新赛欧转向管柱左侧后支架冲压模具设计【2副模具】【三维UG】【冲压模具设计稿】

喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有，下载后全都有，CAD图纸均为可自行编辑，有疑问咨询QQ:1064457796=喜欢就充值下载吧。资源目录里展示的全都有，下载后全都有，CAD图纸均为可自行编辑，有疑问咨询QQ:1064457796 学 院 毕业设计说明书(论文) 作 者： 学 号： 学院（系、部）： 专 业： 题 目： 指导者： 评阅者： 年 月 第 I 页 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要 转向支架冲压成型模具设计与模具 失效分析 本文主要介绍了 冲压模具设计过程， 冲压模具在实际工业生产中应用广 泛。随着当今科技的发展，模具已经越来越多地被应用到工业生产中来。冲压模 具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要 的技术进步意义和 经济价值。 冲压工艺是一种生产效率很高的、少切屑或无切屑的先进加工方法，在经济 和技术方 面都有很多的优点。冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离和成 形两大类，每一类中包括许多不同的工序. 本次设计的零件为转向支架冲压，所用材料是 不锈钢。本论文分析了该工 件的成形工艺，计算了该工件的毛坯形状尺寸及各工序尺寸，并在此基础上确定 了合理的冲压工序，分为三 道工序分别为工序一落料折弯，工序二冲中间孔和 腰型孔，工序三内外缘翻边。此方案的特点 是模具结构简单，制造成本低，操 作方便，并且尺寸和精度达到工艺要求，具有良好的性价比。 本设计工序采用曲柄压力机进行冲压，具有生产效率高、维修简单、工作环 境整洁等 特点。本文模具进行模具结构的分析，主要零件的设计和模具的经济 分析，并且详细介绍了设计方法和步骤。 关键词： 冲压工艺；模具设计；曲柄压力机；复合模 II 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）英英文文摘摘要要 Title Roulete stamping mold design and mold failure analysis Abstract: Punching dies was used widely in industrial production applications. With todays technology development, mold has been an increasing use of industrial production. Punching die can greatly improve labor productivity and reduce the burden of the workers, further more it has important technological progress and economic value. Punching process is a high production efficiency, no or less process methods, in the economic and technical aspects which has many advantages. The essential procedure of Punching are separating and shaping, each category includes a number of different processes. This design components is wheel plate ,the material of wheel plate is 不锈钢. In the paper, the molding technology of the stainless steel drawing part was analyzed, the dimensions and shape of the blank were calculated, the drawing times and dimensions of the part were determined and made sure on this foundation reasonable of hurtle and press the work preface is divided into three working procedure difference as the first working procedure is blank and elongating, the second working procedure is the work preface four slice the side and pressing the raised package , the third working procedure is piercing .The characteristics of this project is the molding tool structure simple, the manufacturing cost is low, operation convenience, and the size and accuracies attain the craft request, having the low price and well quality to compare. The design procedure adopts the crank pressure machine to press the parts. Because it has many merits, such as producing efficiency high, maintaining simple and work surrounding neatness. In this paper ,analyzes the combination die crafts respectively and gives a detailed introduction to the calculation method and steps . Key words: Punching；mold structure；crank ；combination die III 目 录 前前 言言.1 第第一一章章 冲压生产工艺概况冲压生产工艺概况.3 1.1 冲压工艺介绍.3 1.2 冲压的基本工序.3 1.3 冲压工艺设计的基本内容与步骤.4 1.4冲压的概念、特点及应用.7 第第二二章章 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 .12 2.1零件工艺性分析.12 2.2 工艺方案确定.13 A各工艺方案特点分析 .14 B 工艺方案的确定.14 2.3冲裁件的精度与粗糙度.14 2.4零件工艺计算.14 第第三三章章 模具整体的设计与工艺计算模具整体的设计与工艺计算 .17 3.1 搭边.17 3.1.1毛坯尺寸计算.17 3.1.2 搭边计算.17 3.1.3 材料的经济利用.18 3.2 排样.19 4. 