【冲压模具设计】锁芯套冷冲压工艺及级进模设计【全套CAD图纸+毕业论文说明书+开题报告等】【优秀毕业设计论文】
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【冲压模具设计】锁芯套冷冲压工艺及级进模设计【全套CAD图纸+毕业论文说明书+开题报告等】【优秀毕业设计论文】,冲压,模具设计,锁芯套冷,工艺,级进模,设计,全套,cad,图纸,毕业论文,说明书,仿单,开题,报告,讲演,呈文,优秀,优良,毕业设计,论文
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编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相关资料 题目： 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923215 学生姓名： 王 吉 指导教师： 钟建刚 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计（论文）开题报告 二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开题报告 题目： 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923215 学生姓名： 王 吉 指导教师： 钟建刚 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2012年 11月 22日 课题来源 来源于无锡明达电器有限公司，是电器产品上的一个零件。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） （ 1）课题科学意义 模具是机械工程及其自动化专业的一个专业方向，选择模具方向的毕业设计题目完全符合本专业的要求，从应用性方面来说，模具又是生产效率极高的工具之一，能有效保证产品一致性和可更换性，具有很好的发 展前途和应用前景。连续模在模具中技术含量高，制造、装配难度大，因此本课题研究连续模的冲压工艺、排样方案、模具结构分析等方面，同时要求学生要有良好的心理素质和仔细认真的作风，对学生也是一次很好的锻炼机会。 （ 2） 研究状况及其发展前景 随着电子、信息等高新技术的不断发展，模具 向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。模具 术是模具设计、制造技术的发展方向，模具和工件的检测数字、模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具产业的逆向工程以及模具软件应用的网络 化是主趋势。 模具发展日新月异 ， 今后其发展趋势大致包括以下方面： 对于大批量生产用模具，应向高效率发展。如为了适应当前高速压力机的使用，应发展多工位级进模以提高生产效率。 对于小批量生产用模具，为降低成本，缩短模具制造周期，尽量发展薄板冲模，锌合金、低熔点合金，环氧树脂等简易模。 为了提高效率和保证制品的质量，要采用多工位级进模及具有组合功能的双色，多色塑料注射模等。 高效率必然需要高寿命，为了达到高寿命，除模具本身结构优化外，还要 对材料的选用和热处理，表面强化技术予以开发和创新。 要实现模具的高精度，在模具的设计与加工中必然要使用高精度加工设备和高技术加工工艺。要进一步发展数控机床和加工中心的使用，要发展高新技术。 研究内容 本课题研究连续模的冲压工艺、排样方案、模具结构分析等方面，通过平时的学习和专业老师的精心指导以及查阅大量资料，从而能够有序的完成模具的设计过程。所以通过此次论文写作，我更进一步体会了模具在制造业中的作用，在本篇论文中我将较多的研究和调查冲压模具，探讨冲压模具在模具 工业中现在的研究状况和将来的发展，为以后的实际工作打下了坚实的理论基础。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 首先，要对零件的工艺进行分析，课题的锁芯套零件的方按，采用先冲孔、再预剪、之后翻边，最后落料的工艺。其次，是对零件的排样方按的设定，通过计算，选择最优的排样方按。之后，则是对冲压凹凸模的设计计算，合理的冲裁间隙关系着冲裁模的冲裁质量和冲裁模具本身的寿命，也是模具设计中较为重要的一个环节。最后是模架和压力机的选用。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 12 日 12 月 2 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。 2012 年 12 月 3 日 3 月 1 日 ： 工作计划、进度 。 2013 年 3 月 4 日 3 月 15 日： 查阅参考资料， 学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 3 月 18 日 4 月 12 日： 冲压工艺设计，模具结构设计，刃口尺寸和主要零件结构设计和尺寸计算 。 2013 年 4 月 15 日 5 月 3 日： 绘制模具装配图和零件图 。 2013 年 5 月 6 日 5 月 25 日： 工艺文件、 毕业论文撰写和修改工作。 预期成果： 1完成模具 装配图： 1 张（ 2零件图：主要非标准件零件图（不少于 5 张）； 3冷冲压工艺卡片： 1 张； 4设计说明书： 1 份； 5翻译 8000 以上外文印刷字符或译出约 5000 左右汉字的有关技术资料或专业文献，内容要尽量结合课题。 