1175-带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计

1175-带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计,三角形,固定,圆孔,连续,设计 （2007 届）本科生毕业设计（论文）资料学 院、系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 宋 璐 班 级： 机本 0302 学号 26030213 指导教师姓名： 曾立平 职称 教授 最终评定成绩： 湖南工业大学教务处 二六年九月制- 1 -目 录第一部分 过程管理资料一、毕业设计（论文）课题任务书 3二、本科毕业设计（论文）开题报告 5三、本科毕业设计（论文）进展情况记录 9四、本科毕业设计（论文）中期报告 11五、毕业设计（论文）指导教师评阅表 12六、毕业设计（论文）评阅教师评阅表 13七、毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 14第二部分 设计说明书八、设计说明书 15- 2 -2007 届本科生毕业设计（论文）资料第一部分 过程管理资料- 3 -2007 届毕业设计（论文）课题任务书院(系)：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师 曾立平 学生姓名 宋璐课题名称 带槽三角形固定板冲孔、冲槽、落料连续模设计内容及任务一设计内容：带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计要保证规定的生产效率和高质量的冲压件的同时，力求成本低模具寿命长。1、方案分析与论证；2、总体结构设计；3、零部件的结构设计与计算。二设计任务：1、排样图的形式、主要尺寸和参数；2、模架、压力机的结构型式和主要尺寸的确定；3、总体设计的分析与各部件的布置；4、用 AUTOCAD 编制二维工程图。- 4 -拟达到的要求或技术指标一总体设计要求：1、工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；2、尽量使用通用件，以便降低制造成本；3、在保证功能和强度的要求下，尽量减少整备质量。二说明书及图纸要求：1、设计说明书 1 份，达 1.5 万字以上，且要符合规范要求：资料数据充分，标明数据出处；计算过程详细、完全；公式的字母含义应标明，有时还应标注公式的出处；内容条理清楚，按步骤书写；2、设计图样全部用 AutoCAD 绘制，总的绘图量达 3 张 A0 以上，其中：至少装配图 1 张。起止日期 工作内容07 年 13 周 在校学习，做前期准备第 4 周 搜集设计相关资料，整体规划设计全过程，方案论证第 56 周 排样图及相关参数的确定第 78 周 模架及压力机和模座的选定及参数的第 911 周 绘制 CAD 二维工程图第 1213 周 编写设计说明书进度安排第 14 周 通过指导老师验收- 5 -主要参考资料1、 冷冲压工艺及模具设计 刘心治主编重庆大学出版社2、 冲压工艺及模具设计万战胜主编 铁道出版社3、 冲模设计 吉林人民出版社4、 实用冲压技术 机工出版社5、 冷冲压及塑料成型工艺与模具设计资料 机工出版社6、 模具设计与制造简明手册 冯炳尧等编 上海出版社7、 实用板金冲压工艺图集梁炳文主编机械工业出版社8、 冲压工艺模具设计实用技术郑家贤编机械工业出版社教研室意见签名：年 月 日院(系)主管领导意见签名：年 月 日- 6 -湖 南 工 业 大 学本科毕业设计（论文）开题报告（2007 届）学 院、系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 宋 璐 班 级： 机本 0302 学号 26030203 指导教师姓名： 曾立平 职称 教授 2007 年 3 月 12 日- 7 -题目：我国冲压模具前景1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写 15002000 字左右的文献综述。本次的毕业设计是带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模的设计，课题的目的是让我们在以往对模具设计学习的基础上熟悉冲压模具的设计流程；它既是一次检阅，也是一次锻炼，使我们系统地掌握冲压模具设计的技术，并与 Auto CAD，Pro/E 等模具设计软件相结合，提高了我们的机械模具设计能力。模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。模具工业是技术密集型、资本密集型和投资密集型的产业，就冷冲模具而言，在冲模设计与制造上，模具结构与精度正朝着两个方面发展：一是为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展；另一方面，为适应市场上产品更新换代迅速的要求，各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造也得到了迅速的发展。同时，计算机技术、信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用，使模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变化。目前最为突出的是模具 CAD/CAE/CAM。在这方面，在这方面，国际上有许多应用成熟的计算机软件，我们不但能消化，应用国外的有关软件，少数单位还能自行开发或正在开发模具软件，尽管其总体水平与国际上的还有差距，但它代表了我国模具技术的发展成果与发展方向。模具是工业生产的基础工艺装备，模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。