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垫圈
冲压
成型
工艺
模具设计
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-垫圈冲压成型工艺及模具设计,垫圈,冲压,成型,工艺,模具设计
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1 绪论模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位,发展为独立的行业。日本工业界认为:“模具工业是其它工业的先行工业,是创造富裕社会的动力”。美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石”。在德国模具被冠以“金属加工业中的帝王”之称。1.1 国内模具的现状和发展趋势在我国，1998年3月在国务院关于当前产业政策要点的决定模具被列为机械工业技术改造序列的第一位,生产和基本建设序列第二位,把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置。目前,我国冲压模具在产值占模具总产值的40%以上,处于主导地位。冲压是一种先进的少无切削加工方法,具有节能省材,效率高,产品质量好,重量轻,加工成本低等一系列优点,在汽车,航空航天,仪器仪表,家电,电子,通讯,军工,日用品等产品的生产中得到了广泛的应用。据统计,薄板成型后,制造了相当于原材料的12倍的附加值,在国民经济生产总值中,与其相关的产品占四分之一,在现代汽车工业中,冲压件的产值占总产值的59%。但大型多工位级进模、精密冲压模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽车覆盖件模具等虽已能生产，但总体技术水平不高，与国外先进国家相比，仍有很大差距。改革开放以来，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。到目前，中国约有模具生产厂家2万多家，从业人员有50多万人，全年模具产值高达450亿元人民币以上。中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。而在模具制造领域中占有重要地位的冲压模具生产技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快等变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向计算机辅助设计、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造技术转变。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CAD，并陆续开始使用UG、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.巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面:1） 模具日趋大型化；2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；3）模具扫描及数字化系统；4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7）模具的精度将越来越高；8）模具研磨抛光将自动化、智能化；9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；10）开发新的成形工艺和模具。1.2 国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并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。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是“大而专”、“大而精”。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖集团、美达塑业的生产实习，我对模具塑料模具和冲压模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对模具的制造工艺更是实现了零的突破。实习过程中，在指导老师和在工厂师傅的指导帮助下，在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。设计过程中，我又在图书馆查阅了许多相关手册和书籍，并在互连网上查阅了许多最新研究成果，在老师的指导和同学的帮助下，最终完成了本次毕业设计。2 冲裁件工艺规程的编制2.1 冲压工艺性分析工件名称：垫圈生产批量：小批量材料：45料厚：2mm工件如图冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺性的适应性，所谓冲裁性好是指用普通冲裁方案，在模具寿命和生产率较高的条件下得到质量合格的冲裁件。因此冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁工艺性要求，对冲裁质量、模具寿命和生产率有很大影响。对于本零件：（1）材料 45钢具有良好的冲压性能（2）工件结构 该零件形状简单，可以考虑采用级进冲裁。（3）尺寸精度 所有尺寸均未标注公差，属于自由尺寸，按IT14级确定工件的公差，一般冲压均能满足其精度要求。（4）冲裁件的孔边距和孔间距满足冲裁工艺性要求结论：可以冲裁。2.2 冲压工艺方案的确定冲裁工序的组合方式可分为：单工序冲裁、复合冲裁、和级进冲裁 方案一：先落料，后冲孔，后弯曲。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔弯曲复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔落料弯曲连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序三副模具，生产率较低，不适于大批生产，难以满足该零件的年产量的要求。方案二虽然只需一副模具，冲裁件精度和质量高，生产率高，但模具结构较复杂，模具制造困难，而本制件只是一般精度的零件。方案三也只需一副模具，生产率高，但模具结构比较简单，送进操作方便，生产率高。通过对上述三种方案的分析和比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。2.3 排样设计2.3.1.坯料长度的计算由零件图可知：r=0.82d,所以b应大于，布局如零件图所示。