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1湖南涉外经济学院机械工程学部冲压成型工艺及模具设计课程设计任务书学部专业题目任务起止日期：年月日至年月日止学生姓名：班级：指导老师：日期：系主任：日期：审查学部主任：日期：批准2前言模具是工业产品生产用的工艺设备，主要应用于制造业。它是和冲压、锻造、铸造成形机械，以及塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成形加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用。模具属于精密机械产品，它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件、导向零件、支承零件、定位零件及送料机构、抽芯机构、推出机构等。模具与相应的成形设备（如冲床、塑料注射机、压铸机等）配套使用时，可直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性能，使之成形为合格的制件。为提高模具的质量性能精度和生产效率，缩短模具制造周期，模具多采用标准零件，所以模具属于标准化程度较高的产品。一副中小型冲模或塑料注射模中，其标准零件可达90%，其工时节约率可达25%到45%。现代产品生产中，由于模具的加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到了很广泛的应用。现代工业产品的零件，广泛采用冲压、锻造成形、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其它成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料成形加工成符合产品要求的零件，或成为精加工前的半成品件。如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳、洗衣机内桶是采用塑料注射模，经一次注射成型为合格零件；发动机的曲轴，连杆是采用锻造成形模具，经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品配件。高精度、高效率、长寿命的冲模，塑料注射成型模具，可成形加工几十万件，甚至几千万件产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件上亿件，这类模具称为大批量生产用模具。适用于多品种、少批量，或产品试制的模具有组合冲模、快速冲模、叠层冲模或低熔点合金成形模具等。在现代加工业中，具有重要的经济价值，这类模具称为通用、经济模具。电子计算机、现代通信器材与设备、电器、仪器与仪表等工业产品的元器件或零、部件越来越趋于微型化、精密化，其零件结构设计中的槽、缝、孔尺寸要求在0.3mm以下，所以批量生产用模具要求很高。如高压开关中的多触点零件，宽度仅为10mm，却需冲孔，冲槽、弯曲、三层叠压等多个工序，模具需设计为70工位的精密级进冲模。又如手机中零件尺寸极其微小，对模具的要求很高。这类微型冲件和塑件用的模具，3已成为高技术模具或专利模具。大型模具，重量在10吨以上的已很常见，有些模具重量达到30吨。如大型汽车覆盖件冲模、大型曲轴锻模、大尺寸电视机外壳用塑料注塑模等重量都在10吨以上。随着现代化工业和科学技术的发展，模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强，模具的制造水平已成为工业国家制造工艺水平的标志。另外，模具是进行成形加工及少、无切屑加工的主要工装，在大批、大量加工中，可使材料利用率达90%或以上。当今社会的发展和进步，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能生产加工出来。因此，模具的发展与人们的生活越来越紧密。我们利用模具加工各种的工件，以便满足人们的需要，模具的发展给我们带来了新的生活，新的时代。因此我选择了模具的毕业设计来检验我在这方面的知识。由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也有很多种，模具的种类繁多，但是用处广泛的大约有以下几种:冲裁模、弯曲模、拉深模、冷压模、硬质合金冲模、塑料成型模等。其中以冷压模和塑料膜的技术要求和复杂程度高。