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1、窗体顶端锁挡冷冲压工艺与模具设计学院 ： 蚌埠学院专业（班级）： 材料成型及控制工程作者（学号）： 刘坤指导教师： 王贤才完成日期：2017年4月11日蚌埠学院教务处制锁挡冷冲压工艺与模具设计摘要：本文阐述了冷冲压落料冲孔复合模的工艺结构合理性及可行性，通过对工作过程地分析，采用落料冲孔，弯曲两道工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力、卸料力等附加力的计算，确定了模具结构和各零件的选取目标、加工要求和处理办法，最终确定了加工方案。这对生产效率和制造精度的提高意义重大，同时也希望后来者居上，设计出出色的工艺产品。关键词：冲压；落料冲孔；复合模；弯曲模，模具结构Cold stamping process
2、 and die design of lockAbstract：This article expounds the cold stamping process for blanking punching compound die structure rationality and feasibility, through analyzing the working process of the land, and USES the blanking punching, bending two working procedure, through the blanking force, a fo
3、rce, discharge, discharge forces such as the calculation of the additional force, determined the mold structure and the choice of components of target, processing requirements and processing method, finally determine the processing scheme. This is a significant increase in productivity and manufactu
4、ring accuracy, but also in the hope that the latecomers will be able to design excellent craftsmanship.Keywords：punching blanking punching compound die bending die structure锁挡冷冲压工艺与模具设计1 绪论改革开放以来，冷冲压模具一直在国民制造业中占了很大的比重。随着中国经济的快速发展，市场对模具的需求也逐步缓慢的增加，总体呈现上升趋势。近年来，模具工业一直以较快的速度发展，相关的企业相应的制度措施也随之改变，经济体制的所有
5、制成分也发生也日异月新的变化。不仅仅国有企业包含了模具产业，私企、民营、三资企业中外合资、外商独资的模具企业以及包括混合所有制经济成分的企业也都对模具行业逐步的渗透进来。而且模具企业在全国各个省、直辖市、自治区以及特别行政区几乎都有相关联的企业或者模具成分。模具涵盖领域也是非常之广。大到地铁、高铁、飞机、游轮，小到茶杯、桌椅板凳甚至是生活中一些小小的零部件，等等，都有模具穿插其中并且扮演了很重要的角色。随着计算机科学技术的进步，一些模具开发软件也随之出现、更替，进而变得愈发得强大，其中一些二维三维软件的出现也让工业化的进程变得事半功倍。不乏计算机辅助设计CAD(Computer Aided d
6、eign)、计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)、计算机辅助工艺过程设计CAPP（Computer Aided Process Planning）计算机辅助制（Computer-aided manufacturing，CAM）等辅助设计软件。有了它们的帮助，我们就能够画出更加机密、细微的图纸，从而提高了产品的质量。模具的精度、粗糙度很大程度上决定了产品的质量、效益、以及新产品开发能力，因此，模具获得了“工业之母”的荣誉称号！而现在市面上用的比较多的有UG、CATIA、Pro-e、Solid work等。值得一提的是，以为UG和CATIA强大的三维绘图功能
7、，让它们在汽车、机械领域发挥了很大的用途；而且对于有过机械行业基础的人上手学起来也不是很难，在这里建议读者学习一下，这对以后从事机械、汽车领域可以说是一项必备的技能。设计中如有不足之处，还请读者见教。2 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定2.1 材料分析false冲裁材料可选Q235（普通碳素钢），屈服点false，falsefalse，延伸率false，falsefalse，材料的塑性好，韧性良好，用途最广泛，适合冲裁。2.2 冲裁件结构分析我们要得到应尽可能简单、对称，尽可能地减少废料残余，尽量选择圆角过渡，这有利于后来的加工。为避免过长的悬臂和窄槽，所以冲裁件凸出、凹进的部分不能太窄或者太
8、长。如图2-2所示。对于普通碳素钢，一般b1.5t，而高碳钢，b2t, false， t1mm时，取 t =1mm。这要求false，其中b为最小板宽。选用本尺寸可以满足冲裁工艺的尺寸要求。2.3 冲裁件的展开尺寸在冲孔落料过程中，模具的凸模、凹模尺寸关系到产品的质量和合格率。同时也影响着模具寿命和制造成本。材料在弯曲过程中会受到压应力作用使得材料发生形变，在此，需要引进一个名词中性层。弯曲不会改变材料原先的长度和宽度，厚度只是发生轻微变化，在此忽略不计。这就是所谓的中性层不变原理。中性层位置随着弯曲角度大小随之改变，弯曲角度大，中性层位置越靠内测。根据变形中性层长度不变原理，弯曲件毛坯的展开