零件冲压工艺计算零件冲压工艺计算.20 4.1 零件毛坯尺寸计算.20 4.2 排样.20 4.3 折弯工序的折弯次数和折弯系数的确定.20 4.4 冲裁力、折弯力的计算.20 4.5 折弯间隙的计算.21 4.6 折弯凸、凹模圆角半径的计算.22 4.7 计算模具刃口尺寸.22 4.8 模具其它尺寸.23 第第五五章章 材材料料失失效效分分析析 .25 5.1 失效分析的概念.25 5.2 冲裁模主要失效形式.25 5.3 失效分析基本方法.26 5.4 本次设计中工作部件失效形式分析.28 第六章第六章 热处理热处理.29 6.1 热处理的概念.29 6.2 模具零件整体热处理工序.29 IV 6.2.1 正火.29 6.2.2 退火.29 6.2.3 淬火.30 6.2.4 回火.30 6.2.5 调质.31 6.3 模具零件热处理工艺.31 6.4 工作部件加工工艺路线.42 6.4.1 落料模.42 装配图装配图.45 第七章第七章 结论结论.46 参考文献参考文献.47 致致 谢谢.48 *学院毕业设计说明书（论文） 1 前前 言言 全世界的钢材中，板材占很大比例，而其中大部分是经过冲压制成成品。如 汽车的车身，底盘，邮油箱，散热器片等均是冲压加工而成。冲压件具有薄，均， 轻，强的特点，且工作精度高，价格一致。 冲压是一种金属塑性加工方法，其坯料主要是板材，利用冲压设备通过模具的 作用，使之获得所需要的零件形状和尺寸。 冲压的三要素是材料、模具和设备。 冲压加工要求被加工材料具有较高的塑性和韧性，较低的屈强比和时效敏感性，一 般要求碳素钢伸长率 16%、屈强 s/b70%，低合金高强度钢 14%、s/b80%。 否则，冲压成形性能较差，工艺上必须采取一定的措施。 模具是冲压加工的主要工艺装备。冲压件的表面质量、尺寸公差、生产率以及 经济效益等与模具结构及其合理设计的关系很大。冲压模具按照冲压工序的组合方 式不同分为：单工序的简单模、多工序的连续模和复合模。 冲压设备主要有机械压力机和液压机。在大批量生产中，应尽量选用高速压力 机或多工位自动压力机；在小批量生产中，尤其是大型厚板冲压件的生产中，多采 用液压机。 它在工业中占有十分重要的地位。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的 使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动 送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工 人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。 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。同时冲压工艺在各行 业都有广泛的应用。 (1)汽车行业的冲压。以折弯为主。在我国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、 飞机制造厂等大厂，独立的大型冲压折弯厂还很多见。 (2)汽车等行业零部件类冲压。主要是冲剪成形。这部分的企业有许多都归在标 准件厂，也有一些独立的冲压厂，目前一些汽车厂或拖拉机厂的周围都有许多这样 的小厂。 *学院毕业设计说明书（论文） 2 (3)电器件冲压厂。这类厂是一个新的产业，随着电器的发展而发展起来，这部 分厂主要集中在南方。 (4)生活日用品冲压厂。做一些工艺品，餐具等，这些厂近几年也有大的发展。 (5)家用电器部件冲压厂。这些厂都是在我国家用电器发展起来后才出现的，大 部分分布在家电企业内。 (6)特种冲压企业。如航空件的冲压等就属于这类企业，但这些工艺厂也都归 在一些大厂。目前国内专业从事冲压的大型企业很少，如果有也是一些小厂。主要 特征是零部件或部件厂，这是冲压行业的主要特征。不同于其它毛坯制造厂。 本文是转向支架的冲压成形工艺及其模具设计。鉴于以上所述的冲压三要素， 该设计应详细论述转向支架的成形工艺特点、所采用的模具结构、冲压加工的具体方 法及选用何种性能的压力机。 由于毕业设计的设计面较广，有一定难度。因为整个设计是由个人独立完成 的，所以在设计内容难免有一些遗漏和错误，殷切的希望各位老师和各位领导 予以批评和指正。 *学院毕业设计说明书（论文） 3 第第一一章章 冲压生产工艺概况冲压生产工艺概况 1.1 冲压工艺介绍冲压工艺介绍 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性 变形或 分离，从而获得所需形状和尺寸的冲压件的成形加工方法。冲压的坯料主 要是热轧和冷轧 的钢板和钢带。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多 工位级进模，可在一台压 力机上完成多道工序，实现由开卷，矫平，冲裁到成形， 精整的全自动的生产。生产效率 高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生 产数百件。冲压的坯料主要是热轧和冷轧 的钢板和钢带。 世界的钢材中，有 6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成的成品。