垫片零件冲孔落料模具机械制造工艺规程及工艺装备设计方案.docx

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垫片零件冲孔落料模具机械制造工艺规程及工艺装备设计方案

广东工业大学华立学院

课程设计

题目名称___垫片零件冲孔落料模具机械制造工艺规程及工艺装备设计__________________

学生学部（系）______机电与信息工程学部___________

专业班级_________11材料1班_____________

学  号_______12021101021_______________

_

2013年12月3日

作为工业生产基础工艺装备的模具，以其生产制件所表现的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低耗能耗材，是一般机械加工不可比拟的，越来越引起国家各产业部门的重视。

1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业的产值。

目前，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，是十分重要的装备工业。

模具工业直接为高新技术产业化服务，模具工业自身又大量采用高新技术，模具工业已成为高新技术产业的组成部分。

高新技术的产业化离不开模具；模具生产技术水平的提高也离不开高新技术的产业化。

本次设计内容介绍了模具设计的特点和注意事项，产品相关强度的计算。

并通过一定的详细的介绍了模具设计的步骤和要点。

关键词：

模具设计强度计算

第一章CAD/CAM概述

绪论

模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着金属工业的迅速发展以及五金制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。

计算机辅助工程（CAE）技术已成为五金产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。

同传统的模具设计相比，CAE技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。

近几年，CAE技术在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域逐步地得到了广泛应用。

第1章CAD/CAM概述

1.1CAD/CAM的意义

随着计算机计算有关技术的不断发展和计算机技术应用领域的日益扩大，涌现出许多以计算机技术为基础的新兴科学。

CAD/CAM技术便是其中之一。

CAD/CAM，即计算机辅助制造技术与计算机辅助制造，是一门基于计算机技术而发展起来的、与机械设计和制造技术相互渗透、型号结合的、多学科综合性的技术。

它随着计算机技术的迅速辅助、数控机床的广泛应用及CAD/CAM软件的日益完善，在电子、机械、航空航天、轻工等领域得到了广泛的意义。

模具CAD/CAM是在人的参与下，以计算机为中心的一整套系统。

其中，模具CAD完成对采用工艺、模具结构的最优化设计；模具CAM完成对零件的加工制造，并在加工制造工程中实施实时监督、控制、测试和管理。

CAM的输出信息直接来自于CAD的输出信息，二者是有机结合的整体。

1.2模具CAD/CAM常用软件及其特点

CAD/CAM系统有硬件系统和软件系统组成。

硬件系统包括计算机和外部设备，软件系统有系统软件、应用软件和专业软件组成。

CAD/CAM系统的功能不仅与组成改系统的硬件功能和软件功能有关，而且与它们的匹配和组织有关。

在建立CAD/CAM系统时，视线应根据输生产任务的需要，选定最合适的功能软件，然后再根据软件系统选择与之相匹配的硬件系统。

1.3CAD/CAM技术在现代模具技术中的应用

在当今模具设计与制造领域中如何借助CAD/CAM软件在电脑上完成,提高加工模具的精度和生产效率一直是我们急需寻找的途径。

AutoCAD、PRO/E、MasterCAM软件都是目前世界最为优秀和应用最为广泛CAD/CAM的软件代表。

采用CAD/CAE/CAM技术可提高模具产品的设计质量、缩短模具设计与制造周期、降低产品成本。

1.4冲压模具的简述

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。

冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。

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。

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。

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，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。

由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。

概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形裂的状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。

上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。

在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。

这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。

复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。

级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。

复合-级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。

冲模的结构类型也很多。

通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。

但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分

组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。

工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。

上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。

此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计，其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度），拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核。

第二章工艺分析

2.1工件

1：

工件如图所示

2：

材料：

08Ft=2mm

3：

设计出该工件的模具和冲压工艺

2.2毛坯

1：

毛坯如图所示

2：

材料：

08Ft=2mm

2.3零件的工艺分析

1．结构与尺寸

该零件结构简单,形状对称。

硬钢材料被自由凸模冲圆形孔,查《冷冲压工艺及模具设计》表3-8,可知该工件冲孔的最小尺寸为1.3t,该工件的孔径为:

Φ20>1.3t=1.3×2=2.6，适宜于冲裁加工。

2.精度

零件内、外形尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差,经查表得,各尺寸公差分别为：

零件外形:

40

零件内形:

