落料冲孔工艺论文30710.doc

毕业设计（论文）题目 落料冲孔工艺分析与模具设计 目 录 前言61 设计任务81.1零件工艺分析91.2确定工艺方案32 冲裁排样设计92.1 排样方案的确定42.2 搭边的选取43 模具结构计算53.1冲压力及压力中心的计算53.2 计算冲压力63.3 确定模具压力中心73.4 冲模刃口尺寸及公差的计算73.4.1 冲孔部分73.4.2 落料部分83.5 确定各主要零件结构尺寸93.5.1 凹模外形尺寸的确定93.5.2 凸模长度的确定93.6 本章小结104 冲压设备的选择114.1 冲压设备的选择114.2 本章小结115 设计并绘制总图选取标准件125.1 总装配图125.2 部分零件尺寸135.3 本章小结136 绘制非标准零件图146.1 凸模146.2 凸凹模146.3 凹模156.4 凸模固定板156.5 本章小结16结论17致谢19参考文献20前 言模具CAD/CAM技术的应用 ，通过运用模具CAD/CAM技术，模具设计品质得以提高，模具设计时间进一步缩短，推动了模具结构的优化，促进形成规范化、典型化、系列化、标准化的体系。模具制造技术实现了数控化，通过对数控铣床、数控加工中心、数控低速走丝线切割机、数控电火花加工机、数控平面磨床、数控内外圆磨床、数控坐标磨床、数控光学曲线磨床等精密数控设备的灵活运用，构建形成了加工精密多任务位级进模零件的主要手段和技术，这不仅保证了模具制造精度和品质，同时也缩短了模具制造周期。模具制造周期逐步缩短，现代模具制造技术的深入推广与应用，促成了模具标准化程度的日渐提升，模具标准件的使用率已接近50%。模具标准化、模具制造技术数控化和模具标准件的广泛采用，有效缩短了模具制造周期，并同时提高了模具品质、降低了模具制造成本。制造周期已与国际同类模具水平相当。模具作为“工业之母”，目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，6080的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。冲压生产靠模具与设备完成其加工过程，生产率高，操作简便，易于实现机械化和自动化，可以获得其他加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。冲压产品一般不需要再经过机械加工便可使用，冲压加工过程一般也无需加热毛坯。所以，冲压生产不但节约金属材料，而且节约能源，冲压产品一般还具有重量轻和刚性好的特点。冲压模具设计是冲压生产准备工作的基础，是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压设计水平标志着冲压生产工艺的先进性、合理性以及生产成本的经济性，它在很大程度上反映了生产技术水平。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与冲压模具设计和制造有直接关系。改革开放以来，特别是近几年我国汽车工业发展势头强劲，汽车产业作为国民经济支柱产业的地位越来越突出。以汽车制造业为主的交通运输设备制造业已取代电子信息通信业，成为名副其实的领头羊。汽车制造业的蓬勃发展带动了汽车零部件制造业，需要材料利用率高，互换性好，强度高和刚性好，生产率高和自动化程度高的汽车起动电机轴承盖垫圈产品。目前中国模具的总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国。由于近年市场需求的强大拉动，中国模具工业高速发展，冲压模具设计市场广阔。在金属和非金属材料塑性加工工程中，模具是一种必不可少的工艺装备。模具的使用性能特别是使用寿命反映着一个国家的工业水平，化学气相沉积是一种利用气相物质中的某些化学过程，将高熔点、高硬度金属及其碳化物、氮化物等性能特殊的稳定化合物涂覆在模具工作零件表面上，形成与基体材料结合力很强的硬质涂层，从而使模具表面获得优异机械性能的技术。其中气相沉积TiN技术就是一种使用而有效的模具表面强化新技术、新工艺。热作模具钢，作为模具钢的重要组成部分，广泛应用于工业生产的各个领域。因此研究热作模具钢在化学气相沉积TiN后的组织和性能，对提高模具的表面高硬度、耐磨性、耐蚀、耐热性，提高模具的寿命具有重要的意义。给出生产垫圈的冲裁级进模的步骤；通过冲压件工艺分析，确定模具设计计算方案，包括排样、计算条料宽度、确定布距、冲压力以及各主要零件结构尺寸等选择标准零件；并按照已确定的模具形状及参数设计并绘制总装图。确定工序过程安排、排料方案的确定和最佳模具结构的工艺方案。进行毛坯尺寸、冲裁压力、卸料力、材料利用率、模具压力中心、弹性装置的选用与计算、凸凹模刃口工作尺寸及公差的确定。1 设计任务零件名称：垫片，材料08F，厚度1.6mm，大批量生产。1.1零件工艺分析。该零件为形状简单，规则，需经过落料、冲孔两道工序。该零件形状简单，精度要求不高，冲压工艺性良好。1.2确定工艺方案。该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可以有以下三种： 方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产；方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产；方案三：冲孔落料连续冲裁，采用级进模生产。三种方案比较见表1.1 模具种类比较项目单工序模复合模级进模冲件精度较低高一般生产效率较低较高高生产批量适合大、中、小批量适合大批量适合大批量模具复杂程度较易较复杂待添加的隐藏文字内容3复杂模具成本较低较高高模具制作精度较低较高高模具制造周期较快较长长模具外形尺寸较小中等较大冲压设备能力较小中等较大工作条件一般较好好方案一模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一套模具，冲压件的形位精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也高，但零件的冲压精度较差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造安装较复合模复杂，且成本高。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。2 冲裁排样设计2.1 排样方案的确定排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。合理有效的排样有利于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的工件。在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产重要的技术指标之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效益更为突出。保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应等情况，以选择较为合理的排样方案。根据材料的合理利用情况，条料排样方法可以分为以下三种：（一）有废料排样：冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料，冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。（二）少废料排样：只在冲件与冲件之间或冲件与条料之间留有搭边值，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凹模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。（三）无废料排样：冲件与冲件之间或冲件与条料之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量较差，模具寿命较短，但材料利用率高。采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。综上分析，并考虑冲裁零件的形状、尺寸、材料，选取有废料排样。2.2 搭边的选取排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关： 材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。 工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。 送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。 材料厚度t圆形件或圆角r>2t矩形件或边长L<50矩形件边长L>50或r<2t工件间侧面工件间侧面工件间侧面00.251.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.0表2.1 搭边值表由表2.1 确定搭边值根据零件形状两式件间按圆形取工件间搭边值a=1.0，侧边取搭边值=1.2。3 模具结构计算3.1计算冲压力3.11 冲裁力 冲裁力公式为 式中 冲裁力； 冲孔冲裁力； 落料冲裁力。3.12 冲孔冲裁力 式中 K系数（取K=1.3）； 孔的个数，n=1。 冲孔周长，mm 材料厚度， 材料抗剪强度，08F，属于碳素结构钢,查冷冲压工艺及模具设计附表1可知抗剪强度=260MPa =67956.9=68.0KN3.13 落料冲裁力。 mm 所以 3.14卸料力。 式中 卸料系数，查参考文献1知0.05，取。 所以 KN3.15 推料力 式中 推料系数，查参考文献1取。 同时卡在凹模洞孔内的件数，。 所以 KN3.16 顶件力 式中 顶件系数，查参考文献1取。 所以 KN 3.17 总冲压力冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为KN