【冲压模具设计】空气滤清器连接板冲孔冲槽落料复合模设计【复合模】【12张CAD图纸】
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2011 届毕业设计 材 料 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 刘林飞 指导教师： 和道 职 称： 讲师 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 材料成型 0704 学 号： 212070406 2011 年 6 月 湖南工学院毕业设计 (论文 )工作 中期检查表 题目 空气滤清器连接板冲孔、冲槽、落料复合模设计 学生姓名 刘林飞 班级学号 070426 专业 材料成型及控制工程 指 导 教 师 填 写 学生开题情况 学生调研及查阅文献情况 毕业设计（论文）原计划有无调整 学生是否按计划执行工作进度 学生是否能独立完成工作任务 学生的英文翻译情况 学生每周接受指导的次数及时间 毕业设计（论文）过程检查记录情况 学生的工作态度在相应选项划“ ” 认真 一般 较差 尚存在的问题及采取的措施： 指导教师签字： 年 月 日 系部意见： 负责人签字： 年 月 日 湖南工学院 2011 届毕业设计（论文）指导教师 审 阅表 系： 机械工程系 专业： 材料成型及控制工程 学生姓名 刘林飞 学 号 212070426 班 级 成型 0704 专 业 材料成型及控制工程 指导教师姓名 和道 课题名称 空气滤清器连接板冲孔、冲槽、落料复合模设计 评语：（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；） 是否同意参加答辩： 是 否 指导教师评定成绩 分值： 指导教师签字： 年 月 日 湖南工学院毕业设计（论文）评阅 教师评阅 表 题 目 空气滤清器连接板冲孔、冲槽、落料复合模设计 学生姓名 刘林飞 班级学号 070426 专业 材料成型及控制工程 评阅 教师姓名 职称 工作单位 评分内容 具 体 要 求 总分 评分 开题情况 调研论证 能独立查阅文献资料及从事其他形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。 10 外文翻译 摘要及 外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求。 10 设计质量 论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理。 35 创新 工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值。 10 撰写质量 结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，书写格式规 范，符合规定字数要求。 15 综合能力 能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题。 20 总评分 评阅教师 评阅意见 评阅成绩 总评分 20% 评阅教师签名 日期 湖南工学院 毕业设计（论文）答辩资格审查表 题 目 空气滤清器连接板冲孔、冲槽、落料复合模设计 学生姓名 刘林飞 学 号 212070426 专 业 材料成型及控制工程 指导教师 和道 内容综述 （对毕业设计或论文的研究步骤和方法、主要内容及创新之处进行综述，提出答辩申请） ： 申请人签名： 日期： 资 格 审 查 项 目 是 否 01 工作量是否达到所规定要求 02 文档资料是否齐全（任务书、开题报告、外文资料翻译、定稿论文及其相关附件资料等） 03 是否完成任务书规定的任务 04 完成的成果是否达到验收要求 05 是否剽窃他人成果或者直接照抄他人设计（论文） 指导教师签名： 毕业设计（论文）答辩资格审查小组意见： 符合答辩资格，同意答辩 不符合答辩资格，不同意答辩 审查小组成员签名： 年 月 日 注：此表中内容综述由学生填写，资格审查项目由指导教师填写。 湖南工学院 2011 届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 系： 机械工程系 专业： 材料成型及控制工程 说明：最终评定成绩 a+b+c，三个成绩的百分比由各系自己确定，但应控制在给定标准的 10左右。 学生姓名 刘林飞 学号 212070426 班级 成型 0704 答辩 日期 课题名称 空气滤清器连接板冲孔、冲槽、落料复合模设计 指导 教师 成 绩 评 定 分值 评 定 小计 课题介绍 思路清晰， 语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。 30 答辩 表现 思维敏捷 ,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入 , 知 识 面宽。 