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4408冲孔落料级进模设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计） 中 期 检 查 表 学 院： 工学院 学生姓名 李灿 学 号 200940614311 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 (2)班 指导教师姓名 周光永 指导教师职称 副教授 论文（设计）题目 冲孔落料级进模设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 收集资料完毕 总体方案论证，选择，整体结构的初步设计完毕 整体结构设计完毕 三维图基本完成，正在整理中 因为冲孔凸模和落料凸模工作端为非圆形，可否将其固定端也设计为与工作端一样的形状，然后直接用固定板铆接固定凸模。 指导教师意见 签名： 2013 年 3 月 30 日 检查小组意见 组长签名： 2013 年 4 月 1 日 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计）开题报告 学生姓名 李灿 学 号 200940614311 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 (3)班 指导教师及职称 周光永 副教授 学 院 工学院 2013 年 1 月 7 日 毕业论文（设计）题目 冲孔落料级进模设计 文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于 1000字） 研究意义： 模具工业是国民经济各部门发展重要基础产业之一。由于冲压加工具有节材、节能和生产率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益较好，因而冲压生产在制造行业中占有重要地位。冷冲压加工是在室温下，利用安装在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冲压件的一种压力加工方法。我们知道，冷冲模则是将材料加工成所需冲压件的一种工艺设备。冷冲模在实现冷冲压加工中是至关重要的，没有先进的冲模技术，就不能实现先进的冲压工艺。 冲压加工技术应用范围十分广泛 ,在国民经济各工业部门中，几乎都有冲压加工或冲压产品 的生产。如飞机、 拖拉机、电机、电器、仪表、铁道、电信、化工以及轻工日用新产品中均占有相当的比重。并具有如下特点： 1)、 生产率高、操作简单、容易实现机械化和自动化，特别适合于成批大量生产； 2)、 冲压零件表面光洁，尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉； 3)、 在材料消耗不多的情况下，可以获得强度高，刚度大，而重量小的零件； 4)、 可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。 随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，模具已成为当代工业生产的重要手段，冲压生产和模具工业得到了世界各国的高度重视。另外一个方面，很好的撑握了冷冲压模具的设计方法，将在以后的工作中对我有很大的帮助，所以我选择冷冲模具设计作为我的毕业题目。 国内外研究现状： 模具产业的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志。目前，世界模具市场可以说是供不应求，市场需求量维持在 700 亿至 850 亿美元，被称为“不衰亡工业”。同时，我国的模具产业经过几十年的曲折发展，也迎来了新一轮的发展机遇 ,从以前只能靠进口到现在部分进口，已经跨越了以大步，但还有一些精密的冲模自己还不能生产，只能依靠进口来满足生产的需要。 发展趋势 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与进步。其主要表现在以下几个方面： 1）、 随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使模具的设计和应用更为方便。计算机技术与模具技术完美结合，模具计算机机辅助技术（ 助工程（ 20 世纪 70 年代迅速发展起来的，到 80 年代已进入了实用化，大大减少 了模具设计与制造人员的重复劳动，使设计人员可以把主要精力放在创新和开发上。特别是 、 软件的应用，数控技术的发展，以及电火花和线切割技术的推广更一步推动了模具产业的发展。 2）、简易制模工艺的研究，为了及时的更新产品的花色品种，降低成本和适应小批量产品生产的要求，开展了简易制模工艺。 3）、模具标准化，目前发达国家模具标准化程度达到模具加工工作量的30以上，并且有完美的标准化体系列，包括零件标准和模架标准，国际化组织已制定了国际模具系列标准，标准件品种多，规格全，质量高，而且均已商品化，特别是 对一些通用件的使用越来越多，其大大提高了他们的互换性，加强了各个地区的合作。对整个模具行业水平的提高也起到了重要作用。 主要参考文献 : 1王秀凤 张永春 冷冲压模具设计与制造（第二版） M北京：北京航空航天大学出版社 2毛卫平 肖爱民 袁铁军 冲压模具设计与制造 M北京：化工工业出版社 3欧阳波仪 现代冷冲模设计应用实例 M北京：化工工业出版社 4周玲 冲模设计实例详解 M北京：化学工业出版社 5薛 啟翔 冲压模具设计结构图册 M北京：化学工业出版社 6郭 克希 王建国 机械制图 M北京：机械工业出版社 7温松民 互换性与技术测量基础 M长沙：湖南农业大学出版社200 年 10 月 8王世彤 . 机械原理与零件 M北京：高等教育出版社 2004 年3 月 9孙恒 陈作模 . 