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南 京 工 业 大 学 继 续 教 育 学 院学 生 毕 业 设 计 （ 毕 业 论 文 ）题 目 冲 压 模 具 毕 业 设 计专 业 机 械 工 程 及 自 动 化 班 级 机 本 081姓 名 王 昀学 号 1260108141指 导 教 师 奚 天 鹏起 讫 日 期 2011.02.212011.5.282011 年 05 月 18 日 III 目 录摘 要 IABSTRACT II1、 绪 论 12、 零 件 的 工 艺 性 分 析 错 误 ！未 定 义 书 签 。2.1 零 件 的 工 艺 性 分 析 142.2 冲 裁 件 的 精 度 与 粗 糙 度 162.3 冲 裁 件 的 材 料 163、 冲 压 模 具 总 体 结 构 设 计 183.1 模 具 类 型 18 3.2 操 作 与 定 位 方 式 183.3 模 架 的 类 型 与 精 度 184、 冲 压 模 具 工 艺 与 设 计 194.1 样 设 计 与 计 算 194.2 设 计 冲 力 与 压 力 中 心 215、 模 具 的 总 张 图 与 零 件 图 255.1 级 进 模 具 的 总 张 图 255.2 冲 压 模 具 的 零 件 图 265.3 压 力 机 的 校 核 396、 冲 压 模 具 零 件 加 工 工 艺 的 编 制 416.1 凹 模 加 工 工 艺 过 程 416.2 凸 模 加 工 工 艺 过 程 42 6.3 卸 料 板 模 加 工 工 艺 过 程 436.4 凸 模 固 定 板 加 工 工 艺 过 程 44结 论 46参 考 文 献 47致 谢 48 I 摘 要冲 压 模 具 在 实 际 工 业 生 产 中 应 用 广 泛 。 在 传 统 的 工 业 生 产 中 ， 工 人 生 产 的 劳动 强 度 大 、 劳 动 量 大 ， 严 重 影 响 生 产 效 率 的 提 高 。 随 着 当 今 科 技 的 发 展 ， 工 业生 产 中 模 具 的 使 用 已 经 越 来 越 引 起 人 们 的 重 视 ， 而 被 大 量 应 用 到 工 业 生 产 中 来 。冲 压 模 具 的 自 动 送 料 技 术 也 投 入 到 实 际 的 生 产 中 ， 冲 压 模 具 可 以 大 大 的 提 高 劳 动生 产 效 率 ， 减 轻 工 人 负 担 ， 具 有 重 要 的 技 术 进 步 意 义 和 经 济 价 值 。本 文 对 冷 冲 压 技 术 的 分 类 、 特 点 及 发 展 方 向 作 了 简 略 概 述 ； 论 述 了 冲 压 零 件的 形 成 原 理 、 基 本 模 具 结 构 与 运 动 过 程 及 其 设 计 原 理 ； 对 典 型 的 冲 压 件 模 具 进 行了 设 计 ： 大 直 径 三 通 管 冲 压 复 合 模 设 计 解 决 了 大 直 径 三 通 管 的 加 工 难 题 、 带 有 浮动 凸 凹 模 的 拉 伸 冲 孔 复 合 模 设 计 、 适 力 压 边 式 落 料 拉 伸 切 边 复 合 模 设 计 、 消 音 器后 补 碗 落 料 、 拉 深 、 冲 孔 、 翻 边 复 合 模 设 计 、 一 模 两 件 落 料 拉 伸 冲 孔 翻 边 复 合 模设 计 、 环 形 弯 曲 件 的 模 具 设 计 、 铰 链 卷 圆 成 形 工 艺 及 模 具 设 计 、 半 自 动 送 料 切 角 装 置 设 计 、 滑 板 式 送 料 拉 深 、 冲 孔 、 翻 边 模 设 计 实 现 自 动 送 料 、 长 管 多 孔 冲 模 设计 、 带 凸 缘 台 阶 方 盒 形 零 件 拉 深 模 和 盒 形 件 侧 壁 小 孔 翻 孔 模 。 冲 压 模 具 的 设 计 充分 利 用 了 机 械 压 力 机 的 功 用 特 点 ， 在 室 温 的 条 件 下 对 坯 件 进 行 冲 压 成 形 ， 生 产 效率 提 高 ， 济 效 益 显 著 。本 文 介 绍 的 模 具 实 例 结 构 简 单 实 用 ， 使 用 方 便 可 靠 ， 对 类 似 工 件 的 大 批 量 生产 具 有 一 定 的 参 考 作 用 。 II 冲 压 模 具 毕 业 设 计1.