必 答 题 40 自 由 提 问 30 合 计 100 答 辩 评 分 分值： 答辩小组长签名： 答辩成绩 a： 40 指导教师评分 分值： 指导教师评定成绩 b： 40 评阅教师评分 分值： 评阅教 师评定成绩 c： 20 最终评定成绩： 分数： 等级： 答辩委员会主任签名： 年 月 日 湖南工学院毕业设计 (论文 )工作中期检查表 题目 空气滤清器连接板冲孔、冲槽、落料复合模设计 学生姓名 刘林飞 班级学号 070426 专业 材料成型及控制工程 指 导 教 师 填 写 学生开题情况 学生调研及查阅文献情况 毕业设计（论文）原计划有无调整 学生是否按计划执行工作进度 学生是否能独立完成工作任务 学生的英文翻译情况 学生每周接受指导的次数及时间 毕业设计（论文）过程检查记录情况 学生的工作态度在相应选项划“ ” 认真 一般 较差 尚存 在的问题及采取的措施： 指导教师签字： 年 月 日 系部意见： 负责人签字： 年 月 日 湖南工学院 2011 届毕业设计（论文）课题任务书 系： 机械工程系 专业： 材料成型及控制工程 指导教师 和道 学生姓名 刘林飞 课题名称 空气滤清器连接板冲 孔、冲槽、落料复合模设计 内容及任务 设计图纸 模具总装图一张 全部模具零件图纸（其中至少有一张电脑绘图） 所有图纸折合成 0号图不得少于 3 张。 设计说明书 1、资料数据充分，并标明数据出处。 2、计算过程详细、完全。 3、公式的字母含义应标明，有时还应标注公式的出处。 4、内容条理清楚，按步骤书写。 5、说明书要求用计算机打印。 6、 设计说明书按要求格式独立撰写 ， 不少于 12000 字。 自选一个重要模具零件编制加工工艺路线，进行相关的计算，并编制加工工艺卡和工序卡。 翻译一篇本专业外文文献（ 10000 个 以上印刷符号），并附译文。 拟达到的要求或技术指标 1、保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低、模具寿命长。 2、设计的冷冲模必须保证操作安全、方便。 3、冲模零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。 4、便于搬运、安装、紧固到冲床上并且方便、可靠。 5、保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。 进 起止日期 工作内容 备注 度安排 2 周 （ 毕业调研 2 周 （ 集中实习 10 周 （ 毕业设计 1 周 （ 毕业答辩 主要参考资料 、冷冲压工艺及模具设计 刘心治主编重庆大学出版社 、冲压工艺及模具设计万战胜主编 铁道出版社 、冲模设计 吉林人民出版社 、实用冲压技术 机工出版社 、冷冲压及塑料成型工艺与模具设计资料 机工出版社 、模具设计与制造简明手册 冯炳尧等编 上海出版社 7、冲压工艺模具设计实用技术 郑家贤编 机械工业出版社 8、实用板金冲压工艺图集 梁炳文主编 机械工业出版社 9、几何量公差与检测甘永立主编 上海科学 技术出版社 10、机械制造专 业英语 章跃 主编 机械工业出版社 教研室 意见 年 月 日 系主管领导意见 年 月 日 零件号 材料 坯重量 编制 机械加工工艺过程综合卡片 零件名称 冲孔 凸 模 生产类型 毛坯种类 指导 工 序 工序名称 工序说明 机 床 夹 具 刀 具 量 具 切 削 深 度 给 量 mm/r 主 轴 转 速 r/ 削 速 度 m/ 间 定 额 下料 根据 零件图尺寸，下料 2060 10 车外圆面 车右端面，粗车外圆柱面尺寸： 4， 8，175，调头车外圆 68 爪卡盘 外圆车刀 游标卡尺 00 15 检验 20 热处理 按技术要求热处理至 62 25 精车 精车 尺寸，并车出斜度 30 爪卡盘 外圆车刀 游标卡尺 00 30 磨外圆面 磨 14 至尺寸 外圆磨床 三爪卡盘 砂轮 游标卡尺 00 35 钳工 去除工艺柄 40 检验 湖南工学院毕业设计 (论文 )开题报告 题 目 空气滤清器连接板冲孔、冲槽、落料复合模设计 学生姓名 班级学号 专业 材料成型及控制工程 一、课题的目的和意义： 冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工行业中占有重要地位。根据统计，冲压件在各个行业中均占有相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家电等方面所占比重更大。采用冲压模具生产零部件，具有生产效益高，质量好，成本低，节约能源和原料等一系列优点，它以成为当代工业生产中的重要手段和工艺发展方向。 模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十 五”中列为重点扶持产业。从 1997年开始，我国模具工业产值超过了机床工业产值。因此模具对国民经济和社会发展起着举足轻重的作用。 对于冲压生产而言，单工位模具结构单一，生产效率低，而且钣金零件不能过于复杂，否则就需要多副单工位模具才能实现。如果采用级进模进行生产，就可以改变这些缺点。标志冲模技术先进水平的精密多工位级进模，具有生产周期短、用操作人员少、精度高、寿命长和生产效率高等特点，是我国重点发展的精密冲模。 本次毕业设计，指导老师给我安排的是 空气滤清器连接板冲孔、冲槽、落料复合模设计 。通过对零件进行工艺分 析，我们可以了解到零件材料为加工性能较好的 45 号钢 ，零件的主要加工工序主要有：落料、冲孔、冲槽等。