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扩音器 底盘 冲压 工艺 分析 模具设计 冲孔 复合 14 CAD

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扩音器底盘冲压工艺分析及模具设计摘 要本次设计了2套单工序模具。经过查阅资料，首先要对扩音器底盘零件进行工艺分析。经过工艺分析和对比，采用拉深、落料冲孔。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在文档中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。本次设计阐述了冲压倒装复合模的结构设计及工作过程。本模具性能可靠，运行平稳，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。关键词：扩音器底盘，工艺,冲压模具, 复合模AbstractThis design has 2 sets of single working dies. After consulting the information, we first need to analyze the parts of the loudspeaker chassis. After process analysis and comparison, deep drawing and blanking punching are adopted. The type of press is determined through calculation of blanking force, top load and unloading force. Then analyze the type of mold for stamping parts and choose the mold that needs to be designed. The design process of each part of the die is expressed after the mold type is designed.In the first part of the document, mainly described the development of stamping die, explained the importance of stamping die and the significance of this design, followed by the process analysis of stamping parts, completed the determination of the process plan. In the second part, the design of the layout of parts is completed, and the material utilization ratio is calculated. Then the blanking force calculation and the design calculation of the working part of the blanking die provide the basis for selecting the stamping equipment. Finally, the design of the main parts and the selection of the standard parts provide the basis for the design of the mold drawing and mold forming, and provide the basis for the size of the assembly drawing. Each part drawing and assembly drawing of the die are drawn through the previous design plan.This design describes the structure design and working process of stamping flip chip compound die. The die has reliable performance and stable operation, improves product quality and production efficiency, reduces labor intensity and production cost.Key words: loudspeaker chassis, process, stamping die, compound die目录摘 要IAbstractII前 言1第一章 绪论31.1模具在制造加工工业中的地位31.2世界模具的发展41.3我国模具的发展41.4冲压模具技术的发展趋势61.5本文选题的主要工作内容和研究意义81.5.1选题意义91.5.2主要研究（设计内容）10第二章 冲压工艺基础知识122.1 冲压工艺特点及应用122.1.1 冲压的概念122.1.2 冲压的特点及应用122.2 冲压工艺分类132.2.1 按变形性质分类132.2.2 按变形区受力性质分类152.2.3 按基本变形方式分类152.2.4 按工序组合形式分类152.3 