模具工业在当今市场的发展状况和前景： 模具工业作为现代社会的一种新兴工业，它能够节约能源、节约原材料以及较高的生产效率，它能够保证比较高的加工精度等特点。模具市场在世界 上大部分都是供不应求的，它的市场需求量大致 580 亿至 660 亿美元之间，与此同时，模具工业在我国也迎来了一轮新的发展前景。模具工业在我国最近几年总产值保持 年增长率，截止至 2006 年底模具产值预计超过 550 亿元。 3 模具在现代工业中的地位 在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛应用。由于采用模具进行生产能提高生产效率、节约原材料、降低成本，并保证一定的加工质量要求，所以，汽车、飞机、拖拉机、电器、仪表、玩 具和日常品等产品的零部件很多都采用模具进行加工。据国际技术协会统计， 2011年产品零件粗加工的 80%，精加工的 60%都由模具加工完成。 4 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、 第 2 页 共 53 页 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。 5 冲压行业阻力和障碍与突破 阻力 一 ：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 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。 阻力二：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 第 3 页 共 53 页 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。 阻力三： 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。 阻力四： 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 (1650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。 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 体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术 (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。 第 4 页 共 53 页 1 止动片冲压工艺分析及模具设计 计 零件 一止动片，零件图如下 : 图 1料为 度为 2批量生产。试设计 图 1动片零件图 相应的模具及其主要的零部件，工件结构分析、工艺分析、模具方案的论证、进行总体结构设计、制定主要件的工艺规程、必须的工艺计算、制造工艺以及一定的技术经济分析等。 压件工艺分析 （ 1）材料 :该冲裁件的材料 有较好的可冲压性能 。 （ 2）零件结构 : 零件结构简 单对称，无尖角，外形有多处圆弧，中间有三个圆孔，孔的最小尺寸 4足冲裁最小孔径 要求，成型后须保证各尺寸公差要求。孔与边缘的最小壁厚为 3与孔之间的最小距 ，满足冲裁件最小孔边距 要求，满足许用壁厚要求，因此，该制件具有良好的冲压工艺性，比较适合冲裁。 （ 3）尺寸精度 : 零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，精度要求比较低，可按工 七个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属 由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。 压工艺方案的确定 由图 1 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案 : （ 1）先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 （ 2）落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产。 （ 3）中孔一落料连续冲压，采用级进模生产。 方案（ 1）模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生 第 5 页 共 53 页 产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求 提高生产效率，主要应采用 复合冲裁或级进冲裁方式。 方案（ 2）只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。 方案（ 3）也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析比较，对该见冲压生产以采用方案（ 2）为最佳 具结构形式的确定 正装式复合模和倒 装 式结构比较： 正装式复合模适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲载件，还可以冲制孔边距较小的冲载件。 废料不会在凸凹模 孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的涨力，有利于凸凹模减小最小壁厚。 倒装式复合模不宜冲制孔边距较小的冲载件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有力条件，所以应用十分广泛。 制件的平直度要求较高，孔边距较小，工件最小壁厚为 3于倒装式复合模要求最小许用壁厚 能使用倒装式复合模生产。由以上分析确定该制件的生产采用正装式复合模具生产。 样设计 排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的 搭边值，是降低成本、保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。 排样的方式有多种多样，如：直排、斜排、直对排、混合排、少废料和五废料等排样方式，由止动片图得，此冲裁件采用直排。 排样时工件以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件；保持条料有一定的刚度，便于送料。搭边值的大小与下列因素有关： （ 1） 材料的力学性能，硬材料的搭边值可小一些，软材料的搭边值要大一些。 （ 2） 工件的形状与尺寸，工件的尺寸大或者有圆角半径较小的凸起时，搭边值取大一些。 （ 3） 材料厚度，材料厚度大则搭边值大 一些。 （ 4） 送料及挡料方式， 手工送料、有侧压装置的模具，搭边值要小一些 ；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。 （ 5） 卸料方式，弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。 搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模， 第 6 页 共 53 页 增加刃口磨损，降低模具寿命，并且影响冲裁件的剪切表面质量。 查冲压模具设计与制造表 2. 5. 2,确定搭边值 : 条料边缘的搭边和工件间的搭边分别为 2而可计算出条料宽度和送进步距分别为 8 如图 2毛坯排样采用的是条料，且垂直于送料方向的 凹模宽度大于送料方向的凹模长度，为降低生产成本，提高经济效益，采用横向手工送料方式，条料的送进方向 。 图 1动片排样图 一个步距内的材料利用率为 . 裁单件材料的利用率按 2式计算 ,即 %100 A 式中 A 冲裁面积 (不包括内形结构废料 )； 1n 一个冲距内冲冲裁件数目； b 条料宽度； h 进距。 第 7 页 共 53 页 利用 142 所 以 %00 A查板材标准，宜选 1000m m 的钢板，每张钢板可剪裁为 9 张条料( )，每张条料可冲 26个工件，则总为： %001000900 00n 总 压力的计算 压力 冲件外轮廓线的冲载力： 1 式 中： 1F 落 落料力（ L 工件外轮廓周长，由 = t 材料厚度，其中 t=2 材料的搞剪强度（ 查表得取 350 K 系数，取 K= 所以 冲孔力： 孔 的冲载力 2 式中： 2F 冲孔力（ L 工件外轮廓周长，其中 t 材料厚度， t=2 材料的搞剪强度（ 查表得取 350 K 系数，取 K=以 孔 的冲载力 3式中： 3F 冲孔力（ L 工件外轮廓周长，其中 t 材料厚度， t=2 材料的搞剪强度（ 查表得取 350 K 系数，取 K= 第 8 页 共 53 页 所以 孔 的冲载力 4 式中： 4F 冲孔力（ L 工件外轮廓周长，其中 t 材料厚度， t=2 材料的搞剪强度（ 查表得取 350 K 系数，取 K=以 故 料力 按式 1X (3 式中： 卸料力因数，其值由表 F 则卸料力： 件力 顶件力计算按式 )( 1D 冲 (3式 中： 顶件力因数，其值由表 K 顶件力则为： 具总冲压力为： 71 力中心的计算 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损， 模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，的按下述原则确定： （ 1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 （ 2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （ 3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力 第 9 页 共 53 页 中心。 表示 图 1模型口图 工件的 压力中心到 820 其中： 2 8 所以： 820 压力中心到 1110987654321111110109988776655443322110 其中： 52 其中 r=18 为弧度 58 09 第 10 页 共 53 页 10 511 将以上数值代入公式得： 该工件冲载力不大，压力中心偏移坐标原点较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点。 选压力机 压力机公称压力的确定：对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的 ，即 因此初选压力机为： 40。 第 11 页 共 53 页 2 模具总体设计 具类型的选择 冲裁模结构类型很多，按工序组合程度分类，可分为：单
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