9、尺寸的不发生变化。就本工件而言，t=1mm，相对较薄。这时，中性层的位置为false （2-1）即将中性层的位置看在板料的中间位置。精确位置参考下列公式：false （2-2）r/t越小，板料厚，或弯曲程度大，系数false越小，中性层越靠弯曲件的内侧，本工件欲求出变形中性层的位置，先得精确地求出弯曲毛坯的展开长度。然后依据位移系数然后计算毛坯展开长度，对于不同弯曲形状和不同弯曲程度的零件，计算的结果也不尽相同，所以要想获得尺寸展开系数要依据模具的实际调节情况。本产品对公差要求不是很苛刻，就按自由公差即可满足表面粗糙度要求，在这里直接按毛坯的断面中性层不变尺寸进行计算：经计算，长度尺寸 fal
10、se，宽度尺寸不发生变化。此尺寸仍需在实际生产时调节，具体值以实际生产为准。产品展开后如图所示：2.4 冲裁件表面粗糙度及尺寸精度要求表2-4 冲裁件孔中心距及公差 （mm）料厚t 普通冲孔公差高精度冲孔公差孔距中心尺寸false false false false false falsefalse false false false false false falsefalse false false false false false falsefalse false 0.15 false false false falsefalse false false false false fal
11、se false2.5 冲裁与弯曲方案的确定冲裁方案的确定是在上面工艺分析的基础上根据材料性能和最终的目的根据工件的复杂程度、可加工性，拟定出尽可能的多种不同的工艺方案，经过对比经济性，最后确定出一个合理的加工工艺方案。由于本设计方案设计成单工序冲裁模，就本工件而言有以下方案：方案（1）：false。方案（2）：false。方案（3）：false。初步给出上述三种方案，对于方案一，无论是大型件，中型件还是小型件还是单件、小批量、中批量、大批量，都可以选取单工序模。对于方案二，还是可以同时满足生产批量的要求和大小件的要求，除此之外，生产精度比较高，可以达到IT8-IT9级，冲出的孔对外形的相对位
12、置也很精确。不足之处在于，工件形状受模具形状尺寸和强度的限制，反过来想，这样的模具生产出的工件一般也只能适用于单一位置。对于方案三，因为在级进模一次工作行程中可以完成落料、冲孔，同时还可以切断，这样的模具优点显而易见，单次冲裁就可以实现两道工序，节约了加工时间，提高了生产效率，同时还兼备了方案二的部分优点，缺点：不可用于高速冲裁，结构较复杂，加大了模具生产制造的难度，模具在磨损过程中只要有一处不能满足要求模具本身就不能使用，结构较复杂，产生的内部废料相应的就多，再设计时要注意考虑优化模具结构，以减少或避免废料的产生。综合考虑，本人个人觉得采用方案二较好。选择方案因人而异，不同企业，部门生产习惯
13、也不同，选择方案时要兼顾考虑。材料本身为Q235，厚度也仅为1mm，根据公式r/t，弯曲半径不大，厚度较薄，弯曲时应该采用U型弯曲模，经过两次弯曲可以实现所需结构形状，也不会轻易产生回弹，因此选取U型弯曲模可以满足工艺性要求。弯曲件展开长度是由中性层位置决定的，前面已经提到过，这里没必要详说。对于本工件弯曲成型只需一次弯曲成型工序，其中仅仅涉及到两个弯曲半径，因此在操作时还是挺简单的，又可以很大程度上避免回弹。3设计排样图以及计算材料的利用率3.1 排样的设计何谓排样？即目标工件在原材料上的排版、布置方法。排样者排样方法的选取直接关系着材料利用率。在确保送件正常的情况下减少排样间隙可以大大减少
14、工艺废料，排样者应该综合比较选取其中最为合适的排样方法。对于节约资源甚至整个制造成本来说大有裨益。参考模具设计与加工速查手册，图3-3冲裁件的排样表3-2Q 235属于低碳钢，查看上述表格，该工件属于矩形件，在排样时工件间留的距离比圆形件要稍微大点，这样有利于实现少无废料。在此我们引进结构废料的概念，在一副模具内完成一次冲裁产生的废料称为结构废料，习惯称之为内部废料。结构一旦确定，产生的废料多少随之确定。选取合理的排样布置方法可以极大程度地减少工艺废料。根据该工件的外形特征及功能需求，合理排样可减少工艺废料，合理设计模具可以减少结构废料。不过实现无废料也是需要以牺牲模具的磨损为代价的，因此在实
15、际生产中综合考虑模具设计、买入成本和生产材料成本，两弊相权取其轻，以此来降低企业的生产成本。排样的方法也是多种多样的，生产时是选择斜排、直排还是对排根据计算或经验直接确定。3.2 搭边的选取（一） 搭边排样时冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料（或板料）边缘之间残留下的工艺废料称为搭边。搭边的作用（1）补偿条料的裁剪误差送料歪斜所引起的误差，减少步距误差（2）使凸、凹模刃口保证双边受力平衡，避免模具零件因冲裁过程中的长期的受力不均而引起的模具寿命的减少，还能提高工件的断面质量。(3) 搭边还可以连接并拉条料，使条料连续送进。搭边值要合理确定。不能太大也不能太小，搭边值太小不能起到上述的作用，细长的
16、搭边还会被拉入凸模和凹模间隙，使模具磨损，导致模具刃口损坏，降低模具使用寿命。搭边值的影响因素按住次排序如下：1) 选材的力学性能往往脆硬性差，流动性好的金属，搭边值选取时留的较大，反之，搭边值留取的越小；2) 材料的厚度遵循厚大薄小的规律；3) 冲裁件的大小冲裁件的大小对搭边值影响相对较小；4) 冲裁件的轮廓形状对于形状比较复杂搭边值在留取时就会大一点，对于结构简单的工件或复杂工件的简单侧，搭边值可以留小一点，不会影响正常的生产；5） 此类模具的搭边值一般比橡胶冲裁模具的搭边值小些；6） 自动送料的搭边值比人工送料的搭边值留取的要小。7） 通常来说，冲裁件越软，冲裁件尺寸越大，形状越复杂，留取的搭边值也就越大。查阅书本加上参考上表，此