冲压材料152.3.1 冲压材料的工艺要求152.3.2 常用冲压材料及下料方法162.4 冲压设备162.5 冲模常用的标准162.5.1 冲模标准化的意义162.5.2 冲模常用的标准简介17第三章 冲裁工艺设计183.1 冲裁件的工艺分析183.1.1 工件材料183.1.2 工件结构183.1.3 尺寸精度183.2 冲裁工艺方案的确定193.2.1 零毛坯的确定193.2.2 材料的利用率193.3进行工艺计算203.3.1 成形力203.3.2 折弯方向的选择203.3.3冲裁间隙213.3.4刃口尺寸的计算223.4冲压工艺力和压力中心的计算223.4.1冲裁力的计算223.4.2卸料力、推件力及顶件力的计算233.4.3压力机公称压力的确定233.4.5模具压力中心的确定233.5模具零件加工工艺243.6冲压设备的选择25第四章 成型工艺与模具优化264.1 成型工艺的定义与特点264.2 成型工艺常见缺陷及处理办法，预防措施26第五章 冲压模具结构设计29结 论30参考文献31致 谢32VII前 言模具，作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。冲压技术的水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。1 .我国冲压技术的现状：目前，我国的冲压技术、冲压模具与工业发达国家相比还有一定的差距，主要表现在以下几点。（1） 冲压基础理论与成形工艺落后。（2） 模具标准化程度低。（3） 模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后。（4） 模具专业化水平低。2 .冲压技术的发展方向：虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年中得到了快速发展，但与工业发达国家相比仍有很大差距。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几个方面。（1） 提高模具的设计制造水平，使其朝着大型化、精密化、复杂换、长使用寿命化发展。（2） 在模具设计制造中更加普及应用国产的CAD/CAE/CAM技术。（3） 发展快速制造成形和快速制造模具的技术。（4） 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。（5） 研究和发展优质的模具材料和先进的表面处理技术。（6） 研究和开发模具的抛光技术和设备。（7） 研究和普及模具的高速测量技术与逆向工程。（8） 研究和开发新的成形工艺和模具。 3 .主要研究目标： 设计一套模具，包括总装图和部分零件图。 要求正确选择标准件和模具材料，零件尺寸设计正确。 在本次课程设计中利用计算机辅助设计（CAD）绘制模具主要工作零件图和模具的总装配图。根据对零件的综合分析，在这次设计中我设计的模具是倒装落料冲孔复合模，主要介绍的是冲裁工艺、工艺计算、冲裁模的结构和设计、冲裁模拉深冲孔的工作原理等。第一章 绪论1.1模具在制造加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产冲压制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.2世界模具的发展国外，特别是欧美和日韩等发达地区的模具工业起步较早，拥有比较先进的上产管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴。在欧美，许多模具企业将高新技术应用于模具的设计和制造，主要体现在：（1） 充分发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性；（2） 高度切削、五轴高速加工技术基本普及，打打缩减制模周期，提升企业的市场竞争力；（3） 快速成形技术和快速制模技术得到普遍应用；（4） 从事模具的人员精简，一专多能，一人多职，精益生产；（5） 模具产品专业化，市场定位准确；（6） 采用先进的管理信息系统，实现集成化管理；（7） 工艺管理先进、标准化程度高。日本模具加工的未来发展方向主要表现为无人手修模、无放电加工、加工时间缩短、五轴加工等方面。1.3我国模具的发展改革开放以来，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。 当今世界正进行着新一轮的产业调整，一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，这代表着我国模具行业迎来新一轮的发展机遇，也代表着面临国外先进技术和高品质制品的挑战。 有数据显示，我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场。据权威报告，中国已成为第一制造大国。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三。但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。其差距主要表现在下列六方面： (1)国内自配率不足80%。其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。 (2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是“大而全”“小而全”的组织形式。国外模具企业大多是“小而专”，“小而精”；模具自产自配比例高达50%以上，国外70%以上是商品模具。