冲压模具设计与开发毕业论文

冲压模具设计与开发毕业论文第一章绪论模具设计是模具设计与制造专业教学中最后一个实践性教学环节，是学生学完基础课和专业课之后进行的。

冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。

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。

冲压的基本工序分为分离工序和成形工序两大类。

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。

这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。

（2）冲压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）冲压可加工出尺寸围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

（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。

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。

冲模是冲压加工工艺的装备之一，被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及在国防工业中。

冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件，适合大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺围。

因此，冲压技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。

但同时，冲压技术的推广受到投入成本低，模具成本高，不适应中小生产规模的特点。

但是总的说来，随着我国经济实力的进一步加强，模具行业，包括冲模一定会得到更普及地应用。

冲模的设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸、胀形等模具的设计。

冲模的设计也用到材料学、机械设计、工程材料、特种加工等方面的知识。

因此它是一门综合性很强的学科。

本次设计零件加工包括了冲孔、落料、和弯曲的加工。

通过对冲孔模、落料模、弯曲模的学习，分析和比较了各加工工艺方案，完成了模具总体的结构分析，进行毛坯尺寸、排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算。

绘制了装配草图并进行零部件初步选用设计,然后确定外形尺寸,选择冲压设备,绘制总的装配图和零件图。

落料和冲孔都属于冲裁模。

冲裁模是从条料、带料或半成品上使材料烟规定的轮廓产生分离的模具，随着科学技术的发展，冲压技术也向高速化、自动化、精密化的方向发展。

冲裁模一般分为简单模、级进模、和复合模。

简单模在国应用比较广泛，它是在压力机的冲压行程中完成一次冲裁工艺。

简单模也分为无导向简单模、导板式简单模，和导柱式简单模；级进模是在单工序冲模基础上发展的一种多工序、高效率冲模。

在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工艺，在最后工位冲出完整的工件。

由于级进模是连续冲压，因此生产效率高，适用于大规模生产，但是因为其结构复杂，定位要求比较严格，因此说制造成本高。

复合模是指在压力机的一次冲压行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具称为复合模。

复合模同连续模一样，也是在简单模的基础上发展的一种较先进的模具。

与连续模相比，冲裁模冲裁件的位置精度高，对条料的定位精度要求低，复合模的轮廓尺寸较小。

复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，适用于生产批量大，精度要求高，外形尺寸差较大的冲裁件。

本次设计零件的材料是电工纯铁（DT4），适用于冷冲压加工。

如何安排合理的加工工艺，确保生产的效率最高，同时也能满足零件的加工要求。

这是整个设计的重点。

在该零件的加工中，包括了冲孔，落料，以及弯曲等冷冲加工。

冲孔属于冲裁加工的一种。

冲裁模的结构比较简单，冲裁过程分为弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。

其断层直接关系到冲裁加工质量的好坏，一般的，断面分为四个特征区，即圆角带，光亮带，断裂带，和毛刺。

我们必须有合理的冲裁模的间隔来保证良好的特征带的分布。

冲裁模有刃口尺寸、冲裁力等工艺参数的确定。

在设计本零件的冲孔和落料加工时，须首先确定其力学性能，然后设计主要零件，完成结构草图，最后完成装配图。

弯曲是将金属材料完成一定的角度、曲率和形状的冲压工艺方法。

通常弯曲加工的材料有板料、棒料、管材和型材。

弯曲有回弹的现象，因此回弹会降低弯曲件的精度，是在弯曲加工中不易解决的问题，因此在设计的时候必须考虑这个问题，例如可以考虑通过利用回弹规律补偿回弹，改变弯曲变形区应力状态校正回弹等。

在了解了弯曲加工的特点及工艺参数后，安排了加工的合理工序，熟悉各种模具结构。

进而完成零件设计和结构设计，绘制零件工作图。

在冲压模的设计过程中，还必须考虑到模具的成本，因此在进行选材，结构设计时，必须尽量不设计形状复杂的结构，同时采用镶嵌式代替整体式的结构。

针对模具的定位要求高的特点，在零件的设计中必须要有比较高的加工精度要求。

总的一句话，必须在有高的模具寿命和满足加工精度要求的基础上，尽量降低模具材料的成本，简化模具的结构，这样才能有利于这个行业在我国的发展。

设计任务与要求课题名称：轭铁Ⅰ冲压工艺与模具设计阅读专业基础教材，深入现场收集现有冲压工艺和模具的资料，了解与工艺相关的生产条件。

根据选定工艺方案设计冲压模具，完成1到2副模具的全套图纸绘图工作。

编制“冲压工艺卡”等技术文件。

写毕业设计说明书，要求条理清楚，论据可靠，计算准确，既要有一般性论述，还要有一定的创新容。

图文并茂，篇幅争取达到12千字。

绘图容：冲压件图、模具总装配图、模具主要零件图。

绘图量；折合0号幅面3以上。

本次所设计产品如下图所示：技术要求：1. 材料：电工纯铁（DT4）2. 材料厚度：1.5mm3.生产批量：大量生产4.未标注公差：按IT14级确定第二章工艺性分析及总体方案的设计2.1 材料的性能分析电磁纯铁（DT4）也叫电工纯铁(electrical pure iron)或阿姆科铁，它的碳含量为0.22％～0.44％，杂质总含量一般<0.4％，是最早应用的软磁材料。

