接线端子的冲压工艺与多工位级进模设计毕业设计说明书Word格式文档下载.docx

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ABSTRACT

Punchingdiehasbeenwidelyusedinindustrial.Processingdieisalsousedinproduction,punchingdieiscouldincreasetheefficienceofproductionandcouldalleviatetheworkburden,soithassignificantmeaningintechnologicprogressandeconomicvalue.Basedonthebendingblankingprogressandbendingprogress,comparativeanalysisofsingleprocessdie,complexprocessesdieandprogressiveprocessesdie,andfinallyconfirmtouseaprogressivedietofinishthemanufacture.

Thisdieinthedesignisanopticalprocessingdie,consistofpunchingprocess,bendprocessandsoon.Ituseselevenprocessinall,consistofoneblankprocess.Inthisdesign,fistweanalyzecraftworkcharacteroftheworkpiece,theworkpiece’s2-Ddrawingaremade,sothattheworkpiececanbebettercomprehended.Learnthestructuralcraftworkcharacteroftheworkpiece,sodoesthedrawingandtheformingcraftworkcharacter.Makesuretheworkpiece’scraftproject,comparethemandmakethefinaldecision.Calculatethesizeoftheroughcastselectitsshape.Calculatethetimesofthedrawings,makesurethesizeofthesemi-manufacturedworkpieceofeverysteps,anddrawtheworkpieceprocedure’ssketch.Calculatetheeveryworkingpressure,createordinateset,workoutthepressurecenterofthepressmachine.Itanalysisesthedesigningandmanufacturingofthemajorelementofthework,makeupeverycraftprocessofthework.Comprehendeveryneededdies’characterandtheissuesthatisneededtobepayedmoreattention.Onthebaseofthedies’sketch,thedies’structureisanalyzed,andthengoondesigningtheirstructuresandselectingpunchequipments.

Keywords:

Craftproject、manufacture、structuredesign

第1章绪论

模具是生产各种各种工业产品的重要工艺，现代工业中60%至90%的产品要靠模具生产。

随着现代工业发展和产品更新换代周期急剧缩短，模具的需求量大幅度增加，我国模具工业产值以紧随美国、日本之后，位列世界第三；

另一方面，我国对国外先进技术的不断消化吸收，随着先进加工手段和CAD/CAM/CAE、UG、PRO/E等软件的普遍应用，我国模具工业水品与国外的差距越来越小，模具出口业务也日益增多，单模具制造水品和工业发达国家相比，仍存在巨大差距，主要体现在模具品种少、精度差，寿命短、生产周期长，制造技术落后等方面。

模具种类很多，按模具产值统计，目前冲压模和注塑模各占40%左右，其他模具共占20%。

1.1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，从而获得较好的经济效益。

冲压在现代工业生产中，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。

1.2冲压的现状及发展方向

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。

研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。

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IT16~17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2

~5微米，进距精度2~3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15000~40000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（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Ra=01~0.2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。

此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。

利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。

如清华大学开发研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。

一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。

（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。

如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；

在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；

公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。

在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；

美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的4~10倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。

近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。

冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。

其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。

特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。

FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。

同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。

（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，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。

但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。

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。

1.3模具发展的现状

现代模具有“不衰亡的工业”之称。

世界模具市场整体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。

近几年，我国模具产业总产值保持13%的增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2009年模具产值预计为600亿，模具据模具标准件出口将从现在的每年9000多玩美元增长到2005年的两亿美元左右。

但就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达到几千副，价值上亿元，而当汽车更换时80%的模具需要更换。

另外电子和通信产品对模具的需求也很大，在发达国家往往占到市场总量的20%之多。

目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。

工业总产值中企业自产用的约占三分之二，作为商品销售的三分之一。

在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他模具约占11%。

模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。

随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。

目前我国工业发展的步伐日益加快，模具发展重点主要表现在：

（1）汽车覆盖件模；

（2）精密冲模；

（3）大型及精密注塑模；

（4）主要模具标准件；

（5）其他高技术含量的模具。

目前我国模具年生产总量虽然以跃居世界第三，其中，冲压模具占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。