绪 论1.1 冲 压 的 概 念 、 特 点 及 应 用冲 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 冷 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 术 。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 。 这 是因 为 冲 压 是 依 靠 冲 模 和 冲 压 设 备 来 完 成 加 工 ， 普 通 压 力 机 的 行 程 次 数 为 每 分钟 可 达 几 十 次 ， 高 速 压 力 要 每 分 钟 可 达 数 百 次 甚 至 千 次 以 上 ， 而 且 每 次 冲 压行 程 就 可 能 得 到 一 个 冲 件 。（ 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 。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 。冲 压 地 、 在 现 代 工 业 生 产 中 ， 尤 其 是 大 批 量 生 产 中 应 用 十 分 广 泛 。 相 当 多 的工 业 部 门 越 来 越 多 地 采 用 冲 压 法 加 工 产 品 零 部 件 ， 如 汽 车 、 农 机 、 仪 器 、 仪 表 、电 子 、 航 空 、 航 天 、 家 电 及 轻 工 等 行 业 。 在 这 些 工 业 部 门 中 ， 冲 压 件 所 占 的 比 重都 相 当 的 大 ， 少 则 60%以 上 ， 多 则 90%以 上 。 不 少 过 去 用 锻 造 =铸 造 和 切 削 加 工 方法 制 造 的 零 件 ， 现 在 大 多 数 也 被 质 量 轻 、 刚 度 好 的 冲 压 件 所 代 替 。 因 此 可 以 说 ，如 果 生 产 中 不 谅 采 用 冲 压 工 艺 ， 许 多 工 业 部 门 要 提 高 生 产 效 率 和 产 品 质 量 、 降 低生 产 成 本 、 快 速 进 行 产 品 更 新 换 代 等 都 是 难 以 实 现 的 。1.2 冲 压 的 基 本 工 序 及 模 具由 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 5 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 。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 面 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 。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 IT1617 级 ； 用 液体 、 橡 胶 、 聚 氨 酯 等 作 柔 性 凸 模 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 绪 论 4 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 。精 密 、 高 效 的 多 工 位 及 多 功 能 级 进 模 和 大 型 复 杂 的 汽 车 覆 盖 件 冲 模 代 表 了 现 代冲 模 的 技 术 水 平 。 目 前 ， 50 个 工 位 以 上 的 级 进 模 进 距 精 度 可 达 到 2 微 米 ， 多 功能 级 进 模 不 仅 可 以 完 成 冲 压 全 过 程 ， 还 可 完 成 焊 接 、 装 配 等 工 序 。 我 国 已 能 自 行设 计 制 造 出 达 到 国 际 水 平 的 精 度 达 2 5微 米 ， 进 距 精 度 23微 米 ， 总 寿 命 达1亿 次 。 我 国 主 要 汽 车 模 具 企 业 ， 已 能 生 产 成 套 轿 车 覆 盖 件 模 具 ， 在 设 计 制 造 方法 、 手 段 方 面 已 基 本 达 到 了 国 际 水 平 ， 但 在 制 造 方 法 手 段 方 面 已 基 本 达 到 了 国 际水 平 ， 模 具 结 构 、 功 能 方 面 也 接 近 国 际 水 平 ， 但 在 制 造 质 量 、 精 度 、 制 造 周 期 和成 本 方 面 与 国 外 相 比 还 存 在 一 定 差 距 。