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1、江苏省自学考试江苏省自学考试冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计课程设计计算书课程设计计算书设计题目设计题目力调节杠杆的级进模冲压设计学生姓名学生姓名准考证号准考证号指导老师指导老师成绩评定成绩评定南京工程学院南京工程学院二一三年十月目 录前 言.- 3 - 1.绪论 .- 4 - 1.1 课题设计简介及意义.- 4 - 1.2 冲压工艺分类- 4 -1.3 国内模具的现状和发展趋势.- 5 - 2.冲压件工艺性分析- 8 - 2.1 分析冲压件工艺性- 8 - 2.2.拟定冲压工艺方案- 9 - 3.冲裁模工艺计算及设计.- 10 - 3.1 冲裁尺寸计算.- 10 - 3.2 冲裁工艺力计
2、算.- 12 - 3.3 模具刃口尺寸计算.- 14 - 4.模具主要零件的设计.- 16 - 4.1 凸凹模结构设计.- 16 - 4.2 凹模固定板- 17 - 4.3 凸模固定板.- 18 - 4.4 卸料板.- 18 - 4.5 定位零件设计.- 19 - 4.6 卸料橡胶的设计.- 19 - 4.7 其他结构设计.- 20 - 4.8 冲压设备的选择- 21 -5. 设计并绘制装配总图.- 22 - 7.主要参考资料.- 24 - 8附件.- 25 -前 言力调节杠杆冲压工艺及冲压模具设计，通过对冲压件的全面分析和有关冲压工艺的资料阅读，了解有关模具设计的基本概况，确定合理的冲压工艺
3、方案，设计冲压工序的模具，使用标准的模架，使用 UG 三维绘图软件绘制模具三维图，对冲压机构进行工艺分析。明确了设计思路，确定冲压成型工艺过程对各个具体部分进行计算和校核，这样设计出来的结构可确保模具工具可行性运行，保证了其他部件的配合，根据三维图绘制模具的二维图和零件图。通过力调节杠杆的设计，巩固和深化了所学知识，并对有关冲压知识和模具设计的现状和以后的发展趋势有了充分的了解。关键词：冲压工艺；力调节杠杆；模具设计；冲压模具力调节杠杆的级进模设计1.绪论1.1 课题设计简介及意义课题设计简介及意义本次我设计的题目是“力调节杠杆的冲压工艺级进模设计” 。本设计是根据冲压工艺及冲模设计的基本要求
4、、主要内容及相关的技术资料而编写的。内容涉及到冲压工艺与模具设计 、 机械零件设计手册等课程。模具设计是随着生产和技术的发展，在冲压模具冷锻为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。模具作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛和重要的工艺装备。采用模具生产制片和零件，具有生产效率高，可实现大批量生产、节约原材料、实现无切削加工、产品质量稳定、具有良好的互换性，操作简单、对操作人员没有很高的技术要求等特性。利用模具批量生产零件加工费用低，所加工出的零件与制件可以一次成形，不需径向再加工，能制造出其他加工工艺方法难以加工，形状比较复杂的零件制品
5、，容易实现生产的最大化的等点。冲压加工在机械、车辆、电机、电器、仪器仪表、农机、轻工、日用品、航空航天、电子、通信、船舶、铁道、兵器等各个领域获得相当广泛的应用。本课题设计运用了冲压工艺与模具设计的相关知识，在了解理论知识的前提下进行设计实践，从而加深对冲压工艺与模具设计课程的理解掌握。本设计的主要目的就是使我们学生理论联系实际，培养灵活运用基础知识和独立分析、设计及解决实际问题的能力。1.21.2 冲压工艺分类冲压工艺分类1.2.1 按变形性质分类（1）分离工序 被加工材料在外力作用下产生变形，当作用在变形部分的相当应力达到了材料的抗剪强度，材料便产生剪裂而分离，从而形成一定形状和尺寸的零件
6、。这些冲压工序统称分离工序，如剪裁一冲孔、落料、切口等。（2）成形工序 被加工材料在外力作用下，作用在变形部分的相当应力处于材料的屈服极限与强度极限之间，材料仅仅产生塑性变形，从而得到一定形状和尺寸的零件，这些冲压工序统称成形工序，如弯曲、拉深、成形等变形工序。1.2.2 按基本变形方式分类（1）冲裁 使材料沿封闭或不封闭的轮廓剪裂而分离的冲压工序为冲裁，如冲孔、落料等。（2）弯曲 将材料弯成一定角度或形状的冲压工序称为弯曲，如压弯、卷边、扭曲等。（3）拉深 将平板毛坯拉成空心件，或将空心件的形状和尺寸用拉深模作进一步改变的冲压工序，称为拉深，有不变薄拉深和变薄拉深。（4）成形 使材料产生局部
7、变形，以改变零件或毛坯形状的冲压工序称为成形，如翻边、缩口等。1.2.3 按工序组合形式分类（1）简单工序 当零件批量不大、形状简单、精度要求不高时、尺寸较大时，在一副模具内只完成零件的一个工序，称为简单工序。（2）组合工序 当零件批量较大、尺寸较小、精度要求较高时，将两种或两种以上的工序组合在一副模具内完成称为组合工序。根据工序组合方法又可分为：复合冲压、级进冲压、级进-复合冲压的冲压方式。1.31.3 国内模具的现状和发展趋势国内模具的现状和发展趋势1.3.1 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大约有 2 万 多家，从业人员约 5 万人，20
8、04 年模具行业的发展宝石良好的势头，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 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，为净进口量最大的国家。 在 2 万多家生产厂点中，有一半以上的自产自用的，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，其余的都是小型企业，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半模
9、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。 虽然说我国模具有发展迅速，但远远不能适用国民经济发展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”企业虽然已经在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 制和机制尚不适用市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽 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，在市场中经常属于被动地位，我国每个模具职工平均年创造值约 合
