机械毕业设计（论文）-电动车遮雨外壳冲压模设计（全套图纸） .pdf

1 电动车遮雨外壳冲压模设计电动车遮雨外壳冲压模设计 1 摘 要 本设计进行了落料、冲孔连续模的设计。文中简要概述了冲压模具目前的发展状 况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般 步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、 凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。模架采用标准模架，选用了合适的 冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。此外，本模具 采用始用挡料销和钩形挡料销挡料。模具的冲孔和落料凸模分别用不同的固定板固 定，便于调整间隙；冲孔凹模和落料凹模则采用整体固定板固定。 关键词 ：冲压模具；标准模架；冲压设备；校核；冲孔；落料 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstract this design contains blanking, punching mould and continuous mode design. this paper summarizes the stamping mould development status and trends .we perform an detailed process analysis and make sure the scheme process. according to the general procedure of stamping mould design, it calculates and designs the main component of this mould, such as the punch, hollowing block, punch plate, pad , retainer plate , stripper plate, lead- ruler ,stop pin , pilot pin and so on. formwork uses standard module and chooses a 2 suitable .this design conducts necessary check and calculation for the press equipment and working elements. in addition, this mould uses stop pin and stop pin of hook type to block material. punching and blanking punch of the mould are respectively fixed different fixed plates, which are convenient for adjust clearance. punching and .blanking hollowing block use overall fixed plate to fix. key words: stamping tool; standard module; press equipment; check; punching blanking 目 录 1、 引言 . 4 2、 零件简介 10 3、 冲压件工艺分析 11 3.1 冲压工艺介绍 11 3.2 冲压成型理论 11 3.3 冲压的工艺种类 12 3.4 零件冲压工艺分析 13 4、工艺方案及模具结构类型 . 14 5、冲孔落料模模具设计计算 . 15 5.1 排样 15 5.1.1 确定搭边值 . 15 5.1.2 条料宽度和步距 . 15 5.2 计算总压力 15 5.3 确定压力中心 16 5.4 冲模刃口尺寸计算及公差的计算 16 5.5 工件零件结构尺寸 16 5.6 其定模具零件结构 17 5.7 冲床的选定 18 5.8 模具的零件图和总装配图 18 5.9 模具主要零件的加工工艺过程 18 3 6、弯曲模模具设计计算 . 22 6.1 弯曲件的最小弯曲半径 23 6.2 弯曲变形区的应力、应变分析 23 6.3 弯曲时的应力和弯矩 23 6.4 弯曲件毛坯尺寸计算 23 6.5 自由弯曲力的计算 23 6.6 校正弯曲时弯曲力计算 24 6.7 顶件力和压料力的计算 24 6.8 压力机公称压力的确定 24 6.9 凸模圆角半径 24 6.10 凹模圆角半径 24 6.11 凹模工作部分深度 24 6.12 凹凸模间隙 24 6.13 凹模和凸模的横向尺寸及制造公差 24 6.14 其他模具零件结构尺寸 25 6.15 模具主要零件的加工工艺过程 26 6.16 模具的零件图和总装配图 27 7 辅助零件的选用 27 7.1 导向零件的选用 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.2 模柄的选用 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.3 推件、顶件装置 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.4 定位装置 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 总结 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 32 4 1、引言 冷冲压又称板料冲压，是压力加工中的先进方法之一。它是在常温下利用冲模在 压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的 零件的加工方法，而冷冲模则是冷冲压加工中所用的工艺装备。 冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在 冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的 冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成 冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件 在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备。80 年代以来，在国家 产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅 速。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等 一系列有点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产 行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业 对国民经济和社会发展，起着越来越重要的作用。模具制造水平的高低，也成为了衡 量一个国家机械制造水平的作用标志之一。 在模具工业中，冲压模具占有重要的比重。从模具角度看，模具是现代制造业中 不可或缺的装备，发达国家的模具总产值，早已超过了工作母机（机床）的总产值， 其中为冲压工艺服务的冲模约占模具总量的 40。据有关文献介绍，冲压方法的增值 率达到原材料的 312 倍，具有明显的综合技术经济优势。 以冲压方法为主制造的零件，比较有代表性且与人们日常生活密切相关的有汽车 覆盖件、搪瓷和不锈钢器皿、各种家用电器的外壳等，它们带来了产品层出不穷的外 观变化。