MJC02-011@前板连续模设计及冲压工艺分析
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机械毕业设计全套
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MJC02-011@前板连续模设计及冲压工艺分析,机械毕业设计全套
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工 程 学 院 本科毕业设计（论文） 题 目 前板连续模设计及冲压工艺分析 学科专业 机械设计制造及其自动化 班 级 机 姓 名 指导教师 辅导教师 nts摘 要 模具是工业生产的基础工艺装配，广泛应用于机械、汽车、电子通讯、家电等行业 ，其中有 80%以上的产品零件均通过模具生产而成。在国际上，模具又有“工业之母”之称。模具分为冷冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡校模具和玻璃模具等。其中冷冲压模具在各种模具中所占比重最多，占整个模具市场的 60%以上，具有广泛的发展前景。 冷冲压模具是在室温下，借助于设备提供的压力，利用模具使板料发生分离成塑性变形的一种加工方法。加工对象主要是金属或非金属的板料。 本设计是对给定的模具产品图进行冲压 工艺分析和 连续模 设计，在综合考虑了 加工产品的 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 ；最后，结合产品的工艺及现有加工方法合理设计连续模排样方案及加工方法最终达到省时省料、节约资源的目的。本设计 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。 总而言之 冲压模的加工生产效率高，加工成本低，材料利用率高，产品的一致性好，制件质量符合生产要求 且操作简单 。 关键词： 前板 冲压 工艺 分析 连续模 ntsAbstract Mold is the basis of industrial production assembly process is widely used in machinery, automobile, telecommunications, home appliances and other industries, including more than 80% of the product parts are made through the mold production. At the international level, mold and Mother of industry called. Is divided into cold stamping die mold, forging mold, plastic mold, die casting, rubber mold school, such as mold and glass. One cold stamping die mold in a variety of the largest share, accounting for the entire mold more than 60% of the market, has a broad development prospects. Cold stamping die is at room temperature, the pressure through the use of equipment, the use of sheet metal dies so that the separation took placeinto a plastic deformation process. Processing object is a metallic or non-metallic sheet. The design of stamping process analysis and die design for a given moldproducts, in comprehensive consideration of the stamping process of economy,parts processing products and complexity and accuracy factors on stamping process analysis and calculation, and put forward the reasonable process scheme and structure; finally, combined with the product of the process andthe existing processing method of rational design of progressive die layoutand processing method of saving time and material, reach the purpose of saving resources. This design introduced the mold design of nesting and feeding and discharging and guiding mode, the main pieces of determining clearance and edge size and blanking force calculation are discussed,and select the appropriate machine