汽车 的车身、 底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯 硅钢片等都是冲压 加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿 等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方 法难于制 造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精 密模具，工件精度 可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸 台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和 表面状态 低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机 上完成 多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。 生产效率高， 劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 1.2 冲压的基本工序冲压的基本工序 研究冲压成形首先需要将冲压工序进行分类，同时还要根据板料冲压变形中的 力学特 点进行分类，在此基础上分析研究每一类成形规律，为制定冲压工艺规程、 设计模具、确 定工艺参数和解决成形工艺中的各种实际问题提供可靠的依据。所 以只有能够充分反映冲 压毛坯的受力与变形特点的分类方法，对于冲压成形研究， 才可能具有实用的意义。 *学院毕业设计说明书（论文） 4 冲压与其它加工方法相比，在技术方面和经济方面都有其独特的优点，其优点 主要是： (1) 生产率高，操作简便，易于实现机械化和自动化，适合于大批量生产； (2) 制件精度较高，尺寸稳定，互换性好； (3) 是一种能耗低、材料利用率高的少、无切削加工方法； (4) 能加工壁薄、形状复杂、表面质量好、刚性好、重量轻的零件。加工过程 中，轧制板料表面一般不受破坏。 冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离和成形两大类，每一类中包括许多 不同的工序分离工序是在冲压过程中，使冲压件与板料在切应力和拉应力作用下， 沿一定的轮廓线相互分离，其冲压件分离面质量应该满足一定的要求。分离工序主 要是指冲裁，包括落 料、冲孔、切断、切边、剖切等工序。成形工序是指在冲压 过程中，使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，成为所要求的 形状，同时冲压 件应该满足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括弯曲、折弯、胀形、 翻边、 扩口、旋压等工序 冲压板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求 冲压材料厚度精确、均 匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈 服强度均匀，无明显方向性；均 匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际 生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如折弯性能试验、胀形性能试验 等 检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多 工位机械 压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库 和快速换模装置，并 利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、 出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全 生产是一个非常重要的问题。 1.3 冲压工艺设计的基本内容与步骤冲压工艺设计的基本内容与步骤 在清楚了解并掌握了原始资料的基础上，工艺设计的基本内容与步骤如下： (1)分析产品零件图的冲压工艺性 冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性， 亦即冲压结构形状、尺寸大小、精度要 求及所用材料等方面是否符合冲压加工的 *学院毕业设计说明书（论文） 5 工艺要求。在工艺设计时，首先分析冲压件的工 艺性，目的是为制定工艺方案奠 定基础。 分析冲压件的工艺性，主要包括如下两方面内容： 对产品图进行工艺性审 查 根据产品图样，认真分析研究该冲压件的形状特点、尺寸大小及精度要求，病 的可能 性，由此了解它们对冲压加工难易程度的影响情况。在分析产品图时，要 特别注意零件的 极限尺寸（如最小冲孔尺寸、最小窄槽宽度、最小孔间距和孔边 距、最小弯曲半径、最小 折弯圆角半径） 、尺寸公差、 设计基准及其他特殊要 求。因为这些要素对所需的工序性质、 数量、 排列顺序的确定以及冲压定位方式、 模具结构形式与制造精度的选择均有显著影响。总之，对产品图进行工艺性审查， 其目的就在于明确该零件是否适合冲压加工的工艺特点， 用冲压方法制造是否经 济合理及粗要解决的主要技术问题有哪些。 对产品图提出修改意见 经过上述 的分析研究，如果发现冲压件的工艺性很差，则应会同产品设计人员，在不 影响 产品使用要求的前提下，对冲压件形状、尺寸、精度要求乃至原材料的选用等进行 适 当的修改。必要时，应建议产品设计部门重新设计。具体来说若发现产品图中 零件形状过于复杂，或尺寸精度和表面质量要求太高，或尺寸标注及基准选择不合 理，或通过适当改 变其局部形状和尺寸，能有利于排样和节约原材料的，或能用 薄料代替厚料，用黑色金属 代替有色金属，均可向产品设计部门提出修改意见。 (2)确定冲压工艺方案 在对冲压件进行工艺性分析的基础上，根据生产批量和 工厂现有条件并综合考虑产品 质量、生产效率、模具寿命、材料消耗及操作方便 安全等因素好，通过对各种方案的仔细 分析、比较，然后确定一种最佳工艺方案。 冲压工艺方案的确定，要求工艺人员能在一系 列技术和经济特征具体条件下，通 过对各种方案反复研究，从中寻求最合理、最有效的工 艺方案。工艺方案的确定 一般可按如下步骤进行： 进行必要的工艺计算 根据产品图样，计算毛坯展开 尺寸、工序间的半成品尺寸、冲压力。上述工艺计算， 无疑是确定工艺方案所必 需的。 提出各种可能的工艺方案 在上述有关工艺计算的基础上，通过对冲压 件的工序性质、工序数量、工序顺序及工 序组合方式的综合分析，提出各种可能 的工艺方案。冲压件的工序性质是指工件所需的工 序种类，如落料、冲孔、弯曲、 折弯、翻边等基本工序，一般可根据冲压件的结构形状直 观确定。工序数量主要 *学院毕业设计说明书（论文） 6 取决于工件的复杂程度、尺寸精度要求及材料的冲压工艺性能。