通过结合大学所学的专业知识，参考文献资料，以及指导老师指导，我初步理清了本次设计的基本思路，掌握了有关毕业设计的基本方法。 二、文献综述 1、中国冲压模具的 发展现状 中国冲压模具的发展现状改革开放带了我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量也进一步的增加。模具行业也一直以 15%左右的增速再发展。因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具厂也如雨后春笋般的建立起来，同时也带来了以集体、 独资、私营和合资等形式的快速发展。 赋有“模具之乡”的浙江宁波和黄岩地区是现今我国规模最大的两个地方；广东地区也渐渐掀起了开建模具厂的浪潮；其中科龙、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资或是外商独资形式的模具企业现也有几千家。 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 陆续开始使用 国际通用软件，个别厂家还引进了 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 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 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件，上海交通大学模具 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 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； 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。 2、中国冲压模具的发展方向 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)全面推广 术模具 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 术的条件已基本成熟，各企业将加大 一步扩大 术的应用范围。计算机和网络的发展正使术跨地区、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 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 ( )、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。 我国冲压模具与发达国家企业之间的差距不小，因此 要发挥整体优势和综合竞争力，要加强统筹协调、完善合作机制，创造性地工作。也需要加大对模具相关专业人才的综合素质培训投入。 2、设计内容与步骤 （ 1）冲压零件的工艺性分析：材料的冲压性能分析、结构形状工艺性分析、尺寸的工艺性分析 、精度的工艺性分析等。 （ 2）冲压工艺的总体方案的分析和确定：单工序模方案、复合模方案、级进模方案的对比，最终确定的方案； （ 3）基于所确定的总体方案，进行排样设计：拟定工位数、各工位的冲压性质和冲压顺序，绘制板料的排样图； （ 4）基于总体方案和排样方案，进行工艺计算，如：凸凹模尺寸及偏差、间隙、变形力、压力中心、卸料力等计算； （ 5）模具关键结构的方案设计：凸凹模结构形式、导向、导料、定位、卸料等； （ 6）模具总体结构设计与确定：基于上述内容，设计并确定模具总体结构，描述模具的工作原理和工艺动作，并绘制二 维装配图和相应的三维图； （ 7）选择合理的冲压设备（考虑设备吨位与变形力的吻合、冲裁封闭高度与设备装模高度的吻合、模具的平面尺寸与设备工作台面尺寸的吻合等）； （ 8）进行模具零件的详细设计：确定模具中的标准件（联结零件：螺钉、销钉、弹性元件等）的型号和数量，对模具中的非标准件进行详细的结构尺寸设计，绘制相应的二维零件图； （ 9）编制模具中主要零件的制造工艺方案和加工方法； （ 10）撰写设计说明书； （ 11）所有设计文档、资料的整理、收尾、答辩。 3、绘图任务 （ 1） 模具总装配图 （ 2） 模具零件图 （ 3） 模具总成三维图（可选） （ 4） 模具主要零件三维图（可选） 四、设计过程进度计划 （ 1）第五周：完成以上设计内容中的“ 1 （ 2）第六周：完成以上设计内容的“ 3 （ 3）第七八周：完成以上设计内容的“ 6 （ 4）第九十周：完成以上设计内容的“ 8” （ 5）第十一、十二周：完成以上设计内容中的“ 9” （ 6）第十三、十四周：完成以上设计内容中的“ 10” （ 6）第十五周：完成以上设计内容中的“ 11” 指导教师批阅意见 指导教师 (签名 )： 年 月 日 注：可另附 2011 届毕业设计说明书 空气滤清器连接板冲孔、冲槽、落料 复合模设计 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 刘林飞 指导教师： 和道 职称 讲师 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 材料成型 0704 完成时间： 2011 年 5 月 摘 要 本设计为一垫 板的冷冲压模具设计，根据设计 零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件，就没深入设计，并且在结构设计的同时，对部分零部件进行了加工工 艺分析，最终才完成这篇毕业设计。 