《冲压模具论文范》word版.doc

第1章 绪论1.1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。冲压工艺有如下特点 1.用简单的机械设备能生产出其他加工方法难以加工的复杂形状的制件。 2.制件的精度高，互换性好，一般不再需要大量的机械加工就能获得强度高、刚性好、质量轻的零件。3.同切削加工相比较能节约金属资源，并可以利用廉价的板材。4.生产效率高，每分钟能够生产多件产品，制件成本低廉。5.有利于实现机械自动化，减轻工人的劳动强度和改善劳动条件。冲压件在工业生产中具有不可替代的作用，据统计全世界的钢材中，有6070%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。1.2 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合、级进和复合级进三种组合方式。复合冲压是指在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3 冲压技术的现状及发展方向目前，我国冲压行业的机械化、自动化程度还较低。中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重，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。对于大、精模具还依赖于进口，冲压板材自给率不足，品种规格不配套以及专业人才的缺乏等这些条件都制约着我国冲压行业的发展。因此，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型材弯曲成形技术及相关设备1。21世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展，发展的方向将更加突出“精、省、净”的需求，适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。冲压成形技术将更加科学化、数字化、可控化。科学化主要体现在对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程度。成形过程的数值模拟技术将在实用化方面取得很大发展，并与数字化制造系统很好地集成人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂形状零件成形，从而真正进入实用阶段。第2章 冲裁件的工艺性2.1设计目标设计任务:垫块冲裁模具设计零件名称：垫块生产批量：大批材料：304材料厚度：t=1mm未注公差：按IT14级确定冲压加工的零件如图2.1所示：图2.1 垫块2.2 零件的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲压件的工艺性是否合理对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。304不锈钢是一种通用的不锈钢，具有良好的塑性和较高的弹性,它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件，同时也具有很好的冲压加工性能。通过分析，该零件形状简单、对称，由圆弧和直线组成，孔边距及孔距均满足冲压要求，冲压过程只需要一道工序即可完成整个加工过程。 2.3冲压工艺方案的确定通过前面的分析，此零件只需要进行一道工序就可加工，因此采用单工序模就能满足加工要求，单工序模具有如下特点：1.模具结构简单，制造周期短，加工本钱低。2.模具通用性好，不受冲压件尺寸的限制即适合于中小型冲压的生产；也适合于一些外形尺寸较大、厚度较厚的冲压件的生产。对一些精度要求不高，生产批量不大的工件，采用单工序模具还是比较合适的。尤其是现在我们国家实行的是社会主义市场经济。新产品的开发与研制对每个企业来说，都是至关重要的。而对一些需要冲压生产的新产品来说，就提出了一个要求：要求研制周期短，开发速度快，制造本钱低。因内有这样开发出的磨擦产品才能迅速占领市场。而在这一点上，单工序模具就更能满足这一要求，所以就显得更实用一些。第3章冲压模具工艺与设计计算3.1 排样的设计计算3.1.1排样方案的选择排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。通常材料费用为工件制造费用的60%80%，因此合理的排样是降低成本的最为之有效的措施。由于排样方法的不断改进，材料的利用率逐渐提高，但仅仅考虑材料的利用率还不够，排样的好坏同时影响冲裁件的精度、生产效率的高低、模具寿命及经济效益等，还必须考虑生产操作的方便性和模具结构的合理性问题。排样分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种方式，有废料排样冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差。无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。查模具设计及CAD2表2-8选择零件的排样方式为有废料排样。