bandao.com钣金冲压件成形工艺及模具设计doc摘 要 PAGE PAGE 0 PAGE PAGE 1 题 目： 钣金冲压件成形工艺及模具设计 摘要 本论文主要介绍的是对一个板料的冲压工艺和模具设计进行了细致的探讨研究，对所涉及到的边、孔进行了详细的分析与计算，通过这些依据进而选择该钣金件的加工方法，然后再对模具的结构进行设计。由凸凹模的刃口计算确定凸凹模的加工方法，根据零件的形状尺寸确定凸凹模的结构，再根据整体的设计来确定模架的规格等设计过程。从该钣金件的加工过程的工艺性分析，再到对该钣金件的加工模具的设计过程。所要加工的零件采用两套模具进行加工，第一套是用来实现冲孔与落料工序的落料冲孔复合模具，第二套是实现弯曲工序的弯曲模具。还分析了该钣金件冲压成形的工艺特点，介绍了该钣金件从毛坯料到成品所经历的落料冲孔复合模、弯曲模具的工作原理和结构设计过程。通过CATIA和SolidWorks等三位维软件建模并进行动画仿真制作，使模具的结构更为直观。最终对模具各个零件进行装配，再利用CAD软件将该模具的装配图和零件图进行绘制。 关键词：复合模；冲孔；落料；弯曲模 PAGE PAGE 2 PAGE PAGE 1 Abstract This paper mainly introduces the stamping process and die design of a sheet metal, analyzes and calculates the edges and holes involved in detail, and then selects the machining method of the sheet metal part, and then designs the die structure. The machining method of the die is determined by the edge calculation of the die, the structure of the die is determined according to the shape and size of the part, and then the specification of the die base is determined according to the overall design. From the technological analysis of the machining process of the sheet metal part to the design process of the machining die of the sheet metal part. The parts to be machined are machined with two sets of moulds, the first is to realize the punching and blanking process of the compound die, the second is to realize the bending die of the bending process. The process characteristics of stamping forming of the sheet metal part are also analyzed, and the working principle and structure design process of the blanking punching compound die and bending die experienced by the sheet metal part from blank material to finished product are introduced. Through CATIA and SolidWorks and other three-dimensional software modeling and animation simulation, the structure of the die is more intuitive. Finally, each part of the die is assembled, and then the assembly drawing and part diagram of the die are drawn by using CAD software. .Keywords:compound die; punching; blanking; bending die 目 录 PAGE PAGE 4 PAGE PAGE 3 目录 TOC \o 1-3 \h \u 14785 摘要 I 6187 Abstract II 27856 第1章绪论 1 