轮盘冲压模具设计与模具失效分析毕业论文正稿

1、 .wd. .wd. .wd.南京工程学院毕业设计说明书(论文) 吴亮学号：240085135学院系、部：康尼学院专业：材料成型及控制工程模具设计题目：轮盘冲压成型模具设计与模具失效分析指导者：评阅者： 2012年 6 月南京毕业设计说明书论文中文摘要轮盘冲压成型模具设计与模具失效分析本文主要介绍了冲压模具设计过程，冲压模具在实际工业生产中应用广泛。随着当今科技的开展，模具已经越来越多地被应用到工业生产中来。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。冲压工艺是一种生产效率很高的、少切屑或无切屑的先进加工方法，在经济和技术方 面都有很多的优点。冲压工艺

2、按其变形性质可以分为材料的别离和成形两大类，每一类中包括许多不同的工序. 本次设计的零件为轮盘冲压，所用材料是 Q235。本论文分析了该工件的成形工艺，计算了该工件的毛坯形状尺寸及各工序尺寸，并在此基础上确定了合理的冲压工序，分为三 道工序分别为工序一落料拉深，工序二冲中间孔和腰型孔，工序三内外缘翻边。此方案的特点 是模具构造简单，制造本钱低，操作方便，并且尺寸和精度到达工艺要求，具有良好的性价比。 本设计工序采用曲柄压力机进展冲压，具有生产效率高、维修简单、工作环境整洁等 特点。本文模具进展模具构造的分析，主要零件的设计和模具的经济分析，并且详细介绍了设计方法和步骤。 关键词： 冲压工艺；模

3、具设计；曲柄压力机；复合模 Title Roulete stamping mold design and mold failure analysis Abstract: Punching dies was used widely in industrial production applications. With todays technology development, mold has been an increasing use of industrial production. Punching die can greatly improve labor productivity

4、and reduce the burden of the workers, further more it has important technological progress and economic value. Punching process is a high production efficiency, no or less process methods, in the economic and technical aspects which has many advantages. The essential procedure of Punching are separa

5、ting and shaping, each category includes a number of different processes. This design components is wheel plate ,the material of wheel plate is Q235. In the paper, the molding technology of the stainless steel drawing part was analyzed, the dimensions and shape of the blank were calculated, the draw

6、ing times and dimensions of the part were determined and made sure on this foundation reasonable of hurtle and press the work preface is divided into three working procedure difference as the first working procedure is blank and elongating, the second working procedure is the work preface four slice

7、 the side and pressing the raised package , the third working procedure is piercing .The characteristics of this project is the molding tool structure simple, the manufacturing cost is low, operation convenience, and the size and accuracies attain the craft request, having the low price and well qua

8、lity to compare. The design procedure adopts the crank pressure machine to press the parts. Because it has many merits, such as producing efficiency high, maintaining simple and work surrounding neatness. In this paper ,analyzes the combination die crafts respectively and gives a detailed introducti

9、on to the calculation method and steps . Key words: Punching；mold structure；crank ；combination die 毕业设计说明书论文英文摘要目录TOC o 1-3 u前言1第一章冲压生产工艺概况21.1冲压工艺介绍2 1.2冲压的 基本工序313冲压工艺设计的 基本内容与步骤 41.4冲压的概念、特点及应用61.5冲压技术的现状及开展方向7第二章零件的工艺性分析122.1零件的工艺性分析122.2 工艺方案确定 142.3冲裁件的精度与粗糙度152.4零件工艺计算152.4.1 毛坯尺寸计算152.4.2 冲裁

10、力计算162.4.3 搭边和条料宽度的计算17第三章 模具整体的设计与工艺计算18 3.1 搭边 3.1.1 毛坯尺寸计算 3.1.2 搭边计算3.1.3 材料的经济利用3.2 排样3.3 半成品尺寸计算 3.3.1 计算毛坯翻边预制孔直径d第四章 模具总体设计4.1 落料拉深复合模模具设计 4.1.1模具构造4.1.2刃口尺寸计算 4.1.3工序力计算4.1.4辅助零件设计4.1.5设备选择4.2冲中间孔和腰形孔复合模模具设计 4.2.1模具构造4.2.2刃口尺寸计算4.2.3工序力计算4.2.4设备选择4.3 内外缘翻边复合模模具设计 4.3.1模具构造 4.3.2 刃口尺寸计算 4.3.