冲 压工序顺序的 安排，既要考虑冲压件质量的稳定性，又要保证经济上的合理性，它主要取 决于 各工序的变形特点和尺寸要求。 对冲压件的工序性质、 数量和工序顺序初步确定 之后， 还应考虑这些工序的组合问题。工序的组合要考虑组合的必要性、可行性 与组合方式三个 方面。组合的必要性取决于生产批量，可行性则受冲压变形特点、 工件质量、模具结构及 制模条件的限制。组合方式目前主要是复合冲压和连续冲 压两种。 选择最佳工艺方案 任何一个冲压件往往可有几种不同的冲压工艺方 案，因此需综合考虑各方面的因素， 并通过分析、比较，从中选择一种在技术和 经济上都较为合理的最佳方案。所谓最佳方案 总是相对而言的，它与工厂的具体 生产条件有关。因此，在确定工艺方案时，应从工厂现 有的生产条件出发，在保 证产品质量和满足生产批量要求的前提下，寻求以最经济合理的 方式完成冲压件 的加工过程。此外还应注意，对某些组合冲压件或有特殊要求的冲压件， 尚需考 虑非冲压辅助工序，如钻孔、铰孔 、车削等机加工工序，焊接、铆合、热处理、 表面处理及去毛刺等工序。这些辅助工序应视具体情况作出合理安排，有的可放在 冲压工 序之间进行，有的可置于冲压工序前或后进行。 (3)选择模具类型工艺方案确定后，即确定了冲压加工的工序数量、顺序以及 工序的组合方式。选择模具类型时，需综合考虑冲压件的使用要求、生产批量大小、 冲压设备情况及模具制造能力 等各方面的因素。通过分析比较，最终确定出采用 简易模、单工序模、还是采用复合模或级进模。一般来说，简易模（聚氨酯橡胶模、 低熔点合金模、锌基合金模、板模及钢带冲 模等）寿命低、成本低、通常适用于 试制、小批量生产。对于生产批量大、精度要求高的 冲压件，应选用复合模或级 进模。当冲压件尺寸很大时，为便于制造模具及简化模具结构，应采用单工序模； 当冲压件尺寸小且形状复杂时，为便于生产操作，常采用复合模或级进模。 (4)选择冲压设备 冲压设备选择是工艺设计中的一项重要内容。它直接关系到设 备的安全及合理使用，并对产品质量、模具寿命、生产效率和生产成本等有着重要 影响。设备选择主要包括设备 类型和设备规格选择两方面。一般来说，设备类型 的选择主要取决于冲压的工艺性质、生产批量、工件的几何尺寸及精度要求等因素， 而设备规格的选择主要与冲压力、模具闭合高度及其轮廓尺寸等因素有关。 *学院毕业设计说明书（论文） 7 1.4 冲压的概念、特点及应用冲压的概念、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。这是因为冲 压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次， 高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲 件。 （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,具有“一模一样” 的特征。 （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。 （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。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模 具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以， 只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较 *学院毕业设计说明书（论文） 8 好的经济效益。 冲压加工在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工 业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、 航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的 大，少则 60%以上，多则 90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零 件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不 谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速 进行产品更新换代等都是难以实现的。 1.5 冲压技术的现状及发展方向冲压技术的现状及发展方向 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和发展。其主要表现和发展 方向如下。 (1)冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的 研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律 研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计 算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性 成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑 性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出 现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设 计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及 无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁 件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm，精度可达 IT1617 级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成 形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产 条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形 状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利 *学院毕业设计说明书（论文） 9 用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序， 这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高 度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设 计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可 随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可 消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以 CAD/CAM/CAE 技术为 主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。 (2.)冲模是实现冲压生产的基本条件. 在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自 动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多 工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、 精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM 技术也在迅速发展； 另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚 氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得 到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模 代表了现代冲模的技术水平。目前，50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米， 多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自 行设计制造出达到国际水平的精度达 25 微米，进距精度 23 微米，总寿命达 1 亿 次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手 段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模 具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与 国外相比还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化 技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技 术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、 数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以 及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为 1500040000r/min） ，加工精度一 般可达 10 微米，最好的表面粗糙度 Ra1 微米） ，而且与传统切削加工相比具有温 *学院毕业设计说明书（论文） 10 升低（工件只升高 3 摄氏度） 、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件， 合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称 电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣 一样） ，因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的 EDSCAN8E 电火 花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM 集成系统、在线自动测 量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技 术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度， 目前切割速度已达到 300mm /min，加工精度可达1.5 微米，表面粗糙度达 2 Ra=010.2 微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数 控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也 取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良 好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得 现场自动化检测成为可能。 (3) 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、 高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产 的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高 速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度 提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。 (4)冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小 批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因 此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化， 从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家 模具标准化生产程度已达 70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零 件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高， *学院毕业设计说明书（论文） 11 分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化 制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。 我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂 家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。另外，标准件生产的销售、 供货、服务等都还有待于进一步提高。 设计要求:设计该零件的冲裁模 冲压零件图如下图所示: 冲压技术要求: 1. 材料:不锈钢； 2. 材料厚度:2.0mm； 3. 生产条件:大批量生产； *学院毕业设计说明书（论文） 12 第第二二章章 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 2.1零零件件工工艺艺性性分分析析 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对 冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响 最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、 模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。 本次设计的 转向支架 零件的材料为 不锈钢，厚度为 2.0mm，如图 2.1 及图 2.2 所示。 冲压工艺设计的基本要求为： （1）材料利用率高； （2）制定出的工艺方案在技术上可行，经济上合理； （3）工序组合方式和工序排列顺序要符合冲压变形规律，能保证冲制合格的工 件； （4）工序数量尽可能少，生产效率尽可能高。 良好的冲压工艺能保证材料消耗少、工序次数少、模具结构简单、操作方便、 寿命长、产品质量稳定等等。即冲压工艺的质量就决定了模具三维质量，因此， 制定合理的冲压工艺方案是至关重要的。 2、材料分析 该转向支架 零件的材料为 不锈钢，是普通碳素结构钢，具有良好的冲压性 能。 冲压件的工艺性，是指冲压件对冲压工艺的适应性，即冲压件的结构、形状，尺寸 及公式差等技术要求是否符合冲压加工的工艺要求。工艺性是否合理，对冲压件的 质量、模具寿命和生产率有很大的影响。 (1)冲压工件为转向支架，工件图见图 1。 *学院毕业设计说明书（论文） 13 图 1 工件图 (2)该工件形状尺寸精度要求为冲压件的经济精度。从变形的程度来看属于局部浅折 弯的起伏件，但需要内外缘同时翻边。因此，在起伏过程中能否一次成型，保证工 件平整而且无裂纹是该工件模具设计的关键。 (3) 该零件用不锈钢制造，且形状规则，适宜采用冲压加工。 (4) 由于该产品大批量生产，不宜采用单一工序，而用级进模模结构又太复杂， 所以适用于复合模。 2.2 工工艺艺方方案案确确定定 完成此工件需要落料、折弯、冲孔、切边四道工序。其加工方案分为以下 8 种： （1）方案一：落料折弯冲孔切边。 （2）方案二：落料、折弯复合冲孔切边。 （3）方案三：落料、折弯复合冲孔切边复合。 （4）方案四：落料、冲孔复合，折弯、 （5）方案五：落料、折弯、冲孔、切边复合。 （6）方案六：落料、折弯级进冲孔切边。 （7）方案七：落料、折弯、冲孔级进切边。 （8）方案八：落料、折弯、冲孔、切边级进。 a 各工艺方案特点分析 方案一的单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产成本较低，工件精度低， *学院毕业设计说明书（论文） 14 不适合大批量生产；方案五的四工序复合模，生产效率高，工件精度高，但模具制 造复杂，调整和维修难度大；方案八的四工序级进模，生产效率高，但模具制造复 杂，调整维修麻烦，工件精度较低；其余方案的特点介于上面已分析的三个方案之 间。 b 工艺方案的确定 结合本零件的设计要求，决定采用方案四，其生产效率高，制件精度高，模具 制造和调整维修比较方便。在本设计中，将设计落料冲孔复合模和折弯模。 2 2. .3 3 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的精度与粗糙度 冲裁件的经济公差等级不高于 IT14 级,一般落料公差等级最好低于 IT10 级,冲 孔件公差等级最好低于 IT9 级,由表 3-5 可得落料公差,冲孔公差分别为 0.40,0.08. 而冲件落料公差,最高精度冲孔公差分别为 0.5,0.15 由表 3-6 得孔中心距公差 0.15 而冲件孔中心距最高精度公差为0.25,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲 裁可以达到要求. 由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑. 2.4 零零件件工工艺艺计计算算 根据等面积原则，用解析法求该零件的毛胚如下图所示： *学院毕业设计说明书（论文） 15 表 1 有凸缘圆简件的修边余量h（mm） 图 2.1 转向支架 零件图 凸缘的相对尺寸 d 凸/d 凸缘尺 寸 d 凸 1.5 以 下 1.5-22-2.52.5-3 附图 251.61.41.21 502.521.81.6 1003.532.52.2 1504.33.632.5 20054.23.52.7 2505.54.63.82.8 3006543 *学院毕业设计说明书（论文） 16 图 2.2 转向支架 零件三维图 *学院毕业设计说明书（论文） 17 第第三三章章 模具整体的设计与工艺计算模具整体的设计与工艺计算 3.1 搭边搭边 3.1.13.1.1 毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算 根据等面积原则，用解析法求该零件的毛胚尺寸。 由计算得出落料尺寸为：58.3x152.1 表 3.1 有凸缘圆简件的修边余量h（mm） 3.1.23.1.2 搭边计算搭边计算 搭边值要合理确定。从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边小于一定数值 后，对模具寿命和剪切表面质量不利。