限位板冲压成形工艺与模具设计

河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书1说明书+CAD 图纸+qq 8642001461 绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1 国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 50 多万人，2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13 亿 美元，出口模具河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书24.91 亿美元，分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元，为净进口量较大的国家。在 2 万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；“三资“及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 1520 万美元，有的高达 2530 万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，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。第四，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。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书3第五，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。1.1.2 国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化； 2）在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术； 3）模具扫描及数字化系统； 4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10）开发新的成形工艺和模具。1.2 国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并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。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书4国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上；国外模具企业的组织形式是“大而专“、“大而精“。2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右，而国外模具工业发达国家大多 1520 万美元，有的达到 2530 万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上，而我国才达到 451.3 限位板落料级进模具设计与制造方面1.3.1 限位板冲孔落料级进模具设计的设计思路冲裁是冲压工艺的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切边、修边、切舌、剖切等工序，其中落料和冲孔是最常见的两种工序。冲裁在冲压加工中应用极广。它既可直接冲出成品零件，还可以对已成形的工件进行再加工。普通冲裁加工出来的制件的精度不高，一般情况下，冲裁件的尺寸精度应在 IT12 级以下，不宜高于 IT10 级。只有加强冲裁变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冲裁变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。限位板是典型的冲压件，该模具工作过程很简单就是冲孔和落料，根据零件图的结构和尺寸精度以及材料的性能确定完成该冲件所需要的模具类型.因此，综合考虑各种因素后采用复合模。根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次冲裁能不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度,改变导柱和导套的高度的同时,还要注意保证导柱和导套的强度. 导柱和导套的高度可根据冲裁凸凹模与落料凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。1.3.2 限位板模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间 10 天；河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书5图（1）制件图2.确定加工方案，所用时间 5 天；3.模具的设计，所用时间 30 天；4模具的调试所用时间 5 天2 冲压件工艺分析设计内容：工件名称：限位板 生产批量：大批量 材料：A3厚度：6mm工件简图：如下图图（1）所示 A3 钢是普通质量碳钢，在生产过程中不需要特别控制质量要求，并且具有良好的冲压性能，因此适合限位板的大量生产。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书6图示零件结构简单，形状对称，是由圆、圆弧和直线段组成的。根据冲裁件尺寸查有关数据，得出其外形所能达到的经济精度为 IT11IT13，中间孔中心与边缘距离尺寸公差为0.5mm。将以上精度与零件的精度要求相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标注，生产批量等情况也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲压方式进行加工。该冲裁件拐角处的圆角半径为 R4，冲裁件所要求的最小圆角半径为，故冲裁半径能够满足要求。）（ m5.162.0t5.Rmin河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书73 工艺方案的确定3.1 方案的拟定该零件的生产工序落料、冲孔，完成此工序可由一下三种方案：方案一：采用单工序模分两次加工，先进行冲孔，然后落料完成零件的生产过程。方案二：采用冲孔、落料复合模具。方案三：采用冲孔、落料级进模具。3.2 方案比较方案一模具结构简单，制造方便，但应用于生产时需要两道工序、两副模具完成降低了生产效率。并且生产出的工件累计误差较大，操作时不方便。由于该零件为大批量生产，相比较而言，方案二和方案三更具有优越性。查有关数据，零件所要求的最小模具壁厚大于 10mm，由零件图可知，冲孔部分的孔中心与外缘之间的最小距离是 7mm，小于复合模具的最小壁厚，模具的强度不能达到要求；并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便，因此不可以采用冲孔、落料复合模。从中考虑冲孔、落料级进模具，级进模是由单副模具完成冲孔、落料生产，生产效率高，操作方便，但欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销进行导正。3.3 方案选定通过对上述三种方案的综合分析比较，该零件的冲压生产工艺采用方案方案三级进模具为最佳。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书84 必要的工艺计算4.1 排样设计4.1.1 排样方案拟定考虑到生产成本等因素，在设计复合模具之前，首先要设计板料的排样图。由零件图可知，该零件的外形具有 T 形特点，排样设计可以为直排、直对排的排样方案。4.1.2 排样方案比较根据市场上提供的材料，原材料选用 610002000 的 A3 钢板。根据冲裁件的外型尺寸查冲压工艺与模具设计表 2.9 得：搭边值为 2mm 和1.5mm。直排时材料的利用率：直排时的排样图如图（2）所示图（2）排样一条料的宽度：B= 75 + 25 = 85（mm）计算步距：S =74 + 4 = 78（mm ）材料利用率的计算：河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书9根据一般市场供应情况，为提高材料利用率选择适当规格的原材料。一个步距的材料利用率：计算冲压件毛坯面积计算时可以将冲裁件分为三部分如图（3）所示 ：图（3）面积划分其中冲裁件中的圆孔冲下的废料属于结构废料，在生产中不可以避免，计算时应包括在冲裁件总面积之内。分别计算三部分的面积： ）（ 22m14314A）（ 225.9B）（ 2210646C冲裁件的总面积为： )m3581206.5421BA2（总 利用公式 计算一个步距材料利用率Sn式中 n一个步局里冲裁件的个数；A冲裁件毛坯面积（ ） ；2m河 南 机 电 高