法兰盘零件冲压模具设计

1、法兰盘零件冲压模具设计摘 要现代工业发展中,模具占有举足轻重的地位,由模具生产出的产品具有成本低,效率高,质量好等优点,因此模具在许多领域得到广泛应用。本论文介绍了法兰盘零件冲压模具的设计。文中首先简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势，接着对产品进行了工艺分析和工艺方案的确定，并按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、卸料板、始冲挡料销、导正销等。本论文中的模具模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。模具的冲孔和落料凸模用相同的固定板固定；冲孔凹模和落料凹模则采用整体式。导正销单独固

2、定在凸模固定板内，保证了工件上孔和外形的相对位置准确，提高了加工精度。该结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。关键词：法兰盘，连续模，冲孔，落料The Blanking Die Design of Ring FlangeABSTRACTIn the modern industry development, dies hold the pivotal status, products produced by dies have advantages of lower cost, higher efficiency ,better quality and so on, so the

3、 die obtains widespread application in many fields. The progressive flange dies is designed in this paper. This paper has briefly outlined the ramming die development of condition and tendency at present. to the product, has detailed craft analysis and determined the craft plan，the ramming die desig

4、ns which according to the general step. designed main spare part of this set of die which according to calculated, for example: The punching die, the concave die, the dead plate of, the backing strip, the unload yard lumber, the lead yard lumber, the beginning flush kept off the material to sell, th

5、e lead sell and so on .The mould frame used the standard mould frame, selected the appropriate blanking equipment. In this design has carried on the essential examination computation to the work components and the press specification. The punching and blanking punching use the same dead plate to be

6、fixed; The punching die and blanking concave die used the overall dead plate to be fixed，the lead selling fixed in the dead plate of punching die lonely guaranteed on the work piece in the hole and accuracy of the contour relative position, increased the processing precision. So the structure of thi

7、s design may guarantee the die work movement reliably and request of the ramming product mass production. KEY WORDS:ring flange, progressive die，punching，blanking目 录前言.4第一章 设计任务.9§1.1 设计要求.9第二章 设计步骤及内容.10§2.1 确定零件基本冲压工序.10§2.2 冲压件工艺分析.10§2.3 冲压材料分析.11 §2.4冲模零件工艺方案拟订.11§

8、2.5 排样及搭边.11§2.6 压力中心的确定.13§2.7 冲压力的计算.14§2.8 压力机的选择.15 第三章 模具总体结构设计 .16§3.1基本结构形式.16 §总装配图.16§模具闭合高度.16§导向方式.16 §卸料方式.16§3.2冲模零件的尺寸及设计.17§工艺结构零件.17§辅助零件.26 §紧固件及其他零件.30结论.32参考文献.33致谢.34前言冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件（俗称冲压件或

9、冲件）的一种压力方法。因为它通常是在压力机室温状态下进行加工，所以称为冷冲压。冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产率很高，操作简便。对于普通压力机，每台每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产数百件甚至几千件以上冲压件。冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节省能源、节省原材料的无或少切削加工方法。由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲件的尺寸公差由冲模来保证，所以尺寸稳定、互换性好。冷冲压产品壁薄、质量轻、刚性好，可以加工成形状复杂的零件，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁、覆盖件等。但由于冲模制造一般是单件小批量生产，精

10、度高，技术要求高，是技术密集型产品，制造成本高。因而，冷冲压生产只有在大批量的情况下才能获得较高的经济效应。综上所述，冷冲压与其他加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门都越来越多采用冷冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工，大大提高了生产率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品 要提高生产率、提高质量、降低成本，进

11、行产品的更新换代是难以实现的1随着科学技术的进步和社会的发展，产品对模具的要求愈来愈高，传统的模具设计与制造方法已经不能适应产品及时代更新的需要。特别是90年代以来，工业产品的品种和数量不断增加，对产品质量、样式和外观提出新的要求，使模具需求量增加，对模具的质量要求也越来越高，模具技术直接影响直接造业的发展，产品更新换代和产品竞争力。因此迅速提高模具的技术水平已成为当务之急。在亚洲以韩国和我国台湾省为代表的世界工业第二梯队，正悄然兴起成为一股不可忽视的世界模具市场有力竞争者。据统计，目前台湾共有可进入世界模具市场的企业达5000多家2。1990年台湾模具生产产值约11亿美元，外销出口模具4亿美