11、3 工序力计算 4.3.4 设备选择第五章材料失效分析5.1 失效分析的概念5.2 冲裁模主要失效形式5.3 失效分析 基本方法5.4 本次设计中工作部件失效形式分析第六章 热处理工艺与加工工艺路线 PAGEREF _Toc28592 366.1 热处理的 基本原理 PAGEREF _Toc21036 366.2 热处理工艺分类 PAGEREF _Toc20096 366.3 冲裁模热处理的注意要点 PAGEREF _Toc29079 366.4 钢的热处理 基本工艺 PAGEREF _Toc30157 376.4.1 退火 PAGEREF _Toc16297 376.4.2 正火 PAGER

12、EF _Toc16842 376.4.3 淬火 PAGEREF _Toc12990 376.4.4 回火 PAGEREF _Toc30348 376.5 工作部件热处理工艺制造 PAGEREF _Toc12564 386.6 本次模具设计主要采用材料 PAGEREF _Toc20948 386.7 第一副模具落料与拉深复合模 PAGEREF _Toc6139 386.8 第二副模具冲中间孔腰形孔复合模 PAGEREF _Toc16380 426.9 第三副模具内外缘翻边复合模 PAGEREF _Toc15757 446.10 工作部件加工工艺路线 PAGEREF _Toc30033 476.1

13、0.1 第一副模具落料与拉深复合模 PAGEREF _Toc18701 476.10.2 第二副模具冲中间孔腰形孔复合模 PAGEREF _Toc30578 486.10.3 第三副模具内外缘翻边复合模 PAGEREF _Toc15975 49第六章结论参考文献前言全世界的钢材中，板材占很大比例，而其中大局部是经过冲压制成成品。如汽车的车身，底盘，邮油箱，散热器片等均是冲压加工而成。冲压件具有薄，均，轻，强的特点，且工作精度高，价格一致。冲压是一种金属塑性加工方法，其坯料主要是板材，利用冲压设备通过模具的作用，使之获得所需要的零件形状和尺寸。冲压的三要素是材料、模具和设备。冲压加工要求被加工材

14、料具有较高的塑性和韧性，较低的屈强比和时效敏感性，一般要求碳素钢伸长率16%、屈强s/b70%，低合金高强度钢14%、s/b80%。否那么，冲压成形性能较差，工艺上必须采取一定的措施。模具是冲压加工的主要工艺装备。冲压件的外表质量、尺寸公差、生产率以及经济效益等与模具构造及其合理设计的关系很大。冲压模具按照冲压工序的组合方式不同分为：单工序的简单模、多工序的连续模和复合模。冲压设备主要有机械压力机和液压机。在大批量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机；在小批量生产中，尤其是大型厚板冲压件的生产中，多采用液压机。它在工业中占有十分重要的地位。随着当今科技的开展， 工业生产中模具的使用已

15、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。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。同时冲压工艺在各行业都有广泛的应用。(1)汽车行业的冲压。以拉深为主。在我国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、飞机制造厂等大厂，独立的大型冲压拉深厂还很多见。(2)汽车等行业零部件类冲压。主要是冲剪成形。这局部的企业有许多都归在标准件厂，也有一些独立的冲压厂，目前一些汽车厂或拖拉机厂的周围都有许多

16、这样的小厂。(3)电器件冲压厂。这类厂是一个新的产业，随着电器的开展而开展起来，这局部厂主要集中在南方。(4)生活日用品冲压厂。做一些工艺品，餐具等，这些厂近几年也有大的开展。(5)家用电器部件冲压厂。这些厂都是在我国家用电器开展起来后才出现的，大局局部布在家电企业内。(6)特种冲压企业。如航空件的冲压等就属于这类企业，但这些工艺厂也都归在一些大厂。目前国内专业从事冲压的大型企业很少，如果有也是一些小厂。主要特征是零部件或部件厂，这是冲压行业的主要特征。不同于其它毛坯制造厂。本文是轮盘的冲压成形工艺及其模具设计。鉴于以上所述的冲压三要素，该设计应详细论述轮盘的成形工艺特点、所采用的模具构造、冲