design, design of the main working parts of die size calculation and main parts and processing technology . All in all, the production of Die efficient processing, low processing costs, material utilization high, the product of good consistency, the product quality is suit for the production needs, and easy to operate. Key words： foreplate ,stamping,analysis of manufacturing ,modulus of continuitynts目 录 第 1 章 前言 1 1.1 冲压的概念、特点及应用 1 1.2 冲压的基本工序及模具 2 1.3 连续模介 绍 3 1.4 连续模结构分析 3 1.5 连续模设计要点 4 第 2 章 连续 模设计过程 8 2.1 冲件工艺性分析 8 2.1.1 冲裁件结构工艺性 8 2.1.2 冲裁件的精度和毛刺 8 2.2 工艺方案的设定 9 2.3 间隙的含义及间隙值的选择 10 2.3.1 冲裁间隙分析 10 2.3.2 间隙值的选择 11 2.4 冲压加工工序及排样图设计 11 2.5 凸模、凹模尺寸的计算 12 2.5.1 外形尺寸的计算 12 2.5.2 内形尺寸的计算 13 第 3 章 落料件凸凹模尺寸计算过程 15 3.1 刃口尺寸计算 15 3.2 冲孔 部分 凸 凹 模尺寸计算 19 第 4 章 冲压力 的 计算 20 4.1 冲裁件的力学性能分析 20 4.2 冲裁件冲裁力的计算 20 4.3 冲裁件卸料力的计算 21 4.4 冲裁件推件力的计算 21 4.5 冲裁件顶件力的计算 22 nts4.6 冲裁件弯曲力的计算 22 4.7 冲裁件压力中心的计算 23 第 5 章 排样计算 25 第 6 章 模具结构设计 29 6.1 模具的总体结构介绍 29 6.2 主要零部件设计 29 6.2.1 压力机的选择 29 6.2.2 模架的选择 31 6.2.3 上、下模座的选择 32 6.2.3.1 上模座的设计选择 33 6.2.3.2 下模座的设计选择 34 6.2.4 凹、凸模的设计选择 35 6.2.4.1 凸模 设计 选择 35 6.2.4.2 凹模的设计选择 36 6.2.5 模柄的设计与选择 37 6.2.6 导柱和导套的选择 38 6.2.7 卸料装置的设计与选择 39 6.2.8 顶料装置的选择与计算 41 6.2.9 挡料和导正装置的设计与选择 42 第 7 章 其他零部件的设计与选择 43 7.1 卸 料装置中弹性元件的计算 43 7.1.1 卸料块的设计 43 7.1.2 弹性元件橡胶的设计与选择 43 7.2 卸料板的设计与选择 46 7.3 垫板的设计与选择 46 7.4 固定板的设计与选择 49 7.5 导料销的设计与选择 50 7.6 卸料螺钉的选择 50 nts7.7 定位零件的设计与选择 51 7.7.1 挡料销的选用 51 7.7.2 销钉的选取 51 7.8 推杆的设计与选择 53 7.9 打料板的设计与选择 53 7.10 顶杆的设计与选择 53 参考文献 56 毕业实习报告 57 附录或后记 62 附：英文翻译 63 69 nts79 设计项目 计算与说明 结果 第 1 章 前言 1.1 冲压的概念、特点及应用 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术 。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。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。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，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。主要表现如下 ： （ 1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化； （ 2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸 与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量 ,而模具的寿命一般较长 ,所以冲压的质量稳定 ,互换性好 等特征； （ 3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆 盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高； 设计项目 计算与说明 结果 nts （ 4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需 其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低； 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。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 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。 