特色或创新之处 该课题主要针对锁芯套零件，在对零件冲孔、翻边和落料的成形工艺分析的基础上，提出了该零件采用多工位级进模的冲压方案 在排样方按上采用利用率高的斜排。 已具备的条件和尚需解决的问题 了解冲压的知识，比如说 模具零件的认识和 冲压机的工作原理 。 理论与实践有 着不可避免的差距，由于没有设计经验，在实际设计时，会遇到许多问题。在零件排样和料带设计中，由于实际定位和导向零件的设计，需要做一定的修改。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室 主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 英文原文 of be by of be is a of is It is a of It In is in of by of to of on of be to be in of is in is no or on it is to to to on of to of it is on of in of be by in of of of of in of (1)of is it be 0,t=0 0,t=is a as 2)In 0, to /（ =/（ =t/（ t =k 1.1 ， ， t of of ， of of m is m=（ +t） /3; k is a In /（ 2=3/（ 2=3t/-（ t+） =k 0, in if , in be to In 0， （ t+） 2,0. =0 . In = ， =0 t 0 t=0, 2 0 0, is in be it be in of 0， （ t+） ,0. = =0 =,=0, in in =0, =2, in in is as of of is in ON of of in OH of of of by of is (1)of is to t=0), it be 0 tin of is in on =2,=0;2,0. 0 tin of is in on . =2, =0; 2,0. of is in OL of of in OE of of (3) of is to of is of to be as 1)0, |, 2 in if is in is in of 0, |, =0,0,0, |, by of 0, is in If is , in is in of in is =0, 0, 0,|, 2- 0 0. in is or in of =0,0,0, |, .2 by of =0, 0, 0,0 + + of in of in in to by on of is to be by or on in 2 on to of in to of an 2 of 0,| + | of 0,| + | | - - + /4 /4 + + - of e n s i l ef o r m i n gC o m p r e s s i o nf o r m i n gS t r e n g t hC a p a b i l i t y o fa n t i - w r i n k l eu n d e r t h e t e n s i l ea n d c o m p r e s s i v es t r e s s e a p a b i l i t y o fa n t i - n e c k i n gD e f o r m a t i o t y a n de x t e n s i o n c a p a b i l i t yP l a s t i c i t yC a p a b i l i t y o fa n t i - w r i n k l eD e f o r m a t i o nf o r c e a n d i t sA n i s o t r o p y v a l u e o f rH a r d e n i n g c h a r a c t e r i s t i c r e s i s t a n c eC h e m i s t r y c o m p o n e n tS t r u c t u r c o n d i t i o n sH a r d e n i n g c h a r a c t e r i s t i c sS t a t e o f s t r e s o f s t r a i nH a r d e n i n g c h a r a c t e r i s t i c sD i e s h a p p r o e r t of t h e n a n d t h i c k n e s sC h e m i s t r y c o m p o n e n tS t r u c t u r c o n d i t i o n 文译文 冲压变形 冲压变形工艺可完成多种工序，其基本工序可分为分离工序和变形工序两大类。 分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工艺方法，主要有落料 、冲孔、切边、剖切、修整等。其中有以冲孔、落料应用最广。变形工序是使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不破裂的工艺方法，主要有拉深、弯曲、局部成形、胀形、翻边、缩径、校形、旋压等。 从本质上看，冲压成形就是毛坯的变形区在外力的作用下产生相应的塑性变形，所以变形区的应力状态和变形性质是决定冲压成形性质的基本因素。因此，根据变形区应力状态和变形特点进行的冲压成形分类，可以把成形性质相同的成形方法概括成同一个类型并进行系统化的研究。 