铁芯片无废料跳步模设计

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1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书 第 1 页 共 32 页铁芯片无废料跳步模设计铁芯片无废料跳步模设计绪绪 论论模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母” 。近十年来，随着国民经济的快速发展，作为工业品基础的模具行业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。据统计，我国（未包括台湾、香港、澳门）现有模具厂已超过 1700家，从业人员达 60 多万人。模具分为冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。其中，冷冲压模具历史悠久、用途广、

2、技术成熟，在各种模具中所占比重最多。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个市场的 60%以上。例如，一种车型的轿车共需模具 4000 套，价值达 2 亿元到 3 亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约 150 个，共需模具约 350 套，价值约 400 万元；单台彩电大约有150 个零件需用模具生产，共需具约 140 套，价值达 700 万元。其中所需模具大部分为冷冲压模具。冲压是在室温下。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。也叫冷冲压.在冲压过程中，将材料加工成零件的一种特殊工艺装配，称为冲压模具。冲模是在实现冲压加工中必

3、不可少的工艺装配，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：没有先进的模具，先进的冲压成型工艺就无法实现。在冲压零件的生产中，合理的成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是比不可少的三要素。与切削加工相比，冷冲压靠模具和设备完成加工过程，所以具有生产效率高、加工成本低、材料利用率高 、产品一致性好、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点。一台普通冲压设备每分钟可生产零件好几十件 ，而高速冲床的生产率可大每分钟数百件甚至上千件。因此，大批量生产的机械、电子、轻工等产品，都大量使用冷冲压零件。在国防方面，飞机、导弹、各种枪支与炮弹等产品中，冷冲压加工的零件比

4、例也是相当大的。随着汽车和家用电器等行业的飞速发展，在工业发达的国家，对发展冷冲压生产给予了高度重视。据近年来的统计，美、日等发达国家的模具工业年产值已经超过机床工业产值的 6%12%。河南机电高等专科学校毕业设计说明书 第 2 页 共 32 页由于 冷冲压不需要加热，也不想切削加工那样，将大量的金属切成碎屑而消耗大量能量，所以它是一种节能的加工方法；冲压制品所用的原材料是冶金厂大量生产的廉价的钢板和钢带，在冲压加工中材料表面质量不受破坏，故冲压件的表面质量好，着是任何其他加工方法所不能竞争的。冲压模具作为制造产品（或半产品）的一种工具，其作用是完成某种工艺。模具设计必须满足工艺要求，最终满足

5、产品的形状、尺寸和精度的要求。因此冲压设计师必须掌握冲压工艺，包括冲压工艺的分类、各种工艺计算、工艺制订等基础知识，而后才可以选择模具的类型，进行模具设计，使模具的类型、结构及尺寸等满足工艺及产品的要求。冷冲压工艺大致分两类：分离工序和成型工序。分离工序的目的是在冲压过程中将冲压件与板料按一定的轮廓线进行分离：分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。成型工序的目的是使冲压毛胚在不破坏其完整性的条件下产生塑性变形，并转化成产品所需要的形状：成形工序又分为弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形、扩孔、缩孔和旋压等。冷冲压模具是冲压生产的主要工艺设备。冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等，与模具结构及

6、设计是否合理关系极大。未来冲压模具制造技术发展趋势：模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、 “精度高”、 “质量好”、 “价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1) 全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

7、(2) 高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3) 模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模河南机电高等

8、专科学校毕业设计说明书 第 3 页 共 32 页具扫描系统已在汽车、摩托车、(4) 电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5) 提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。(6) 优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处

9、理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。(7) 模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8) 模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。作

10、为一名未来的模具设计工程师，这次冲压模具的设计，就是我工作前进行模具设计的一次练习，是我对自己三年所学知识的一次综合性运用；使我将所学的知识系统的连贯起来。在老师的指导下，进一步认识到自己的不足，进而加以提高。这次设计使我对冲压模具的设计规程有了更加深入的了解，认识到了冲压模具在社会生产领域中的重要性，这让我对自己所从事的工作充满了自豪感，对自己的以后的工作充满了希望和信心。我以后一定会尽自己最大的努力，在模具制造和设计的这一行业中做出最大的贡献，为我国的模具事业发展奉献自己微薄的力量。由于资料收集不足，文字水平有限，在设计中难免有许多不尽人意之处，还恳请老师给予引导指正。河南机电高等专科学校