设计项目 计算与说明 结果 nts 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。 1.3 连续模介绍 连续模是在单工序冲压模的基础上发展起来的一种多工序、高效率冲模，在一幅模具中有规律地安排多个工序进行连续冲压。连续模冲裁可以减少模具和设备数量，生产率高，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化，在大批量生产中效果显著。但各个工序是在不同的工步位置上完成的 ，由于定位误差影响工件精度，一般多用于精度要求较低、多工序小零件。 连续模的工步安排是很灵活的，但不论其排样如何，必须遵循一条规律：为了保证送料的连续性，工件与条料的完全分离（落料或切断）要安排在最后的工步位置。每一工位可以安排一种或多种工序，也可以特意安排一个或多个空位，以增加和凹模的壁厚，加大凹模的外形尺寸，提高凹模强度，或避免模具零件过于紧凑，造成加工和安装的困难。 1.4 连续模结构 分析 连续模冲压 主要 由以下几部分组成： （ 1） 工作零件 是实现冲裁变形使材料正确分离的零件，包括凸模、凹模。冲裁凸模 与凹模有两个突出特征：工作刃口锋利和它们之间有合理的间隙。凸模与凹模刃口的利钝和间隙的大小及其分布的均匀性直接影响冲裁件质量，且影响冲裁力、卸料力和模具寿命。 （ 2） 定位零件 确定条料在冲模中的正确位置的零件。导料销对条料送进起导向作用，挡料销限制条料送进的位置。挡料销至凹模孔边的距离视排样而定。 设计项目 计算与说明 结果 nts （ 3） 卸料及推件零件 是将由于冲裁后弹性回复而卡在凹模孔内和凸模上的工件或废料脱卸下来的零件。卡在凹模内的工件，利用凹模冲裁时一个接一个地由凹模孔推落。废条料退出凹模，则由卸料板、橡皮及卸料螺钉组成的卸料装置，利用压缩橡皮产生的卸料力来完成。 （ 4） 导向零件 是保证上模对下模正确运动的零件。分别压装在上、下模座的导套和导柱，组成上、下模的导向装置。采用导向装置以保证冲裁时，凸模和凹模之间的间隙均匀，有利于提高冲裁件质量和模具寿命。 （ 5） 连接固定零件 是将凸、凹模固定于上、下模座，以及将上、下模固定在压力机上的零件。凸模通过固定板与上模座固定，凹模直接与下模座固定。 1.5 连续模设计要点 （ 1） 要合理地进行工序安排 ： 在冲孔与落料工序 次序安排时，应先安排冲孔，后安排落料，以便于使先冲好的孔，作为导正定位孔，以提高制件精度 ； 在没有圆形孔的制品中，为了提高送料步距精度，除了用定距侧刃定距外，应在凹模首次步序中，预先冲一圆孔，作为导正工艺孔并设计有导正钉，通过此孔定位，提高制品及送料精度 ； 在产品要求孔与外形的某突出部位位置精度时，应把此部位与此孔设计在同一步位形成同一尺寸基准的精度要求较高的不同孔，在不影响凹模强度情况下，应安排在同一工步进行冲裁 ； 尺寸精度要求较高的工步，尽量安排在最后一道工序进行冲裁。尺寸精度要求不太高的工步，则 应安排在较前工序 ； 设计项目 计算与说明 结果 nts 冲不同形状及尺寸的多孔工序时，尽量不要把大孔及小孔同时安排在同一工序，以便修模时能确保孔距精度 。 （ 2） 要正确绘制排样图 ： 绘制排样图时，可以先从平面展开图开始，向右设计冲裁工位，向左设计成型工位，然后根据实际情况逐步修正 ； 要确定合适的切口方式 ； 要注意金属的纤维方向及毛刺方向，其毛刺应位于弯曲件的内侧 ； 对于薄板连续模冲压，可以用导正销定位，不必切边，但对于厚板料则需要侧刃定位定距， 需要切边，在排样图中要画出 ； 要尽量提高材料的合理利用，做到经济排样，或利用切下废料，冲制其他工件 。 （ 3） 要合理地确定工位数及空位工位 ： 工位的确定原则 ； A确定工位数时，根据排样图及工序安排应保证工件的几何形状的正确。对于精度要求较高的部位，应尽量集中在一个工位一次冲压完成，以避免步距误差影响精度要求 ； B对于复杂的形孔与外形分段切除时，应力求做到各段形孔的形状要简单、规则和容易加工 ； C确定工位时，工位数要尽量少，能合并的工位尽量不要分开，以减少步距的积累误差 ； D多次拉伸的连续模，为保证安全、稳 定其拉深次数若经计算在 3、 4 次之间，应取 4 次拉深，以保证连续冲压的合格率 。 空位的设置原则 。 为增加凹模强度，便于凸模安装固定，再模具设计中，往往要安排不进行冲压的空工位，其安置原则是： 设计项目 计算与说明 结果 nts A用导正销 作为精确定位的条料，因步距误差小，可适当多设空位工位 ； B当模具步距较大时，不宜多设空工位 ； C精度高、形状复杂的工件应少设空工位 ； D凸模离的较近时，可设空工位 。 （ 4） 要设计完好的导料及浮顶装置 在设计连续模时，必须 设计完好的导料系统，以保证条料在模具中能正常的运行。 在连续模中一般是条料或卷料送进，对其材质、厚度、宽度等均有严格的要求。连续模的导料系统一般是由两条导料板及延伸凹模之外的承料板构成，为了防止条料送进过程中发生摆动，应设计有侧压装置，对于多工位复合连续模，必须要设计有浮顶器，以使条料浮离在下模平面，保证冲压连续正常进行 。 （ 5） 要设计出可靠的卸料机构 连续模在每次冲压过程完成后，应立即将条料从凸模中卸下，浮顶器将条料浮离在下模平面，废余料及时排除。连续模常用的卸料机构分固定式及弹压式两种，在多工位连续模中 ，多采用弹压式卸料机构它不仅起卸料作用，还有压料及导正凸模的功能。如在冲裁连续模及冲裁工序中，它起卸料和压料作用，而在弯曲工序中能起局部成形作用，而在拉深工序中又起压边圈作用。因此在设计连续模时，要设计出可靠的卸料机构以保证冲压正常进行 。 在多工位连续模中，卸料板多采用镶拼结构，这样才能保证孔精度、配合间隙和孔表面粗糙度等要求 。 （ 6）要设计出精确的定距机构 在连续模中，条料送进时定位要准确，才有可能加工出合格的冲件。