12069 1.1选题目的和意义 2 12069 1.2冲压模具介绍 2 14212 1.3冲压模具的重要性 3 16319 1.4国内外研究现状及分析 3 21685 1.5论文研究内容 4 6098 第2章零件工艺性分析 5 26543 2.1工艺性分析 5 3815 2.1.1 材料分析 5 28035 2.1.2 结构分析 5 19154 2.1.3 精度分析 5 9646 2.2 冲压方案的确定 5 25131 2.3明确冲模的类型和结构 7 5428 第3章冲裁时零件工艺计算 8 5002 3.1冲裁的工艺性 8 8036 3.2排样 8 16309 3.2凸凹模刃口 10 18904 3.2.1 刃口尺寸的计算原则 10 1563 3.2.2 刃口尺寸计算 10 11642 3.3冲压力的计算 12 7767 3.4模具结构 13 25736 3.4.1 支撑夹持零件的确定 14 7818 3.4.2 凸模与凹模的结构 14 1526 3.4.3 凸模强度的校核 17 7631 3.4.4 压力机的选用 18 156 3.4.5 卸料板的选用 18 23325 3.4.6 其余辅助部件的选用 18 32015 3.5落料冲孔模具图的装配 19 5193 第4章弯曲零件工艺计算 20 25374 4.1 弯曲件的工艺分析 20 22024 4.2关于弯曲工序的计算 21 18495 4.2.1 弯曲力的计算 21 5413 4.2.2 回弹量的计算 22 30334 4.2.3 弯曲凸模和凹模的计算 22 8776 4.3 模具整体设计 23 30619 4.3.1 凸凹模结构的设计 23 21755 4.3.2 弹顶装置的选择 24 11910 4.3.3 模架的设计 24 28624 4.4弯曲模具的装配 25 6496 第5章三维制图软件在模具设计中的应用 27 3804 5.1用到的三维软件 27 26769 5.1.1 三维软件的种类运用 27 15075 5.1.2 三维软件简介 27 15310 5.2CATIA在模具设计的实际应用 27 20187 5.2.1 主要零部件建模 27 7160 5.2.2 约束装配 30 2753 5.3模具在SolidWorks中的动画制作 31 16697 结 论 34 901 参考文献 35 14941 致 谢 37 东北电力大学本科毕业论文 第一章 绪论 PAGE PAGE 2 PAGE PAGE 1 第1章绪论 1.1 选题的目的和意义 在用于模具加工的设施，向来都具备“工业之母”的称号。根据数据显示，大概有十分之七的粗加工产品工件和半数的精加工产品工件，都是来自于模具成形加工。在我们日常生活中，材料为塑料的产品在模具成形中也占据及其大的比重。而冲压生产工艺作为工业中的基础工艺，在各行各业中都运用极其广泛。与此同时，提出了一种模具制造业利用电子技术让先进的理念、加工方法、技术操作用于综合创新的目的。进而加快冲压模具产业的发展速率，实现其快速的发展。自改革开放以来，国内的冲压模具制造工业发展非常迅猛。对于一个模具制造发展国来说，教育应用型、技能型人才以实现人才培养战略的需求至关重要。冲压成形工艺是现代工业中一种非常重要的加工方法，用于生产各种板料零件、汽车部件，其具有很大的优势。而冲压成形件所具备的种种优点，生产成本低、生产效率高、重量轻、冲压件刚度高bandao.com、而且互换性高等等，是一种其他方法无法代替的先进制造技术bandao.com。结合力学、数学、金属材料学、机械工程学、以及控制学、计算机技术等方面的的知识后，已经产生了冲压成形的基本理论学。[1]如今，冲压成形技术在市场大量需求下，其在国民经济发展、提高人民生活水平中起着越来越重要的作用。 模具技术的快速发展同时也促进了冲压技术的快速发展。而且对于冲模性能的探讨已经成为冲压技术最为关键的内容。在上个世纪中后期，在国外一些发达国家，他们的飞机、汽车制造公司就已经开始研究计算机在模具设计制造中的应用。其主要是以计算机为技术手段，围绕数学模型，采取人机结合，各尽所长的方式，把模具的设计、分析、检验、制造、生产过程连成一个整体，这样模具制造技术就进入到了计算机领域的新阶段，而其的高精度、高寿命、高效率等特征，都标志着模具的进步[2-4]。 关于模具CAD/CAE/CAM，它是改变基本的传统模具制造生产方法的核心技术。是综合了高科技和高生产等优点的比较系统化的工程项目。它的主要表现方式是软件，给某些公司提供一种用于辅助技术人员完成一系列工作的的工具。因此技术人员便可以借助这些工具以实现对工件的性能、模具的结构等关键问题进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术具备多种有点，尤其在缩短模具设计制造的时间，降低生产成本，对于产品质量的提高有着非常明显的效果。本世纪初期，在级进模领域的方面，美国的UGS公司和国内的华中科技大合在NX软件上基于级进模的三维软件NX-PDW[5]。