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 1500040000r/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 ； 慢 走 丝 线 切 割 技 术 的 发 展 水 平 已 相 当 高 ， 功 能 也 相 当 完 善 ， 自动 化 程 度 已 达 到 无 人 看 管 运 行 的 程 度 ， 目 前 切 割 速 度 已 达 到 300mm2 /min,加 工 精度 可 达 1.5 微 米 ， 表 面 粗 糙 度 达 Ra=010.2 微 米 ;精 度 磨 削 及 抛 光 已 开 始 使 用数 控 成 形 磨 床 、 数 控 光 学 曲 线 磨 床 、 数 控 连 续 轨 迹 坐 标 磨 床 及 自 动 抛 光 等 先 进 设备 和 技 术 ;模 具 加 工 过 程 中 的 检 测 技 术 也 取 得 了 很 大 的 发 展 ,现 在 三 坐 标 测 量 机 除 了 能 高 精 度 地 测 量 复 杂 曲 面 的 数 据 外 ,其 良 好 的 温 度 补 偿 装 置 、 可 靠 的 抗 振 保护 能 力 、 严 密 的 除 尘 措 施 及 简 单 操 作 步 骤 ， 使 得 现 场 自 动 化 检 测 成 为 可 能 。 此 外 ， 5 激 光 快 速 成 形 技 术 （ RPM） 与 树 脂 浇 注 技 术 在 快 速 经 济 制 模 技 术 中 得 到 了 成 功 的应 用 。 利 用 RPM技 术 快 速 成 形 三 维 原 型 后 ， 通 过 陶 瓷 精 铸 、 电 弧 涂 喷 、 消 失 模 、熔 模 等 技 术 可 快 速 制 造 各 种 成 形 模 。 如 清 华 大 学 开 发 研 制 的 “ M-RPMS- 型 多 功能 快 速 原 型 制 造 系 统 ” 是 我 国 自 主 知 识 产 权 的 世 界 惟 一 拥 有 两 种 快 速 成 形 工 艺（ 分 层 实 体 制 造 SSM和 熔 融 挤 压 成 形 MEM） 的 系 统 ， 它 基 于 “ 模 块 化 技 术 集 成 ”之 概 念 而 设 计 和 制 造 ， 具 有 较 好 的 价 格 性 能 比 。 一 汽 模 具 制 造 公 司 在 以 CAD/CAM加 工 的 主 模 型 为 基 础 ， 采 用 瑞 士 汽 巴 精 化 的 高 强 度 树 脂 浇 注 成 形 的 树 脂 冲 模 应 用在 国 产 轿 车 试 制 和 小 批 量 生 产 开 辟 了 新 的 途 径 。(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 410倍 ， 并 能 进 行 冲 孔 、 分 段 冲 裁 、 弯 曲 和 拉 深 等 多 种 作业 。近 年 来 ， 为 了 适 应 市 场 的 激 烈 竞 争 ， 对 产 品 质 量 的 要 求 越 来 越 高 ， 且 其 更 新 换代 的 周 期 大 为 缩 短 。 冲 压 生 产 为 适 应 这 一 新 的 要 求 ， 开 发 了 多 种 适 合 不 同 批 量 生产 的 工 艺 、 设 备 和 模 具 。 其 中 ， 无 需 设 计 专 用 模 具 、 性 能 先 进 的 转 塔 数 控 多 工 位压 力 机 、 激 光 切 割 和 成 形 机 、 CNC万 能 折 弯 机 等 新 设 备 已 投 入 使 用 。 特 别 是 近 几年 来 在 国 外 已 经 发 展 起 来 、 国 内 亦 开 始 使 用 的 冲 压 柔 性 制 造 单 元 （ FMC） 和 冲 压 柔 性 制 造 系 统 （ FMS） 代 表 了 冲 压 生 产 新 的 发 展 趋 势 。 FMS 系 统 以 数 控 冲 压 设 备为 主 体 ， 包 括 板 料 、 模 具 、 冲 压 件 分 类 存 放 系 统 、 自 动 上 料 与 下 料 系 统 ， 生 产 过程 完 全 由 计 算 机 控 制 ， 车 间 实 现 24小 时 无 人 控 制 生 产 。 同 时 ， 根 据 不 同 使 用 要求 ， 可 以 完 成 各 种 冲 压 工 序 ， 甚 至 焊 接 、 装 配 等 工 序 ， 更 换 新 产 品 方 便 迅 速 ， 冲压 件 精 度 也 高 。(4)冲 压 标 准 化 及 专 业 化 生 产 方 面模 具 的 标 准 化 及 专 业 化 生 产 ， 已 得 到 模 具 行 业 和 广 泛 重 视 。 