机械原理 M北京：高等教育出版社 1996 年5 月 研究方案 （ 研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等） 研究目的： 通过本次毕业设计，使同我们能够真正的巩固所学的专业知识。在这次毕业设计中，我们将会运用到许多绘图和分析软件，我们可以在此基础上掌握运用专业软件解决实际问题的能力。本课题的研究将涉及一些二维和三维的软件的应用，如 等，以及件的应用。这将会使我们运用这些软件的能力得到提升。同时本次毕业设计还涉及到冲孔模的相关知识。因此通过本次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。 另外，通过本次毕业设计，将使我掌握写论文的一般步骤及方 法。同时也提高了我如何快速而有效的查阅相关信息的方法，不仅锻炼了我在遇到困难时冷静分析。独立思考及解决问题的能力，而且培养了我和同学相互讨论，相互学习的习惯。 研究内容、方法、预期成果、条件保障等 模具行业中，冲压是机械制造中先进的加工方法之一，它利用压力机通过模具对板料加压，使其产生塑性变形或者分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲压主要用于加工板料零件，所以也叫板料冲压。冲压与其它加工方法相比较，无论在技术方面还是经济方面，都有许多独特的优点：即能获得壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，所加工的零件精度较高、尺寸稳定，具有良好的互换性，材料利用率高，生产过程容易实现机械化、自动化等，故冲压加工的应用范围十分广泛。而模具技术的发展对模具行业技术人员的素质和能力都提出了更高的要求，要设计出合格 的冲压模具，必须对它的基本内容和步骤有更清楚的认识与掌握。 这里做的是冲孔、落料级进模设计，主要内容有分析冲压工艺性、制定冲压工艺方案、主要的工艺计算以及模具结构设计，模具装备图。预期成果绘制三维装备效果图得到比较完善的模具装备图，选好模具的各个零件并绘出相应的零件图。 进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等） 2012 年 12 月至 2013 年 2 月 收集资料 2013 年 3 月 1 日至 20 日 总体方案论证，选择，整体结构的初步设计 2013 年 3 月 21 日至 4 月 10 日 整体结构设计，绘制装配图 2013 年 4 月 11 日至 4 月 20 日 绘制零件图 2013 年 4 月 21 日至 5 月 6 日 编写设计计算说明书 论证小组意见 组长签名： 2013 年 月 日 专业委员会意见 专业委员会主任签名： 2013 年 月 日 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计） 开题论证记录 学 院： 工学院 记录人： 学生姓名 李灿 学 号 200940614311 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 周光永 指导教师职称 副教授 论文（设计）题目 冲孔落料级进模设计 论证小组质疑： 1. 模具的主要意义？ 2. 该设计的主要内容有哪些？ 3. 模具主要有哪些特点？ 学生回答简要记录： 1. 模具工业是国民经济各 部门发展重要基础业务之一，由于冲压加工具有节材，节能和生产率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益好，因而冲压生产在制造行业中占有重要地位。 2. 3. 实现自动化，适合成批大量生产； 换性好，成本低廉； 论证小组 成员签名 论证地点： 论证日期： 年 月 日 注：此表可从教务处网站下载中心下载。记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计） 选 题 审 批 表 学 院 ： 工学院 毕业论文 （设计） 题目 冲孔落料级进模设计 选题来源 结合科研课题 课题名称： 冷冲压模具设计与制造 生产实际或社会实际 其他 选题性质 基础研究 应用研究 其他 选题完成形式 毕业论文 毕业设计 提交作品，并撰写论文 指导教师姓名 周光永 职称 副 教授 是否主持或参与过科研课题 是 否 选题依据（科学性、可行性论证）和内容简要 科学性： 模具工业是国民经济各部门发展重要基础产业之一。由于冲压加工具有节材、节能和生产率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益较好，因而冲压生产在制造行业中占有重要地位。 经过近四年 机械设计制造及自动化专业的学习 培养，学生已经具备了一定的专业知识，掌握了相关的研究方法，具有完成该选题的工作能力。 内容简要： 1、 分析冲压工艺性； 2、 制定冲压工艺方案 ； 3、 模具结构设计 。 对学生有无特殊要求： 无 有： 专业委员会意见 专业委员会主任签名： 2012 年 11 月 6 日 注： 黑； 对学生的要求是指该选题对学生在计算机、英语、绘图、语言文字等方面有何特殊要求。 2. 此表可用黑色笔填写，也可打印，但意见栏必须由相应责任人亲笔填写，如不够填写，可另加页。 湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业设计 冲孔落料级进模设计 F 生姓名 ： 李灿 学 号： 200940614311 年级专业及班级： 2009 级机械设计制造及其自动 化 (3)班 指导老师及职称： 周光永 副教授 学 院： 工学院 湖南长沙 提交日期： 2013 年 05 月 湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计 诚 信 声 明 本人郑 重声明：所呈交的本科毕业 设计 是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业 设计 作者签名： 2013 年 5 月 26 日 目录 摘要 1 关键词 1 前言 2 具在国民经济中的地位 2 种模具的分类和占有量 3 国模具工业的 现状 4 国模具技术的 发展趋势 5 2 冲压模具三维 计 6 件 的三维 计 6 艺 结构 零件的三维 计 7 作零件的三维 计 7 位 零件的三维 计 9 料 件的三维 计 9 助 结构 零件的三维 计 10 向零件的三维 计 10 定零件的三维 计 11 固零件的三维 计 11 孔落料模的装配过程三维 计 13 成 爆炸图 16 3 冲裁 件的工艺分析 17 件材料 17 件结构形状 17 件尺寸精度 17 4 冲裁工艺方案 17 5 模具结构形式的选择 18 具的类型的选择 18 料装置 19 料的卸除 19 料方式 19 位装置 19 料形式 19 位零件 19 架类型 19 6 冲压工艺计算 19 样 19 压力计算 20 裁 间隙 的 计算 21 力中心的 计算 21 具 工作部分 尺寸 及公差 22 断 凸模尺寸 23 孔凸凹模尺寸 23 7 主要零部件设计 24 模 的 设计 24 模 的 设计 25 模固定板 的设计 26 板 的设计 27 料橡胶的计算 28 8 设计并绘制模具总装图及选取标准件 28 具总体设计 及压力机的选型 28 具装配图 29 9 结论 30 参考文献 30 致谢 31 1 客车车门垫板级进模设计 学 生：李灿 指导老师：周光永 (湖南农业大学 工学院，长沙 410128) 摘 要 ： 该论文 是对客车车门垫板零件冲孔、落料的级进模设计。 进行零件的形状、尺寸、精度工艺分析，确定合理的工艺方案，确定工序数目。确定毛坯尺寸，合理排样，绘制排样图 。 计算冲孔力、切断力、卸料力、推件力、总冲压力，确定压力中心。计算主要结构零件的尺寸。确定凸、凹模结构，并绘制零件图，设计定位零件，压料、卸料零部件 。 设 计固定零件，选择 其他标准件 。最后用 维图并生成爆炸图。 关键词： 客车车门垫板 ； 落料 ； 冲孔 ； 级进模 ； of 10128, of of of of of of of of AD to D D 1 前沿 模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以 2 及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲裁模具在模具工业中占有举足轻重的地位。 冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。冲压利用冲压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。因此冷冲压模具在工业生产中的地位：是大批生产同形产品的工具，同时也是工业生产的主要工艺装备。所以模具工业是国民经济的基础工业。 模具可保证冲压产品的尺寸精度和质量稳定，而且 在加工中不破坏产品表面。用模具生产零件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其它加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平地提高，在很大程度上取决于模具工业的发展。 目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产效率和质量。一般采用压力机进行零件加工，一台普通压力机每分钟可生产零件几件到几十件，而高速压力机的生产效率已达到每分钟数 百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有 60左右的零件是利用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品， 90左右的零件是利用模具生产出来的；至于日常生活所用的五金、餐具等的大批量生产基本上也是靠模具来进行生产的。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的作用和地位正 日趋上升 。 模具在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高 ，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989年 3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业 领域里，日益成为使用最 3 广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加， 2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。 为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14种排量 80多个车型， 1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000种，共计 5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进 的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 各种模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模， 切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。 3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且 4 有继 续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。 