重庆理工大学冲压模具设计之联接板

重庆理工大学课程论文联接板冲压工艺与模具设计1重庆理工大学课程设计题目联接板冲压工艺与模具设计学院专业材料成型及控制工程班级学生姓名学号指导教师评阅教师时间重庆理工大学课程论文联接板冲压工艺与模具设计2摘要冲压件的生产过程一般是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其它必要的辅助工序（如酸洗、退火，表面处理等)制出按图纸所要求的零件。这一过程的正确实施，与具体的生产条件、生产组织有着密切的联系，要由此得到较高的经济效益，必须考虑工艺制订和模具设计的合理性。制订冲压件的工艺过程和设计模具是冲压设计的主要内容，也是冲压生产前十分重要的技术准备工作。在绪论部分阐述了选题背景、课题研究意义和内容。选题背景中叙说了关于冲压行业优缺点的有关知识。课题研究意义包括培养综合运用所学基础理论、专业知识、基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，完成工程师的基本训练和培养初步从事科学研究工作的能力。在联接板冲压工艺部分中做了较详尽的叙述，包括其工艺性分析，工艺方案的选择、排样、剪板、工艺卡片的制作方面。在模具计算与设计这一部分中着重研究了其成形难点及模具设计；同时对其所产生的起皱、破裂和回弹进行了慎重的处理及设计其模具，在基于有限元的工艺分析部分，主要是运用CAD2007.UG4.0，dynaform5.5软件对制件的成形过程进行了仿真分析,得出了该成形过程在实际加工中是可行的。。关键字：连接板冲压成形工艺模具制造和设计重庆理工大学课程论文联接板冲压工艺与模具设计3目录摘要………………………………………………………………………………Ⅰ1绪论…………………………………………………………………………………41.1选题背景、意义及内容………………………………………………………41.2冲压行业未来主要问题和前景……………………………………………52联接板的冲压工艺………………………………………………………………72.1产品制件工艺性分析………………………………………………………72.2工艺方案的选取………………………………………………………………82.3排样、剪板……………………………………………………………………82.4填写工艺卡片…………………………………………………………………102.5根据工艺处理CAD模型………………………………………………………132.6基于有限元分析计算坯料大小………………………………………………153模具设计及计算…………………………………………………………………173.1模具的结构形式……………………………………………………………173.2弯曲模设计…………………………………………………………………193.3润滑剂的选…………………………………………………………………264全文总结与展望…………………………………………………………………284.1全文总结……………………………………………………………………284.2展望…………………………………………………………………………29参考文献……………………………………………………………………………30重庆理工大学课程论文联接板冲压工艺与模具设计41、绪论1.1选题背景、意义及内容1.1.1时代背景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。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。模具在很大冲压生产靠模具与设备完成其加工过程，生产率高，操作简便，易于实现机械化和自动化，可以获得其他加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。冲压产品一般不需要再经过机械加工便可使用，冲压加工过程一般也无需加热毛坯。所以，冲压生产不但节约金属材料，而且节约能源，冲压产品一般还具有重量轻和刚性好的特点。虽然近年来我国模具行业发展迅速，但是离国内的需要和国际水平还有很大的差距。制造产业是一个国家的综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。1.1.2课题意义本课程是冷冲压工艺及模具设计，结合一个比较简单的冲压零件，综合运用本课程及以前所学课程的理论知识，独立设计出一套冷冲模具，能使学生得到模具设计的初步训练。通过本课程设计，进一步提高学生利用技术资料、运算和绘图设计能力，为毕业设计打下良好的基础。具体的说，在课程设计（论文）中应注重以下几方面能力的培养。①调查研究、检索（查阅）中外文献和综述的能力。②逻辑思维与形象思维相结合的文字（外文）及语言表达能力。③研究方案的制定、论证、分析与比较的能力。④设计、计算与绘图的能力，包括计算机运用的能力。⑤综合运用专业理论、知识分析解决实际问题的能力。1.1.3课题内容本课题的研究内容是：以一个联接板为例，基于DYNAFORM，分析其冲压成形工艺，重庆理工大学课程论文联接板冲压工艺与模具设计5对可能出现的诸如回弹、破裂等缺陷提出可行性的改进意见，进而，确定其工艺方案，制定出工艺卡片。然后利用所学知识和相关书籍、软件完成联接板的模具设计，画出所有的装配图以及非标准件的零件图，最后撰写设计说明书。同时体会，有限元软件DYNAFORM在冲压成形中的使用过程，以及缩短制作周期的实际意义。1.2冲压行业存在的主要问题及发展方向1.2.1冲压行业存在的主要问题第一，人才严重不足，科研开发及技术攻关方面投入太少。模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代进步和技术发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造，致使科技进步不大。