绝大多数冲压成形时毛坯变形区均处于平面应力状态。通常认为在板材表面上不受外力的作 用，即使有外力作用，其数值也是较小的，所以可以认为垂直于板面方向的应力为零，使板材毛坯产生塑性变形的是作用于板面方向上相互垂直的两个主应力。由于板厚较小，通常都近似地认为这两个主应力在厚度方向上是均匀分布的。基于这样的分析，可以把各种形式冲压成形中的毛坯变形区的受力状态与变形特点，在平面应力的应力坐标系中 (冲压应力图 )与相应的两向应变坐标系中 (冲压应变图 )以应力与应变坐标决定的位置来表示。也就是说，冲压应力图与冲压应变图中的不同位置都代表着不同的受力情况与变形特点 (1)冲压毛坯变形区受两向拉应力作用时，可 以分为两种情况：即 0 t=0和 0， t=0。再这两种情况下，绝对值最大的应力都是拉应力。以下对这两种情况进行分析。 1)当 0 且 t=0 时，安全量理论可以写出如下应力与应变的关系式： (1 /（ - m） = /（ - m） = t/（ t - m） =k 式中 ， ， t 分 别 是 轴对称冲压 成 形时 的 径向 主 应变 、切向主 应 变和厚度方向上的主 应变 ； ， ， t 分 别 是 轴对称冲压 成 形时 的 径向 主 应 力、切向主 应 力和厚度方向上的主应 力； m 平均 应 力， m=（ + + t） /3； k 常数 。在平面 应 力 状态 ，式（ 1 1）具有如下形式： 3 /（ 2 ） =3 /（ 2 - t） =3 t/-（ t+ ） =k （ 1 2） 因为 0，所以必定有 2 0 与 0。 这个结 果表明：在 两向拉应 力的平面 应 力 状态时 ，如果 绝对 值最大 拉应 力是 ，则在这个方向上的主应变一定是正应变，即是伸长变形。 又因为 0，所以必定有 -（ t+ ） 2 时， 0。 的变化范围是 = =0 。在双向等拉力状态时， = ，有式（ 1 2）得 = 0 及 t 0 且 t=0 时，有式（ 1 2） 可知：因为 0，所以 （ 2） 定有 2 0 与 0。这个结果表明：对于两向拉应力的平面应力状态，当 的绝对值最大时，则在这个方向上的应变一定时正的，即一定是伸长变形。 又因为 0，所以必定有 -（ t+ ） ， 0。 的变化范围是 = =0 。当 = 时， = 0， 也就是在 双向等拉力 状态下 ，在 两个拉应 力方向 上产 生 数 值相同的伸 长变形 ；在受 单向拉应 力 状态时 ， 当 =0 时， = /2，也就是说， 在受 单向拉应 力 状态下 其 变形 性 质 与一般的 简单 拉伸是完全一 样 的 。 这种变形与受力情况，处于冲压应变图中的 围内（见图 1 1）；而在冲压应力图中则处于 围内（见图 1 2）。 上述两种冲压情况，仅在最大应力的方向上不同，而两个应力的性质以及它们引起的变形都是一样的。因此，对于各向同性的均质材料，这两种变形是完全相同的。 (1)冲压毛坯变形区受两向压应力的作用，这种变形也 分两种情况分析，即 0 与 t0，即在板料厚度方向上的 应变 是正的，板料增厚。 在 方向上的变形取决于 与 的数值：当 =2 时， =0；当 2 时， 0。 这时 的变化范围是 与 0 之间 。当 = 时，是双向等 压 力状态时，故有 = 0 与 t0，即在板料厚度方向上的 应变 是正的，即 为压缩变形 ，板厚增大。 在 方向上的变形取决于 与 的数值：当 =2 时， =0；当 2 ， 0。 这时， 的数值只能在 0。这种变形与受力情况，处于冲压应变图中的 围内（ 见图 1 1）；而在冲压应力图中则处于 围内（见图 1 2）。 (1)冲压毛坯变形区受两个异号应力的作用，而且拉应力的绝对值大于压应力的绝对 值。这种变形共有两种情况，分别作如下分析。 1）当 0， | |时，由式（ 1 2）可知：因 为 0， | |，所以一定有 2 0 及 0。 这个结 果表明：在异 号 的平面 应 力 状态时 ，如果 绝对 值最大 应 力是 拉应 力 ，则在这个绝对值最大的拉应力方向上应变一定是正应变，即是伸长变形。 又因为 0， | |，所以必定有 0 0， 0， | |时，由式（ 1 2）可知： 用与前项相同的方法分析可得 0。 即在异 号应 力 作用的平面 应 力 状态下 ，如果 绝对 值最大 应 力是 拉应 力 ，则在这个方向上的应变是正的，是伸长变形；而在压应力 方向上的应变是负的（ 0， 0， 0， | |时，由式（ 1 2）可知：因 为 0， | |，所以一定有 2 - 0， 0， 即在 拉应 力方向上的 应变 是正的，是伸长变形。 这时 的变化范围 只能在 = 与 =0 的范围内 。当 = 时， 0 0， 0， | |时，由式（ 1 2）可知： 用与前项相同的方法分析可得 0， 0， 0, 0 + 伸长类 + 伸长类 表 1 2 伸长类成形与压缩类成形的对比 项目 伸长类成形 压缩类成形 变形区质量问题的表现形式 变形程度过大引起变形区产生破裂现象 压力作用下失稳起皱 成形极限 3 主要取决于板材的塑性，与厚度无关 4 可用伸长率及成形极限断 4 主要取决于传力区的承载能力 5 取决于抗失稳能力 6 与板厚有关 变形区板厚的变化 减薄 增厚 提高成形极限的方法 4 改善板材塑性 5 使变形均匀化，降低局部变形程度 6 工序间热处理 4 采用多 道工序成形 5 改变传力区与变形区的力学关系 6 采用防起皱措施 伸 长 类 成 形胀形拉 深翻 边压 缩 类 成 形压 缩 类 成 形扩 口拉 深胀 形伸 长 类 成 形缩 口缩 口扩口+ - - + /4 /4翻 边- + + - 图 1 3 冲压应变图 双向受压 0, | | + 伸长类 | | | 压缩类 异号应力 0, | | + 伸长类 | | | | 压缩类 冲压成形极限变形区的成形极限传动区的成形极限伸长类变 形压缩类变 形强 度抗拉与抗压缩失衡能力塑 性抗缩颈能 力变形均化与扩展能力塑 性抗起皱能 力变形力及其 变 化各向异性 值硬化性能变形抗力化学成分组 织变形条件硬化性能应力状态应变梯度硬化性能模具状态力学性能值与 值相对厚度化学成分组 织变形条件图 1 3 体系化研究方法举例 周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注11月 12日 2月 2日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书存在问题：对课题所涉及的内容不怎么了解，对设计目的及要求不明确。