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1、河北机电职业技术学院毕业设计论文导向板冷冲压模具设计与加工2016 届 机械工程 系专 业 机电设备维修与管理 学 号 021223130102 学生姓名 窦 会 娜 指导教师 孙 志 平 完成日期 2016 年 6月 20 日摘 要冲压成形作为一门古老而又年轻的制造技术，几乎渗透到国民经济的每一个部门。它是金属塑性加工的一种基本方法，冷冲压则是冲压工艺中必不可少的。基于冲压工艺在工业中的广泛应用，冷冲压模具也越来越普遍。本冲压件(自行车导向板)是日常生活中的较常见的冲压件之一，它正好展示模具尤其是冷冲压模具的重要作用。在本次毕业设计中，我们要确实做到理论联系实际，将整个大学三年所学的专业知识
2、进一步掌握，并使其应用于本次设计过程中，不断提高自身的专业知识水平，熟悉了解模具设计的基本知识。同时，加强自身对AutoCAD软件的认识及应用，掌握运用CAD软件进行模具及零件图的绘制，并能灵活应用于解决实际的问题中。此外，还应熟练掌握利用网络资源检索相关的文献资料，并了解论文写作。该冲裁件大批量生产，尺寸精度要求不高，形状较为简单，在对自行车导向板进行工艺分析的基础上，确定了该冲裁件采用落料单工序模、弹性卸料装置和下出件模式。模具的凸模采用电火花线切割加工，凹模采用电火花成形加工并用与凸模形状相同的电极进行加工。关键词：冲压成形工艺，冷冲压模具，AutoCAD制图，模具的特种加工目 录引 言
3、- 1 -第1章 本次设计的目的和意义及设计的内容和方法- 2 -1.1本次设计的目的和意义- 2 -1.2 本次设计的内容和方法- 2 -1.2.1 主要设计或研究内容- 2 -1.2.2 设计思想或研究技术路线- 3 -第2章 冷冲压模具的设计过程- 4 -2.1冲裁件的测绘- 4 -2.2工艺性分析- 4 -2.3冲裁方案的确定- 5 -2.4冲裁工艺计算- 5 -2.4.1排样设计与计算- 5 -2.4.2冲裁工艺力的计算- 6 -2.4.3卸料力、推件力、顶件力的计算- 7 -2.4.4总冲裁力的计算- 7 -2.4.5工件的压力中心的计算- 8 -2.4.6压力机的选择- 8 -2
4、.4.7凸、凹模刃口尺寸的计算- 9 -第3章 模具的整体设计- 11 -3.1凹模外形尺寸的确定- 11 -3.1.1凹模刃口形式- 11 -3.1.2凹模外形尺寸的确定- 11 -3.1.3 凹模强度的校核- 12 -3.2凸模的确定- 12 -3.2.1凸模的结构形式- 12 -3.2.2凸模的长度计算- 12 -3.2.3 凸模的强度和刚度校核- 13 -3.3模柄的选择- 13 -3.4模架的选择- 14 -3.5模具的闭合高度的计算- 15 -3.6导柱导套的选用- 16 -3.7模具紧固件、连接件、定位件、导向件的选择- 16 -第4章 模具加工工艺设计- 17 -4.1 凸模的
5、加工- 17 -4.2凹模的加工- 18 -总 结- 21 -致 谢- 22 -参 考 文 献- 23 -附 录- 24 - 引 言模具在当今工业中有着不可或缺的地位，模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。模具技术水平的高低，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，因此模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力”，在德国则冠之为
6、“金属加工业中的帝王”，在罗马尼亚视为“模具就是黄金”。冲压工艺概述：冲压是靠压力和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变开或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和 冷轧的钢板和钢带。它是压力加工方法的一种，是机械制造中先进的加工方法之一。在冷冲压加工中，冷冲模就是冲压加工所用的工艺装备。没有先进的冷冲模，先进的冲压工艺就无法实现。CAD/CAE/CAM技术在模具设计中的应用：模具CAD/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，
7、为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。随着计算机技术的发展和普及，冲压模具也基本实现了计算机化，其中有代表性的是计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工程（CAE）。随着技术的进步，冲压模具三维设计工作逐步兴起，国内模具企业陆续开始使用 Unigraphics、Pro /Engineer、Cimatron、CATIAI - DEAS、Euclid、Power - SHAPE等国际先进的、多功能软
8、件设计冲压模具，特别是利用这些软件进行三维实体造型设计和部件干涉检查，以期能够及早发现设计存在的问题和减少试模期间进行的修整。在与国际接轨，引进上述三维设计软件的同时，部分厂家 还引进了 AutoForm、AntiForm、CFlow、Dynaform、Optris、Magmasoft等 CAE软件，在进行冲压模设计时对冲压成形工艺进行有限元模拟分析，以便可以采取有效措施一次冲压成型轿车覆盖件等大型精密制品。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，以CAD绘制具图代替了手工结制，以CAM取代了自动编程，并能支用CAE技术对成型过程进行计算机模拟等