11、毕业设计说明书 第 4 页 共 32 页第第1 1章章 设计内容及要求设计内容及要求1.11.1 制件图、材料及要求制件图、材料及要求零件名称：一字型，山字型工件 材料：硅钢片 厚度：0.5mm生产批量：大批量设计方案：铁芯片无废料跳步模冲压完成图纸要求：1、一张装配图（计算机绘图）河南机电高等专科学校毕业设计说明书 第 5 页 共 32 页2、零件图3、模板图4、说明书不少于 10000 字第第2 2章、冲裁件的工艺分析章、冲裁件的工艺分析分析该零件的尺寸精度，其料党的尺寸及公差 26.90.02mm,按1表 2.7.5 查得，用一般精度的模具可达到的料带公差为0.15mm，即可满足零件的精

12、度要求，从零件的形状.尺寸标注及生产批量等情况看，也均符合冲裁的工艺要求，并且只需一次落料即可，工件其它尺寸的公差未标注，全部视为自由公差，为 IT12 的尺寸精度一般的普通冲裁能够满足工件的要求。冲压工艺方案的确定:该工件包括落料，切边两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：落料。采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。方案一：模具结构简单，只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求；方案二：模具制造的精度高，成本高，难以满足大批量生产要求。方案三也只需要一副模具，但对于同时冲两个工件，还是这个好，此模具制造

13、的精度高，模具制造的成本高。通过对以上三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。但由任务书可知，对于这个工件要求采用铁芯片无废料跳步模进行冲裁。河南机电高等专科学校毕业设计说明书 第 6 页 共 32 页第第3 3章章 主要设计计算主要设计计算3.13.1 排样方式的确定排样方式的确定根据零件的形状和复杂程度，我采用直排的方式排样。3.23.2 毛胚的确定毛胚的确定此模具为无废料冲裁，没有搭边值，就同时冲下 2 个不同种的工件，由零件图和排样图可以计算条料的宽度 B=27mm，一个步距的长度为 s=24.0mm 可得下表：河南机电高等专科学校毕业设计说明书 第 7 页 共 32 页3.

14、1 排样图表3.1 排样计算表3.33.3 冲裁力的计算冲裁力的计算 3.3.13.3.1 冲裁力冲裁力 该模具采用单工序落料模，拟选择弹性卸料卸下工件，冲压力的计算如下,由1p69可得冲裁力 ： F=KLtb式中：F冲裁力L是冲裁周边的长度，这里面为总长度=222mmt材料的厚度为0.5mmb材料的抗剪强度取500MPaK安全系数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口 的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取1.3。根据以上数据得计算可得F=N下面我们分别对卸料力、推件力和顶件力进行计算：卸料力Fx=KxF推件力Ft=nKtF顶件力Fd=KdF式中：F为

15、冲裁力为72.02KN名称公式结果备注冲裁件的面积 AA=102x27=27542754条料宽度 BB=2727步距 SS=2424此模具为无废料冲模采用浮升，（打板）卸料板压料装置课本 P65 表 2.5.2课本 P65 表 2.5.2课本 P65 表 2.5.2课本 P65 表 2.5.2课本 P65 表 2.5.2课本 P65 表 2.5.2课本 P65 表 2.5.2课本 P65 表 2.5.2课本 P65 表 2.5.2课本 P65 表 2.5.2河南机电高等专科学校毕业设计说明书 第 8 页 共 32 页kx卸料力系数Kt推件力系数Kd顶件力系数 有1得他们分别取0.05、0.63

16、和0.08n同时卡在凹模内的冲裁件或废料的个数，取h=1.2mm 则n =h/t=1.2/0.5=3可得Fx=3.6KN Ft=181.49KN Fd=5.76KN因为采用的弹性卸料和上出料方式，由1P71(26.7)可知冲压的总工艺力为F总=Fx+ Fd +F=81.38KN3.3.23.3.2 压力中心的确定及相关尺寸的计算压力中心的确定及相关尺寸的计算计算压力中心，首先根据前面的设计画出凹模型口图如下图，为了尽可能保证模柄轴线、压力机滑块的中心和压力中心重合，依次防止偏载对模具和压力机带来的损害。按比例画出工件形状，将工件轮廓线分为L1，L2.L5的基本线段，并选定坐标系XOY，计算步骤如下：a a 建立坐标系XOY如图所示,因工件左右对称，其压力中心一定在对称轴Y上，即X0=0b b 确定各个凹模的压力中心在XOY坐标系中的坐标：图3.1 压力中心计算示意图课本 P65