屏蔽罩冲压件模具设计

毕业设计说明书题目:屏蔽罩冲压工艺及模具设计年级、专业:姓名:学号:指导教师:完成时间:摘要冲压模具在工业生产中应用广泛。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，经济效益显著。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，经济效益显著。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。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。关键词:冲压、模具、制造AbstractPunching die has been widely used in industrial production.The punching dies that utilized the f eature of the normal punch shaped the workpiece in the room temperature,and its efficiency and economic situation is excellent. The dies here discussed can be easily made,conveniently used, a nd safely operated.And it could be used as the reference in the large scale production of similar workpieces. Punching die has been widely used in industrial production.In the traditional industri al production,the worker work very hard,and there are too much work,so the efficiency is low.Wi th the development of the science and technology nowadays,the use of punching die in the indust ial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more.Self-a cting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase theefficience of production and could alleviate the work burden so it has significant meaning in technologic progress and economic value.Key word: punching、die、manufacture摘要II第1章绪论11.1 课题来源和研究意义11.2 国内外在该方向的研究现状及分析 11.3 本课题研究的主要内容 21.4 本章小结2第2章 屏蔽罩加工工艺综合分析 32.1 屏蔽罩加工工艺要求 32.2 零件图分析32.3 冲压工艺性审查32.4 冲压件经济性和先进性分析 42.5 工艺方案的确定42.6 本章小结5第3章单模的设计63.1 冲压件的工艺分析 63.1.1 冲件回弹值的计算63.2 展开尺寸及排样63.3 计算冲压力（根据工步计算冲压力） 83.3.1 落料力83.3.2 卸料力 83.3.3 翻边力的计算83.3.4 翻边卸料力83.4 确定模具压力中心，翻边模 83.5 计算凸、凹模刃口尺寸 103.5.1 翻边工作部分尺寸计算 103.6 凸模、凹模的结构设计 103.7 模具总体设计及主要零部件设计 133.7.1 模具总休装配设计 133.7.2 卸料弹簧的设计计算143.7.3 模柄设计153.7.4 模架设计153.7.5 垫板设计153.7.6 凸模固定板设计151.1.7 卸料板设计1.1.8 模具的闭合高度3.8 冲压设备的选择3.8.1 公称压力的选择3.8.2 行程次数 3.8.3 滑块行程（S）3.8.4 模具闭合高度.3.8.5 工作台面尺寸.3.8.6 模柄孔尺寸.3.9 模具的装配3.10 模具零件的加工.3.11 本章小结结论设计心得致凝日参考文献161819.20212324251616161617171818第1章绪论1.1 课题来源和研究意义本设计题目由实习单位提供，经系指导老师审核通过的。本设计题目涉及的主要内容是 对冲压模的设计，研究目的是在厂原有的基础上，对模具进行改进设计，提高产品质量与效 血0在二十世纪中期甚至更早，国外就已经出现很多对模具及模具工业的高度评价与精辟的 比喻。例如：”模具是美国工业的基石”（美国）；“模具是促进社会繁荣富强的原动力”（日 本）；“模具工业是金属加工的帝王”（德国）；“模具是黄金”（东欧）等。在二十世纪未，中国 人才开始认识到其极端重要性，作出了科学的评价：”模具工业是现代工业之母”（中国）。