17、压加工的具体方法及选用何种性能的压力机。由于毕业设计的设计面较广，有一定难度。因为整个设计是由个人独立完成的，所以在设计内容难免有一些遗漏和错误，殷切的希望各位教师和各位领导予以批评和指正。第一章冲压生产工艺概况1.1冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或 别离，从而获得所需形状和尺寸的冲压件的成形加工方法。冲压的坯料主要是热轧和冷轧 的钢板和钢带。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压 力机上完成多道工序，实现由开卷，矫平，冲裁到成形，精整的全自动的生产。生产效率 高，劳动条件好，生产本钱低，一般每分钟可生产数百件。冲

18、压的坯料主要是热轧和冷轧 的钢板和钢带。世界的钢材中，有 6070%是板材，其中大局部是经过冲压制成的成品。汽车的车身、 底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压 加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制 造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精细模具，工件精度 可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和外表状态 低于冷冲压件，但仍优于

19、铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成 多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高， 劳动条件好，生产本钱低，一般每分钟可生产数百件。1.2冲压的 基本工序研究冲压成形首先需要将冲压工序进展分类，同时还要根据板料冲压变形中的力学特 点进展分类，在此基础上分析研究每一类成形规律，为制定冲压工艺规程、设计模具、确 定工艺参数和解决成形工艺中的各种实际问题提供可靠的依据。所以只有能够充分反映冲 压毛坯的受力与变形特点的分类方法，对于冲压成形研究，才可能具有实用的意义。冲压与其它加工方法相比，在技术方面和经

20、济方面都有其独特的优点，其优点主要是： (1) 生产率高，操作简便，易于实现机械化和自动化，适合于大批量生产； (2) 制件精度较高，尺寸稳定，互换性好； (3) 是一种能耗低、材料利用率高的少、无切削加工方法；(4) 能加工壁薄、形状复杂、外表质量好、刚性好、重量轻的零件。加工过程中，轧制板料外表一般不受破坏。 冲压工艺按其变形性质可以分为材料的别离和成形两大类，每一类中包括许多不同的工序别离工序是在冲压过程中，使冲压件与板料在切应力和拉应力作用下，沿一定的轮廓线相互别离，其冲压件别离面质量应该满足一定的要求。别离工序主要是指冲裁，包括落 料、冲孔、切断、切边、剖切等工序。成形工序是指在冲压

21、过程中，使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，成为所要求的 形状，同时冲压件应该满足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括弯曲、拉深、胀形、 翻边、扩口、旋压等工序 冲压板料的外表和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度准确、均 匀；外表光洁，无斑、无疤、无擦伤、无外表裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均 匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验 等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械 压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输

22、送等机械以及模具库和快速换模装置，并 利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。1.3冲压工艺设计的 基本内容与步骤在清楚了解并掌握了原始资料的基础上，工艺设计的 基本内容与步骤如下： (1)分析产品零件图的冲压工艺性 冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，亦即冲压构造形状、尺寸大小、精度要 求及所用材料等方面是否符合冲压加工的工艺要求。在工艺设计时，首先分析冲压件的工 艺性，目的是为制定工艺方案奠定基础。分析冲压件的工艺

23、性，主要包括如下两方面内容： 对产品图进展工艺性审查 根据产品图样，认真分析研究该冲压件的形状特点、尺寸大小及精度要求，病的可能 性，由此了解它们对冲压加工难易程度的影响情况。在分析产品图时，要特别注意零件的 极限尺寸如最小冲孔尺寸、最小窄槽宽度、最小孔间距和孔边距、最小弯曲半径、最小 拉深圆角半径 、尺寸公差、 设计基准及其他特殊要求。因为这些要素对所需的工序性质、 数量、 排列顺序确实定以及冲压定位方式、 模具构造形式与制造精度的选择均有显著影响。总之，对产品图进展工艺性审查， 其目的就在于明确该零件是否适合冲压加工的工艺特点， 用冲压方法制造是否经济合理及粗要解决的主要技术问题有哪些。