改进方法：向指导老师请教，通过导师指导后，查阅相关资料，重新填写报告。4012年 12月 3日 月 20日 指导专业实训 机械制造综合实训，机械零件加工方法和加工工艺编制存在问题：拥有理论基础，但缺乏实际经验。改进方法：及时的对自己的知识点查漏补缺，逐渐了解，参与其中。11013年 1月 21日 日 指导毕业实习 到企业进行岗位实习，了解本专业的实践知识 存在问题：对于真实模具不熟悉，缺乏实际操作经验。改进方法：注意观察工人师傅工作过程，并向他们请教。13 2013年 3月 4日 日 查阅参考资料 查阅与设计有关的参考资料不少于10篇，其中外文不少于5篇存在问题：由于工作原因，空闲时间很少，查阅资料太少，身边资料欠缺，相关理论知识不足。改进方法：利用周末的时间去校图书馆、新华书店等地方翻阅书籍，并利用工作之余在网上搜索相关资料加以整理14 2013年 3月 11日 5日 翻译外文资料 翻译外文资料（8000存在问题：英语水平低，专业词汇不足，外文资料看不懂。改进方法：上网查询，请教老师和同学，查阅字典。15 2013年 3月 18日 2日 设计模具冲压工艺方案 分析产品图、分析冲压工序、排样方案，优选确定模具冲压工艺方案存在问题：缺乏实际操作经验，制定的工艺方案不合理。改进方法：查阅他人设计的模具内容，翻阅专业资料，学习他人的经验。16 2013年 3月 25日 9日 模具结构分析 确定模具结构存在问题：模具结构设计不合理，尺寸计算有误差公式运用错误。对模具设计数据不了解。改进方法：询问导师及工厂师傅，查阅多种参考资料，改进模具结构，提高计算正确率。17 2013年 4月 1日 日 模具刃口尺寸计算 计算模具刃口所需的尺寸存在问题：刃口计算原则不对，错误使用各种计算公式，没有合理的排布尺寸。改进方法：查阅相关资料，翻阅理解前人的设计方案，通过分析公式的计算原则和应用条件，合理运用各种公式。18 2013年 4月 8日 2日 主要零件结构设计和计算 主要零件结构设计和尺寸计算存在问题：模具零件的结构设计不合理，甚至存在不能按设计要求加工的情况，零件结构尺寸选取不合理。改进方法：询问指导老师，结合加工设备，重新零件结构。存档编码：无锡太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别：信机系 班级：机械95 学生姓名：王吉 课题（设计）名称： 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 开始日期： 2012年 11月 12日周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注19 2013年 4月 15日 9日 画装配图 初步绘制模具装配图存在问题：不能熟练操作绘图软件，实际装配不正确。改进方法：加以训练表示出合理的装配关系。20 2013年 4月 22日 6日 完成装配图 修改模具装配图存在问题：装配图中标准件画法不正确，技术要求填写不合理，没能正确填写明细栏。改进方法：翻阅书本，请导师检阅，并认真修改。21 2013年 4月 29日 日 绘制零件图 绘制模具主要零件的零件图，不少于5个存在问题：零件图的表达方案不合理，零件图上尺寸公差不符合实际要求，粗糙度选用不规范。改进方法：修改零件图的表达方案，完善尺寸标注和技术要求。22 2013年 5月 6日 0日 填写冲压工艺和完善设计资料等 填写冲压工艺卡片等 存在问题：不清楚冲压行程，工艺编排不正确。改进方法：请教工厂师傅，重新填写工艺卡片。23 2013年 5月 13日 7日 设计说明书（论文）、摘要和小结编写 完成设计说明书（论文）、摘要和小结存在问题：说明书（论文）的格式不规范，摘要不合理，关键词不恰当。改进方法：按学院要求重新修改书面格式，重新并编写摘要。24 2013年 5月 20日 5日 上交资料、准备答辩 整理所有资料，打印后上交指导教师，准备答辩 按指导老师要求结合学院要求整理书籍及资料，并装订成册，进行答辩。说明： 1、 “工作计划、进度 ”、 “指导教师意见并签字 ”由指导教师填写， “每周主要完成内容 ”， “存在问题、改进方法 ”由学生填写。2、本表由各系妥善归档，保存备查。