21世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈 进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧 了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术 及装备的要求更加迫切而强烈。同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展，为柔性自动 化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。现今，全世界模具工业年总产值约为650亿美元，其中亚洲地区占到全世界一半的总产值。 而在亚洲，最高属于日本，年产值达200亿美元上下。美国的年产值为50亿美元。中国也在后 来居上，现在已经达到70亿美元。然而，产值并不等同于技术质量。虽然我国冲压模具无论在 数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与发展经济需求和世界先进 水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别 是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。而技术含量低的模具已供过于求，市场利 润空间狭小。近五年来，平均每年进口模具约为11.2亿美元,2003年就进口了近13.7亿的模 具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。这表示中国大陆模具业的发展潜力仍然很巨大。这就是这次研究的意义。1.2 国内外在该方向的研究现状及分析在世界上大多数国家和地区，模具及模具工业早已成为了一个行业，有专门的行业组织 机构指导和推动模具工业的发展。比如日本有“型技术协会”，台湾地区有“台湾模具工业同 业公会”，我国有“中国模具工业协会”，各省市均有其分会。模具行业已成为一个大行业， 仅我国的模具企业已达到了数万家之多。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。 大型冲压模具已能生产单套重量达 50多吨的 模具，中档轿车配套的覆盖件模具和多工位单模也能生产了。模具精度达到12prn ,寿命2亿次左右。表面粗糙度达到 Ra 1.5 pm的精冲模、大尺寸（小学300mm精冲模及中厚板精冲 模国内也已达到相当高的水平。我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984 年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具 CAD/CAM系统。华中工 学院和北京模具厂等在1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个 冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模 CAD/CAM系统也于同年完成。21世纪 开始，CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了 CAD/CAM技术，其中部分骨干重点企业还具备各 CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量， 已成为人们的共识。在 八五”、九五期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术， 数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量 CAD/CAM系统。如美国EDS的UG , 美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer ,美国 CV 公司的 CADSS ,英国 DELCAM 公司的DOCT5,日本HZS公司的CRADE及space-E,以色列公司的Cimatron还引进了 AutoCAD CATIA 等软件及法国 Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的 Euclid-IS等 专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维 CAD,多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。 在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都 已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在实践中得到成功应用，产生了良好的 效益。快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了 原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低和制造难等问题，实现了以 三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造。它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型 方法。