【正文】 畢業(yè)論文 (畢業(yè) 設計 ) 模具設計及加工工藝 班 級 ： 機電 0506 姓 名 ： 李 金 寶 指導教師 ： 李 永 春 實習單位 ： 濟南麥哈勃冶金技術開 發(fā)有限公司 2021 年 5 月 摘 要 在 目前 激烈的市場競爭中，產品投入市場的遲早往往是成敗的關鍵。模具是高質量、高效率的產品生產工具，模具開發(fā)周期占整個產品開發(fā)周期的主要部分 。因此客戶對模具開發(fā)周期要求越來越短，不少客戶把模具的交貨期放在第一位置，然后才是質量和價格。因此，如何在保證質量、控制成本的前提下加工模具是值得認真考慮的 問題 。模具 加工 工藝 是一項先進的制造工藝，已成為重要發(fā)展方向，在航空航天、汽車、 機械 等 各 行業(yè)得到越來越廣泛的應用。 模具 加工技術，可以提高制造業(yè)的綜合效益和競爭力。研究和建立 模具工藝 數據庫，為生產企業(yè)提供迫切需要的高速切削加工數據，對推廣高速切削加工技術具有非常重要的意義。本文的主要目標 就是構建一個 沖壓 模具工藝 過程 ，將模具制造企業(yè)在實際生產中結合刀具、工件、機床與企業(yè)自身的實際情況積累得高速切削加工實例、工藝參數和經驗等數據有選擇地存儲到高速切削數據庫中，不但可以節(jié)省大量的人力、物力、財力，而且可以指導高速加工生產實踐，達到提高加工效率，降低刀具費用，獲得更高的經濟效益。 關鍵詞 : 沖壓 沖模 分離工序 復合 級進 沖裁件精度山東工業(yè)職業(yè)學院畢業(yè)論文（畢業(yè)設計） 1 目 錄 論 ???????????????????????????? 1 沖壓的概念、特點及應用 ??????????????? ?? 1 沖壓的基本工序及模具 ?????????????????? 3 沖壓技術的現狀及發(fā)展方向 ???????????????? 3 2 . 零件的工藝性分析 ?????????????????????? 7 零件的工藝性分析 ????????????????????? 7 沖裁件的精度與粗糙度 ??????????????????? 8 沖裁件的材料 ??????????????????????? 9 確定工藝方案 ??????????????????????? 9 3. 沖壓 模具總體結構設計 ???????????????????? 9 磨具類型 ????????????????????????? 9 操作與定徑方式 ?????????????????????? 9 卸料與出件方式 ?????????????????????? 9 模架類型及精度 ?????????????????????? 9 4. 沖壓磨具工藝與設計計算 ??????????????????? 9 排樣設計與計算 ?????????????????????? 9 設計沖壓力與壓力中心 ? ?????????????????? 11 5. 磨具的總張圖與零件圖 ???????????????????? 14 總張圖 ?????????????????????????? 14 沖壓磨具的零件圖 ????????????????????? 14 壓力機的校核 ??????????????????????? 21 6. 沖壓磨具零件加工工藝的編制 ????????????????? 22 凹模加工工藝過程 ????????????????????? 22 凸模加工工藝過程 ????? ???????????????? 22 卸料板加工工藝過程 ???????????????????? 24 凸核固定板加工工藝過程 ?????????????????? 24 模座加工工藝過程 ????????????????????? 25 導料板加工工藝過程 ???????????????????? 25 山東工業(yè)職業(yè)學院畢業(yè)論文（畢業(yè)設計） 2 1. 緒 論 沖壓的概念、特點及應用 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法 。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。 與機械加工及塑性加工的其它方法相 比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現如下。 (1) 沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 （ 2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量 ,而模具的壽命一般較長 ,所以沖壓的質量穩(wěn)定 ,互換性好 ,具有 “ 一模一樣 ” 的特征。 （ 3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件， 如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 （ 4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現，從而獲得較好的經濟效益。 沖壓加工在現代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣 泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當的大，少則 60%以上，多則 90%以上。不少過去用鍛造 =鑄造和切削加工方法制造的零件，現在大多數也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提山東工業(yè)職業(yè)學院畢業(yè)論文（畢業(yè)設計） 3 高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新換代等都是難以實現的。 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度 要求又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。 在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于 達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合級進和復合 級進三種組合方式。 復合沖壓 —— 在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級進沖壓 —— 在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復合 級進 —— 在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。 沖模的結構類型也很多。通 常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。 沖壓技術的現狀及發(fā)展方向 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現和發(fā)展方向如下。 (1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面 山東工業(yè)職業(yè)學院畢業(yè)論文（畢業(yè)設計） 4 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用 有限元（ FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數，可實現工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內外相繼涌現出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法， 它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達 25mm，精度可達 IT16~17 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體 代替?zhèn)鹘y模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現無回彈成形。無模多點成形系統以 CAD/CAM/CAE 技術為主要手段，能快速經濟地實現三維曲面的自動化成形。 (2.)沖模是實現沖壓生產的基本條件 .在沖模的設計制造上 ,目前正朝著以下兩方面發(fā)展 :一方面 ,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多 工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具 CAD/CAM 技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新換代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。 山東工業(yè)職業(yè)學院畢業(yè)論文（畢業(yè)設計） 5 精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現代沖模的技術水平。目前， 50個工位以上的級進模進距精度可達到 2 微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等 工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達 2~5 微米，進距精度 2~3 微米，總壽命達 1 億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。 模具制造技術現代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統制造技術滲透、交叉、融合形成了現代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花 銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數控測量等代表了現代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為 15000~40000r/min） ， 加工精度一般可達 10微米，最好的表面粗糙度 Ra≤ 1微米），而且與傳統切削加工相比具有溫升低（工件只升高 3攝氏度） 、 切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，