在搭边值过小时，作用在凸模侧表面上的法 向压力沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。为了使作用在毛坯侧表面上的应力沿切 离毛坯周长的变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度 与材料性质和材料厚度有关，一般约等于 0.5t。所以搭边的最小宽度可取大约等于 毛坯的厚度。若搭边值小于材料厚度，在冲裁中还可能被拉入凸、凹模间隙中，使 零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口，降低模具寿命。不锈钢在冲裁时的搭边值， t=2mm.降低模具寿命。查表 1 得，搭边值 a=2.5mm.,a1=2.5mm.根据实际情况取搭边 值 a=2.45m.,a1=2.7mm. 凸缘的相对尺寸d凸/d凸缘尺寸 d凸1.5以 下 1.5-22-2.52.5-3 附图 251.61.41.21 502.521.81.6 1003.532.52.2 1504.33.632.5 20054.23.52.7 2505.54.63.82.8 3006543 *学院毕业设计说明书（论文） 18 表 3.2 冲裁金属材料的搭边值 (单位为 mm) 手工送料 圆形非圆形往复送料 自动送料材料厚 度 t aa1aa1aa1aa1 -11.51.521.532 大于 1-2222.523.52.532 大于 2-32.5232.543.5 大于 3-432.53.535443 大于 4-543546554 大于 5-654657665 大于 6-865768776 8 以上76879887 注：a材料宽度方向上的搭边值； a1材料长度方向上的搭边值； 条料的宽度的计算：条料宽度 B= D0+2c=152.1mm+22.45mm.=157mm c侧搭边的最小值 条料送进步距 h=58.3mm+2.7mm.=61mm 3.1.33.1.3 材料的经济利用材料的经济利用 在冲压零件的成本中，材料费用占 60%以上，因此材料的经济利用是一个重 要问题，而材料的经济利用又与排样方式有关。衡量排样经济性的标准是材料利用 率，也就是工件的实际面积与所占材料面积的比值，可分为： 一个进距内的材料利用率: =（nF/Bh）100% (3-1) 式中：F冲裁件面积（可以包括冲出小孔在内） ； n一个进距内冲件数目； B条料宽度； h进距。 则 = （nF/Bh）100%= 85.5% *学院毕业设计说明书（论文） 19 3.2 排样排样 工件的合理布置（即材料的经济利用）与零件的形状有密切关系。按零件的不 同几何形状，可得出其适合的排样类型，经分析该零件的排样类型如图 2。 图 3.1 排样图 *学院毕业设计说明书（论文） 20 4. 零件冲压工艺计算零件冲压工艺计算 4.1 零件毛坯尺寸计算 根据等面积原则，用解析法求该零件的毛胚尺寸。首先将该零件分成圆，圆环，圆 锥台三个简单的几何体，由 3D 查得它们的面积为：30740.4423 由计算得出落料尺寸为：197.9 则毛坯展开尺寸尺寸取 d=198mm 4.2 排样 （1）单排（如图） a. 搭边 查6第 67 页表 320，选取 a12.45mm,a2.7mm.。 条料的宽度的计算：条料宽度 B= D0+2c=152.1mm+22.45mm.=157mm 条料送进步距 h=58.3mm+2.7mm.=61mm c. 板料利用率 查1第 29 页表 1.13,选用宽度 157mm 的板料。板料利用率为 8232.05/（157x61）100%85.5 4.3 折弯工序的折弯次数和折弯系数的确定 *学院毕业设计说明书（论文） 21 （1）判断能否一次拉出 参考1第 142、143 页，按 h/d30/1500.2， t/D1/1500.6，查表可 得 h1/d10.57，h1/d1h/d，故制件能一次拉出。 （2）折弯系数的确定 由坯料尺寸 D201 和筒形件的中线尺寸 d150，可得折弯系数为 md/D0.7。 4.4 冲裁力、折弯力的计算 （1）落料工序 P4202400336kN；bLt 3360.0258.4 kN；PKP*卸卸 252.50.0620.16kN；PKP*顶顶 336+8.4+20.16364.56kN。顶卸PPPP1 式中： P冲裁力，N； L冲裁件受剪切周边长度， ； t冲裁件的料厚； 材料抗拉强度，查1第 27 页表 1.10，取值为 400 MPa；b 卸料力，N；卸P 顶件力,N；顶P 卸料力系数，查1第 52 页表 2.3，取值为 0.025；卸K 顶件力系数，查1第 52 页表 2.3，取值为 0.06；顶K 冲裁工序所需力之和。1P （2）冲孔工序 162.832400103.3kN；PbLt 37.7240030.16 kN；PbLt 9.4224007.5 kN；PbLt 故总冲压力为：103.3+30.16+7.5=140.96KN 140.960.057.048 kN；PKP推推 140.960.068.4576 kN；PKP顶顶 140.96+3.192+4.13156.4756kN。顶推PPPP3 式中： 推件力，N；推P 推件力系数，查表取值为 0.05；推K 冲孔工序所需力之和。3P （3）计算完成零件冲压所需的力，并选择压力机 *学院毕业设计说明书（论文） 22 364.5+156.5521kN321PPPP总顶推PPPP3 查2第 389 页表 13.10，初选公称压力为 600 kN 的 JH21 系列开式固定台压力机 （型号为 JH21-60） 。其最大装模高度为 300mm，装模高度调节量为 70mm，工作台孔 尺寸为 150mm，主电机功率为 5.5 kW。 4.5 折弯间隙的计算 折弯间隙指单边间隙，即。折弯工序采用压边装置，并2/）（拉凸拉凹DDZ 且可一次成形，查1第 137 页表 4.11，可得折弯间隙为 Z1.05t1.0511.05 mm，取 Z1 mm。 4.6 折弯凸、凹模圆角半径的计算 （1）凹模圆角半径的计算 一般来说，大的可以降低极限折弯系数，而且可以提高折弯件的质量，所以凹r 尽可能大些但太大会削弱压边圈的作用，所以由下式确定： 凹r凹r凹r 3tDDr）（凹凹8 . 0 取3。凹r 式中： D坯料尺寸，mm； 凹模尺寸，由于折弯件外径为 40mm,此处取值为 40mm。凹D （2）凸模圆角半径的计算 对折弯件的变形影响，不像那样显著，但过大或过小同样对防止起皱凸r凹r凸r 和拉裂及降低极限折弯系数不利。的取值应比略小，可按下式进行计算：凸r凹r 0.832.4（mm）凹凸rr8 . 