关键词： 模具；冲裁件；凸模；凹模；凸凹模 he a of to of of of to of of to as of to In to of of of is no to 目 录 1 前言 . 1 来冲压模具制造技术发展趋势 . 1 具技术发展的几个特点 . 2 计算机为中心 . 2 具设计水平高 . 2 产设备先进 . 2 国锻压工业的现状及发展对策 . 3 2 零件工艺性分析 . 4 裁工艺性 . 4 构与尺寸 . 4 度 . 4 料 . 5 3 确定冲裁工艺方案 . 6 序性质与数量的确定 . 6 序顺序的确定 . 6 序组合方式的确定 . 6 4 确定模具总体结构方案 . 7 具类型 . 7 作与定位方式 . 7 料方式与出件方式 . 7 架类型及精度 . 7 5 工艺与设计计算 . 8 样设计与计算 . 8 算冲压力与压力中心，初选压力机 . 9 算工艺力 . 9 算凸、凹模刃口尺 寸及公差 . 11 6 设计选用模具零部件、绘制模具总装草图 . 14 确定凸、凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸 . 14 模设计 . 14 模设计 . 14 计选用定位零件 . 15 料与出件装置 . 15 定卸料装置 . 16 架及零件 . 17 架 . 17 它支承与固定零件 . 19 固件：螺钉与销钉的选用 . 21 7 确定冲压设备 . 25 8 模具的装配 . 26 合模的装配 . 26 、凹模间隙的调整 . 26 9 重要零件的加工工艺过程编制 . 28 10 结 论 . 31 致 谢 . 32 参考文献 . 33 1 1 前言 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。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 陆续开始使用 别厂家还引进了 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 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。 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 ” 的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项 ： (1)全面推广 术模具 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 术的条件已基本成熟，各企业将加大 一步扩大 算机和网络的发展正使 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 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 2 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 (、等离子喷涂等技术。 (7)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。 具技术发展的几个特点 模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。模具的发展方向为 ： 计算机为中心 计算机技术的广泛使用，使现 代模具企业的首要特征是以计算机为中心。计算机是整个企业最活跃、最核心，最需要投资以及更新最快的部分 (其软件每 2、硬件每 3更新一次 )。以计算机为中心建立起来的计算机辅助设计、计算机辅助工程以及计算机辅助制造 (企业的生产主线，并向集成化、网络化、智能化方向发展。 具设计水平高 现代模具企业都广泛采用计算机辅助技术、人工智能技术进行设计决策、模拟分析和优化设计。同时，数据库和计算机网络技术应用使设计师可以在更大范围内共享设计资料、信息、资源和展开合作，使其现代 模具设计的总体水平上升到一个前所未有高度。现代模具有的还要求有控压、控温等功能，甚至要求提供某些测量元件。在模具标准化、通用化、典型化程度很高的情况下，各模具企业都利用自己的某些专长设计制造模具，在激烈的竞争中求发展。 产设备先进 现代模具的加工，更多地依靠各种自动化程度较高的高精度、高效率机床。从模具粗加工、热处理到各种精加工、光整加工、质量控制与检测，必须设备齐全，配套 3 合理。其中，数控加工设备所占比重比较大，以适应单件或小批量复杂模具的生产。同时，数控加工设备也是模具 助于实现模具制造的全自动加工 。另外还有： （ 1） 供货期短。现代模具对短交货期的要求日益迫切，模具的交货期限已从传统的几个月向几十天、十几天甚至数小时发展，这些是传统制模方法所不能达到的。模具设计已从人工经验设计方式转化为依靠计算机辅助设计的方式。