无锡 太湖学院 冷冲压工艺卡片 零件名称 锁芯套 零件图号 115401 材料牌号及规格 08F 45 L 毛坯种类 带料 毛坯尺寸 45 L 每毛坯可制件数 1件 /每 序号 工序名称 工序内容 冲压 设备 工艺装备 一次加工数 工 序 附 图 10 冲孔 冲 4个孔 其中 2个定位孔 具 和自动送料机构 1 20 冲孔 冲 2个 孔 其中一个预冲孔 具和自动送 料机构 1 30 冲裁 预剪 具和自动送 料机构 1 40 成形 翻边 具和自动送 料机构 1 50 冲裁 切断 具和自动送 料机构 1 60 检验 检验 班级 机械 95 姓名 王吉 学号 0923215 日期 改 日期 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923215 学生姓名： 王 吉 指导教师： 钟建刚 （职称 ： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声 明：所呈交的毕业设计（论文） 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 95 学 号： 0923215 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 来源于无锡明达电器有限公司，是电器产品上的一个零件。 模具是机械 工程及其自动化专业的一个专业方向，选择模具方向的毕业设计题目完全符合本专业的要求，从应用性方面来说，模具又是生产效率极高的工具之一，能有效保证产品一致性和可更换性，具有很好的发展前途和应用前景。连续模在模具中技术含量高，制造、装配难度大，因此本课题研究连续模的冲压工艺、排样方案、模具结构分析等方面，同时要求学生要有良好的心理素质和仔细认真的作风，对学生也是一次很好的练习机会。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 综合应用各种所学的专业知识，在规定的时间内对产品进行冷冲压工艺分析，制订完整的冲压 工艺方案，并完成整副模具设计、数据计算和图纸（所有图纸折合 少于 ）绘制，具体内容如下： 1完成模具装配图： 1 张（ 零件图：主要是非标准件零件图（不少于 5 张）； 3冷冲压工艺卡片： 1 张 ； 4设计说明书： 1 份（ 15000 字以上，其中参考文献不少于 10 篇，外文不少于 5 篇）； 5翻译 8000 以上外文印刷字符，折合中文字数约 5000 字的有关技术资料或专业文献，内容要尽量结合课题。 四、接受任务学生： 机械 95 班 姓名 王 吉 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 冲压模具的工作原理主要是根据零件的外形及工艺要求选用合适的凸模和凹模将板料分离或成形而得到所需制件。因为模具主要用于工件的大批量生产，而且模具需要保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，所以要考虑模具的设计能否满足工件的工艺性，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。本次设计中不仅要确保设计的模具做出的零件能满足工作要求、模具要 有足够的使用寿命，还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务。根据一系列的分析、设计、查表、计算，最终确定模具的模架采用对角型模架，凸模凹模采用分别加工法，这样可以采用线切割等数控设备来一次完成全部的工序加工。卸料方式采用弹性卸料，排样方式采用有废料斜排的方式以及采用级进冲压。 关键词 ：落料 ； 翻边 ； 冲孔 ； 级进模 is a of is to to to to of to a of to of so of to of to to it to be to a of of so to a of of V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 课题的研究内容和意义 . 1 内外的发展概况 . 1 课题应达到的要求 . 1 2 工艺性分析和工艺方案的确定 . 3 件图 . 3 件的工艺性分析 . 3 具材料的选用 . 4 冲模材料的选用要求 . 4 料的选择原则 . 4 裁工艺方案的确定 . 4 样 . 5 样方法 . 5 边值与条料宽度及工位的确定 . 6 3 设计计算 . 9 边力的计算 . 9 冲孔大小的确定 . 9 边系数 . 9 裁力的计算 . 10 料力、推件力、顶出力的计算 . 11 压力的计算 . 12 模压力中心的确定 . 12 压设备的确定 . 14 4 结构设计 . 16 模凸模设计 . 16 、凹模分别加工时的计算法 . 16 凸、凹模配作加工时的计算方法 . 21 位方式的选择 . 24 升两用销 . 24 导销 . 25 料、出件方式的选择 . 27 架及零件 . 27 余零部件 的选择与尺寸的确定 . 29 5 总结和展望 . 33 论 . 33 足之处及未来展望 . 33 致 谢 . 34 参考文献 . 35 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 1 1 绪论 课题的研究内容和意义 本课题研究对锁芯套零件的连续模设计，其中包括冲压工艺、排样方案、模具结构分析等方面，通过平时的学习和专业老师的精心指导以及查阅大量资料，从而进 行的模具设计。 首先，要对零件的工艺进行分析，课题的锁芯套零件的方按，采用先冲孔、再预剪、之后翻边，最后落料的工艺。其次，是对零件的排样方按的设定，通过计算，选择最优的排样方按。之后，则是对冲压凹凸模的设计计算，合理的冲裁间隙关系着冲裁模的冲裁质量和冲裁模具本身的寿命，也是模具设计中较为重要的一个环节。最后是模架和压力机的选用。 模具是机械工程及其自动化专业的一个专业方向，选择模具方向的毕业设计题目完全符合本专业的要求，从应用性方面来说，模具又是生产效率极高的工具之一，能有效保证产品一致性和可更换性，具有很 好的发展前途和应用前景。连续模在模具中技术含量高，制造、装配难度大，因此本课题研究连续模的冲压工艺、排样方案、模具结构分析等方面，同时要求学生要有良好的心理素质和仔细认真的作风，对学生也是一次很好的锻炼机会。 