国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右。国外在50%以上。进出口之比2003年为4.1：1；进出口相抵后净进口为10.3亿美元，为净进口量最大的国家。 (3)模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度；工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面。 (4)开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低。不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而模具工业发达国家大多是15-20万美元，有的甚至达到25-30万美元。由此而来的是我国模具企业经济效益差，大都微利，国有企业总体亏损，缺乏后劲。 (5)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，国内模具标准件使用覆盖率只有45%左右。 (6)与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现，管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式。真正实现现代化企业管理的还不多。1.4冲压模具技术的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”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1)模具设计新技术的应用(a)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。(b)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。(2)模具先进制造技术的推广及应用(a)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。 (b)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。(c)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。(d)自动化、智能化加工系统 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。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。 (3)模具标准化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。1.5本文选题的主要工作内容和研究意义1.5.1选题意义 专家认为，模具行业冲压模的比例将不断提高。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，冲压模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求，其精度和复杂程度也将随着相应提高。从以上的内容可以看出模具正在向一个更高精度和复杂度上发展，在这期间需要充足的理论知识来支撑这个发展。所以冲压模具的设计与制造具有很强的时代进步意义。 冷冲压模具设计是为材料成型及控制工程专业（锻压）学生在学完基础理论课、技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是： (1)综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和 提高学生独立工作的能力。 (2)巩固与扩充“冷冲压模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。 (3)掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。 我选择的题目正好是关于冷冲压这个方面的内容，通过我对冲压模具方面书籍的查阅，使我对冲压模具的设计有了系统化的理解。况且我今后要从事这个方面的工作，这次的设计也是一次很好的学习和锻炼的过程。所以我选择了航空座椅音箱固定板冲压成形工艺分析与模具设计这个题目，航空座椅音箱固定板是一个普通的冲压零件，通过对它工艺性的分析和相关尺寸的计算从而展开了对该零件的模具设计。在设计过程中通过自学和老师的讲解逐渐地掌握了相关的知识。我做这个题目的最大收获就是明白了设计的思想，在这个思想的指导下我完成了下面的设计内容。1.5.2主要研究（设计内容） (1)题目来源题目名称：航空座椅音箱固定板冲压成形工艺分析与模具设计 题目来源：生产实际 题目类别：毕业设计 (2)研究目的和意义 冲压工艺是指冲压加工的具体方法（各种冲压工序的总和）和相关技术经验冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对模具里的板料施加变形力，使板料在模具里产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工经常在材料的冷状态下进行，因此也称冷冲压。冲压加工的原材料一般为板料或带料，故也称板料冲压。生产中为满足冲压零件形状、尺寸、精度、批量、原材料性能等方面的要求，采用多种多样的冲压加工方法。