加強板零件沖壓工藝與模具設計

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 加強板零件沖壓工藝與模具設計 摘 要 沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動強度大、勞動量大，嚴重的影響了生產(chǎn)效率的提高。隨著當今科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用，已越來越引起人們的重視，而被大量應用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模也投入到實際的生產(chǎn)中來，沖壓?？梢源蟠筇岣呱a(chǎn)效率，減輕工人負擔，具有重要的技術進步意義和經(jīng)濟價值。 沖壓是沖壓加工的簡稱，是通過壓力機（俗稱沖床）和安裝在壓力機上的模具，對模具里的材料（一般是金屬和非金屬板材）施力，是材料在模具里變形，從而獲得形狀、尺寸符合要求的零件的生產(chǎn)技術。沖壓加工通常是

2、在常溫下進行，不需要對材料進行加熱，所以又叫冷沖壓。 本文介紹的模具實例結(jié)構(gòu)簡單實用，使用方便可靠，對類似工件的中批量生產(chǎn)具有一定的參考作用。 關鍵詞：落料，沖孔，復合模，凸凹模，彎曲模 Doubling plate components ramming craft and mold design ABSTRACT Through carries on the technological to the doubling plate work piece analysis, knew this work piece n

3、eeds two working procedures the processings, namely falls the material punch holes curving.After two set of plan contrasts, decided designs set of compound molds, namely falls the material punch holes true thing superposable die; Another set is a bending die. Falls the material punch holes superpos

4、able die the convex-concave mold, the punch holes raised mold, falls the material concave mold the shape all is by the work piece determination, is similar with the work piece shape, the external dimensions all are pass through the precise computation definite.Because its blanking force is not too b

5、ig, but also considered the stress is even, therefore selects the middle guide pillar pould frame, and selects the corresponding guide pillar, the guide sleeve.About in order to lengthen the die bed life, therefore has selected the appropriate about backing strip.The convex-concave mold must have to

6、 have the accurate position, can guarantee the work piece can form precisely, therefore the reference standard also the basis actual situation have selected the convex-concave mold dead plate, The punch holes raised mold dead plate, guarantees well the fixed convex-concave mold and the punch holes r

7、aised mold.In order to guarantee the work piece to be smooth the mold and convenience waste material abscission, utilized the elasticity to go against an equipment, the rigidity pushes an equipment and the elastic dumping device. But the bending die is very simple, only used the elasticity to go ag

8、ainst an equipment, so long as could cause the work piece accurate localization on the mold, the work piece could the very easy occurrence be curving, had to pay attention curving when snapping back. KEY WORDS: Falls the material, the punch holes, superposable die, convex-concave mold, bending di

9、e 專心---專注---專業(yè) 目　錄 前　言 模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 沖壓是模具成

10、型加工的的一種重要加工方法。沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性較好，一般情況下，可以直接滿足于裝配和使用要求。此外，在沖壓過程中由于材料經(jīng)過塑性變形，金屬內(nèi)部組織得到改善，機械強度有所提高，所以，沖壓件肯有質(zhì)量好、剛度好、精度高和外表光滑、美觀等特點。 沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零

11、件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和科學技術的不斷進步，沖壓工藝及模具設計技術也在不斷地革新。21世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，其特征是與高新技術結(jié)合，在方法和體系上發(fā)生了很大變化。計算機技術、信息技術、現(xiàn)代測控技術等與沖壓領域的滲透與交叉融合，推動了先進沖壓成形技術的形成和發(fā)展。沖壓成形技術將更加科學化、數(shù)字化、可控化。成形過程的數(shù)值模擬技術將與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成，人工智能技術，智能化控制將進入實用階段。主要特征包括工