因 为 冲 模 属 单 件 小批 量 生 产 ， 冲 模 零 件 既 具 的 一 定 的 复 杂 性 和 精 密 性 ， 又 具 有 一 定 的 结 构 典 型 性 。因 此 ， 只 有 实 现 了 冲 模 的 标 准 化 ， 才 能 使 冲 模 和 冲 模 零 件 的 生 产 实 现 专 业 化 、 商品 化 ， 从 而 降 低 模 具 的 成 本 ， 提 高 模 具 的 质 量 和 缩 短 制 造 周 期 。 目 前 ， 国 外 先 进工 业 国 家 模 具 标 准 化 生 产 程 度 已 达 70%80%， 模 具 厂 只 需 设 计 制 造 工 作 零 件 ， 大部 分 模 具 零 件 均 从 标 准 件 厂 购 买 ， 使 生 产 率 大 幅 度 提 高 。 模 具 制 造 厂 专 业 化 程 度越 不 定 期 越 高 ， 分 工 越 来 越 细 ， 如 目 前 有 模 架 厂 、 顶 杆 厂 、 热 处 理 厂 等 ， 甚 至 某些 模 具 厂 仅 专 业 化 制 造 某 类 产 品 的 冲 裁 模 或 弯 曲 模 ， 这 样 更 有 利 于 制 造 水 平 的 提 高 和 制 造 周 期 的 缩 短 。 我 国 冲 模 标 准 化 与 专 业 化 生 产 近 年 来 也 有 较 大 发 展 ， 除 反映 在 标 准 件 专 业 化 生 产 厂 家 有 较 多 增 加 外 ， 标 准 件 品 种 也 有 扩 展 ， 精 度 亦 有 提 高 。 绪 论 4 但 总 体 情 况 还 满 足 不 了 模 具 工 业 发 展 的 要 求 ， 主 要 体 现 在 标 准 化 程 度 还 不 高 （ 一般 在 40%以 下 ） ， 标 准 件 的 品 种 和 规 格 较 少 ， 大 多 数 标 准 件 厂 家 未 形 成 规 模 化 生产 ， 标 准 件 质 量 也 还 存 在 较 多 问 题 。 另 外 ， 标 准 件 生 产 的 销 售 、 供 货 、 服 务 等 都还 有 待 于 进 一 步 提 高 。设 计 要 求 :设 计 该 零 件 的 冲 裁 模冲 压 件 图 如 下 图 所 示 : 120.25 +0.20+0.150+0.250 +0.30210.52 31.50.2588.90-0.520 -0.43 冲 压 技 术 要 求 :1. 材 料 :H622. 材 料 厚 度 :4mm3. 生 产 批 量 :中 批 量4. 未 注 公 差 :按 IT14级 确 定 . 7 2 .零 件 的 工 艺 性 分 析 .2.1 零 件 的 工 艺 性 分 析 该 零 件 材 料 为 H62(黄 铜 )结 构 简 单 ,形 状 对 称 ,凹模 宽 度 B=12 1.2t(t为 材 料 厚 度 ) ,冲 孔 时 有 尺 寸 为 6.5 2.00 5.2 15.00 根 据 课 本 P86页 知 冲 孔 时 ,因 受 凸 模 强 度 的 限 制 ,孔 的尺 寸 不 应 太 小 .冲 孔 的 最 小 尺 寸 取 决 于 材 料 性 能 ,凸 模 的 强 度 和 模 具 结 构 等 .根 据表 3-3可 查 得 圆 形 孔 最 小 值 得d=0.9t=0.9X4=3.6mm(1.5 2)t所 以 由 冲 件 图 可 知C1=12-5.2/2-6.5/2=6.151X4=4,C2=88.9-21-29.4-31.5-2-2.5=2.51X4=4,C =18/2-6=3682.74,所 以 压 力 得 以 校 核 ;(2).滑 块 行 程 滑 块 行 程 应 保 证 坯 料 能 顺 利 地 放 入 模 具 和 冲 压 能 顺 利 地 从 模 具 中取 出 .这 里 只 是 材 料 的 厚 度 t=4,导 料 板 的 厚 度 H=12 及 凸 模 冲 入 凹 模 的 最 大 深 度14,即 S1=4+12+14=30S=130,所 以 得 以 校 核 . (3).行 和 次 数 行 程 次 数 为 45/min.因 为 生 产 批 量 为 中 批 量 ,又 是 手 工 送 料 ,不能 太 快 ,因 此 是 得 以 校 核 .(4)工 作 台 面 的 尺 寸 根 据 下 模 座 LXB=370X270,且 每 边 留 出 60100, 27 即 L1XB1=470X370,而 压 力 机 的 工 作 台 面 L2XB2=800X540,冲 压 件 和 废 料 从 下 模 漏出 , 漏 料 尺 寸 95X50,而 压 力 机 的 孔 尺 寸 为 360X23,故 符 合 要 求 ,得 以 校 核 ;(5) 滑 块 模 柄 孔 尺 寸 滑 块 上 模 柄 孔 的 直 径 为 60,模 柄 孔 深 度 为 80,而 所 选 的 模柄 夹 持 部 分 直 径 为 60,长 度 为 70故 符 合 要 求 ,得 以 校 核 ;(6).