概括起来冲压加工可以分为分离工序与成型工序两大类。分离工序又分为落料、冲孔和剪切等，其目的是冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，成形工序分为弯曲、拉深、翻边、胀形、缩口等，目的是使冲压毛坯在不被破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的制件形。冲压加工技术主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料（板材）的加工过程。冲压加工，有以下特点： 大多是金属塑性加工是金属整体性保持的前提下，依靠塑性变形发生物质转移来实现工件形状和尺寸变化的，切屑量相对较小，因而材料的利用率高。冲压的加工过程中，除尺寸和形状发生改变外，金属的组织、性能也能得到改善和提高，经过塑性加工将使其结构致密、粗晶粒破碎细化和均匀，从而使性能提高。 此外，塑性流动所产生的流线也能使其性能得到改善。加工过程便于实现生产过程的连续化、自动化，适于大批量生产，因而劳动生产率高。成型件的精度高，可实现少、无切削加工。有些大型的薄板金属件（如汽车的覆盖件）只能通过冲压模具成型来加工。基于冲压模具加工具有以上的特点，联系本次设计，由于本课题航空座椅音箱固定板是薄板料的成型件，可引入冲压模具来进行加工，故可采用连续冲压技术和采用复合模进行加工。在保证冲压拉深质量的条件下，可以提高加工的效率。能达到“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求。然而，由于模具的设备较庞大，能耗高，目前的模具设计到制造出成套的模具的周期还较长，故不利于模具的更新换代。所以采用如此加工办法来加工，应考虑的冲压件的批量的大小，由于航空座椅音箱固定板属于大批量的生产，所以值得设计一套冲压模具。第二章 冲压工艺基础知识2.1 冲压工艺特点及应用 2.1.1 冲压的概念 冲压是指在常温下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的加工方法。冲压生产的产品陈伟冲压件，冲压所用的模具成为冲模。图2-1 冲压件应用举例 2.1.2 冲压的特点及应用 与机械加工及塑形加工的其他方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要体现在：（1） 生产率高，操作简单，对操作工人几乎没有技术要求，易于实现机械化和自动化。（2） 尺寸精度高，互换性。模具与产品有“一模一样”的关系，同一副模具生产出来的同一批产品尺寸一致性高，具有极好的互换性。（3） 材料利用率高。普通冲压其材料利用率一般可达到70%-85%，有的高达95%，几乎无需进行切削加工即可满足普通的装配和使用要求。（4） 可得到其他加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件，如壁厚为0.15mm的薄壳拉伸件。（5） 由于塑性变形和加工硬化的强化作用，可得到质量轻、刚性号且强度大的零件。（6） 无需加热，可以节省能源，切表面质量好。（7） 批量越大，产品成本越低。2.2 冲压工艺分类 2.2.1 按变形性质分类 （1）分离工序图2-2 分离工序 （2）成型工序 图2-3 成形工序 2.2.2 按变形区受力性质分类 （1）伸长类成形 变形区最大主应力为拉应力，其破坏形式为拉裂，特征是变形区材料厚度减薄，如胀形。 （2）压缩类变形 变形区最大主应力为压应力，破坏形式为起皱，其特征是变形区材料厚度增厚，如拉深。 2.2.3 按基本变形方式分类 （1）冲裁（2）弯曲（3）拉伸（4）成形图2-4 冲压工序举例a)冲裁 b）弯曲 c）拉深 d）翻孔 e）压印 2.2.4 按工序组合形式分类 （1）单工序冲压 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序，需要落料和冲孔两道基本冲压工序完成。 （2）复合工序冲压 在压力机的一次行程中，同时完成两种或两种以上冲压工序的单工位冲压。 （3）级进冲压在压力机的一次行程中，在送料方向连续排列的多个工位上同时完成多道冲压工序的冲压。图2-5 工序组合举例a) 工件 b) 单工序冲压 c) 复合工序冲压 d) 级进冲压2.3 冲压材料2.3.1 冲压材料的工艺要求 （1）冲压成形性能（抗破裂型，贴膜性，定型性） （2）板料的化学成分和组织 （3）对材料厚度公差的要求 （4）对表面质量的要求2.3.2 常用冲压材料及下料方法常用的冲压材料主要是金属材料和非金属材料常用的黑色金属及其合金有：（1） 碳素结构钢。如Q195、Q235等（2） 优质碳素结构钢。如08、08F、10、20、15Mn等（3） 低合金高强度钢。如Q345等（4） 电工硅钢板。如DR510、DR440等（5） 10钢。如12Cr13等常用的有色金属及其合金：（1） 铜及铜合金。如T1、T2、H62、H68等（2） 铝及铝合金。如1060、1050A、3A21、2A12等2.4 冲压设备 （1）按照滑块驱动力：机械压力机，液压机和气压机 （2）按床身的结构：开式压力机和闭式压力机 （3）按滑块数量：单动压力机和双动压力机 （4）按连杆数量：单点压力机、双点压力机和四点压力机2.5 冲模常用的标准2.5.1 冲模标准化的意义冲模标准是指在冲模设计与制造中应该遵循和执行的技术规范。冲模标准化是模具设计与制造的基础，也是现代冲压模具生产技术的基础，主要体现：（1） 可以缩短模具设计与制造周期，提高模具制造质量和使用性能。降低模具成本。