模具设计与制造专业毕业设计膜片弹簧的冲压工艺及模具设计说明书

膜片弹簧的冲压工艺及模具设计1、本课题的项目背景及研究意义近些年，中国汽车产业飞速发展，以2006年为例，据南方都市报2007年3月6日报道2006年我国汽车行业盈利增长超200亿! 2006年我国汽车产业再度呈现较快发展态势。汽车产销双双突破700万辆，分别达到727.97万辆和721.6万辆，同比增长27.32%和25.13%。产销与上年相比增速明显加快。全国汽车行业规模以上企业累计完成工业增加值3791.02亿元，同比增长34.52%，增幅高于全国工业增加值增速水平(16.60%)17.92个百分点，增长额为972.91亿元；累计完成工业总产值15556.16亿元，同比增长29.20%，增长额为3516.17亿元；累计完成工业销售产值15215.16亿元，同比增长2.47%，增长额为3279.24亿元。（4）以上数据可以说明中国汽车业迎来了前所未有的春天，汽车行业的发展也带动了汽车零部件制造业的飞速发展，面临发展就面临竞争，很多汽车零部件企业已经有了很强的危机意识，怎么才能让自己企业的产品在严峻的市场上站住脚已经成为了现在汽车零部件企业领导人迫切要考虑的问题。据统计，在轿车的2000余件零件中，冲压件占40%以上。包括车身覆盖件、车身结构件和中小型冲压件。可见，冲压件在汽车零件中位置的重要性，汽车冲压件的质量取决于什么呢？毫无疑问，是冲压模具。我的毕业设计题目是：膜片弹簧的冲压工艺及模具设计。膜片弹簧是汽车上离合器的一个重要零部件，可以说离合器的质量取决于膜片弹簧的质量。离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。主要作用：1) 汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；2) 在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；3) 限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；4) 有效地降低传动系中的振动和噪声。可以看出离合器是汽车一个十分重要了部件。所以离合器的质量至关重要，以膜片弹簧为主要零件的膜片弹簧离合器以其以下优点得到广泛应用：1) 膜片弹簧具有较理想的非线性特性；2) 结构简单，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；3) 高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定；4) 压力分布均匀，摩擦片磨损均匀；5) 易于实现良好的通风散热，使用寿命长；6) 平衡性好；7) 有利于大批量生产，降低制造成本。 膜片弹簧的作用显而易见，又因为它的自身结构，其生产方法主要是冲压，所以膜片弹簧的冲压工艺及模具设计就显得至关重要。2、本课题研究的理论依据、主要内容及研究方法2.1、理论依据 我的设计题目是膜片弹簧的冲压工艺及模具设计，通过冲裁工艺即可完成该膜片弹簧的生产。依据所学的理论知识，以及自己在工厂实习中学到的知识，冲裁模具设计过程如下：方案设计：在工艺分析的基础上，综合考虑产品的产量和精度要求。所用材料的性能，工厂的技术力量，设备情况及模具制造情况，确定该工件的工艺过程和每道工序的冲模结构形式。详细设计：在方案设计的基础上，进一步设计模具各部分零件的具体结构尺寸。在设计过程中运用到的理论知识如下：1) 分析零件的结构形状，尺寸精度，材料、生产批量等是否符合冲压工艺要求，从而确定冲压的可能性和经济性。 材料：零件材料是否具有良好的冲压性能。 结构形状：冲裁件内，外形要尽量避免尖锐清角。 尺寸精度：未注公差按IT14级。2) 确定冲裁工艺方案及模具结构形式，包括工序性质，工序顺序，工序数目，工序组合及模具结构形式。3) 冲压模具的设计计算。（1） 排样设计计算条料宽度计算步距画出排样图（2） 冲压力计算冲压力是指在冲裁时，压力机应具有的最小压力。冲压力是选择冲床吨位，进行模具强度、刚度校核依据。（3） 压力中心计算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。 （4） 模具刃口尺寸计算（5） 确定各主要零件的外形尺寸（6） 计算模具的闭合高度模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能保证正常的安装与工作。其关系为： Hmin+10mm=H模具Hmax，则该压机不能用，若H模具Hmax，则可以再加垫板。4) 绘制冲模总装图利用自己所学的二维、三维绘图软件进行绘制。5) 绘制非标准零件图利用自己所学的二维、三维绘图软件进行绘制，注意标注公差，写明技术要求。