冲压方法也能制造不少产品内部的某些零件，甚至是关键零件，如链轮、汽 5 车大梁、支架等。在制件尺寸大小、制件复杂程度、等方面，冲压方法都有非常大的 适用范围。冲模在很大范围内涵盖了其它模具（冷锻模、塑料模、压铸模、粉末冶金 模等）的共同内容，所以掌握冲模技术，对了解其它类模具业很有帮助。 现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求 量维持在 700 亿至 850 亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。 近几年，我国模具产业总产值保持 15%的年增长率（据不完全统计，2005 年国内模具 进口总值达到 700 多亿，同时，有近 250 个亿的出口），到 2007 年模具产值预计为 700 亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年 9000 多万美元增长到 2006 年的 2 亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元， 而当汽车更换车型时约有 80%的模具需要更换。2005 年我国汽车产销量均突破 550 万 辆，预计 2007 年产销量各突破 700 万辆，轿车产量将达到 300 万辆。另外，电子和 通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的 20%之多。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%。 模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志， 就我国而言， 经过 了这几十年曲折的发展，模具行业也初具规模，从当初只能靠进口到现在部分进口已 经跨了一大步，但还有一些精密的冲模自己还不能生产只能通过进口来满足生产需 要。随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使的模具的应用和设计更为方便。随着 信息产业的不断发展，模具的设计和制造也越来越趋近于国际化。现在模具的计算机 辅助设计和制造（cad/cam）技术的研究和应用。大大提搞了模具设计和制造的效率。 减短了生产周期。采用模具 cad/cam 技术，还可提高模具质量，大大减少设计和制造 人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新和开发上。尤其是 pro/e 和 ug 等 软件的应用更进一步推动了模具产业的发展。数控技术的发展使模具工作零件的加 工趋进于自动化。电火花和线切割技术的广泛应用也对模具行业起到了飞越发展。模 具的标准化程度在国内外现在也比较明显。特别是对一些通用件的使用应用的越来越 多。其大大的提高了它们的互换性。加强了各个地区的合作。对整个模具的行业水平 的提高也起到了重要的作用。 冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。 它主要用于加工板料零件， 所以有时 也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工 时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程 度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获 得一定的形状、尺寸和性能的零件。 冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便， 6 也便于实现机械化和自动化。 利用模具加工，可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。 冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要再经过机械加工便 可以使用。 冲压加工一般不需要加热毛坯， 也不像切削加工那样大量的切削材料， 所以它不 但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生 产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。 因此， 冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。 用它生产的产品一般 还具有重量轻且刚性好的特点。 冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航 空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压 生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。 当今，随着科学技术的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展，这些革新和发 展主要表现在以下几个方面： （1）工艺分析计算方法的现代化 （2）模具设计及制造技术的现代化 （3）冲压生产的机械化和自动化 （4）新的成型工艺以及技术的出现 （5）不断改进板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设 备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方 向如下。 (1). 冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研 究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究 及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技 术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程 的计算机模拟技术，即利用有限元（fem）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程， 根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题， 并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了 昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压 新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软 模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工 艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精 7 密冲裁加工零件的厚度可达 25mm，精度可达 it1617 级；用液体、橡胶、聚氨酯等作 柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形 状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于 加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重 要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通 的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点 成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术， 我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形 法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成 形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以 cad/cam/cae 技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。 (2). 冲模是实现冲压生产的基本条件. 在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、 精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、 多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、 数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 cad/cam 技术也在迅速发展；另一方 面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶 冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发 展。 精密、 高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲 模的技术水平。目前，50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米，多功能级进模 不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达 到国际水平的精度达 25 微米，进距精度 23 微米，总寿命达 1 亿次。我国主要汽车 模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了 国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接 近国际水平， 但在制造质量、 精度、 制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技 术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。 其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控 测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好 的加工精度和表面质量（主轴转速一般为 1500040000r/min）,加工精度一般可达 10 微米，最好的表面粗糙度 ra1 微米） ，而且与传统切削加工相比具有温升低（工件 只升高 3 摄氏度） 、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具 和切削用量还可实现硬材料（60hrc）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工） 是以高速旋转的简单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 8 要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的 edscan8e 电火花铣削加工机床，配 置有电极损耗自动补偿系统、cad/cam 集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统， 体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功 能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到 300mm 2 /min,加工精度可达1.5 微米，表面粗糙度达 ra=010.2 微米;精度磨削及抛 光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光 等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测 量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保 护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激 光快速成形技术（rpm）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。 利用 rpm 技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术 可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“m-rpms-型多功能快速原型制造 系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造 ssm 和 熔融挤压成形 mem）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有 较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以 cad/cam 加工的主模型为基础，采用瑞士 汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟 了新的途径。 (3). 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高 效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需 要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数 控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各 式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板 料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产 率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成 定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达 97%；公称压力 为 250kn 的高速压力机的滑块行程次数已达 2000 次/min 以上。 在多功能压力机方面， 日本田公司生产的 2000kn“冲压中心”采用 cnc 控制，只需 5min 时间就可完成自动 换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的 cnc 金属板材加工中心， 在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的 410 倍，并能进行冲孔、分段 冲裁、弯曲和拉深等多种作业。