其中所包含的的模块有：工程的初始化 、工艺定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计bandao.com、条料排样等等。对于缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量有着显著的作用。在级进模CAD/CAE/CAM发展应用方面，21世纪初美国的UGS公司与我国华中科技大学合作在NX软件平台上开发基于三维几何模型的级样模CAD/CAM软件NX-PDW。其包括工程的初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。该软件同时还具备三维结构关联、特征的识别和重构等特别的功能。这种技术早在2003年的时候就已经当成商品在模具市场出售了[6]。 在生活中的方方面面，我们随手用到的各种各样的产品，各种工具，比如茶杯、手机壳，电脑主机机壳、用于紧固零件的螺钉等常用品，都和模具存在着密不可分的关联。对于这些产品的外形，全由模具的结构形态所决定的。因此对于模具来说，产品的加工质量也有模具的加工精度和质量所影响。因为产品的各种性能各异，模具也应该进行分类，其主要的类别有塑料模具、冲压模、锻造模、铸造模和压铸模[7-8]。 随着国内工业化的发展，关于机械制造的工业发展也非常快，大大加快了国内经济的发展，在这种工业的影响下，因为我国的科技水平也在提高，因此我国的冲压技术水平也有着显著的提高。所以该技术在带动国内经济发展的起着至关重要的作用。 1.2冲压模具介绍 冲压模具主要运用于冷冲压加工，它是一种特殊的工艺装备，用来实现把毛坯材料加工成所需零件的功能，俗称冷冲压模具。而对于冲压的解释，便是是在常温条件下，凭借压力机所对模具施加的压力，进而材料也受到压力的作用，在所给压力的条件下发生断裂或者变形，以达到所需加工零件目的。冲压生产包括以下工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制[9]。冲压模具也可以依据工序的组合来划分，有单工序模、复合模，以及级进模。本文所介绍的是两套冲压加工模具，冲孔落料复合模、单工序弯曲模。利用冲孔落料复合模具实现冲裁工序（落料与冲孔），而在单工序弯曲模中实现了两种类型的弯曲。 冲模和冲压设备是实现冷冲压工艺必不可少的部分，其以快速实现自动化，快速的生产的效率，在操作方面简单易懂等优点著称。普通压力机的生产效率一台每分钟生产的工件数量最多能达到十几到几十件，对于高速冲压机，其生产效率大大领先普通压力机，它的生产效率每分钟可生产工件可达到几百件乃至几千件。而且对于冷冲压所加工出来的工件，一般都不用经过再次切削，所以其也表现了节省原料和节省原材料的优点，所以这种加工方法具有极其打的经济性[10-12]。而且在选用冲压原材料的时候，选用的毛坯原材料表面平整，而且质量也很好。因此一般冲压出来的钣金件都是由冲压模具来确定加工出来的零件。都会存在高稳定性、好的互换性、较强刚度等突出的优点。所以在我们的日常生活中运用非常广泛。 可是我们平时制造的冲压模具一般实现单个零件的小批量生产，而且对于技术与精度的要求都非常高，可见其制造成本会异常的高，所以，对于冲压模具而言，只有在冷冲压的情况下实现大批量生产才能达到提高经济效益的目的。因此，从上文的大篇幅描述中，可以得出以下结论，冷冲压加工方法有着其他加工方法无法比拟的显著特点，在现代工业化生产的时代，在各种能够实现大批量产品的生产的应用中用得非常多，所以好多大型工业部门都运用该技术来实现对所需零件的大批量生产。因此，冲压件在这些部门所占据的地位与比重都非常大，不少以前采用铸造、锻造等工艺加工制造的工件已经被好多重量轻延展性好的冲高压件所代替，为厂家提高生产率，提高生产质量、提高厂家经济盈利方面做出了很大的贡献。因此，当今社会不能缺少冲压工艺，而对于冲压工艺，这种加工方法是难以代替的。 随着科学技术的进步和社会的发展，人们对模具的要求越来越高。尤其是在21世纪初期以来，人们对于工业产品的需求不断增多，而且对于产品及模具的各种方面也有了新的规划，例如产品的高质量、美观方面、模具精度等等。模具工业的发展对直流电机工具的开发、产品升级和产品竞争力产生了直接的影响。因此，提高模具技术水平是一项紧迫的任务。随着现代工业的发展，冷冲压技术发展迅速。 1.3冲压模具的重要性 模具还对工件的精度产生一定的影响，使零件的各方面的质量数据达标，而且还得在加工中不损坏产品的任何方面。用于零件的生产的原材料可以利用价格较便宜的轧制钢或者钢带作为坯料。而且模具还具有一系列的优点，包括无需加热、安全、加工效率高、加工质量良好，节约成本等方面的优点。而这些优点是另外一些加工方法所不具备的。因此模具工业现已是衡量工业生产的关键标尺和工艺发展的指向标。模具工业的发展在很大方面加快了制造工业的发展以及提高了冲压工艺的加工水平。 就当前来看，在工业制造中，人们大多数都运用模具成形的加工方法，以此来加快零件生产效率，提高生产质量。而对于一般压力机的冲压加工其生产效率一分钟可实现几件零件到几十件零件的加工。对于高速压力机，可实现加工速率为成百上千件每分钟的加工。根据调查数据显示，大到飞机、火车、农用机械，小到自行车、仪表、仪器、手表等有75%的零件是由模具加工来的。在我们日常生活中，锅碗瓢盆等大量五金产品，几乎都是依靠模具来加工的。由此我们明显的可以看出模具工业在我们日常生活中所占据的重要地位，还有在生产中的起着重要的决定性作用[14]。 1.4国内外研究现状及分析 据国内数据，2003年的时候，国内的汽车冲压件产品总量就大约达到了240万吨，而摩托车的冲压产品达到了约200万吨，农用机械零件更是达到了约96万吨[15]。众所周知，当今的汽车工业发展异常迅速，汽车工业的迅速发展同时带动了模具制造业的发展，对于我国来说这是一个千载难逢的机会，我们要抓住这个机会，要克服技术水平的不足、高技术人员不足的困难。 目前国内的冲压水平相对于发达国家还是比较低的，尤其在冲压的自动化、机械化程度等方面。在美国，大概有680条冲压线采用多工位的压力机，而多工位压力机在日本的冲压生产线也运用比较多。但是在我国，对于这种多工位的压力机的运用技术并不娴熟，因此应用的就不多。手工操作的占的比较重，浪费材料，浪费能源，而且还容易造成坏境的污染。而且成本高，设备投资较大，国内难以起步。 国内的冲压产品生产集中度比较低，例如许多公司企业生产的零件比较全面，在公司的内部就能实现整体的装配，造成很多零件低水平的重复加工。无法迎合分工加工的需要，在市场竞争方面导致竞争力太弱，集中度大概只有39.2%。 因为国内用于冲压的大多数原材板料都比较匮乏，而且相对的种类并不多，所以大多数的板材原料大多依靠进口才能保证冲压工业的生产。 在国内，相对于其他模具大国，我们对于研发的模具在转化方面技术还是有些欠缺的，因此对于这些技术传播的就相对慢些。造成难以形成生产力的现象[16-19]。 对于大、精模具的制造，国内难以做到集中生产，因此大都来源于进口。就以我国的汽车产业来看，我国的对于模具的的设计加工还远远满足不了大量汽车零件的需要。国内模具对于标准化的掌握也相对较低，还远远落后于国际的标准水平。 国内对于专业模具设计人才对培养力度还不够，因此导致专业技术人员的缺乏。对于冲压模具人才的不够重视，对于专业人才的引入投入的较少，造成国内技术人员的流失。对于设计方案来说，国内大多引进外方的设计方案，因此造成无法形成自由创新，是国内的技术人员缺少创新思维。 国际的冲压市场现在以难以想象的速度快速发展，这也给我们冲压行业带来了很多机会，就算在我们前进的道路上任然存在种种困难与障碍，尽管如此，我相信这些困难不可能阻止国内冲压技术进步的步伐。 1.5论文研究内容 本论文在查询大量文献后，对于各种适用于本文所涉及的冲压模具类型方案进行了深入的探讨，然后选择出可能用到的方案。再在选出的方案中做出最佳方案的选择。本文的主要工作有：阐述冲压方案的确定和理由，对所选冲压工艺进行分析并解释其各方面的细节，进行零部件的计算。 然后利用三维制图软件对该模具进行建模，并对该模具进行二维图形的转换，然后再利用三维仿真软件对这两套模具进行动画仿真，借此了解其工作原理和工作过程，达到对工件进行合理加工的目的。 东北电力大学本科毕业论文 第2章 零件工艺性分析  第2章零件工艺性分析 2.1工艺性分析 该工件的成形需要两套模具，包括一套复合模具，图2-1所示的钣金件，经由第一套复合模具加工而出，也是第二套模具将要做弯曲加工的工件，该零件的材料为08碳素结构钢，材料厚度为1.0mm，为大批量生产[21]。 2.1.1 材料分析 08是冲压用钢板中的一种牌号。08钢指的是一种优质碳素结构钢，其硬度不算很高，可以说是一种很软的的碳素钢，因此它的韧性就会比较高，进而可塑性就会比较高。在冲压工业制造中，对于一些高精度的薄板零件的制作，这种材料的运用非常广泛。其以冷加工性能好和焊接性能好等优点著称。 2.1.2 结构分析 该零件结构简单，不存在尖角，对于冲裁加工时，没有不利的冲裁影响，该零件厚度为1mm，该零件中一共存在7个孔，其中最小的孔直径为5mm，经查表，符合冲裁所规定的最小直径的要求。最小孔边距也满足要求，所以该零件的结构适合冲裁的要求。而对于弯曲工艺，该零件最小弯曲半径，故也满足弯曲的要求[22-23]。该工件在加工过程中需要注意的细节有很多，该工件不和有些形状规则的冲压件相似，其几何形状的圆角特别多，涉及的组合形状特别多。在模具中加工时，例如弯曲时对于长度较小的弯曲边，需要注意避免折断情况的发生。 2.1.3 精度分析 零件上的尺寸有着标准的尺寸公差 孔位精度：0.05 外轮廓标准公差：0.16 零件外形尺寸按照IT9精度 2.2 冲压方案的确定 由

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