24、对产品图提出修改意见 经过上述的分析研究，如果发现冲压件的工艺性很差，那么应会同产品设计人员，在不 影响产品使用要求的前提下，对冲压件形状、尺寸、精度要求乃至原材料的选用等进展适 当的修改。必要时，应建议产品设计部门重新设计。具体来说假设发现产品图中零件形状过于复杂，或尺寸精度和外表质量要求太高，或尺寸标注及基准选择不合理，或通过适当改 变其局部形状和尺寸，能有利于排样和节约原材料的，或能用薄料代替厚料，用黑色金属 代替有色金属，均可向产品设计部门提出修改意见。 (2)确定冲压工艺方案 在对冲压件进展工艺性分析的基础上，根据生产批量和工厂现有条件并综合考虑产品 质量、生产效率、模具寿命、材料消

25、耗及操作方便安全等因素好，通过对各种方案的仔细 分析、比较，然后确定一种最正确工艺方案。冲压工艺方案确实定，要求工艺人员能在一系 列技术和经济特征具体条件下，通过对各种方案反复研究，从中寻求最合理、最有效的工 艺方案。工艺方案确实定一般可按如下步骤进展： 进展必要的工艺计算 根据产品图样，计算毛坯展开尺寸、工序间的半成品尺寸、冲压力。上述工艺计算， 无疑是确定工艺方案所必需的。 提出各种可能的工艺方案 在上述有关工艺计算的基础上，通过对冲压件的工序性质、工序数量、工序顺序及工 序组合方式的综合分析，提出各种可能的工艺方案。冲压件的工序性质是指工件所需的工 序种类，如落料、冲孔、弯曲、拉深、翻边

26、等 基本工序，一般可根据冲压件的构造形状直 观确定。工序数量主要取决于工件的复杂程度、尺寸精度要求及材料的冲压工艺性能。冲 压工序顺序的安排，既要考虑冲压件质量的稳定性，又要保证经济上的合理性，它主要取 决于各工序的变形特点和尺寸要求。 对冲压件的工序性质、 数量和工序顺序初步确定之后， 还应考虑这些工序的组合问题。工序的组合要考虑组合的必要性、可行性与组合方式三个 方面。组合的必要性取决于生产批量，可行性那么受冲压变形特点、工件质量、模具构造及 制模条件的限制。组合方式目前主要是复合冲压和连续冲压两种。 选择最正确工艺方案 任何一个冲压件往往可有几种不同的冲压工艺方案，因此需综合考虑各方面的

27、因素， 并通过分析、比较，从中选择一种在技术和经济上都较为合理的最正确方案。所谓最正确方案 总是相对而言的，它与工厂的具体生产条件有关。因此，在确定工艺方案时，应从工厂现 有的生产条件出发，在保证产品质量和满足生产批量要求的前提下，寻求以最经济合理的 方式完成冲压件的加工过程。此外还应注意，对某些组合冲压件或有特殊要求的冲压件， 尚需考虑非冲压辅助工序，如钻孔、铰孔 、车削等机加工工序，焊接、铆合、热处理、 外表处理及去毛刺等工序。这些辅助工序应视具体情况作出合理安排，有的可放在冲压工 序之间进展，有的可置于冲压工序前或后进展。 (3)选择模具类型工艺方案确定后，即确定了冲压加工的工序数量、顺