闭 合 高 度 由 压 力 机 型 号 知 Hmax=380 M=90 H1=100Hmin=Hmax M=380-90=290(M为 闭 合 高 度 调 节 量 /mm,H1为 垫 板 厚 度 /mm)由 式 (1-24):( Hmax H1)-5 H ( Hmin H1)+10,得(380 100)-5 262 (290 100)+10即 275 262 200 ,所 以 所 选 压 力 机 合 适 ,即 压 力 机 得 以 校 核 . 模 具 的 总 张 图 与 零 件 图 28 6.冲 压 模 具 零 件 加 工 工 艺 的 编 制6.1 凹 模 加 工 工 艺 过 程 如 表 6-1 所 示表 6-1 凹 模 加 工 工 艺 过 程工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备1 备 料 将 毛 坯 锻 成 135mm 110mm 30mm2 热 处 理 退 火3 铣 铣 六 面 ,厚 度 留 单 边 磨 量 0.20.3mm 铣 床4 平 磨 磨 厚 度 到 上 限 尺 寸 ,磨 侧 基 面 保 证 互 相 垂 直 平 面 磨 床5 钳 工 划 各 型 孔 ,螺 孔 ,销 孔 位 置 划 漏 孔 轮 廓 线6 钳 工 加 工 好 凸 模 ,配 作 冲 孔 凹 模 达 要 求7 铣 铣 漏 料 孔 达 要 求 铣 床8 钳 工 钻 铰 6 10 015.00 ,钻 攻 4XM12 钻 床9 热 处 理 淬 火 ,回 火 ,保 证 HRC606210 平 磨 磨 厚 度 及 基 面 达 到 要 求 平 面 磨 床11 线 切 割 按 图 切 割 各 型 孔 ,留 0.0050.01单 边 研 量 线 切 割 机床12 钳 工 研 光 各 型 孔 达 要 求13 检 验 29 6.2 凸 模 加 工 工 艺 过 程 如 表 6-2-1,6-2-2,6-2-3 所 示表 6-2-1 落 料 凸 模 加 工 工 艺 过 程工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备1 备 料 将 毛 坯 锻 成 110mmX100mmX35mm2 热 处 理 退 火3 铣 铣 六 面 ,厚 度 留 单 边 磨 量 0.20.3mm 铣 床4 平 磨 磨 厚 度 到 上 限 尺 寸 ,磨 侧 基 面 保 证 互 相 垂 直 平 面 磨 床5 钳 工 划 刃 口 轮 廓 尺 寸 及 孔 位 置 尺 寸6 钳 工 加 工 好 凹 模 ,配 作 落 料 凸 模 达 要 求7 钳 工 钻 10.5, 12.5钻 铰 7.5 015.00 ,钻 铰 9 015.0 0 钻 床8 热 处 理 淬 火 ,回 火 ,保 证 HRC60649 钳 工 磨 各 配 合 面 达 要 求10 检 验 表 6-2-2 冲 孔 凸 模 加 工 工 艺 过 程工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备1 备 料 备 料 12mmX105mm2 热 处 理 退 火3 车 外 圆 车 外 圆 达 配 合 尺 寸 车 床4 车 工 作 尺寸 车 工 作 尺 寸 达 要 求 车 床5 倒 角 倒 角 达 要 求 车 床 6 钳 工 抛 光 达 表 面 要 求7 热 处 理 淬 火 ,回 火 ,保 证 HRC58628 钳 工 磨 平 上 下 表 面 达 要 求9 检 验说 明 :凸 模 6.650 05.0 , 5.3130 038.0 都 按 表 6-2-2加 工 . 