复合模-论文

安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）-1-引言模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。随着工业发展水平的不断提高，产品更新速度加快，对模具的要求越来越高。尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。模具是现代加工行业中的基本工艺装备。模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。现代工业需要先进的模具设备和高技术人才。本次设计是参考了众多参考文献及专业资料的规范要求编写而成。主要以垫片为例介绍冲孔和落料模的设计。该设计主要包括材料工艺分析和成形性能、冲压工序特点和工艺计算、模具总体结构设计、模具主要零件结构设计及工艺性分析等。任务量相对较小。参观了本校的模具中心，查阅了大量资料，对工件进行了综合的工艺分析后，确定了工艺路线，各种工艺参数，以及生产设备的选用，从而着手整套模具的设计。导师邢昌老师曾在设计过程、编写说明书及内容安排提出不少有益的意见。在此，谨向尊敬的导师表示真诚的感谢和崇高的敬意！在整个设计过程中，我综合比较了其他各种设计图样，并对自己所设计的模具图进行了反复的完善。我将在以后的学习工作中不断完善和提高自己的设计水平。不仅仅是在设计中有所提高，也要在自己的学习能力上进一步的提高自己，完善自己，充实自己，依次来适应社会的发展，让自己变成一个对社会有用的人才！由于本人知识水平和能力的有限，在设计的过程中难免存在很多的纰漏和不足之处，还请大家多多指教！张朋：汽车消声器隔板冲压模具设计-2-第1章绪论1.1本课题研究的主要内容研究该汽车消声器隔板的的成型工艺，并对该工艺的可行性进行分析，然后根据分析的可行性工艺设计出适合该消声器隔板的冲压模具。其中包括绘制模具的总装图，重要模具零件的工程图等。主要包括以下内容：（1）对给定零件进行工艺分析并确定工艺方案；（2）模具总体结构方案论证；（3）进行相关工艺设计和计算；（4）进行模具非标准件的设计及标准件的选择；（5）绘制模具装配图和部分非标准件的零件图；（6）编制部分主要工作零件的加工工艺规程；（7）编写设计说明书（论文）。1.2冲压的基本工序及模具结构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裂的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。1.3冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。1、冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT16~17级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）-3-或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。2、冲模是实现冲压生产的基本条件在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000~40000r/min），加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；3、冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的4~10倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。张朋：汽车消声器隔板冲压模具设计-4-1.4课题研究的意义本课题要求对给定零件进行冲压模具设计。通过该设计能够让学生熟练使用相关设计资料，树立正确的设计思想，掌握冲压模具设计的方法和一般程序，培养学生独立分析和解决问题的能力，为以后的工作打下初步的基础。在现代工业生产中，60%、90%的工业产品需要模具加工，模具工业已经成为工业发展的基础，许多新产品的开发都依赖于模具，特别是汽车、电子电器、轻工、航空等行业。因此，模具是工业生产的重要装备，是国民经济的基础工业。模具业被誉为工业之父，起技术集现代工业产品制造技术之大成。俗话说：“没有规矩不成方圆”。世界上的许许多多东西都是从他们各自特色的“规矩”中诞生出来的。东西—产品，规矩—模具。模具是一种特殊的模型，用来塑造（制造）产品，从工业角度讲，模具是一种成型制品的特殊工艺装备。模具设计制造水平的高低，关系现代制造业的发展与进步，关系到经济建设的速度。因为模具制造对制造业的重大作用，激励我趁此毕业设计的良机，选择此课题，希望能够掌握各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，根据实际情况，学习如何充分考虑它们的特点，选用最佳的工艺方案；掌握各种制造方法对模具结构的要求，具有分析模具结构工艺性的能力，能够设计出工艺性能良好的模具结构；了解国内先进的模具制造技术，尽量采用新工艺、新技术。并且巩固和加深已经学过的理论知识，提高自己的综合分析和解决工程实际问题的能力，为以后的工作奠定良好的基础。安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）-5-第2章冲压工艺分析及模具总体结构方案论证2.1零件的工艺性分析图2-1汽车消声隔板该零件为汽车消声隔板（如图2-1），材料为Q235，隔板厚度为1.2mm，生产批量为大批量生产，公差等级为IT14。2.1.1材料分析Q235钢是普通碳素结构钢，具有良好的冲裁性能，适合冷冲压成形。查文献]1[表2—6得材料Q235钢的力学性能如下表2—1：表2-1Q235钢的主要力学性能参数材料状态抗剪τ/MPa抗拉σb/MPa延伸率b/%屈服点σs/MPa弹性模量E/MPa已退火的288~354375~46026235200000冲裁件的一般圆角半径R应大于或等于板料厚度的一半，即tR5.0≥，该零件的圆角半径R2，R3满足条件。另外，孔与外缘的壁厚较大，复合模中的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。2.1.2结构分析该零件外形以圆形为主，对于冲裁和模具设计有利。根据图2—1所示该零件需要拉深和内孔翻边等工序，所以需要判断拉深次数和翻边工艺。1、验证拉深工艺：（零件尺寸按零件中线计算）（1）计算板料直径D由于消声器隔板是回转体形状，毛坯采用圆形。将消声器隔板分成3个基本几何张朋：汽车消声器隔板冲压模具设计-6-形状（如图2-2），按文献]2[表7-6的公式算出各部分的表面积，然后将各部分的表面积相加便得到消声器隔板表面积，再按式（2-1）计算出毛坯直径：ππ∑==fFD44(2-1)式中：D——板料直径，mm；F——包括修边余量在内的拉深件表面积，mm2；f∑——拉深件分解成基本几何形体的表面积代数和，mm2。图2-2消声器隔板的计算分析计算得：π41.39561=fπ52.112=fπ11703=f按式（2—1）计算得：mmD2.147=（2）计算拉深系数m查文献]2[155