（3）2.2、课题研究的主要内容1) 确定合理的冲压工艺方案。2) 冲压模具结构形式正确。3) 所设计的零件具有良好的加工工艺性。4) 对关键零部件的强度、刚度进行校核计算。5) 所确定的方案及设计结构在满足使用功能的前提下，所设计的冲压模具要便于制造，并具有良好的技术经济指标。2.3、研究方法1) 对现有文献分析，查阅现有国内外有关模具设计的文献资料，深刻理解现有冲裁模具的结构及冲压工艺性，设计过程中充分借鉴现有的优良设计结构及工艺，在此基础上进行设计。2) 重视理论分析，认真学习与冲裁模具设计、冲压工艺相关的理论，对基本的现有的冲裁模具结构及冲压工艺有十分的了解。掌握基本的模具设计理论模具设计和模具制造。3) 在前期充分论证的基础上对其进行详细设计，主要对该零件冲压工艺及冲压模具结构进行论证。4) 设计时充分使用指导教师以及身边其他技术人员的人力资源，不盲目设计。5) 理论与实际相结合，力求设计满足经济行和工艺性要求，使设计真正满足工程化的要求。3、研究条件和可能存在的问题本人大学期间曾经对三维造型软件UG、PRO/E、CATIA进行学习，对UG的应用较熟练，为本次毕业设计中三维造型部分打下了基础。另外，由于在长春旭阳富奥江森汽车座椅骨架有限责任公司这个特殊的环境里做毕业设计，可以充分与工产的工程师进行交流，能得到大量实际设计经验。由于本课题直接与实际相关，设计的经济性、可靠性、实用性都要做系统的考虑，与平时做的课程设计有本质的区别。膜片弹簧结构如图3.1所示，外形简单，只是圆形，但零件中间有18个均布的通槽而且每相邻两处通槽间隙很小，一次成型零件质量与模具强度都很难保证。（4，5）如图3.1我初步拟定的冲压工艺方案是：成型这个零件的冲压工序分三序，第一序落料冲孔复合模，成型出中心圆孔及圆周的18个均布的椭圆形小孔。如图3.2图3.2第二序以中间的圆孔及前一序冲出的椭圆孔定位，间隔冲出18个通槽中的9个如图3.3：图3.3图3.3第三序冲出其余的9个通槽，以前一序冲出的一个通槽前段的椭圆于中间的孔定位完成冲压，如图3.4：图3.44、预期成果本课题最终将完成任务书上所要求的全部内容，以及所设计冲裁模具的三维数字化模型。 5、进度安排 序号设计阶段设计内容时间安排1开题阶段收集并整理设计所需的相关资料，撰写开题报告3.193.252方案论证阶段系统方案设计及方案论证3.264.13详细设计阶段模具总体结构设计，零部件设计，绘制图纸4.2 6.34改进设计阶段工艺审查，改进设计6.3 6.125答辩阶段撰写毕业论文，准备答辩。6.136.30参考文献1 冲模设计手册编写组.冲模设计手册，北京：机械工业出版社，2000，195-2002 史铁梁.模具设计手册，北京： 机械工业出版社，2006，256-2803 成虹.冲压工艺与模具设计，北京：机械工业出版社，2003，134-1404 William F.Hosford,Robert M.Caddell.”Netal formingMechanics and.metallurgy”,PrenticeHall,Inc.WEnglewood Cliffs.N.J.17632,1983，109-110摘 要本文的课题是膜片弹簧的冲压工艺及模具设计，进行了落料冲孔复合模及冲槽单工序模两套模具的设计。文中简要概述了选题的目的、意义、冲压件国内外现状和模具市场发展趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。因制件形状比较复杂，为保证制件平整、制件上各个空、槽的位置精度及凸凹模强度，冲压工艺分析后采用隔位冲压。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了这两套模具上的主要零部件。落料冲孔复合模采用四导柱标准模架，冲槽模采用中间导柱圆形标准模架并选用了合适的冲压设备。此外，最后达到设计的模具冲压工艺方案合理,模具结构型式正确。保证了工件上孔和外形的相对位置的准确性，提高了加工精度。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。关键词：膜片弹簧；落料-冲孔复合模；单工序冲槽模；隔位冲压。