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代 的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工 艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激 光切割和成形机、cnc 万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经 9 发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（fmc）和冲压柔性制造系统（fms） 代表了冲压生产新的发展趋势。fms 系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、 冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现 24 小时无人控制生产。 同时， 根据不同使用要求， 可以完成各种冲压工序， 甚至焊接、 装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。 (4). 冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批 量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此， 只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而 降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标 准化生产程度已达 70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标 准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来 越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产 品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标 准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加 外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要 求，主要体现在标准化程度还不高（一般在 40%以下） ，标准件的品种和规格较少，大 多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生 产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。 10 2、零件简介 名称：电动车挡雨遮阳棚 生产批量：小批量 材料：q235 材料厚度：1mm 要求：试制定冲压工艺规程、设计冲压模具、编制零件加工工艺过程。 图 1 工件图 11 3、冲压件工艺分析 3.1 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。冲压和锻造同 属塑性加工(或称压力加工)， 合称锻压。 冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 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。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难 于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具， 工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面 状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上 完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产 效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 3.2 冲压成型理论 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研 究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究 12 及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技 术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程 的计算机模拟技术，即利用有限元（fem）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程， 根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题， 并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了 昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工 艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成 形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。 其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲 裁加工零件的厚度可达 25mm，精度可达 it1617 级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性 凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的 零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工 各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的 实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲 压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形 工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国 已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法， 从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技 术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以 cad/cam/cae 技术 为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。 3.3 冲压的工艺种类 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、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 13 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。 3.4 零件冲压工艺分析 该零件结构简单对称，由直线组成，满足冲裁件的边距要求。初步采用导柱导套 进行定位，工件厚度较大，卸料力较大，故采用固定卸料装置，先用冲孔落料模进行 加工，再进行弯曲加工。