方垫片冲压成形工艺及模具设计机械毕业设计 精品.docx

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目录

第1章绪论1

1.1国内模具的现状和发展趋势1

1.1.1国内模具的现状1

1.1.2国内模具的发展趋势2

1.2国外模具的现状和发展趋势3

1.3方垫片冲孔落料级进模具设计与制造方面3

1.3.1方垫片冲孔落料级进模具设计的设计思路3

1.3.2方垫片模具设计的进度4

第2章工艺性分析6

第3章排样设计7

3.1确定零件的排样方案7

3.2条料宽度、导料板间距离和材料利用率的计算7

第4章冲压工艺方案的确定9

第5章模具结构形式的选择与确定10

第6章冲压力与压力中心的计算11

6.1冲裁工序总力的计算11

6.2初选压力机12

6.3压力中心的计算12

第7章模具主要零件13

7.1工作零部件的设计与标准化（尺寸、位置、标准与示意图）13

7.2定位装置的设计与标准化18

7.3标准模架的选用20

7.4卸料部件的设计与标准化21

第8章方垫片冲孔落料连续模总装图22

第9章压力机的校核23

结论

参考文献

致谢

第1章绪论

就目前的技术发展水平来看，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，其主要原因是因为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等方面与工业发达的国家还有相当大的差距，这些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。

1.1国内模具的现状和发展趋势

1.1.1国内模具的现状

我国模具近年来发展很快，根据不完全的统计，在2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。

进口模具18.13亿 美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。

进出口之比2004年为3.69:

1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家，情况不容乐观。

在2万多家生产厂点中，就有一半以上的工厂是自产自用的。

在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。

 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：

大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；"三资"及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。

虽然说我国模具业在近年发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。

我国尚存在着以下几方面的不足:

第一，体制不顺，基础薄弱。

“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，近年来私营企业的发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面的不足。

第二，工厂开发能力比较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。

我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，才能真正实现现代化企业管理的企业较少。

第三，在工艺装备水平上属于低水准，而且配套性不好，利用率也低。

虽然我国许多企业采用了先进的加工设备，但总的来说装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。

由于体制和资金等原因，导致引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。

装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。

第四，国内模具材料及模具相关技术落后。

模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。

塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。

1.1.2国内模具的发展趋势

巨大的市场需求即将推动着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，尚且不能完全满足国民经济高速发展的需求。

在未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向主要包括以下几方面:

1）模具正朝着大型化方向发展； 

2）CAD/CAE/CAM技术广泛应用于模具设计制造行业中；  

3）模具扫描及数字化系统；   

4）塑料模具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）模具的各方面的精度要求都越来越高；

8）模具的运行维护要求高；

9）生产模具的人工技术也在提高。

1.2国外模具的现状和发展趋势

无论在那个国家的工业发展，模具都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，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。

其他加工制造方法所无法替代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。

模具生产技术水平的高低，已经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，据统计全球模具市场呈现供不应求的局面，全世界的模具市场年交易总额为600～650亿美元左右。

欧美等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。

国外模具企业的组织形式是"大而专"、"大而精"，大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上。

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，德国大约有5000多家模具企业。

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%，可见其规模效益很大。

随着时代的进步和技术的快速发展，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等，他们的技术水平比较高。

故人均产值也较高。

而我国每个职工平均每年创造模具产值只有大约合计1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多15～20万美元，有的达到25～30万美元。

国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45％。

1.3方垫片冲孔落料级进模具设计与制造方面

1.3.1方垫片冲孔落料级进模具设计的设计思路

冲裁是冲压工艺的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。

它包括落料、冲孔、切边、修边、切舌、剖切等工序，其中落料和冲孔是最常见的两种工序。

冲裁在冲压加工中应用极广。

它既可直接冲出成品零件，还可以对已成形的工件进行再加工。

而普通冲裁加工出来的制件的精度不高，一般情况下，冲裁件的尺寸精度应在IT12级以下，不宜高于IT10级。

只有我们不断的加强冲裁变形基础理论的研究，才能准确提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冲裁变形中出现的各种实际问题，进一步提高制件质量。