（2） 模具标准化有利于模具工作者摆脱大量重复的一般性设计，将主要精力用来改进模具结构，解决模具关键技术问题，进行创造性劳动。（3） 模具标准化有利于模具的计算机辅助设计与制造，是实现现代化模具生产技术的基础，可以这么说，没有模具标准化就没有模具的计算机辅助设计与制造。（4） 模具标准化有利于国内、国际的商业贸易和技术交流，增强企业、国家的技术经济实力。 2.5.2 冲模常用的标准简介 图2-6 部分冲模常用标准22第三章 冲裁工艺设计3.1 冲裁件的工艺分析图1-1扩音器底盘3.1.1 工件材料 为10钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对复杂，有一个腰形孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离满足要求，料厚为0.5mm，普通冲裁完全能满足要求。 3.1.2 工件结构该零件形状复杂。边孔距远大于凸、凹模允许的最小壁厚（见表1-1），故可以考虑采用复合冲压工序。 表1-1 倒装复合模的冲裁凸凹模最小壁厚 （单位：mm）材料厚度t0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.5最小壁厚1.41.82.32.73.23.64.04.44.95.25.8材料厚度t2.83.03.23.53.84.04.24.44.64.85.0最小壁厚6.46.77.17.68.18.58.89.19.49.7103.1.3 尺寸精度冲裁件内外形达到的经济精度为IT12IT13，孔中心与边缘距离尺寸公差为0.5mm。其余尺寸未注公差按IT13级确定工件尺寸的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。 表1-2 冲裁件内外形所能达到的经济精度 材料厚度t / mm基 本 尺 寸 / mm3366101018185001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1123IT14IT12IT1335IT14IT12IT13 表1-3 孔中心与边缘距离尺寸公差 材料厚度t / mm孔中心与边缘距离尺寸 / mm505012012022022036022440.50.60.70.60.70.80.70.81.00.81.01.23.2 冲裁工艺方案的确定该零件包括拉深，落料冲孔等3道工序，产品产量大，采用单工序模生产。在单工序模中，整个冲件的成型是在连续过程中逐步完成的，是一种工位多，效率高的冲模。该方案也只需要一副模具，生产效率也高，但为了满足精度要求，利用边作为导正，这样模具制造、安装较复合模复杂。根据上述分析，采用单工序模进行生产。且由于该零件的最小壁厚大于倒装式复合模所要求的最小壁厚，故可以采用单工序模进行生产，以提高生产效率。 3.2.1 零毛坯的确定 图3.1毛坯图 根据材料的中性层系数相同，求得展开图后得到毛坯图如上图所示：3.2.2 材料的利用率材料利用率/BS100% 式中 A一个冲裁件的实际面积；B料宽度；S步长度； =BS100% =5148.9（100*100）100%=51.5%根据计算结果知道排材料利用率为51.5%，利用率较高，适合大批量生产。3.2.3工艺方案的确定（1）工序性质：拉深，冲孔，落料，（2）组合程度：1）单序模：成形、冲孔。2）级进模：拉深、冲孔、切边等。3）单序模：拉深，冲孔落料。方案1模具结构比较多，需要很多道工序，生产效率太低，不适合大批量加工。方案2只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度比较容易保证，由于该件的几何复杂，采用级进模的方式复杂了，制造费用高。方案3模具结构，一套拉深，一套落料冲孔，相对前两中方案生产效率高，制造成本低，结构简单。通过对上述三种方案的比较，该件的生产采用第三种方案为佳，生产效率高，既能满足制造要求又能符合经济要求。3.3进行工艺计算3.3.1 成形力图3.3.1成形力3.3.2 折弯方向的选择根据材料的高度以及模具的特点，选择向上成形。图3.3.2向上成形3.3.3冲裁间隙折弯间隙是指复合模的凸模和凹模之间的尺寸之差。单边间隙用C 表示，双边间隙用Z表示。凸模和凹模尺寸和公差直接影响工件的尺寸精度。由于凹、凸模之间存在着间隙，所以冲裁件断面都有锥度。折弯件都是测量其光亮带部分的尺寸，而折弯的光亮带是凸模挤入而形成的。由于折弯时凸、凹模的磨损，使凸、凹模实体尺寸变小，故在设计凸、凹模尺寸时应考虑凸、凹模的磨损方向，使其磨损之后还能保证冲件尺寸的要求。考虑凸、凹模制造公差的方向，确定凸、凹模的基本尺寸。1、凸、凹模制造公差：以上各式中：、 为凸、凹模基本尺寸； 、 为最大、最小极限尺寸； 为最小初始间隙； 为工件公差； 精度等级系数，并有：（高于）IT11时x=1;IT11IT12时x=0.75；、 凸、凹模制造公差。3、具体的计算如下：查表确定初始间隙：4、计算凸、凹模制造公差：3.3.4刃口尺寸的计算由公式可得：（) 式（5-3）（）（） 式（5-4） 其中 、落料凸凹模基本尺寸（mm）； 落料件外径的最大极限尺寸（mm）；工件制造公差（mm）；x磨损因数；表12 凸凹刃口尺寸 /mm工件尺寸凹模尺寸=(-)凸模尺寸=(-)3.4冲压工艺力和压力中心的计算3.4.1冲裁力的计算1.冲裁力的计算： 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料的压力，它是随凸模行程而变化的。