AbstractThis article is subject to the diaphragm process and stamping die design, the blanking-punching composite modulus and jumping over two sets of single-mode processes mold design. This paper briefly outlined the topics of purpose, meaning, Stamping Dies at home and abroad status and market trends. The product of a detailed analysis and the identification process. Products for more complex shapes, in order to guarantee the component formed component in all air, tank and the location accuracy of punch and die strength, Analysis of stamping process every two spaces after stamping. Stamping die design in accordance with the general steps of the design and calculation of these two sets of the main mold parts. Blanking-punching composite modulus using four guided-standard mold, Notching intermediate modulus using derivative-round standard mold and select the appropriate stamping equipment. In addition, the ultimate design of die stamping process is reasonable, correct structural type mold. Guarantee the workpiece and the shape of the holes in the relative position of accuracy, improve the processing accuracy. So the structure is designed to ensure reliable operation of die stamping products and mass production requirements. Key words: Diaphragm ；Blanking-punching compound die；Single-slot module processes；Stamping separated spaces。目 录第一章 绪论11.1冲压模具的现状与发展趋势11.1.1我国模具技术的现状11.1.2未来冲压模具制造技术发展趋势21.2课题研究的理论依据41.3课题的国内外研究状况41.4课题研究的主要内容5第二章 冲压成型工艺分析和工艺方案的确定62.1 冲压的基本工序分类及模具类型的选择62.2 冲模设计与制造的程序62.3 冲压工艺编制与冲模设计的步骤和内容72.3.1 冲压工艺编制72.3.2 冲模设计82.3.3冲模制造工艺的选择102.4设计任务102.5工件的工艺分析102.6工艺方案的确定112.7模具结构方案的确定132.8小结13第三章 落料冲孔模工艺计算及模具结构设计143.1排样设计与计算143.2 冲裁力计算153.3压力机选择153.3.1冲压设备的选择原则153.3.2选择压力机及压力机参数163.4 确定模具压力中心163.5凸、凹模刃口尺寸计算173.5.1刃口尺寸计算的一般原则173.5.2刃口尺寸计算方法173.5.3落料-冲孔模刃口尺寸的计算173.6确定凹模外形尺寸，选择标准183.7冲模结构设计193.7.1装配图193.7.2模具结构型式分析203.7.3模具主要零部件的结构和设计203.7.4模具的工作过程223.8小结22第四章 冲槽模工艺计算及模具结构设计234.1冲裁力计算234.2压力机选择234.2.1冲压设备的选择原则234.2.2选择压力机及压力机参数244.3 确定模具压力中心244.4 凸、凹模刃口尺寸计算244.4.1刃口尺寸计算的一般原则244.4.2刃口尺寸计算方法254.5 确定凹模外形尺寸，选择标准254.6冲模结构设计264.6.1装配图264.6.2模具结构型式分析264.6.3模具主要零部件的结构和设计274.6.4模具的工作过程284.7小结28第五章 冲压模具工件的机械加工295.1冲压工作零件的技术要求295.2冲模工作零件的热处理295.3冲模工作零件机械加工工艺过程295.3.1凸模加工工艺工程295.3.2凹模加工工艺过程295.4小结30第六章 模具装配316.1冲模装配316.2冲模的安装326.3小结32第七章 结论33参考文献34致谢35第一章 绪论1.1冲压模具的现状与发展趋势1.1.1我国模具技术的现状改革开放以来，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。