A4029冲压模托架冲压模具设计工艺卡含有全套CAD图纸可编辑.docx
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A4029冲压模托架冲压模具设计工艺卡含有全套CAD图纸可编辑
[A4-029]冲压模-托架冲压模具设计[工艺卡]（含有全套CAD图纸）
西南交通大学
本科毕业设计（论文）
托架冲模具设计及CAD
年级:
学号:
姓名:
专业:
指导老师:
需全套图纸联系加174320523各专业都有
院系专业年级姓名
题目托架冲模具设计及CAD指导教师
评语
指导教师签章
评阅人
评语
评阅人签章
成绩
答辩委员会主任签章年月日
毕业设计（论文）任务书
题目托架冲模具设计及CAD
1、本论文的目的、意义模具设计工件是需要非常专业的知识和多年的经验才能胜任的。
随着我国机械行业的飞速发展,模具设计工程师越来越短缺。
已经严重制约了模具行业的健康发展。
在广东、浙江、上海、江苏等地找到五年以上设计经验的模具工程非常困难,而刚刚毕业的模具专业的学生又远远不能满足企业的需要。
通过本次毕业设计实践,采用CAD/CAMMasterCAM、UG、Pro/E技术可以使设计者从繁沉计算和绘图工件中得到解脱。
采用人机结合,各尽所长,充分发挥其人的创造思维能力,控制设计过程,使模具设计趋于合理化。
而计算机则发挥其计算分折和储存信息的能力。
两者结合,发挥各自的优势,有利于获得最优的设计成果,缩短开发周期。
2、学生应完成的任务1、工艺分折;2、确定加工方案;3排样图的设计及材料利用率计算;4、冲裁压力和压力中心计算;5、凸凹模设计;6、凸凹模刃口尺寸的确定;7、其它零件的设计;8、压力机的选择;9、后附翻译和实习报告
3、论文各部分内容及时间分配:
（共12周）
第一部分工艺分折、确定加工方案、收集资料2周
第二部分排样图的设计及材料利用率计算、冲裁压力和压力中心计算2周
第三部分凸凹模设计、凸凹模刃口尺寸的确定4周
第四部分其它零件的设计、压力机的选择2周
第五部分写说明书及翻译1周
评阅及答辩1周
备注参考文献:
沈兴东,韩森和《冲压设计与模具设计》山东科学技术出版社,2005年;翁其金《冷冲压技术》机械工程出版社,2004年;王芳《冲压设计与模具设计》机械工程出版社,2002年郑家贤《冲压工艺与模具设计实用技术》机械工业出版社2004年
指导教师:
2007年4月10日
审批人:
年月日
摘要
冲压模具在实际工业生产中应用广泛。
在传统的工业生产中,工人生产的劳动强度大、劳动量大,严重影响生产效率的提高。
随着当今科技的发展,工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视,而被大量应用到工业生产中来。
冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中,冲压模具可以大大的提高劳动生产效率,减轻工人负担,具有重要的技术进步意义和经济价值。
本文提出采用模具来生产托架的新工艺,并针对某规格夹具托架设计了复合模。
该模具设计的难点主要是如何解决好零件中的孔冲裁、确定模具结构、如何进行模具的制造及冲裁方案选定等。
本文结合托架的特点,具体解决了压力机的选择与校核、凸模和凹模刃口尺寸计算及结构设计、定位方案设计、卸料方式的设计、主要模具零件的加工工艺、标准零件的选用、模具的装配等一系列的设计工作,这些设计可为类似的零件模具设计提供现实的指导意义。
此次模具设计的突出特点是尝试使用复杂的复合模具,解决常规冲压工艺模具套数多、工艺路线长、生产成本高、效率低等缺点,并为以后此类零件冲压工艺的编制及模具设计提供了可靠的依据。
本文介绍的模具实例结构简单实用,使用方便可靠,对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。
关键词冲模;复合模;冲裁力;冲裁间隙
Abstract
Punchingdiehasbeenwidelyusedinindustrialproduction.Inthetraditionalindustrialproduction,theworkerworkveryhard,andtherearetoomuchwork,sotheefficiencyislow.Withthedevelopmentofthescienceandtechnologynowadays,theuseofpunchingdieintheindustialproductiongainmoreattention,andbeusedintheindustrialproductionmoreandmore.Self-actingfeedtechnologyofpunchingdieisalsousedinproduction,punchingdiecouldincreasetheefficienceofproductionandcouldalleviatetheworkburden,soithassignificantmeaningintechnologicprogressandeconomicvalue.
