《冲压模具毕业设计说明书修改版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压模具毕业设计说明书修改版（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 引言 冲压工艺与模具设计是材料成型及控制工程专业模具方向的主干专业课。本课程论述冷冲压的机理，各种板材成型中出现的一般问题，初步具有解决冲压件质量，分析经济效益，从事冲压新工艺，新技术的开发，制定冲压工艺规程和设计冲模的能力。 . 冷冲压的基本概念冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压1。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重
2、要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现2。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件3。. 冲压技术的历史及现状冲压技术的真正发展，始于汽车的工业化生产。20世纪初，美国福特汽车的工业化生产大大推动了冲压技术的研究和发展。研究工作基本上在板料成形技术和成形性两方面同时展开，关键问题是破裂、起皱与回弹，涉及可成形性预估、成形方法的创新，以及成形过程的分析与控制4。但在20世纪的大部分时间里，对冲压技术的掌握基本上是经验型的。分析工具是经典的成形力学理论，能求解的问题十分有限。研究的重点是板材冲压性能及成
3、形力学，远不能满足汽车工业的需求。60年代是冲压技术发展的重要时期，各种新的成形技术相继出现。尤其是成形极限图（FLD）的提出，推动了板材性能、成形理论、成形工艺和质量控制的协调发展，成为冲压技术发展史上的一个里程碑。由于80年代有限元方法及CAD技术的先期发展，使90年代以数值模拟仿真为中心的和计算机应用技术在冲压领域得以迅速发展并走向实用化，成为材料变形行为研究和工艺过程设计的有力工具5。. 冷冲压工艺的优缺点 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。（2）冲压
4、时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低6。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益7。. 冲压技术的发展趋势随着科学技术的不断进步和工业生产的
5、迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展8。其主要表现在：（1）工艺分析计算方法的现代化。近年来已广泛采用弹塑性有限元法对覆盖件成形过程进行应力、应变分析及模拟，预测某一工艺对零件成型的可能性和讲出新的问题，供设计人员进行修改和选择，这样不仅节省了模具实验的费用，缩短试验周期，而且建立一套结合实际生产的先进设计方法，使冲压成型理论逐步达到指导生产实际的作用9。 （2）模具设计制造技术现代化。模具设计制造从初试设计到最后装配检测，实质上是将产品的设计信息在生产环节进行不断传送、处理并反馈的过程。正确的模具设计制造方法应当是采用并行工程的方法，要实现
6、模具CAD/CAE/CAM等各个模具间信息的提取、交换和处理的集成化，必须建立模具集成化的产品信息模形。采用基于特征变量化设计、工程数据库管理系统等技术已成为目前研究的热门。反求工程技术是先进制造技术的重要组成内容，采用反求技术，可迅速将实物模形CAD模形化，利用已有的模具CAD/CAM系统进行模具设计制造，具有速度快的优点10。 （3）冲压加工自动化、精密化与柔性化为了适应大批量、高效生产的需要，在冲模具和设备上广泛应用了各种自动化的进出料机构。在中小形冲压件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级进模、多工位压力机或高速压力机。在小批量多品种生产方面，正在发展快速柔性制造系统（FMS），为了
7、适应多品种生产时不断更换模具的需要，已成功地发展了快速换模系统（CIMS）也正在被引入冲压加工系统，出现了冲压加工中心，并且使设计、冲压生产、零件运输、仓储、品质检验以及生产管理等全面实现自动化11。（4）冲压生产的机械化和自动化。冲压设备已有单工位低速压力机发展到多工位高速自动压力机，一般中小型冲压件即可在多工位压力机上生产，也可在高速压力机上采用多工位级进模加工，大型冲压件可在多工位压力机上自动送料、取件，进行机械化生产12。 （5）为了满足产品的更新换代和生产小批量的发展趋势，开发一些新的成型工艺、简易模具、通用组合模具、数控冲压设备和冲压柔性制造系统13。 （6）不断改进板料性能，以提
8、高成形性和使用效果。为了减少城市CO的排放量，汽车力求轻量化，最突出的发展方向是提高所用材料的比强度和比刚度及发展高效的轻量化结构。现代车身结构中，高强度钢约占25%。目前在继续开发超高强度钢的同时，结合发展新的“高效结构”和制造技术，争取使车身重量减少20%以上。但更引人关注的努力方向是扩大铝、镁等低密度合金材料在汽车上的应用14。我国生产的模具使用寿命与国外模具的使用寿命仍存在着较大的差距。究其原因，很大程度上取决于模具材料和热处理、表面处理技术。因此，必须努力提高国产模具材料的质量，研究和推广先进的热处理、表面处理技术、充分发挥模具材料的潜力15。 （7）提高冲模标准化水平缩短模具制造周