冲 压 模 具 零 件 加 工 工 艺 的 编 制 30 表 6-2-3 冲 孔 凸 模 加 工 工 艺 过 程工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备1 备 料 备 料 35mmX20mmX105mm2 热 处 理 退 火3 线 切 割 按 图 切 割 外 形 ,留 0.0050.01单 边 研 量 线 切 割 机床4 铣 铣 工 作 尺 寸 留 0.01 铣 床5 钳 工 倒 角 达 要 求6 钳 工 抛 光 达 表 面 要 求7 热 处 理 淬 火 ,回 火 ,保 证 HRC58628 钳 工 磨 平 上 下 表 面 达 要 求9 检 验 说 明 :余 下 三 个 冲 孔 凸 模 按 表 6-2-3 同 理 加 工6.3 卸 料 板 加 工 工 艺 过 程 如 表 6-3 所 示表 6-3 卸 料 板 加 工 工 艺 过 程工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备1 备 料 将 毛 坯 锻 成 205mmX165mmX48mm2 热 处 理 退 火3 铣 铣 六 面 ,厚 度 留 单 边 磨 量 0.20.3mm 铣 床4 平 磨 磨 厚 度 到 上 限 尺 寸 ,磨 侧 基 面 保 证 互 相 垂 直 平 面 磨 床5 钳 工 划 各 型 孔 ,螺 孔 ,销 孔 位 置 划 漏 孔 轮 廓 线6 线 切 割 按 图 切 割 各 型 孔 ,保 证 双 面 间 隙 0.5mm 线 切 割 机床7 钳 工 钻 铰 2X 10 015.00 ,钻 沉 孔 钻 床 8 平 磨 磨 厚 度 及 基 面 见 光 平 面 磨 床9 钳 工 研 光 各 型 孔 达 要 求10 检 验6.4 凸 模 固 定 板 加 工 工 艺 过 程 如 表 6-4所 示 31 表 6-4 凸 模 固 定 板 加 工 工 艺 过 程工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备1 备 料 将 毛 坯 锻 成 205mmX165mmX35mm2 热 处 理 退 火3 铣 铣 六 面 ,厚 度 留 单 边 磨 量 0.20.3mm 铣 床4 平 磨 磨 厚 度 到 上 限 尺 寸 ,磨 侧 基 面 保 证 互 相 垂 直 平 面 磨 床5 钳 工 划 各 型 孔 ,螺 孔 ,销 孔 位 置 划 漏 孔 轮 廓 线6 线 切 割 按 图 切 割 各 型 孔 ,保 证 配 合 尺 寸 线 切 割 机床7 钳 工 钻 铰 2X 10 015.00 ,钻 攻 4XM12 钻 床8 钳 工 铆 接 处 倒 角 9 平 磨 磨 厚 度 及 基 面 见 光 平 面 磨 床10 钳 工 研 光 各 型 孔 达 要 求11 检 验6.5 上 模 座 加 工 工 艺 过 程 如 表 6-5 所 示表 6-5 上 模 座 加 工 工 艺 过 程工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备1 备 料 取 标 准 上 模 座2 热 处 理 退 火4 平 磨 平 磨 上 下 平 面 达 要 求 平 面 磨 床5 钳 工 划 螺 孔 ,销 孔 位 置 划 模 柄 孔 轮 廓 线6 线 切 割 按 图 切 割 各 型 孔 ,保 证 配 合 尺 寸 线 切 割 机床 7 钳 工 钻 铰 2X 10 015.00 ,钻 攻 4XM12,配 钻 模 柄 防 转孔 钻 床8 钳 工 研 光 各 型 孔 达 要 求9 检 验 冲 压 模 具 零 件 加 工 工 艺 的 编 制 32 6.6 下 模 座 加 工 工 艺 过 程 如 表 6-6 所 示表 6-6 下 模 座 加 工 工 艺 过 程工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备1 备 料 取 标 准 上 模 座2 热 处 理 退 火4 平 磨 平 磨 上 下 平 面 达 要 求 平 面 磨 床5 钳 工 划 螺 孔 ,销 孔 位 置 划 模 柄 孔 轮 廓 线6 线 切 割 按 图 切 割 各 型 孔 线 切 割 机床7 钳 工 钻 铰 2X 10 015.00 ,钻 沉 孔 钻 床8 钳 工 研 光 各 型 孔 达 要 求9 检 验 6.7 导 料 板 加 工 工 艺 过 程 如 表 6-7 所 示表 6-7 导 料 板 加 工 工 艺 过 程工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备1 备 料 取 标 准 导 料 板2 热 处 理 退 火3 钳 工 划 螺 孔 ,销 孔 位 置4 钳 工 钻 铰 4X 10 015.00 ,钻 攻 4XM12,2XM5 钻 床5 钳 工 按 图 加 工 与 始 用 挡 料 销 的 配 合 处 达 要 求6 检 验 ） 33 结 论经 过 了 三 个 月 的 毕 业 设 计 忙 碌 之 后 ， 设 计 终 于 完 成 。 