本田标志模具.docx

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本田标志模具

模具设计及制造

题目：

汽车本田标志模具设计

班级：

07015004

姓名：

张雪冬

学号：

0701500446

1绪论..............................................................................................1

1.1冲压概念、特点及应用...................................................1

1.2冲压基本工序及模具.......................................................4

1.3冲压技术现状及发展方向...............................................6

2零件工艺性分析....................................................................12

2.1零件工艺性分析..............................................................12

2.2冲裁件精度及粗糙度......................................................12

2.3冲裁件材料......................................................................13

2.4确定工艺方案......................................................................13

3冲压模具总体结构设计............................................................14

3.1模具类型..............................................................................14

3.2操作及定位方式..................................................................14

3.3卸料及出件方式..................................................................14

3.4模架类型及精度..................................................................14

4冲压模具工艺及设计计算........................................................14

4.1排样设计及计算..................................................................15

4.2设计冲压力及压力中心,初选压力机................................15

5模具总张图及零件图

5.1根据前面设计及分析,我们可以得出如级进模具总张图..................................................................................................16

5.2冲压模具零件图............................................................17

5.3压力机校核.......................................................................24

1.绪论

1.1冲压概念、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）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主要方法之一，隶属于材料成型工程术。

冲压所使用模具称为冲压模具，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专用工具。

冲模在冲压中至关重要，没有符合要求冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进冲模，先进冲压工艺就无法实现。

冲压工艺及模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。

及机械加工及塑性加工其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特优点。

主要表现如下：

（1）冲压加工生产效率高，且操作方便，易于实现机械化及自动化。

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尺寸及形状精度，且一般不破坏冲压件表面质量,而模具寿命一般较长,所以冲压质量稳定,互换性好,具有“一模一样”特征。

（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂零件，如小到钟表秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料冷变形硬化效应，冲压强度和刚度均较高。

（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能加工方法，冲压件成本较低。

但是，冲压加工所使用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情况下，冲压加工优点才能充分体现，从而获得较好经济效益。

冲压法在现代工业生产中，尤其是在大批量生产中应用十分广泛。

相当多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，冲压件所占比重都相当大，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零件，现在大多数也被质量轻、刚度好冲压件所代替。

因此可以说，如果生产中不采用冲压工艺，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。

1.2冲压基本工序及模具

由于冲压加工零件种类繁多，各类零件形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用冲压工艺方法也是多种多样。

概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类。

分离工序是指使坯料沿一定轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量冲压（俗称冲裁件）工序；成形工序是指使坯料在不破裂条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸冲压件工序。

上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。

在实际生产中，当冲压件生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。

这时在工艺上多采用集中方案，即把两种或两种以上单一工序集中在一副模具内完成，称为组合方法不同，又可将其分为复合、级进和复合、级进三种组合方式。

复合冲压——在压力机一次工作行程中，在模具同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序一种组合方法式。

级进冲压——在压力机上一次工作行程中，按照一定顺序在同一模具不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序一种组合方式。

复合-级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式组合工序。

冲模结构类型也很多。

通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。

但不论何种类型冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模固定部分。

工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状及尺寸冲件；上模回升时，模具卸料及出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。

1.3冲压技术现状及发展方向

随着科学技术不断进步和工业生产迅速发展，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。

冲压成形理论研究是提高冲压技术基础。

目前，国内外对冲压成形理论研究非常重视，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及模具之间相互作用研究等方面均取得了较大进展。

特别是随着计算机技术飞跃发展和塑性变形理论进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程计算机模拟技术，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可行性及可能出现质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具优化设计。

这样既节省了昂贵试模费用，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各种新工艺，也是冲压技术发展方向之一。

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、经济冲压新工艺。

其中，精密冲裁是提高冲裁件质量有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件厚度可达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软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工材料和复杂形状零件，在特定生产条件下具有明显经济效果；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板料零件，具有很重要实用意义；利用金属材料超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出优越性；无模多点成形工序是用高度可调凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径及受力状态，提高了材料成形极限，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自动化成形。