ThisArticleproposesusingmoldtoproduceretainerofthenewtechnology,Andagainstastandardfixtureretainerdesignofthecompounddies.Themainproblemsofthismolddesignishowtosolveretainerofpunchingholes,determinemoldstructure,howtomanufacturingthemoldandselectedblankingprogramsandsoon.ThisArticleCombinethecharacteristicsofretainer,concretelysolvethechoiceandverifycheckofthepressmachine,thenumerationandstructuredesignofthepointdimensionofpunchandmatrix,thelocatingprojectdesign,themethodofstripper,themainmoldpartsprocessing,thechoiceofstandardparts,thedesignofthemodelassemble.Thesedesignscanproviderealisticguidingsignificanceforsimilarmolddesign.Butthecharacteristicsofthedesignistotrytousingthecomplicatedies.Tosolvetheproblemoforiginalprocess,suchaslargenumbersofdie,longprocessoftechnology,highproductioncost,lowefficiency,difficultyinkeepingsymmetryofworkingpartsaresolved,andareliableevidencefortheworkoutofstampingprocessanddiedesignofthesepartsisprovided.
Thediesherediscussedcanbeeasilymade,convenientlyused,andsafelyoperated.Anditcouldbeusedasthereferenceinthelargescaleproductionofsimilarworkpieces.
keywordsdies;compounddies;blankingforce;blankingdearance
第1章绪论1
1.1模具行业1
1.2国内外模具发展状况及趋势1
1.3本次设计的主要方向、内容及目的2
第2章冲压工艺与模具设计4
2.1冲压件工艺分析4
2.2工艺方案及模具结构类型4
2.3排样及搭边5
2.4冲压力与压力中心计算6
2.4.1冲压力6
2.4.2压力中心7
2.5工作零件刃口尺寸计算8
2.5.1刃口尺寸确定的原则8
2.5.2刃口尺寸确定的方法9
2.6工作零件结构尺寸11
2.6.1落料凹模板尺寸11
2.6.2落料凸模尺寸11
2.6.3冲孔凸模尺寸11
2.7其它模具零件结构尺寸及模架选用12
2.8压力机的规格选用12
2.9模具装配图13
2.10模具零件图14
2.11零件技术要求24
第3章模具制造25
3.1主要模具零件及其加工工艺过程25
3.1.1落料凹模加工工艺过程26
3.1.2冲孔凸模加工工艺过程26
3.1.3落料凸模加工工艺过程27
3.1.4凸模固定板加工工艺过程28
3.1.5落料凸模固定板加工工艺过程28
3.1.6卸料板加工工艺过程29
3.1.7上垫板加工工艺过程29
3.1.8下垫板加工工艺过程30
3.1.9空心垫板加工工艺过程30
3.1.10推件块加工工艺过程31
3.1.11上模座加工工艺过程31
3.1.12下模座加工工艺过程32
3.2其余模具标准零件32
3.2.1固定挡料销及导料销32
3.2.2推杆33
3.2.3防转销33
3.2.4圆柱销34
3.2.5卸料螺钉35
3.2.6内六角圆柱头螺钉35
3.2.7模柄36
3.2.8卸料弹簧37
3.2.9导柱导套38
3.2.10模座38
第4章模具装配与调试40
4.1模具装配特点40
4.2装配技术要求40
4.3装配过程41
4.3.1常用的装模工具41
4.3.2模具的装配41
4.4装模与试模43
4.4.1模具的安装43
4.4.2模具的调试44
4.5检验和验收技术条件45
4.6使用规定46
4.7冲模设计的审核项目46
4.8模具制造者的保证47
结论49
致谢50
参考文献51
第1章绪论
1.1模具行业
没有高水平的模具就没有高水平的产品。