12、藝分析計算方法的現(xiàn)代化、模具設計制造技術現(xiàn)代化、冷沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化，以及改進板材性能等。 近幾年，發(fā)達國家紛紛將制造業(yè)轉(zhuǎn)到我國，使我國的模具工業(yè)面臨空前的發(fā)展機遇。另外，我國正處于自主創(chuàng)新和優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的高潮時期，產(chǎn)品創(chuàng)新和優(yōu)化結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期逐漸縮短，應用最多的沖壓零件更換將更加頻繁。這一切表明，沖壓加工技術正迎來一個前所未有的發(fā)展機遇。 當前，由于產(chǎn)品品種增多，更新加快，市場競爭的日益激烈，因此，對模具的要求是交貨期短，精度高及成本低。而模具的標準化程度直接影響著這些因素。模具的標準化程度越高，專業(yè)化生產(chǎn)越強，模具的生產(chǎn)周期就會越短，生產(chǎn)成本越低，模具質(zhì)量越高。同

13、時模具設計簡化，交貨期限縮短，產(chǎn)品更新?lián)Q代就越迅速。 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 　　雖然如此，我國的沖壓模設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進程

14、中前進了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 “沖壓工藝與模具設計”是模具設計與制造專業(yè)的一門專業(yè)技術課，它是一門將沖壓成形加工原理，沖壓工藝，沖模設計有機融合， 綜合性和實踐性較強的課程。模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術也得到了應用。 本課程的主要任務是：初步掌握沖壓成形的原理、板料成形規(guī)律與沖壓工藝和模具設計的關系；掌握沖壓工藝過程的制定方法，具有制

15、定中等復雜程度沖壓件的工藝過程的能力；掌握沖模的設計方法，具有設計中等復雜程度沖模的能力；具有應用沖壓成形基本原理、沖壓工藝及沖模設計方法的知識，分析解決沖壓生產(chǎn)中的產(chǎn)品質(zhì)量和模具方面技術問題的能力；同時了解沖壓新工藝、新型模具及沖壓技術的發(fā)展方向。 沖壓工藝學是一門實用性很強的課程，實踐性和綜合性很強。對初學者來說，應在學習這門課程以前，對沖壓工藝在生產(chǎn)中的應用范圍和特點，具有初步感性認識，才能在學習的時候聯(lián)系實際、培養(yǎng)興趣和加深理解。在學習時應注意以下幾個方面： 1）學好“機械制圖”課程。 2）多到工廠參觀實習，以增強感性認識。 3）多動手練習，多畫圖設計。 4）通過觀察多媒體課

16、件，建立培養(yǎng)空間想象能力。 5）上好現(xiàn)場教學、實驗、課程設計等實踐課。 我通過三年的基礎課程和專業(yè)課程的學習，我對本專業(yè)的理論知識已有了系統(tǒng)的掌握，為以后走上工作崗位打下了結(jié)實的基礎。但實踐經(jīng)驗匱乏，本套模具就是在這種情況下完成的，錯誤之處難免，敬請指導。 第1章 工件工藝性分析及方案確定 沖裁件的公益性是指該工件在沖裁加工中的難易程度。良好的沖裁工藝性應保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作安全方便等。因此沖裁件的工藝性是否好，對沖裁件質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及沖裁件模具的使用壽命均有很大影響。而且直接影響到?jīng)_裁模具的總體沖裁工藝方案。

17、 然而，影響沖裁件工藝性的因素很多，如沖裁件的形狀、尺寸、精度和材料等，這些因素往往取決于產(chǎn)品的使用要求。 1.1零件沖壓落料的工藝性分析 零件沖壓落料的工藝性分析包括很多方面，對于此制件而言 ，主要對下面幾個方面進行分析。 1.1.1沖裁件的結(jié)構(gòu)和形狀 a) 沖裁件的形狀應避免沖裁件上有過長的懸臂和窄槽，其最小寬度（如圖2—1）＞2t（t為材料厚度，下同），對于此制件最小寬度＞6mm，上面空的較大,符合要求。 b) 沖裁件上的孔與邊緣間的距離（如圖2—1）,孔與孔的距離（如圖2—1）不能太小，一般取孔與邊緣間的距離≥1.5t, 孔與孔的距離≥2t,對于此制件，孔與邊緣間的