20

利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。

3.材料

08F，属于碳素结构钢,查《冷冲压工艺及模具设计》附表1可知抗剪强度为τ=260MPa,断后伸长率=32％。

此材料具有良好的塑性和较高的弹性,其冲裁加工性能好。

根据以上分析,该零件的工艺性较好,可以进行冲裁加工。

2.4确定冲裁工艺方案

该零件只有冲孔一个基本工序，可以采用直接冲孔工艺方案。

模具结构简单，冲出的零件精度和平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量。

根据以上分析，该零件采用直接冲孔工艺方案。

第三章模具设计

3.1模具类型

根据零件的冲裁工艺方案，采用单工序冲裁模。

单工序冲裁模主要结构特点是省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用单工序冲裁模。

3.2操作与定位方式

虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。

考虑到零件尺寸大小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用固定槽固定毛坯，进而保证零件精度。

3.3卸料与出件方式

采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的平面度。

为了方便操作，提高零件生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。

3.4模架类型及精度

考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。

由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用I级模架精度。

3.5模具设计

1．落料凸模刃口部分为圆形，为便于凸模与固定板的加工，可设计成固定台阶式，中间台阶和凸模固定板以H7/m6过渡配合，凸模顶端的最大台阶是用其台肩挡住凸模，在卸料时不至于凸模固定板中拉出。

并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过接方式与凸模固定板固定。

2．凹模的结构形式和固定方法：

凹模采用矩形板状结构和通过用螺钉、销钉固定在凹模固定板内，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小否则会影响模具强度和寿命:

。

3．模具整体设计如图所示

4.加工要求

1）模具配合加工零件在允许间隙内加工,落料凸凹模,冲孔凸模与固定板配合后,底部磨平。

2）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按14级精度加工,未注粗糙度的按Ra6.3um处理。

3）模具中各垫板的两承压面的平行度公差按GB1184为5级。

4）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相应各孔配作。

5）模具、模架及其零件的工件表面，不应有碰伤、凹痕、裂纹、毛刺、锈蚀等缺陷。

6）经热处理后的零件，硬度应均匀，不允许有脱碳、软点、氧化斑点及裂纹等缺陷。

热处理后应清除氧化皮，脏物油污。

7）配通用模架模具，装配后两侧面应进行同时磨削加工，以保证模具能顺利装入模架。

第四章模具主要零件加工

4.1凸模的加工工艺

1备料（外购标准模块120mm×120mm×30mm）

2按图纸要求画线，

3在数控钻铣床上加工

4在电火花慢走丝加工落料凸模孔

5检验

6入库

4.2落料凹模加工工艺

1备料（外购标准模块120mm×120mm×30mm）

2按图纸要求画线，

3在钻铣床上加工四个M10的螺纹孔

4攻M10的螺纹孔

5用电火花加工工作刃口

6按图纸要求做热处理

7检验

8入库

4.3冲孔凸模的加工工艺

1备料

2锻造成直径为20mm×200mm的胚料

3在数控车床上加工零件按图纸要求

4按图纸要求热处理

5检验

6入库

4.4卸料板加工工艺

1备料（外购标准模块120mm×120mm×15mm）

2按图纸要求画线，

3在钻铣床上加工两个M10的螺钉通孔和一个通过冲裁零件的孔

4在铣床上加工剩余的部分

5检验

6入库

4.5上模座和下模座的加工工艺

1备料（外购标准模块200mm×200mm×30mm）

2按图纸要求画线，

3在钻铣床上加工

4攻M10的螺纹孔

5用电火花加工工作刃口

6按图纸要求做热处理

7检验

8入库

总结

经过一段时间的课程设计，至此已基本完成了任务书所规定的任务。

本设计

涉及的课程很多，涉及到机械制图、冷冲压工艺及模具设计、模具制造工艺学、金属学与热处理、成型设备、SolidWorks绘图等相关课程的知识。

在校期间的我还进行了金工实习、数控铣床实训。

基础课和专业课，它们为我的设计做了前提，它们是我设计的理论基础和知识基点；金工实习和数控铣床实训让我深入而清楚的看到了在实际生产中机械产品的结构和工作运转情况。

这次课程设计将会为将来的毕业设计打下良好的基础。

此次课程设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。

 但是课程设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处，使我明白自己知识还很浅薄。

但是，我以后一定会怀揣着勇敢拼搏的心去迎接新的挑战。