9、期是降低模具成本行之有效的途径，同时也会为计算机辅助设计与制造创造有利条件。因此，必须加快模具制造的产业调整以满足市场的需要，走出一条低成本、高效益发展之路16。2 冲压件的工艺分析及工艺方案的确定. 材料分析2.1.1 材料的基本要求冲压对所用板料的要求：1）具有良好的塑性；2）应具有光洁平整且无缺陷损伤的表面状态：3）材料原子度公差应符合国家标准。2.1.2 板材材料分析本零件所提供的材料为08AL钢， 08AL是优质碳素结构钢的一种，一般用作冷冲压薄板钢中的Al脱氧镇静钢冷轧板,其命名规则类同碳素结构钢，其两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍，即“08”表示钢中平均碳质量分数为0.08%
10、，“A”表示质量等级，“L”为“拉”字的汉语拼音首字母，表示其拉伸性能好。主要力学性能(试件尺寸25mm)：正火930、s=185 MPa、b=325Mpa、硬度(未热处理)131HB。08Al钢其他的一些性能参数:屈服强度:270-410MPa,密度7800，伸长率，弹性模量:207GPa，一般没有用抗强度这一指标18。 . 零件的冲压工艺性分析(1) 冲压件的形状和尺寸（如图2.1）（如图2.2）（如图2.3）图2.1 上盖主俯视图 材料：08AL 厚度：1.5mm 图 2.2 工件局部放大图 图 2.3 工件左视图(2) 冲压件的尺寸精度材料：该冲裁件的材料08AL钢板，是优质碳素结构钢
11、，具有较好的可冲压性能和拉伸性能。零件结构：该冲裁件的结构简单，主体是轴对称件，有七个直径为9mm孔和一个带翻边的直径为116的大孔，其中底面上的三个小孔是非对称孔，而其他的四个小孔是轴对称的；零件的断面积相差20mm，比较适合冲裁。尺寸精度：零件图上大部分尺寸未注公差，属自由尺寸，按IT13级确定工件尺寸的公差。有几个尺寸标注了公差，上下偏差为1.5，或上下偏差为1，经查冲模图册可知为IT13IT15级。结论： 适合冲裁和拉深(3) 冲压件的生产批量批量为十万件，该零件为单件中批量生产。(4) 冲压件的工艺分析 零件采用1.5mm厚的08AL钢板制成，保证了足够的刚度和强度，内腔的主要配合尺
12、寸，为IT1314级，要保证上盖高度为，7个小孔9与116的相互位置要准确，小孔中心圆直径90.5为IT11IT12级。根据零件的技术要求，进行工艺性分析，可认为该零件属于盒形件，几个尺寸精度为普通精度，采用一般的模具制造精度和模具间隙。由于116的小孔为翻边之后的大小，之前冲孔时，孔中心距要求较高精度。同时冲出3个小孔，且冲孔时应以拉深内腔定位。(5)冲压件的经济性分析 大中批量生产时，生产效率（即工时费用）、材料利用率等可变成本以及模具使用寿命是决定冲压成本的关键因素。可以选用高生产率的复合模，及多工位的级进模以及高寿命的硬质合金模具等。为降低可变资本，不得不提高模具制造的费用，但由于批量
13、大，冲压件单件的成本还是降低了，可以获得很好的技术经济效益。. 分析、比较和确定合理的工艺方案该零件采用的工序较多，不易一下确定工艺方案，先确定出零件的基本工序，然后将各基本工序作各种可能的组合并排出顺序，以得出不同的工艺方案，再根据各种因素进行分析比较，找出合适于具体生产条件的最佳方案。该上盖零件包括以下基本工序：落料、拉深、冲小孔、冲翻边的预制孔、翻边、整形、切边等。根据这些基本工序，可拟出以下几种方案：方案一：落料与拉深复合，其余按基本工序；方案二：落料与拉深复合，冲底孔与冲小孔复合，翻边与整形复合，其余按基本工序；方案三：落料与拉深复合，冲底孔与切边复合，翻边与整形复合，其余按基本工序
14、；方案四：落料、拉深与冲底孔复合，翻边与切边复合，其余那基本工序；方案五：落料和拉深复合，切边和外缘翻边复合，冲底孔和翻边复合，其余按基本工序；方案六：落料、拉深、冲小孔、冲底孔与翻边复合，切边与外缘翻边复合，其余按基本工序；方案七：落料、拉深复合，整形、冲四个对称小孔复合，冲底面的三个小孔、底孔与切边复合，内圆孔翻边与外缘翻边复合；方案八：全部按基本工序方案九：落料与拉深复合，冲小孔与冲底孔复合，其余按基本工序；方案十：采用带料连续拉深，冲孔等或者在多工位自动压力机上冲压；分析比较上述十种工艺方案，可以看到：对于方案一和方案八，所用模具太多，复合程度低，生产率较低，定位不准确，容易产生多次冲
15、压的定位误差，只适合小批量生产；对于方案二，冲四个对称小孔与冲底孔的凸模不在一个平面上，而且凸模高度相差较大，这样对模具的磨损太大；对于方案三，切边不能放在整形之前，因为切边完之后再整形的话可能导致还有切边余量没切完，导致工件尺寸不满足设计要求；对于方案四，翻边与切边复合时，它们的刃口都不在同一平面上，而且磨损快慢也不同，这会给修磨带来不便，修磨后要保持相对位置也有困难；对于方案五和方案六，冲底孔和内圆孔翻边复合，这样的话凸模的制造难度较大且复杂，也给修磨造成困难；对于方案九，生产率较低，定位不准确，容易产生多次冲压的定位误差，虽然各个工序的模具制作简单，但是占用设备过多，还有可能由于在不同单工序模上定位所积累的误差过大而导致生产出废品；对于方案十，采用多工位自动压力机冲压，可获得较高的生产率，而且操作安全，也避免了上述方案中所指出的缺点，但这一方案需专用压力机或自动送料装置，而且模具结构复杂，制造周期长，生产成本高，但适合大批量生产；对于方案七，没有以上缺点，工序的复合程度较高，精度相对较高；制造周期短、生产成本相对多工位自动压力机冲压稍低，生产率高，虽然模具制作比其他方案复杂，但是占用设备少，生产率提高了许多，并且复合模