广泛采用模具模具设计、计算机分析、生产装备、数控加工、检验、试模等工作一体化，设计数据直接经过网络和数据库管理系统传递到各个生产部门，大大缩短模具生产周期。此外，成形过程计算机模拟，并行工程、人工智能，快速原型制造等先进制造技 术的应用，以及模具标准化、专业化生产等也为缩短供货期起了重要作用。 （ 2） 重视人才培养和汇聚。一个现代模具企业，最重要的就是拥有丰富的经验和掌握先进技术与设备的人。当前，高素质、高技艺的模具人才的缺乏已成为全球性的紧迫问题，加强这方面人才的培养和再教育，并将这些人才成功地汇聚在一起，就成为现代模具企业的重要任务和特征。 国锻压工业的现状及发展对策 目前我国主要汽车生产厂，约有 90%的冲压线采用一台双动拉伸压力机（或多连杆单动拉伸压力机）和 4工上下料完成大型覆盖件的 冲压生产，生产效率低，生产节拍最高只有 3分；人身安全和工件环境差；在手工上下料和传送工件过程中，易造成工件划伤等缺陷，冲压制件质量差；整条冲压线长 60 米左右，约需 20操作工人，占地面积大，人工成本高，冲压件制造成本比国外高 2我国汽车工业严重缺乏市场竞争力的重要因素之一。我国有90%的冲压线采用人工上下料，另有 10%的冲压线实现了单机联线自动化，生产节拍最高为 6 /分，而代表当今冲压技术国际水平的大型多工位压力机，在我国汽车工业中的应用仍是空白。这也是我国冲压行业与西 方发达国家的 主要差距所在，在很大程度上制约了我国汽车工业的发展 。 随着我国工业技术水平的发展，特别是以轿车为代表的汽车工业快速发展，带动汽车零件的产量和质量不断提高。但必须清醒地认识到，中国与国际先进水平仍有很大差距，而且随着加入 际大汽车公司必然严重冲击中国汽车工业，国内同行之间的竞争也将日趋激烈。中国汽车工业的发展，离不开装备工业的大力支撑，锻压设备制造业必须满足汽车工业大批量生产的要求，向自动化、高效率方向发展。 4 2 零件工艺性分析 裁工艺性 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适 应性，即冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级是否符合冲裁加工的工艺要求。良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单单等等。通常对冲裁件的工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。对几何形状的要求是冲裁件的形状应尽可能简单、对称，最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些形状所组成，使排样时废料最少；冲裁件的凸出悬臂和凹槽的宽度不宜太小，以免凸模折断；冲裁件的外形或内形的转角出，要避免夹角出现，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时的在尖角处开裂的现象 ，同时可以防止尖角部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低。对精度的要求是冲裁件的经济精度一般不高于 高可达 0级，冲孔比落料的精度约高一级。 该零件的形状如图 冲裁工艺性为： 构与尺寸 该零件结构较简单，形状对称，尺寸较大，冲 孔 40，一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径 d t, t=2d=0孔符合工艺要求。 对于孔中心距 100 高精度模具可以达到两孔中心距公差为 小孔边距 b 25mm,30由零件图可 知各孔边距均大于最小孔边距。 以上分析均符合冲裁工艺要求 。 度 材料厚度 t=3件精度可达到 寸标注如图 1所示，利用较高精度冲裁模可以达到零件图样要求。 5 图 1 零 件图 料 t=345#钢 。 此材料具有较好的冲裁加工性。 根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以进行冲裁加工 。 6 3 确定冲裁工艺方案 在工艺性分析的基础上，根据冲裁件的特点和要 求确定合理的冲裁工 艺 方案。 序性质与数量的确定 对于 一般的冲裁件，通常外形采用落料，内形采用冲孔 和冲槽 。且冲件上孔的数量不是很多，可以采用一次冲孔 ,和一次落料工序。 序顺序的确定 一般先冲孔、冲槽， 最后落料。 序组合方 式 的确定 零件为一落料冲孔件，要求采用复合模生产，可提出的加工方案如下： 方案一：先落料，后冲孔、冲槽 ； 方案二：先冲孔、冲槽，后落料 ； 方案三：冲孔、冲槽、落料同时进行。 因为此零件要求的总压力较大，从降低冲压力的角度考虑欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚 进行校核，当材料厚度为 3，可查得凸凹模最小壁厚为3零件上的最小孔边距为 60以可以采用复合模生产，即采用方案二。 根据以上分析，该零件采用 复合冲裁 工艺方案 。 7 4 确定模具总体结构方案 在冲裁工艺方案确定以后，根据冲裁件的形状特点，精度要求，生产 批量，模具制造条件，操作与安全，以及利用现有设备的可能，确定每道 冲裁工序所用冲模的总体结构方案。