零件上所有未注公差尺寸都属自由尺寸，可按 it12 等级确 定工件尺寸公差，孔边距的公差是 0.11 属于 it11 级。 14 4、工艺方案及模具结构类型 预期方案：1、复合膜 复合膜压料较好，制件平整。复杂相撞制造难度低，相对价 格低，生产效率较高，精度高，能达到 it8it11。冲裁件的内孔与 外缘的相对位置精度高，适合大批量精度要求高的冲裁件。 2、单工序模 单工序模结构简单，制造周期短，成本较低，模具需要导 柱进行导向，适合用于生产精度要求不高，形状简单，批量小的冲裁 件。 先选取一块长 3000mm，宽 800mm，厚 1mm 的 q235 板进行冲孔，再进行弯曲。对于所 给零件，孔边距有公差要求，由于工作尺寸过大且精度要求不高，故使用单工序模进 行成型。由工件尺寸可知，凹凸模壁厚大于最小壁厚满足要求，为了便于操作，采用 导柱导向固定卸料式单工序模，固定卸料方式和挡料销定位方式。 15 5、冲孔落料模模具设计计算 5.1 排样 计算调料宽度及确定步距，搭边值。 5.1.1 确定搭边值 搭边宽度对冲裁过程及冲裁件质量有很大影响。搭边过大，材料利用率低，提高 了成本；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时易拉断。由于使用普通碳素钢 q235， 塑性好， 有一定的强度是软材料， 搭边值要大些。 经查资料， 当厚度 t1 a=1.2 a1=1.5 5.1.2 条料宽度和步距 搭边值 a=1.2，所以步距为=1630mm，调料宽度按相应的公式计算。 b=（d+2a1）0- （1） 查表可知 =0.5 所以 00 0.50.5 (8002 1.2)802.4b =+ = 5.2 计算总压力 由于该工件采用倒装式复合模，故总的冲压力为： f总= f孔+f卸 （2） 冲孔力 （3） 两个孔 2 1400 1 4001120fkn= = 卸料力 0.04 112044.8 xx fk fkn= 所以 f总= f孔+f卸 122044.81264.8kn=+= 16 5.3 确定压力中心 由于图形为轴对称图形，压力中心就在几何中心故不需计算。 5.4 冲模刃口尺寸计算及公差的计算 冲孔凸模 经查表可得- d1= 0 0.3400 d2= 0 0.21300 dp1=(dmin+x) 0 0.0175 （4）查表得 x=0.75 dp1= 0 0.0175 (399.70.3 0.75)+= 0 0.0175 399.93 相应的凹模尺寸按凸模尺寸配作，保证双面间隙在 0.123-0.180 之间。 dp2=(dmin+x) 0 0.0175 （5） (查表 x=0.75) dp2= 0 0.0175 (299.790.21 0.75)+= 0 0.0175 299.94 相应的凹模尺寸按凸模尺寸配作，保证双面间隙在 0.123-0.180 之间。 孔边距 l 0 =250 0 0.1 ld=（lmin+x） 0 4 （6）（查表 x=0.75） ld= 00 0.0250.025 (6800.75 0.1)680.1 += 孔心距 由于凹模磨损后无变化 ld=l 4 =2176 0.0625 5.5 工件零件结构尺寸 凹模模板尺寸 h=kb=0.12400=48 凹模宽度 b=s+（2.54）h=（120192） 取 b=150 凹模板边长 l=b+2c=400+2150=700 故确定凹模板外形为：1200800100 17 图 2 凹模板外形 同理冲孔凸模 l= h1+h2+h3 =100+100+50 =250 凸模强度校核 由于此凸模的尺寸较大，所以强度和刚度足够，无需校核。 图 3 外形如图 5.6 零件结构尺寸见下表 18 表 1 模具零件结构尺寸 序号 名称 长宽厚 材料 数量 1 上模座45 钢 1 2 卸料板 1200800100 45 钢 1 3 凸凹模固定板 1200800100 45 钢 1 4 下模座45 钢 1 5.7 冲床的选定 根据冲床压力 f总=1264kn， 模具闭合高度， 冲床的工作台面尺寸， 选 jb21-160 开式固定台冲床。其主要工艺参数如下： 公称压力：1600kn 标称压力行程：10mm 滑块固定行程：160mm 行程次数：50n/min 最大封模高度：450mm 工作台尺寸：710mm1120mm 5.8 模具的零件图和总装配图见图纸（略） 5.9 模具主要零件的加工工艺过程 表 2 落料凹模加工工艺过程 序号 工序名 工序内容 1 备料 锻件 cr12：1200800100mm 2 粗铣 铣六面到 1200800100，并保证上下平面和侧面具有一 定的垂直度。 3 平面磨 用砂轮磨上下两平面使其厚度达 100mm，并磨两相邻侧面， 使垂直度达 0.02mm. 4 钳 先划出各孔径中心线并划出凹模洞口轮廓尺寸，再钻螺纹 底孔销钉底孔，凹模洞口穿线孔，最后铰销钉孔和攻丝使 19 其达到要求 5 热处理 淬火 使其硬度达 60-64hrc 6 平面磨 用砂轮磨平上下平面，使厚度达 100mm 7 线切割 割凹模洞口，并留 0.01-0.02mm 研磨余量 8 钳 1. 研磨洞口内壁侧面达 0.8um 2. 配推件块到要求 9 钳 用垫块层保证凸凹模与凹模间隙均匀后，凹模与上模座配 销钉孔。 10 精磨 精磨凹模板上平面使其厚度和粗糙度达要求。 11 总装配 表 3 冲孔凸模加工工艺过程 序号 工序名 工序内容 1 备料 锻件 cr12： 400300250mm 2 热处理 退火，硬度达 180-220hb 3 车 1. 车一端面，打顶尖孔，车外圆至 19mm 掉头车另一 端面长度至尺寸 60mm,打顶尖孔。 2. 双顶尖孔，车外圆尺寸 18.40.04mm,16.50.04 至要求，车尺寸 5 0 0.25 mm 至要求。 4 检验 5 热处理 淬火，硬度至 56-60hrc 20 6 磨削 磨削尺寸 400 0 0.18 mm,300 0 0.07 至要求。 7 线切割 切除工作端面顶尖孔，高度尺寸至 250 0.1 0 + 要求。 8 磨削 磨削端面至 ra0.8um 9 检验 表 4 凸凹模加工工艺过程 序号 工序名 工序内容 1 备料 锻件 cr12:1200800250 2 粗铣 铣六面见光 3 平磨 磨高度两平面到尺寸 250mm 4 钳 1. 划线 在长度方一侧留切割夹位 6mm 后，分中划凸 模轮廓线并划两凹模洞口中心线 2. 钻孔 按凹模洞口中心钻线切割穿丝孔 3. 惚扩凹模落料沉孔到要求，钻螺纹底孔并攻丝到要 求。 5 热处理 淬火 硬度达 60-64hrc 6 平磨 磨高度到 250 7 线切割 割凸模及两凹模，并留研磨余量 8 钳 研配凸模 9 平磨 磨厚度达要求 21 10 总装配 表 5 卸料板加工工艺过程 序号 工序名 工序内容 1 备料 下料 45 钢：1200800100 2 热处理 调质处理 硬度 24-28hrc 3 粗铣 铣六面达 1200800100mm，并使上下平面和侧面基 本垂直 4 平磨 磨平上下平面，厚度达 100mm，并磨侧面使其垂直度达 0.02mm 5 钳 1. 划线 螺纹中心线，定位销钉中心线及中间型孔轮 廓线 2. 钻孔 螺纹底孔，定位钉底孔型孔穿线孔 3. 铰孔，攻丝 铰定位钉底孔到要求，螺纹孔攻丝到 要求 6 线切割 割型孔到要求 7 钳 1. 型孔与凸凹模装配 2. 定位钉与定位钉装配 3. 螺纹孔与螺钉装配 8 平磨 磨厚度到要求 9 总装配 22 图 4 卸料板外形 6、弯曲模模具设计计算 将以上步骤加工完毕的工件毛坯进行弯曲成形加工，将两端弯成如图所示的形状。 23 图 5 毛坯弯曲成形加工图 6.1 弯曲件的最小弯曲半径 查表可得，要弯曲的半径远大于最小弯曲半径 0.1t，所以条件合格。 6.2 弯曲变形区的应力、应变分析 由于工件属于宽板，变形阻力较大，弯曲后宽板基本不变，内外层宽度方向的 应变接近于 0。外层材料在宽度方向为拉应力，内层材料在宽度方向为压应力。 6.3 弯曲时的应力和弯矩