冲压工艺与模具设计毕业设计

引言1.1概述冲压成型是现代工业中非常重要的加工方法，在生产各种钣金零件方面有很多独特的优点。其成型具有自重、刚度、强度、互换性好、成本低、生产工艺容易实现机器自动化和生产效率的高优点。与其他加工方法相比，不可替代的先进制造技术在制造业中具有很强的竞争力，广泛应用于汽车、能源、机器、信息、航空航天、国防产业和日常生活的生产。吸收了力学、数学、金属材料科学、机械科学和控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压的形成基本理论。引领冲压产品，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，刺激和推动产品巨大的市场需求，冲压成型技术在国民经济发展、现代化实现和人民生活水平提高中发挥着越来越重要的作用。1.2冲压技术进展几十年来，冲压技术得到了快速发展。冲压不仅在生产中广泛使用了旋转成型、柔软成型、高能比成型等许多新技术和新技术，更重要的是，对冲压技术的理解和掌握程度有了质的飞跃1。现代冲压生产是由于高科技的参与和介入，从早期手动操作逐步演变为集成制造的大规模连续操作制造方式(图1-1)。生产过程逐步实现机械化和自动化，朝着智能化和集成的方向发展。反映安全、效率、材料等优点，进行自动冲压工作已是冲压生产的发展方向。图1-1冲压操作模式的演变冲压自动化生产的实现使冲压制造概念实现了本质的飞跃。将最新技术信息系统和最新管理信息系统的结果相结合，构成了计算机集成制造系统(CIMS)，这是最新冲压的新生产模型。将产品概念的形成、设计、开发、生产、销售、售后服务的全过程与计算机等技术集成，为冲压制造业带来更好的经济效益，将现代冲压技术水平提高到新的水平。1.3模具开发和现状模具是工业生产的基础工艺设备，是高附加值的高新技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行业对模具的需求越来越大，技术要求也越来越高。目前中国模具工业的发展速度日益加快。“十一五”产品发展的重点应主要出现在2: (1)汽车罩模具上；(2)精密冲模；(3)大型和精密塑料模具；(4)主要模具标准件；(5)其他先进模具。目前我国模具年产量居世界第三位，其中冲压模具占整体模具总量的40%以上，但在整体模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比仍存在相当大的差距。用大型罩模，我国已能生产出部分汽车罩模具。指汽车覆盖件模具设计和制造困难、质量高、精度高的覆盖件模具的水平。设计制造方法、手段已经基本达到国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在汽车模具国产化过程中迈出了一大步。但是，在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比有一些差异。与国外多工位级进模和多功能模具相比，标识模具技术高级水平的多工位级进模和多功能模具在制造精度、寿命、模具结构和功能方面存在一些差异2-3。1.4模具CAD/CAE/CAM技术冲压技术的进步首先表现为模具技术的进步。对冲模技术性能的研究已经成为冲压技术开发的中心和关键。20世纪60年代初，外国飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计和制造中的应用。以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机交互结合、刻苦的方法，将模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程有机整体结合起来，模具技术进入综合应用计算机设计、制造的新阶段。模具的高精度、长寿名、高效率成为模具技术进步的特点。模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是高科技、高效系统工程。为企业提供有效的辅助工具，使工程技术人员能够使用计算机设计和优化产品性能、模具结构、成型工艺、数控加工和生产管理4。