顺推炉排垫片冷冲压模具设计Word格式文档下载.docx

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学习中心：

指导教师：

【摘要】通过对模具设计中优化设计和经济性评价问题的阐述，讨论了模具设计的原则和要点，特别在设计上提出了数学模型作为依据的最优数法设计观点，以及经济性评价概念。

对企业丰富工装设计、改进企业实施工艺装备的通用化、系列化和标准化，提高企业产品开发能力，降低生产成本，缩短生产周期，提高产品质量和指导生产实践都具有十分重要的现实意义和技术效果。

【关键词】冲压模具、排样、凸凹模

1.1课题背景3

1.2模具的特点4

1.3课题研究的目的和意义5

1.4模具的国内外现状和发展趋势6

2.1零件的作用7

2.2零件的工艺分析9

三零件工艺规程设计与计算9

3.1排样的计算10

3.2冲压力计算10

3.3确定压力中心11

3.4冲压设备的选择13

3.5凸凹模刃口尺寸的计算13

3.5.1冲孔部分14

3.5.2落料部分15

四凸模、凹模及凸凹模结构设计16

五模具总体设计及部分零件设计...................................................18

六冲压生产的安全防护…………………………………………………………19

6.1压力机的安全技术措施………………………………………………………………………20

七模具经济和技术上分析………………………………………………………………………………21

一、序言

1.1课题背景

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。

浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；

广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷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现已有几千家。

　　随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。

而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现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企业的生存空间。

　　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、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。

以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。

此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；

在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。

例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。

例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；

CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；

许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。

模具行业结构调整和体制改革步伐加快，我国模具制造水平有了很大的提高:

模具的CAD/CAM已很普遍，CAE/CAPP也在积极推广。

如今我国生产的模具精度已达到微米级，与20年前相比，模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约3/4，模具的标准件使用覆盖率从几乎是零，达到45%左右。

我国模具总量虽然已位居日、美、之后，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，也与英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等有差距。

1.2模具的特点

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。

模具的发展特点为：

一、充分运用IT技术发展模具设计、制造。

用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。

外形车身和发动机是汽车的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。

车身模具设计和制造约占汽车开发周期三之二的时间、成为汽车换型的主要制约因素。

目前，世界上汽车的改型换代—般约需48个月，而美国仅需30个月，这车要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模具结构设计软件。

另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体、实现了异地设计和异地制造。

同时，虚拟制造等IT技术的应用，也将推动模具工业的发展。

二、缩短金属成形模具的试模时间。

当前，主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在机械压力机上的模具试验时间可减少80%、具有巨大的节省潜力。

这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。

三、车身制造中的级进冲模发展迅速。

在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术，近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件。

加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。

级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约30%。

但是级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制，主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优生考虑在多工位压力机上加工。

1.3课题研究的目的和意义

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用冲压模具。

随着我国改革开放的不断深入，市场经济体系的不断完善，我国工业逐渐向成熟化发展。

在整个机械工业中，设计在其中占有的地位日益显现出来。

工业设计主要包括三个方面的内容。

第一是产品设计,第二是与产品有关的视觉传达设计，如产品的包装、商业广告等平面设计。

第三是由产品设计扩展的环境设计．如产品的展示与陈列，商品橱窗设计以及室内设计等。

产品设计作为工业设计的核心，它涉及的面广，从人们的衣食住行，到社会的各行各业，产品设计无时不有，无时不在。

产品设计的对象既包括一般的日用生活制品，也包括工业生产的机床，加工工具；

既包括家用小电器产品，也包括专业的仪器，仪表；

既包括私有的自行车，摩托车，也包括大型的汽车，飞机等交通工具；

“从口红到宇宙飞船”都是属于产品的设计的范畴，本论文主要针对加工工具设计，在一定范围内又称“加工辅助设计”，即机床夹具体的设计。

机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。

在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。

而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：

（1）工件图纸；

详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。

（2）工艺文件：

了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。

（3）生产纲领：

夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。

（4）制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。

工厂有无压缩空气站；

制造和使用夹具的工人的技术状况等。

夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。

1.4模具的国内外现状和发展趋势

近几年来，绿色设计已延伸到机械制造业当中。

而模具是工业生产的基础工艺装备，它的生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因而在模具行业中提倡绿色设计应更为重要。

“绿色模具”不仅仅指在使用时对环境的影响小，还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏是最小的。

绿色模具的生命周期与环境相关的有如下几个阶段：

设计、制造、销售、使用、维护与服务和报废回收。

绿色设计就是要在产品开发设计时就充分关注在这几个阶段中如何减轻其对环境的影响。

1、原材料的选择。

模具材料选择是产品设计的第一步，因此，其绿色程度对产品的绿色性能有着极为重要的影响。

绿色模具设计的材料选择对最终产品的“绿色程度”具有重要意义。

绿色设计的材料选择必须建立在绿色材料的基础上.2、原材料的回收。

绿色模具设计首先要考虑的是制造模具的原材料的回收问题，这是因为模具造价昂贵，它的回收利用可以大大节约资金和能源。

3、模具的可拆卸性设计。

对于模具设计来说，可拆卸性就显得尤为重要，因为有实质要更换凸、凹模就可实现一种新产品的生产。

不可拆卸不仅造成大量可重复零部件材料的浪费，而且因废弃物不好处置，还会严重污染环境。

可拆卸设计要求所设计的结构易于拆卸、维护方便，并在产品报废后可重复使用。

4、采用模具先进制造技术。

在制造过程中选用生产浪费最小、能量消耗最低的制造工艺也是非常重要的。

绿色设计优于传统的设计方法，虽然在短期内，它的投资略大于传统的设计，但从长远看来，如果我们采用绿色设计，那?

在节能、降耗、增效益方面将会得到成倍的收获。

可以这样说，绿色将是21世纪产品的主要特点之一，谁能向市场提供绿色产品，谁就能在市场竞争中占据有利位置。

因此，企业无论从自身的长远发展角度，还是从人类的可持续发展战略角度，都应扬弃传统的设计方法，而大力加强对绿色设计的研究与应用。

二、零件的分析

2.1零件的作用

题目所给定的垫片零件是汽车在运行中要保证汽车加速及正、反向行驶中承受交变载荷及冲击性载荷，不被切断，保证行驶稳定。

2.2零件的工艺分析

该零件形状简单，有直线和圆弧组成。

查冲裁件内、外形所能达到的经济精度表，零件所能达到的精度等级为IT14，将查到的精度与零件图上所标注的尺寸公差相比较，可以认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。

其他尺寸标注、生产批量等情况，也符合冲裁工艺的要求，故决定采用冲孔落料倒装复合模，进行加工，且一次冲压成形。

本制件形状简单、尺寸、厚度适中，大批量生产，属于普通冲压件，但在设计冷冲压模具时要注意以下几点：

1、制件的外形轮廓、结构都算简单，但是要考虑孔的加工，孔的位置要求高。

2、此制件的加工难点主要在孔的中心距的定位。

3、由于几个孔的直径都较小，并且有一定的批量，在设计时要重视模具的材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。

零件简图：

如图1.1所示

生产批量：

大批量

材料：

Q235

材料厚度：

5mm

图1.1零件简图

三、零件工艺规程设计与