内外的发展概况 随着电子、信息等高新技术的不断发展，模具 向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。模具 术是模具设计、制造技术的发展方向，模具和工件的检测数字、模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具产业的逆向工程以及模具软件应用的 网络化是主趋势。 模具发展日新月异，今后其发展趋势大致包括以下方面： 对于大批量生产用模具，应向高效率发展。如为了适应当前高速压力机的使用，应发展多工位级进模以提高生产效率。 对于小批量生产用模具，为降低成本，缩短模具制造周期，尽量发展薄板冲模，锌合金、低熔点合金，环氧树脂等简易模。 为了提高效率和保证制品的质量，要采用多工位级进模及具有组合功能的双色，多色塑料注射模等。 高效率必然需要高寿命，为了达到高寿命，除模具本身结构优化外，还要对材料的选用和热处理，表面强化技术予以开发和创新。 要实现模具的高精度，在模具的设计与加工中必然要使用高精度加工设备和高技术加工工艺。要进一步发展数控机床和加工中心的使用，要发展高新技术。 目前，我国的模具工业与国外发达国家相比，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低， 术的普及度不高，许多先进技术应用还不够广泛，特别是在大型，精密，复杂和长寿命模具技术上存在着明显的差距。 课题应达到的要求 综合应用各种所学的专业知识，在规 定的时间内对产品进行冷冲压工艺分析，制订完整的冲压工艺方案，并完成整副模具设计、数据计算和图纸（所有图纸折合 少于无锡太湖学院 学士学位论文 2 ）绘制，具体内容如下： 1完成模具装配图： 1 张（ 2零件图：主要是非标准件零件图（不少于 5 张）； 3冷冲压工艺卡片： 1 张 ； 4设计说明书： 1份（ 15000字以上，其中参考文献不少于 10篇，外文不少于 5篇）； 5翻译 8000 以上外文印刷字符，折合中文字数约 5000 字的有关技术资料或专业文献，内容要尽量结合课题。 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 3 2 工艺性分析和工艺方案的确定 件图 工件名称 ： 锁芯套 生产批量 ：大批量 材 料 ： 08F，厚 件图 件的工艺性分析 此零件的外形 、 两个 和一个 孔可 通过落料，冲孔加工出来。中间带有凸台的孔可用两种方法冲压：一种是先拉深，然后从底部冲孔。此种方法在进行拉伸时，圆锥部位的材料一部分是从底面流动而来，另一部分是从主板上流动而来，而后者若材料流动留有余量，就要增加工件排样的步距，从而增加材料的消耗。第二种方法是先冲孔再冲压，此则属于翻边工序，翻边时材料流动的特点是预孔周围的材料沿着圆周方向伸长，使材料变薄，而径向材料长度几乎不变，因而不会引起主板上的材料流动，排样时按正规冲裁设计的搭边值即可，可以节省材料，因此采用第二种方法。 冲压件的工艺性是指冲压件对冲 压工艺的适应性，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求，冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。下面是冲压需满足的工件的工艺性： （ 1）冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当圆角； （ 2）冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽； （ 3）腰圆形件，圆弧半径应大于料宽的一半，及能采用少废料排样，如圆弧半径等于工 件宽度一半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生； （ 4）冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小； 无锡太湖学院 学士学位论文 4 （ 5）冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不 宜太短。 具材料的选用 冲模材料的选用要求 冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能有： （ 1）应具有较高的变形抗力。主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、抗弯强度等。其中硬度是模具重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度达到 60能保证模具具有较高的抗变形能力。 （ 2）应具 有较高的断裂抗力。主要抗力指标有材料的抗冲击性能、抗压强度、抗弯强度。冲击载荷下抵抗模具产生裂纹的能力，也是作为防止断裂的一个重要依据。一般情况下，韧性越高的材料断裂抗力越大，而材料基体中碳含量越高冲击韧性越高，所以载荷较大的冷冲镦、易受偏心弯曲载荷的剪切模、细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性，基体中含碳量要高。 （ 3） 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能。模具在交变应力条件下易产生疲劳破坏，表面易形成刮痕凹槽等，因此对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性和抗疲劳性能，需要在硬度高的基体上均匀 分布大量细小的碳化物。 （ 4） 应具有较好的冷、热加工工艺性。钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性、脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。 料的选择原则 （ 1）钢材的失效是影响模具寿命的主要因素。要针对模具的失效形式选用钢材： 为防模具开裂，要选用韧性好的材料； 为防磨损，应选用合金元素高的材料； 对于大型冲模应选用淬透性好的材料； 为保持钢材硬度，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢； 为防热处理变形，对于形状复杂的零件应选用含碳量高、淬透性好 的合金材料。 （ 2）要根据制品批量大小选用材料。对于制品批量大的模具，一般采用优质合金钢，而批量小的模具则采用碳素钢，以降低成本。本模具用于制品的大批量生产，所以选用优质合金钢。 （ 3）要根据冲模零件的作用选择。凸模凹模可采用有色金属或黑色金属，而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。 最终选择凸模凹模用 9支撑板、卸料零件、导向件 等用 45#。 裁工艺方案的确定 该零件的加工包括冲孔、翻边、落料三个工序，有以下三种工艺方案： （ 1）先冲孔，后翻边和落料，采用单工序模生产； （ 2）先冲孔 翻边后落料复合冲压，采用复合模生产； （ 3）冲孔翻边落料级进冲压，采用级进模生产。 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 5 根据零件的特点，经过对模具的分析可知采用级进模生产比较合适，工作效率也高。 样 样方法 目前，在我国冲压生产中，冲裁件的坯料形状多数是条料和带料，而条料多数是由大张板料裁剪而成的。合理的排样对提高材料的利用率，降低材料的消耗，提高冲裁件的精度和虫牙模具的寿命有着极大的影响。 常用的排样方法有三种： （ 1）有废料排样：沿工件全部外形冲裁，在冲件周边都留有搭边因此材料利用率低，但冲件尺寸完全由冲模来保证， 因此精度高，模具寿命也高，生产中绝大多数冲裁件都是采用有废料排样。 （ 2）少废料排样：沿着工件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 （ 3）无废料排样：沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高，劳动生产率也高。 少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还有简化模具结构、降低冲 裁力和提高生产率等优点，并且工件须具有一定的形状才能采用。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。 图 2此制件的三种排样方案，现就这三种方案进行比较分析：方案 为斜排， 方案 为直排，方案 为 对 排。三种方案从制件精度、冲模结构及模具寿命相比都差不多，但从材料利用率考虑，方案 的材料利用率最高 ，方按次之， 方案 的材料利用率最差。但方按冲裁时材料需要调头，较为麻烦。综合考虑， 方案 为最合理的排样方案。根据以上分析，最终确定采用有废料斜排的方式 。 图 样方案 无锡太湖学院 学士学位论文 6 边值与条料宽度 及工位 的确定 （ 1）搭边值的确定 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率，同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。 搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理确定搭边数值。搭边过大，材料利用率低；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚 至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。根据生产的统计，正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高 50以上。 搭边值是由经验确定的，查表 2得排样时选用的最小搭边值： 3a 1 (a 为工件与工件 搭边 ，1边 ) 1 表 2最小搭边值经验表 条料宽度 手工送料 自动 送料 圆形 非圆形 往复送料 a 1a a 1a a 1a a 1a 1 2 3 2 12 2 2 23 3 2 34 3 5 4 4 3 45 4 3 5 4 6 5 5 4 56 5 4 6 5 7 6 6 5 68 6 5 7 6 8 7 7 6 8 7 6 8 7 9 8 8 7 （ 2）条料宽度的确定 在排样方式和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度。 零件精度要求不高，为了简化模具，采用无测压装置， 由表 2得 条料与导料板间间隙最小值为 z 。 表 2料板与条料之间的最小间隙 料厚度 t 无侧压装置 有侧压装置 条料宽度 B 条料宽度 B 100 以下 100200 200300 100 以下 100 以上 约 1 5 8 15 1 5 8 条料宽度 B： 1B D + 2 a锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 7 式子 B 条料宽度尺寸 ( D 工件在条料宽度方向上的尺寸 (1a 工件与条料边缘之间的 搭边 值 (由公式得 ： B 4 0 . 