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1、法兰盘冲压模具设计机制05级2班 李栋 指导教师：郑建新摘要：本设计分析了法兰盘零件的冲压工艺，确定合理的冲压工艺方案，设计了落料、拉深、冲孔复合模，并进行了模具主要工艺参数的计算，详细介绍了模具主要零件的设计，同时阐述了模具工作过程。关键词：冲压 落料 拉深 冲孔 模具Design of Flange Punching Die Abstract:The process of flange parts stamping is analysised in this thesis,the most reasonable process is also determined. After the m
2、ain parameters have been calculated, a blanking drawing-deep punching compound die was adopted.This thesis also introduces how to calculate main parameters, as well as how the die works.Key words: punching blanking drawing piercing die前 言冲压件在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。通过调查，目前市场上对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为
3、缩短，冲压生产为适应市场的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具，从而提高生产效率，缩短生产周期，获得较好的经济效益。本文将对法兰盘冲压工艺与复合模设计作一个系统、详细的介绍与运用。它将我们所学课程的理论和生产实际知识联系在一起，培养了个人独立工作能力和创新能力，树立理论联系实际和严谨求实的工作作风，巩固、扩充模具专业课程所学内容，掌握复合模的设计方法和步骤。从而更加熟练的掌握了我们所学的模具设计知识和其他机械方面的技能，如计算分析、CAD绘图、查阅设计资料和撰写设计说明书，熟悉标准和规范。通过毕业设计，能够提高自我分析、解决问题的能力，对学过的基础知识进行复习和运用，对专业知识有
4、个更进一步的掌握和了解，提高自己创新思维的能力。毕业设计的涉及面较广，需要我们查阅各种相关的资料。整个法兰盘的设计是按照我个人对模具的理解和查阅相关资料的情况下完成的，设计内容难免会有一些漏洞和错误，希望各位老师及领导予以批评和指正。目 录前 言第一章 冲压基本知识11.1冲模的概念、特点及应用11.2冲压基本工序11.3 冲压模具21.3.1 冲模的要求21.3.2 冲模的分类31.3.3 冲模基本结构组成31.4 冲压技术的现状及发展方向3第二章 冲压工艺分析及方案论证92.1 冲压工艺分析92.1.1 零件的工艺分析92.1.2 冲裁件的精度与粗糙度102.2 确定工艺方案10第三章 主
5、要工艺参数计算113.1 毛坯尺寸的计算113.2 判断拉深次数123.3 压力中心的确定123.4 排 样123.4.1 排样设计123.4.2 冲裁单件材料的利用率133.5 计算工序压力143.5.1 落料力计算143.5.2 卸料力计算143.5.3 冲孔力计算153.5.4 推件力计算153.5.5 拉深力计算163.5.6 选择冲床时的总冲压力16第四章 初选冲压设备17第五章 模具主要工作部分尺寸计算185.1 落料刃口尺寸计算185.2 冲孔刃口尺寸计算215.3 拉深工作部分尺寸计算225.3.1 凸、凹模圆角半径225.3.2 凸、凹模工作部分尺寸及其公差23第六章 模具各
6、主要零件设计256.1 落料凹模及相关组件设计256.1.1 凸凹模材料256.1.2 落料凹模厚度、壁厚设计256.1.3 相关组件设计266.2 冲孔凸模及相关组件设计266.2.1 凸凹模材料266.2.2 冲孔凸模设计266.2.3 相关组件设计276.3 弹性元件的设计计算276.3.1 上卸料弹性元件计算276.3.2 下顶件弹性元件计算286.4 上下模座的外形尺寸和厚度286.5 模具总体设计286.6 模具工作过程296.7 凸模强度校核306.7.1 压应力校核306.7.2 弯曲应力校核306.8 冲压设备校核31第七章 零件三维实体图33结束语41致 谢42参考文献43
7、附件清单44河南理工大学2009届本科毕业设计说明书第一章 冲压基本知识1.1冲模的概念、特点及应用冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。所谓冲压是指在常温下利用模具在压力机的作用下，对材料施加压力，将材料分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和精度零件的一种加工方法，又可称为冷冲压或板料冲压。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技术。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）在压力机的简单冲击下，能得到其它加工方法不能或难以得到的形状复杂、精度一致的制件。（2）操作简便，劳动强度低
8、，生产效率高，适合批量生产，便于实现机械化和自动化。（3）尺寸稳定，制件精度高，互换性好。（4）材料利用率高，制件重量轻、刚性好、强度高，在批量生产条件下成本低。（5）在生产过程中，材料表面不易遭受破坏，制件表面质量好，通过塑性变形后，还可以使制件的力学性能有所提高。由于冲压工艺的这些特点，因此其在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头及航空航天器的蒙皮、机身等，均需冲压加工。目前用冲压工艺所获得的制品，在现代汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表及无线电电子产品和人们日常生活中，都占有十分重要的地位。1.2冲压基本工序冲压是机械