此 刻 可 以 说 是 轻 松 感 与成 就 感 并 存 。 毕 业 设 计 直 接 关 系 我 们 专 业 知 识 而 且 涉 及 了 很 多 机 械 领 域 的 知 识 。我 们 通 过 做 毕 业 设 计 巩 固 了 我 所 学 的 专 业 知 识 及 机 械 专 业 基 础 知 识 ， 并 使 之 系统 化 .条 理 化 .可 应 用 化 。 同 时 培 养 了 我 们 正 确 的 设 计 思 想 和 方 法 ， 以 及 独 立 解 决工 程 实 际 问 题 的 工 作 能 力 ， 提 高 了 我 们 查 阅 资 料 .分 析 实 际 问 题 。 设 计 计 算 .CAD等 方 面 的 能 力 ， 为 以 后 投 入 工 作 打 下 基 础 结 论 34 参 考 文 献【 1】 模 具 实 用 技 术 丛 书 编 委 会 冲 模 设 计 应 用 实 例 M 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ，2000【 2】 机 械 设 计 手 册 联 合 编 写 组 机 械 设 计 手 册 （ 第 二 版 ） M 北 京 ： 化 学工 业 出 版 社 ， 1987【 3】 肖 祥 芷 ， 王 孝 培 主 编 中 国 模 具 设 计 大 典 （ 第 3卷 ） M 南 昌 ： 江 西 科 学技 术 出 版 社 ， 2003【 4】 姜 奎 华 主 编 冲 压 工 艺 与 模 具 设 计 M 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 1999【 5】 王 孝 培 主 编 实 用 冲 压 技 术 手 册 M 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 2001【 6】 太 田 哲 编 冲 压 模 具 结 构 与 设 计 图 解 M 北 京 ： 国 防 工 业 出 版 社 ， 1982【 7】 李 绍 珍 ， 陈 桂 英 主 编 机 械 制 图 M 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 1998【 8】 机 械 工 程 材 料 性 能 数 据 手 册 编 委 会 机 械 工 程 材 料 性 能 数 据 手 册 M 北京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 1985【 9】 马 达 名 长 管 多 孔 冲 模 广 东 ： 模 具 工 业 J， 1995（ 9） ， 1617 【 10】 涉 国 恩 大 直 径 三 通 管 冲 压 复 合 模 太 原 ： 模 具 工 业 J， 1992（ 11） ， 1617【 11】 张 立 军 ， 李 义 祥 带 浮 动 凹 凸 模 的 拉 深 复 合 模 设 计 湖 南 ： 模 具 工 业 J，2003（ 7） ， 3335【 12】 王 学 让 ， 杨 占 尧 适 力 压 边 式 落 料 拉 伸 切 边 复 合 模 设 计 河 南 ： 模 具 工 业J， 2001（ 9） ， 1617【 13】 周 小 敏 消 音 器 后 补 碗 落 料 、 拉 深 、 冲 孔 、 翻 边 复 合 模 设 计 上 海 ： 模 具技 术 J， 2002（ 4） ， 2931【 14】 胡 建 国 一 模 两 件 落 料 拉 伸 冲 孔 翻 边 复 合 模 马 鞍 山 ： 模 具 工 业 J， 1998（ 4） ， 2324【 15】 陈 礼 然 环 形 弯 曲 件 的 模 具 设 计 上 海 ： 模 具 工 业 J， 1995（ 3） ， 2728【 16】 陈 为 国 铰 链 卷 圆 成 形 工 艺 及 模 具 设 计 南 昌 ： 模 具 工 业 J， 1998（ 7） ，1617【 17】 安 静 平 半 自 动 送 料 切 角 装 置 设 计 河 北 ： 模 具 工 业 J， 1995（ 9） ， 2627【 18】 孙 宝 勤 ， 周 春 华 带 凸 缘 台 阶 方 盒 形 零 件 拉 深 模 大 连 ： 模 具 工 业 J， 1989（ 7） ， 910【 19】 谢 单 雄 ， 廖 敦 文 盒 形 件 侧 壁 小 孔 翻 孔 模 湖 北 ： 模