3.1.2搭边值的选取搭边是指冲裁是工件与工件之间、工件与板料之间的余料。搭边的作用：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。保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量3。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，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的。搭边值的大小与下列因素有关：1.材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。2.工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。3.材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。4.排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边值。5.运料及挡料方式用手工送料，有侧压板导向的搭边值小一些。查模具设计及CAD表2-9得到表3.1。 表3.1金属材料冲裁的搭边值 单位：mm料厚手送料自动送料圆形非圆形往复送料abababab0.511单面间隙0.050.10.15弹压卸料板与凸模配合间隙值C=0.1mm9。在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口0.30.5mm。卸料板的厚度查表4.2。表4.2卸料板的厚度 单位：mm材料厚度卸料板宽度 5080801250.8686108130.81.56108121620材料厚度t=1mm 查上表得卸料板厚度。卸料板图形如图4.2所示图4.2卸料板4.2.2 推件装置的选择推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种，一般刚性用的较多，它由打杆、推板、连接杆和推件块组成。可由模具专业毕业设计手册表10表830查得。4.2.3卸料橡胶的选择橡胶允许承受的负载较大，占据的空间较小，安装调整比较方便灵活，而且成本低，是中小型冲压模弹性卸料、顶件及压边的常用弹性元件，橡胶选用时，应主要确定其自由高度预压缩量及截面积。确定自由高度 （4.1）式中 为冲模工作行程。自由高度=24mm确定装模后的高度：=21.6mm，取橡胶高度为24mm。确定橡胶横截面积。4.3 凹、凸模的设计4.3.1 凹模的设计凹模外形尺寸如图5-22所示，一般按经验方法确定，根据模具设计及CAD中表215得表 4.3。 表4.3凹模外形尺寸 单位：mm板料厚度凹模外形尺寸（mm）b小于75b在75150b在150200b大于200cHCHcHcH小于0.826203222382544280.81.53022362542284830b为工件最大尺寸，从表215中直接根据工件最大尺寸b查出凹模厚度H和壁厚c,H=25mm,c=36mm。查手册模具设计指导表52可以选择凹模的外形尺寸为。垫板尺寸选择1601256。固定板尺寸选择16012518。卸料板尺寸选择16012516。导料板尺寸1651256。承料板尺寸选择160407。螺钉尺寸选择、。圆柱销尺寸选择1045、820。卸料螺钉尺寸选择。查模具设计及CAD表214，凹模的刃口形式选用直筒式刃口。该凹模的厚度的全部为有效刃口高度，刃壁无斜度，刃磨后刃口尺寸不变，适用于制件或废料逆冲压方向推出的冲裁模如单工序模。凹模外形尺寸形状如图4.3所示。图4.3凹模4.3.2 凸模的设计凸模的固定形式主要有：背台式固定法，铆接式固定法，浇注粘结固定法，插入式固定法11。1.背台式固定法背台式固定法是采用较多的一种安装形式。多用于冲压力较大、要求稳定性好的凸模安装，其装配稳定性较好，但不便于经常的拆卸和维修。2.铆接式固定法凸模装入固定板以后，将凸模上端留出的斜面，以防凸模脱落。这种凸模固定形式，多用于不规则形状断面的凸模安装，凸模可做成直通式以便于加工。3.浇注粘结固定法对于冲在厚度小于2mm以下、冲压力不大的冲模，可用低熔点合金、环氧树脂、无机黏结剂等浇注粘结固定，利用这种方法，固定板只需粗略加工，方便省工。凸模安装部分也无需要精密加工，简化了装配。4.插入式固定法插入式固定法时在模内用两个定位螺钉顶住凸模，一般适用于冲小孔。考虑到工件为大批量生产，精度要求较高，且是复合模设计，比较可采用方式三中的浇注粘接固定法。凸模选择非圆形凸模，设计成矩形的结构形式，材料查模具专业毕业设计手册表722选择T10A。计算公式 （4.2）式中 L凸模长度； h1凸模固定板高度h1=25mm；h2卸料板厚度10mm；h3导板厚度1mm；H附加长度,一般取。L=25+10+1+17=53mm设计凸模图形如图4.3所示：图4.4凸模4.3.3模架及组成零件的选择查模具专业毕业设计手册模架规格选择中间导柱模架（GB2851.181），查模具设计指导表36和表58选择上下模座的材料为HT200。上模座尺寸选择16012540。下模座的尺寸选择16012550。闭合高度最大值选择225mm,最小值选择190mm。