在本次毕业设计中利用计算机辅助设计（CAD）绘制模具装配图以及主要零件图，使得对CAD的应用得到了巩固和加深。同时对所给的零件进行分析，分析该零件的尺寸、形状、厚度、加工规模等从而得出用一般精度的模具即可完成加工要求。在加工分案的选择上选用了正装式复合模进行加工。同时对冲裁工艺、模具的整体结构、工作原理进行详细的介绍。希望对大学四年的知识能够有一个总结，顺利完成这次毕业设计。4课题：正装复合模设计零件简图：如图所示材料：0.8F厚度:1.2mm·1冲裁工艺设计1．1冲裁件的工艺分析冲裁件的的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件在冲压加工中的难易程度。冲裁件的工艺是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响，一般情况下对冲压件工艺性影响最大的是几何尺寸和精度要求。1.1.1材料特性分析冲压所用的材料，不仅要满足工件的技术要求，同时也必须满足冲压工艺要求：（1）应有良好的塑性。在成形工序中，塑性好的材料，其容许的变形程度大。在分离工序中，良好的塑性才能获得理想的断面质量。（2）应具有光洁平整且无缺陷损伤的表面状态。表面状态好的材料，加工时不易破裂，也不容易擦伤模具，制成的零件也有良好的表面状态。（3）材料的厚度公差应符合国家标准。因为一定的模具间隙，适应于一定厚度的材料。本零件采用10号钢，10号钢属于优质碳素结构钢，其中含C量为0.07%~0.14%，抗拉强度b335MPa，屈服强度205sMPa。其韧性好，强度适中吻合加工的要求。1.1.2冲裁件的结构工艺性分析（1）冲裁件的形状应尽量简单，最好是规则的几何形状或由规则的几何形状所组成。同时应避免冲裁件上过长的悬臂与凹槽，它们的宽度要大于料厚的（1.5到2）倍，5该零件外形上接近于矩形，没有悬臂和凹槽，冲裁件的最小尺寸为1.4mm大于1.5t。（2）一般情况下，冲裁件的外形和内孔应避免尖角，采用0.5Rt的圆角。此零件设有R2.5的倒角。（3）冲孔时，因受凸模强度限制，孔的尺寸不宜过小。用一般冲模冲圆孔时，对硬钢，直径1.3dt；对软钢和黄铜，1.0dt；对铝及锌，0.8dt。冲方孔时，对硬钢，边长1.0at；对软钢及黄铜，0.7at；对铝和锌，0.5at。由于10号钢属于软钢。而1.40.8d。所以该条件也满足。（4）孔与孔之间的距离或孔与零件边缘之间的距离a，因受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，一般应取a.2t(3-4mm),如使用级进模，而且对零件精度要求不高时，a可适当减小，但也不宜于小于板厚。该零件的孔与孔间的最小尺寸为5.5mm,孔与零件边缘的最短距离为4mm。（5）冲裁件的精度一般可达IT10-IT12,高精度可达IT8-IT10级，冲孔比落料的精度约高一级。该零件没有标准公差，则对于非圆形件按国家标准《非配合尺寸的公差数值》14IT精度来处理，冲模则可按11IT精度制造。1.2冲压工艺方案的确定该工件有两道加工工序：冲孔、落料。可以有以下三种方案：方案一：先落料后冲孔，采用简单模生产；方案二：落料和冲孔连续加工，采用级进模生产；方案三：落料和冲孔复合加工，采用复合模生产。三种方案比较见表1.1表1.1三种方案的比较简单模级进模复合模冲裁件精度较低高一般生产效率低较高高生产批量批量小或试制冲裁件大批量大批量模具复杂程度简单较复杂复杂模具制造成本较低较高高模具种类比较项目6模具的结构特点结构简单安装容易结构较复杂制造麻烦结构较复杂模具的制造精度较低较高高模具制造周期较快较长长冲压设备能力较小中等较大工作条件一般较好好方案一虽然模具结构简单，尺寸较小，重量较轻，模具制造简单，成本低廉。模具依靠压力机导轨导向，模具的安装调整麻烦，很难保证上、下部分对正，从而难以保证凸、凹模之间的间隙均匀，冲裁件精度差，模具寿命低，操作也不安全，需要两套模具，生产率较低而且不适合大批量生产。方案二级进模是多工序冲模，在一副模具上能完成多道工序，使用级进模可以减少模具和设备数量，提高生产效率。级进模容易实现冲压生产自动化。但是，级进模比简单模结构复杂，制造麻烦，成本增加。级进模的条料的准确定位的问题不好解决。方案三复合模也是多工序冲模，在一副模具中一次送料定位可以同时完成几个工序。和级进模相比，冲裁件的内孔和外缘具有较高的位置精度，条料的定位精度要求较低，冲模轮廓尺寸较小，复合模适合于生产批量大、精度要求高的冲裁件，且零件的形位精度容易保证，条料的定位精度要求较低，生产效率较高。