例如，目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们 都表现出了降低成本、提高效率等优点。1.3 本课题研究的主要内容1 .屏蔽罩冲裁工艺方案；2 .屏蔽罩模具总体方案设计；3 .模具各零件尺寸计算；4 .模具总装配图与零件图绘制1.4本章小结本章从国内外当今模具的发展状况这个角度介绍了课题的研究意义，在此基础上提出课 题设计的任务第2章屏蔽罩加工工艺综合分析2.1 屏蔽罩加工工艺要求屏蔽罩零件图如图2-1所示，材料为304不锈钢，材料厚度t=0.8mm已知年产量10 万件，为大批量生产。要求表面无划痕、孔不允许严重变形、冲口无毛刺、翻边无裂纹。设 计其冲压模，确定冲压工艺方案。（304材质的屈服强度是200MPa抗拉强度约是540-700MPa 抗剪强度约是430-550MPa具有良好的塑性，其冲裁、成形加工性较好。）图2-1 屏蔽罩零件图2.2 零件图分析该件尺寸精度要求不高，由冲裁和翻边即可成形。冲压难点在于如何计算模具模具尺寸, 模具的结构设计，同时要保证产品不能变形。2.3 冲压工艺性审查在分析冲压工艺性的基础上，其审查内容见下表所示：表2-1 冲压工艺性审查表工艺性项目冲压件工艺性状工艺性允许值工艺性评价7M:工艺性1.形状落料精度等级IT14翻边工艺性1.形状四边翻边，对称2.翻边半径R13.直边高度翻边高4.精度IT14由以上分析可知，该零件的工艺性较好，可以冲压加工。2.4 冲压件经济性和先进性分析冲压是该件最好的加工方法。由于批量较大，为提高生产率，宜采用简单一点的组合工 序。2.5 工艺方案的确定方案一：首先整体落料，再进行翻边；方案二：冲侧刃，切废料，翻边，空工步，最后切断，产品掉下。上述三方案的综合比较见下表：表2-2冲压工艺方案比较表项目力某一力某一模具数量一套一套制件质量后回弹，不易控制形状尺寸精度较好，后 回弹，可控制生产率较局较局模具寿命结构复杂，生产效率图， 模具成本高，维修困难， 回弹无法控制。根据上表比较，选定方案一。由于冲压件弯曲尺寸精度均为IT14,方案一回弹可控制对其影响不大。同时，采用这样的方案，在提高生产率的同时也很好地保证与外形尺寸精度。2.6 本章小结本章分析了屏蔽罩整体加工工艺性，对其工艺性进行审查，并对冲压件进行了经济性与 先进性分析，最后确定工艺方案。第3章单模的设计3.1 冲压件的工艺分析该产品落料，翻边等工序结合，结构较为简单，整个形状由直线组成。由零件图可知， 该件的经济精度为IT14,符合冲裁精度要求，精度要求能够在冲裁加工中得到保证，一次冲 压成形。其尺寸要求、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求。材料为304不锈钢。该工件的翻边内圆角半径为 1mm,大于最小弯曲半径rmin=0.4t=0.4 x 0.8=0.32mm,故该工件形状、尺寸、精度均满足翻边工艺的要求，可以采用翻边工序加工。3.1.1 冲件回弹值的计算(1) r/t之10时属于小变形程度，而r/t 2Hzo2 .该件为大批量生产，需要以限制行程来增加行程次数，提高生产效率。J23-40型压力机的滑块行程为100mm大于工件高度的两倍，满足电极板弯曲时的冲压 行程S 2HZ 即 1 0 02 3 13.8.4 模具闭合高度压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面到工作台上平面之间的距离。 压力机的闭合高度可以通过调整连杆长度来改变其大小， 将连杆调至最短时，闭合高 度最大，称最大闭合高度；将连杆调至最长时，闭合高度最小，称最小闭合高度。J23-40型压力机的最大闭合高度为330mm连杆调节量为65mm故最小闭合高度为265mm 当压力机工作台面上有垫板时，用压力机的闭合高度减去垫板厚度， 就是压力机的装 模高度，没有垫板的压力机，其装模高度与闭合高度相等； 模具的闭合高度是指压力机滑块在下止点位置时，模具上模座上平面至下模座下平面之间的距离。它与压力机的配合应该遵守下列关系(Hmax -Hd)-5 H (Hm. -) 10330-5 H 265 10(3-15)325 H 275如果压力机上不设置垫板，本例所设计的模具闭合高度H在275325 mm之间，加上垫板，模具闭合高度H就减小。式中H 压力机的最大闭合高度 ,mm; maxH min - -压力机的最小闭合高度 ，mm;H-模具的闭合高度,mm;Hd -压力机垫板厚度,mm.3.8.5 工作台面尺寸压力机工作台尺寸应大于下模周界 5070mm J23-40型的压力工作台尺寸（前后父左右） 为460mm700mm那么，设计时模具的下模座（宽 父长）不要超过460mm 700mm3.8.6 模柄孔尺寸直径M深度为*50 M 70mm,那么，设计时模具的模柄尺寸要与模柄孔匹配。综上所述，选用开式双柱可倾压力机 J23-40符合本模具设计，其具体各参数如下所示：公称压力：400KN滑块行程：100mm最大闭合高度：330mm连杆调节量：65mm工作台尺寸（前后*沈X左右用）：460X700模柄孔尺寸（直径 mm深度mrm：50X70倾斜角度：3003.9 模具的装配根据单模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修在舁 厅P工序工艺说明1凸、凹模预配1装配前仔细检查各凸模开关及尺寸以及凹模形孔，是否 符合图纸要求尺寸精度、形状。