以大型覆盖件冲模为代表，我国以能生产部分轿车覆盖件模具。

轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。

在设计制造方法、手段上以基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了以大步。

但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外想不还存在一定的差距。

标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。

第2章工艺分析及冲压方案分析

2.1制件的工艺性分析

冲压技术要求：

材料H68

材料厚度：

0.6mm

生产批量：

大批量

未注公差：

按IT13级计算

2.1.1冲裁部分的工艺性分析

制件的厚度为0.6mm，材质为H62普通黄铜，由之间图可知冲裁件的内外轮廓转角处均有圆角，最小圆角半径r=0.2mm≥0.18t=0.12mm，符合该材料的最小冲裁半径。

冲裁件上孔的尺寸不能太小，否则会导致凸模折断，查表（多工位级进模王俊彪编）2-3得无导向凸模圆形最小凸模为1.0t，矩形件为0.7t，均符合条件。

2.1.2弯曲部分的工艺性分析

查表2-6知弯曲部分均为90弯曲，曲边的高度H≥2t+r，其中r为圆角半径，由图制件的尺寸可知，各个弯曲部分均满足。

与轧制方向垂直时，H6半硬黄铜的最小弯曲半径为0.1mm。

制件的工艺性均满足要求，可以进行大批量生产。

2.1.3冲裁件的精度与粗糙度

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，该制件公差等级为IT13级，因此可用于一般精度的冲裁，普通冲裁即可达到要求，由于冲裁件没有断面粗糙度的要求，我们不必考虑。

2.1.4冲裁件的材料

冲裁件材料为H68（黄铜），抗剪切强度τ=285MP，断面收缩率18%，具有良好的弹性和塑性，冲裁性较好，可以冲裁加工。

2.1.5工艺方案确定

该制件包括冲孔、落料和弯曲三个基本工序，可采用的冲裁工序有单工序冲裁和多工序冲裁，由于有弯曲存在，不能用复合模，零件冲裁工序较多，用单工序生产需要模具数量较多，生产效率低，所用费用高，不合理；

用级进模生产时，生产效率高，操作方便，通过合理设计可达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题，根据以上分析，该制件采用级进模冲裁工艺方案。

第3章冲压模具总体结构设计

3.1模具类型

根据零件的冲裁工艺方案，采用级进模加工。

3.2操作与定位方式

零件大批量生产，宜采用自动送料方式，零件尺寸较大，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，配合以侧刃定距。

3.3卸料与出件方式

考虑工序较多，应采用弹性卸料方式，为了便于操作，提高生产率，废料采用直接从凹模洞口推下的下出料方。

3.4模架类型及精度

由于零件尺寸较大，间隙较小，又是级进模，因此采用导向较为平稳的对角导柱导架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用I级精度模架。

第4章冲压模具工艺与模具设计计算

4.1排样

考虑到零件弯曲工序较多，弯曲角度复杂，尺寸又大，只能采用横排和直排方式，而横排时，调料送进不方便，实际生产中不容易实现，只能采用直排方式。

如下图所示:

（1）展开长度计算

弯曲件内表面的圆角半径r=0.2mm,r≤0.5t=0.3mm,此时l弯=Kt,该材料塑性良好，所以取K=0.125,l弯=0.125×

0.6=0.075（mm）

展开长度l=10.8+2l弯+4×

2+2l弯+2.4×

2

=10.8+8+4.8+0.8+6×

0.075=28.85（mm）

（2）条料宽度、及步距计算

查表（塑性成形工艺与模具设计）2-5得侧边值a1=1.8×

1.2=2.16,工件间搭边值a=1.8×

1.2=2.16，宽度b=l+2a1=28.85+2×

2.16=33.17（mm）,取为33.2mm

工件采用无侧压装置。

调料宽度可按下式计算：

B=b+2Δ+z

Δ—条料宽度的单项（负向）公差；

z—条料与导料板之间的间距；

查表（多工位级进模设计）3-3有t≤1.0mm,且调料宽度≤50时，Δ=0.4，z=0.1。

则B=33.2+2×

0.4+0.1=34.1（mm）

当t=0.6mm时，导正孔直径d≥4t=2.4m