冲压模具毕业设计.docx
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冲压模具毕业设计
江阴职业技术学院
毕业设计说明书
课题：
止动件冲压模具设计
子课题:
同课题学生姓名:
专业模具设计与制造
学生姓名郑晓艳
班组04模具
（1）班
学号20040202144
指导教师庞晓琛
完成日期2007.5.11
摘要…………………………………………………………………………………2
前言…………………………………………………………………………………3
第一章：
引言……………………………………………………………………5
1.1模具行业的状………………………………………………………………5
1.3冲压工艺的种类……………………………………………………………5
1.2冲压工艺介绍………………………………………………………………5
1.4冲压行业阻力和障碍与突破………………………………………………6
第二章止动件的设计…………………………………………………………13
2.1设计题目设计一止动件…………………………………………………13
2.2冲压件工艺分析…………………………………………………………13
2.3方案及模具结构类型……………………………………………………14
2.4排样设计…………………………………………………………………14
2.5压力与压力中心计算……………………………………………………15
2.6压力中心…………………………………………………………………16
2.7作零件刃口尺寸计算……………………………………………………17
2.8冲床选用………………………………………………………………….18
2.9其它模具零件结构尺寸…………………………………………………19
2.10冲孔刃口尺寸计算……………………………………………………19
2.11模具的零件设计与计算………………………………………………20
第三章工艺制作………………………………………………………………23
3.1冲压工艺规程…………………………………………………………23
3.2模具制造及参考图………………………………………………………25
设计总结…………………………………………………………………………35
参考文献…………………………………………………………………………36
冲压模具设计说明书
（止动件设计）
前言
毕业设计是大学三年的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。
但是，高职学生的毕业设计不能完全等同于本科生，应密切与生产实际相结合，应与培养职业能力相结合，应体现职高的特点。
在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。
第一，充分调研，确定应用型毕业设计课题。
选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。
这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养学生的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们高职专科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。
但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，装配成机器，并能满足使用要求，也是不容易的。
第二，反复论证，确定产品设计方案。
明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我们参与设计方案的讨论，使我们对课题设计方案心中有数。
第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。
我们高职学生基础理论知识不够扎实，设计能力较差，为了使我们很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。
单位领导给我们足够的空间到机加工生产车间，熟悉零件加工对设计的要求，使设计能用于生产。
在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力。
培养严谨的工作态度和踏实的工作作风。
明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。
充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。
第四，完善设计，准备毕业设计答辩
完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。
根据设计任务书要求，全面检查设计技术资料，按照指导教师的批改，认真修改图纸错误，认真修改设计说明书.
应该说，在指导教师的认真指导下，我基本完成了这套冲裁模的设计工作，通过这次设计，学到了很多知识和技术。
由于技术保密原因，有些图纸和技术数据没有提供敬请谅解。
由于本人设计水平有限，必然在设计中仍有很多缺点和错误，敬请老师们批评指正。
江阴职业技术学院
职院04模具设计与制造
（1）班：
郑晓艳
2007年5月10日
第1章引言
1.1模具行业的发展现状及市场前景
现代模具工业有“不衰亡工业”之称。
世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的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%的年增长率（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2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。
单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。
2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。
另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。
目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。
1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。
工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。
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%，其它各类模具约占11%。
1.2冲压工艺介绍
冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。
冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。
冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。
全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。
汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。
仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。
冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。
冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。
由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。
冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。
热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。
冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。
生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。
1.3冲压工艺的种类
冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。
分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。
成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。
在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。
冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。
冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。
在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。
模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。
模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。
模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。
模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具（供小批量生产）、复合模、多工位级进模（供大量生产），以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。
冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。
以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。
在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。
因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。
1.4冲压行业阻力和障碍与突破
阻力一：
机械化、自动化程度低
美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的5~10倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。
突破点：
加速技术改造
要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。
汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。
争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。
而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。
应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。
同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。
阻力二：
生产集中度低
许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。
突破点：
走专业化道路
迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。
通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。
阻力三：
冲压板材自给率不足，品种规格不配套
目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板（1650mm以上）等都依赖进口。
突破点：
所用的材料应与行业协调发展
汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。
铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。
阻力四：
科技成果转化慢先进工艺推广慢
在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。
先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。
技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。
目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。
突破点：
走产、学、研联合之路
我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。
所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。
阻力五：
大、精模具依赖进口
当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%~45%，而国际上一般在70%左右。
突破点：
提升信息化、标准化水平
必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术（CAE）。
加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。
力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%，2010年达到70%以上基本满足市场需求。
阻力六：
专业人才缺乏
业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。
另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。
突破点：
提高行业人员素质
这是一项迫在眉睫的任务，又是一项长期而系统的任务。
振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。
要舍得花大力气，有计划、分层次地培养。
第二章止动件的设计
2.1设计题目设计一止动件，零件图如下:
、
图1所示冲裁件，材料为A3,厚度为2mm，大批量生产。
试制定工件冲压工
艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程.