冲压模具是其中重要的一种。模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。这是由于模具标准化是组织模具专业化生产的前提，而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。我国已经颁布了冷冲压术语、冷冲模零部件的国家标准。冲模的模架等基础零部件已专业化，商品化。但总的来说，我国冲模的标准化和专业化还是比较低的。主要是模具制造商对模具制造的认识还不够，对模具新技术的应用力度不大，对在模具制造过程中模具标准设计还没有足够的认识，还停留在老- 8 -的手工制作又一有经验的模具师傅带队的水平线上，试观国外发达国家模具制造，把标准化的模具设计放在了最重要的位置上，其次是设备问题。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。高效率、高精度、长寿命的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备与之相匹配；为了适应冲压新工艺的需要，研制了许多新型结构的冲压设备；为了满足新产品少批量生产的需要，冲压设备朝多功能、数控方向发展；为提高生产率和安全生产，应用各种自动化装置以及冲压自动化生产线。在带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模的设计中，落料是最重要的模具工序，它是把把剪裁或冲裁成一定形状的平板毛坯利用某种特定的模具在冲裁力的作用下，使工件脱离毛胚而成零件；冲裁零件的尺寸精度一般可达 IT814 级，利用冲裁落料可以冲各种形状的工件。就三角形状零件的落料来说，在冲裁性质上与圆形零件的冲裁是相同的，区别就在于三角形冲裁件周边的变形是不均匀的。在实际的冲裁过程中，简单冲裁只是在直边中部占很小的部分，而纯粹的冲裁只是集中于圆角分角线的附近很小的区域。在二者中间的金属变形情况则是相当复杂的。它包括周边的压缩、竖向的伸长和零件上面壁部的略为变厚。在冲裁落料的时候，为了使得毛坯的变形过程进行顺利，得到口部平整的零件、保证零件的质量，以及节省板料，就必需正确地确定毛坯的形状和尺寸。如果毛坯的尺寸过大，则能使危险断面上的冲裁力无谓地增大。这对提高变形程度和减少工序都不利；即使是毛坯的局部尺寸过大，这在冲裁过程中，过大的部分也会从变形区突出出去。不但使突出部分的变形减小，而且也使其临近部分的板料变形比较困难。毛坯尺寸过大部分的变形程度减小必然使冲裁变形较多地集中到其余的部分上去。于是增加了沿毛坯周边变形分布的不均匀程度，最后造成零件的壁厚不均匀，而且也容易引起变形过分集中部位的材料局部起皱，降低了冲件的质量。由于在零件周边上各个点金属的切向压缩变形和纵向拉深变形的数值都不同，其毛坯的形状和尺寸的计算对于不同的尺寸比例时有很大的不同。在冲裁三角形件时，冲件的口部同样也会出现高低不齐的现象。因此，在计算三角形零件的毛坯尺寸时，同样也必须要加入修边余量。- 10 -自从 2001 年加入世贸组织以来，我国经济发展迅速步入快车道阶段，其中制造业的发展更是迅速。为此，世界著名的制造业跨国企业集团纷纷落户中国，不断将中国发展成自己的研发和制造基地，提高自身产品的综合竞争力，以角逐全球市场，致使中国的传统制造业面临前所未有的生存挑战和发展机遇。中国的模具行业产值跻身于世界的第三位，但中国模具行业的质量并不是世界上最好的，目前还赶不上德国和日本。但我们相信，中国不会因此而停顿，中国模具的发展，不仅仅是要量上考虑，更应该要从质上考虑，中国模具行业大有发展的空间。- 11 -3.工作进度及具体安排。3 月 8 日3 月 15 日 设计(论文)开题阶段。提出总体设计方案及草图，填写开题报告。3 月 16 日5 月 16 日 设计(论文)初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图。5 月 16 日5 月 26 日 中期检查阶段中期检查，编写毕业设计说明书。5 月 26 日6 月 2 日 毕业设计定稿阶段。图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。6 月 2 日6 月 6 日毕业答辩。6 月 7 日6 月 19 日材料整理装袋。4.指导教师意见。指导教师： 年 月 日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。- 12 -本科毕业设计（论文）进展情况记录毕业设计（论文）题目： 带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计班级： 机本 0302 学号： 26030203 学生： 宋璐 指导教师： 曾立平 时 间 任务完成情况 指导教师意见第 3 周至第 4 周搜集设计相关资料，整体规划设计全过程，方案论证指导教师签名： 年 月 日第 5 周至第 6 周模具总体设计：模具形式、尺寸参数和质量参数的确定指导教师签名： 年 月 日第 7 周至第 8 周凸凹模设计：结构方案分析，主要参数确定指导教师签名： 年 月 日注：教师监督学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据课题任务书拟定的进度与进展情况以及毕业设计（论文）撰写过程中遇到的问题和困难，并签署意见。- 13 -第 9 周至第 11 周绘制 CAD 二维工程图指导教师签名： 年 月 日第 12 周至第 13 周编写设计说明书指导教师签名： 年 月 日第 13 周至第 14 周图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。指导教师签名： 年 月 日注：教师监督学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据课题任务书拟定的进度与进展情况以及毕业设计（论文）撰写过程中遇到的问题和困难，并签署意见。- 14 -本科毕业设计（论文）中期报告填表日期：2007 年 5 月 16 日院（系） 机械工程学院 班级 机本 0302 学生姓名 宋璐课题名称：带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计课题主要任务：保证设计的模具有较高的的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低、模具寿命长。设计的冷冲模必须保证操作安全、方便。冲模零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。1、 简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果开题以来做了大量相关的工作，首先对模具发展情况和市场进行了认真的分析思考，结合生产实际，市场对模具具有相当的需求，设计级进模具有广阔的市场前景。然后参观见习了多家模具制造工厂，对模具制造的工艺流程有了一定的了解!然后我查阅了大量的相关的资料及模具设计手册，开始对模具的总体进行设计，形式的选择，主要尺寸参数和质量参数的确定。完成设计(论文)初稿。完成总体装配图、部件图、零件图。2、 下一步的主要研究任务，具体设想与安排对前期工作进行认真细致的总结，积极与赠教授展开研讨，再次对总体方案进行论证和验算，使其得到完善，优化！认真规范的编写设计说明书，对初图进行修改，规范标准！总之，力争达到如下的设计效果：工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；尽量使用通用件，以便降低制造成本；在保证功能和强度的要求下，尽量减少整备质量。3、 存在的具体问题主要问题是设计主要源自于理论，有关凸凹模和模架的结构了解不是很清楚，所以对设计带来了不少的麻烦！另外课题的难点是工件步矩较大以及标准件的选择。除了凸模冲压力过大需要进行强度验算，其他部件均满足要求。设计中始用挡料销、活动挡料销的设置导正销的选择都是保证模具能正常生产的必要条件。4、指导教师对该生前期研究工作的评价指导教师签名：日 期：- 15 -毕业设计（论文）指导教师评阅表院（系）：机械工程学院 学生姓名 宋璐 学 号 26030203 班 级 机本 0302专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师 姓 名 曾立平课题名称 带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计评语：（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；）是否同意参加答辩： 是 否指导教师评定成绩 分值：- 16 -指导教师签字： 年 月 日毕业设计（论文）评阅教师评阅表院、系：机械工程学院 学生姓名 宋璐 学 号 26030203 班 级 机本 0302专 业 机械设计制造及其自动化课题名称 带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计评语：（对论文学术评语，包括选题意义；文献利用能力；所用资料可靠性；创新成果及写作规范化和逻辑性）针对课题内容给设计者（作者）提出 3 个问题，作为答辩时参考。1.2.3.评 分：- 17 -是否同意参加答辩 是 否评阅人签名： 年 月 日 毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表院、系（公章）： - 17 -说明：最终评定成绩a+b+c，三个成绩的百分比由各院、系自己确定。学生姓名 宋璐 学号 26030203 班级 机本0302 答辩日期课题名称 带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模 设计 指导教师 曾立平评 定成 绩 评 定 分值 教师1教师2教师3教师4教师5 小计课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。30答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入,知识面宽。70合 计 100答 辩 评 分分值：答辩小组长签名：答辩成绩 a： 指导教师评分 分值： 指导教师评定成绩 b： 评阅教师评分 分值： 评阅教师评定成绩 c： 最终评定成绩：分数： 等级：答辩委员会主任签名：年 月 日- 18 -2007 届本科生毕业设计（论文）资料第二部分 设计说明书1湖 南 科 技 大 学2007 届毕业设计（论文）院(系 )、部： 机电工程学院 题 目：带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计学生姓名： 郭亮 指导教师： 郭雪娥 职称 教授 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 0302 班 学 号： 20031B1242 2007 年 5 月2湖南科技大学毕业设计（论文）任务书机电工程学 院 机械系（教研室）系（教研室）主任:（签名）年 月 日学生姓名: 郭亮 学号: 20031B1242 专业: 机械设计及其自动化 1 设计（论文）题目及专题： 带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模 2 学生设计（论文）时间： 自 3 月 10 日开始至 5 月 31 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：冷冲压工艺及模具设计，冲模设计应用实例，冲压工艺学，冲模设计手册，冷冲压技术问答，冲压工艺与模具设计，模具设计与制造简明手册，冲压工艺及模具设计等等。 4 设计（论文）完成的主要内容： 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：1 根据总体设计方案,绘制出落料模具总图一张；2 绘制模具零件图若干张；4 科技译文；7 编写毕业设计说明书一套。6 发题时间： 2007 年 1 月 20 日指导教师： （签名）学 生： （签名）3湖南科技大学毕业设计（论文）进度表毕业设计（论文）题目：带槽三角形固定板拖冲圆孔、冲槽、落料连续模设计 起止时间： 学生： （签名） 指导教师： （签名） 系（教研室）主任： （签名）时 间 工 作 内 容 备 注第 1 周至第 3 周（ 3 月 28 日至 4 月 16 日）查找资料，进行设计的前期准备工作第 3 周至第 4 周（ 4 月 17 日至 4月 25 日）去学校图书馆借有关落料模具方面的专业书籍第 5 周至第 8 周（ 4 月 26 日至 5 月 16 日）这段期间进行具体的毕业设计第 9 周至第 11 周（ 5 月 17 日至 5 月 30 日）编写设计说明及毕业论文第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）第 周至第 周（ 月 日至 月 日）注：此表一式两份：一份存学院，一份发给学生。4湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价指导人： （签名）年 月 日指导人评定成绩： 5湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价评阅人： （签名）年 月 日评阅人评定成绩： 6湖南科技大学毕业设计（论文）答辩委员会记录日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书 共 页2 设计（论文）图 纸 共 页3 指导人、评阅人评语 共 页毕业设计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价毕业设计（论文）答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩： 总评成绩： 7目录湖南科技大学 .3湖南科技大学 .4湖南科技大学 毕业设计（论文）评阅人评语 .5湖南科技大学 .61 前言 .91.1 冷冲压术的发展趋势 .91.1.1 冷冲压设备自动化 .91.1.2 高速化复合化相结合，提高加工效率 .91.2 模具技术发展的几个特点 .101.2.1 充分运用 IT 技术发展 .101.2.2 缩短金属成型模具的试模时间 .101.2.3 车身制造中的级进冲模发展迅速 .101.3 我国锻压工业的现状及发展对策 .112 零件工艺性分析 .112.1 冲裁工艺性 .112.1.1 结构与尺寸 .112.1.2 精度 .122.1.3 材料 .123 确定冲裁工艺方案 .123.1 工序性质与数量的确定 .133.2 工序顺序的确定 .133.3 工序组合方式的确定 .134 确定模具总体结构方案 .134.1 模具类型 .134.2 操作与定位方式 .134.3 卸料方式与出件方式 .134.4 模架类型及精度 .135 工艺与设计计算 .145.1 排样设计与计算 .145.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机 .155.2.1 计算工艺力 .155.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 .176 设计选用模具零部件、绘制模具总装草图 .196.1 确定凸、凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸 .196.1.1 凹模设计 .196.1.2 凸模设计 .206.2 设计选用定位零件 .206.3 卸料与出件装置 .236.3.1 固定卸料装置 .236.4 模架及零件 .236.4.1 模架 .2386.4.2 其它支承与固定零件 .256.4.3 紧固件：螺钉与销钉的选用 .277 确定冲压设备 .298 模具的装配 .308.2 凸、凹模间隙的调整 .319 重要零件的加工工艺过程编制 .3110 结 论 .3411 致 谢 .3512 参考文献 .3791 前言21 世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。1.1 冷冲压术的发展趋势美国、德国、日本的汽车工业如此发达，得益于其冷冲压技术及装备的领先地位。当前的世界冷冲压技术及装备向以下几个方面发展：1.1.1 冷冲压设备自动化根据不同种类的加工环境和条件，国外逐步发展了两大类汽车车身自动化冲压生产线。 1）单机联线自动化 配置为 5-6 台压力机，配备拆垛、上下料机械手，穿梭翻转装备和码垛装置，全线总长约 60米，安全性高，冲压质量好。由于工件传送距离长，工件的上下料换向和双动拉伸必须用工件翻转装备。这种单机联线自动化冲压技术的生产节拍最高为 6-9 次/分，设备维修工件量大。 2）大型多工位压力机八十年代中期，国外冲压技术发展到大型三坐标多工位压力机自动化连续冲压，由拆垛机，大型压力机，三坐标工件传送系统和码垛工位组成，生产节拍可达 16-25 次/分。其主要特点是：生产效率高，是手工送料流水线的 4-5 倍，是单机联线自动生产线的 2-3 倍；全自动化、智能化，整个多工位压力机系统只需 2-3 人进行监控，当模具更换时，只需输入要换模具的编号，其余工作自动完成，整个换模时间只需 5 分钟，换模的同时对多工位压力机运行特征作智能化调整；特别是配有电子三坐标送料多工位的压力机，可以根据模具随意调节运动路径和时间，不仅能冲压大型覆盖件，而且能冲压小型零件。