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1、桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用 第4页 共34页编号： 毕业设计(论文)说明书题 目： 挡板冲裁级进模设计 院 （系）： 应用科技学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 030Y20135 指导教师： 职 称： 高级实验师 高级工程师 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2007 年 6 月 15 日目 录1 引言41.1 课题的提出41.2 国内外的研究现状及存在的问题41.3 本设计需完成的工作42 冲裁机理分析52.1 冲裁变形过程分析52.2 冲裁件质量分析62.3 冲裁模间隙62.4 间隙对冲裁力的影响73 冲压件工艺设计73
2、.1 冲压件工艺性分析83.2 工艺方案的确定及模具结构类型84 材料的经济利用84.1 排样设计84.2 搭边84.3 计算材料利用率85 压力中心与冲压力的计算85.1 压力中心的计算85.2 冲压力的计算85.3 降低冲裁力的方法86 工作零件刃口尺寸计算86.1 刃口尺寸计算原则86.2 刃口尺寸设计计算86.3 卸料橡胶的设计87 模具总体结构设计87.1 模具类型的选择87.2 定位方式的选择87.3 确定送料方式87.4. 确定卸料形式87.5. 模架形式88 主要零部件的结构设计88.1 工作零件的结构设计88.1.1落料凹模88.1.2典型组合的选择88.1.3 落料凸模尺寸
3、的确定88.1.4 冲孔凸模尺寸的确定88.2 定位零件的设计88.2.1.导正销88.2.2.导料板的设计88.2.3.挡料销88.2.4始用挡料装置88.3 卸料零件的设计88.3.1 卸料板88.3.2 卸料螺钉的选用88.3.3 顶件块88.3.4 顶杆88.4 模架及其他零部件88.4.1模架的选用88.4.2模 柄89 计算模具闭合高度810 绘制模具总装图811 选择压力机并校核闭合高度812 典型零件的制造工艺812.1 工艺路线的拟定812.1.1 表面加工方法的选择812.1.2加工路线的划分812.1.3加工工序的组成812.1.4加工顺序的安排812.2 制订加工工艺规
4、程的指导思想812.3主要成型零件的加工工艺813 结论8谢 辞8参考文献81 引言1.1 课题的提出目前，冲压技术广泛应用于金属制品个行业中，如汽车，仪表，家用电器等工业中，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中占有重要的地位。随着经济的快速发展，模具制造业在工业中所占的地位越来越重要。冲模技术的水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品，技术经济效果显著，深受制造行业的重视。冲压工艺是塑性成型加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可
5、以加工金属材料，而且也可以加工非金属板料。冷冲压的加工方式具有生产效率高，产品一致性好，使用于大批量生产等特点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。因此，冲压技术对发展生产，增强效益，更新产品等方面具有重要作用。1.2 国内外的研究现状及存在的问题改革开放以来，通过技术引进和合资经营，我国的冲模技术有了长足的进步，在冲模技术领域采用了CAD、CAM、CAE技术和先进制造技术，显著的缩短了冲模技术和制造周期，提高了冲模质量，实现了冲模工作零件的互换，但是大多数企业仍然沿用传统的冲模技术和制造方法，有些冲模特别是汽车覆盖件冲模仍然依靠进口，严重地影响了我国机电产品自主开发的能力和改型
6、更新的速度。我国正处模具设计制造水平提升关键期，中国正在成为全球制造业中心，板料成型加工是先进制造业的重要组成部分。目前，我国设计制造的精密多工位级进模和多功能模具，与国外同类模具水平相比，从模具结构、制造精度、制造周期、使用寿命等指标来衡量，水平相当或接近，完全可以替代进口。提高冲模技术可以从两方面入手，一方面是提高冲模所体现的冲压工艺水平，开发冲压新工艺；另一方面是通过采用计算机技术（冲模CAD、CAM、CAE技术）和先进制造技术（数控多轴联动加工中心，CNC高精度电火花和线切割加工，CNC点位坐标镗、坐标磨和连续轨迹坐标磨等），提高冲模设计和制造的水平。冷冲压与其他加工方法相比，具有独到
7、的特点，所以在工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部分越来越多的采用冷冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。在这些部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工，大大提高了生产率，降低了成本。1.3 本设计需完成的工作本课题主要研究的是级进模的设计。级进模在压力机一次冲程中，在有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最后工序冲出完整工件。因为级进模是连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高。级进模冲裁可以减少模具