导柱尺寸选择25180， 25180 材料选择为20钢。导套尺寸选择259538，259538,材料选择20钢。模柄选择压入式模柄，尺寸为A50105。上模座材料选择HT200图形如图4.4所示：图4.5上模座下模座材料选择HT200如下图4.5所示：图4.6下模座模柄的尺寸查模具专业毕业设计手册表844得到图4.6。图4.7模柄4.4主要零件的加工工艺1. 凹模的加工工艺冲裁凹模的工作内表面用于成形制件外形，都有锋利刃口将制件从条料中切离下来，此外还有用于安装的基准面，定位用的销孔和紧固用的螺钉孔，以及用于安装其它零部件用的孔、槽等。因此在工艺分析中如何保证刃口的质量和形状位置的精度是至关重要的12。对于此凹模其典型工艺方案是：备料热处理铣削-平磨划线钳工铣削钳工-热处理平磨线切割钳工。表4.4凹模加工过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成165130302热处理退火3铣铣六面,厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔、螺孔、销孔位置，划漏孔轮廓线6钳工加工好凸模，配作凹模达要求7铣铣漏孔达要求铣床8钳工钻铰mm,钻攻钻床9热处理淬火，回火，保证6064HRC10平磨磨厚度及基面见光平面磨床11线切割按图切割各型孔,留0.0050.01mm单边研量线切割机床12钳工研光各型孔达要求13检验2.凸模固定板的加工工艺固定板是连接件，要求有一定的硬度，零件的外形尺寸为正方体用于单件小批产可选择自由锻的方法制造毛坯。在选择定位基准时，从保证工件精度要求出发，选择定位基准的顺序是从精基准到粗基准。 零件为加工之前，只能以毛坯面作为定位基准，选择中心孔的中心线为精基加工面。 表4.5 凸模固定板加工过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成165mm130mm25mm2热处理退火3铣铣六面，厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔、螺孔、销孔位置，划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔，保证配合尺寸线切割机床7钳工钻铰mm,钻攻钻床8钳工铆接处倒角9平磨磨厚度及基面见光平面磨床10钳工研光各型孔达要求11检验3. 凸模的加工工艺零件进行淬火、回火后可获得较高的耐磨性，基体有较高的强度和硬度，淬透性好，能满足凸模实际工作的力学性能要求，切削加工性能较难。加工时以毛坯上下表面及相邻两侧面作为公艺基准，零件需要进行热处理13。表4.6凸模加工过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻造105mm45mm60mm2热处理退火3铣铣六面，厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划刃口轮廓尺寸及孔位置尺寸6钳工加工好凹模，配作凸模达要求7钳工钻铰mm,钻攻钻床8热处理淬火，回火，保证6064HRC9钳工磨各配合面达要求4 上模座的加工工艺 为了保证上模座工作时沿导柱上下移动平稳，无阻滞现象，上模座上下平面应保持平行。上下模座的导柱、导套安装孔的孔间距应保持一致，孔的轴心与模座的上下平面要垂直。 表4.7 上模座加工过程工序号工序名称工序内容设备1备料取标准上模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔、销孔位置，划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔线切割机床7钳工钻铰mm，钻攻，配钻模柄防转孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验5. 下模座的加工工艺 为了保证下模座工作时沿导柱上下移动平稳，无阻滞现象，下模座上下平面应保持平行。上下模座的导柱、导套安装孔的孔间距应保持一致，孔的轴心与模座的上下平面要垂直。表4.8 下模座加工工艺工序号工序名称工序内容设备1备料取标准下模座2热处理退火4平磨平磨上下平面达要求平面磨床5钳工划螺孔、销孔位置，划模柄孔轮廓线6线切割按图切割各型孔 线切割机床7钳工钻铰mm，钻攻，钻沉孔钻床8钳工研光各型孔达要求9检验6. 卸料板的加工工艺以卸料板上端面为主要定位粗基准，考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，应该根据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准14。表4.9 卸料板加工过程工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成165mm130mm15mm2热处理退火3铣铣六面，厚度留单边磨量0.20.