28、序以及工序的组合方式。选择模具类型时，需综合考虑冲压件的使用要求、生产批量大小、冲压设备情况及模具制造能力 等各方面的因素。通过分析比较，最终确定出采用简易模、单工序模、还是采用复合模或级进模。一般来说，简易模聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌基合金模、板模及钢带冲 模等寿命低、本钱低、通常适用于试制、小批量生产。对于生产批量大、精度要求高的 冲压件，应选用复合模或级进模。当冲压件尺寸很大时，为便于制造模具及简化模具构造，应采用单工序模；当冲压件尺寸小且形状复杂时，为便于生产操作，常采用复合模或级进模。 (4)选择冲压设备 冲压设备选择是工艺设计中的一项重要内容。它直接关系到设备的安全及合理使用，

29、并对产品质量、模具寿命、生产效率和生产本钱等有着重要影响。设备选择主要包括设备 类型和设备规格选择两方面。一般来说，设备类型的选择主要取决于冲压的工艺性质、生产批量、工件的几何尺寸及精度要求等因素，而设备规格的选择主要与冲压力、模具闭合高度及其轮廓尺寸等因素有关。1.4冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备主要是压力机上的模具对材料施加压力，使其产生别离或塑性变形，从而获得所需零件俗称冲压或冲压件的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进展冷变形加工，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的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使

30、用的模具称为冲压模具，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的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进展；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的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

31、能得到一个冲件。2冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的外表质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样的特征。3冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。4冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的本钱较低。但是，冲压加工所使用的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 制造的精度高，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的情况下，

32、冲压加工的优点才能充分表达，从而获得较好的经济效益。 冲压加工在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的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，冲压件所占的比重都相当的大，少那么60%以上，多那么90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产本钱、快速进展产品更新换代等都是难以实现的。1.5冲压技术的现状及开展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速开展

33、，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的不断革新和开展。其主要表现和开展方向如下。(1)冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，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与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃开展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开场应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元FEM等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择

34、修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。目前，国内外相继涌现出精细冲压工艺、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细、高效、经济的冲压新工艺。其中，精细冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精细冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；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的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金

35、属材料的超塑性进展超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进展板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内剩余应力，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的自动化成形。(2.)冲模是实现冲压生产的 基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面开展:一方面,为了适应高速、自动

36、、精细、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向开展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精细、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速开展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，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开展。精细、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可到达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

37、到达国际水平的精度达25微米，进距精度23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 基本到达了国际水平，但在制造方法手段方面已 基本到达了国际水平，模具构造、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和本钱方面与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开展的基础。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、穿插、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、精细磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加

38、工精度和外表质量主轴转速一般为1500040000r/min，加工精度一般可达10微米，最好的外表粗糙度Ra1微米，而且与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的零件，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的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的成形电极，如日本三菱公司生产的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，表达了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的开展水平已相当高，

39、功能也相当完善，自动化程度已到达无人看管运行的程度，目前切割速度已到达300mm/min，加工精度可达1.5微米，外表粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开场使用数控成形磨床、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;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的开展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。(3) 冲压设备和冲压生产自动化方面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，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹

40、配。为了满足大批量高速生产的需要，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、高速和数控方向开展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。(4)冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精细性，又具有一定的构造典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的本钱，提高模具的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

41、作零件，大局部模具零件均从标准件厂购置，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的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大开展，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。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。设计要求:设计该零件的冲裁模 冲压零件图如以下列图所示:冲压技术要求:材料:Q235；材料厚度:1.0mm；3.生产条件:大批量生产；第二章零件的工艺性分析2.1零件工艺性分析冲压

42、件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。本次设计的轮盘零件的材料为Q235，厚度为1.0mm，如图2.1及图2.2所示。冲压工艺设计的 基本要求为：1材料利用率高；2制定出的工艺方案在技术上可行，经济上合理；3工序组合方式和工序排列顺序要符合冲压变形规律，能保证冲制合格的工件；4工序数量尽可能少，生产效率尽可能高。良好的冲压工艺能保证材料消耗少、工序次数少、模具构造简