模具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,因为模具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。
在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中,60~80%的零部件都要依靠模具成型。
1.2国内外模具发展状况及趋势
我国具工业从起步到飞跃发展,历经了半个多世纪,近几年来,我国模具技术有了很大发展,模具水平有了较大提高。
大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。
按照中国模具工业协会的划分,我国模具基本分为10大类,其中,冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。
目前,我国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。
几大汽车模具厂由于采用了国际上先进的模具加工厂设备、制造技术和软件,实现了CAD计算机辅助设计/CAE计算机辅助实验/CAM计算机辅助制造一体化,提高了冲压模具的设计开发和制造能力,缩短了模具的生产周期。
国内的模具企业也在充分抓住汽车工业所带来的发展契机,加大设备、产品、生产规模的升级步伐,积极开拓国内外市场。
然而,我国模具制造技术与工业发达国家的差距还很大,冲压模具CAD/CAE/CAM技术的开发手段比较落后、技术的普及率不高,应用不够广泛,仅有约10%的模具在设计中采用了CAD技术,距抛开绘图板还有漫长的一段路要走;在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面,也才刚刚起步,在应用CAM技术制造模具方面,由于缺乏先进适用的制造装备和工艺设备,只有5%左右的模具制造设备被应用于这项工作。
精密加工设备在模具加工设备中所占比重较低,工艺设备落后,直接影响国产模具质量的提高。
我国模具工业现有生产能力只能满足需求量的60%左右,大部分模具厂的模具加工设备陈旧,在役期长、精度差、效率低,还不能适应国民经济发展的需要。
生产冲压模具的专用技术尚未成熟,大多仍还处于试验摸索阶段,如模具的表面涂层、表面热处理技术、导向副润滑技术、型腔传感及润滑技术、去应力技术、抗疲劳及防腐技术等未完全形成生产能力,走向商品化。
一些关键、重要的技术缺少知识产权的保护。
模具标准件标准化程度及使用覆盖率较低,在汽车制造业中被大量使用的模具是冲压模。
近5年来,汽车模具标准件的使用覆盖率尽管有了较大增长,已从20世纪末的25%~30%提高到目前的45%左右。
但这种增长距国际先进水平一般在70%以上,中小模具在80%以上差距还很大。
这是汽车模具交货期长,也是我国成为模具进口大国的重要原因之一。
目前模具技术的发展趋势模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展;模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展;快速经济制模技术的广泛应用;模具材料及表面处理技术的研究;模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展;模具标准件的应用将日渐广泛;压铸模、挤压模及粉末锻模比例增加;模具工业新工艺、新理念和新模式。
还有模具工业新工艺、新理念和新模式,在成型工艺方面,主要是冲压模具功能复合化,模具加工系统自动化等。
另一方面,随着先进制造技术的不断发展和整体制造水平的提高,在模具行业提出新的设计、生产、管理理念与模式。
主要有:
适应模具单件生产特点的柔性制造技术;创造最佳管理和效益的团队精神;提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理;广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式;适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。
1.3本次设计的主要方向、内容及目的
冲压工艺在机电产品制造行业中应用广泛是众目共睹的,而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备,在模具制造行业中占有重要的地位。
冲模技术的水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。
提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品,技术经济效果显著,深受制造行业的重视。
冲压?