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔、螺孔、销孔位置，划漏孔轮廓线6线切割按图切割各型孔，保证双面间隙0.4mm线切割机床7钳工钻铰，钻沉孔钻床8平磨磨厚度及基面见光平面磨床9钳工研光各型孔达要求10检验第5章 压力机的选取及模具总装图的绘制5.1压力机的选择由前面进行的压力计算，通过查中国模具工程大典表1.4-22，选择国产的400K开式压力机，参数如下所示。最大装模高度为400。最小装模高度为200。模柄孔尺寸为直径50、深度为70。工作台尺寸左右为630、前后420。 工作台孔尺寸：左右300、前后150、直径200。立柱间距离：300床身最大可倾斜角300。工作台板厚度：80。5.2装模高度的校核模具闭合高度H应该满足 （5.1）式中 压力机最大闭合高度；压力机最小闭合高度；垫板厚度。将400mm,200mm,60mm代入式（5.1）得150mmH335mm经计算该模具闭合高度H=179mm,在150mm和335mm之间，因此所选的压力机适合。5.3.模具装配图的绘制模具的总体结构如图5.1所示，该模具采用中间导柱模架，条料送进步距由挡料销进行控制，通过销和螺钉的配合使模座和垫板以及其他零件连接15。图5.1装配图工作原理：板料采用挡料销和导料销进行定位，由压力机提供压力，使上模座下行，通过螺钉和销连接垫板、凹模，使凹、凸模配合进行冲压工件，在凹模型腔内进行落料，废料和板料连接在一块，冲压完成后，上模上行，当滑块碰到死点时，打杆开始工作，推动推件快使工件从凹模内排出，同时，由橡胶提供弹力，进行弹压卸料，从而完成整个冲压过程。5.4模具的安装调试5.4.1 确定装配方法和装配顺序采用直接装配法。先分组装配后总装配，分组装配的有凸模和模柄装配。选择凹模为基准件，先装配下模、再装配上模，最后装配卸料板等辅助零件16。5.4.2 装配要点1. 按装配图标题栏准备模具零部件。2. 装配模柄，将模柄压入到上模座的型孔中，然后用止转销钉用来定位，使其止转。3. 装配凸模，凸模固定板组件17。(1) 将冲孔凸模安装在凸模固定板相应孔内，并打上防转销。(2) 将落料凸模安装在凸模固定板相应孔内，并铆接。(3) 端面磨平。4. 按装配、调整要领，将导料板，卸料板在凹模上安装合适后，固紧螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销。5. 将凹模组件与下模座安装合适后，固紧螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销。6. 将上模座与凸模固定板，垫块安装合适后，固紧螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销18。7. 装配后的冲裁凸模、凹模的工件端面应磨平，保证粗糙度Ra0.8。8. 试切。9. 装配其他零件（导柱，导套）及标准件。10. 试冲。将装配好的模具安装在指定的压力机上，试冲合格后交付生产使用19。27设计总结在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对冲压模具设计的整个过程，主要零件的设计，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义20。而且通过这次设计让我系统地巩固了大学几年的学习课程，通过毕业设计使我更加了解到模具加工在实际生产中的重要地位。经过了三个月的设计，我系统地巩固了如:互换性与测量技术、机械制图、模具加工工艺、模具设计及CAD等许多课程。从分析零件图到模具的设计与装配图的绘制，在指导老师的带领下，每一个环节都是我自己设计制作的。在这次设计时，我们要求计算机绘图，从而对CAD的学习有了很大的进展，对WORD等各种文字处理工具有了更为熟练的操作，而模具CAD技术已成为该行业的发展趋势，电脑终将成为设计的必备工具，因此，我要更加的学习好计算机绘图技能。这次毕业设计，是我架起“工作”的关键一步，检验了我大学几年学习的成果，文中上述所有内容主要是在讲述模具设计的整个过程，利用对零件图形的工艺性分析，设计出适合加工零件的模具，以达到生产要求，提高生产效率，零件的冲裁工艺性分析、模具结构的确定是模具设计的重要内容，只要合理就可以保证其加工精度及其各项指标要求。在这次毕业设计中我收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处，比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。这次实践，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己 成为一个对社会有所贡献的人。通过这次设计，我懂得了“凡事必亲躬”,唯有自己亲自去做的事，才懂得其过程的艰辛。未来的人生路途中难免会遇到各种各样的困难和挫折，也正是这次设计让我有了迎接新挑战，战胜困难的勇气。 因设计经验不足，设计中难免会出现不足之处，还望老师多多指导。28参考文献1史铁梁主编.模具设计指导M.机械工业出版社.2003.5.2高军主编.模具设计及CADM.化学工业出版社.2006.3.3汤习成主编.冷冲压工艺与模具设计M.中国劳动社会保障出版社.2006.6.4杨海鹏主编.模具设计与制造实训教程M.清华大学出版社.2011.5. 5王芳主编.冷冲压模具设计指导M.北京：机械工业出