综上分析应该选择第三方案进行加工。2.排样设计及材料利用率计算2.1排样方案的确定冲裁件在条料或板料上的布置方法叫排样。排样的合理与否直接关系到材料利用率的高低，而冲压件的成本中，材料费用一般占60%以上，因此合理排样对提高材料利用率降低成本具有十分重要的意义。根据材料的合理利用情况，条料的排样方法可以分为三种：（一）有废料排样：沿工件全部外形冲裁，工件四周都留有搭边。可由搭边补偿误差，因而能保证冲裁件的精度和质量，冲模寿命也较高，但材料利用率低。（二）少废料排样：沿工件部分外形冲裁，局部有搭边和余料。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差就会影响模具的寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。（三）无废料排样：工件由条料顺次切下，直接获得零件，无任何搭边。冲件的7质量较差，模具寿命低，但材料利用率高。采用少、无废料排样，对节省材料有重要意义。同时，因冲切周边减小，可降低冲压力并简化冲模结构。但采用少、无废料排样也存在一些缺点，如工件所能达到的质量与精度都较差，同时模具寿命也较低。此外，少无废料排样中，工件的毛刺也不在同一方向。无论是有废料、少废料或无废料排样，其排样的型式均可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排和多行排等。综上分析，根据零件的形状、尺寸、材料，选取有废料排样，采用直排的形式。2.2搭边的选取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。搭边虽然形成废料，但在工艺上却有很大的作用。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的零件。搭边还可以保证条料有一定的刚度，利于送进。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低；搭边值过小，在冲裁中有可能被拉断，使零件产生毛刺，严重时会拉入凸模与凹模间隙之中，损坏模具刃口。搭边值的大小通常与材料的机械性能、工件的形状和尺寸、材料厚度以及送料和挡料方式等因素有关。硬材料的搭边值比软材料的搭边值可小一些；工件尺寸大或是有尖突的复杂形状时，搭边值取大些，厚材料的搭边值应取大些；用手工送料，有侧压装置，搭边值可取小些。目前搭边值的大小是由经验确定的。表2.1是常用以确定搭边值的参考数表。表2.1搭边a和a1的数值材料厚度t\mm圆件及圆角r2t矩形件边长L≤50mm矩形边长L≥50mm或圆角r≤2t工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.25~0.501.21.51.82.02.22.50.5~0.81.01.21.51.81.82.00.8~1.20.81.01.21.51.51.8根据零件矩形形状最长边长为24.5mm，厚度为0.8mm,所以a1=1.5mm,沿边a=1.8mm。82.3送料步距、条料宽度及导料销与条料间距计算2.3.1送料步距：两次冲裁间板料在送料方向移动的距离L，其值等于冲裁件相应部分的宽度加上工件间搭边值a,即L=d1+a=22+1.2=23.2mm（2-1）2.3.2条料宽度及导料销与条料间距的计算条料宽度的计算B=d2+2a=（34+1.5x2）0-0.5=370-0.5（2-2）导料销与条料间距为1.2mm.所以排样图如图2-1:图2-12.4材料利用率的计算查板材标准应选900mm×1000mm的钢板，每个钢板可剪裁成24个条料（37mm×1000mm）,每张条料可加工43个零件，则材料的利用率为η=nA/BLx100%=(22x34x1032/900x1000)=85.77%（2-3）n--------一张板料上冲件的数量A-------零件的实际面积B-------板料的宽度L-------板料的长度即每张板材的材料利用率为63.3%93.冲裁工艺计算3.1冲裁力和压力中心的计算3.1.1冲裁力的计算冲裁力是指冲裁时，材料对凸模的最大抵抗力，它是选择冲压设备和校核模具强度的重要依据。用平刃冲裁模冲裁时，其冲裁力的计算公式为FkLt（3-1）F------冲裁力（N）L--------冲裁件的周长