43、单、操作方便、寿命长、产品质量稳定等等。即冲压工艺的质量就决定了模具三维质量，因此，制定合理的冲压工艺方案是至关重要的。2、材料分析该轮盘零件的材料为Q235，是普通碳素构造钢，具有良好的冲压性能。冲压件的工艺性，是指冲压件对冲压工艺的适应性，即冲压件的构造、形状，尺寸及公式差等技术要求是否符合冲压加工的工艺要求。工艺性是否合理，对冲压件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。(1)冲压工件为轮盘，工件图见图1。该工件外轮廓为圆形，直径为58mm。图1 工件图(2)该工件形状尺寸精度要求为冲压件的经济精度。从变形的程度来看属于局部浅拉深的起伏件，但需要内外缘同时翻边。因此，在起伏过程中能否一次成

44、型，保证工件平整而且无裂纹是该工件模具设计的关键。(3) 该零件用Q235-A制造，且形状规那么，适宜采用冲压加工。 (4) 由于该产品大批量生产，不宜采用单一工序，而用级进模模构造又太复杂，所以适用于复合模。2.2工艺方案确定冲压模的构造形式多种多样，如果按工序的组合分类，可分为单工序模、级进模、复合模等。各种冲模的构成大体一样，主要由工作零件、定位零件、卸料与推料零件、导向零件、联接与固定零件等组成。由于本制件构造简单，精度要求不高，经分析由落料、冲孔、弯曲三道工序组成。如果使用单工序模那么会使制造周期增长，不利于提高生产率；经分析可知：该制件也不适合级进模。故采用在压力机一次行程内，完成

45、落料、冲孔及拉深等数道工序的复合模。复合模具由以下特点：1冲件精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好；2冲件外表较为平整；3适宜冲薄料；4可以充分利用短料和边角余料；5冲模面积较小。2.2.1该冲压零件需要的 基本工序落料、冲孔、拉深、翻边。2.2.2该工件设计的出拟工艺方案方案一：落料拉深与冲中间孔复合外缘翻边复合。方案二：落料拉深冲孔外缘翻边。方案二：落料与拉深复合冲中间孔和外缘翻边。2.2.3工序组合方案及比较方案一：落料拉深与冲中间孔复合，外缘翻边。该方案的特点是落料拉深冲孔工件中间孔的尺寸难以保证，构造复杂。方案二：落料拉深冲孔外缘翻边。该方案的特点是模具制造简单，工件尺

46、寸比较准确，但工序过于复杂，生产效率不高。方案三：落料与拉深复合，冲中间孔和外缘翻边。冲孔与修边复合。该方案的特点是模具制造简单，模具使用寿命长。工件形状尺寸较准确，而且工序比较少。大大提高了工件的生产效率。2.3 确定工艺方案落料与拉深复合冲中间孔和腰形孔内外缘翻边。2.3冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的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3-5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由表3-6得孔中心距公差 0.15而冲件孔中心距最高精度公差为0.25,因此可用于一般

47、精度的冲裁,普通冲裁可以到达要求.由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑.2.4零件工艺计算2.4.1毛坯尺寸计算根据等面积原那么，用解析法求该零件的毛胚直径。首先将该零件分成圆，圆环，圆锥台三个简单的几何体，由表1查得它们的面积公式分别为：A1=d12/4=3.1438/4=1133.54A2=(d32-d22)/4=3.1458-42)/4=1256A3=l(d12+d22)/2=3.144.840=602.88那么毛坯展开尺寸D=71.1mm 表1 有凸缘圆简件的修边余量hmm 凸缘直径 d凸 凸缘的相对直径d凸/d 附图1.5以下1.5-22-2.52.5-3251.61.41.

48、21502.521.81.61003.532.52.21504.33.632.520054.23.52.72505.54.63.82.83006543图2.1轮盘零件图图2.2轮盘零件三维图2.4.2冲裁力的计算(1)冲裁力计算：式中冲裁件周长mm)；材料厚度；材料抗剪强度Mpa。选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因数，实际冲裁力可能增大，所以应取式中最大可能冲裁力称冲裁力；材料抗拉强度Mpa。该制件中，2.4.3搭边和条料宽度的计算1搭边计算：排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以使条料有一定的刚度，