18、距離≥4.5mm, 孔與孔的距離≥6mm,制件的最小孔邊距22mm。 由圖1-1得 c) 沖裁件的外形或內(nèi)孔的轉(zhuǎn)角處，應避免有銳角的清角，應采用圓弧過渡，以利于沖模的加工，減少因熱處理的應力集中，以及沖裁時尖角處的破裂現(xiàn)象。 d)為了防止沖裁時凸模折斷或壓彎，沖孔的尺寸不能太小。 圖1-1沖壓落料后的工件 1.1.2沖裁件的尺寸精度 普通沖裁件的尺寸精度一般在IT10~IT11級以下，表面粗糙度Ra＜6.3um，沖孔精度比落料精度高一級。此制件并無精度要求，故按經(jīng)濟精度加工，取落料經(jīng)濟加工精度為IT11，因為沖孔精度要比落料加工精度高一等級，

19、所以取沖孔精度精度為IT10。 1.1.3沖裁材料 沖裁材料的選取取決于對沖裁制件的要求，但應盡可能以“廉價帶貴重，薄料代厚料，黑色代有色”為選材原則。采用國家標準規(guī)格的材料，以保證沖裁件質(zhì)量及模具壽命。此制件的材料為Q235鋼。 1.2沖孔落料工序的確定 在確定制件沖裁工藝方案時，先解決制件所需的基本沖裁工序性質(zhì)、工序數(shù)目以及工序的順序，再將其排列組合成若干種可行方案。然后對各種工藝方案進行分析比較，綜合各種方案的優(yōu)缺點，最后選出一種最佳方案。 1.2.1沖裁工藝方案 a) 采用單一工序的方法：即先把整體形狀落料。然后沖三個圓孔。 b) 采用復合工序的沖壓方法：即沖

20、三個圓孔和落料在同一副模具同一工位的一次行程中完成。 c) 采用給進工序的沖壓方法：即在同一副模具的不同工位上先后連續(xù)完成沖孔和落料。 1.2.2沖裁方案的分析選擇 a) 第一種設計方案，其優(yōu)點是模具設計制造簡單，周期短，模具結(jié)構(gòu)簡單，甚至可以采用標準化的模具成型零件，因此：模具和制造件的成本低。但是采用兩幅模具才能滿足要求，且生產(chǎn)率低。 b) 第二種采用方案二加工時，只需要制造一套復合模具，生產(chǎn)效率高，模具制造成本較低，且沖壓件的形狀精度和尺寸精度也容易保證。盡管模具比第一種方案復雜，但由于沖壓件規(guī)則，模具制造也不算復雜，但是模具維修不方便。 從經(jīng)濟性、安全性和沖裁件質(zhì)量

21、等方面對以上兩種方案進行比較，確定出該沖壓件的生產(chǎn)采用方案二種比較合適。 c) 第三種設計方案其優(yōu)點，沖壓生產(chǎn)過程易于實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)效率高，但是結(jié)構(gòu)較為復雜，因此制造周期長，模具成本高。 綜上各種方案的優(yōu)缺點，考慮到生產(chǎn)效率和帶板送進沖壓，選用復合模。 1.3零件彎曲的工藝性分析 1.3.1彎曲件的精度 彎曲件的精度要求應合理。影響彎曲件精度的因素很多，如材料厚度公差、材料性質(zhì)、回彈、偏移等。對于精度要求較高的彎曲件，必須減少材料厚度公差，消除回彈。但這在某些情況下有一定的困難，因此，彎曲件的尺寸精度一般在IT13級以下。彎曲長度未注公差的極限公差為3，角度公差最