就是在室温下,利用安装在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,从而获得所需零件的一种压力加工方法。
冲压模具--在冷冲压加工中,将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备,称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。
冲压加工的特点:
由于冷冲压加工具有上述突出的优点,因此在批量生产中得到了广泛的应用,在现代工业生产中占有十分重要的地位,是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。
冲压成形加工必须具备相应的模具,而模具是技术密集型产品,其制造属单件小批量生产,具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（约占产品成本的10%~30%）的特点。
所以,只有在冲压零件生产批量大的情况下,冲压成形加工的优点才能充分体现,从而获得好的经济效益。
托架一般是冲裁件,材料是Q235钢,厚度是根据受力情况而定,精度等级也根据用途而定,一般为IT11~IT14级,大批量生产,图1-1为典型的托架零件图,即此次设计?
托架冲压模具设计。
本设计注重在模具的设计方案、方法上面。
零件简单,但属于金属加工,有较难的模具加工工艺,所以必须采用复合冲裁或级进模冲裁才能冲出工件。
这样冲出的工件才具有更高的精度,且加工速度也可得以提高。
第2章冲压工艺与模具设计
冲压件的工艺性系指冲压件对冲压工艺的适应性。
在一般情况下,影响冲压件工艺性的因素有几何形状、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。
冲压件工艺性对冲压件质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及设备选用等都有很大影响。
良好的冲压件工艺性可显著降低冲压件的制造成本。
2.1冲压件工艺分析
1.材料:
该冲裁件的材料Q235钢是普通碳素钢,具有较好的可冲压性能。
2.零件结构:
该冲裁件结构具有对称性,转角处有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IT14级确定尺寸的公差。
孔边距12?
的公差为-0.11,属IT11级精度。
查表【《实用冲压技术手册》P469,附录G冲压基准件标准公差数值表】,可得各尺寸公差
结论:
适合冲裁。
2.2工艺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:
先落料,再冲孔,采用两个单工序模生产。
落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产。
冲孔-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、两副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要求。
由于零件结构一般,为提高生产效率,主要应采用复合冲裁或级进模冲裁方式。
由于孔边距尺寸?
有公差要求,为了更好地保证尺寸精度,最后确定用复合冲裁方式进行生产。
对本工件可以采用的
复合模的结构可分为倒装式与正装式复合模两个,在选择模具结构时要根据冲压件质量、生产批量、精度要求、方便操作等方面来确定。
正装式结构与倒装式结构比较:
正装式结构较适用于冲制材质比较软的或板料比较薄的平直度要求度较高的冲裁件,还可以冲裁孔边距较小的冲裁件,便由于冲裁过程中冲片废料落在模具下模的表面,每次冲裁工人必需先清理废料操作不便,而且正装式结构需要三套卸料、顶料装置,制造装配不便。
倒装式不宜冲裁孔边距较小的冲裁件,但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件,卸件可靠,冲裁过程中的废料直接从模具下面被推出,便于操作,并为机械化出件提供了有利条件,故应用十分广泛。
本设计由工件尺寸可知,凸凹模壁厚大于最小壁厚,为便于操作,所以复合模具结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式,这种结构操作、维修较方便。
2.3排样及搭边
查表（《实用冲压技术手册》P36,表2-11冲裁金属材料的搭边值）,确定搭边值:
两工件间的搭边:
a2.2?
;
工件边缘搭边:
a12.5?
;
步距为:
38.2?
;
条料宽度1-1
确定后排样图
一个步距内的材料利用率为:
查表（《实用冲压技术手册》P303,表8-5冷轧薄钢板规格）,选用710?
×1500?
钢板,每张钢板可剪裁为10张条料（70?
×1500?