模具CAD/CAE/CAM技术大大缩短了模具设计和制造周期，降低了生产成本，提高了产品质量，已成为模具行业的共识。模具CAD/CAE/CAM经历了近20年从简单到复杂、从试点到普及的过程。进入本世纪后，模具CAD/CAE/CAM技术发展得更快，复盖范围更广。在级进模CAD/CAE/CAM开发应用中，美国UGS与中部科技大学合作，在UG-II(当前为NX)软件平台上开发了基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX-PDW。该软件包括工程初始化、流程预定义、毛坯展开、毛坯布局、废物设计、带钢布局、压力计算和模具结构设计等模块。具有特征识别和重构、整体三维结构相关性等突出特征，2003年作为商业化产品进入市场。与此同时，新加派、马来西亚、印度和台湾、香港相关机构和公司也在开发和测试下一代级进模CAD/CAM系统。我国从20世纪90年代开始，先后进行了华中科技大学、上海交通大学、西安交通大学、北京机械电气研究院等级进模CAD/CAM系统的研究与开发。华中技术大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发了基于特征的级进模CAD/CAM系统HMJC，其中包括钣金零件特征建模、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准零件和通用结构库工具，以及线切割自动编程五个模块。上海交通队为瑞士松土精冲公司成功开发了精密冲裁级进模CAC/CAM系统。西安交通大学开发了多工位弯曲级进模CAD系统等。近年来，一些国内软件公司也竞争了深圳雅明软件制作室开发的级进模系统CmCAD、富士康公司开发的单模和复合模具用CAD系统Fox-CAD等级进模CAD/CAM系统的开发4。展望了国内外模具CAD/CAE/CAM技术的发展，本世纪的科学技术通过与计算机技术的紧密结合，与模具行业相关的一系列技术(例如人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模和关联设计)迅速发展，学科领域空前交叉。在未来10年内，新一代模具CAD/CAE/CAM系统必须是当今最好的设计概念、最新成型理论和最高级别制造方法的组合，其特点将体现在专业化、网络化、集成和智能化四个方面。主要是4:(1)模具CAD/CAM的专业化程度不断提高。(2)首次介绍了基于网络的CAD/CAE/CAM集成系统结构。(3)模具CAD/CAE/CAM的智能引人注目。(4)与先进制造技术的结合日益紧密。1.5主题的主要特征及其意义本主题主要在分析电气开关过流部件、过流冲孔、冲裁和弯曲等成型工艺的基础上，提出了利用多工位级进模的冲压方式。根据零件的形状、尺寸精度要求，在设计过程中综合考虑“双列直线法”的叠加方式，形成侧叶片布局，确保工件的尺寸和形状位置精度要求，同时提高材料的利用率和劳动生产率。这个课题涵盖了广泛的知识，比较强，在巩固大学所学的知识的同时，为作者提高设计师的创新能力、协调能力、开馆设计理念等提供了一个很好的平台。2制定冲压工艺程序图2-1部件图材质：H68普通黄铜材质厚度：0.5mm该部件是电气开关的电气，通过电气开关移动扳手的动作，如图2-1所示，是电气生产企业产品中的主要部件。该零件生产属于批量生产，零件结构紧凑，冲裁壁厚很小(最小0.75mm)，成型工艺相互干涉，难以在复合模具中实现。简单的冲裁、冲压、弯曲模等单工艺模具也可以满足冲压要求，因此模具简单，但冲压使用的设备和人力多，冲压工艺的定位也繁琐，零件小，装配时容易出现不安全的现象，工艺效率更高，无法推进。为了减少生产中零件的不同位置对其准确度和生产率的影响，一种是产品批量大，零件具有较高的一致性要求，另一种是H68的良好弯曲和冲裁性能，经过反复比较，适合用相对复杂的多工位级进模制造。2.1工艺分析本电气开关晶体管是一个“”形弯曲部件，整体上有双孔，该部件需要控制的尺寸为，分别为公差等级IT11、IT12等级，其馀尺寸为非注释性公差，可以按照IT12等级接受公差。零件材料为H68普通黄铜，材料厚度为0.5mm，因此在尺寸精度和材料方面图2-2零件展开模式面分析更适合冲压。如图2-2所示，计算出的零件毛坯展开尺寸为22.86mm，最宽部分为6.8mm，具有小冲压零件的优点。