10、 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 15-20 万美元，有的高达 25-30 万美元， 与之相对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，但总体仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率要比国外企业低 很多，有用体制和资金等原因，引进设备不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题 长期得不到好的解决。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
11、业化生产水平低，专业化分工不 细，商品化程度低，目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其余为自产自 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，与国际水平相比落 后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率也对模具质量，成本有较大的影响， 对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料机模具相关技术落后，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，无论是品种还是质量规格，都 有比较大差距，塑性，板材，设备等性能，也直接影响模具水平的提高。 1.3.2 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
12、术在过 去几十年得到了快速的发展 但与国外工业发达国家相比仍存在较大的差距，尚不能 满足国民经济高速发展的需求。未来十年 中国模具工业和技术的主要发展方向包括以 下几方面： 模具日趋大型化； 在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术； 模具扫描及数字化系统； 在塑料模具中推广应用热流通技术 ，气辅注射成型和高压注射成型技术； 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 发展优质模具材料和先进的表面处理技术 ； 模具的精度将越来越高；模具研磨抛光将自动化，智能化； 研究和应用模具的高速测量技术和逆向工程； 开发新的成型工艺和模具。 1.3.3 国外模具的现状和发展趋势 模具是工业生产
13、关键的工艺装备，在电子，建材，汽车，点击，电器仪表，家电 和通讯器材等产品中，60%-80%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，搞精度，高一致性和清洁环保的特性，是其他价格制作所无法替代 的。模具生产生产水平的高低，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 600-650 亿美元左右。美国，日本， 法国，瑞士等国家年出口模具两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，长寿命模具比例占到 50%以上；国外模具企 业的
14、组织形式是“大二专” “大二精” ，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，德国有模具协会约 有 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每句结 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 产值比较高，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 业发达的国家大多 15-20
15、 万美元，有的打到 25-30 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 45%。2.冲压件工艺性分析2.12.1 分析冲压件工艺性分析冲压件工艺性图 2-1-1所需冲压件如图 2-1-1 所示，进行工艺分析如下：1.材料：该冲裁件的材料属常用中碳调质结构钢 45 钢。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源方便。2.零件结构：该冲裁件结构简单，由两个内孔 6 和 35 和外轮廓构成，比较适合冲裁。3.尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按 IT14 级
16、确定工件外形尺寸的公差按 IT12 确定两个孔的尺寸公差。查公差表可得主要尺寸为：37068.mm、31. 0549.mm、37056.mm、1807.mm、31035.mm、250 035.mm、120 06.mm。综上几个方面得出结论：该件冲压性良好，适合冲裁。2.2.2.2.拟定冲压工艺方案拟定冲压工艺方案2.2.1 冲压工序分析该零件包括冲孔，落料两个基本步骤，可以采用以下三种工艺方案1.先落料，冲孔，采用单工序模生产2.落料冲孔复合冲压，采用复合模生产3.冲孔落料连续冲压，采用级进模生产2.2.2 工艺方案的比较方案 1：模具结构简单，但需要两道工序，两道模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难于满足零件大批量生产的需要，由于零件结构简单，为提高生产效率，主要采用复合模或级进模冲裁方式。方案 2：采用复合模，压力机一次行程内可以完成两个或者两个以上工序，生产效率高，适合大批量零件生产，冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好，适宜冲薄料。