第二，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第三，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差。由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。第四，模具材料及模具相关技术落后。模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.2.2冲压行业发展方向进入90年代以来，高新技术全面促进了传统成形技术的改造及先进成形技术的重庆理工大学课程论文联接板冲压工艺与模具设计6形成和发展。21世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展，发展的方向将更加突出“精、省、净”的需求。（2）冲压成形技术将更加科学化、数字化、可控化。科学化主要体现在对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程度。成形过程的数值模拟技术将在实用化方面取得很大发展，并与数字化制造系统很好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂形状零件成形，从而真正进入实用阶段。（3）注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局综合优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。（4）对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。（5）冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、个性化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。（6）重视复合化成形技术的发展。以复合工艺为基础的先进成形技术不仅正在从制造毛坯向直接制造零件方向发展，也正在从制造单个零件向直接制造结构整体的方向发展。（7）建立市场经济模式，实现管理现代化。在全球经济一体化进程加快以及中国加入WTO面临的新形势下，企业必须迅速建立和不断完善市场经济模式，并从企业组织机构、人力资源配置、生产经营活动、产量质量控制、国内外标准、国内国际贸易法规、电子商务、国内外信息、网络等方面与国际接轨，实现管理现代化。（8）加强人才队伍建设，提高行业人员素质。冲压行业加强人才培养，提高行业人员素质的任务迫在眉睫。振兴冲压行业%需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家和大批能熟悉掌握先进技术、工艺技能的高级技术人才。只有有计划、有层次地大力培养充实行业人才%冲压技术（产品）、行业（企业）才能跨入国际先进行列。（9）发挥行业协会和学会的作用，促进行业的发展。利用行业协会和学会各自的优势，在冲压技术和冲压行业的发展中发挥各项作用，具有重要的现实意义。加入WTO以后，中国的汽车工业、航空航天工业等支柱产业必将有大的发展。我重庆理工大学课程论文联接板冲压工艺与模具设计7国的冲压行业既充满发展的机遇，又面临进一步以高新技术改造传统技术的严峻挑战。国民经济和国防建设事业将向冲压成形技术的发展提出更多更新更高的要求。我国的板料加工领域必须加强力量的联合，加强技术的综合与集成，加快传统技术从经验向科学化转化的进程。加速人才培养，提升技术创新能力，提高冲压技术队伍的整体素质和生产企业的竞争力。面对我国经济社会发展的重要战略机遇期，冲压行业必须转变观念，改变机制，改变传统冲压行业的面貌，把中国的冲压行业做大做强。中国冲压行业的发展，需要以发展先进技术和技术创新为龙头，以国际市场为目标，以发达国家的冲压行业为参照，加强发展思路研究，争取早日步入国际先进冲压行业的行列。2联接板的冲压工艺2.1制件工艺性分析图2.1所示为联接板的三维模型，图2.2为制件的二维零件图。零件材料为20钢，厚度4mm。为了保证能够精确装配，有些尺寸有一定的公差要求，且大批量生产。（a）图2.1联接板的三维模型图3-2油箱盖零件重庆理工大学课程论文联接板冲压工艺与模具设计8图2.2制件的二维零件图该零件尺寸精度高，形状复杂，要求表面平整，毛刺高度不得大于0.08mm。其中Φ5孔的位置要求比较高，侧孔位于斜面上，加工比较困难。2.2工艺方案的选择由零件形状分析，可以采用一模一件、一模两件等方案成形零件，分析比较上述一种方案，提高了材料的利用率，并且成形过程中材料流动均匀，节约生产成本，易于成形，同时还提高了设备的使用率，降低了人力物力的消耗，并且模具结构简单。分析可知一模一件进行成形较好。考虑到模具的强度,零件的可成形性以及零件的使用性能及表面质量，要合理选择制件的修边余量，修边余量一般应该大于5mm。由于该件是进行一模一件成形，故坯料的展开长度为：重庆理工大学课程论文联接板冲压工艺与模具设计9考虑修边余量及该成形是无压边圈的成形，故板料尺寸大致选取150mm×100mm×4mm。经以上分析计算，坯料尺寸选取50mm×100mm×4mm。该零件所需要的基本冲压工序为剪板、切边落料、冲孔、弯曲几种。根据对零件工艺性的分析以及各冲压工序的了解，可确定以下几种工艺方案：方案一：落料—冲孔—弯曲，即采用单工序模生产；方案二：落料冲孔—弯曲，即采用单工序模+复合模生产；方案三：落料—弯曲—冲孔，即采用单工序模生产；采用方案一，模具制造结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求，且在加工过程中工件要进行多次定位，工件尺寸的积累误差