对冲裁力有直接影响的因素主要有板料的力学性能、厚度与冲裁件的轮廓周长。平刃口冲裁力可按下式计算： （公式3-12）式中 冲裁力（）； 冲裁件周边长度（）； 材料抗剪强度（） 材料厚度（）； 系数，通常。查表可知，抗剪强度按计算，则冲裁力为：2、冲裁力的计算：； ；3.4.2卸料力、推件力及顶件力的计算根据冲裁件料厚查冷冲模设计及制造表3-16可得：CA；所以： F卸=K卸F1=0.045x116=5.2KN;3.4.3压力机公称压力的确定冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲压力，为冲裁力和与冲裁力同时发生的卸料力、推件力或顶出力的总和。根据不同的模具结构，冲压力计算应分别对待，即当模具结构采用弹压卸料装置和下出件方式时： （公式3-16）当模具结构采用弹压卸料装置和上出件方式时： （公式3-17）当模具结构采用刚性卸料装置和下出件方式时： （公式3-18）本论题模具采用弹压卸料装置和下出件方式，其总压力包括：冲裁力、卸料力和推件力。所以其总压力为：F总=F1+F卸+F推=128.2KN一般按公称压力的80%要大于等于冲压总压力来选用压力机，即 （公式3-19）所以：预选压力机的公称压力为：3.4.5模具压力中心的确定模具的压力中心，就是冲压力合力的作用点。求压力中心的方法是：采用求空间平行力系的合力作用点。根据力学原理，各分力对某轴力矩之和等于某合力对同轴之矩，则可得压力中心坐标计算公式： （公式3-20） （公式3-21）据此，本设计确定零件的压力中心如下：1）把整个刃口轮廓按基本要素划分成、，并计算各基本线段长度，应为产品为规则形状的图片所以压力中心为产品中心3.5模具零件加工工艺各种结构的冲裁模，一般都是由工作零件(包括凸模、凹模)、定位零件(包括挡料销、导尺等)、卸料零件(如卸料板)、导向零件(如导柱、导套)和安装固定零件(包括上下模座、垫板、凸凹模固定板、螺钉和定位销)等5种基本零件组成。采用弹性卸料板的冲裁模，其凸凹模的长度应根据模具的具体结构确定。采用线切割机床加工，为了使模具装配方便将落料凸凹模设计成直通式，采用弹性卸料板的冲裁模，基本结构如图3.3所示。凸凹模的长度按式 (32)计算： 图3.6冲孔凸模结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，所以无需对其进行强度校核。冲裁时凸凹模进入凹模刃口2.0mm。如图3.6所示:该副复合模可以很好的起到定位和导向的作用，而且结构简单实用。由于本次设计采用复合模，所以在下模板上装有内孔定位，可以很好的保证模具的运作。3.6冲压设备的选择1、压力机类型的选择（液压机 或曲柄压力机 或自动压力机）（1）中、小型冲压件 选用开式机械压力机；（2）大量生产的冲压件 选用高速压力机或多工位自动压力机；（3）薄板冲裁、精密冲裁 选用刚度高的精密压力机。为使压力机能安全工作， 选择压力机型号为J15-220式压力机，其主要参数为:型号公称压力滑块行程行程次数最大闭合高度闭合高度调节量工作台尺寸垫板厚度模柄孔尺寸J15-2202200KN0-200mm220mm150mm前后左右50mm直径深度600mm1000mm60mm50mm第四章 成型工艺与模具优化 4.1 成型工艺的定义与特点成型工艺的定义：冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。冲压工艺的应用范围十分广泛，既可以加工金属板料、棒料，也可以加工多种非金属材料。由于加工通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。成型工艺的特点：（1）用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。（2）材料利用率高，工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少。因此，工件的成本较低。（3）操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高。（4）冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高，4.2 成型工艺常见缺陷及处理办法，预防措施对于冲压件，要求较高,不能有明显的缺陷.主要不能出现开裂、暗裂，对于拉深件，应首先检查压力点是否清晰，然后检查是否有暗裂，然后用手摸、用油石推。（1）凸凹不平判断方法：手摸、用油石推，用眼睛看，推荐用油石推，亮点为凸起，暗点为凹陷。原因：如发现不平，应检查模具内是否有沙粒等异物，处理办法：如有沙粒，应用擦模纸将模具擦拭干净（2） 开裂（暗裂）判断方法：用眼睛检查拉深件的转角处等材料变形较大的地方， 应翻过反面来检查。原因：可能是模具拉伤、压边力偏大。处理办法：检查工件是否拉伤严重，适当降低压边力。（3） 起皱判断方法：用眼睛看原因：压边力小处理办法：适当增加压边力。（4） 毛刺判断方法：用眼睛看原因：凸凹模间隙大。处理办法：修模（4） 孔偏判断方法：上检具检查，与样件比较。原因：工件没摆好，模具定位装置问题。处理办法：如工件摆正后仍孔偏，应报告班长，通知修模。（5） 少孔判断方法：与样件比较。原因：冲头断掉。处理办法：立即停止生产并立即报告班长，通知修模。（5） 孔变形判断方法：用眼睛看。原因：冲头磨损。处理办法：轻微的打油，严重的打油仍出现变形的应报告班长，通知修模。（6） 拉深不到位判断方法：看压力点是否清晰。原因：主压力偏小。处理办法：适当调高主压力。（7） 折边不良判断方法：与样件比较原因：件没摆