零件名称:
止动件
生产批量:
大批
材料:
A3
t=2mm
2.2冲压件工艺分析，
①材料:
该冲裁件的材料A3钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能.
②零件结构:
该冲裁件结构简单，并在转角有四处R2圆角，比较适合冲裁.
③尺寸精度:
零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按工T14级确定工
件尺寸的公差.孔边距12二的公差为-0.11,属11级精度.查公差表可得各
尺寸公差为:
零件外形:
65
mm24
mm30
mmR30
mmR2
mm
零件内形:
10
mm
孔中心距37
mm
结论:
适合冲裁.
2.3方案及模具结构类型，
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案:
①先落料，再冲孔，采用单工序模生产.
②落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产.
③中孔一落料连续冲压，采用级进模生产.
方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率
较低，难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。
由于孔边距尺寸12
mm二有公差要求，为了更好地保
方案②只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。
尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。
、
方案③也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。
欲保证冲压件的形位精度，通过以上三种方案的分析比较，对该见冲压生产以采用放案②为佳。
方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应
采用复合冲裁或级进冲裁方式。
由于孔边距尺寸12
mm二有公差要求，为了2.4排样设计
查《冲压模具设计与制造》表2.5.2,确定搭边值:
两工件间的搭边:
a=2.2m;
工件边缘搭边:
a1=2.5m;
步距为:
32.2m
条料宽度H=（D+2a1）-▽
=（65+2X2.5）-▽
=70
确定后排样图如图2所示.
一个步距内的材料利用率η为.
裁单件材料的利用率按[2]式计算,即
=1550÷（70×32.2）×100%=68.8% （3-3）
式中A—冲裁面积（包括内形结构废料）；
n—一个冲距内冲冲裁件数目；
b—条料宽度；
h—进距。
查板材标准，宜选900mmX1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料（70
looomm），每张条料可冲378个工件，则η总为：
η总=
×100%
=
×100%
=65.1%
2.5压力与压力中心计算
2.5.1冲压力
落料力F总=F1=1.3Lt
（3-4）
=1.3×215.96×2×450
=252.67（KN）
式中：
F落—落料力（N）；
L—工件外轮廓周长，L＝21mm；
t—材料厚度；
—材料的搞剪强度（Mpa），查得[2]
＝350Mpa。
落料力
其中
按非退火A3钢板计算.
冲孔力F冲=F1=1.3Lt
=1.3×27×3.1×10×2×X450
=74.48（KN）
其中:
d为冲孔直径，27×3.14为两个孔圆周长之和
2.5.2卸料力
F卸＝K卸F落（3-5）
式中：
K卸—卸料力因数，其值由[2]表2-15查得K卸＝0.05。
则卸料力：
F卸=6×0.055×37.24
=12.30（KN）
2.5.3推件力
推件力计算按[2]式2-11：
F推=nK推F冲（3-7）
式中：
K推—推件力因数，其值由[2]表2-15查得Ｋ推＝0.05；
n—卡在凹内的工件数， n=4。
推件力则为：
F推＝6×0.055×37.24
=12.30（KN）
其中n=6是因有两个孔.