方垫片是冲裁模典型的冲压件，该模具工作过程很简单就是冲孔和落料，根据零件图的结构和尺寸精度以及材料的性能确定完成该冲件所需要的模具类型。

因此，综合考虑各种因素后采用复合模。

根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次冲裁能不能采用标准的模架。

为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。

要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度，改变导柱和导套的高度的同时，还要注意保证导柱和导套的强度。

导柱和导套的高度可根据冲裁凸凹模与落料凹模工作配合长度决定。

设计时可能高度出现误差，应该反复多次验证。

1.3.2方垫片模具设计的进度

1.通过网络书籍等方式了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间8天；

2.查看书本最终确定加工方案，所用时间6天；

3.整体模具的设计，大约用了一个月的时间；

4.模具的最后反复检查验证更正。

冲孔落料级进模设计

工件名称:

方垫片

生产批量:

大批量生产

材料:

A3

厚度:

1mm

工件简图:

见图1

图1方垫片

第2章工艺性分析

图示方垫片零件材料为A3（即Q235碳素结构钢），适合一般的冲压加工。

此工件只有落料和冲孔两个工序，结构相对比较简单，只有一个φ8.0与四个φ3.2的孔。

图示方垫片零件的尺寸全部为未注公差的一般尺寸，但是一般按IT14级取，尺寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。

由以上各方面综合分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。

第3章排样设计

3.1确定零件的排样方案

在开始设计模具的时侯，首先要设计条料排样图。

方垫片零件外形是矩形只有冲孔，所以结构比较简单，只需要直排就可以了。

直排（图2所示）的排样方案材料的利用率已经很高。

图2

3.2条料宽度、导料板间距离和材料利用率的计算

查表取得侧搭边值为1.8mm，工件见搭边值为1.5mm

条料宽度的计算：

拟采用无侧压装置的送料方式，由图2条料的排样

b-0Δ=〔Dmax+2a＋C〕0-Δ

Dmax————条料宽度方向冲裁件的最大尺寸

a———侧搭边值

△———条料宽度的单向偏差由表查得△＝0.10

c———导料板与最宽条料之间的间隙由表查得C＝0.5

代入数据计算，取得条料宽度为38.1mm。

导料板间距离的计算：

由A=B+C,代入数据计算得导料板间距离为38.6mm。

根据设计可得送料步距为S=23.5mm

材料利用率的计算：

据大量市场供应调查情况可得，原材料应选用1500mm×750mm×1mm的冷轧薄钢板。

每块可剪38.1mm×1500mm规格条料19条，材料剪切利用率达96.52%。

由文献﹝2﹞材料利用率通用计算公式

冲裁件的面积：

A＝34×22－4.252π－4×1.62π=659mm

得=（1×659）/（38.1×23.5）×100%=73.6%

第4章冲压工艺方案的确定

该工件包括落料和冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：

第一个方案：

先落料，后冲孔。

采用单工序模生产。

第二个方案：

落料—冲孔复合冲压。

采用复合模生产。

第三个方案：

冲孔—落料级进冲压。

采用级进模生产。

第一个方案的模具结构比较简单，但需要两道工序两套模具来完成，成本较高而且生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

第二个方案只需要一副模具，工件的精度及生产效率都高，由于查表2.9.6可知材料厚度为1mm时凸、凹模的许用的最小壁厚为2.7mm,由图形可知孔边距小于凸、凹模许用最小壁厚，用方案二模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压的速度，操作不方便。

第三个方案也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。

通过对比以上方案可知，该工件的冲压生产采用方案三较好。

第5章模具结构形式的选择与确定

1）正倒装结构：

根据上述综合分析，本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序，为方便小孔废料和成形工件的落下，采用正装结构，即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。

2）送料方式：

由于这是大批量生产，但是工件简单，所以可以采用手动送料方式，能使模具制造简单。

3）定位装置：

本工件在级进模中尺寸是比较小的，又是大批量生产，冲第一个工位采用始用挡料销定位，而冲第二个工位采用固定挡料销定位。

送料时始用挡料销与固定挡料销作为粗定距，在凸模上安装一个导正销，利用条料上φ8.0mm的孔