常用的定距方法，主要是： 侧刃定位法：侧刃定位是利用侧刃及侧刃当块作 设计项目 计算与说明 结果 nts 为条料的定位及定距，其定距精度较高，操作比较方便，常用于板料厚度在 0.1 0.5mm 厚连续模冲裁中，但由于侧刃的尺寸很难与模具实际进距尺寸相一致，所以一般只在精度要求不高的冲裁连续模使用 ； 导正销定位法：导正销 定位是连续模中普遍采用的定位方式，它 一般与侧刃一起联合使用 ，即侧刃作粗定位，导正销做精定位可以达到很高的定位、定距精度。设计模具时，导正销 与卸料板应加工成 H7/h6 或 H6/h5配合形式，与固定板加工成 H7/h6 配合 。 （ 7）凸 凹模结构设计要合理 在设计连续模时，凸模与凹模孔的数量较多，故在设计凸、凹模时，除了能保证正常的冲压要求外，还应注意以下几点： 凸模的结构设计要充分考虑其安装的稳定性及寿命长短，尤其是对于高速连续冲压的凸模设计更应注意 ； 凸模的高度一般为 35 65mm，尽量选用标准高度，如 35、 40、 45mm。其高度应留有足够的刃磨余量，并使各个凸模具有相一致的刃磨余量大小 ； 对于形状复杂的凹模，最好采用镶拼结构 。 （ 8）要有可靠的安全监测机构 对于多工序复合连续模，设计时要注意： 模具要设计出防护罩，以确保 冲压时的安全 ； 对于自动化程度很高的连续模，应设计有在条料上的清除废物及润滑装置 ； 为了监测模具在冲压过程中所产生的不安全状况，在自动送退料连续模中，应设计有监控检测机构，如果冲压过程中一旦发现故障，则由检测机构获取的信号立即传递给控制系统，使压力机停止运动从而避免事故的发生 。 设计项目 计算与说明 结果 nts 第 2 章 连续模设计过程 2.1 冲件工艺性分析 2.1.1冲裁件结构工艺性 工件为图 2-1所示的落料件，材料为 普通碳素钢 材料厚度为 0.13mm 生产批量为大批量。该冲压成品零件工艺性分析内容如下： （ 1） 普通碳素钢 具有良好的冲压成型性能，塑性好、变形抗力低、组织结构好 （ 2）该冲裁件的形状符合材料合理排样， 有利于 减少废料 、节约材料 。 （ 3）该冲裁件各直线或曲线的连线处，有适当的圆角对于模具的制造和使用寿命有利。 （ 4）该冲裁件凸出或凹入部分宽度适宜，但是外轮廓结构复杂加工比较困难。 2.1.2 冲裁件的精度和毛刺 冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类，精密级是冲压工艺技术上所允许的精度，而经济级是可以 用较经济手段达 到的精度。该 构件 表面洁净，毛刺高度 设计项目 计算与说明 结果 图 2-1 前板工件图 nts 不大于 0.02mm。根据机械工业出版社出版的冲模设计手册 P28 页 表 2-3可知该冲裁件的精度等级是经济级。 2.2 工艺方案的设定 该零件有以下基本工序：落料、冲 1.0mm 圆孔、冲导正销孔、四处弯曲、成形等。 根据冲压件的尺寸及加工方式分析可得出以下俩种加工方案： 工艺方案一：复合模 冲压加工 复合模能在压力机一次行程内，完成落料、冲孔及拉深等数道工序。在完成这些工序过程中， 冲件材料无需进给移动。 复合模具有以下特点： （ 1）冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置各件一致； （ 2）冲件表面较为平直 ； （ 3）适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料 ； （ 4）可以充分利用短料和边角余料 ； （ 5）冲模面积较小。 工艺方案二：连续模 冲压加工 连续模具有以下特点： （ 1）连续模是多工序冲模。在一副模具内，可以包括冲裁、弯曲、和拉深等多种多道工序，具有比复合模更高的劳动生产率 ； （ 2）连续模具有操作安全这样一个显著特点，因为手下不必进入危险区域 ； （ 3）因为工序可以分散，不必集中在一个工 位，不存在复合模 “ 最小壁厚 ” 的问题，因此模具强度较高，寿命较长 ； （ 4）连续模易于自动化，包括自动送料，自动出件，自动叠铆 ； 设计项目 计算与说明 结果 nts （ 5）连续模工件和废料均往下漏，因而可以采用高速压力机生产 ； （ 6）使用连续模可以减少压力机、车间面积，半制品运输及仓库面积。 根据冲件的工艺分析，并比较以上两种工艺方案特点，该冲压件的厚度不满足复合模最小壁厚的要求。综合考虑本设计采用连续模冲压加工更有利于多道工序的加工、实现自动化生产，从 而提高生差率提高成品工件的加工质量。 2.3 间隙的含义及间隙值的 选择 2.3.1 冲载间隙分析 （ 1）间隙对冲载件尺寸精度的影响 : 冲载件的尺寸精度是指冲载件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两个方面的偏差，一是冲载件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。 （ 2）间隙对模具寿命的影响 ； 模具寿命受各种因素的综合影响，间隙也许是模具寿命诸因素中最主要的因素之一，冲载过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所 以过小的间隙对模具寿命极为不利，而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。 （ 3）间隙对冲载工艺力的影响 随着间隙的增大，材料所受到的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲载力减小。通常冲载力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的 %20%5 左右时，冲载 设计项目 计算与说明 结果 nts 力的降低不超过 %10%5 。