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1、沙洲职业工学院毕业设计（论文） 前 言1 课题的背景及意义模具设计与制造是一种技术、资金、人才密集型的产业，在我国国民经济中占有非常重要的地位。模具工业作为国家的基础性产业，早在1989年就已被国家定为机械工业技术改造序列第一位，在“十五”规划中列为重点扶持产业，得到了迅速发展。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，作为现代冲压生产的先进模具，能够在一副模具中完成复杂零件的冲裁、翻边、弯曲、拉伸、立体成形等多种冲压工序，它可以将复杂的制件外形或型孔，经分解变成简单的冲压。多工位级进模是技术密集型模具的重要代表，是冲模
2、发展方向之一。级进模，又称多工位级进模、连续模、跳进模，简单说，它是在一副模具内，按所加工的工件分为若干等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压工件某部分的加工。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。级进模的特点有如下：1. 在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成形、拉伸等多道工序故用一台冲床可以完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单位工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了生产率和设备利用率。有些复杂的小零件，若不采用级进模几乎
3、是不能生产的。2. 级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，好像是成本高，但如果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模高很多，一次在许多的情况下采用级进模往往是降低模具成本的较好措施。采用级进模可以用一台冲床取代数台甚至几十台冲床的工作。对提高生产率、降低生产成本十分有利。另外，级进模自动化程度高，操作者可以在冲床危险区以外操作，3. 具有操作安全的显著特点。对工序复杂的工件应首选考虑采用级进模。4. 级进模设计时，工序可以分散。不必集中在一个工位，不存在复合模中“最小壁厚”问题。因而模具强度相对较高，寿命较长。5. 多工位级进模通常采用高速冲床生产冲压件，模具
4、采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有加高的生产效率。6. 多工位级进模通常采用具有高精度的内、外导向和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。7. 多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便、可靠。所以模具工作零件选材必须好，必须应用慢走丝线切割加工、成形磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。8. 多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件精度可达IT10
5、级。因此，级进模主要应用于大批量生产，中、小型零件的冲压。2 课题的来源、研究目的课题来源于本人顶岗实习单位苏州金鸿顺汽车部件股份有限公司的实际课题。研究目的：设计一副能够生产汽车零部件加强支架、具有合理结构、且能保证冲压零件的精度和质量的连续模具；能够熟练使用AUTO CAD、CATIA、UG等软件设计模具模型。通过本课题使自己对级进模设计步骤及产品成型工艺有全面的了解，并能利用CAD/CAM/CAE技术来分析和设计汽车冲压模具，从而缩短产品开发时间，降低成本，提高产品质量。3 课题的研究内容、方法研究内容：1.3.1 模具的冲压工艺分析1.3.2 模具的结构设计1.3.3 模具使用机台的选
6、用1.3.4 模具的制造及技术要求第一章 零件的工艺性分析工件为下图1-1所示加强支架工件，材质为HC220YD+Z50/50FC，材料厚度0.6mm，公差等级IT14，大批量生产。图1-1 工件示意图冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。冲裁件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等
7、要求，从而显著降低冲裁件的制造成本。零件的工艺性分析即根据零件形状尺寸、材料、精度等要求，确定它们对冲压工艺的适应性。其工艺性分析内容如下：1.1 零件的材料分析该零件的材质HC220YD+Z50/50FC为热浸镀锌钢板，相当于普通碳素钢，材料较软，弹性变形量较小，冲裁后的回弹量亦小，因此冲裁零件精度也高。查刘建超所编的冲压模具设计与制造基础P27可知其抗剪强度=320MPa，抗拉强度=400MPa，屈服点强度=235MPa，断后伸长率=31%，由此可见该材料具有良好的塑性及较高的弹性模量，即具有良好的冲裁性能和弯曲性能，因此该材料适合冲裁及弯曲。1.2 零件的结构工艺性及分析该工件为左右对称
8、件，结构形状复杂程度一般，尺寸较小，应注意以下几点：1.2.1 零件有6处R角，尺寸分别是R=3、R=11、R=13，左右对称。材料所允许的最小弯曲半径rmin=0.5t=0.50.6=0.3mm,零件弯曲最小半径r=3mm0.3mm,所以零件不会弯裂。1.2.2 零件需要如下图1-2所示经过2次弯曲才能成形。第一次向上弯曲角度为75度，第二次向下弯曲角度为105度。 图1-2 弯曲成形示意图1.2.3 制件较小，从安全角度考虑，要采取适当的取件方式。1.2.4 大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。1.3 零件的精度分析零件精度要求为IT14，要求不高，所以普通冲裁就可