2.5.4模具总冲压力为：
F总＝F落＋F卸＋F压
＝252.67+74.48+12.63+12.30
2.6压力中心
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。
否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，的按下述原则确定：
（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。
2.6.1如图3所表示
由于工件x方向对称，
由于工件x方向对称，
故压力中心X0=32.5mm
yc＝=
＝
＝
计算时，忽略边缘4-R2圆角.
2.7作零件刃口尺寸计算，
落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。
既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。
2.7.1刃口尺寸计算.
对于孔φ10的凸凹模的制造公差由[2]表2-12查得Ｓ凹=0.025mm,Ｓ凸=0.020mm
由于Ｓ凹＋Ｓ凸＞Zmax－Zmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。
因数由[2]表2-13查得，X＝0.5
D
=（d+x
）
=（10+0.5*0.4）
=10.2
mm
R
=1/2d
=5.1
mm
d
=（10+0.4×0.5+0.132）
=10.3
mm
R
=1/2d
=5.15
mm
冲孔：
d
=（10.2+0.132）
=10.332
mm
落料：
D
=（125-0.2）
=29.87
mm
2.7.2落料凹模板尺寸:
凹模厚度:
H=Kb（≥15mm）
H=O.28×X65=18.2mm
凹棋边壁厚c≥（1.5-2）H
=（1.5-2）×18.2
=（27.3-36.4）mm实取c=30mm
凹棋板边长:
L=b+2c
=65+2X30
=125mm
查标准JB/T一6743.1-94:
凹模板宽B=125mm
故确定凹棋板外形为:
125×125×18（mm）凹棋板作成薄型形式并加空心垫板后实取为:
125×125×14（mm）
2.7.3凸凹模尺寸:
凸凹模长度:
L=hl+h2+h3
=16+10+24
=50（mm）
其中:
h1凸凹模固定板滚度
h2:
一弹性卸料板厚度
h-增加长度（包括凸模进入凹棋深度，弹性元件安装高度等）
凸凹模内外刃口间壁厚校核:
根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm,据强度要求查《冲压模具设计与制造》表2.9.6知，该壁厚为4.9mm即可，故该凸凹模侧壁强度足够.
3.7.4冲孔凸模尺寸:
凸模长度:
L凸=h1+h2+h3
=14+12+14
=40mm
其中:
hl-凸模固定板厚h2一空心垫板厚
h3-凹模板厚
凸模强度校核:
该凸模不属于细长杆，强度足够.
2.8冲床选用
2.8.1冲压设备的选择依据：
1所选压力机的公称压力必须大于总冲压力，即F压＞F总
2压力机的行程大小应适当。
由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁，弯曲等模具，其行程不于过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。
对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放进和成行零件的取出。
3所选压力机的最大高度应与冲模的闭合高度相适应。
即满足：
冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。
4压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。
但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受里条件也是不利的。
2.8.2压力机的选折
根据总冲压力F总=352KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,
用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。
其主要工艺参数如下：
公称压力：
630KN
滑块行程：
130mm
行程次数：
50次∕分 根据总冲压力F总=352KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-63开式双分
最大闭合高度：
360mm
连杆调节长度：
80mm
工作台尺寸（前后×左右）：
480mm×710mm
2.9．其它模具零件结构尺寸
根据倒装复合模形式特点:
凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94，确定其它模具模板尺寸列于
表2
序号
名称
长×宽×厚（mm）
材料
数量
1
上垫板
125×125×6
T8A
1
2
凸模固定板
125×125×14
45钢
1
3
空心垫板
125×125×12
45钢
1
4
卸料板
125×125×10
45钢
1
5
凸凹模固定板
125×125×16
45钢
1
6
下垫板
125×125×6
T8A
1
2.10冲孔刃口尺寸计算
对于孔φ30的凸凹模的制造公差由[2]表2-12查得Ｓ凹=0.025mm,Ｓ凸=0.020mm
由于Ｓ凹＋Ｓ凸＞Zmax－Zmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。
因数由[2]表2-13查
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