2将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加 工均匀。不合适的应重新修磨或更换2凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中， 并挤紧牢固3装配下模1在上模座上划中心线，按中心预装凹模、固定板；2在下模座、导料板上，用已加工好的固定板分别确定其 螺孔位置，并分别钻孔，攻丝；3将下模座、导料板、凹模、活动导销销、树脂装在并用螺钉紧固，打入销钉4装配上模1在已装好的下模上放等图垫铁，再在凹模中放入0.3mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模；2预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻较螺孔、销孔；3用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在但不要拧紧；4将卸料板装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm5复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；6安装导料板、卸料板；7切纸检查，合适后打入销钉5试冲与调整装机试冲根据试冲结果作相应调整3.10 模具零件的加工普通零件的加工是按产品零件图要求全部加工完毕，再进行总装。而模具零件的加工有 些是不能按模具零件图全部加工完毕的，要待部件组装或整模组装时修配或配钻，所以模具 零件图上的形状和尺寸是否全部加工出来，还要根据模具加工的装配方法而定。若以凸模凹 模为基准装配时，零件图上的导柱孔在零件加工时就不加工，若以四导柱导套作型腔，凸模 相对位置控制基准时，则凹模及凸模固定板的导柱孔应与凹模或凸模固定板的型孔在各板之 上同时加工出来。使用铳床加工一个零件时，必须先把零件的相关尺寸、材料、使用刀具、加工参数确定 下来，保证加工能顺利完成，同时，设计方面也要考虑到加工的难易程度，以减少加工的困 难，在加工模具零件之前要慎重考虑各种细节。在买回来的模板里，要确定模板的加工基准, 哪些面是基准面，这一般在订购模板时会标明哪几个面是经过打磨，之后就是把加工基准定 下来，当然事前必须准备好零件图，根据零件图来定位加工方案，如果要用到数控编程，就 必须把加工原点定出来。定好加工方案后，就可以开始加工，先把工件装夹到虎口钳上，使 用铜锤敲击以使工件被夹紧，然后打表，在打表时要非常小心，当表很靠近工件时，不能使用加速进给，否则很容易碰坏仪器，在校平行度时，最好先来回走几遍，观察大概偏向，然 后要小心敲击工件，使其保持在很小的偏差范围就行了，把两个基准方向的平行度定好后， 就要用分中器确定原点坐标，在设置坐标时要将分中器的半径算进去，这样才能使主轴对应 工件原点，x-y平面的坐标定下来后，就要把刀具装到铳床上，使用半径范围内的夹具把刀具 夹紧，装上道具后就是确定z方向上的原点，一般选择工件表面为 0以方便编程。之后就是 加工，如果是选用数控加工，必须使程序和当前铳床的刀具起点相一致，否则加工位置就会 错误，同时还要察看刀具路线是否会超出铳床的工作行程，防止出事故。如果程序没错，就 可以传到数控铳床运行。不同刀具要使用不同转速，钻孔要比铳槽的转速慢，进给速度要根 据观察来手动调试，加工时要时刻观察走刀情况，同时适当加冷却液及扫除铁屑，若发生事 故，必须马上停止。当程序完成后，刀具就会回原点，继续做下一工序。3.11 本章小结本章分析了加工该屏蔽罩冲压工序的安排，计算与模具结构的设计，根据零件的特点以及 厂里的要求，设计计算并确定模具各零件尺寸，完成了模具总体设计，绘制出模具装配图。本章重点与难点是工艺方案，模具结构的确定以及凸模，凹模尺寸的计算，因为它将直接影 响零件的质量和模具的合理性。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模 具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。经国务院批准，从1997年到2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还 70%勺优惠政策，以扶植模具工业的发展。 所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志，就我国而言，经过了这几 十年曲折的发展，模具行业也初具规模，从当初只能靠进口到现在部分进口已经跨了一大步， 但还有一些精密的冲模自己还不能生产只能通过进口来满足生产需要。随着各种加工工艺和 多种设计软件的应用使的模具的应用和设计更为方便。随着信息产业的不断发展，模具的设 计和制造也越来越趋近于国际化。现在模具的计算机辅助设计和制造（CAD/CAM技术的研究和应用。大大提搞了模具设计和制造的效率。减短了生产周期。采用模具CAD/CAMJ术，还可提高模具质量，大大减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新和 开发上。尤其是pro/E和UG等软件的应用更进一步推动了模具产业的发展。