22、好大于15’;彎曲間未注公差角度的公差值應查表確定。 1.3.2彎曲件的彎曲半徑 彎曲件的彎曲半徑不應小于材料的許可最小半徑，否則會產(chǎn)生彎裂。當彎曲為90度時，為了保證工件的彎曲質(zhì)量，必須滿足彎曲件的直邊高度大于2t。帶孔的板料在彎曲時，如果孔位于彎曲區(qū)附近，則彎曲時孔的形狀會發(fā)生畸變，為了避免這一缺陷的發(fā)生，必須使孔位于變形區(qū)外。 1.4彎曲工藝的確定 此工藝中要求較高，彎曲件應嚴格按照原有尺寸來安排，在應用中應估計到彎曲中的板件厚度變形，寬度變形及長度變形。在彎曲后，應考慮到彎曲回彈的因素，要用到校正彎曲。因為該工件是形狀簡單的彎曲件，所以可以一次彎曲便可成形。

23、 第2章 零件的工藝計算 2.1排樣 排樣是指制件在板料或條料上的布置方法。沖裁件的排樣與材料的利用率有密切的關系，對零件的成本影響很大。因此，應設法在有限的材料面積上沖出最多說量的制件。由于排樣的不斷改進，材料利用率逐步提高。但僅僅考慮材料利用率的提高還不夠，排樣的好壞同時影響沖裁件的精度，、生產(chǎn)率的高低、模具壽命及經(jīng)濟效益等，還必須考慮生產(chǎn)操作的方便性和模具結(jié)構(gòu)的合理性等問題。 2.1.1制件展開尺寸 由所給的任務書可知圖中給出的是彎曲件，需要計算出彎曲件的展開尺寸。相對彎曲半徑： 由《冷沖模設計》中的公式得： R / t = 7 / 3 = 2.33 >0

24、.5 式中 R——彎曲半徑（mm） t—— 料厚（mm） 可見，制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應先求彎曲變形中的中性層曲率半徑。 按彎曲件展開尺寸的計算公式，中性層半徑為： r = R + k t 式中：r — 彎曲中性層的曲率半徑； k — 中性層位移系數(shù)； 已知 R = 7 mm, t = 3 mm,查冷沖壓工藝與課程設計（主編；陳建鶴 于云程）表3 — 9 取k = 0.42； r = 7 + 0.42 × 3 mm = 8.26 mm 彎曲件展開尺寸

25、： L = L1 + L2 + (/2) × r弧 式中得L1= 68mm L2=73mm 及L1+ L2為彎曲件直線長度的總和 L= 68 + 73 + (3.14/2) × 8.26= 153.97mm 2.1.2排樣圖 設計復合膜，首先要設計條料的排樣圖，此制件的形狀材料近似為長方形，采用直對排顯然可以節(jié)約材料，提高材料的利用率。但是采用直對排增加了模具的復雜程度和模具的制造價格、制造周期，并且，模具兩個凸凹模距離太近，模具結(jié)構(gòu)不合理，因此采用直排。 其排樣圖2—1： 圖2-1 排樣圖 2.1.3塔邊值

26、查冷沖壓工藝與課程設計（主編；陳建鶴 于云程）表2 —11 .查表，選取制件與邊緣的塔邊矩為2.2mm,制件與制件間的間距為2.5mm。這里的間距指的是制件的最邊緣與板邊緣間的距離。 2.2材料利用率 第3章 凸凹模刃口尺寸計算及凸凹模結(jié)構(gòu)設計 3.1凸凹模刃口尺寸計算 3.1.1沖孔刃口尺寸計算 由設計任務書要求可知：該零件屬于無特殊要求的一般沖裁件，沖孔部分的孔由直徑為11mm的兩個圓和一個直徑為25，長寬為20mm×10mm的矩形組成。有下面公式確定此模具加工時凸凹模沖孔刃口的最大公差。 δ=2Cmax ﹣2Cmin

27、 查《沖壓模具設計師手冊》（主編：王鵬駒 程紅 ）表6 —8，查得：2Cmax =0.64；2Cmin =0.46； 則：δ=2Cmax﹣2Cmin ＝0.64－0.46 ＝0.18 mm; 有公差表查得：取x=0.75;IT10級；查得凸模公差為d ；查得凹模公差為d ； 沖孔的凸凹模尺寸公差計算如表3-1 表 3-1 凸、凹模刃口尺寸 計算數(shù)據(jù) 凹模刃口 d凹 =（d+2Cmin）δ 0 凸模刃口 D凸 =（d+xΔ）0 -δ R=5.5 11.76