“形状弯曲”要求弯曲模具具有两个方向的弯曲运动，因为两条直线边在相反方向上弯曲。现在，两侧的弯曲将更改为“”形对的弯曲“”形，以便在彼此平衡的同时减少弯曲时的毛坯移动。2.2样本设计展开模式是多工位级进模设计的核心。展开模式反映了整个模具成型过程中毛坯外观在条带中的修剪方式及其与相邻毛坯的关系，并且对材料的利用、冲压工艺和模具的结构和寿命有很大影响5使用双列样例时，由于平板零件外观较小，材料利用率低，因此使用双列图案。为了减少冲压时零件的运动和弯曲力，综合考虑“双列直线法”的引入，由于体积小，“双列直线法”的倍数，模具体积也不大，“双列-直线法”的排列可以通过“1-4-4”的生产，大大提高生产效率，这种布置在科学上是合理的。调查文献6表2-13采用搭接边值a=1.2mm，冲压外形时工件间搭接连接的最小宽度为1.8mm。因此，考虑零件和零件展开后的工艺特性，考虑工艺分析的各种因素后，设计合理的示例图和特定的工作位置布局非常重要。因此，条带宽度b=22.86mm2 1.2mm2 1.8mm=49.92mm，b=50mm冲孔h=6.8mm 5mm 1.2mm2=14.2mm空白示例，如图2-3所示：图2-3行样本根据上述分析，打孔图2-1所示的零件的普罗格雷希布分为4个工作区。第一个位置：固定距离冲孔外观；第二位置：圆孔和腰椎孔；第三个位置：“”圆孔上的引线销引起的弯曲；第四个工作人员：修剪造型并分离四个造型。材料利用率计算，一个集中的空白区域a:a=92.5 mm2 19.6 mm24 15.9 mm24 51.8 mm2=286.3 mm2其中a包括进刀距离为142mm的小孔因此，一个振幅的材料利用率为：=59.7%如果从孔中引出的材料可用，则此叠加方案计算的进给距离的材料利用率为：3模具整体结构设计整个模具结构如图3-1所示，分别位于后侧导柱模具、冲压圆形冲压19、冲压成型冲压成型18、切割冲压成型15、切割冲压成型20、弯曲冲压成型(成型侧刀片)16、导针29和冲压成型固定板5上的挤压安装、位于圆柱销23上、与垫板4一起固定架冲模11为便于整体加工、制造、测试模具和维护，将17个弯曲模嵌件嵌入冲孔模槽孔，并用螺钉固定；带钢供应进度距离为成型侧叶片定位控制，引线精密定位，全部冲压成型卸载板7完成，冲孔、修剪和切割废料通过模下的漏孔逐渐排出，零件从接头分离，通过模终端自动沿模斜度下降。3.1项目定位设备侧刃补偿方法导致冲孔时材料准确可靠地传递，但材料消耗增加，模具制造维护变得复杂。侧刃成形冲压利用侧边测量的优点，使用边缘图案的下脚料冲压没有下脚料，下脚料冲压较少。成型侧冲压是将要选择的侧刀片与工件特定部分的冲压相结合的方法，使用空白条(带)的凹槽而不是常规侧刀片的切削边凹槽来指定进料极限距离，因此，在去除常规侧冲孔后，仍需要留出空白冲孔，进行不太报废的冲裁7。数据表明，与使用常规侧刀片相比，渐进模具中的成形侧刀片可以节省6%-10%的冲压材料和2%-6%的成本，并且可以在保持连续冲孔高工作效率的情况下提高工件的大小和形状位置精度。图3-1模具结构图1-模柄2-顶模板3-圆柱头六角卸下螺钉4-垫5-凸模固定板6-弹簧7-卸下板8-导向套9-导向10-底模板11-模12-垫13-六角圆柱头螺钉14-圆柱销14 销24-六角圆柱头螺钉25-圆柱销26-圆柱销27-开槽沉头螺钉28-导板29-导针30-开槽沉头螺钉31-塞32-弹簧本设计是使用送料侧刀片的示例图，图2-3所示，在送料方向的两侧使用双成型侧刀片，当簧片销接触预冲床时，引出部稍微向后退。成型侧刀片大小按表达式(3-1)计算。L=h (0.05 0.10) (3-1)类型，l-沿进给方向的成型侧刀片截面的长度(mm)。h步距(mm)精确位置由具有两个引线销的引线销29和条带上的引线孔5组成，如图3-1所示，条带宽度方向指定为左右引线板28，承付款板22。3.2排放装置使用弹性脱料板7，对弹簧6引起的弹性脱料板进行跑，通过3个凸耳螺钉安装在凸模固定板和卸料板之间。导向销和导向孔之间有一定的间隔，通常可以防止导向销卡入导向孔，也可以使用部分设计的卸下闩和弹簧，以防止导向销卡入导向孔，使弹簧产生的弹性可卸下。冲孔、修整废料和切割废料由冲模下的制动孔逐步排出，并由冲模终端沿斜面自动下降。3.3模具结