1、I毕业设计（论文）题 目 薄板槽形落料成形模 Plate groove blanking die 专业班级 机械设计制造及其自动化 091 班 学 院 机电与能源工程学院 宁波理工学院 II摘 要模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备, 具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。用模具制造的零件表现出来的高效率、高精度、高复杂性、低消耗和低成本是任何其他加工方法无法比拟的。本文采用 UG 三维设计软件进行薄板槽型的冲压工艺分析及复合模具的设计。按照冲压复合模具的设计步骤,进行工艺分析，确定冲压工
2、序，根据计算规则计算出毛坯尺寸、凸模、凹模尺寸及冲压力等。计算完成后，按照零件计算结果绘制模具零部件三维图、工程图及模具装配图。通过上述过程最终完成薄板槽型的冲槽、落料复合模具的设计。关键词：薄板；冲压；CAD；UG；复合模 IIIAbstractMold is the machinery manufacturing industry with advanced technology, far-reaching critical process equipment, high production efficiency, high utilization of materials, parts
3、 quality, process adaptability and other characteristics, are widely used in automobiles, machinery, aerospace, aviation, light industry, electronics, electrical, instrumentation and other industries. Mold parts manufactured manifested high efficiency, high precision, high-complexity, low consumptio
4、n and low cost are any other processing methods can not match.In this paper, three-dimensional design software UG Groove sheet stamping process analysis and composite mold design. According to the design of composite die stamping steps for process analysis to determine the stamping process, accordin
5、g to the calculation rules to calculate the blank size, punch, punch die size and pressure. Calculation is completed, in accordance with the calculation results are plotted mold parts dimensional maps, engineering drawings and die assembly drawings. Through the above process to finalize the thin gro
6、ove notching, blanking composite mold design.Keywords: Sheet metal；stamping；CAD；UG；compound die目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 选题的背景及意义 .11.2 国内外发展的状况 .31.2.1 国外发展状况 .31.2.2 国内发展状况 .41.2.3 现代模具发展趋势 .5第 2 章 薄板槽型零件工业性分析和工艺方案的拟定 .72.1 薄板槽型零件工艺性分析 .72.2 薄板槽型零件冲压工艺方案拟定 .82.3 冲压工艺设计基本内容 .82.4 冲压工艺方案分析和
7、确定 .9第 3 章 工艺参数的计算 .113.1 毛坯尺寸的计算 .113.1.1 排样 .113.1.2 排样的方式 .113.1.3 搭边 .113.1.4 材料的利用率 .123.2 各部分工艺力的计算 .133.2.1 冲裁力的计算 .133.2.2 卸料力的计算 .133.2.3 顶件力的计算 .143.2.4 推件力的计算 .143.2.5 总的冲裁力计算 .153.3 压力中心的确定 .153.4 冲压设备的选用 .15第 4 章 凸凹模刃口尺寸计算 .174.1 落料、冲槽的冲裁凸凹模刃口的计算 .174.1.1 冲裁件的凸凹模刃口尺寸的计算原则 .174.1.2 冲裁件的凸
8、凹模刃口尺寸的计算方法 .174.1.3 落料刃口尺寸的计算 .184.1.4 成形凸模刃口尺寸的计算 .19第 5 章 模具工作零件及结构设计 .215.1 模具工作零件及结构设计 .215.1.1 冲槽凸模的设计 .215.1.2 冲槽凹模的设计 .225.1.3 落料凹模的设计 .235.1.4 落料凸模的设计 .245.1.5 模架的选择 .255.1.6 模柄的选择 .285.1.7 垫板的设计 .29第 6 章 顶出、卸料装置及定位零件的设计 .306.1 出件装置的设计 .306.1.1 顶件装置的设计 .306.2 卸料装置的设计 .306.2.1 卸料板的设计 .306.2.
9、2 卸料弹簧的设计 .316.2.3 卸料螺钉的选择 .326.3 定位零件的设计 .336.3.1 定位销 .336.3.2 挡料销 .33第 7 章 模具的装配及总装配图 .347.1 模具的装配 .347.1.1 冲模的装配方法 .347.2 总装配图 .34第 8 章 冲压模具合理使用与维护 .368.1 冲压模具的使用及维护 .368.2 提高模具使用寿命的途径 .36参考文献 .38附 录 .39致 谢 .401第 1 章 绪论1.1 选题的背景及意义美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石“；日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”;德国给模具工业冠以“金属加工业中的帝王 ”称号
10、；欧盟一些国家称“模具就是黄金” ；中国模具权威称“模具是印钞机” 。可见模具工业在世界各国经济发展中所具有的重要地位，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要指标之一。冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。它是由人使用板料、借助于常规的或专业的冲压设备（动力） 、从安装在设备上的模具里使其得到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料、模具和设备是冲压加工的三要素。因为它主要用于加工板料零件，所以又称板料冲压。冲压加工的特点如下：（1） 借助压力机的压力，利用模具能获得壁薄、质量轻、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其他的方法难以加工甚至无法加工
11、；（2）冲压加工的零件精度高、尺寸稳定，具有良好的互换性；（3）冲压加工是少、无切削加工的一种，部分零件冲压直接成形，大部分无需任何再加工，材料利用率高，达 85%以上；（4）生产效率高，生产过程容易实现机械化和自动化，适合于大批大量生产；（5）操作简单，便于组织生产和管理。冲压加工的缺点是模具制造的周期长，制造成本高，不适于单件小批量生产；其次，冲压加工多用机械压力机，由于滑块往复运动快，大量手工操作，劳动强度较大，易发生事故，安全生产与管理要求高，须采用必要的安全技术措施来保证。冲压加工的应用十分广泛，不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。在现代制造业，比如汽车、拖拉机、农业机械、
12、电机、电器、仪表、化2工容器、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。冲压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。例如，在宇航，航空，军工，机械，农机，电子，信息，铁道，邮电，交通，化工，医疗器具，日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。不但整个产业界都用到它，而且每个人都直接与冲压产品发生联系。像飞机，火车，汽车，拖拉机上就有许多大，中，小型冲压件。小轿车的车身，车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计，自行车，缝纫机，手表里有 80%是冲压件；电视机，收录机，摄像机里有 90%是冲压件；还有食品金属罐壳，钢精锅炉，搪瓷盆碗及不锈钢餐具，全都是使用模具的冲压加工产品；就
13、连电脑的硬件中也缺少不了冲压件。 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的。 当然，冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产生的噪音和振动两种公害，而且操作者的安全事故时有发生。不过，这些问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，随着机电一体化技术的进步，这些问题一定会尽快二完善的得到解决。在实际生
14、产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较小而公差要求较小时，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工序集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合工序。根据工序组合的方法不同，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式。级进冲压在压力机的一次工作行程中，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。复合级进冲压在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 A、复合模具的定义：复合模具是在一次下压的过程中