28、11.3 R=12.5 25.76 25.3 L=153.97 153.67 153.21 公差校核： | δ凸| +|δ凹| ≤ 2Cmax ﹣2Cmin （5—2） ∵ 0.03 +0.04≤0.18 第4章 模具設計 4.1凹模結(jié)構(gòu) 凹模的外形一般有圓形和矩形兩種，本模具采用矩形。凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定型?？紤]到模具壽命，所以采用刃口強度較高的凹模，故選用45鋼為凹模材料。 凹模刃口

29、的類型： I：柱孔口錐形凹模，刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變，常用于沖裁形狀復雜或精度要求較高的工件。但是在孔口內(nèi)容易積存沖裁件，增加沖壓力和孔壁的磨損，磨損后孔口形成倒錐形狀，使孔口內(nèi)的沖裁件容易反跳到凹模表面上，影響正常沖裁進行，嚴重時會損壞沖模，所以刃口高度不一過大。 II：柱孔口直向性凹模，刃口強度較高，修磨后刃口尺寸無變化，加工簡單，工件容易漏下。此結(jié)構(gòu)適用于沖裁直徑小于5mm的工件。 III：直筒式凹模，刃口強度較高，修磨后刃口尺寸無變化，此結(jié)構(gòu)多用于有頂出裝置的復合膜。 IV：錐形凹模，沖裁件容易漏下，凹模磨損后修磨量較小，但刃口強度不高，刃磨后刃口有變大的趨勢，錐

30、形口制造較困難。此結(jié)構(gòu)適用于沖制自然漏料，精度不高形狀簡單的工件。 第5章 模具加工和模具裝配 5.1凸模的加工 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有高的硬度與適當?shù)捻g性。熱處理硬度要達到38～42HRC。采用磨銷加工。 凹模的加工，采用線切割比較合理，因為工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進行加工。模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。熱處理硬度要稍高于凸模，達到60～64HRC左右。 5.2墊板、凸模固定板、卸料板 墊板、凸模固定板、卸料板這些零件的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工比較簡單，而且材料要求

31、不是很高，因此采用45號鋼，熱處理需要達到HRC38-42，在加工方面，只要采用機械加工就可以生產(chǎn)出來，同時，在復雜的地方機械加工與線切割加工同時用上，一般以方便為主。 5.3模具裝配 結(jié)　論 對所給的工件進行工藝分析并通過幾個工藝方案的對比后，決定采用落料沖孔倒裝復合模，主要是因為正裝復合模的頂件板、卸料板均是彈性的，條料與沖裁件同時受到壓平作用，沖裁件的精度也較高，模具結(jié)構(gòu)也不太復雜且生產(chǎn)效率也較高。 在這次的畢業(yè)設計過程中做了幾點改進如下： 謝 辭 這次畢業(yè)設計，我在規(guī)定的時間內(nèi)完成模具裝配結(jié)構(gòu)及零件的設計。除了自己的努力外,更多的是要感謝指導老師常云朋從資

32、料查閱、選題、方案選擇、設計優(yōu)化到設計計算過程中的熱情指導。為我解決了許多困難，并在我制圖過程中，細致的指導我各方面出現(xiàn)的問題，使我的設計可以順利完成。在設計過程中老師不斷的督促，加緊完成了我的畢業(yè)設計。她的指導，讓我修正了設 參考文獻 [1]丁松聚. 冷沖模設計. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2001.10（2007.12重?。? 1-206 [2]中國模具設計大典編委會. 中國模具設計大典. 電子版. 互聯(lián)網(wǎng)資料: 102-890 [3]沖壓設計手冊編寫組. 沖壓設計手冊. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1999: 102-205 [4]黃毅宏, 李明輝. 模具制造工藝. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2005: