毕业设计（论文）-汽车冲压件工艺分析与模具设计.doc

汽车冲压件工艺与模具设计分类号郑州电力高等专科学校毕 业 设 计（论 文）题目汽车冲压件工艺与模具设计并列英文题目Automative stamping technology and die design系部机电工程系 专业 模具设计与制造姓名 班级 指导教师 职称副教授论文报告提交日期2011年5月30日 学校第 48 页 共 48 页目录摘要4Abstract4第一章 前言5第二章 冲压件工艺分析及工艺方案的确定6第三章 冲压件工艺文件的编写8第四章 冲裁模设计94.1 冲裁间隙94.2 凸凹模刃口尺寸的计算104.2.1 冲孔（10）114.2.2 落料124.3 冲裁力计算及压力机的选取134.4 冲裁模压力中心的确定154.5 排样设计174.5.1 排样形式174.5.2 搭边174.5.3 条料宽度的确定184.6 冲裁模的结构设计184.7 冲裁模主要零部件的结构设计与标准的选用194.7.1 凸模的结构设计194.7.2 凹模的结构设计204.7.3 定位零件的设计204.7.4 卸料与推件零件的设计214.7.5 标准模架和导向零件214.7.6 结构件与安装22第五章 弯曲模设计235.1 弯曲件的工艺性分析235.2 弯曲件的工艺方案的确定235.3 模具成型零件的尺寸计算245.3.1弯曲件毛坯展开尺寸计算245.4 弯曲模压力机的选用25第六章 模具主要零部件材料的选择25第七章 模具的装配图和零件图277.1 冲裁模277.2 弯曲模32总结39参考文献41附：中英文翻译42摘要随着科学技术的发展，工业品种和数量不断增加，产品的改型换代加快，对产品质量和外观不断提出新的要求，对模具的质量的要求越来越高，因此模具行业在现实生活中也越来越重要。尤其在汽车制造业中，模具的应用更加明显。本文针对汽车配件的冲裁工艺性和弯曲工艺性进行了分析，分析比较了成形过程的三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和给进工序），确定用一套给进模完成冲孔落料工序过程，再用一套弯曲模具完成弯曲工艺。介绍了汽车冲压件的冷冲压成形过程，经过对汽车配件的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，且简要分析了坯料形状、尺寸，排样、裁板方案，冲压工序性质、数目和顺序、弯曲的确定。进行了工艺力、压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零部件（如凸模、凹模、卸料装置、弯曲凸模、垫板、凸模固定板等）的设计与制造，冲压设备的选用的加工工艺过程。关键词：模具设计 模具分析AbstractWith the development of science and technology, industrial products variety and increasing number of modified products to accelerate new generation of product quality and appearance have made new demands on quality requirements of the mold growing, thus mold industries are becoming more and more important in life. Especially in car industries, it is more popular. Aiming at the auto parts cutting manufaturability and bending manufaturability analyzed, analyses and compares the forming process of three different stamping process (single procedure, composite process and give into process), with a picture of determined to finish punching blanking into the mold, then processes of bending die with a set of complete bending process. This paper reviewed the automobile stamping cold stamping process of auto parts, after the batch production, parts quality, parts structure and use requirement analysis, research, according to not reduce its for the premise, reused for stamping, determined by stamping method complete parts processing, and briefly analyzes the shape, size, blank layout, cutting board scheme, punching process properties, number and order, bending determination. The technology force, pressure center, mold working part dimensions and tolerances of calculation, and design a mold. Also analyzes the main parts (such as mold the punch, concave die, unloader device, bending the punch, plate, the punch fixed plate etc) design and manufacturing, stamping equipment selection of machining process. Key words: the design of dies the analyses of dies第一章 前言三年的大学生活即将结束，毕业设计是这三年的检验和升华。通过三年的大学生活，学习了大量的有关模具设计与制造方面的知识，现在就是将知识运用于实践。汽车冲压件工艺与模具设计，来源于昌河汽车制造厂即来源于生产实际，通过本次设计可以更好的提高我们的理论设计和实际动手能力，也可以锻炼我们根据产品的结构解决设计难题的能力。可以让我们综合运用所学的知识，将理论付诸于实践。本次设计包含两套模具的设计，即冲压模具和弯曲模具的设计，需要考虑产品的结构，进行正确的结构分析，选择合理的材料及合理的加工工艺。再设计过程中还运用到有关设计软件，比如CAD、ProE等。在查阅大量的相关资料和老师的帮助下，根据毕业设计任务书，按照上面的要求，拟定设计方案，设计过程进行再修整直至毕业答辩，一切都按照工作计划，一步一步地进行着 由于本人专业知识有限，在设计过程中，难免会有错误或不足之处，恳请各位老师批评指正。第二章 冲压件工艺分析及工艺方案的确定l 设计题目：汽车冲压件工艺与模具设计 制件为汽车配件（生产批量为100万件）如下图所示：2.1 冲压件的工艺分析该冲压件为汽车配件，且在汽车装配中成对出现，生产批量为100万件，属于大批量生产。冲压件采用3mm的钢板冲压而成，可保证足够的刚度和强度。其形状特征表明，此零件为弯曲件，其主要形状、尺寸可以由冲裁、弯曲等冲压工艺获得。制件中的孔与边缘之间的最小壁厚c=61.5t , 满足冲孔位置与件壁间矩。作为弯曲成形尺寸，R5的弯曲半径大小合适，在弯曲过程中不会断裂。由于该冲压件形状不对称，在弯曲时须成对弯曲，以保证冲压件的精度。该汽车冲压件生产批量为100万件，属于大批量生产。2.2 冲压件工艺过程的确定该汽车冲压件生产批量为100万件，属于大批量生产。由上图分析，产品的最终形成需要三道大的工序，即：冲孔、落料和弯曲。可以有以下方案进行加工：方案一：先单工序模落料、冲孔，然后再进行弯曲;方案二：先冲孔落料复合模，然后再进行弯曲；方案三：先冲孔落料级进模，然后再进行弯曲；方案四：先单工序模落料，然后再进行弯曲，最后进行冲孔。对以上各个方案进行综合分析：一般情况下，对于带孔的冲压件，选用单工序模时先落料再冲孔，级进模则为先冲孔后落料，而复合模可以同时进行冲孔和落料。方案一、方案二和方案三都是分离工序在先，成形工序在后。考虑到该冲压件结构不对称，形状较为复杂，同时又属于大批量生产，因此为了提高生产效率，降低生产成本，不宜选用单工序模进行生产。由于该制件的最窄处的距离是c=6mm，而复合模的凸凹模的最小壁厚为8.5mm，而c1.5mm,且制件精度要求不高，所以采用刚性卸料装置，起卸料和对凸模的导向作用。卸料板与 图3凸模的配合间隙应小于冲裁间隙，这样卸料之后凸模 就不能完全脱离卸料板了。该冲裁模具为下出件，不需要顶件装置，凸模还起到推件的作用。4.7.5 标准模架和导向零件该制件冲裁模设计选用的是滑动导向模架对角导柱模架。导柱安装在模具中心对称的对角线上，这样上模座在导柱上滑动平稳，可以横向送料。其中，模架由上、下模座通过模柄及导向装置(最常用的是导柱导套)组成，模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉板固定压力机工作台面上。选用对角模架的理由为：a、有足够的强度和硬度；b、有足够的精度，如上下模座平行，导柱和导套中心与上下模座垂直，模柄与上下模座垂直等；c、上下模之间的导向精确(导向件之间的间隙要很小，上下模之间的移动平稳而无滞住现象)。导柱导套为间隙配合，其配合选用H7/h6。4.7.6 结构件与安装整个模具的各个零件都直接或间接地固定在上、下模座上，因此它是整个模具的基础。上模座通过模柄安装在冲床滑快上，下模座用螺栓固定在工作台上。模座带有导柱和导套，上模座与导套过盈配合，下模座与导柱为过盈配合。凸模固定板固定凸模，在必须进行凸模固定板的设计时，其平面尺寸除应保证凸模的安装外，应有足够的尺寸来安放螺钉和销钉。模柄为连接上模与压力机的零件在冷冲模各种零件之间，尤其是上、下模各类零件与模座的结合部分，多采用螺钉紧固、销钉定位。在螺钉的选用中多采用内六角螺钉。销钉均选用圆柱销。第五章 弯曲模设计5.1 弯曲件的工艺性分析根据题目可知该制件的外形比较简单，所用材料Q235的抗剪强度为304375MPa，抗拉强度为380470MPa。给制件采用3mm的钢板冲压而成，可保证足够的刚度和强度。为了保证产品的质量在排样是采用倾斜一定的角度的排样法。回弹是弯曲中经常碰到的问题，也就是说在弯曲过程中，弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。在弯曲过程中回弹问题的解决：（1）从模具结构上采取补偿法，因为该制件的相对弯曲半径r/t=10.5t，且弯曲中心角为90，r/t=3/3=1,所以查冲压工艺与模具设计书中表3.3.3取x=0.32。所以： L=26+(32-3-3)+/2(3+0.323)=58.2mm另一弯曲方向的展开长度为： L=L1+L2+/2(r+xt)因为r0.5t，且弯曲中心角为90，r/t=3/3=1。所以查冲压工艺与模具设计书中表3.3.3取x=0.32。所以： L=91.7+26+/2(3+0.323)=123.9mm5.4 弯曲模压力机的选用因为模具的总弯曲力F总=76644.5N F压机1.3F总=99637.9N查查冷冲压模具设计指导表810，选用J2310压力机。该压力机的技术参数如下：公称压力(KN)滑块行程(mm)最大封闭高度(mm)封闭高度调节量(mm)主柱距离(mm)工作尺寸(mm)1004518035180前后240左右370 第六章 模具主要零部件材料的选择模具材料中最重要的是用作模具工作部位即凸、凹模的材料，作为凸、凹模的材料一般满足以下条件：1、耐磨性要高；2、抗冲击性，韧性要高；3、热处理变形小，淬透性好；4、机械加工性能好；5经济性要好，6、寿命高。由于该制件属于大批量生产，而且属于薄板类零件。在生产过程冲裁模的工作零件是在高单位压力、强烈的应力集中和冲击性负荷条件下工作的，模具材料应具有较高的强度和硬度、高的耐磨性和足够的韧性，所以应选用合金工具刚。这类钢具有良好的耐磨性且这类钢的切削性能好不变形。而此类钢中Cr12最常用。综合以上因素此套模具中的凸、凹模选用Cr12系的冷作工具钢，如：Cr12MoV，因为此类钢的耐磨性好、淬透性好、热处理变形小、硬度和强度高。上、下模座选用材料HT200,模柄选用Q235，导柱、导套选用20，凸凹模固定板、导料板选用45或Q235，挡料销、垫板、螺钉、销钉、推杆顶杆、顶板选用45，导正销选用T8A或;9Mn2V，螺母、垫圈选择Q235。第七章 模具的装配图和零件图7.1 冲裁模1总的装配图2. 零件图凹模承料板冲孔凸模导套垫板落料凸模模柄上模座凸模固定板下模座卸料板7.2 弯曲模1.总的装配图2.零件图（1）凹模（2） 导套（3） 导柱（4） 垫板（5）定位板（6）紧定螺钉1（7）内六角螺钉（8）模柄（9）上模座（10）推出装置（11）凸模（12）凸模固定板（13）下模座总结模具设计与制造专业是机械设计制造类专业，作为模具班的学生，在这三年中，学习了机械加工、模具材料、模具制造和模具设计等一系列理论课程。而毕业设计，恰恰就是这三年学习的一个理论与实践的综合运用。通过本次毕业设计，我不仅巩固了以往的知识，还学到了更多的东西。在设计过程中，根据零件图，进行合理的工艺分析，该零件属于冲孔落料件，在加工中，冲裁方案可以选择单工序冲裁、冲孔落料复合冲裁和级进冲裁。该零件至少需要两个工序，若采用单工序模，需要设计两套模具，既不经济又浪费时间；复合冲裁是在同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序，而此冲压件冲裁位置不同，故不采用；级进冲裁，是将冲压工序排列成一定的顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成工件所要求的工序。级进冲裁选择先冲孔后落料的顺序。在设计过程中要考虑工件定位的问题，若定位不确定，就不能加工出所需要的产品，选择采用导正销和两个工艺孔定位。由于冲裁件结构不对称，在弯曲过程中容易变形，同时也不好定位，故采用一冲二的方法，这样一次弯曲两个，结构对称，易于定位，同时还提高生产效率。设计两套模具确实不是一件容易的事情，期间碰到各种各样的难题，非常感谢王黛雯老师的指导，才使设计能够一步一步进行下去。通过毕业设计，翻阅了大量的资料，巩固了专业知识，熟练了CADProe等计算机辅助软件的操作。总而言之，学到了很多知识。非常感谢学校和系部给了我这次机会，让我在这将近两个月的时间，学到那么多的知识！但是，由于本人水平有限，还望老师们批评指正。参考文献1. 成虹冲压工艺与设计高等教育出版社， 2006。2. 李立明、崔朝英 工程材料及成型技术 北京邮电大学出版社， 20083. 中国标准出版社，全国模具标准化技术委员会编。中国机械工业标准汇编：冲压模具卷，上，北京：中国标准出版社，1998.4. 许发樾主编，模具标准应用手册。北京：机械工业出版，1994。5. 全国模具标准化技术委员会，桂林电器科学研究所，ISO模具标准汇编。桂林：桂林电器科学研究所，1998。6. 上海三住精密机械有限公司。MISUMI冲压模具用零件。上海三住精密机械有限公司，2006.7. 中国机械工程会，中国机械设计大典编委会，中国机械设计大典：第2卷，机械设计基础。南昌：江西科学技术出版社，2002.8. 杨占尧、杨安民主编，冲压模具典型结构100例，上海科学技术出版社，2008。9. 王尧培。冲压手册。北京：机械工业出版，2000.附：中英文翻译模具制造技术的现状与发展一 我国模具制造技术的现状在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一。随着科学技术的发展，工业品的品种和数量不断增加，产品的改型换代加快，对产品质量和外观不断提出新的要求，对模具的质量的要求越来越高。模具设计与制造水平的高低，直接影响着国民经济的发展，世界上工业发达的国家，模具工业发展迅速，模具总产值超过机床工业的总产值，发展速度超过了机床、汽车、电子等工业，是国民经济的基础工业之一。模具技术，特别是制造精密、复杂、大型长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。目前，我国的模具行业生产厂家数千个，职工有50 万人，每年能生产百万套模具。模具制造技术从过去只能制造简单模具已发展到可以制造大型、精密、复杂、长寿命的模具。但总体还存在着制造的模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长的弊端，精密、复杂、大型模具很多因为国内制造困难，也不得不从国外进口。为了尽快发展我国的模具工业，国家已经采取了许多具体措施，如给专业模具厂投入技术改造资金，将模具列为国家规划重点科技攻关项目，派有关工程技术人员出国考察，引进国外模具先进技术，制定有关的模具标准等。近几年我国的模具工业发展较快，模具制造水平也在逐步提高。在冲压模具方面，我国设计和制造的电动机定/转硅钢片硬质合金多工位自动级进模，电子、电器行业用的50 余工位的硬质合金多工位自动级进模等，都达到了国际同类模具产品的技术水平。凹模镶件的重复定位精度0.005mm，步距精度0.005mm，模具成形表面粗糙度达到0.4-0.1m m。在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注射模具，模具重达几十吨，模具尺寸精度可达到10mm，型腔表面粗糙度Ra=0.1 m m，型芯表面粗糙度Ra=3.2m m，模具寿命达到30万次以上，达到国际同类模具产品的技术水平。二 模具制造技术随着制造业技术的发展而发展的状况1.模具制造技术随着制造设备水平的提高而提高。随着先进、精密和高自动化程度的模具加工设备的应用，如数控仿形铣床、数控加工中心、精密坐标磨床、连续轨迹数控坐标磨床、高精度低损耗数控电火花成形加工机床、慢走丝精密电火花线切割机床、精密电解加工机床、三坐标测量仪、挤压研磨机等模具加工和检测设备的应用，拓展了可进行机械加工模具的范围，提高了加工精度，降低了制件表面粗糙度，大大提高了加工效率，推进了模具设计制造一体化的发展。2.模具制造技术随着模具新材料的应用而提高。模具材料是影响模具寿命、质量、生产效率和生产成本的重要因素。3.模具制造技术随着标准化程度的提高而提高。模具的标准化是代表模具工业与模具技术发展的重要标志。到目前为止，已经制定了冲压模具、塑料模具、压铸模具和模具基础技术等50 多项国家标准，近300 多个标准号，基本满足了国内模具生产技术发展的需要。商品化程度是以标准化为前提的，随着标准的颁布实施，模具的商品化程度也大大提高。商品化推动了专业化生产，降低了制造成本，缩短了制造周期，提高了标准件的内外部质量，也促进了新型材料的应用。4.模具制造技术随着模具现代化设计与制造技术的发展而提高。随着计算机技术的发展应用，计算机辅助模具设计与制造（CAD/CAM）趋于成熟，模具设计与制造一体化技术已经实现。计算机辅助设计制造不仅提高了设计速度，还可以实现成形的模拟，优化设计参数；可以依据设计模型进行自动加工程序的编制，还可以实现加工结束后自动检测。三 模具制造技术的发展趋势随着我国社会主义市场经济的不断发展，工业产品的品种增多，产品更新换代加快，市场竞争日益激烈。因此模具质量的提高和生产周期的缩短显得尤为重要，促进模具制造技术的发展出现以下趋势。1. 模具粗加工技术向高速加工发展。以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具零件外形表面粗加工发展的方向。高速铣削可以大大改善模具表面的质量状况，并大大提高加工效率和降低加工成本。超高速加工中心的切削进给速度可达76m/min，主轴转速可达45000r/min。另外，毛坯下料设备出现了高速锯床、阳极切割和激光切割等高速、高效率加工设备，出现了高速磨削设备和强力磨削设备。2. 成型表面的加工向精密、自动化方向发展。成型表面的加工向计算机控制和高精度加工方向发展。数控加工中心、数控电火花成形加工设备、计算机控制连续轨迹坐标磨床和配有CNC 修整装配与精密测量装置的成型磨削加工设备等的推广使用，是提高模具制造技术水平的关键。3.光整加工技术向自动化方向发展。当前模具成形表面的研磨、抛光等加工仍然以手工作业为主，不仅花费工时多，而且劳动强度大、表面质量低。工业发达国家正在研制由计算机控制、带有磨料磨损自动补偿装置的光整加工设备，可以对复杂型面的三维曲面进行光整加工，并开始在模具加工上使用，大大提高了光整加工的质量和效益。4. 逆向制造工程制模技术的发展。以三坐标测量机和快速成型制造技术为代表的逆向制造技术，是一种以复制为原理的制造具有重大的影响。这种技术特别适用于多品种、少批量、形状复杂的模具制造，对缩短模具制造周期，进而提高产品的市场竞争能力有重要意义。5模具CAD/CAM 技术将有更快的发展。模具CAD/CAM技术在模具设计与制造的优势越来越明显，它是模具技术的又一次革命，普及和提高CAD/CAM技术的应用是模具制造业发展的必然趋势。Die Manufacturing Technology Status and DevelopmentFirst Status of China Die Manufacturing Technology 在现代工业生产中，模具In modern industrial production, the mold is one of the important technology and equipment. 随着科学技术的发展，工业品的 With the development of science and technology, industrial products 品种和数量不断增加，产品的改型换代加快，对产品质量和外观不断提出新的要求，对Variety and increasing number of modified products to accelerate new generation of product quality and appearance have made new demands on 模具的质量的要求越来越高。quality requirements of the mold growing. 模具设计与制造水平的高低，直接影响着国民经济的发展， Mold design and manufacturing level of direct impact on national economic development, 世界上工业发达的国家，模具工业发展迅速，模具总产值超过机床工业的总产值，发展the worlds industrialized countries, the rapid industrial development in the mold, the mold machine tool industry output value of output over the development速度超过了机床、汽车、电子等工业，是国民经济的基础工业之一。 faster than the machine tools, automobiles, electronics and other industries, is one of the basic industry of national economy. 模具技术，特别是 Mold technologies, particularly m制造精密、复杂、大型长寿命模具的技术，已成为衡量一个mmmmmmmanufacture of sophisticated, complex, large-scale long-life mold technology, has become the standard measure of a country the importance of standard machinery manufacturing志之一。 one blog. 目前，我国的模具行业生产厂家数千个，职工有50 万人，每年能生产百万套模具。At present, thousands of mold industry manufacturers, workers have 50 million people die annually produce one million copies.模具制造技术从过去只能制造简单模具已发展到可以制造大型、精密、复杂Mold manufacturing technology from the past could only have been developed to create simple molds can produce large, sophisticated, complex, long life m模m mold. 但总体还存在着制造的模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长的弊端，精密、 But overall there is still a few varieties of mold manufacturing, precision is poor, life is short, the drawbacks of long production cycle, precision, cc omplex, large-scale die a lot because of the domestic manufacturing difficulties had to be imported from abroad. 为了尽快发展我国的模具工业，国家已经采取了许多具体措施，如给In order to expedite the development of Chinas mold industry, the state has taken a number of specific measures, such as a professional mold factory investment t入技术改造资金，将模具列为国家规划重点科技攻关项目，派有关工程技术人员出国考ttt ransformation into the capital, will die as a key scientific and technological projects of national planning, engineering and technical personnel sent abroad on test察，引进国外模具先进技术，制定有关的模具标准等。 observation, the introduction of foreign advanced technology mold to develop standards related to the mold. 近几年我国的模具工业发展较快， In recent years, rapid development of Chinas mold industry, m模具制造水平也在mmmm b mmmmmmmmmm m m old level is gradually improving. 在冲压模具方面，我国设计和制造的电动机定/转硅钢片硬质合金多工位自动级进In terms of stamping dies, design and manufacture of motor set / multi-position switch to automatic silicon carbide progressive 模，电子、电器行业用的50 余工位的硬质合金多工位自动级进模等，都达到了国际同 mode, electronic, electrical industry, working with more than 50-bit multi-position automatic carbide progressive die, have reached the international with the m类模具产品的技术水平。mold Products technical level. 凹模镶件的重复定位精度0.005mm，步距精度0.005mm，模具 Die inserts repeat positioning accuracy 0.005mm, step away from the precision of 0.005mm, die 成形表面粗糙度达到0.4-0.1forming the surface roughness to 0.4-0.1m。m. 在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注射模具，模具重达几In the