当冲压小型零件时，送料距减短，节拍提高，通过合理的模具布置，可一次冲压 2-3 零件，具有充分的自由度，柔性极强。电子多工位送料压力机的优点是生产率高，工件处理最优化，工件转换迅速，维修量低，诊断性能好，成本低，与现有压力机的适应性强，售后服务远程通讯好。美国的多工位压力机基本都采用了电子伺服三坐标送料。1.1.2 高速化复合化相结合，提高加工效率提高生产率是永恒的追求目标，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，在数控回转头压力机上，主要采用伺服控制的液压主驱动系统来提高压机的行程次数。在追求高速化加工的同时，还必须尽可能缩短生产辅助时间，以取得良好10的技术经济效益。在数控压机上配备伺服电机驱动的三坐标上下料装置，可使冲压中心实现高效板材加工。 将几种工艺或几个工序复合在一台机床上完成，是当前各类机床大幅压缩生产辅助时间，提高生产率的重要技术途径，在锻压机械上也得到了成功应用，效果十分显著。如：德国、美国、日本已相继开发出激光一步冲复合机，将模具冲切与激光切割有机地结合起来，工件一次上料即可完成冲孔、冲切、翻边、浅拉伸、切割等多道工序，最大限度地节省了辅助时间，特别适合孔型多而复杂的面板类工件的加工及多品种小批量板料加工。1.2 模具技术发展的几个特点模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。模具的发展方向为：1.2.1 充分运用 IT 技术发展模具设计、制造用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。外形车身和发动机是汽车两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三分之二的时间，成为汽车换型的主要制约因素。目前世界上汽车的改型换代一般约需 48个月，而美国仅需 30 个月，主要得益于在模具业中应用了 CAD/CAE/CAM 技术和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体，实现异地设计和异地制造。虚拟制造等 IT 技术的应用，将推动模具工业的发展。1.2.2 缩短金属成型模具的试模时间主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在生产型机械压力机上的模具试验时间可减少 80%，具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。1.2.3 车身制造中的级进冲模发展迅速在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术。近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件，加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约 30%。但是，级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工。111.3 我国锻压工业的现状及发展对策目前我国主要汽车生产厂，约有 90%的冲压线采用一台双动拉伸压力机（或多连杆单动拉伸压力机）和 4-6 台单动压力机组成冲压流水线，手工上下料完成大型覆盖件的冲压生产，生产效率低，生产节拍最高只有 3-5 次/ 分；人身安全和工件环境差；在手工上下料和传送工件过程中，易造成工件划伤等缺陷，冲压制件质量差；整条冲压线长 60 米左右，约需 20-24 名操作工人，占地面积大，人工成本高，冲压件制造成本比国外高 2-3 倍，是我国汽车工业严重缺乏市场竞争力的重要因素之一。我国有 90%的冲压线采用人工上下料，另有 10%的冲压线实现了单机联线自动化，生产节拍最高为 6-8 次/分，而代表当今冲压技术国际水平的大型多工位压力机，在我国汽车工业中的应用仍是空白。这也是我国冲压行业与西方发达国家的主要差距所在，在很大程度上制约了我国汽车工业的发展。 随着我国工业技术水平的发展，特别是以轿车为代表的汽车工业快速发展，带动汽车零件的产量和质量不断提高。但必须清醒地认识到，中国与国际先进水平仍有很大差距，而且随着加入WTO，国际大汽车公司必然严重冲击中国汽车工业，国内同行之间的竞争也将日趋激烈。中国汽车工业的发展，离不开装备工业的大力支撑，锻压设备制造业必须满足汽车工业大批量生产的要求，向自动化、高效率方向发展。2 零件工艺性分析2.1 冲裁工艺性冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级是否符合冲裁加工的工艺要求。良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单单等等。通常对冲裁件的工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。对几何形状的要求是冲裁件的形状应尽可能简单、对称，最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些形状所组成，使排样时废料最少；冲裁件的凸出悬臂和凹槽的宽度不宜太小，以免凸模折断；冲裁件的外形或内形的转角出，要避免夹角出现，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时的在尖角处开裂的现象，同时可以防止尖角部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低。对精度的要求是冲裁件的经济精度一般不高于 IT11 级，最高可达IT810 级，冲孔比落料的精度约高一级。该零件的形状如图 1.1，其冲裁工艺性为：2.1.1 结构与尺寸该零件结构较简单，形状对称，尺寸较大，冲孔 320，一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径 dt, t=3mmd=20mm.