金属手柄冲裁工艺与模具设计

辽宁建筑职业学院毕业设计题目金属手柄冲裁工艺与模具设计系（部）机械工程系专业模具设计与制造班级模具G121姓名指导老师摘要模具是用来成型各种工业产品的一种重要的工艺装备，是机械制造工业成型毛胚或零件的一种手段。当然，模具是现代工业生产中重要的工艺装备，模具工业的发展是和现代工业发展紧密相联的。所以，模具工业的发展对众多行业是相当重要的，同时，现在工业产品的发展对模具的要求在不断的提高，模具的需求量更大，种类更多，性能和精度更高，结构和工作条件更复杂，工作温度更高，寿命也要求更长。本次模具设计是手柄模具设计，是利用材料为Q235-A钢生产的。设计内容是从工艺分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。然后是模具设计有关尺寸的计算，以及模具的总体设计，装配等。本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的运用到实践当中，更让我了解了冲压模具设计的全过程和加工实践的各种要点。使我在本次设计实践当中有一个质的飞跃。关键词：模具冲压手柄目录第一章．冲压成型与模具技术概述………………………………11.1冲压与冷冲模概念.………………………………………………11.2冲模设计与制造要求…………………………………………11.3冲压现状与发展方向…………………………………………4第二章．冲压变形理论……………………………………………72.1塑性变形的概念………………………………………………72.2塑性力学基础…………………………………………………82.3冲压材料及其冲压成型性能…………………………………9第三章．模具材料选用……………………………………………113.1冲压对模具材料的要求………………………………………113.2冲模材料的选用原则…………………………………………11第四章．设计依据原始数据………………………………………124.1冲压件工艺性分析……………………………………………124.2冲压工艺方案确定……………………………………………124.3主要设计计算…………………………………………………124.3.1排样方式的确定及其计算………………………………124.4冲压力的计算…………………………………………………134.5压力中心的确定及相关计算…………………………………134.6工作零件刃口尺寸计算………………………………………134.7卸料橡胶的设计………………………………………………164.8模具总体设计…………………………………………………16第五章.主要零部件设计…………………………………………175.1工作零件的结构设计…………………………………………175.2定位零件的设计………………………………………………175.3导料板的设计…………………………………………………175.4卸料部件的设计………………………………………………185.5模架及其它零部件设计………………………………………19第六章.模具总装图………………………………………………21第七章.冲压设备的选定…………………………………………22第八章.模具加工工艺……………………………………………24第九章.模具的装配………………………………………………24总结…………………………………………………………………28参考文献………………………………………………………………29致谢…………………………………………………………………301第一章冲压成型与模具技术概述1.1冲压与冷冲模概念冲压是在温室下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工或零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。冲模是现实冲压加工中是必不可少的工艺装备，与冲压件是“一模一样”的关系，若没有符合要求的冲模，就不能生产出合格的冲压件；没有先进的冲模，先进的冲压成型工艺就无法实现。在冲压零件的生产中，合理的冲压成型工艺，先进的模具，高效的冲压设备是必不可少的三要素。冲模在种类繁多的模具中占有十分重要的地位，它占了模具总产量的30%以上，从产值上看，它占了模具总产值的50%左右。冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点，生产的制件所表现出来的高精度，高复杂度，高一致性，高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。但需要指出的是，犹豫进行冲压成型加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工，精度高，技术要求高，生产成本高（占产品成本的10%到30%）等特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。由于冲压加工具有上述突出的优点，因此在批量生产中得到了广泛的应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。1.2冲模设计与制造要求通常冲压产品的生产流程如下图1所示。冲压技术工作包括冲压工艺设计，模具设计及冲模制造三方面内容，尽管三者的内容不同，但三者之间都存在着相互关联，相互影响和相互依存的联系。三者基本内容和基本要求见表1示2（冲压）产品设计↓冲压成型工艺设计↓冲压模具设计↓冲模制造↓冲压产品生产图1表1项目名称基本内容基本要求冲压成形工艺设计针对给定的产品图样，根据其生产批量的大小，企业现有冲压设备的类型规格，模具制造能力及工人技术水平等具体生产条件；从对产品零件图的冲压工艺性分析入手，经过必要的工艺计算，制订出合理的工艺方案（包括工序性质，数量的确定，工序顺序的安排，工序组合方式及工序定位方式的确定等），最后编写出冲压工艺卡（1）冲压原材料利用率高，即材料消耗应尽可能少。（2）根据工厂的具体生产条件，制定的工艺方案应技术上先进可行，经济上合理。（3）工序组合方式和工序排列顺序应符合冲压变形规律，能确保冲压出合格的工件。（4）工序数量应尽可能少，生产效率尽可能高。（5）制订的工艺规程，应方便工厂的生产组织与管理。3续表项目名称基本内容基本要求冲压模具设计依据制订的冲压工艺规程，在认真考虑毛坯的定位、出件、废料排除等问题以及模具的制造维修方便、操作安全可靠等因素后，设计计算并构思出于冲压设备相适应的模具总体结构，然后绘制出模具总装图和所有非标准零件图，要能保证冲压工艺的实施。