49、便于送进。搭边值要合理确定。从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边小于一定数值后，对模具寿命和剪切外表质量不利。在搭边值过小时，作用在凸模侧外表上的法向压力沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。为了使作用在毛坯侧外表上的应力沿切离毛坯周长的变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关，一般约等于0.5t。所以搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。假设搭边值小于材料厚度，在冲裁中还可能被拉入凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口，降低模具寿命。Q235-A在冲裁时的搭边值，t=1mm.降低模具寿命。查表1得，搭边值a=1.5mm,a1=1.5mm.表2

50、 冲裁金属材料的搭边值 (单位为mm)材料厚度t手工送料自动送料圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa1-11.51.521.532大于1-221.52.523.52.532大于2-32.5232.543.5大于3-432.53.535443大于4-543546554大于5-654657665大于6-8657687768以上76879887注：a材料宽度方向上的搭边值； a1材料长度方向上的搭边值；2条料的宽度的计算：条料宽度B= D0+2c=71.1mm+21.5mm=74.1mmc侧搭边的最小值条料送进步距h=71.1mm+1.5mm=72.6mm第三章模具整体的设计与工艺计算3.1 搭

51、边3.1.1毛坯尺寸计算根据等面积原那么，用解析法求该零件的毛胚直径。首先将该零件分成园，圆环，圆锥台三个简单的几何体，由表1查得它们的面积公式分别为：A1=d12/4=3.1438/4=1133.54A2=(d32-d22)/4=3.1458-42)/4=1256A3=l(d12+d22)/2=3.144.840=602.88那么毛坯展开尺寸D=71.1mm 表3.1 有凸缘圆简件的修边余量hmm凸缘直径d凸 凸缘的相对直径d凸/d 附图1.5以下1.5-22-2.52.5-3251.61.41.21502.521.81.61003.532.52.21504.33.632.520054.23

52、.52.72505.54.63.82.830065433.1.2 搭边计算搭边值要合理确定。从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边小于一定数值后，对模具寿命和剪切外表质量不利。在搭边值过小时，作用在凸模侧外表上的法向压力沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。为了使作用在毛坯侧外表上的应力沿切离毛坯周长的变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关，一般约等于0.5t。所以搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。假设搭边值小于材料厚度，在冲裁中还可能被拉入凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口，降低模具寿命。Q235-A在冲裁时的搭边值，t=1mm.降低

53、模具寿命。查表1得，搭边值a=1.5mm,a1=1.5mm.表3.2 冲裁金属材料的搭边值(单位为mm)材料厚度t手工送料自动送料圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa1-11.51.521.532大于1-221.52.523.52.532大于2-32.5232.543.5大于3-432.53.535443大于4-543546554大于5-654657665大于6-8657687768以上76879887注：a材料宽度方向上的搭边值； a1材料长度方向上的搭边值；条料的宽度的计算：条料宽度B= D0+2c=71.1mm+21.5mm=74.1mmc侧搭边的最小值条料送进步距h=71.1mm+

54、1.5mm=72.6mm3.1.3 材料的经济利用 在冲压零件的本钱中，材料费用占60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题，而材料的经济利用又与排样方式有关。衡量排样经济性的标准是材料利用率，也就是工件的实际面积与所占材料面积的比值，可分为：一个进距内的材料利用率:=nF/Bh100% (3-1)式中：F冲裁件面积可以包括冲出小孔在内； n一个进距内冲件数目； B条料宽度；h进距。 那么 = nF/Bh100%= 74%3.2 排样工件的合理布置即材料的经济利用与零件的形状有密切关系。按零件的不同几何形状，可得出其适合的排样类型，经分析该零件的排样类型如图2。图3.1 排样图3.3 半成品

55、尺寸计算3.3.1计算毛坯翻边预制孔直径dd=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中：D翻边直径mm,D=16mm+1=17mm；H翻边高度mm,H=1.4mm；r竖边缘的圆角半径mm，r=1mm；t料厚mm,t=1mm.那么 d=17mm- 2(1.4-0.431-0.721)mm=16.5mm翻边高度h=1.4mm时，翻边系数K=d/D=0.97，查表3，用圆柱形凸模，用冲孔模冲孔时，K极限翻边系数=0.85K=0.97，即一次能安全翻出h=1.4mm的高度。外缘翻边可算得K=0.92。K 极限翻边系数=0.851.61.8F总，估算公称压力来选取压力机。 设备主要技术参数设备名称：4

56、00kN的开式双柱可倾压力机公称压力：400 kN滑块行程：100mm最大闭合高度：300mm封闭高度调节量：80mm工作台孔径：420mm630mm模柄孔尺寸：50mm70mm垫板厚度：65mm图4.4落料拉深复合模三维总装图图4.5 落料拉深复合模三维爆炸图4.2冲中间孔和腰形孔复合模模具设计4.2.1模具构造第二道工序采用复合模成形,构造示意图如图4.6所示:图4.6冲中间孔腰形孔复合模1顶杆 2下模座 3六角螺钉 4凹模 5凸模 6凸模 7固定板8内六角螺钉 9上模座 10模柄 11定位销 12圆柱销 13垫板14弹簧 15顶杆 16导套 17导柱 18圆柱销4.2.2 刃口尺寸计算根

57、据表7查得，冲裁刃口双面间隙Zmin=0.10mm,Zmax=0.14mm. 以未注公差按IT13级计算，查表4得，其极限偏差=0.46mm。磨损系数由表5得x=0.5,冲孔凸、凹模的制造公差由表6查得，凸=0.012mm, 凹=0.008mm.校核：凸+凹=0.012+0.008=0.02mmZmax -Zmin=0.04mm因此，凸、凹模采用配作加工方法。那么d凸=d+x-凸=(70+0.50.46)-00.012(4-10) =70.23-00.012 mmd凹=(d+x+Zmin) +凹=70.23+00.008 mm(4-11)4.2.3 工序力计算冲中间孔力计算：F冲=1.3 Lt

58、 (4-12)式中: F冲冲中间孔力(N)；L工件内轮廓周长mm,L=D=3.148=25.12.F冲=1.3Lt=1.33.1425.12320k N1.0mm=32.8 kN推件力计算：F推=nK推F冲(4-13)式中:n卡在凹模内的工件数，n=1；F推=nK推F冲=10.0532.8 kN=1.64 kN(3)顶件力计算：F顶=K顶F冲=0.0632.8 =1.97 kN (4-14)那么 F总=F冲+F推+F顶=32.8 kN +1.64 kN +1.97 kN =36.4 kN4.2.4设备选择根据F总估算公称压力来选取压力机，满足F总F公。 设备主要技术参数。设备名称：400kN的

59、开式双柱可倾压力机公称压力：400 kN滑块行程：100mm最大闭合高度：300mm封闭高度调节量：80mm工作台孔径：420mm630mm模柄孔尺寸：50mm70mm垫板厚度：65mm图4.7冲孔件图4.8 冲中间孔和腰型孔复合模三维总装图图4.9冲中间孔和腰型孔复合模三维爆炸图4.3 内外缘翻边复合模模具设计4.3.1模具构造第三道工序采用复合模成形,构造示意图如图4.10所示:图4.10 内外缘翻边复合模1顶杆 2六角螺钉 3六角螺钉 4下模座 5固定板 6卸料块 7凸凹模 8凹模9顶杆 10垫板 11内六角螺钉 12弹簧 13上模座 14凸模 15模柄 16定位销 17圆柱销 18固定

60、板 19导套 20导柱 4.3.2 刃口尺寸计算根据表4.4查得，刃口双面间隙Zmin =0.10mm, Zmax =0.14mm. 以未注公差按IT12级计算，查表4.1得，其极限偏差=0.46mm。磨损系数由表4.2得x=0.5,凸、凹模的制造公差由表4.3查得，凸=0.012mm, 凹=0.008mm. 校核：凸+凹=0.012+0.008=0.02mmZmax-Zmin=0.04mm因此，凸、凹模采用配作加工方法。那么d凸=d+x-凸=(70+0.50.46)-00.012 (4-15)=70.23-00.012 mmd凹=(d+x+Zmin) +凹=70.37+00.008 mm (