5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业 ，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 我国模具工业的现状 自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。 20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990年仅 60亿元人民币， 1994年增长到 130亿元人民币， 1999年已达到 245 亿元人民币，2000年增至 260270亿元人民币。今后预计每年仍会以 10 15 的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包 括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都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则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，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。其中，冲压模具约占 50 （中国台湾： 40 ），塑料模具约占 33 （中国台湾： 48 ），压铸模具约占 6 （中国台湾： 5 ），其他各类模具约占 11（中国台湾：7 ）。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（ 1961 1981），成长期（ 1981 1991），成熟期（ 1991 2001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。 在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模 5 具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981年 1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等 术，所以台湾模具业接触 术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下， 1994年， 1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。 1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ 同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力 的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 我国模具技术的发展趋势 20世纪 80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作 为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离 。 1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 6 2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 3）推广 术；模具 术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 4）重视快速模具制造技术，缩短 模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 2 冲压模具三维 计 三维 术的出现，使零件设计及模具结构的设计可以直接在非常直观的三维环境下进行，模具设计完成后，可直接根据投影关系自动生成工程图，彻底解决了传统二维设计的弊端。目前，三维 术已广泛地应用于模具的设计，缩短了新产品的开发周期和产品的更新周期，使得开发新产品达到“高质量、低成本、上市快”的目标成为可能 。 下面我将 应用 图 冲孔落料级进模装配图 of 工件的三维 计 客车车门垫板工程图如图所示 示，它的实体图如图 示 ： 7 图 车车门工程图 of 图 车车门实体图 of 工艺结构零件的三维 计 工作零件的三维 计 工作零件包括冲孔凸模、落料凸模、凹模。 首先根据工件的具体尺寸，绘制出工作零件的草图，然后根据设计出的大致尺寸进行三维 步三维零件图绘制，图形绘制完后根据后续零件的设计可在命令界面上对已完成的零件进行修改，图 已修改完毕后的冲孔凸模、落料凸模以及凹模三维图 ： 图 孔凸模 8 图 孔凸模 断 凸模 of 9 图 模 定位零件的三维 计 定位零件的三维 计，定位零件就是一个其控制条料送进距离和保证送进方向的定位销。是标准件 位销 12，其零件实体如图 图 位销 卸料件的三维 计 卸料零部件包括弹压卸料板和卸料橡胶。卸料板具有卸料和压料的双重作用。卸 10 料板的设计在已经设计出零 件的基础上得出具体尺寸。下图 卸料板的三维实体图 ： 图 辅助结构零件的三维 计 导向零件的三维 计 首先是导向零件的三维 于生产批量大，要求模具寿命高，工件精度较高的冷冲压模具，一般采用导柱、导套来保证上下模的精确导向。它们是标准零件，导柱 套 准件号为：导柱 220，导套 5。它们的实体图如图 图 11 固定零件的三维 计 接下来是固定零件的三维 计，包括上下模座三维 计和模柄三维 下模座已有国家标准，分别为 准件号为：上模座 610 310 65、下模座 610 310 75。