）,每张钢板可冲390个工件,则为:
2.4冲压力与压力中心计算
2.4.1冲压力
落料力:
其中按非退火Q235钢板计算,查表《实用冲压技术手册》P329,表8-49黑色金属的机械性能,得=310~380MPa。
冲孔力:
卸料力:
推件力:
其中是因有两个孔。
总冲压力:
2.4.2压力中心
由于工件结构对称,故压力中心在零件中心上。
:
L1距y轴10mm
L2距x轴10mm
压力中心:
冲裁合力中心s相对y轴的距离为:
冲裁合力中心s相对x轴的距离为:
其中L124,L214.5,L338.61,L414.5,L524,L614.5,L738.61,
L814.5,L931.42,L1031.42
x110,x218.25,x342.5,x466.75,x575,x666.75,x742.5,
x818.25,x924,x1061
y122,y210,y311.69,y410,y522,y634.03,y732.35,
y834.03,y922,y1022
计算时,忽略圆角4-ФR2
由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为（42.5,22）。
2.5工作零件刃口尺寸计算
2.5.1刃口尺寸确定的原则
凸、凹模刃口尺寸和公差的确定,直接影响冲裁生产的技术经济效果,是冲裁模设计的重要环节,必须根据冲裁的变形规律、冲模的磨损规律和经济的合理性,遵循以下原则:
①设计落料模时,应以凹模尺寸为基准,间隙取在凸模上,靠减小其尺寸获得;设计冲孔模时,应以凸模尺寸为基准,间隙取在凹模上,靠增大其尺寸获得。
②根据冲模的磨损规律,凹模的磨损使落料件轮廓尺寸增大,因此设计落料模时,凹模的刃口尺寸应等于或接近工件的下极限尺寸;凸模的磨损使冲孔件的孔径尺寸减小,因此设计冲孔模时,凸模的刃口尺寸应等于或接近工件的上极限尺寸。
③冲裁模在使用中,由于磨损间隙值将不断增大,因此设计时无论是落料模还是冲孔模,新模具都必须选取最小合理间隙,使模具具有较长的寿命。
④根据工件尺寸公差的要求,确定模具刃口尺寸的公差等级。
2.5.2刃口尺寸确定的方法
模具刃口尺寸计算方法分为两种。
①凸模和凹模分开加工
在这种情况下,需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。
落料时,间隙取在凸模上;冲孔时,间隙取在凹模上。
凸模和凹模分开加工的优点是凸模和凹模具有互换性,可以批量生产。
但是为了保证合理的间隙,要求加工凸模和凹模的机床精度高,加工难度大,因此凸模和凹模分开加工的方法仅适用于形状简单的冲裁模。
②凸模和凹模配合加工
所谓配合加工就是在凸模和凹模中先选定一件为基准件,制造好后用它的实际刃口尺寸来配做另一件,使它们之间达到最小合理间隙值。
落料时,先做凹模,以它为基准件配做凸模,保证最小的合理间隙值;冲孔时,先做凸模,以它为基准件配做凹模,保证最小的合理间隙值。
凸、凹模配合加工方法有利于获得最小合理间隙,放宽对模具加工设备的精度要求,而冲模的生产规模多数情况下均属于单件或小批量生产,因此,目前多数工厂均采用配合加工法生产凸模和凹模。
所以,根据工件图,确定落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制;冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,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。
刃口尺寸计算见表2-2:
表2-2刃口尺寸计算
基本尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造公差计算结果
落料凹模Zmin0.246
Z0.36
Z?
Zmin
0.36-0.246
0.11?
制件精度为:
IT14级,故x0.5相应凸模尺寸按凹模尺寸配作,保证双面间隙在0.246~0.36之间
同上
同上
同上
相应凸模尺寸按凹模尺寸配作,保证单面间隙在0.123~0.18之间
同上
同上
冲孔凸模
同上
相应凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作,保证双面间隙在0.246~0.36之间
孔边距
同上制件精度为:
IT11级,故x0.75孔心距
同上
x0.52.6工作零件结构尺寸
2.6.1落料凹模板尺寸
凹模厚度:
HKBB≥15?
查表【《实用冲压技术手册》P225,表7-4系数K值】,得K0.28
H0.28×65=18.2?
凹模边壁厚:
C≥（1.5~2）H
C=（1.5~2）×18.2=（27.3~36.4）?
实取C30?
凹模板边长:
L=B+2C=65
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