（1）模具结构及其尺寸参数应保证能冲压出形状、尺寸、精度均符合图样要求的零件。（2）模具结构应尽可能简单，加工精度合理，制造维修方便，成本低廉。（3）模具要坚固耐用，能满足批量生产的要求。（4）模具要操作方便，工作安全可靠，工人劳动强度要低。（5）生产准备周期要短。模具制造根据模具结构、模具材料、尺寸精度、行位精度、工作特性和使用寿命等要求，综合考虑各方面的特点，并充分发挥现有设备的一切特长，正确选择加工方法和装配方法，选出最佳加工放方案，制订出合理的冲模加工工艺规程（1）为了生产合格的产品和发挥模具的效能，制造的模具必须具有较高的精度。（2）一般要求模具应具有较长的使用寿命。（3）较短的模具制造周期。（4）较低的模具制造成本应该指出，冲模设计与制造必须根据企业和产品生产批量的实际情况进行全面考虑，在保证质量的前提下，寻求最佳的技术经济性。片面追求生产效率、模具精度和使用寿命必然导致成本的增加，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿命必然导致质量下降。41.3冲压现状与发展方向目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、，模具标准化、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产证呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快等变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅设计与制造（CAD/CAM）技术转变。1.冲压成形理论及冲压工艺加强冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、适用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状，解决冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量。研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺，高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其他高效率、经济成形工艺等，进一步提高冲压技术水平。2，模具新材料及热处理、表面处理随着产品质量的提高，对模具质量和寿命要求越来越高。而提高模具质量和寿命最有效的方法就是开发和应用模具新材料及热处理、表面处理新工艺，不断提高使用性能，改善加工性能。（1）模具新材料冲压模具使用的材料术语冷作模具钢，是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。目前，冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢D2(相当于我国Cr12MoV)性能基础上，分为两大分支：一种是降低含碳量和合金元素量，提高钢中碳化物分布均匀度，突出提高模具的韧性，如美国钒合金钢公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊钢公司的DC53（Cr8Mo2SiV）等。另一种是以提高耐磨性为主要目的，以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。如德国的320CrVMo13,5等。（2）热处理、表面处理新工艺为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用热处理、表面处理新技5术，尤其是表面处理新技术。除人们熟悉的镀硬铬，渗氮等表面硬化处理方法外，今年来模具表面性能强化技术发展很快，实际应用效果很好。其中，化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及盐浴渗金属(TD)等方法是集中发展较快、应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗，有着十分重要的意义。3.模具CAD/CAM技术计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形成了计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）这一新技术。CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工以成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM能显著缩短模具设计及制造周期、降低生产成本、提高产品质量，以成为人们的共识。随着功能强大的专业软件和高效继承制造设备的出现，以三维造型为基础、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM技术正成为发展方向，它能实现面向制造和装配的设计，实现成形过程的模拟和数控加工过程的仿真，使设计、制造一体化。4.快速经济制模技术为了适应工业生产中多品种、小批量长生的需要，加快模具的制造速度，降低模具生产成本，开发和应用快读经济制模技术越来越受到人们的重视。目前，快速经济制模技术主要有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、环氧树脂制模技术、喷涂成形制模技术、叠层钢板制模技术等。应用快速经济制模技术制造模具，能简化模具制造工艺、制造周期、降低模具生产成本，在工业生产中取得了显著地经济效益。对提高新产品的开发速度，促进生产的发展有着非常重要的作用。5.模具标准化模具标准化是缩短模具制造周期、降低模具开发成本、提高模具质量的有效方法，模具标准化程度的高低是体现一个国家整体技术水平的重要标志之一。我国模具标准件技术水平低、模具标准化程度低，与先进工业国家相比有较大差距。国外标准件应用覆盖率达到80%，我国仅40%左右。学习借鉴国外先进模具标准，开发我国模具新标准，提高模具标准件精度和互换性以及模具标准化程度，是我国模具标准化工作努力的方向。6.先进生产管理模式6随着需求的个性化和制造的全球化、信息化，企业内部和外部环境的变化，改变了模具业的传统生产观念和生产组织方式。现代系统管理技术在模具企业正得到逐步应用，主要表现在：①应用集成化思想，强