9、中常见的一种金属加工方法。冲压既可以加工金属材料，也可以加工非金属材料。由于冲压件的形状、尺寸和精度要求不同，因此，冲压加工的方法是多种多样的。根据材料的变形特点，冲压的基本工序可分为分离工序和变形工序两大类。（1）分离工序 板料在冲压力的作用下，其应力超过材料的强度极限，使之发生剪切而分离的加工工序。（2）变形工序 板料在冲压力的作用下，其应力超过材料的屈服强度，而低于抗拉强度，使之发生塑性变形而成为一定形状的制件的加工工序。主要冲压工序的分类及特征可见下表1-1。表1-1 主要冲压工序的分类类别工序名称工序特征分离工序切断用剪刀或模具切断板料，切断线不是封闭的落料用模具沿封闭线冲切板料，冲
10、下的部分为工件冲孔用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为废料切口用模具将板料局部切开而不全分离，切口部分材料发生弯曲切边用模具将工件边缘多余的材料冲切下来变形工序弯曲用模具使板料弯成一定角度或一定形状拉深用模具将板料压成任意形状的空心件压肋用模具将板料局部拉伸成凸起和凹进的形状翻边用模具将板料上的孔或外缘翻成直壁缩口用模具对空心件口部加由外向内的径向压力，使局部直径缩小胀形用模具对空心件加向外的径向力，使局部直径扩张整形将工件不平的表面压平，将原先弯曲或拉深件压成正确形状1.3 冲压模具1.3.1 冲模的要求冲压模具（简称冲模）是对金属板材进行冲压加工以获得合格产品的工具。在冲压加工过程中，冲模
11、的凸模与凹模直接接触被加工材料并相对作用使其产生塑性变形达到预期的零件。因此对冲模的要求：冲模应该具有足够的强度，刚度和相应的形状尺寸精度；冲模主要零件应具有足够的耐磨性和使用寿命；冲模的结构应该确保操作安全，方便，便于管理和维修；冲模应有使材料方便送进，工件方便取出，定位可靠的装置，以保证生产的工件质量稳定；为使冲模上下运动准确，需要有导向装置；冲模零件的加工和装配应该尽可能简单，尽量采用标准件，以缩短模具的制造周期，降低成本；冲模应具有与压力机连接的部位，以适应安装和管理的需要。1.3.2 冲模的分类冲模按冲压工艺性质分为：冲裁、弯曲、拉深、成形等；按模具的导向方式分为：导柱模、导板模、导
12、筒模和无导向模等；按机械化程度分为：手工操作模、半自动模、自动化模等；按冲模材料分为：钢模、硬质合金模、铸铁模、低熔点合金模、聚氨酯橡胶模等。1.3.3 冲模基本结构组成主要组成有工作零件，辅助装置，导向装置，支撑零件，紧固零件，其他。（1）工作零件：冲模的工作零件是凸模和凹模，在复合模中还有凸凹模。它们成对互相配合，完成对坯料的成形。他们的形状尺寸，尺寸精度，固定方法决定着冲模的性能，模具成本及使用寿命。（2）辅助装置：辅助装置是协助凸模，凹模完成工艺成形不可缺少的装置。（3）导向装置：它是保证上模，下模准确运动的装置，要求工作可靠，导向精度好，有一定的互换性。（4）支承零件：在上模座和下模
13、座上安装着凸模，凹模及其它所有的零件。它们和压力机连接，传递并承受着工作压力。（5）紧固零件：中大型模具大多采用沉头螺栓和销作可卸式连接。模具的连接可靠，拆卸方便也是冲模设计的一个基本要求。1.4 冲压技术的现状及发展方向模具工业是国民经济的基础产业，是“百业之母”，是永不衰亡的行业，模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。我国模具工业解放后从无到有，在经历了半个多世纪的发展， 已有了较大的提高，发展速度十分迅速，目前已初具规模。近年来，对模具技术的探索和研究取得了可喜的成绩。我国模具设计与制造技术的发展经历了手工作坊制造阶段、工业化生产阶段和现代化生产阶段。伴随着计算机技术的
14、快速发展，数字化、信息化模具CAD/CAE/CAM技术和数控加工机床已普遍采用，模具产业正处于高速发展阶段。虽然我国模具技术水平正在逐步提高，但与工业较为先进的国家相比，仍存在较大的差距，纵观我国的模具工业，既有高速发展的良好势头，又存在模具品种少、精度低、结构欠合理、寿命短等一系列的不足，无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，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发展。其主要表现和发展方向如下：（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
15、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发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始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。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、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密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密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，目前精密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