间隙对卸料力和推料力的影响比较显著。间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力，当单边间隙达到材料厚度的 %25%15 左右时的卸料力几乎为零，但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。 （ 4）间隙值的确定 由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲载件质量、冲载工艺、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时 一定要选择合理的间隙，以保证冲载件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲载力小、模具寿命高，但分别从质量，冲载力、模具寿命等方面的要求确定 的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一 个合适的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙minZ，最大值称为最大maxZ。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。 2.3.2 间隙值的选择 模具间隙是指凸、凹模刃口间缝隙的距离，若用符号 Z 表示，俗称单面间隙。而双面 间隙用 2Z 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。间隙对冲裁件的断面质量、尺寸精度、及冲裁力都有很大的影响 ,合理间隙的选择： t=0.13 Zmin=0.010 Z=+0.012.4 冲压加工 工序及排样图设计 冲压材料使用钢带卷料，材料厚 0.13mm。采用自动的展料边缘 ； 送料器送料。 设计项目 计算与说明 结果 nts 工件的冲裁排样图如图 2-2 所示。共有八个工位。 第 1 工位：冲导正销孔； 第 2 工位：冲工件右侧两个 1孔； 第 3 工序：冲工件左侧 1 孔， 然后 冲右下方、右上方 的 展料边缘 ； 第 4 工序：空工位； 第 5 工序：冲工件左下方、左上方的展料边缘； 第 6 工序：冲工件左右两侧的展料边缘 ； 第 7 工序：吹料 ； 第 8 工序：将展料从条料上分离，并将其弯曲。 2.5 凸模 、 凹模尺寸的计算 冲裁工件的 平面 展开 图如图 2-3所示： 2.5.1 外形尺寸的计算 外形尺寸分为五类： 1.A 类，刃口 后凹模尺寸两边增大的，计算这类尺寸先把产品零件图尺寸化成 0A-D形式 2.a 类，刃口 后凹模尺寸一边增大的，计算这类尺寸要先把产品零件图尺寸化成 0a-D形式。 3.B 类，刃口 后凹模尺寸两边减小的 ,计算这类尺寸 ,要求先把产品零件图尺寸化0B+D形式。 4.b 类，刃口 后凹模尺寸一边减小的，计算这类尺寸，要求先把产品零件图尺 寸化成0b+D形式。 5.C 类，刃口 后凹模尺寸不变的，计算这类尺寸，要求把零件图尺寸化成 L D /2 形式。 设计项目 计算与说明 结果 图 2-2 冲压排样图 nts 2.5.2 内形尺寸的计算 内形尺寸也分五类： 1.E 类，刃口 后凹模尺寸两边增大的，计算这类尺寸要先把零件图尺寸化成0E+D形式 。 2.e 类，刃口 后凹模尺寸一边增大的，计算这类尺寸要先把产品零件图尺寸化成0e+D形式。 3.F 类，刃口 后凹模尺寸两边减小的， 计算这类尺寸， 要求先把产品零件图尺寸化成 0F-D形式。 4.f 类，刃口 后凹模尺寸一边减小的，计算这类尺寸，要求先把产品零件图尺寸化成 0f-D形式。 5.G 类，刃口 后凹模尺寸不变的，计算这类尺寸，要求把零件图尺寸化成 G D /2 形式。 根据以上分类标注 冲压件件图 如图 2-4。 设计项目 计算与说明 结果 图 2-3 前板 工件 展开图 nts 设计项目 计算与说明 结果 图 2-4 标注件图 nts1 落料件基本尺寸计算公式 2 凸模落料件部分的尺寸计算 第 3 章 落料件凸凹模尺寸计算过程 凹凸模部分的尺寸计算均参照参考文献【 3】 简明冲模设计手 册 中的公式与计算方法。 3.1 刃口尺寸计算 根据零件的形状特点，分析可得刃口尺寸计算采用分开制造法。 1 落料件基本尺寸计算公式：由参考文献【 3】中的 P33 页 表 4-6 凸模、凹模刃口计算公式可得： （ 1）凸模尺寸计算公式： 0m i n( 2 )PPD D x Z d-= - D -（ 2）凹模尺寸计算公式： 0() ddD D x d+= - D式中dD，PD-落料 件 凹、凸模公称尺寸 （ mm） ； D - 落料件基本 尺寸， （ mm） ； D - 落料件公差， （ mm） ； minZ-凹、凸模的最小单 面间隙， (mm)； d、pd-凹、凸模的制造公差，（ mm） 其中d=D /4 x-磨损系数，根据摩擦情况和工件的公差，通常可取 x=0.5-1，本设计计算书中 x=0.75。 2 凸模落料 件 部分的尺寸计算： ( )1 0 0 . 2 641 1 . 3 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0 .0 6 51 1 .1 2 5 -= ( )20 0 . 2 641 1 . 0 8 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5pD -= - ? ?0 0 .0 6 51 0 .8 7 5 -= 100.06511.125PD-= 200.06510.875pD-= 设计项目 计算与说明 结果 nts3 1 0 0 .0 6 5pD =?