15、,可以同时完成多道3工序的模具。B、复合模具的特点：高精度的模具、提高工件质量、效率提高C、复合模具的分类： 冲裁类复合模 如落料、冲孔复合模；切断、冲孔复合模等； 成形类复合模 如复合挤压模等； 冲裁与成形复合模 如落料、拉深复合模；冲孔、翻边复合模；拉深、切边复合模；落料、拉深、冲孔、翻边复合模等。D、复合模的选择原则： 批量生产，当要大批量生产零件时，由于复合模的特点 3，可以大大提高效率，减小成本，因为复合模的成本要较高不适用小批量生产的零件； 复合工序的多少，一般复合模会是小于四道工序，过多工序会使模具过于复杂，强度、可靠性等也下降，制造业困难。 模具结构的大小，复合模的大小不同，他
16、的结构和板块会有繁简的差异 工件精度 当冲压工件的尺寸精度或同轴度、对称度等位置精度要求较高时,应考虑采用复合模。1.2 国内外发展的状况1.2.1 国外发展状况高新技术在模具企业中得到广泛应用(1) 广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，3D 设计已达到了 7080%。PRO/E、UG、CIMATRON 等软件普遍应用。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。CAE 技术已逐渐成熟（意大利 COMAU 公司应用 CAE 技术后，试模时间减少了 50%以上） 。(2) 普遍采用高速切削加工技术 特征：以高切削速度、高进给速度、高加工质量。加工效率
17、：比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。转速：1500030000r/min。4效益：大大缩短制模时间。(3) 普遍应用快速成型技术与快速制模技术塑料模具：有专门提供原型制造服务的机构和公司塑料模具厂家利用快速原型浇制硅胶模具，用于少量翻制塑料件。汽车模具：多为锌基合金快速制模和使用环氧树脂制作金属成型模。1.2.2 国内发展状况我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。国内的模具生产厂已超过 17000 家，从业人员达 50 万。近年来，我国的模具工业一直以每年 13左右的增长速度快速发展我国模具行业在“十五”期间的增长速度达到 1315 。(1) 中国模具产业的进出口近几
18、年来，我国每年进口模具约占市场总量的 20左右，已超过 10 亿美元，成为世界上最大的模具进口国其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的 50以上，冲压模具占全部进口模具约 40 中、高档模具进口比例占市场总量的40以上(2) 我国模具技术的发展进步主要表现在1)研究开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些新的热处理工艺，延长了模具的使用寿命。比如冲模广泛使用合金工具钢代替碳素工具钢，提高模具寿命，减少模具热处理变形。2)开发了多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需要研制了精密塑料注射模。3)研究开发了一些模具加工新技术和新工艺。如三维曲面数控加工；模具表面抛光、表
19、面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢的超塑性成型技术和各种快速成型技术等。4)模具加工设备已得到较大发展，已广泛使用精密坐标磨床、数控(CNC)铣床、CNC 电火花线切割机床和高精度电火花成型机床等。模具零件的精度由数控机床保证，解决了以前传统切削加工生产模具零件，靠钳工技艺保证质量，质量难保证的问题。5)模具计算机辅助设计和制造(模具 CAD/CAM/CAE)已在国内得到了广泛5的开发应用。三维造型软件和仿真软件的广泛应用，不仅能自动编程，还能进行干涉检查，保证设计和工艺的合理性。(3) 中国模具工业存在的问题 精密加工设备还很少大型、精密、复杂和长寿命模具的产需矛盾十分突出许多先进的技术如
20、CADCAECAM 技术的普及率还不高1.2.3 现代模具发展趋势(1) 粗加工向高速加工发展（以高速铣削加工为代表，高速铣削加工主轴转速可达 400010000r/min，快速进给速度可达 3040m/min,与传统铣削加工相比，工件温升低，热变形小，效率高，还可加工硬度达 HRC60 的模块。(2) 成形表面的加工向精密、自动化发展（成形表面的精加工向数控、数显方向发展，数控机床、电火花成形机床、慢走丝线切割机床等精加工广泛运用。(3) 光整加工向自动化发展（目前模具的研磨、抛光等光整加工仍然以手工作业为主，不仅费工费力，而且表面质量低。发达国家正在研制数控自动化光整加工设备。(4) 快速
21、成形加工模具技术将得到发展快速原型制造技术是通过计算机控制逐层堆积材料来制造复杂形状的实体样件或模具零件，不用工装和刀具能实现零件的单件生产。低熔点合金模、精铸模、层叠模、环氧树脂模等一些快速经济型模具将进一步得到应用，适合于多品种少批量生产用模。高速扫描及数字化系统用于逆向工程，扫描系统和加工中心结合，从实物扫描到加工一步完成，可大幅缩短制模周期。适合仿造零件和模具的加工，不需要图纸，直接用实物就能加工。(5) 模具 CADCAECAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展模具设计中常用的绘图软件有 CAD、CAXA 电子图板，常用的三维造型和加工软件有 PRO/E、UG 、CAXA 机械制造工程师、 MOSTERCAM。用于模具设计制造的计算机软件日趋完善，并向智能化、集成化方向发展，能减少设计人员的重复劳动，提高效率。运用三维造型和加工软件，可生成刀