它们的具体结构根据出料方式和已设计出的具体零部件进行设计修改。实体图如图 示 ： 图 下模座 of of 柄的作用是将模具的上模座固定在压力机的滑块上，按 的实体图如图 示 ： 图 of 紧固零件及其他零件三维 计 最后是紧固及其他零件的三维 计，螺钉与销钉是用于模具零部件进行固定于定位的元件。通常两者选用相同的直径，按标准选取。螺钉选用内六角形为 宜，设计时，应不少于 3个螺钉，拧入被连接件的深度：铸铁为 2d；钢为 d 为螺钉直径 )， 12 标准为： 钉设计 为 2个，压入连接件与被连接件的深度为直径的 2倍，标准为： 接件的销钉孔应同时钻、铰；卸料螺钉标准为 准为 120。螺纹用修饰命令表示。它们的实体图如图 图 of 据冲裁模具在冲裁过程中的功能需要，还需要设计出垫板、凸模固定板以及挡铁。其具体尺寸也是根据已经设计出和选好的一些零部件，配合其具体要求设计出具体尺寸结构。具体实体图如图 示 ： 图 13 图 of 挡铁 冲孔落料模的装配过程三维 计 装配过程即是 能将之前所有的零部件全都整合到一个界面，可根据设计人员的需要进行不同零部件之间的装配与组合。最后组装成为一个完整的模具。图 14 （ a） 插入模柄 （ b） 插入导柱导套 （ c） 插入下模座 （ d） 插入凹模 （ e）插入卸料板 （ f）插入垫板 （ g）插入凸模固定板 15 （ h）插入冲孔凸模 （ i）插入落料凸模 （ j）插入挡铁 （ k）插入零件图 （ l）插入模柄螺钉 （ m）插入凹模螺钉 （ n）插入凸模固定板螺钉 （ o）插入卸料螺钉 16 （ p）插入圆柱销 （ q）插入定位销 （ r）插入卸料橡胶 图 of 生成爆炸图 三维 炸图的生成是在将组件装配完成后，将各零件在视图中分解开来，可以在爆炸图中清晰地看到各个零件的形态，图 图 炸图 17 3 冲 裁件的工艺分析 工件材料 该冲裁件材料为 有较好的冲压性能。 工件结构形状 图 示为客车车门垫板，每辆车数量为 6 个，材料为 度 t=4 未标注公差均按 14 级处理。 图 车车门工程图 of 零件结构 :该冲裁件外形简单，形状规则，比较适合冲裁。 工 件尺寸精度 根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用 通冲裁完全可以满足要求。 根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。 4 冲裁工艺方案 完成此工件需要冲孔、落料两道工序。其加工工艺方案分为以下 3 种： 工序模生产。先冲孔，后落料； 进模生产。冲孔 落料级进冲压； 合模生产。冲孔 落料复合冲压。 各模具结构特点及比较如下表 18 表 各类模具结构及特点比较 of of 具种类比较项目 单工序模 （无导向）（有导向） 级进模 复合模 零件公差等级 低 一般 可达 可达 零件特点 尺寸不受限制厚度不受限制 中小型尺寸厚度较厚 小零件厚度 6宽度极小的异形件 形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达 3产效率 低 较低 工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高 冲件被顶到 模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低 安全性 不安全，需采取安全措施 比较安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量和成本 低 比无导向的稍高 冲裁简单的零件时，比复合模低 冲裁较复杂零件时，比级进模低 适用场合 料厚精度要求低的小批量冲件的生产 大批量小型冲压件的生产 形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产 根据分析结合表分析： 方案一模具结构简单， 制造周期短 ，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。 方案二只需一副模具，生产效率 高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。 方案三只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案二低，模具轮廓尺寸较小。 综上对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。 5 模具结构形式的选择 模具的类型的选择 19 由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。 卸料装置 条料的卸除 因采用级进模 生产，故采用向下落料出件。 卸料方式 弹性卸料 板有敞开的工作空间 ,操作方便 ,生产效率高 ,冲压前对毛坯有压紧作用 ,冲压后又使冲压件平稳卸料 ,从而制件较为平整 ,而且本模具所需的卸料力不大 ,适合用弹性 卸料 。 定位装置 送料形式 因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度 B 小于送料方向的凹模长度 L 故采用横向手动送料方式，即由右向左（或由左向右）送料既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。 定位零件 零件尺寸较 大 ，厚度较薄，形状较为简单规范， 采用定位销即可。 模架类型 料，导向精度较高；不能左右进料 。 向精度高，前后左右都可以进料；取放工件不够方便 。 向精度较高，前后左右都可以进料，取放工件方便，导柱阻力不对称 。 向精度较高，前后左右都可以进料；取放工件不够方便 。 综上，结合本冲孔、落料级进模的特点，决定采用后侧导柱模架。 由于零件材料较薄，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向精度较高的后侧导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采 用级模架精度。 6 工艺计算 排样 本零件形状规则，为提高材料的利用率采用无废排样方式。考虑到零件的壁厚较小，为提高凹模刃口强度，其中间还需要留一空步，排样如下图： 20 图 样图 于采用 无废排样方式，材料的利用率近似为 100%，大大提高了材料的利用率。 6 2 冲压力计算 冲裁力 （ 1） 式中： F 冲裁力； L 冲裁周边长度； t 材料厚度； b 材料抗剪强度； 压成型工艺与模具设计 ,取 b=450） 冲孔力计算 t b=494 4 450=889） 切断力计算 t b=375 4 450=675） 卸料力计算 1+ (889+675)=） 推件力计算 FT=2 (889+675)=） 总压力计算 21 F 总 = 89+675+ 卸料力、推件力和顶件力系数 of 料 料厚 t/X D 钢 、铝合金 纯铜，黄铜 冲裁间隙的计算 冲裁模的 凸凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙，其双面间隙用 Z 表示，单面间隙为 Z/2，从冲裁过程分析中可知，它对冲裁件断面的质量有极大的影响；此外，它还影响模具的寿命、冲裁力、推件力、顶件力和冲裁的尺寸精度，是一个非常重要的工艺参数。设计模具时一定要选择合理的间隙，才能使冲裁件断面质量较好，所需冲裁力较小，模具寿命较长。可用以下公式进行冲裁间隙的计算 Z/2=(t(1-b/t) （ 2） 式中： Z/2 单面间隙； t 材料厚度； b 光亮宽度，即产生裂纹时凸模挤入的深度； b/t 产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度； 剪裂纹与垂线的夹角。 查冷冲压模具设计与制造表 b/t=60%， =5 带入公式（ 2），计算得到 Z/2 压力中心的计算 用解析计算法求出冲模压力中心。 ( /（ （ 3） 用解析法计算压力中心时，先画出凹模形口图，如图 示。在图中将 标系建立在图示对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成 5共 3组基本线段 (注：由于图中 3个圆弧形孔均以一个点为圆心的等分列阵排列，所以其几何图形为一 22 组 ) ，用解析法求得该模具压力中心的坐标。 图 压力中心图 of of 数据带入公式 （ 3） ， 故 75 14 0 215+130 280+100 305+25 330/（ 375+214+20+130+5+100+25） =整为 193， 7514 80 375+214+280） =8。 模具工作部分尺寸及公差 冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。正确地确定凸、凹模刃口部分尺寸是相当重要的。 确定凸、凹模刃口尺寸及制造公差时，需考虑下述原则 。 1） 落料件的尺寸取决于凹 模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，应先决定凹模尺寸，用减少凸模尺寸来保证合理间隙；设计冲孔模时，应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。 2） 考虑刃口的磨损对冲裁件尺寸的影响。凹模刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲裁件的最小极限尺寸；凸模刃口磨损后尺寸减小，应取取接近或等于冲裁件的最大极限尺寸 ，这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，扔能冲出合格的零件。 3） 考虑冲裁件的精度与模具精度间的关系。在选择模具制造公差时，既要保证冲裁件的精度要求，又要保证有合理的间隙 值。一般冲模精度较冲裁件精度高 2 对于形状复杂或厚度较薄的冲裁件，为了保证凸、凹模之间一定的间隙值，必须 23 采用配合加工。用该方法加工凸模或凹模时，在图纸上只需要标注作为基准件的凹模或冲孔凸模的尺寸和公差，对于配制的落料凸模或冲孔凹模只标注基本尺寸，并在图纸上注明要保证的间隙。这种加工方法的特点是模具间隙在配制中保证，因此不需要校核 p+ d 工基准件时可以 适当放宽公差，使加工容易，且尺寸标注简单。 切断 凸模尺寸 凸凹模配合加工时 ， 对工件的形状进行分析后凹模尺寸全为 A 类尺寸则凹模尺寸按照以下公式进行计算 4） 式中 凹模刃口尺寸， 工件基本尺寸， 工件公差， 磨损系数。 为保证冲出合格冲件。冲裁件精度 上， X 取 1. 冲裁件精度 取 冲裁件精度 X 取 于本产品采用 精度，所以 X 取 =将数据代入公式（ 4） 经计算得 0A= 40( = 0A= 375( = 凸模尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为 冲孔 凸凹模尺 寸 凸凹模配合加工时 ，对工件的形状进行分析后凹模尺寸全为 B 类尺寸则凸模尺寸按照以下公式进行计算 5） 式中 凹模刃口尺寸， 工件基本尺寸， 工件公差， 磨损系数。 为保证冲出合格冲件。冲裁件精度 上， X 取 1. 冲裁件精度 取 冲裁件精度 X 取 于本产品采用 精度，所以 X 取 =将数据代入公式（ 5） 0B = 20( = 24 0B = 22( = 0B = 0 25( = 0 0B = 85( = 0B = 0 50( = 0 0B = 0 65( = 0 凹模尺寸按凸模尺寸配制，其双面间隙为 7 主要零部件设计 凹模的设计 H=中 k=大孔 s=115故， H=1
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