确定模具总体结构方案，就是对模具作出通盘的考虑和总体结构上的安排，它既是模具零部件设计与选用的基础，又是绘制模具总装图的 必要准备，因而也是模具设计的关键，必须十分重视。 其结构方案的确定包括以下内容： 具类型 根据零件的冲裁工艺方案，采用 倒装 复合 冲裁模。 作与定位方式 零件为大批大量生产，可以采用手工送料式，考虑到零件尺寸较大，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，自动挡料销粗定位与导正销精确定位的方式。为了减少料头和料尾的材料消耗提高材料利用率采用始用挡料销。 料方式与出件方式 采用 弹 性卸料方式。为了便于操作，提高生产率， 冲裁 废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。 架类型及精度 为了保证模具滑动平稳，导向准确可靠，因此采用导向平稳的 四 角导柱模架。考虑到零件的精度不是很好，但冲裁间隙较小。因此采用级精度。 8 5 工艺与设计计算 在冲裁工艺与模具结构方案确定以后，为了进一步设计模具零件的具体结构，应进行以下有关工艺与设计方面的计算： 样设计与计算 根据冲裁件形状特征，质量要求，模具类型与结构方案，材料利用率等方面因素进行冲裁件的排样设计。 该零件材料厚度较大，尺寸大，近似三角形 ，因此可采用对头直排的排样方式。如图 2和图 3所示： 方案 一 ： 图 2 排样图 一 方案二： 图 3 排样图 二 方案 一 材料利用率 : ( ) 1 0 0S B A 方案 二 材料利用率 : ( ) 1 0 0S B A 9 比较以上两个方案可知，在相同的搭边值下，方案一比方案二有更高的材料利用率 。但是 如果 采用方案一， 则 由于存在 30的偏角， 会大大加 凹凸模具的加工难度，精度也难以保证 ，从而增加了模具成本 。 考虑诸多因素， 故采用方案二 。 工位： 冲 40孔， 和两个 带 20半圆的 槽 ， 落料 以下是方案二材料利用率的计算详情： 搭边值的确定： 由于本零件尺寸较大， 在 查表 222基础上适当加大 得： a=3 条料宽度为： 2B D a （ 1） 计算得： 166B 导料板间距为： 1S b a （ 2） 计算得： 250S D 零件垂直于送料方向的尺寸 ： a 侧搭边最小值 ； 进距为： 247(由零件图算得一个零件的面积为 26617 2 故 26617 2一 个进距内的坯料面积 B S=166 247=41002 2 因此材料的利用率为： ( ) 1 0 0S B A 算 冲压力与压力中心 ，初选压力机 根据冲裁件尺寸，排样图和模具结构方案，计算冲裁力，卸料力，推件力，及总冲压力，并计算模 具的压力中心。根据冲压总力，冲件尺寸，模架类型与精度等初步选定压力机的类型与规格。 算工艺力 （ 1） 冲裁力的确定： 由于此零件的总冲裁力较大， 不采用一次成形，而是先 冲孔、冲槽，再落料。这样将大大地降低冲裁力。故实际的最大冲裁力不是总冲裁力，而是落料力。 本模具采用 弹 性卸料装置和下出料方式，考虑到在实际生产中模具间隙值的波动及均匀性，刃口磨损，材料机械性能及厚度的波动，润滑情况等因素对冲压力的值都有影响 。 10 总的冲裁力 为 ： 0P （ 3） 式中 0P 冲裁力（ N）； 材料抗剪强度 L 材料轮廓长度（ t 材料厚度（ 计算得： 1 50 4 0 0 1 2 6 . 4 3 1 . 5 2 1 0P (N) 2 50 4 0 0 1 2 5 . 6 3 1 . 5 0 1 0P (N) 503 4 0 0 7 0 2 . 4 3 8 . 4 3 1 0P (N) 由冲模设计手册表 3得取 400料力为： P （ 4） 式中 卸料力（ N） ； 卸料力系数； P 冲裁力（ N） 。 计算得： 1 50 . 0 4 1 . 5 2 1 0 6 0 8 0 2 50 . 0 4 1 . 5 0 1 0 6 0 0 0 3 50 . 0 4 8 . 4 3 1 0 3 3 7 2 0 模设计手册表 3得取 ） 推件力 顺着冲裁方向推出卡在凹模里的料所需要的力一般叫做推件力。 计算公式如下： （ 5） 式中 推件力（ N）； 推件力系数； n 卡在凹模里料的个数 =。其中， h 为凹模刃壁垂直部分高度（ t 为料厚（ 根据材料厚度取凹模刃口高度 h=6 =3。故 n=6/3=2 查 冲模设计手册 11 表 3 计算得 ： 2 0 . 0 5 3 3 7 2 0 3 3 7 2 N 选择冲床时的总冲压力为 ： 503 8 . 4 6 1 0 P N 因此可选压力机型号为： （ 4） 确定模具压力中心 为 了保证压力机和模具平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线重合，对于使用模柄的中小型模具就是要使其压力中心与模柄轴线相重合，否则将会使冲模和压力机滑块承受侧向力，产生偏移，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，还会引起压力机导轨的磨损、影响压力机精度，严重时会损坏模具和设备，造成冲压事故。 任何几何图形的重心就是其压力中心。对于复杂工件和多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，即分力对某坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的力矩。 