由于它μ0Ms高，矫顽力(Hc)低，磁导率较高，加工性、成型性和焊接性好，制造工艺简单，成本低等，至今仍大量应用，它还可用作合金的原料，故总用量达工业纯铁的80％。

电磁纯铁的主要缺点是电阻率(ρ)低，不到0.1μΩ•m，当用于交流条件下就会产生大的涡流损耗，所以这种纯铁主要用于直流或低频磁化条件下的电器、仪表中的磁性元件、电子管零件、直流电机和大型电磁铁的铁心，以及继电器的衔铁、磁屏蔽罩等。

它的抗拉强度σb230 ，断面收缩率ψ75%。

2.2 落料冲孔工艺性分析（如图2-1）图2-12.2.1 冲裁件的孔和外形的转角工艺分析冲裁件的空和外形应避免尖角，各直线或曲线的连接处后有适当的圆角转接，如图 r = 0.25，从而便于模具加工减少热处理开裂，减少冲载时尖角处的崩刃和磨损。

据《模具设计与制造》北京大学谢北主编p30查得用工纯铁类冲载最小圆角半径r≥0.15t，将数据代入即r≥0.225，而本工件最小圆角半径是0.25，满足要求。

1. 冲裁件上凸出的悬臂和凹槽尽量避免冲件上过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽也不宜过小，其许可值b ≥1.5t ，l max=5b ，代入数据b ≥2.25，l max=11.25，见图1中b 与l 均符合。

2. 冲裁件空隙边缘之间的距离受模具的强度和冲裁件质量的制约，其值不应过小，一般要求a ≥（1-1.5）t ，a1＞（1.5-2）t ，由图1所示：a=4.2，a1=4.2，故符合要求。

2.2.2 冲孔时最小最小凸模校核：冲孔时因受凸模强度的限制孔的尺寸不应太小否则凸模易折断或压弯。

用无导向凸模和有导向的凸模所能冲制的最小尺寸。

查表《模具设计与制造》谢 北主编p31表2.5，d ≥0.8t ，本工件d=3.6远大于0.8×1.5=1.2.2.3 弯曲的工艺性分析（1）弯曲件最小相对弯曲半径为保证弯曲外层材料不致弯裂，即要求相对弯曲半径不小于某一极限值，即为相对弯曲半径。

查《冲压成型技术》康俊远主编表4-2查得最小相对弯曲半径r min ／t 的数值为1，本工件的最小相对弯曲半径1.5/1.5=1，符合要求（2）弯曲件的直边厚度H ≥2t ，见图所示H ≥3，符合弯曲工艺要求。

2.4 冲裁件的精度与粗糙度冲裁件的经济公差不高于IT14级，一般落料公差等级最好低于IT10级，冲孔件公差等级最好低于IT9级，由表3-5可得落料公差,冲孔公差分别为0.40，0.08，而冲件落料公差与精度冲孔公差分别为0.5，0.15，由表3-6得孔的中心距公差±0.15而冲件孔中心距最高精度公差为±0.25，因此可用一般精度的冲裁，普通冲裁即可以达到要求。

由于冲裁件没有断面粗糙度的要求，我们不必考虑。

2.5 冲裁间隙的确定已知板料厚度t =1.5mm ，凸凹模材料初定为：T10A根据《冲压成型技术》 康俊远主编P31 表3-4 冲裁模初始的双边间隙值 min Z =0.132 max Z =0.242.6 工艺方案的确定2.6.1 零件方案概述该冲裁件包括落料、冲孔、弯曲、起伏成型等工序。

可采用的冲裁方案有单工序冲裁，复合冲裁和级进冲裁三种，但零件属于大批量生产，若采用单工序模需要模具数量较多，生产率低，费用较高，故不予采用。

用复合模可以使冲件的精度和平值度得到保证，生产率也较高，但应零件的孔边距较小，模具强度不能保证。

用级进模冲裁时，生产率高，操作方便，通过合理的设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。

根据以上分析，该零件采用级进模冲裁工艺方案。

2.6.2 方案种类该工序包括落料、冲孔、弯曲、起伏成形等工序，可有以下三种工艺方案方案一：落料、冲孔复合模----对称弯曲----起伏成形-----钻孔，攻丝。

方案二：落料、冲孔连续模----直角弯曲----起伏成形----钻孔，攻丝。

方案三：落料、冲孔、起伏成形连续模----直角弯去----钻孔，攻丝。

2.6.3 方案的比较采用第一种方案，容易保证工件平直度，但要求孔边距较大，模具强度不能保证，且凸凹模复杂，难以加工。