数控技术的发 展使模具工作零件的加工趋进于自动化。电火花和线切割技术的广泛应用也对模具行业起到 了飞越发展。模具的标准化程度在国内外现在也比较明显。特别是对一些通用件的使用应用 的越来越多。其大大的提高了它们的互换性。加强了各个地区的合作。对整个模具的行业水 平的提高也起到了重要的作用。本设计就是本着这个思想对产品模具进行分析设计，力求设计出技术水平高、经济效益 好的模具，同时也围绕着对新产品开发、新产品投入生产这个理念展开设计。屏蔽罩零件形 状较为简单，所以加工工艺也不复杂。通过对零件图的综合分析与实习单位的实际生产要求， 设计出了最可行的加工方案。零件从坯料到完全成形，本设计共用到了一套模具，即：冲孔， 落料，翻边等多工序的单模。本模具有生产率高、精度高的特点，加工过程又不会影响制品 尺寸，且下料部分与冲孔部分的毛头方向相同，这非常符合实习公司的实际生产要求，对单位能保持全国模具行业的领先地位也有一定的促进作用。整套模具的设计过程中使用了先进的 CAD/CAMJ术进行辅助设计，在保证模具高精度的 同时简化了传统的繁琐计算过程，使得设计更为便捷。由此可以看到，在大型单模、高精密、 高复杂性、高技术含量先进模具的设计中，使用先进的CAD/CAE/CAMfc术进行辅助设计会是一条必经之路。设计心得通过本次毕业设计，在理论知识的指导下，结合认识实习和生产实习中所获得的实践经 验，在老师和同学的帮助下，认真独立地完成了本次毕业设计。在本次设计的过程中，通过 自己实际的操作计算，我对以前所学过的专业知识有了更进一步、更深刻的认识，能够把自 己所学的知识比较系统的联系起来。 同时也认识到了自己的不足之处。 到此时才深刻体会到, 以前所学的专业知识还是有用的，而且都是模具设计与制造最基础、最根本的知识。本次毕业设计历时一个月左右，从最初的领会毕业设计的要求，到对拿到自己手上的冲 压件的冲压性能的分析计算，诸如对冲压件结构的分析，对形状的分析等，不断地分析计算， 对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识，并在此基础上综合考虑生产中的各种 实际因素，最后确定本次毕业设计的工艺方案。然后是对排样方式的计算，直到模具总装配 图的绘制，用时近一个月。在这段时间里，我进行了大量的计算：从材料利用率的计算，到 工序压力的计算，再工作部分刃口尺寸及公差的计算，到各种零件结构尺寸的计算以及主要 零部件强度刚度的核算。其间在图书馆翻阅了许多相关书籍和各种设计资料。因此从某种意 义上讲，通过本次毕业设计的训练，也培养和锻炼了一种自己查阅资料，获取有价值信息的 能力。总之，通过本次毕业设计的锻炼，使我对模具设计与模具制造的整个过程都有了比较深 刻的认识和全面的掌握。使我接受了一个模具专业的毕业生应该有的锻炼和考查。我很感谢 学校和各位老师给我这次锻炼机会。我是认认真真的做完这次毕业设计的，也应该认认真真 的完成我大学三年里最后也是最重要的一次设计。但是由于水平有限，错误和不足之处再所 难免，恳请各位指导老师批评指正，不胜感激。致 谢首先感谢学校及学院各位领导的悉心关怀和耐心指导，特别要感谢指导老师给我的指导,在设计和说明书的写作以及实物制作过程中，我始终得到他的悉心教导和认真指点，使得我 的理论知识和动手操作能力都有了很大的提高与进步，对模具设计与制造的整个工艺流程也 有了一个基本的掌握。在他身上，时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范， 勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。他不知疲倦的敬业精神和精益求精 的治学要求，端正了我的学习态度，使我受益匪浅。另外，还要感谢和我同组的其他同学，他们在寻找资料，解答疑惑，实验操作、论文修 改等方面，都给了我很大的帮助和借鉴。最后，感谢所有给予我关心和支持的老师和同学使我能如期完成这次毕业设计。谢谢各 位老师和同学！感谢学校对我这两年的培养和教导，感谢学院各位领导各位老师三年如一日的谆谆教导！1卢险峰.模具学导论M.北京：化学工业出版社，2007.72肖祥苫，王孝培.中国工程模具大典第4卷 冲压模具设计M.北京：电子工业出版社,2007.33吴伯杰.冲压工艺与模具M .北京：电子工业出版4王芳.冷冲压,g具设计指导M .北京：机械工业出版社5二代龙震工作室.冲压模具设计基础（二版）M .北京：电子工业出版社6陈锦昌.计算机工程制图M,广州：华南理工大学出版社7李柱.互换性与测量技术M .北京：高等教育出版社8 周四新.Pro/ENGINEER Wildfire 2.0实例教程M.北京：机械工业出版社 2005.79肖祥芷.冲压模具设计M .北京：电子工业出版社,2007.310朱光力主编.模具设计与制造实训.第1版.北京：高等教育出版社.2002. 13415611吴诗 主编.冲压工艺及模具设计.第1版.西安：西北工业大学出版社.2001.404512温松明主编.互换性与测量技术基础.第2版.长沙：湖南大学出版社.1998. 4513 .冯炳尧 韩泰荣 殷振海 蒋文森编.模具设计与制造简明手册.第1版.上海：上海科学技术出版社.1985. 1 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