9、以满足零件的精度要求。级进模制作要求要有高精度的内、外导向和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。第二章 模具设计的技术要求2.1 模具设计基本要求2.1.1 确实达到冲压生产上的三大费用:降低材料费、提高生产性、降低模具费。2.1.2 在进行工艺方案和模具设计时，必须符合冲压模具设计规范标准。当该标准不能指导设计的时候，应提前与客户商议选用中国汽车联合会标准或企业标准。2.1.3 除特别注明外，所有图纸资料必须符合机械制图国家标准GB4457446084，GB13183。2.1.4 所有工艺方案图按2D进行设计，文件类型为dwg或dxf格式；模具用3D进行设计，3D文件类型以C
10、ATIA为主,其次UG格式，2D文件类型为dwg或dxf格式。2.1.5 图面要求a. 视图投影法：第三角法；b. 图幅要求：按机械制图国家标准，但宽度不得超过841mm；c. 图型比例：1/1，1/2，1/3(同一成品各工序比例须一致)；d. 图面使用文字：中文和英文；e. 尺寸表示：公制；f. 图纸标题栏：使用设计标准图框；g. 零件图作图样式：左侧零件；h. 上下模采左右翻转,图纸包含上下平面,主要断面,前视,右视及CAM详图；i. 模具在设计上，要有防反措施；j. 对镶拼结构的镶块应单独绘出零件详图(包含详细加工尺寸,加工与热处理方式及质量精度要求等。k. 有关模具图制图环境规划(图层
11、,线型,颜色,标注尺寸等)依设计标准。l. 模具2D设计软件以Auto CAD 2008(含)以下的版本；3D设计软件以CATIA V5R18为主。2.2 工艺方案图设计技术要求2.2.1 工艺方案图必须表达清楚，尺寸完整正确，能正确指导工艺数模设计及模具设计。2.2.2 工艺方案图必须正确反映以下内容：m. 完成零件冲压加工的所有工序加工内容，并用不同的符号加以区分，工序用如：OP10-BL,OP20-DR 表示；n. 各工序冲压加工方向，当加工方向相对零件车身坐标发生旋转时，应注明其旋转角度；o. 各工序零件送进、流出方向；p. 废料切刀的位置及切边、冲孔废料的排除方式；q. 各工序模具设
12、计基准点、基准线与零件车身坐标之间的对应关系；r. 拉延工序到位标记位置（安放在后工序要切除的废料部位）；s. 零件毛坯尺寸标注，中间工序的切边线及其完整尺寸标注；t. 各加工工序草图（含工序名称、工序加工内容、使用设备、模具代号等）；u. 顶杆布置图、废料流向示意图中各种符号说明。2.3 工艺数模基本要求2.3.1 工艺数模采用三维合格的正版软件，只接受CATIA V5R18或STP文件格式；零件工艺数模尺寸满足工艺方案设计要求，零件型面尺寸按客户提供的产品数据，误差不超过0.01mm；2.3.2 所有零部件在建模中的坐标以零件工艺方案的基准点坐标为准；2.3.3 所有零部件数模均应保持参数
13、化；2.3.4 模具的特殊线（切边线、分模线等）应计算并做出相应的线框模型和线型颜色区分；2.4 模具设计技术要求2.4.1 在正常使用情况下，按照月50000件次为期限定期维护为前提，可以生产80万件次以上进行模具设计。2.4.2 钝角修边及锐角修边均不能超过15；00 0 2.4.3 对于孔径尺寸的公差应取75%值，如10 +0.1孔径尺寸应取10.075；2.4.4 模具安装定位方式在设计中要确定；2.4.5 模具导向类型为自润滑式导柱、导套、导板，导柱、导套要用螺钉固定；2.4.6 模具导向形式：带有侧整形、侧切边冲孔型模具采用导板+导柱导套形式，其导向件尺寸按标准选用；2.4.7 模
14、具必须要有足够的安全性，设计时必须考虑安全螺钉或侧销；2.4.8 必须保证零件在模具内定位可靠，每工序完成后零件不粘模，具有良好的生产可操作性；2.4.9 模具按客户提供的生产线设备参数进行设计，保证模具在给定的设备上的可生产性，模具长、宽应控制在工作台面以内，结构必须紧凑；2.4.10 模具高度：依客户提供之设备清单中的机台参数设置，模具设计需依钣件实际需求合理设计模高并遵守客户对模高要求,同一零件（含其对称件）的模具封闭高度应保持一致，且确保操作方便；2.4.11 成形模中的R25以下形状半径部位淬火硬度达到HRC50以上，其它模具材料在模具会签时按客户指定执行,须附硬度试验报告；2.4.
15、12 对于拉伸、成形、翻边料厚1.0mm的必须使用Cr12MoV以上钢材,1.0mm料厚1.5mm必须使用Cr12MoV以上材料并做TD处理,料厚1.5mm必须使用SKD11以上材料并做TD处理，附品质保证书，热处理报告及送货单。2.4.13 对于修边、冲孔部份使用SKD11以上材质, 淬火硬度HRC5660附硬度试验报告；2.4.14 为确保模具寿命,模具制作在钢材选用必须依客户要求,不可任意更换,模具五金标准零件须遵守设计规范要求,任何的改变都必须经过客户的同意；2.4.15 必须有模具总重量字体标识；2.4.16 模具涂色：客户标准；2.4.17 冲压模具上均加自由状态下的弹性支撑或刚性支撑，并设计模具限位器和安全平台；2.4.18 要求废料单件滑出模具外，其废料对角线长度不允许超过350mm；2.4.19 所有易损件必须做备品（结构会签时确认），标准件备品备件按备件设定基准执行；2.4.20 所有的模具在结构上应设计成单动式；2.4.21 模具在设计上，必须安装有防反措施；2.4.22 模具上应安装铝制标牌（