1 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现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企业的生存空间。 近年许多模具企业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。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。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。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术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。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。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。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。5 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。121.1.2未来冲压模具制造技术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”、“价格低廉的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： 1) 全面推广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。 2) 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。 3) 模具扫描及数字化系统 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。 4) 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。 5) 提高模具标准化程度 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。6) 优质材料及先进表面处理技术 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。 7) 模具研磨抛光将自动化、智能化 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。 8) 模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。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。CNC雕刻机在国内的发展上从最近的一两年才有较大的发展，相关加工厂和使用单位时刻以敏锐的眼光盯着厂家的动向，这也是身为雕铣机主机生产厂一点也不敢松懈的真正原因所在。作为用户当然要选合适的设备，如果选型不当，不但不能赚钱反而令陷入为机器打工的苦涩局面。那么什么样的机床才是好机床？ 我们认为好机床的定义是这样的：能够在短期内收回投资的机床才是好机床。数控机床的设计使用寿命一般为7年，主要是数控方面的使用寿命为准，这样花钱和挣钱的比例关系将直接影响您的生意，所以仔细分析功能进行选型是有效投资的必要条件。在国外很早就有雕铣机的名词（CNC engraving and milling machine），严格地讲雕是铣的一部分，是购买雕刻机还是购买数控铣式加工中心是经常要问自己的问题。另外，还有目前盛行的高速切削机（HSCMACHINE）。 还是让我们首先搞清楚三个机型区别： 1）数控铣和加工中心 用于完成较大铣削量的工件的加工设备 2）数控雕铣机 用于完成较小铣削量，或软金属的加工设备 3）高速切削机床 用于完成中等铣削量，并且把铣削后的打磨量降为最低的加工设备151.2课题研究的理论依据1）冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、修边等。 用它可以制作零件或为弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。