因而 320 孔符合工艺要求。对于孔中心距 1000.27mm，较高精度模具可以达到两孔中心距公差为 0.06。最小孔边距12b4.5mm,b 13mm.由零件图可知各孔边距均大于最小孔边距。以上分析均符合冲裁工艺要求。2.1.2 精度材料厚度 t=2mm，工件精度可达到 IT14，尺寸标注如图 1.1 所示，利用较高精度冲裁模可以达到零件图样要求。图 1.1 工件图2.1.3 材料t=2mm, Q235,退火状太下抗剪强度 （310380）, b(380470) , 10=(2125)% ， s=240.此材料具有较好的冲裁加工性。根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以进行冲裁加工.3 确定冲裁工艺方案在工艺性分析的基础上，根据冲裁件的特点和要求确定合理的冲裁工方案。133.1 工序性质与数量的确定对与一般的冲裁件，通常外形采用落料，内形采用冲孔。且冲件上孔的数量不是很多，可以采用一次冲孔和一次落料工序。3.2 工序顺序的确定一般先冲孔，最后落料。3.3 工序组合方式的确定该零件包括落料和冲孔两个基本工序，可采用的冲裁工艺方案有单工序模复合模和级进模三种。由于零件属于大批量生产，因此采用单工序冲裁效率太低，且不方便操作。若采用复合冲裁，虽然冲出的零件精度和平直度较好，生产效率也高，但因零件的孔边距太小模具强度不能得到保证。采用级进模生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以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，该零件采用级进冲裁工艺方案4 确定模具总体结构方案在冲裁工艺方案确定以后，根据冲裁件的形状特点，精度要求，生产批量，模具制造条件，操作与安全，以及利用现有设备的可能，确定每道冲裁工序所用冲模的总体结构方案。确定模具总体结构方案，就是对模具作出通盘的考虑和总体结构上的安排，它既是模具零部件设计与选用的基础，又是绘制模具总装图的必要准备，因而也是模具设计的关键，必须十分重视。其结构方案的确定包括以下内容：4.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。4.2 操作与定位方式零件为大批大量生产，可以采用手工送料式，考虑到零件尺寸较大，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，自动挡料销粗定位与导正销精确定位的方式。为了减少料头和料尾的材料消耗提高材料利用率采用始用挡料销。4.3 卸料方式与出件方式考虑零件较厚，采用刚性卸料方式。为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。4.4 模架类型及精度为了保证模具滑动平稳，导向准确可靠，横向送料连续又是级进模，因此采用导向平稳的对14角导柱模架。考虑到零件的精度不是很好，但冲裁间隙较小。因此采用级精度。5 工艺与设计计算在冲裁工艺与模具结构方案确定以后，为了进一步设计模具零件的具体结构，应进行以下有关工艺与设计方面的计算：5.1 排样设计与计算根据冲裁件形状特征，质量要求，模具类型与结构方案，材料利用率等方面因素进行冲裁件的排样设计。鉴于生产批量大重点考虑节省材料，提高材料利用率排样方式显得尤为重要。该零件材料厚度较大，尺寸大，近似三角形，因此可采用对头直排的排样方式。如图 4.1.1 所示：图 4.1.1 排样图但凸模和凹模都要制成两套，从而增加了模具成本，所以设计成隔位冲压，条料完成冲压后，将条料水平方向旋转 180，再冲裁第二遍。在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件考虑到零件的结构，采用有废料，有搭边对头直排。工位：冲 311 孔，带 20 半圆的 20mm40mm 槽，落料搭边值的确定：查表 2-10 2-11 2-13 得：a 1=2.5mm a=3.5mm 1mm 条料宽度为：B =(D+2a+ ) 015=(128+23.5+1) 01=136 (mm)01导料板间距为：S=B=136mmD零件垂直于送料方向的尺寸a侧搭边最小值条料宽度公差进距为：177.1(mm)由零件图算得一个零件的面积为 8508mm2,一个进距内冲两件，故 85082=17016 (mm2),一个进距内的坯料面积 BS=177.1136=24072(mm2)因此材料的利用率为：=A/BS=17016/24072100%=70%5.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机根据冲裁件尺寸，排样图和模具结构方案，计算冲裁力，卸料力，推件力，及总冲压力，并计算模具的压力中心。根据冲压总力，冲件尺寸，模架类型与精度等初步选定压力机的类型与规格。5.2.1 计算工艺力1） 冲裁力本模具采用刚性卸料装置和下出料方式，考虑到在实际生产中模具间隙值的波动及均匀性，刃口磨损，材料机械性能及厚度的波动，润滑情况等因素对冲压力的值都有影响总的冲裁力： F 1=Lt b=6.12105（N）由附表一中查得取 450M/Pab卸料力：查表取 K 卸 =0.04F 卸 =K 卸 F=0.046.12103=0.24103（N）2） 推件力根据材料厚度取凹模刃口高度 h=6mm,=3。