( )4 0 0 . 2 648 . 5 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5pD -= - ? ? 0 0.0658.295-= 5 7 0 .0 6 5pD =?( )6 0 0 . 2 645 . 5 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5pD -= - ? ? 0 0.0655.295-= 7 4 0 .0 6 5pD =?( )8 0 0 . 2 642 . 5 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5pD -= - ? ? 0 0.0652.295-= 9 1 0 .0 6 5pD =?( )10 0 0 . 2 641 9 . 2 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5pD -= - ? ? 0 0 .0 6 51 9 .0 2 5 -= ( )11 0 0 . 2 641 8 . 2 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0 .0 6 51 8 .0 2 5 -= 310 0.065pD =400.0658.295pD-= 57 0.065pD =600.0655.295pD-= 74 0.065pD =800.0652.295pD-= 91 0.065pD =1000.06519.025pD-= 1100.06518.025PD-= 设计项目 计算与说明 结果 nts12 1 6 .7 3 0 .0 6 5PD =?( )13 0 0 . 2 641 3 . 8 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.06513.625-= 14 1 2 .3 3 0 .0 6 5PD =?( )15 0 0 . 2 649 . 4 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0659.225-= 16 7 .9 3 0 .0 6 5PD =?( )17 0 0 . 2 645 . 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0654.835-= 18 3 .5 3 0 .0 6 5PD =?( )19 0 0 . 2 642 . 0 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0651.825-= ( )20 0 0 . 2 647 . 0 2 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0656.815-= 21 9 .0 4 0 .0 6 5PD =?1216.73 0.065PD =1300.06513.625PD-= 1412.33 0.065PD =1500.0659.225PD-= 167.93 0.065PD =1700.0654.835PD-= 183.53 0.065PD =1900.0651.825PD-= 2000.0656.815PD-= 219.04 0.065PD =设计项目 计算与说明 结果 nts( )22 0 0 . 2 641 4 . 0 4 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.06513.835-= ( )23 0 0 . 2 641 6 . 0 6 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.06515.855-= 24 2 .3 3 0 .0 6 5PD =?( )25 0 0 . 2 643 . 8 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0653.625-= ( )26 0 0 . 2 646 . 7 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0656.525-= ( )27 0 0 . 2 648 . 8 1 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0658.605-= ( )28 0 0 . 2 649 . 0 6 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0658.855-= 29 1 .0 8 0 .0 6 5PD =?( )30 0 0 . 2 643 . 0 7 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0652.865-= 2200.06513.835PD-= 2300.06515.855PD-= 242.33 0.065PD =2500.0653.625PD-= 2600.0656.525PD-= 2700.0658.605PD-= 2800.0658.855D-= 291.08 0.065PD =3000.0652.865D-= 设计项目 计算与说明 结果 nts3 凹模尺寸计算 1 孔部分凸凹模尺寸计算公式 2 冲孔件凹模 部分的尺寸计算 ( )31 0 0 . 2 643 . 9 3 0 . 7 5 0 . 2 6 2 0 . 0 0 5PD -= - ? ? 