从板料冲下所需形状的零件叫落料，在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）叫冲孔5-6。2）冲裁过程：冲裁即是分离工序，工件受力时必须从弹、塑性变形开始，以断裂告终7。当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，由于力矩的存在，使板料产生弯曲，即从模具表面上翘起。随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形，不同凸模行程，其变形程度不同，且凹模刃口附近变形大于凸模刃口附近的变形。由此可知，塑性变形从刃口开始，随着切刃的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到板料的整个厚度方向上塑性变形，板料的一部分相对另一部分移动。力矩将板料压向整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分相对于另一部分移动。力矩将板料压向切刃的侧表面，故切刃相对于板料移动时，这些力将表面平压，在切口表面上形成光亮带。当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂，裂纹产生后，沿着大剪应速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离8-10。3）模具间隙：模具间隙系指凸、凹模刃口缝隙的距离，用符号c表示，俗称单面间隙。而双面间隙用Z表示。间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重要的问题11。1.3课题的国内外研究状况由于近年市场需求的强大拉动，我国模具工业发展很快，市场广阔。目前全世界的模具年产值有600亿650亿美元，我国2003年模具产值为450亿元人民币左右，约折合50多亿美元。近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平。2003年模具出口3.368亿美元，比上年增长了33.5%。1996年至2002年间，中国模具制造业的产值年平均增长14%左右，2003年增长15%以上，广东、江苏、浙江、山东等模具发达地区的增长在25%左右14。模具在我国被分为10大类、46小类，是涵盖了各种用于金属和非金属成型的特殊装备。总的来看，技术含量低的模具早已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能满足国民经济发展的需要，轿车覆盖件冲模、精密复杂塑料模、电子接插件和电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。.近五年平均每年进口模具11.227亿美元的模具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具15-16。中国经济连年高速发展，为模具工业的发展提供了广阔的空间。中国消费结构和产业结构的加快升级，将带动对先进模具制造技术，先进设备需求的旺盛。目前，陕西、四川、河北等地模具生产企业的生产规模，技术水平都有很大的发展。河北兴林车身制造集团有限公司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓。西部地区陕西、四川等地的厂商也十分踊跃，模具企业的体制现状是大中型企业的附属车间，分厂占有相当的分量，珠三角，长三角等模具发达地区的民营企业生机勃勃，股份制及国有资产自主经营的专业模具企业利用灵活的机制发展迅速，由于地区工业基础的差别，当地政策扶持力度不同等诸多因素，模具工业发展的水平差距极大。相对于国外部分国家我国还相差很远，美国1982年模具产值为57.70亿美元。日本1982年模具产值为8600亿日元17-19。为了促进行业发展，中国模具工业协会和中国国际贸易促进委员会主办的第十届国际模具技术和设备展览会，于2004年5月12日至16日在上海新国际博览中心举行。本次展览将有50余家企业带来了加工中心、高速铣，其中不乏国际知名厂商，如日本的牧野、大隈、山崎马扎克，德国的DMG，瑞士的WILLEMIN，意大利的FIDIA等，其他金属切削设备和精密加工设备、刀具、材料、软件等领域的世界著名厂商也积极参展，如美国布朗夏普公司、哈挺公司、法道参展、DME公司、奥伯格公司，日本法那克公司、东芝工具公司、大同公司、日立公司，沙迪克公司，瑞士阿奇米公司，德国菜司公司、西门子公司，英国达尔康公司，瑞典山特维克有限公司，我国香港特区龙记公司以及我国台湾地区的高明、友嘉公司、乔福等。