5 5 2 2 4 4 . 5 5 m m 导料板之间的距离 A： 1A D 2 a 2 z 4 0 . 5 5 2 2 2 0 . 5 4 5 . 5 5 m m 图 宽步距 图 （ 3）步距的确定 步距 S D a 式子 S 步距 (D 工件在送料方向上的尺寸 (1a 工件与工件之间的 搭边 值 (由公式得 ： S 2 1 . 9 8 3 2 4 . 9 8 m m （ 4） 零件加工工位的确定 零件加工分为 5 个工位，如图 2 第一工位：冲 2 个 孔 第二工位：冲 1 个 4孔和翻边预冲 工艺孔 第三 工位： 部分落料 第 四 工位：翻边 第 五 工位： 最后 落料，工件从底孔中漏出。 无锡太湖学院 学士学位论文 8 图 工工位 图 由以上分析可知，该模具的动作过程为：先冲出翻边时用的工艺孔 和 3 个冲裁孔 ，然后 预剪 ， 之后是翻边，最后完全落料。原因是翻边时的拉扯力会导致相临工件变形，预剪以减少 工件变形。 模具的动作需要在不同的工位上完成，所以模具的定位要绝对正确，才能冲制出合格的产品。 锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 9 3 设计计算 边力的计算 翻边的计算有： 据工件图计算翻边前毛坯孔径，称为底孔孔径，底孔周边材料在翻边时材料没有径向流动。 冲孔大小的确定 图 边 图 毛坯的计算 （如图 32 预冲孔直径： 11d D r t / 2 2 h 9 . 8 0 . 3 0 . 5 / 2 2 1 . 7 4 . 6 8 （ ）这里取孔的直 径为 d 翻边后的厚度： 10t t s q r t d / D 0 . 5 s q r t 4 . 7 / 8 . 2 0 . 3 7 9 这里取1t m翻边后直边的平均直径：1D D 0 t / 2 8 . 2 0 . 3 8 / 2 8 . 3 9 m m 这里取 D 边系数 K d/ D （ 式中 K 系数 d 预冲孔直径 D 翻边后直边的平均直径 K 值愈大，变形程度愈小： K 值愈小，变形程度愈大。 由公式 ( K 3 / 7 . 8 0 . 3 8 5 根据表 3合要求 无锡太湖学院 学士学位论文 10 表 3碳钢的极限翻孔系数 翻边方法 孔的加工方法 比值 do/t 100 50 35 20 10 8 3 1 球形凸模 钻后去毛刺冲 孔 圆柱形凸模 钻后去毛刺冲 孔 表 3材料力学性能 材料名称 材料牌号 材料状态 抗剪强度 /拉强度 /长率 屈服点 /性模量 /通碳素钢 08F 已退火的 220310- 280390- 32 180 10F 260360- 330450- 32 200 190000 15F 220340- 280420- 30 190 8 260340- 300440- 29 210 198000 10 250370- 320460- 28 155 270380- 340480- 26 280 202000 边力的计算采用以下公式： F 1 . 1 t D d (式中 F 翻边里，单位为 N 材料的屈服强度，单位为 翻边直径，单位为 mm d 毛坯的预冲孔，单位为 mm t 毛坯厚度，单位为 公式 (： F 1 . 1 0 . 5 1 8 0 8 . 4 4 . 7 1 1 5 0 N （ ） 裁力的计算 该模具采用平刃口模具进行冲裁，其理论冲裁力 F（ N）可按下式计算： F (式中： K 系数 L 冲裁件周长 mm t 材料厚度 材料抗剪强度 择设备时，需要考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以一般取 K 。因为在该模具中需要冲压的部位主要有外形，孔、直径为 4 的孔 、直径为 孔 和 直径为 工艺孔，计算其周长分别为：锁芯套冷冲压工艺及级进模设计 11 99 材料厚度 t 。材料抗剪强度310M 由 公式 (： F K L t 1. 3 9 9 0 . 5 3 1 0 1 9 9 4 8 . 5 N 外 1 . 5F K L t 1 . 3 4 . 7 0 . 5 3 1 0 9 4 7 . 0 5 N 4F K L t 1 . 3 1 2 . 6 0 . 5 3 1 0 2 5 3 8 . 9 N 8 . 2F K L t 1 . 3 2 5 . 8 0 . 5 3 1 0 5 1 9 8 . 7 N 4 . 7F K L t 1 . 3 1 4 . 8 0 . 5 3 1 0 2 9 8 2 . 2 N 冲裁力： 1 . 5 4 8 . 2 4 . 7P F F F F F 外1 9 9 4 8 . 5 9 4 7 . 0 5 2 5 3 8 . 9 5 1 9 8 . 7 2 9 8 2 . 2 料力、推件力、顶出力 的计算 在冲裁过 程结束后，由于材料的弹性恢复，会使冲孔件箍在冲孔头上，落料件卡在凹模洞口内，为了使冲裁工作能够顺利，连续的进行下去，在冲裁过程完成以后，必须迅速的由卸料机构和顶出机构完成卸料推件（或顶件）工作，由于卸料推件（或顶件）会使 冲压设备负荷增加，因此在选择冲床吨位和设计冲模的卸料机构及顶出机构之前，先要计算出卸料力，推件力和顶件力。 卸料力是将箍在凸模上的板料卸下时所需要的力；推件力是将落料件顺着冲裁凹模洞口推出时所需的力；顶件力是将落料件逆着冲裁方向顶出凹模刃口时所需的力，如下图 图 料力、推件力、顶件力示意图 由于影响卸料力、推件力和顶
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