械毕业设计（论文）-支板的冲压模具设计

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1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书11 绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的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。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1 国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 50 多万人，2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13

2、 亿 美元，出口模具4.91 亿美元，分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元，为净进口量较大的国家。全套图纸，加在 2 万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；三资及私营企业发展迅速；国企股份制改造 步伐加快等。河南机电高等专科学校毕业设计说明

3、书2虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 1520 万美元，有的高达 2530 万美元，与之相对

4、的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国

5、内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.1.2 国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大

6、差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 河南机电高等专科学校毕业设计说明书31） 模具日趋大型化； 2）在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术； 3）模具扫描及数字化系统； 4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10）开发新的成形工艺和模具。1.2 国外模具的现状和发展趋势模具是工业生

7、产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上；国外模具企业的组织形

8、式是大而专、大而精。2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（ VDMA）会员模具企业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右，而国外模具工河南机电高等专科学校毕业设计说明书4业发达国家大多 1520

9、 万美元，有的达到 2530 万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上，而我国才达到 451.3 冲裁模具设计与制造方面1.3.1 支板冲裁模具设计的思路冲压工艺过程设计：分析冲压件零件图确定冲压件的工艺总体方案 确定并设计各工序的工艺方案编制冲压工艺规程支板冲压模具设计： 确定模具类型及结构形式选择条料的定位方式选择卸料与出料方式绘制模具总装配图选用标准模具零件 校核冲压设备的基本参数、合理选择设备支板冲压模具制造的基本内容与步骤：审核模具设计图及模具加工工艺规程模具零件加工过程模具装配过程试模与调整过程1.3.2 支板冲裁模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所

10、用时间 10 天；2.确定加工方案，所用时间 5 天；3.模具的设计，所用时间 30 天；4模具的调试所用时间 5 天河南机电高等专科学校毕业设计说明书52 冲裁件的工艺性分析零件名称：支板材 料：20 钢料 厚：1.8mm生产批量：大批量2.1 结构尺寸冲裁件的形状对称、结构简单;为了提高模具的寿命，同时考虑到模具的加工难易程度及热处理时在尖角处易开裂，最好将尖角部位改为 R 的工艺性圆角; 最小孔至边缘的距离 3.5mm1.5t。因此，适宜冲裁加工。2.2 精度零件的尺寸公差 介于 IT11IT13 之间,无其他要求，利用13.02.0.1. 6,53,7R普通冲裁既能满足零件的图样要求。

11、一般模具的制造精度高于零件精度 24 个等级，模具的制造精度等级取为 IT82.3 材料冲裁件材料为 20 钢，为优质碳素结构钢，具有良好的弹性及韧性，冲裁性能好；河南机电高等专科学校毕业设计说明书6其抗剪强度 。MPa410河南机电高等专科学校毕业设计说明书73 确定工艺方案及模具的结构形式冲裁件的尺较小，形状简单，大批量生产，要求生产效率高；制件的成型工序只有冲孔、落料两道工序，可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料级进模。复合模具的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产效率也较高，尽管模具结构比较复杂，但零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。级进模虽然生产效率高点，但零件的冲裁精度不易保证

12、，欲保证冲裁件的形位精度，需要在模具上设置导正销进行导正，故模具制造、安装较复杂。通过对比，零件的冲压生产采用正装复合模生产。由于零件的尺寸较小，可以采用双侧刃左右对称的导料板导向，以便于送料。考虑到零件的工艺特点及零件的精度要求不高，可以采用后侧导柱模架。4 模具的设计计算河南机电高等专科学校毕业设计说明书84.1 排样、计算条料宽度首先确定工件在条料上的排列方式，制件的形状成山字形，采用直对排，同时可以保证材料的利用率。查手册确定各搭边值，查表取侧搭边值 a=2.5mm，工件间的搭边值 b=1.8mm。有测压装置条料宽度的计算：B =Dmax+2a 00Dmax制件宽度方向的最大尺寸； a

13、侧搭边值； 代入数据计算： B =42+2.52 =47.5 mm;工件在条料上采用的是直005.05.对排的方式，如图（1-1）所示，则理论上条料的宽度值 B=47.5 +6=53.5 mm。05.05.工件的排样图如下图（1-1） 1,818.5522.0.041.80（1-1）计算材料在一个步距内的利用率 ；=%10/s式中 一个步距内工件的实际面积；一个步距所需的毛坯的面积0s则 7510546/982河南机电高等专科学校毕业设计说明书9根据一般的市场供应情况，原材料选用 1000mm2000mm2mm 的冷轧薄钢板，每块可切成 55mm1000mm2mm 的规格条料，材料剪切利用率较

14、高，也较合理。则实际料宽为 55mm.计算材料剪切利用率 ；1BLnA/1n1 张板料上冲裁件的总数目；B条料的宽度；L板料的宽度 。一张板能冲出零件的个数 (取为整数)。416/904/)5.210(n则 ；%675/9481两导板间的间距为： ；其中 C 为条料与导料板间的间mCBl隙值，查表得 C 值为 5mm。导板的厚度由板料的厚度值决定的，查表取导板的厚度值为 4mm。4.2 冲压力的计算冲模采用弹性卸料装置和上出料方式，故冲压力为: ,顶卸 pp0 lcp式中的 冲孔时的力cp落料时的力l计算冲裁力 查表kltlMPa410KNpl 8.2/8.273.1Pc.计算卸料力、顶件力,

15、查表 ； ，查表取 ;06顶KpF顶顶 045.卸。 pKF卸卸 则 ； Nplc.8)06.（顶 KNlc3.6)45.（卸计算总冲压力 KNlc180顶卸选用冲裁设备,一般压力机选用时，取的安全系数为 1.5，所以压力机选用时其公称压力值不小于 1601.3=208KN。最大闭合高度应大于冲模的闭合高度 +5mm;工作台的工作尺寸应满足模具的安装要求。结合工厂实际情况，初选 J23-25 开式双柱可倾压力河南机电高等专科学校毕业设计说明书10机。4.3 确定压力中心用解析法求模具的压力中心的坐标。初选坐标系如图（2-2）所示。 因工件左右对称，即 x=0.故只需计算 y. 将工件冲裁周边分成 l1,l2,l3,l4,l5,l6 基本线段 ，求出各段长度的重心位置： ml321my0132l.73 y6m54m4l9.1 mlrby76.3)/2(5826 36y= =19.32mm.654321654321 /lllylylyl 4.4 冲模刃口尺寸的计算依据工件上所标注的尺寸公差，工件的精度等级处于 IT11IT13 之间，工件所用的材料为 20 钢，查手册取模具的磨损系数 x=0.75，凸凹模的之间的间隙为。因为凸凹模的形状较复杂，凸凹模的制造采用配作mZZ14.0108.a