12、元，居世界第四位，1997年以后仍以平均每年18%左右的速度增长，到2000年形成年产值约48亿美元，外销出口模具10美元的规模。韩国在大型模具上发展及快，仅2000年向我国出口模具就达0.94亿 美元。我国的模具工业如不分起之追，则难免被世界模具市场淘汰。我国目前大约有20000多个专业模具生产厂和为数及多的私营模具制造模具作坊，从业人数在100万人以上。2000年可统计的模具生产总产值为260亿元人民币，其中作为商品进入市场流通领域的模具比例在逐渐提高。我国的模具发展速度同模具发达的工业化国家仍存在一定的差距，特别是模具的进出口贸易结构不合理1。随着近代工业的发展，冷冲压技术得到迅速发展。

13、一冷冲压工艺方面研究和推广应用旨在提高生产率和产品质量，降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压技术发展的重要趋势。目前，国内外涌现并迅速用于生产的冲压先进工艺有精密冲压、柔性膜成形、超塑性成形、无模多点成形、爆炸和电磁等高能成形、高效精密冲压技术以及冷挤压技术等等。这些冲压先进技术在实际生产中已经取得良好的技术经济效果。精密冲压既是提高冲压件精度的有效方法，又是扩大冲压加工范围的重要途径。目前精密冲裁的精度可达IT6IT7,板料厚度可达25mm。精冲方法不但可以冲裁，还可以成形（精密弯曲、拉深、翻边、冷挤、压印和沉孔等）。柔性膜成形能够成形出普通冲压成形难以成形的材料和复杂形状的零件，并可大

14、为改善成型条件，提高极限变形程度。我国自主研制的具有国际领先水平的无模多点成形设备与计算机系统，可以根据需要改变变形路径与受力状态，提高材料的成型机线，快速经济的实现三维曲面自动化成型。各种高能成形方法可以快速生产批量小、形状复杂、强度高的板料件，在航天、国防工业中具有重要的实用价值。利用金属在特定条件下具有超常的塑性，一次成形能替代多次常规成形工序，在提高生产率和产品精度，解决一些特殊产品的生产方面具有重要意义。冷挤压和温挤压在实现少无切削加工，提高生产率和产品质量方面具有显著的技术经济效果。国内外研究在冲压生产应用计算机模拟技术。预算、分析和解决板料成形中的问题，优化冲压成形工艺，这是冲压

15、成形技术中特别应该注意 的发展方向。激光快速成型技术及快速制模技术为新产品开发和快速制模开拓了广阔的发展前景2。二. 冲模设计和制造方面冲模是实现冲模生产的基本条件。目前在冲模设计与制造上，有两种趋势应给与足够的重视。1、模具结构与精度正朝着两方面发展 一方面为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正朝着高效、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，各种快速成型方法和简易经济冲模的设计与制造业得到迅速发展。 高效、精密、多功能、长寿命多工位级进模和汽车覆盖件冲模的设计制造水平代表了现代冲模技术水平。我国能够设计制造出机电一体化的，

16、达到国际先进水平的高效、精密、长寿命、多工位级进模，工作零件精度达到25µm,步距精度达到23µm，总寿命达到1亿模次以上；我国汽车工业，已具备中档轿车成套覆盖件冲模生产能力，并在汽车试制和小批量生产中应用高强度树脂浇注成形覆盖件冲模，缩短试制周期，降低成本，加速了新车型的开发。2、模具设计与制造的现代化 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，是模具技术设计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/CAM/CAE。当今世界模具工业格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术发展的领头羊，占据了世界模具的半壁江山，他们拥有现代化的设

17、计方法和先进的模具制造设备，特别是最近几年这些国家把CAD/CAM系统作为模具工业发展的臂翼，发展的势头如日中天5。模具技术的飞速发展，模具CAD/CAM因其技术先进以迅速发展和广泛应用，它的技术经济效果是传统模具设计制造方法所不能比拟的，具体有以下特点：一缩短了模具的生产周期。传统的模具生产周期以年月计算，采用CAD/CAM技术模具生产则以天计算，模具设计以小时或分种计算。二高模具质量。采用模具CAD/CAM技术，可以检索计算机内存储的有关专业技术资料和前人的经念积累，为模具设计和工艺提供科学依据，采用一系列优化设计程序，以及通过人机交复修改实现最优设计，用计算机摸拟成形过程，增大设计的可靠