（2）冲模是实现冲压生产基本条件.在冲模设计制造上。

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、安全等大批量现代化生产需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，及此相比适应新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化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、高效多工位及多功能级进模和大型复杂汽车覆盖件冲模代表了现代冲模技术水平。

目前50个工位以上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精度2~5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，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及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技术水平。

高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好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，最好表面粗糙度Ra≤1微米），而且及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成形电极，如日本三菱公司生产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技术水平；慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行程度，目前切割速度已达到300mm*mm/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。

模具加工过程中检测技术也取得了很大发展，现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面数据外，其良好温度补偿装置、可靠抗振保护能力、严密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）及树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功应用。

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“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权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）系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好价格性能比。

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

（3）冲压设备和冲压生产自动化方面。

性能良好冲压设备是提高冲压生产技术水平基本条件，高精度、高寿命、高效率冲模需要高精度、高自动化冲压设备相匹配。

为了满足大批量高速生产需要，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大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样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高速压力机滑块行程次数已达2000次/min以上。

在多功能压力机方面，日本本田公司生产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CNC金属板材加工中心，在相同时间内，加工冲压件数量为普通压力机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，为了适应市场激烈竞争，对产品质量要求越来越高，且其更新换代周期大为缩短。

冲压生产为适应这一新要求，开发了多种适合不同批量生产工艺、设备和模具。

其中，无需设计专用模具、性能先进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、自动上料及下料系统，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。

模具标准化及专业化生产，已得到模具行业广泛重视。

因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具有一定复杂性和精密性，又具有一定结构典型性。

因此，只有实现了冲模标准化，才能使冲模和冲模零件生产实现专业化、商品化，从而降低模具成本，提高模具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冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平提高和制造周期缩短。

我国冲模标准化及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要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件品种和规格较少，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，标准件生产销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。

设计要求：

设计该零件冲裁模具

冲压件图如下图所示:

本田汽车标志尺寸80*70，两条直线斜度是103度，标志上弧度曲线是外23，内20；下弧度曲线外25，内23。

冲压技术要求:

1.材料：

铝合金

2.材料厚度：

4mm

3.生产批量：

中批量

4.未注公差：

按IT14级确定。

2零件工艺性分析。

2.1零件工艺性分析

该零件材料为H62（黄铜）结构简单,形状对称,凹模宽度B=20。

因受凸模强度限制,孔尺寸不应太小.冲孔最小尺寸取决于材料性能,凸模强度和模具结构等.由分析可得,冲件长改为80,宽改为70才能满足工艺性要求,如上图所示。

2.2冲裁件精度及粗糙度

冲裁件经济公差等级不高于IT14级,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,由表可得落料公差,冲孔公差分别为0.40,0.08.而冲件落料公差,最高精度冲孔公差分别为0.5,0.15。

因此可用于一般精度冲裁,普通冲裁可以达到要求.由于冲裁件没有断面粗糙度要求,我们不必考虑。

2.3冲裁件材料

由表可得,铝合金,抗剪强度τ=255Mpa,断后伸长率35%,此材料具有良好塑性及较高弹性,冲裁性较好,可以冲裁加工。

2.4确定工艺方案

该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种.零件属于中批量生产,因此采用单工序须要模具数量较多,生产率低,所用费用也高,不合理;若采用复合冲,可以得出冲件精度和平直度较好,生产率较高,但因零件孔边距太小,模具强度不能保证;用用级进模冲裁时,生产率高,操作方便,通过合理设计可以达到较好零件质量和避免模具强度不够问题,根据以上分析,该零件采用级进冲裁工艺方案。

3.冲压模具总体结构设计

3.1模具类型

根据零件冲裁工艺方案,采用级进冲裁模。

3.2操作及定位方式

零件中批量生产,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较大，厚度较高，保证孔精度及较好定位，宜采用导料销导向，导位销定位。