由精密加工设备企业、世界顶级软件供应商、优质模具材料企业所组成的日本军团和德国高速加工展区，显现出模具制造业已不是传统意义上的劳工密集型产业，而是技术密集型的代表产业20-21。1.4课题研究的主要内容1） 查阅相关资料，进行调研，熟悉课题。2） 查阅与课题相关的外文文献，翻译英文资料，要求3000字以上。3） 撰写开题报告，要求3000字以上，主要介绍课题的目的意义、国内外研究概况、研究内容、关键问题及解决思路、预期成果、进度安排等。4） 熟悉膜片弹簧的图样和技术条件。5） 合理的选择冲压设备，确定压力机的技术参数。6） 确定模具的结构型式，绘制模具草图。7） 绘制复合模具的装配图及主要零件图，要求2.5张A0图纸。8） 零件图标注尺寸、公差及技术条件，并进行必要的强度校核。9） 编写毕业设计说明书，要求15000字以上。第二章 冲压成型工艺分析和工艺方案的确定2.1 冲压的基本工序分类及模具类型的选择冲压工序基本分为以下两大类：第一类是材料受外力后应力超过其强度极限，使材料发生剪裂或局部剪裂。诸如：板料的剪裂、剪截、冲孔、落料、切口、整修、裁切、冲口等多种作业形式，但均属于分离工序；第二类是材料受到外力应力超过其屈服极限，使材料经过塑性变形后成一定的形状。诸如：弯曲、缩口、卷边、扭转、拉伸、起伏成形、体积冲压等变形方式，但均属于变形工序。将上述两个以上的单工序连续冲压与复合在一套模具上冲压便构成连续冲压与复合冲压工序。上述各种冲压变形工序所用的模具，虽然结构千变万化，但仍然可按其冲压过程的动作特征、主要结构特点以及完成的工艺作业类别，将其划分成以下几大类：1）单工序冲模（亦称单冲模）这种冲模是在压力机的一次行程中只完成一个冲压工艺工序。一般均以其完成的冲压工艺工序的名称来命名：如只进行冲孔的称之为冲孔模；只进行一次弯曲的称为弯曲模。2）连续模（亦称多工序连续模）这种模具是在压力机一次行程中，在模具的不同工位上，能同时完成两个或两个以上冲压工序。根据连续完成的冲压工序的工艺作业类别又将连续模分为：多工位连续冲裁模、多工位连续式复合模两种。连续模只有冲裁工位的，即只进行冲孔、切口、冲槽、落料等属于冲裁作业的工位，称为多工位连续冲裁模。如果连续模诸工位中，除了冲裁作业外，还有拉伸或弯曲、成形：包括翻边、冲挤、压印等属于冲裁式复合模。3）复合模该类模具仅一个工位，在压力机的一次行程中能完成两个或两个以上冲压工步，根据这类模具完成的冲压工步的类别，可将其分为：冲裁式复合模、综合式复合模两种。只完成冲裁作业的复合模，最常见的是冲孔落料复合模。如果连续模诸工位中,除了冲裁作业外，还有拉伸或弯曲、成形任意一个或一个以上变形工步的复合模，通称其为综合式复合模、多工位连续式复合模。2.2 冲模设计与制造的程序由于国内目前正处在市场经济的管理体制与生产组织形式正在逐步改革和健全过程之中，故目前国内对冲模设计与制造的程序，尚无固定的标准模式，但整个过程大致可以分为如下七个阶段：1） 冲压设计。提供冲件图及技术要求；2） 编制冲压工艺文件。包括：冲压工艺卡、冲压工艺手则、工序质量分析表、工序质量控制图等；3） 冲模设计。符合工艺要求，结构合理，制造容易的整套冲模图纸；4） 冲模制造。按冲模图纸制造的冲模，其零部件全部合格且冲出冲件符合冲件图要求，冲模经验合格证，方可交付使用；5） 试模验证。新冲模须经冲件设计，冲压工艺编制人员、冲模设计者、使用单位、专职检验员、安全员等有关人员共同参加，进行试模考核与验证，合格后各方算验证通过。6） 投产使用试模验证。新冲模交付使用必须有冲模验证单等随行文本。并要在使用过程做投产、维修、出现与解决的问题等记录工作。7） 维修保管。每次使用完成，必须将最后冲制的样件栓在模具上，同上述填写好的技术档案及有关记录一并送检后入库。需要修理至合格后方入库保管备用。2.3 冲压工艺编制与冲模设计的步骤和内容2.3.1 冲压工艺编制根据冲压件图编制冲压工艺的步骤和主要内容如下：1） 进行冲件工艺分析即研究并熟悉冲件结构形状、尺寸、冲压加工工艺及冲压精度，了解冲件材料及材料质量，尤其是表面质量。这一阶段实际上是编制冲压工艺的前期准备工作,十分重要。首先要详细了解冲件在整个产品中的地位、作用及性能,要研究和分析冲件的冲压工艺性及改变冲件结构尺寸与形状从而简化加工过程及冲模结构的可能性；研究冲件在现场条下进行经济冲压实现成批与大量生产的可能性；改变冲件结构形状与尺寸实现少无废料冲压的可能性。2） 确定生产性质，投产批量和年总产量。为经济合理的选定冲模类型，结构及最经济的制模工艺提供可靠依据。3） 确定工艺要素，编制工艺文件。（1） 确定冲压件生产的工序及设备种类；（2） 设计排样图。按照考虑年产量和按月收入批量初选的冲模类型，依冲压件的结构形状，尺寸与形位精度，进行排样图设计。（3） 计算材料利用率。