凹模采用整体式凹模凹模壁后，查冲压手册其范围是42-54mm这里取42mm根据上述方法确定凹模外形尺寸须选用矩形凹模板25012528-9Mn2V JB/T 7643.1,技术要求按（JB/T7653-1994）规定凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6-0.8倍，即16.8-22.4mm,这里取20mm，由此可选用矩形凸模固定板规格为25012520-45钢JB/T 7643.2，技术要求按（JB/T7653-1994）规定查冲压手册，卸料板厚度取16 mm，规格为25012516，材料为45钢增加长度取17mm材料为45钢所以凸模总长L=h1+h2+t+h=20+16+2+17=55mm由于此落料凸凹模直径较大，所以不必进行强度校核材料为Cr12MoV硬度HRC5862,尾部回火HRC4050.查冲压手册矩形垫板选用的规格为25012510-45钢 JB/T 7643.3技术要求按（JB/T7653-1994）规定凸凹模形式如下：5.2 定位装置的设计与标准化冲模的定位零件是为了保证条料的正确送进及在模具中的正确定位，因此定位装置的设计与标准化非常重要。固定挡料销的设计与标准化,固定挡料销的设计根据标准件，选用如图所示的结构固定挡料销的结构查冲压设计手册软件版VR1.0选用基本尺寸分别为d=16mm, d1=8mm,h=3mm,L=13mm,材料为45钢，（JB/T 7649.10）,热处理硬度为43-48HRC的固定挡料销，技术要求按JB/T7653-1994的规定5.3标准模架的选用根据压力机的闭合高度和凹模周边长，可以选择合适的模架查冲模设计手册软件版VR1.0确定模架各参数为：凹模周界L=250 mm,B=125 mm,最小闭合高度190 mm，最大闭合高度235 mm，I级精度的后侧导柱模架，模架250125190-235I GB/T 2851.1技术条件：按JB/T 8050-1999的规定上模座25012545 下模座25012555导柱28180导套2811043 模柄与上模座的联接采用压入式的结构如图所示：查冲模设计手册软件版VR1.0材料：Q235-A.F技术条件：按JB/T 7653-1994的规定基本尺寸d=25,d1=26,d2=33,d3=7,d4=6，L=65,L1=20,L2=4,L3=2.5模柄A2565 JB/T 7646.15.4 卸料装置的设计与标准化在前面已经确定了采用弹压性卸料板，设计卸料板为一整体板。本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有兼压料作用。5.5 联接件的选用与标准化本模具采用螺钉固定，销钉定位。具体讲螺钉标记：30钢M103 GB/T 70.1圆柱销钉标记：30钢 GB/T 1196 垫圈冲孔落料弯曲模总装图7 压力机的校核通过对比初选压力机和模架的参数，可以看出所选择的压力机的各项参数均能符合模架参数的各项需求，所选压力机满足要求！8 主要零件的加工工艺过程8.1弯曲凸模的加工工艺过程工序号工序名称工序内容工序简图1备料备LXH=65X20的棒料2热处理退火3车削留0.5mm的单侧加工余量4热处理淬硬5磨削磨外圆平面6钳修抛光刃磨整形8.2凹模板加工工艺过程工序号工序名称工序内容工序简图1备料将毛坯锻成长方体：LxDxH=270x145x472热处理退火3粗刨刨六面成:LxDxH=250x125x274热处理调质5磨平面磨六面，互成直角6钳工画线划出各孔位置线，型孔轮廓线7铣定位槽达到设计要求工序号工序名称工序内容工序简图8加工螺孔、销钉孔及穿丝孔按位置加工螺钉孔、销钉孔及穿丝孔9热处理按处理工艺淬火，回火到5862HRC10磨平面精磨上下平面11线切割线切割型孔达到规定尺寸要求12钳工精修全面达到设计要求13检验9 总结 语作为一名工科类学校的学生，做毕业设计是我们走出校园走向社会前的最后一次实践锻炼。由于以前作过课程设计，所以对模具设计的流程还不是很陌生，首先对制件进行工艺性分析，然后选择加工方案，进而计算坯料的面积，接着根据制件尺寸计算出模具工作部分的尺寸，从而设计出模具的工作零部件，接着选择模架，再根据模具需要选出模具的其它标准零部件，最后装配出模具的总装图，至此模具设计宣告结束。虽然以前有过作过课程设计的经验，但这次做毕业设计还是令我感触颇深，让我感触最深的就是查阅了大量的工具书，在那段时间里，我几乎每天都要奔波于宿舍和图书馆之间，翻遍了中国模具设计大典3、冲压手册、模具标准应用手册、冲压模具设计与制造等书，因为做毕业设计每一个计算都要有依据可查，每一个零件的设计都要认真选择，要是一个数据没有的话，下边的根本没有办法计算，如果一步出错就要从头再来。刚开始的时候我就遇到这种现象，由于数据选择不是很准确，计算到后边经过检验之后发现不能满足模具的使用要求，没办法，只好重新再来。这些烦琐的计算真的使人苦不堪言，但这也使我认识到自己以后要从事的工作是多么的严谨，不能有丝毫的马虎，使我有了高度的使命感和责任心。做毕业设计虽然很艰辛，但做什么事情都是有两面性的，这次毕业设计使我将以前所学的东西系统的连贯起来，好多快遗忘的东西又被复习了一遍，加深了我对这些知识的理解和记忆。更主要的是以前在堂上所学的都是空虚的理论知识，没有进行过实际的、系统的实际设计练习，对所学的理论、公式运用不是很熟练，所以很多实际上应该很熟悉的东西真的运用的时候还是感到很陌生；而毕业设计就给我们提供了这么一个锻炼的平台，让我们把空洞的理论、公式在设计中反复的运用，使我们把这些知识真正的转换为自己所需要的东西；它在锻炼我们设计能力的同时，也使我们积累了宝贵的设计经验，对以后所从事的设计工作真的是大有裨益。总之，毕业设计虽然很辛苦，但是在设计中不断的思考问题，研究问题，咨询问题，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同时也汲取了更完整的专业知识，锻炼了自己独力设计的能力，使我受益匪浅。致谢时光如流，岁月如梭，几年的大学生活转瞬即逝，而我也即将离开可亲可敬的老师，告别令人流连忘返的校园，踏入不是很熟悉的社会中去。在这毕业之际，作为一名工科类学校的学生，做毕业设计是一件必不可少的事情。毕业设计是一项非常繁杂的工作，它涉及的知识非常广泛，遇到了很多书上涉猎很少的东西，这就要靠自己去图书馆查阅大量需要的资料；设计过程中还设计到许多计算问题，这些都要靠自己综合运用自己的思维能力和课本上的知识去妥善解决。在学校中，我们学的主要是理论性很强的知识，实践性这一环节非常欠缺，而毕业设计给与了所有同学实战前的一次演练的机会，借此查漏补缺，使自己所学的知识有一个质的飞跃。通过毕业设计可以把我们以前学的专业基础和专业知识系统的连贯起来，使我们在复习旧知识的同时获得更多的新的知识；这不但提高了我们解决和处理问题的能力，而且也开阔了我们的视野，在一定程度上弥补我们实践经验的不足，为以后的工作打下坚实的基础。由于我资质有限，加上很多知识掌握的不是很牢固，因此在设计中不免要遇到很多难题，但是在各位老师的耐心指导和同学的热心帮助下，这才克服了一
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