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1、 济南大学毕业设计1 前言1.1国内外研究动态和发展趋势:近年来，我国冲压模具制造在质量、技术和能力等方面都有了很大发展，但与国际经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大。随着我国成为世界制造业的中心，电子信息技术中的电子元器件和汽车部件越来越多的成为中国制造，而模具是机械、电子、汽车、家电等工业产品的基础工艺装备，作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，
2、并在很大程度上决定企业的生存空间。 这些年来，虽然中国制造的模具产品，其技术和性能指标等方面接近了世界的高水平，但是还是应该继续努力，逆水行舟不进则退，我们应该更多的运用中国创造来弥补，创国内的世界名牌。因此，我国冲压设备行业和企业需以战略的思路和有效的措施应对当前的机遇和挑战。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，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。其主要发展如下：（1）工艺分析计算的现代化。它将与现代数学、计算机技术相互联系，对加工零件进行计算机模拟和有限元分析，达到预测某一工艺方案对零件成形的可能性与成形过程中可能会发生的问题，供设计人员
3、修改和选择。（2）模具计算辅助设计、制造与分析（CAD/CAM）的研究和应用将极大地提高模具制造效率，提高模具质量，使模具设计与制造技术实现一体化。（3）模具的标准化、商品化、机械化及专业化自动生产。1.2 选题的目的及意义：（1）综合运用冷冲模课程和其它有关先修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化。（2）学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。（3）通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计
4、的基本技能。1.3研究内容：（1）首先对给定的零件超滤机封头进行冲压工艺性分析，设计零件的最优冲压工艺过程，并画出工艺工程图。（2）设计每一道冲压工艺所需要的模具，包括设计计算和模具的结构设计。画出模具整装配图和模具主要零件的设计零件图。（3）编写设计毕业论文，即撰写毕业设计说明书。1.4预期成果：本研究主要是研究冲压过程中的工艺性、冲裁间隙、凸凹模刃口尺寸的确定、排样、冲压力与压力的中心的计算。完成本毕业设计后可获得以下成果：（1） 完整的零件工艺过程图以及冲压工艺。（2） 一张装配图，和每一道冲压工艺的冲压模具图。（3） 各套模具的零件图。（4） 一本毕业设计的说明书。（5） 冲裁模具的设
5、计技术，冲裁过程中出现的问题及解决方案。2冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定，是根据一定的生产条件及冲压件的技术要求，对该件所有工序作出合理的安排，找出一种技术上可行、经济上合理的工艺方案。确定冲压工艺过程需要考虑的问题是多方面的，其主要内容有：(1)对冲压件进行工艺分析；(2)通过分析比较，确定最佳工艺方案；(3)确定模具结构形式；(4)合理选择冲压设备1。 此次设计成品的生产模式：大批量生产，压力设备型号不受限制。 下图是零件超滤机封头 ： 图 2-1 超滤机封头零件图 运用所学的理论知识结合实际生产进行冲压模具设计，先对冲压件（超滤机封头）进行工艺性分析，并再此基础上设计出合理的模具。
6、包括对冲压模具进行二维制图。完成模具总装配图和模具零件图，设计图样要求符合最新的制图标准，内容完整，布局合理。2.1对零件进行工艺性分析:由超滤机封头零件图可知。超滤机封头是一个簿壁壳体端盖零件。孔系在周围边缘上和部件中心，零件的具体尺寸数据如图所示中心孔为20mm，边缘孔为10 x 6mm。材料为不锈钢（0Cr18Ni9）。材料厚度t为1.2mm。适合冲压，打孔和弯曲。是需要大批量生产的零件。2.2超滤机封头加工的主要问题分析及工艺过程中应采取的相应措施:端盖零件的主要加工表面是拉深成型表面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于超滤机封头来说，加工过程中的