18、性。三显著降低生产效率。计算机高速运算和自动绘图大大节省了劳动力；优化设计节省原材料，采用CAM可以加工传统方法难以加工的动力，优化设计节省原材料，采用CAM可以加工传统方法难以加工的复杂模具型面，可以减少模具加工调试工时，提高生产效率 降低生产效率，降低制造成本。四CAD/CAM技术将技术人员繁多的计算绘图和NC编程中解放出来使其产生更多的创造性劳动。现代模具制造和模具工业与传统模具业比较起来有新的特点：一精度高现代模具要求精度比传统模具高出一个数量级。工位级进模精冲模精密塑料模精度已达0.003mm甚至更高。一些高精度尤其是那些全拼嵌寿命长。长寿命模具是保证高冲压设备实现高生产效率的基本条

19、件，现代冲模寿命一般在500万次以上。硬质合金模具寿命可达2-6千万次，注塑模40-60万件，压铸模50-100万件，而传统模具寿命只有现代模具的1/5或1/10。二生产率高现代模具生产率比传统模具高的多，其主要原因是现代模具有多工位，多腔模或多功能。例如，高生产率进级模有50多个2位，橡胶鞋模有18个2位。一套多功能模具除了冲压成形外,还承担装配,铆接等组装任务，可直接生产组合件。三型腔形状和模具结构复杂随着人们对产品形状，尺寸精度，及整体性生产率等要求的提高，以及许多新材料新工艺的广泛应用，现代模具的型腔结构更复杂。综合以上特征，我们可以发现现代模具工业，以成为一种独立的工业体系。模具的标

20、准化，专业化水平高，具备模具标准化和优质模具材料的生产与供应系统。另外技术人才和资本密集。模具以从传统劳动密集型转变为技术密集型。人才密集型和资本密集型的产业。技术密集型体现在模具的CAD/CAM，而先进的设计手段和设备必然需要高素质的专业人才，从而形成人才密集型。同时产业高也是现代模具的一个重要标志。但是要在模具生产中实现CIMS，还需经过一段时间。但随着CAD/CAM集成化技术的发展和广泛应用，以及相关高新技术的发展，在不久的将来全盘化，自动化CIMS必将在模具生产中实现。使模具技术，及至整个人类模具技术实现新的飞越。另外,随着我国教育制度的进一步改革,教育也面临市场的挑战,在培养高级人才

21、的同时,职业也在以各种形式以市场接轨.由于模具作为一种独立的高技术含量产业,其地位也在不断提高,许多高校除相继开设了模具设计与制造专业外,也介入到模具技术的研究与开发领域.如全国许多工科院校(上海交通大学浙江大学西安交通大学北京航空航天大学华中理工大学西北工业大学四川大学大连理工大学等)纷纷成立了模具技术研究所或模具技术重点实验室.为提高我国模具技术的整体水平作出重要贡献.据初步统计,全国设有模具专业高校已达50多所,另外还有较多的专科学校中专学校也开设了模具专业.常州广州上海天津西安成都等地的模具培训中心也已初具规模,为模具行业技术人才培养发挥着作用4。我国加入WTO后模具行业面临的挑战和机

22、遇。据海关的统计，我国2001年共进口模具11.12亿美元，比上年增加了13.7%；出口模具1.88亿美元，比上年增加8.7%。进口模具中，塑料和橡胶模具为6.16亿美元，占全部进口模具的55.4%；冲压模具为4.31亿美元，占全部进口模具的38.8%。出口模具中，塑料和橡胶模具为1.187亿美元，占全部出口模具的63.2%；冲压模具的63.2%；冲压模具为0.458亿美元，占全部出口模具的24.40%。纵观整个现代模具技术的发展，我们可以看出模具制造技术总是向着高，新方向发展，并且伴随有人工转向自动化方向发展。总而言之，模具设计与制造将会彻底的摆脱主要依靠人工的生产方法，这样才能使模具制造更

23、合理化，结构更简化，精度更高，为将来各行业的发展提供新的活力。从总体上来看，加入WTO后，我国模具行业及面临挑战，也面临机遇，但机遇大于挑战。应该说，我国模具工业发展前景更美好。当然，我们也不能盲目乐观，必须努力奋斗，要付出更多的代价才能适应加入WTO以后的新形势。模具企业迎面对国内国际两个市场，努力提高自己的国际竞争能力。第一章 设计任务§1.1 设计要求本次设计的任务是法兰盘零件冲压模具设计，如图1-1所示为零件图。材料： 钢带08F厚度： 1mm生产数量： 大批量生产图1-1 零件图第二章 设计步骤及内容§2.1 确定零件基本冲压工序由零件图可知，零件为一法兰盘，带翻

24、边的冲裁件，其基本冲压工序如图2-1所示，主要包括：1） 冲孔。2） 翻边。3） 落料。 图2-1工序图§2.2冲压件工艺分析根据零件图,对冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求 表面质量及所用材料冲压工艺性能进行分析,结合所学过的冲压各工序的工艺性要求,判定零件用冲压加工的难易程度。 工序组合方案的比较：从冲压件的零件图分析可知：1零件的外型简单对称，无尖角，有良好的圆弧过渡。2零件未注公差的尺寸均按IT12级精度制造。3翻边的尺寸精度不高，无特殊技术要求，可使模具精度降低。§2.3冲压材料分析钢带08F的性能如表2-1所示。表2-1 钢带08F的性能表/MPab/MPaH

25、B*100/MPa210-400300-40070-14029194§2.4 冲压零件工艺方案拟订 方案一：用单工序模分四次冲压，即冲预制孔翻边冲孔落料。方案二：用连续模连续冲压。采取方案一，生产效率低，冲件多次定位，加工尺寸积累误差较大，操作不方便，不安全。由于该冲件较小且大批量生产，适宜采用连续冲压加工，故选方案二。§2.5 排样及搭边在冲压零件的成本中，材料费用占60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题，节约金属和减少废料具有非常重要的意义。特别是在大批量生产中，较好的确定零件的形状尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一9。第三章 模具总体结构设计模具是冲压生产的

26、主要工艺装备，冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等与模具结构及其合理设计的关系很大。因此根据具体的零件形状、尺寸及材料，必须正确合理的设计复合模结构。连续模与单工序模相比，主要优点是生产效率和冲压件精度高，其缺点是模具结构复杂，不易制造。它适于生产批量大或薄板料冲压件9。§3.1 基本结构形式 §总装配图该模具包括落料、翻边、冲孔三个工序，模具的工作过程为：上模下行，卸料板15开始接触板料，弹簧6逐渐压缩，冲孔凸模7与冲槽凸模12及落料凸模1进行落料，同时翻边凸模11开始翻边。直至压力机到下死点，冲孔以及翻边完成，压力机开始回程。模具完成落料、翻边、冲孔三道工序

27、。装配图如图3-1所示：§ 模具闭合高度为使模具正常工作，模具闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小闭合高度之间，一般按如下关系式确定：压力机最大闭合高度=245mm压力机最小闭合高度=200mm =8.85=（8.85+0.1）=8.95下面验证适合分开加工的条件：落料 +=0.02+0.02=0.04<-=0.240-0.1=0.14冲孔 +=0.02+0.02=0.04<-=0.240-0.1=0.14 图3-8 始冲挡料销图3-9 D型导正销D14×14 GB/T2864.4-81 9Mn2V三、卸料装置零部件此部分模具零件包括卸料

28、板、弹簧等。1、卸料板卸料板的作用是将板料从凸模上卸下，卸料板主要分为五种形式：固定卸料板，悬臂卸料板，弹性卸料板，沟形卸料装置，橡皮卸料装置。本套模具采用弹性卸料板，因为大批量生产，故卸料板需要淬硬。根据模具结构，卸料板尺寸如图3-10所示：图 3-10 卸料板2、弹簧 卸料弹簧设计的计算: 查参考文献14附表19 圆柱销尺寸标记为：GB/T 119-86B8x60五、用于固定凹模及下模座相对位置的圆柱销查参考文献14附表19 圆柱销尺寸标记为：GB/T 119-86B8x60六、用于卸料的弹簧拟选用4根圆柱螺旋压缩弹簧，则每个弹簧的负荷为： =/n=4623/4=1155.75=/=20.

29、71155.75/2630=6.54检查弹簧最大压缩量是否满足条件：+ +=6.54+2.5+6=15.04<=20.7式中： -弹簧预压缩量；-卸料板的工作行程，一般取料厚+1mm；-凸、凹模修磨量，一般取410mm。参考文献13表10-1选用8x25x60 GB2089-80。 七、浮料装置由于本套模具含有翻边模，所以在上模回程时必须把条料浮起，以保证在落料工序中确保零件精度和质量。该模具使用了A型浮料销，浮料销为标准件。A型浮料销 6 x 50 JB/T7648.7 T8A结 论本次设计前后经历了12周，之前进行的两次课程设计也为此设计打下了基础。本次设计中查阅了大量的文献、资料，搜集了很多有关模具设计的信息和例子，从中不但将以前学过的有关模具的知识加以回顾和进一步理解，而且还将模具设计的有