根据设计完成的排样图，按规定方法计算材料利用率、单件材料消耗定额并确定允许废品率。（4） 计算冲压力，选定冲压设备。（5） 编制冲压工艺初稿，并与冲压工艺施工人员、冲模设计者、产品设计人、质检人员等有关人员商讨、会签、最后形成正式文件。（6） 提出冲模设计任务书。2.3.2 冲模设计根据冲压件图和以此图编制的全部工艺文件、现场冲压设备使用说明书等进行冲模设计，需要经历的步骤和完成的工作内容如下：1） 模具设计与从制造的角度出发。在确保冲件质量的基础上，从改善制模工艺性、提高模具寿命出发、分析研究冲件的冲压结构工艺性，熟悉冲件图结构、尺寸与形位精度、其他技术要求等。2） 提供冲模设计的有关工艺文件是否齐全，包括：冲压件图、全套冲压工艺文件、冲模设计任务书等。3） 分析冲压工艺的合理性。排样图、变形过程图及冲模结构选型是否先进、恰当、经济合理。4） 核算冲压力，含冲压附加压力，诸如：卸料力、顶件力、卸件力、废料切断刀、拉深压边力、弹压卸料板压料力、弹性元件的弹力等。根据计算总压力选用设备的合理性、冲模装夹是否困难，压力机的形程、闭合高度、压力行程曲线能否满足工艺施工要求，排样图中搭边与沿边值以及排样方法是否合理，工步顺序及工位布置是否合适等。 5） 最后按确定的冲模类型，规定冲模总体结构，提出采用典型设计组合、冲模零部件标准及有关设计要求。就冲裁模而言，对单工序模、冲裁复合模、多工位连续式冲裁模，应采用GB2851287581冷冲模以及1990年修订本的国家标准中规定的典型组合标准规格，并按其规定选配成套冷冲模标准零部件、模板等标准件。对于含有拉深、弯曲、内外缘翻边等也尽量考虑使用上述标准，以利于制模。 6） 冲模的细部设计与计算，包括：（1） 送出料装置的配置及操作方式的确定。在单件、小批量生产中，一般不配用送出装置而用手工操作；大批量生产中应配用通用或专用自动送出料装置，以确保生产安全高效，中批生产可考虑由模具带动的钩式简易送料装置和拔杆卸料器，可实现连续冲压。（2） 压料与卸料系统的设计，要依据冲件图对工件平面度的要求和原料的厚度，冲件形状及变形工步，确定压料与否，而后确定固定卸料板还是弹性卸料板，甚至分工位两者组合的卸料系统。（3） 顶件系统与卸件装置的设计，从冲模结构考虑：落料凹模装在下模的正装复合冲裁模以及上模出件的弯曲、拉深、翻边等单工序模和多工位连续式复合模的这些工艺作业的工位，一般都要在其凹模洞口中设顶件器。顶件器一般由装在下模下边的弹性元件驱动，而卸件器则靠一套刚性顶杆、推板推卸出件。上述装置设计模具时要根据实际需要设置。（4） 进位限位装置设计。根据排样图确定的使用侧刃、挡料销的位置及尺寸，选用标准规定的合适类型与规格。此外，还要根据模具结构和提高送进材料定位精度的实际需要，设计侧压装置、挡料销、工艺定位孔等，始用挡料销、固定挡料销种类繁多，应按冲件厚度、结构形状与尺寸、搭边宽度等情况选用。（5） 选定冲模制造精度等级，主要依据冲件图要求的冲压精度，一般要提高12级精度，作为冲模制造精度的等级。凸、凹模工作尺寸、进距误差、多工送进误差等均需以确定的冲模制造精度为依据进行计算，以确保冲制工件尺寸精度不超差。（6） 计算并确定冲模的压力中心。对于多工位连续模这一点较为重要。欲使冲模工件正常而平稳，要使其压力中心与其模柄的轴心线重合，最多不得超过模柄的投影面积之外，否则会产生偏移弯矩，加速压力机滑块与导轨以及模具导向机构的磨损。（7） 计算冲模工作零件尺寸，首先按冲件材料种类及厚度选定间隙极其取向再行计算。除凸、凹模刃口尺寸需按事先选定或工厂习惯采用的制模工艺进行计算外、与此有关的固定板、卸料板及与其配对便用的斜楔滑块、钩式送料装置的零部件尺寸，都要进行计算并确定下来，方可制图。7） 根据选用的GB2851287581冷冲模国标，按其规定配用的标准模架及成套零部并考虑上述各步骤设计内容及结果，绘出模具总装配图和非标准零件。在绘制冲模总装配图时需注意解决好以下一些问题：（1） 按冲件的冲压工艺过程卡规定使用的冲压设备及其主要技术规格，诸如：压力机台面尺寸，压力机台面及其滑块上装模柄孔的尺寸、最小闭合高度等参数，作为选用标准模架和模柄以及确定模座底面积、模具落料孔以及模具平面装夹尺寸的依据。即便选用标准典型组合，也必须考虑上述参数给予衔接；（2） 注意设计合适的凹模结构形状，并对其强度进行必要的校核；（3） 凸模长度要进行细致的计算，对于小孔冲模，当凸模直径等于或小于料厚或冲裁高强度材料小孔时，除在结构上采取加固措施外，对凸模的抗压强度和抗纵弯稳定性要分别进行比要的验算； （4） 注意拔杆卸件系统、模具带动的送料装置等直接装在模具上或与模具联动的机构，与模具主冲压动作的协调、配合。必要时可先设计并绘出各机构动作过程组合曲线图，防止在一个部位动作相碰撞。2.3.3冲模制造工艺的选择冲模制造工艺是冲模非标准工作零件即非圆形凸、凹模的制造方法。