故 n=6/2=3 查表 2-4 取 K 推 =0.0516F 推 =nK 推 F=30.056.1103=0.91103（N）选择冲床时的总冲压力为F 总 =F+ F 推=7.3103（N）因此可选压力机型号为：J23-1003） 确定模具压力中心画出工作状态，把冲裁周边分成基本线段，并选坐标 XOY 如图 4.2.1 所示图 4.2.1s=62.83+100.5+300+80+31.4=700.3(mm)l1=20=62.8 x1=0 y1=50l2=62.8 x2=0 y2=-50l3=213=26 x3=96 y3=0l4=40 x4=-16 y4=207.1l5=40 x5=4 y5=10l6=31.4 x6=24 y6=0l7=40 x7=4 y7=-10l8=20 x8=-16 y8=0l9=40 x9=-16 y9=147.117l10=33.5 x10=0 y10=121.4l11=100 x11=57.1 y11=132.3l12=33.5 x12=101.7 y12=177.1l13=100 x13=57.1 y13=209.9l14=33.5 x14=0 y14=232.8压力中心坐标：X=（l 1x1+l2x2+l3x3+l9x9）/(l 1+l2+l3+l9)=8335.7/700.4=26.5(mm)Y=（l 1y1+l2y2+l3y3+l9y9）/(l 1+l2+l3+l9)=51817.5/700.4=73.9(mm)计算出的压力中心是图中的 C 点5.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差根据冲裁件形状与尺寸精度要求，确定刃口尺寸计算方法，并计算刃口尺寸及其公差。用配作法以凹模为配作件制 320 的孔凹模磨损后尺寸 20 变小查表得 x=0.5 由式： Bp=(a+x) 04/得：Bp凸模刃口尺寸（mm）X磨损系数零件公差（mm）Bp=(20+0.50.52) 04/52.=20.26 015.由表查得 Zmin=0.22mm. 凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双向间隙值 0.22mm.冲槽：采用配作法冲 20mm40mm 矩形槽和 20 的半圆（采用配作法）凸模磨损后尺寸 20mm 40mm 20 变小查表得 x=0.5由式Bp=(a+x) 04/得：18Bp凸模刃口尺寸（mm）X磨损系数零件公差（mm）Bp1=(a+x) 04/= (20+0.50.52) 04/52.=20.26 015.Bp2=(a+x) 4/=（40+0.50.62） 04/62.=40.31 015.Bp3=(a+x) 4/=（20+0.50.52） 04/52.落料：统一用凹模做配做件这样利于加工凹模的尺寸变大的尺寸有 132mm 128mm 16 尺寸不变的有 100mm根据公式得Bp=（amax-x+ /4-Zmin） 04/x磨损系数零件公差（mm）Zmin最小冲裁间隙Bp4=（amax-x+ /4-Z min） 04/=（132-0.51+1/4-0.22） 25.0=131.55 025.Bp5=（amax-x+ /4-Z min） 04/=(128-0.51+1/4-0.22) 25.0=127.35 025.19Bp5=（amax-x+ /4-Z min） 04/=（16-0.5 0.43+0.43/4-0.22） 4/3.0=15.67 017.尺寸 100mm 不变 C=100 0.125查表得 Z =0.22（mm） 。凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双向间隙值 0.22mm.min采用线切割机床加工凹模，各型孔尺寸和孔间距尺寸的制造公差均可标准为0.01（mm ） 。6 设计选用模具零部件、绘制模具总装草图确定凸 凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸。根据凸 凹模的刃口形状，尺寸大小及加工条件等确定凸 凹模结构形式，进而计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸。凹模轮廓尺寸应保证使模板中心与压力中心重合，并尽量选用标准系列尺寸。对于细长凸模，应进行强度与刚度校核。6.1 确定凸、凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸6.1.1 凹模设计 凹模直接通过螺钉，销钉与下模座固定的固定方式，因冲件批量大，考虑凹模的磨损，强度和保证冲件的质量，凹模采用柱孔口锥形凹模结构，刃壁高度为（510）mm 取 h=6 mm =30凹模轮廓尺寸计算如下：凹模的高度H=K.b查表得 K=0.2。b 为落料时的最大外形尺寸H=K.b=0.2132=26.4（mm）取 H=27（mm）凹模壁厚 C=（1.52）H 取 C=50（mm）沿送料方向的凹模长度为：L=l+2C=443.5mm20垂直于送料方向的凹模宽度为：B=b+2C=178+250=278（mm）根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为：LBH=500mm315mm27mm凹模的材料选用 Cr4W2MoV, 工作部分热处理淬硬 5658HRC 6.1.2 凸模设计落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模和固定板加工，可设计成阶梯形结构，并将安装部分设计成便于加工的长方行，通过台肩式与固定板固定，凸模的尺寸根据刃口尺寸，卸料装置和安装部分要求确定，凸模的材料也选用 Cr4W2MoV，工作部分热处理淬硬 5658HRC冲槽凸模：因其长度相差太大，将其设计成阶梯形，并将安装部分设计成长方形，通过台肩式固定板固定在固定板上320 孔凸模的设计与落料凸模基本相同，因刃口部分为圆形，其结构更简单，考虑冲孔凹模直径组小，古需对最小凸模（20.26 冲孔凸模）进行压应力和弯曲应力校核。015.凸模最小直径的校核（强度校核） ，因孔径虽小，但远大于材料厚度，估计凸模的强度和刚度是足够的。为使刚性卸料板的加工方便，取凸模与卸料半的双面间隙 0.2mm按式 d min4压t= =2（mm ）压t10352最小凸模直径 20.262，故满足强度要求。