在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生冲压 变形的情况，或者由于冲压件形状的特殊性，从模具结构考虑不宜于使压力中心与滑块中心重合，这时应注意使压力中心偏离不致超出所选压力机所允许范围。 由于是对称图形，所以重心在如图 4所示中心位置 : 图 4 压力中心 算凸、凹模刃口尺寸及公差 尺寸 查得凸凹模的最小间隙 大间隙 12 模的制造公差 0 0p ，凹模的制造公差 0 0d ，（当尺寸在 30到 80之间时凹模制造公差取值 寸在 18到 30 之间时取值 寸小于 18时取值 于工件精度为 以取系数 ， 取工件公差 (非圆形大于等于 形的大于等于 。将以上各值代入 ： m a x m i Z （ 6） 校验是否成立。 经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。 落料： 落料件尺寸的基本计算公式为 0() X （ 7） m i n() Z （ 8） 对于 0 . 0 4 0 . 0 41 5 0 0 0(1 5 0 0 . 5 0 . 2 ) 1 4 9 . 9 0 m m m m 001 5 0 0 . 0 3 0 . 0 3( 1 4 9 . 9 0 0 . 2 6 ) 1 4 9 . 6 4 m m m m 同理： 007 0 0 . 0 2 0 . 0 2( 6 9 . 7 5 0 . 2 6 ) 6 9 . 4 9 m m m m 0 . 0 3 0 . 0 37 0 0 0( 7 0 0 . 5 0 . 5 ) 6 9 . 7 5 m m m m 0 . 0 2 0 . 0 25 0 0( 5 0 . 5 0 . 2 ) 4 . 9 0 m m m m 005 0 . 0 2 0 . 0 2( 4 . 9 0 0 . 2 6 ) 4 . 6 4 m m m m 0 . 0 3 0 . 0 31 6 0 0 0(1 6 0 0 . 5 0 . 5 ) 1 5 9 . 7 5 m m m m 001 6 0 0 . 0 3 0 . 0 3( 1 5 9 . 7 5 0 . 2 6 ) 1 5 9 . 4 9 m m m m 0()d （ 9） m i n 0()d X Z （ 10） 尺寸 ，查得其凸模制造公差 0 0p ，凹模制造公差 0 0d ，由于工件精度为 以取系数 ， 取工件公差 。经验算，满足不等式m a x m i Z ，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。 000 . 0 2 0 . 0 2( 4 0 0 . 5 0 . 2 ) 4 0 . 1 0dd m m m m 13 0 . 0 3 0 . 0 300( 4 0 . 1 0 . 5 0 . 2 0 . 2 6 ) 4 0 . 4 6pd m m m m 冲槽： 0 . 0 2 5 0 . 0 2 52 0 0 0( 2 0 0 . 5 0 . 5 ) 1 9 . 7 5 m m m m 002 0 0 . 0 2 0 . 0 2( 1 9 . 7 5 0 . 2 6 ) 1 9 . 4 9 m m m m 中心距基本公式为 : 14 （ 11） 尺寸 160 0 . 51 6 0 1 6 0 0 . 1 2 54L m m 14 6 设计选用模具零部件、绘制模具总装草图 确定凸 凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺 寸。根据凸 凹模的刃口形状，尺寸大小及加工条件等确定凸 凹模结构形式，进而计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸。凹模轮廓尺寸应保证使模板中心与压力中心重合，并尽量选用标准系列尺寸。对于细长凸模，应进行强度与刚度校核。 确定凸、凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸 模设计 凹模 直接通过螺 形凹 钉，销钉与下模座固定的固定方式，因冲件批量大，考虑凹模的磨损，强度和保证冲件的质量，凹模采用柱孔口锥 模结构，刃壁高度为（ 5 10 。 取 h=6 凹模轮廓尺寸计算如下： 凹模的高度 : H K b （ 12） 查表得 K=0 . 1 8 2 4 5 4 4 . 1H K b m m 取 H=45（ 。 凹模壁厚 : (1 2 ) （ 13） 取 C=70（ 。 沿送料方向的凹模长度为： ( 2 4 5 2 7 0 ) 3 8 5L m m 垂直于送料方向的凹模宽度为： 1 6 0 2 7 0 3 0 0B m m 根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为： 3 8 5 3 0 0 7 0L B H m m m m m m 凹模的材料选用 工作部分热处理淬硬 56 58 模设计 为了降低工作时的总冲压力 ，将落料凸模与冲孔冲槽呈阶梯分布。先冲孔、冲槽后落料。 