0 0.0653.725-= 3 凹模尺寸采用公式：m indpD D Z=+3.2 冲 孔部分凸凹模尺寸计算 1 孔部分凸凹模尺寸计算公式： 由参考文献【 3】中的 P33 页 表 4-6 凸模、凹模 冲孔 计算公式可得： （ 1）凸模尺寸计算公式： ( )0Ppd d x d-= 河北建筑工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课题 名称 前板连续模 设计 及冲压工艺分析 院 别： 机械工程 学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机 094 学生姓名： 刘 松 学 号： 2009307408 指导教师： 孙 长 山 nts 1 课题来源 导师课题 课题类 别 毕 业 论文 一、论文资料的准备 1、研究现状和发展趋势 1.1 冲压技术的发展现状 随着科学技术的不断进步，工业产品生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对冷冲压技术提出了更高的要求。冲压技术自身也在不断地创新和发展。冲压技术的发展现状主要可以归纳为以下几个方面： (1)冲压加工自动化与柔性化 为了适应大批量高、高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进、出料机构。对于大型冲压件，例如汽车覆盖件，专门配置了机械手或机器人。这不仅仅大大提高了冲压件的生产品质和生产率，而且也增加了 冲压工作的安全性。在中、小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级模、多工位压力机或高速压力机。在中、小批量多品种生产方面，正在发展柔性制造系统。为了适应多品种生产时不断更换模具的需要，已成功地开发出快速换模系统。 (2)塑性成形的基础理论已基本形成 冲压成形工艺近年来有很多新的发展，在精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等方面取得很大的进展。冲压件的成形精度、生产率越来越高。精密冲压的范围越来广，由平板零件精密冲裁拓宽到精密弯曲、精密拉深及立方体精密成形等。 计算 机辅助工程在冲压领域得到较好的应用，可进行应力、应变等的分析，排样、毛坯的优化设计及工艺过程的模拟与分析等，实现冲压过程的优化设计。 此外，冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形已从原来的经验、实验分析开始走上由冲压理论指导的科学联系使冲压成形趱计算机辅助工程化和智能化的发展道路。 (3)以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟 ,为人们认识成形过程的本质规律提供了新途径。 以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术可以用于冲压成形过程的分析、优化和模具设计 ，能显著减少模具和调试周期，降低生产成本提高产品质量。在国外已得到广泛的应用，在我国随着产品更新换代的频繁化，模具设计与制造工作量急剧加大，对冲压成形的分析及模具 CAD/CAE/CAM 现代化设计手段的需求也急剧增加， CAE 技术正在得到普遍重视并将得到更广泛的应用。冲压企业要从整体上提高效率、改进技术、优化管理、降低成本，还必须将计算机辅助技术集成运用。企业信息集成系统的推广应用，将从根本上改变现有企业生产管理的低效率，促进企业的技术进步及人员素质的提高，会产生明显的社会效益。进入 20 世纪 90 年代以来，高新技 术全面促进了传统成形技术的改进及先进成形技术的形成与发展，同时冲压技术也取得了长足的发展。 nts 2 (4)CAD/CAE/CAM 等技术的不断深入应用 ,使模具质量提高、制造周期下降。 先进冲压技术是指导信息技术 新材料 新工艺与传统冲压成形技术的结合。前 ,冲压行业的技术水平和先进性，要表现在以 CAD/CAE/CAPP/CAM 技术为代表的数字化与信息化程度，及企业中信息集成和管理网络程度。目前，国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了 CAD/CAM 技术， CAPP 和技术也已开始使用。 随着计算机的深入应用，我国不少企业已 经在尝试或开展计算机辅助冲压工艺设计CAPP 系统的应用。冲压 CAPP 系统已从工艺设计发展到工艺信息的管理，设计方法也从派生式、创成式、混合式三种 CAPP 系统并举的局面向智能化的混合式 CAPP 系统方向发展。但很多地方仍需要设计人员的决策与经验，真正实用的基于知识的大型复杂冲压件 CAPP系统尚未建立。由于冲压工艺设计过程的复杂性和模糊性，要想全面有效地解决问题，需要一种新型智能型工程设计方法，即基于知识的工程的 KBE 技术及信息管理技术综合应用到冲压件工艺设计中，建立智能型的优化 CAPP 系统，并实现与 CAK/CAE/CAM 及管理的集成化，将是该领域未来发展的方向。 (5)新的成形方法不断出现并得到成功应用。 随着计算机技术的发展和普及，冲压模具也基本实现了计算机化，其中有代表性的是计算机辅助设计（ CAD）、计算机辅助制造（ CAM）和计算机辅助工程（ CAE），有些企业还在 AutoCAD 平台上进行了二次开发，形成了具有自己特色的、针对性非常强的冲压模 CAD 软件。目前，我国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。几大汽车模具厂由于采用了国际上先进的模具加工设备、制造技术和软件，实现了 CAD/CAE/CAM 一体化，如今的国内冲压模具企业几乎全部甩掉了传统的绘图板，摒弃了落后的手工绘图方式，大大提高了冲压模具的设计开发和制造能力，缩短了模具的生产周期。