3.3卸料及出件方式

考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下下出件方式。

3.4模架类型及精度

由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用Ⅰ级模架精度。

4.冲压模具工艺及设计计算

4.1排样设计及计算

该冲裁件材料厚度较厚，尺寸大，近似方形。

4.2设计冲压力及压力中心,初选压力机

（1）.冲裁力根据零件图，可计算出冲一次零件内外周边之和L=300mm（首次冲裁除外）,又因为τ=255Mpa,t=4mm,取K=1.3,则根据式3-18,F=KLtτ=1.3X300X4X255=397.8KN

卸料力:

查表3-22,取Kx=0.06,则

Fx=KxF=0.06X397.8=23.87KN

推件力:

由表3-28,根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h≥8mm,为了修模时能保证模具仍具有足够强度,所以直壁高度取h=8+6=14mm,故n=h/t=14/4=3.5,查表3-22,取KT=0.09则

FT=nKTF=3.5X0.09X397.8=125.3KN

由于采用固定卸料和下出件方式,所以

F∑=F+FT=125.3+397.8=523.1KN

由式应选取压力机公称压力为:

P0≥（1.1～1.3）F∑=（1.1～1.3）X523.1=575.4KN

因此可选压力机型号为JD21-80.

（2）压力中心

根据排样,我们可以在CAD里使用查询便能得出冲孔压力中心,先取原点在O处,则它压力中心为A（48.76,-39.84）,而落料各边压力中心分别为B（0,-3）;C（0,-21）;D（45.2,0）;E（45.2,-24）;F（90.4,-12）.由式3-31得:

X0=（L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5+L6X6）/（L1+L2+L3+L4+L5+L6）

=（139.15X48.76+6X0+6X0+90.4X45.2+90.4X45.2+24X90.4/139.15+6+6+90.4+90.4+24

=48.211

Y0=（L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6）/（L1+L2+L3+L4+L5+L6）

=-（139.15X39.84+6X3+6X21+90.4X0+90.4X24+24X12）/

139.15+6+6+90.4+90.4+24

=-22.88

所以由以上可以算得压力中心为G（48.11,-22.88）

（3）计算凸凹模刃口尺寸及公差

由于材料较厚,模具间隙较小,模具间隙由配作保证,工艺比较简单,并且还可以放大基准件制造公差,（一般可取冲件公差1/4）,使制造容易,因此采用配作加工为宜.

由落料尺寸得,凹模会变小,所以以凹模为基准,配作凸模。

由冲孔尺寸得,凸模尺寸变小,所以以凸模为基准,配作凹模。

5模具总张图及零件图

5.1根据前面设计及分析,我们可以得出如级进模具总张图

如图所示:

1.上模座；2；冲模件；3.凹模；4.卸料板；5.凹模固定板；6.带头导套；7.导柱；8.螺栓；9.导料销；10.定位销；11.弹簧

5.2冲压模具零件图

（1）.凹模设计

凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉,销针及下模座固定固定方式.考虑凹模磨损和保证冲件质量根据表3-28,凹模刃口采用直筒形刃口壁结构,刃口高度根据前面“4.2”计算冲裁力时所取h=30mm,漏料部分刃口轮廓适当扩大根据表3-28可以扩大0.5～1mm,取1mm,（为便于加工,落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓简化形状）,凹模轮廓尺寸计算如下:

凹模轮廓尺寸确定凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板平面尺寸LXB（长X宽）及厚度尺寸H.从凹模外边缘最短距离称为凹模壁厚C.对于简单对称形状刃口凹模,由于压力中心即对称中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,所以:

L*B=200*150

整体式凹模板厚度可按如下经验公式估算:

H=K1K2

=1X1.5

=30mm,K1取1,K2根据表3-30取1.5.

由以上算得凹模轮廓尺寸LXBXH=198.4X143.8X30,查有关国家标准,并无厚度合适,因此我选LXB为标准尺寸,得LXBXH=200X150X30.

凹材料选用:

根据表8-3,材料选用Cr4WmoV孔及孔校核:

由表3-27校核最小A值为29,最小B值为29,最小C值为19,最小D值为6.84,以上都能达到要求,因此得以校核.凹模刃口尺寸及其它具体见零件图5-21.或后面所附零件图.设计中,因为压力中心及凹模板几何中