8、数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化。但它在定位中产生的累计误差会影响工件精度，因此级进模多用于生产批量大，精度要求不高，需要多工序冲裁的小零件加工。本设计模具用于加工挡板。本级进模设计的内容包括零件的工艺性分析，工件的尺寸精度，刃口尺寸的计算模具的整体结构，选择正确的压力机，各部分零件的标准和材料，零件的尺寸设计，主要加工零件的加工工艺等，主要内容如下：(1）到模具制造相关企业调研，了解模具生产，制造，加工情况。结合本设计课题，查阅相关资料。(2）分析设计已知工件级进模具。充分分析工件结构，工艺性，了解级进模机构及工作原理，进行必要的计算，确定模具设计的基本步骤，设计模具的基本参数，设
9、计模具的主体结构，工作零件，卸料装置，导料装置等。(3）绘制模具总装配图，零件图，完成本工件的级进模设计。(4）分析制定主要零件加工工艺。根据主要零件结构，技术参数要求，进行工艺计算，编制主要零件加工工艺规程。2 冲裁机理分析生产中为了满足冲压零件形状、尺寸、精度、批量、原材料性能等方面的要求，采用多样的冲压加工方法。概括起来可以分为分离工序与成形工序两大类。分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工艺方法、主要分离工序有落料、冲孔、切边、剖切、整修等，其又以冲孔、落料应用最广。落料和冲孔是使坯料沿封闭轮廓分离的工序。冲裁加工之后，材料分成两个部分冲孔是指在板料或者工件上冲出所需形状的孔，
10、冲去的为废料，即封闭轮廓外的部分是工件，封闭轮廓内的部分是废料而落料是指从板料上冲下所需形状的零件或者毛坯，即封闭轮廓内的部分是工件，封闭轮廓外的部分是废料。落料工序和冲孔工序的变形过程和模具结构是相同的，习惯上统称为冲裁。冲裁既可以加工出成品零件，又可以为其他成形工序制备毛胚。2.1 冲裁变形过程分析冲裁工序是利用凸模与凹模组成上、下刃口将板料置于凹模上，凸模下行使板料变形，直至全部分离。因凸模与凹模之间存在间隙z,使凸、凹模作用于板料的力呈不均匀分布，主要集中于凸、模刃口。冲裁变形过程见下图。在具有尖锐刃口及间隙合理的凸、凹模作用下，板料的变形过程可分为弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段
11、。(1) 弹性变形阶段凸模与板料接触后，使板料压缩产生拉伸和弯曲弹性变形，此时，板料内应力没有超过材料的弹性极限。若卸去载荷，板料则恢复原状。 (2) 塑性变形阶段当凸模继续下压，板料内的应力值达到屈服强度时开始产生塑性流动、滑移变形，在凸、凹模的压力作用下，板料表面受到压缩，由于凸、凹模之间有间隙存在，使板料同时受到弯曲和拉伸的作用，凸模下的材料产生弯曲，凹模下的材料则向上翘曲出现弯曲和拉伸形成的圆角，并且出现压痕。随着凸模挤入板料的深度增大，塑性变形程度逐渐增大，变形区材料硬化加剧，直到刃口附近的板料内应力达到材料强度极限，冲裁力达到最大值，板料出现裂纹，开始破坏，塑性变形阶段结束。(3)
12、 断裂分离阶段凸模的继续压入，使刃口附近的变形区的应力达到材料的破坏应力，在凹、凸模侧面的变形区先后产生裂纹。已形成的上、下裂纹逐渐扩大并沿最大切应力方向向材料内层延伸，甚至两裂纹相遇重合，板料被剪断分离，冲裁过程结束。2.2 冲裁件质量分析冲裁件质量主要是指冲切断面质量、表面质量、形状误差和尺寸精度。对于冲裁工序而言，冲裁切断面质量往往是关系到工序成功与否的重要因素。冲裁件冲切断面可以明显地区分为四个部分:光亮带、断裂带、圆角和毛刺。光亮带的形成，是在冲裁过程中冲裁模具刃口切入板料后，板料与模具刃口侧面挤压而产生塑性变形的结果:光亮带部分出于具有挤压特征，表面光洁垂直，是冲裁件切断面上精度最
13、高、质量最好的部分。光亮带所占比例通常是冲裁件断面厚度的1/2-1/3。 断裂带是在冲裁过程的最后阶段，板料剪断分离时形成的区域，是模具刃口附近裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的断裂面。断裂带表面粗糙并略带斜角，不与板平面垂直。圆角形成的原因，是当模具压入板料时刃口附近的材料被牵连变形的结果。材料塑性越好，则圆角带越大。冲切断面上的毛刺是在冲裁过程中出现微裂纹时形成的。随后已形成的毛刺被拉长，并残留在冲裁件上。影响冲裁件冲切断面质量的因素很多。冲切断面上的光亮带、断裂带、圆角、毛刺等四个部分各自所占断面厚度的比例也是随着制件材料、模具和设备等各种冲裁条件不同而变化的。分析研究表明，凸凹模之间的
14、间隙值是最主要的影响因素。提高冲裁件质量。重要的是必须清楚间隙的影响规律，并寻求获得合那间隙的确定方法。2.3 冲裁模间隙冲裁模具的凸、凹模间隙对冲裁件断面质量有很大的影响。间隙适中时，上、下裂纹互相重合，冲裁件断面虽有一定斜度，但比较平直、光洁且毛刺很小。当间隙过小时，由于分离面上、下裂纹向材料中间扩展时不能互相重合，将被第二次剪切才完成分离，因此出现二次挤压而形成二次光亮带，毛刺也有所增长，冲裁件毛刺容易清除拱弯，断面比较垂直。间隙过大时，材料受到很大的拉伸和弯曲应力作用，冲裁件光亮带小，圆角和斜度加大，毛刺大而厚，难以去除。表1和表2缝冲裁件断面质量要求。表1 普通冲裁断面的近似粗糙度值板料厚度112233445表面粗糙度值3.26.312.52550表2 普通冲裁断面允许的毛刺高度板料厚度0.30.30.50.30.50.30.50.30.5普通冲裁断面允许的毛刺高度0.0150.020.030.040.05普通冲裁断面允许的毛刺高度0.050.080.100.130.15当间隙过大或过小时均使冲裁件尺寸精度降低。同时，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力和冲裁力等。2.4 间隙对冲裁力的影响随着问隙的增
