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1、 凸肚杯零件冲压工艺与模具设计 学 生： 指导教师： 摘要：概述冲压形成与模具技术，阐述了冲压技术的现状及发展动态。分析零件的特点，计算冲压件主要工艺参数，确定工序组合形式及模具类型和结构型式。对排样进行设计，计算工序压力，对模具主要零件和结构进行详细设计。 关键词：冲压工艺;模具设计；排样设计全套图纸，加153893706Design of Stamping Process and Mold for Convex Cup Student: Tutor: Abstract:The stamping process and mold techingnes,presentsitation and
2、progressing dynamics are described briefly in this article. Analysis component features,Calculate the stamp out a major technology.Working group to determine the form of moulds and structural pattern.To chop them to design,The process pressure,To mold the main parts in the detailed design and struct
3、ure.Key words: Stamp process; mold design; row sample design1 前言1.1 本设计研究的目的和意义通过完成毕业设计“凸肚杯零件冲压工艺与模具设计” 巩固大学四年来所学专业基础知识和专业知识，并运用所学的模具设计制造知识，解决冲压模具设计制造中的问题，提高分析问题，解决工程实际问题的能力。毕业设计着重是培养综合运用所学知识独立分析、设计、解决实际生产问题和其它一些综合能力，特别是工作能力，养成良好的工作态度、工作作风。另外，还可进一步熟悉有关标准和规范，能够熟练使用有关设计手册和熟悉编写技术文件和设计说明书，进一步培养和提高科技写作的能
4、力。1.2 冲压成形与模具技术概述1.2.1 冲压的概念、特点及应用冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。冲压工艺的应用十分广泛，既可以加工金属板料、棒料，也可以加工多种非金属材料。由于加工通常是在常温下进行的，故又称为冷冲压。在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，成为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备，没有先进的模具技术，先进的冲压工艺就无法实现。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表和日用品德生产中，已占据十分重要的地位。作为现社会先进的技术条件
5、的其中一种，具有如下特色：a）能冲压出其他加工工艺难以加工或无法加工的形状复杂的制件。例如，从仪器仪表小型零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均由冲压加工完成。b）冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是靠模具成型，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。尺寸精度一般可达到IT1014级，最高可达到IT6级，有的制件不需要再机械加工，便可满足装配和使用要求。c）冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。d)生产率高。例如，汽车覆盖件这样的大型冲压件的生产效率可达每分钟数件；高速冲压小型制件，每分钟可达到上千件。e)材料利用率高。一般为70%85%，因此冲压加工能
6、实现少废料，甚至无废料生产。在某些情况下，边角余料也可充分利用。f)操作简单，便于组织生产。g)易于实现机械化与自动化生产。由于冲压加工所用毛坯多为条料或带料，又是冷态加工，大批量生产时易于实现机械化和自动化。h)冷冲压的缺点是模具制造周期长、制造成本高，故不适用于单件小批生产。另外，冷冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度大，易发生事故，故必须特别重视安全生产，安全管理以及采用必要的安全技术措施。冲压加工的应用范围十分广泛，不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属材料，在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。另外，
7、在国防工业生产中，如飞机、导弹、各种枪弹与炮弹的生产，冲压加工也占有很大的比例。随着汽车和家用电器等行业的飞速发展，在工业发达国家，对发展冷冲压生产给予了高度重视。据近年来的统计表明，美、日等国的模具工业年产值已超过机床工业年产值的6%12%。冷冲压模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具种所占比例最大。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的60%以上。因此冲压工艺在我国现代化建设中有着非常广阔的发展前景。1.2.2 冲压技术的现状及发展动态（一）现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工
8、业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。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，并在很大程度上决定企业的生存空间。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模
9、具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。虽然中国模具工业在过去十多年中取
10、得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；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。（二）发展动态模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：a)全面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。采用该技术，模具设计和制造效率一般可提高23倍，模具生产周期可缩短1/22/3。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/C
11、AE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。b)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。c)模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到
12、加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。对普通冲压工艺的制定，可根据有关资料进行工艺设计、计算；而对于复杂的曲面成形，例如汽车覆盖件的成形，传统方法是凭设计者的经验，进行对比分析，初步确定工艺方案和有关参数，然后设计试验模具并进行试冲。因此，周期长、投资大、风险大。近几年来，国内外已采用弹塑性有限元法，开发出板料成型过程的模拟软件，供设计人员对工艺参数进行修改和选择，以预测某一工艺方案对零件成型的可行性和可能
13、发生的质量问题。这一虚拟成形技术，不仅可以节省昂贵的模具试验费用，也可大大缩短试制周期和提高成形件的质量。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。d)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。e)提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率
14、已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。f)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术g)模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势h)模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；
15、配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。2 工艺分析与模具设计2.1 准备工作 设计前收集、准备、掌握有关信息和资料，包括冲压件的生产纲领、图纸及有关技术文件，所用原材料的规格、机械性能、模具的制造条件及技术水平，供选用的设备型号、规格、主要技术参数和使用说明书，各种有关技术标准、设计手册等，同时掌握有关的先进技术和工艺等资料以供选用。2.2 分析零件特点2.2.1 零件材料本制件材料为Q235，含碳量较低，有一定的强度、塑性、韧性。冲压工艺性良好、适合冲裁。2.2.2 零件结构如图1，工件结构简单，料厚1.5mm适合冲压，倒角R2略小，但仍属可行。适合冲压。图1制件图 Figure 1 Compactions Figure2.2.3 零件尺寸精度该工件均未注公差，按IT14级计算，可行。综上，本冲压件工艺性良好。2.3 冲压件主要工艺参数计算2.3.1 毛坯尺寸的计算并确定修边余量与拉伸次数1选择基本工序：从零件形状看，属于一般无凸缘圆筒形件拉深胀形件，可直观分析出需要以下基本工序：落料，拉深，切边，胀形。2确定冲压次数和冲压顺序（1）拉深次数与各次拉深直径的确定 a 初步计算毛坯直径D0 按中性层计算尺寸,。 工件相对高度。 修边余量：查3查得mm