落料凸模的尺寸根据刃口尺寸，凸模的材料也选用 作部分热处理淬 15 硬 56 58槽凸模：将安装部分设计成长方形，通过台肩式固定板固定在固定板上 。 40孔凸模的 设计与落料凸模基本相同，因刃口部分为圆形，其结构更简单， 凸模最小直径的校核（强度校核），因孔径远大于材料厚度，估计凸模的强度和刚度是足够的。为使刚性卸料板的加工方便，取凸模与卸料 板 的双面间隙 式 : m 压 (14) =140035024 =2（ 最小凸模直径 40 2，故满足强度要求。 凸模最大自由长度的校核（刚度校核） 按式： 22m a 9 0 4 0 1 6 7 . 4749000dL m (15) 由此可知，小冲孔凸模工作部分长度不能超过 直槽孔凸模 80 计选用定位零件 条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进，称为条料横向定位或送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距），称为条料纵向定位或送料定距。对于块料或工序件的定位，基本上也是在两个方向上的限位。 条料采用两根挡料销挡料 ，并使用一个定位销控制进料。 料与出件装置 卸料采用弹性卸 料板，并使用 6 个蝶形弹簧提供回复力。 蝶形弹簧的自由长度L=130 蝶形弹簧参数： D=32 d=10 t= f= h= 公称负荷 F=6100N。 16 图 5 蝶形弹簧 定卸料装置 卸料板的尺寸为 ： L B H =10315400 如图 6： 17 图 6 卸料板 为了提高生产效率，保证送料方便可靠，采用下出料方式，由卸料凸模直接推出 。 架及零件 架 （ 1）选择对角导柱模架 凹模边界尺寸为 ： 400315 （ 2）导柱 见图 7： 18 图 7 导柱 （ 3）导套 d l D=4515060见图 8： 图 8 导套 （ 4）模座 模座是冲模全部零件安装的基体，又承受和传递冲压力，因此要求它们具有足够的强度、刚度和足够大的外形尺寸。模座的尺寸规格根据模架类型、凹模周界尺寸和安装要求确定。对于矩形模座，其长度应比凹模长度大 0 ，宽度等于或略大于凹模宽度，深度取凹模板厚度的 。考 虑受力情况，上模座厚度可比下模座小 。模座的前侧面需进行机械加工，以便在此面打上该模具的标记。上模座导套孔的外侧面要加工一浅窄槽，便于冲模工作时对导套润滑。模座常用灰口铸铁制造。该材料有较好的吸震性，这里选用 上模座： L B H=40031555模座： L B H=4003156519 凹模固定板与卸料板之间的安全距离为（ 15 20） h=20 模具闭合高度 H=314 凸模修磨量为 5，凸模进入凹模的深度为 1， 所以凹模的自由长度为 L=93（ 。 它支承与固定零件 （ 1）模柄 模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心。选择模柄时，先根据模具大小、上模结构、模架类型及精度等确定模丙的结构类型，再根据压力机滑块上模柄孔尺寸确定模柄的尺寸规格。一般模柄直径应与模柄孔直径相等，模柄长度应比模柄孔深度小 510 模柄直径： 100 深度： 125 模柄与上模座孔以 6/7 合。其结构形式如图 9： 图 9 模柄 （ 2）凸模固定板 凸模固定板的作用是将凸模或凸凹模固定在上模座或下模座的正确位置上。凸模固定板选用矩形板件，外形尺寸与凹模一致，厚度取凹模厚度的 %80%60 ，固定板与凸模或凸凹模以 6/7 合，压装后将凸模端面与固定板一起磨平，并与凸模形孔垂直。其上、下表面加工成 mR a 其余部分加工成 。凸模固定板选用 凸模固定板： 38531545 20 见图 10： 图 10 凸模固定板 （ 3）垫板 垫板的作用是直接承受和分散凸模传来的压力，以降低模板单位面积上的压力。在凸模固定板与上模之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击压力而出现凹陷，致使凸模松动。垫板的形状与尺寸应与固定板相同，其厚度一般取 。制作垫板的材料一般用 45 钢，淬火硬度为 4852火后的垫板上、下平面应磨平，不准有凹坑及变形现象。 垫板： 38531510图 11： 21 图 11 垫板 固件：螺钉与销钉的选用 模具中用到的紧固件主要是螺钉和销钉。冲模中，螺钉与销钉都是标准零件。在设计中，同一块板上销钉孔与螺钉孔距离不应太小，以防降低强度。 螺钉起固定作用，在模具中广泛使用内六角螺钉，它紧固可靠，螺钉头不外露，使模具外形美观。螺钉一般用 45号钢制成，其头部淬火硬度为 3540同一组合中，螺钉的数量不小于 3个，并尽量远距离错开布置，以保证定位牢靠。因凹模厚度较大，选用螺钉规格为 螺钉的旋入深度一般可取其公称直径的 2倍。 上模座：采用内六角螺钉 4个，销 钉 2个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。 其结构如图 12： 22 图 12 螺钉 销钉的公称直径与螺钉一致，各被连接件的销孔与销钉采用 6/7 度配合加工，以保证位置精度。销钉选用 35钢加工而成，其头部淬火硬度为 4825钉的表面粗糙度 。圆柱销最小配合深度不能低于圆柱销直径的 2 倍
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