冲模的标准零部件，包括一些圆形凸模及圆凹模的加工工艺都已定型且这些零件大多可在市场上随时购买。故通常所说的冲模制造工艺是指那些需要另行单独制造的非圆凸、凹模以及其他复杂的非标准凸、凹模的制造方法。首先应该将需要加工的凸、凹模零件表面按其用途、作用及加工工艺不同分为：配合面与接触面两种。配合面是在冲模组装或总装时，该面与其他零部件配合，要求有一定的尺寸与形位精度及表面粗糙度。2.4设计任务零件简图：如图2-1所示年产量：大批量 材料：50CrVA材料厚度：1.5mm制件的尺寸精度：IT14级图2-1 零件简图2.5工件的工艺分析对工艺分析包括技术和经济方面两个方面内容。在技术方面，根据工件图，主要分析该冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此，冲压件的工艺分析，主要讨论在不影响零件使用的前提下，能否以最简单经最经济的方法冲压出来。能够做到的，表示该冲压件的工艺性好；反之，工艺性差。影响冲压件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要因素有以下几个方面该制件形状比较简单，是由圆弧和直线组成的，尺寸一般，厚度适中，大批量，属于普通冲压件，但是有几点应注意：1) 由于零件上有18个孔和18个槽，落料的同时要保证所冲18个孔和18个槽的位置精度。2) 零件上槽的顶部还有一个由弧线和直线组成的孔，而且槽宽度是3.2mm。冲槽和槽顶部的小孔的凸模在加工和强度上都有困难，所以把冲槽和槽顶部的空分两步冲压，冲模分开制造。3) 零件上18个槽中每两个槽最小距离是大约在3.5mm左右，因此如何保证凹模的强度是模具设计的又一难点，所以在冲槽上我选择隔位冲压，先冲隔位的9个，再冲剩下的9个。4) 大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的寿命。2.6工艺方案的确定根据制件工艺性分析，该零件包括落料和冲孔和冲槽三个基本工序，可采用的以下三种方案：1) 第一步落料，第二步冲孔，第三步冲9个槽，第四步冲剩下的9个槽，采用单工序模生产。2) 第一步落料-冲孔复合冲压，第二步冲9个槽，第三步冲剩下的9个槽，采用复合模与单工序模生产。3) 第一步冲孔-落料连续冲压，第二步冲9个槽，第三步冲剩下的9个槽，采用级进模与单工序模生产。方案1）模具结构简单，但需要四道工序，三套模具才能完成零件加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产要求。由于零件结构相对简单，为提高生产率，主要应采用复合模冲压和级进模冲压。由于采用级进或多工位自动送料装置，生产率高，模具结构复杂，制造周期长，成本高。故采用复合模与单工序模生产。根据上述分析，该零件采用落料-冲孔复合冲压与单工序冲压的工艺方案。以下是制件加工的工序图：第一序落料冲孔序半成品件如图2-2图2-2 落料冲孔序半成品件第二序冲槽序半成品件如图2-3图2-3 冲槽序半成品件第三序冲槽序成品件如图2-4图2-4 冲槽序成品件2.7模具结构方案的确定（1） 设计落料-冲孔复合模，因制件材料是50CrVA，材料抗剪强度高，卸料力很大，采用弹性卸料需要在模具的很多位置安装弹性卸料装置，使模具结构复杂，故不采用。又由于制件尺寸较大，采用打料杆又会影响制件的平整性，故采用打料杆与卸料板接触，由卸料板卸料的结构。又由制件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，所以复合模采用倒装复合模及打料杆接触卸料板的卸料方式和定位钉定位方式。（2） 设计单工序冲槽模，采用卸料橡胶卸料，和中间定位销的定位方式。2.8小结本章进行了工件的冲压工艺分析、工艺方案的确定和模具结构方案的初步确定。第三章 落料冲孔模工艺计算及模具结构设计3.1排样设计与计算冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样设计包括选择排样方法、确定搭边值、计算条料宽度和送料步距，计算材料利用率，画排样图。（1） 排样方法的选择根据对所给零件的分析，采用直排有废料排样方式，这样可以保证冲件质量，提高模具寿命。可以补偿送料误差，以保证冲出合格工件；保持条料刚度利于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。（2） 计算冲裁件面积：由软件可求出冲裁件面积A=22027.93mm2查表3-101得到，工件间a=2.0mm,搭边a1=1.5mm（3） 步距和条料宽度的计算步距H=172 mm +1.5 mm=173.5 mm条料宽度B=172 mm +22 mm=176 mm（4） 材料利用率的计算