0 对于制件可一次折弯成形的折弯模，、应取与零件图上标注的制件圆角凹r凸r 半径相等的数值，但如果零件图上所标注的圆角半径小于、的合理值，则、凹r凸r凹r 仍需取合理值，待折弯后再用整形的方法使圆角半径达到图样要求。凸r 4.7 计算模具刃口尺寸 （1）落料模刃口尺寸 查表可得 0.36 mm,=0.50 mmminZmaxZ -0.50-0.360.14 mmmaxZminZ +0.03 mm，-0.02 mm凹凸 由此可得 mmmm14. 005 . 0 凸凹 故能满足分别加工的要求。 查表可得磨损系数 X0.5，落料件基本尺寸为 201 mm，取精度为 IT13，则其 *学院毕业设计说明书（论文） 23 公差，上偏差和下偏差分别为0.23mm 和-0.23mm。由此可得mm46 . 0 201 (mm) 03. 0 0 03 . 0 00 max7546 . 0 5 . 023.75 ）（）（ 凹 落凹 XDD 03 . 0 0 03. 0 00 max7546 . 0 5 . 023.75 ）（）（ 凹 落凹 XDD 200.64 (mm) 0 02. 0 0 02. 0 0 min64.7436. 075 ）（）（ 凸 落凹落凸 ZDD 0 02. 0 0 02. 0 0 min64.7436 . 0 75 ）（）（ 凸 落凹落凸 ZDD （2）折弯模工作部分尺寸计算 对于制件一次折弯成形的折弯模，其凸模和凹模的尺寸公差应按制件的要求确 定。此工件要求的是外形尺寸，设计凸、凹模时，应以凹模尺寸为基准进行计算。 由此可得 149.96 (mm) 01. 0 0 4/05 . 0 0 4/ 0 96.3905 . 0 75. 04075 . 0 ）（）（拉凹DD 01 . 0 0 4/05 . 0 0 4/ 0 96.3905 . 0 75. 04075. 0 ）（）（拉凹DD 147.7 (mm) 0 01 . 0 0 01. 0 0 4/ 7 .3463 . 2 205 . 0 75 . 0 40275 . 0 ）（）（拉凸ZDD 0 01 . 0 0 01. 0 0 4/ 7 . 3463 . 2 205. 075. 040275. 0 ）（）（拉凸ZDD (mm) 0 01. 0 0 01. 0 0 4/ 7 .3463 . 2 205 . 0 75 . 0 40275 . 0 ）（）（拉凸ZDD 式中： D折弯件的基本尺寸，mm； 折弯件的尺寸公差，从零件图可知其值为 0.05mm。 （3）冲孔模刃口尺寸计算 查表可得 0.36 mm,=0.50 mmminZmaxZ -0.50-0.360.14 mmmaxZminZ +0.025 mm,-0.02 mm凹凸 由此可得 。故能满足分别加工的要求。mmmm14 . 0 045. 0凸凹 查1第 60 页表 2.6，可得磨损系数 X0.5，孔的基本尺寸为 12mm，取精度为 IT13，则公差为，上偏差和下偏差分别取值为+0.17 mm 和-0.17 mm。由此33 . 0 可得 12（mm） ， 0 02. 0 0 02. 0 0 min67.1833. 05 . 083.18 ）（）（ 凸 孔凸 XDD 0 02. 0 0 02. 0 0 min67.1833. 05 . 083.18 ）（）（ 凸 孔凸 XDD 12（mm） 。 025. 0 0 025. 0 00 min03.1936. 067.18 ）（）（ 凹 凸孔凹 ZDD 025. 0 0 025 . 0 00 min03.1936. 067.18 ）（）（ 凹 凸孔凹 ZDD 4.8 模具其它尺寸 （1）凹模 *学院毕业设计说明书（论文） 24 （2）上凸凹模 上凸凹模的结构是落料凸模和折弯凹模，其长度应根据落料凸模的要求计算， 壁厚根据落料凸模和刃口尺寸和折弯凹模尺寸计算。 此处落料凸模采用有固定卸料板的凸模，长度可按下公式计算： YHHL21 式中： L上凸凹模的长度，mm； H1上凸模固定版的厚度，mm； H2卸料板的厚度，mm。 Y附加长度，包括凸模刃口的修磨量、凸模进入凹模的深度、凸模固定 版与卸料板的安全距离。 上凸凹模的结构如图 4 所示。 *学院毕业设计说明书（论文） 25 （3）凸模 凸模即为冲孔凸模，其长度应根据模具的结构确定。从模具结构可以看出，其 长度可由凸模固定板厚度、上凸凹模长度确定。 *学院毕业设计说明书（论文） 26 第五章 材料失效分析 5.1 失失效效分分析析的的概概念念 模具的寿命受多种因素影响，而最后导致模具寿命的终结是由于模具发生 了失效的现象。通过对模具的失效进行分析，找出模具失效的主要原因，采取 相应的措施进行改进，可以达到提高模具使用寿命的目的。 5.2 冲冲裁裁模模主主要要失失效效形形式式 1、磨损失效 磨损失效是指模具工作部位与被加工材料之间的摩擦损耗，使工作部位 （刃口、型腔）形状和尺寸发生变化引起的失效。造成过量磨损的原因是模具 工作零件的硬度偏低，坯料硬度偏高，模具材料耐磨性不高；模架精度不高； 安装和润滑不良；间隙不均造成局部磨损；被冲材料表面氧化等均会导致模具 早期磨损失效等。 磨损失效可分为正常磨损失效和非正常磨损失效两类：（1）正常磨损。 模具工作部位与被加工材料之间的均匀摩擦损耗，使工作部位（刃口、型腔） 形状和尺寸发生变化引起的失效。（2）非正常磨损。在局部高压力作用下模具 工作部位与被加工材料间发生咬合（被加工材料“冷焊”到模具表面，或模具 材料“冷焊”到加工材料表面），引起被加工产品（或模具材料）表面形状和 尺寸发生突变，或者在被加工产品表面出现严重划痕等导致失效。在拉伸、弯 曲模具及冷挤压模具中易发生此类失效。 2、断裂失效 断裂失效是模具最严重的一种失效形式。模具工作零件的断裂有多种形式， 按断裂性质分为脆性断裂和塑性断裂；按断裂机理分为一次性断裂和疲劳断裂； 按断裂原因分为过载断裂和裂纹扩展断裂。 3、 疲劳失效 冷作模具所承受载荷均为具有一定冲击速度的周期性载荷，若模具工作零件 的疲劳强度较差或在接近其寿命末期时，就会产生疲劳裂纹甚至疲劳断裂。疲 劳裂纹萌生多在材料表面薄弱环节，如晶界、缩孔、碳化物和应力集中部位等。 *学院毕业设计说明书（论文） 27 所以防止疲劳失效的措施主要有：提高锻件锻造比，均匀内部组织；增加退火 和回火工序，以细化晶粒和消除内应力；作喷丸、滚压等表面强化处理。 4、变形失效 在大负荷下，模具易产生变形失效，如凹模出现型腔塌陷、型孔扩大、棱 角倒塌陷以及凸模镦粗、纵向弯曲等。防止措施就是要提高其受力部位的强度， 包括选用高强度材料、提高热处理硬度和对工作表面进行强化处理等。 5.3 失失效效