7、主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。但是由于是大批量生产，提高生产效率也是需要考虑的主要问题。2.3冲压加工的经济性分析:由已知条件，该冲压零件的冲压工艺性较好，可以用常规的工艺方法，高效的冲压加工出质量稳定的零件，所以经济性也很好，还要考虑零件材料的利用率，对于大批量生产的冲压件来说，也是影响经济性的重要因素。2.4毛坯尺寸计算: （2-1） （2-2） （2-3）其中为毛坯直径，为各段零件计算直径，各段直径计算如下：2.4.1底部和中部的圆筒： （2-4） （2-5）2.4.2圆环： （2-6） 2.4.3圆锥形： （2-7） （2-8）2.4.4圆形：通过
8、公式（2-3）可得知毛坯的直径为 （2-9）取整 。板厚2.5确定排样方式和坯料利用率：排样是指冲裁件在板料、条料或带料上的安排布置方式。排样方式是否是合理的，对材料利用率的大小有十分重要的影响。2.5.1排样：由于毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压。毛坯尺寸的大小直接关系到材料规格的选用，因此，要根据毛坯尺寸的大小进行略算。 通过计算比较,可知选用600mm1200mm时材料利用率最高，从另一方面考虑，根据加工实际情况，厚板长条料会引起放置不平稳和翘板的发生，同时选料重量尽量的小，尽量操作方便。综述以上的原则，选用规格为：选用不锈钢0Cr18Ni9，尺寸1.2mm600mm12
9、00mm，普通精度，较高级精整表面，冷轧钢板。所以排样图如下 图2-2 冷轧不锈钢板的裁剪 图2-3排样图2.5.2计算材料利用率：一个步距内的材料的利用率大小可按下式计算: （2-10）式中 材料利用率； 工件的实际面积； 所用材料面积，包括工件面积与废料面积。因此排样符合材料利用率高的标准。2.6冲压工序性质和工序次数的选择： 冲压该零件，需要的基本工序和次数为：（1）落料；（2）冲一个中心孔；（3）阶梯拉深成形；（4）锥形拉深成形；（5）冲10个螺钉孔。 如分析所述，此制件从结构形状与材料要求来看，属于冷冲压件。该零件为圆形对称形状，有利于拉深加工的进行。所需的基本工序为落料、冲孔、阶梯
10、拉深和锥形拉深。 根据以上基本工艺的性质和数量，进行工序的组合和排列，其中方案大致可有三种： 方案一：落料、拉深、冲中心孔，冲螺钉孔，阶梯拉深，锥形拉深、切边。 方案二：落料、冲中心孔，阶梯拉深，锥形拉深，冲螺钉孔。 方案三：落料、拉深、冲中心孔，拉深、冲螺钉孔，锥形拉深、切边，翻边。分析比较三种方案，方案一的优点是模具结构简单，但是不足之处就是工序分散，模具数量较多，设备和操作人员多，劳动强度大，劳动效率低。方案二的有点事工序比较集中，模具数量相对较少，占用的设备和工作人员少，生产效率高。而且也能保证尺寸和精度上的要求。适合大批生产。缺点是模具结构较为复杂，对安装调试的要求要高，需要高水平的
11、操作人员。方案三的优点是模具设计的结构简单，加工精度要高，但是不足之处就是和方案一一样的工序分散，而且各个环节之间容易产生误差，不适合大批量生产。根据该超滤机封头属于小件零件，属于大批生产的零件，工艺性较好，冲压件尺寸精度不高，形状简单。所以按照要求模具类型应该使用级进模和复合模，这样才能提高工作效率，节约时间，设备的类型应该为专用压力机和自动机。故在能够达到要求生产尺寸和精度要求的前提下，考虑经济效益，采用方案二。2.7加工工序图 如下： 图2-4工序一：落料、冲中心孔 图2-5工序二：阶梯拉深 图2-6 工序三：锥形拉深 图2-7 工序四：冲螺钉孔2.8模具结构类型的选择： 根据确定的工艺
12、方案和零件形状的特点，精度要求和所选设备的主要参数、模具制造条件以及安全生产等，下面对第二套方案进行模具的结构类型的选择。 工序一采用落料、冲孔复合模。工序二采用阶梯拉深简单模。工序三采用锥形拉深简单模。工序四采用冲孔简单模。2.9计算各工序冲压力和选择冲压设备：2.9.1各工序冲压力计算：（1）毛坯落料力： （2-11） 式中 t材料厚度（mm）； 材料抗剪强度（MPa）；L冲裁周长（mm）。（2） 冲中心孔力： （2-12） （2-13） （3）阶梯拉深力： （2-14） 根据拉深力计算（2-14）公式可以算出两次拉深的力分别为： （2-15） （2-16） 式中 L拉深周长（mm）；t材料厚度（mm）；抗拉强度（MPa）；查冲压工艺手册可知 修正系数。查冲压工艺手册P188表5-5可知， （4）推出零件力： （2-17）（5）模