凸模最大自由长度的校核（刚度校核）按式：L = =48(mm)maxFd2901.602由此可知，小冲孔凸模工-*作部分长度不能超过 48mm 取最小凸模工作部分长度 35mm，冲直槽孔凸模和落料凸模为 40mm.6.2 设计选用定位零件挡料销：采用活动挡料销，如图 5.2.121图 5.2.1为了提高材料的利用率，在条料开始送料是起定位作用，以后送进时不在起定位作用，采用始用挡料销，如图 5.2.2图 5.2.2导料板的选用：500mm315mm8mm 见图 5.2.322图 5.2.3导正销：见图 5.2.4，采用压入式 d=d -a 数值查表 3-33 3-34 a=0.10pd=d -ap=20-0.10=19.9(mm)导正销导正部分高度 h=0.t=0.62=1.2(mm) 23图 5.2.4 6.3 卸料与出件装置6.3.1 固定卸料装置卸料板的尺寸为 LBH =500mm315 mm18 mm 如图 5.3.1图 5.3.1为了提高生产效率，保证送料方便可靠，采用下出料方式，由卸料凸模直接推出6.4 模架及零件6.4.1 模架1） 选择对角导柱模架凹模边界尺寸为：500mm315mm（GB/T2851.11990）2） 导柱见图 5.4.1：240.20.10.4A359350.8 0.8A5图 5.4.13） 导套dlD=35mm110mm43mm 见图 5.4.2：图 5.4.24） 模座 模座是冲模全部零件安装的基体，又承受和传递冲压力，因此要求它们具有足够的强度、刚度和足够大的外形尺寸。模座的尺寸规格根据模架类型、凹模周界尺寸和安装要求确定。对于矩形模座，其长度应比凹模长度大 ，宽度等于或略大于凹模宽度，深度取凹模板厚度m704的 倍。考虑受力情况，上模座厚度可比下模座小 。模座的前侧面需进行机械5.10 m10525加工，以便在此面打上该模具的标记。上模座导套孔的外侧面要加工一浅窄槽，便于冲模工作时对导套润滑。模座常用灰口铸铁制造。该材料有较好的吸震性，这里选用 HT200。上模座：LBH=500mm315mm50mm下模座：LBH=500mm315mm60mm凹模固定板与卸料板之间的安全距离为（1520）mm,取 h=18mm模具闭合高度 H =50+10+25+18+18+8+27+60+5模=221mm凸模修磨量为 5，凸模进入凹模的深度为 1， 所以凹模的自由长度为L=25+18+18+8+1+5=75（mm） 6.4.2 其它支承与固定零件1） 模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心。选择模柄时，先根据模具大小、上模结构、模架类型及精度等确定模丙的结构类型，再根据压力机滑块上模柄孔尺寸确定模柄的尺寸规格。一般模柄直径应与模柄孔直径相等，模柄长度应比模柄孔深度小 510mm。模柄直径：60 mm；深度：70 mm；模柄与上模座孔以 配合。其结构形式如图 5.4.3。6/7nH配26图 5.4.32） 凸模固定板凸模固定板的作用是将凸模或凸凹模固定在上模座或下模座的正确位置上。凸模固定板选用矩形板件，外形尺寸与凹模一致，厚度取凹模厚度的 ，固定板与凸模或凸凹模以%806配合，压装后将凸模端面与固定板一起磨平，并与凸模形孔垂直。其上、下表面加工成6/7mH，其余部分加工成 。凸模固定板选用 Q255A 钢。Ra40.1 mRa3.凸模固定板：500mm315mm25mm 见图 5.4.4图 5.4.43） 垫板垫板的作用是直接承受和分散凸模传来的压力，以降低模板单位面积上的压力。在凸模固定板与上模之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击压力而出现凹陷，致使凸模松动。垫板的形状与尺寸应与固定板相同，其厚度一般取 。制作垫板的m103材料一般用 45 钢，淬火硬度为 4852HRC，淬火后的垫板上、下平面应磨平，不准有凹坑及变形现象。垫板：500mm315mm10mm见图 5.4.527图 5.4.56.4.3 紧固件：螺钉与销钉的选用模具中用到的紧固件主要是螺钉和销钉。冲模中，螺钉与销钉都是标准零件。在设计中，同一块板上销钉孔与螺钉孔距离不应太小，以防降低强度。螺钉起固定作用，在模具中广泛使用内六角螺钉，它紧固可靠，螺钉头不外露，使模具外形美观。螺钉一般用 45 号钢制成，其头部淬火硬度为 3540HRC。在同一组合中，螺钉的数量不小于 3 个，并尽量远距离错开布置，以保证定位牢靠。因凹模厚度较大，选用螺钉规格为 8M，螺钉的旋入深度一般可取其公称直径的 1.52 倍。上模座：采用内六角螺钉 4 个，销钉 2 个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。其结构如图 5.4.6图 5.4.6 螺钉销钉的公称直径与螺钉一致，各被连接件的销孔与销钉采用 精度配合加工，以保证6/7mH28位置精度。销钉选用 35 钢加工而成，其头部淬火硬度为 4825HRC。销钉的表面粗糙度。圆柱销最小配合深度不能低于圆柱销直径的 2 倍，即 。其结构如图 5.5。mRa6.1 dH图 5.4.7 销钉下模座：六角螺钉 4 个，销钉 2 个。 表表选 M8，螺钉之间，螺钉与销钉之间的距离参考表 3-27 淬火状态：A =12mm；minB =14mm；iC =5mm；minD =11mm；i6.4.4 绘制模具总装草图，校核压力机1） 模具闭合高度 mH215781251065模2） 模具总装图如图 5.4.8根据模具总体结构方案及设计选用的模具零部件，绘制模具总体草图，检查核对各模具零件的位置关系，相关尺寸，配合关系及结构工艺性等是否合适或合理，并校核压力机的有关参数。29图 5.4.8 冲孔 落料连续模1.导正销 2.下模座 3.导柱 4.凹模 5.六角螺钉 6.导料板 7.卸料板 8.导套 9.凸模固定板