9、，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。第1章 本次设计的目的和意义及设计的内容和方法1.1本次设计的目的和意义自行车被发明及使用到现在已有两百年的历史，这两百年间人类在不断的尝试与研发过程中使自行车研发工作不断的精益求精。今天，自行车作为交通代步、锻炼身体、越野旅游、运动比赛以及少量货物运送工具，已遍及到世界的每个角落。导向板作为自行车上的重要零部件，发挥着其不可缺少的重要作用。随着技术的发展，导向板的制作过程也不断的进步。其中模具，尤其是冲压模具在导向板的制作过程中起到了重要作用。本课题是对所学的知识的一次综合性的训练。其设计中的主要目的就是完成一套高效经
10、济的导向板的冲压模具设计。板料冲压是金属塑性加工的一种基本方法，冷冲压则是推行冲压工艺必不可少的装备。导向板是日常生活中的较常见的冲压件之一，它正好展示模具尤其是冷冲压模具的重要作用。在本次毕业设计中，我们要确实做到理论联系实际，将整个大学三年所学的专业知识进一步掌握，并使其应用于本次设计过程中，不断提高自身的专业知识水平，熟悉了解模具设计的基本知识。同时，加强自身对AutoCAD软件的认识及应用，掌握运用CAD软件进行模具及零件图的绘制，并能灵活应用于解决实际的问题中。此外，还应熟练掌握利用网络资源检索相关的文献资料，并了解论文写作。 1.2 本次设计的内容和方法1.2.1 主要设计或研究内
11、容1.导向板制件的测绘（画出制品零件测绘图）2.导向板冲压模具的设计 （a）导向板的工艺分析 （b）拟定冲压工艺方案（c）导向板压力加工的整体方案设计（d）导向板冲压模具设计（模具装配图、零件图）3.导向板冲压模具数控程序的编制数控加工或线切割工艺设计（工艺卡、加工程序清单）4.毕业设计及计算说明书 本次设计主要是为了完成自行车导向板冲压模具的设计，绘制出模具的装配图及零件图。对凸、凹模的加工工艺过程进行拟定，并完成数控加工程序的编写。1.2.2 设计思想或研究技术路线本课题要求对自行车导向板冲压模具进行设计与分析，并对所设计模具的制造方法、加工程序以及工艺路线进行分析，具体的设计过程包括：
12、（1）对所要求设计的零件进行测绘，得出零件各个部分的尺寸，并根据零件的冲压工艺性能在不改变其使用性能的前提下部分修改尺寸，使设计的模具结构更简单、实用。 （2）按照零件测绘所得到的尺寸、厚度以及所要求工件的质量、生产批量、精度等级等条件，对给定的冲裁件进行初级工艺性分析，确定该产品是否可以采用冷冲压成型，并对所需要模具加工的次数、模具基本结构、模具加工的总路线以及凸、凹模间隙配合等问题进行初步确定。 （3）在完成冲压件工艺性分析的基础上，提出可能的冲裁工艺方案，根据加工效率、材料利用率、形状复杂程度等要求，经过综合分析、比较，最后确定适合该产品及所给生产条件的最佳冷冲压成型工艺方案，包括分析工
13、序性质、工序数目、工序顺序及其他辅助工序的安排。 （4）经过初定确定，可以得出本冲压件精度等级要求比较低，所需模具简单，并且只需采用一次冲压加工即可成形，但是原材料为板料，需加一套剪床将板料切成冲裁所需的条料，具体尺寸根据后续所计算的工件及搭边尺寸而定。 （5）与模具设计相关的必要工艺计算。包括排样设计与计算；冲压力计算；模具压力中心计算；凸凹模工作部分尺寸的计算及其制造公差的确定；弹性元件的选用及计算。 （6）根据工艺计算选择并确定模具各部分结构的安排及尺寸大小，并选择相应的冲裁设备，根据冲裁力及模具其他方面的要求确定压力机的型号。（7）根据计算所得尺寸及零件形状编写凸模的数控加工程序（采用
14、3B指令）编写，并对其数控加工过程进行计算机模拟，确定数控加工工艺路线，制订数控加工程序单及相对应的工艺流程卡片。 （8）根据计算所的尺寸及零件形状确定凹模的加工方法为电火花穿孔加工，选择适当的电火花成型机床，并编制电火花加工工艺卡。（9）绘制模具的二维装配图、零件图，均采用AutoCAD画出。第2章 冷冲压模具的设计过程本课题要求对自行车导向板冲压模具进行设计与分析，并对所设计模具的制造方法、加工程序以及工艺路线进行分析。2.1冲裁件的测绘冲裁件的周长为：L=17.87+11.382+102+112+7.66+2.62100mm；冲裁件的面积：S=0.5717.9+0.57112+1020+
15、0.510（20+13.4）-0.513.4487mm2该冲裁件的尺寸如图1所示：图1 冲裁件测绘图2.2工艺性分析该冲裁件精度要求不高为IT12，形状较为简单，全部由圆弧和直线组成，厚度为2mm，材料为10钢，经分析可以通过普通的冲压加工方法成形。2.3冲裁方案的确定初步将导向板的制作分为六个工序：落料、冲孔、弯曲、修边、整形设计冲裁方案如下：方案一：落料-冲孔-弯曲-修边-整形方案二：落料冲孔正装复合-弯曲-修边-整形方案三：落料冲孔倒装复合-弯曲-修边-整形冲裁方案分析：该制件的料比较薄，且在件上的孔距件的边缘较近，若用落料冲孔复合模具，件的孔边强度不能保证。所以，不能使用方案二和方案三。确定使用方案一，落料、冲孔、弯曲单工序冲压模具。先将板料落下，再定位进行冲孔。又因为该冲裁件大批量生产，尺寸精度要求不高，形状较为简单，采用单工序模即可完成。经分析该模具将采用弹性卸料装置和下出