例如捷达、富康、夏利等轿车的大型件模具均为国内设计制造，再如一汽模具公司和美国福特汽车公司联合设计了大红旗轿车发动机罩的内外板和左右前翼子板等高档模具。近年来，我国冲压模具行业结构调整取得不小的成绩，无论是企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构，都在向着合理化的方向发展。目前全世界模具总产值约为 680 亿美元，中国只占 8%左右，为更新和提高装备水平，冲压 模具企业每年都需进口设备。在创新开发方向的投入仍显不足，冲压模具行业内综合开发能力的提升已严重滞后于生产能力的提高，主要问题体现在以下几个方面： (1)各层次的冲压模具技术人才资源不足，尤其是高级模具设计人员、 CNC 数控机床操作工等，需求缺口较大。 (2)模具标准化程度不高，模具及其零件部件的商品率偏低。 (3)模具制造的专业化程度和集中化程度待进一步提高。 (4)模具修理机制不健全，因拖延修理期影响生产的事时有发生。 (5)模具寿命偏低，使模具费占产品成本比率过高且长期居高不下。 (6)模具及零部件市场价 偏低，模具修理费用更低，而且没有市场指导价，完全靠购销双方 “ 议价 ” ，地区与厂际之间价差悬殊。 (7)模具新技术、新工艺、新设备、新材料推广应用缓慢，特别是国内自行开发的模具新材料大多至今未能推广应用。 nts 3 上述一系列问题表明，中国目前的模具结构还需要进一步调整，增长方式也需要进一步转变，必须从量的扩张逐渐转变到以质为先的轨道上来。只有这样，我国模具产品的质量与水平才能真正提升，才能的拥有国际市场的竞争力，才能使模具产品的出口量的增长与质的提升相结合。 1.2 冲压技术的发展趋势 21 世纪的今天 ,中国凭借丰富且廉 价的人力资源、庞大的市场及其它许多有利条件，已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地。随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越业越重要。据相关专业人士分析，未来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面： (1)模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高。由于成型零件日趋大型及高效率生产所要求的一模多腔，使模具日趋大型化；随着零件微型化和模具结构发展的要求，今后模具加工的精度将更小，这必将促进超精密加 工的发展。 (2)CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用。在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计的制造系统 (CAD/CAE/CAM)，发展高精度、高寿命模具和简易模具 (软模、低熔点合金模具等 )制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明，模具 CAD/CAE/CAM 技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供 NC 程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型过程的目的，改善模具结构。从 CAD/CAE/CAM 一体化的角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现 CAD/CAE/CAM 协同作业，以充分发挥各单元的优势和功效。因此，应大力进行高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。 (3)快速经济模具技术的推广应用。快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、 成本特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。近年来快速模具制造商投入了很大的人力和物力，对各种模具的快速制造工艺进行研发，对传统的快速模具制造技术进行改造，嫁接了先进的 RP 及 NC 技术，有效满足一些高精度、高寿命模具的生产需求。 (4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种、发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件 。 (5)开发优质模具材料和先进的表面处理技术。模具材料是模具工业的基础，制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，但推广应用不足，每年所需约 70 万吨模具钢还要有相当一分进口。 nts 4 (6)冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。科学化主要体现深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理 念、失稳理论与变形程度等对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程序。数字化主要体现在应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压方案。 (7)成形过程的数值模拟技术将在实用化方向取得很大的发展
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