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1、1模具设计与制造综合实训项目技术报告姓名：苏阳 学号： 1001483221 指导教师：周梅芳智旭鸽课题名称：脚踏外板提交日期： 2012年 11 月 16 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 21 页2摘要改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15% 左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度， 将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企
2、业已普及了二维CAD ，并陆续开始使用UG 、Pro/Engineer 、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。 例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低； CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠, 并能保证冲裁间隙的均匀, 冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模, 适合大批量生产。尤其是在我国加
3、入WTO 之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短” 、 “精度高”、 “质量好”、 “价格低”等要求服务的模具产品，研究、 开发、改良模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 21 页3目 录第一章绪论. 4第二章 冲压工艺设计 . 5一冲压工艺分析 . 5二冲压工艺方案确定. 6三工艺计算 . 7四冲压设备的选定 . 9五冲压工艺卡 . 10 第三章 模具设计 . 10 一模具结构选择 . 10 二定位方式选择 . 10 三卸料、出件方式选择. 10 四
4、导向方式选择 . 10 五主要零部件结构设计 . 10 六模具总装图 . 12 第四章 模具制造 . 12 一确定毛坯 . 12 二零件加工工艺 . 12 三加工程序 . 13 第五章 装配调试 . 13 一组件装配 . 13 （二）确定装配基准 . 14 （三）总装配 . 14 第六章 总结. 15 参考文献 . 16 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 21 页4第一章绪论工业、农业、国防以及生活中许多日用品都是冲压生产而来的。据统计，全世界的钢材中，有6070% 是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、
5、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中， 也有大量冲压件。图 1-1 为一些典型的冲压件。我国已成为世界制制业的中心。图 1-1 典型冲压件产品在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已到达较高水平。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面， 都有较大差距。轿车覆盖件模具，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总
6、结 - - - - - - -第 4 页，共 21 页5具有设计和制造难度大， 质量和精度要求高的特点， 可代表覆盖件模具的水平。图 1-2 为轿车覆盖件模具。 虽然在设计制造方法和手段方面基本到达了国际水平， 模具结构周期等方面， 与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。 图 1-3 为轿车覆盖件模具。 有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本到达国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。1-2 汽车模具图 1-3 级进模掌握模具设计和制造技能是模具专
7、业毕业生的必备素质，对提高我国整体制造水平有重要意义。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 21 页6第二章一 .冲压件脚踏外板工艺性分析一、零件冲压加工工艺性分析1.材料： 10 钢，优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能；零件结构：该制件为半球形有凸缘浅拉深件，需要对毛坯进行计算，且间隙、落料拉伸凸凹模及拉深高度确实定应符合制件要求。模具设计方面：凹凸模的设计应保证各工序间动作稳定。尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸， 属于自由尺寸， 可按 IT10级确定工件尺寸的公差。 (GB/T1800.3-2009)2.工件结构：零件
8、结构形状简单；3.尺寸精度： IT9; 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 21 页74.无毛刺。二 .冲压工艺方案确实定1.方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产；2.方案二：落料冲孔复合冲压，复合模生产；3.方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。分析：方案一模具结构简单，但需要两道工序，两副模具，生产效率低，难以满足零件质量要求； 方案二孔边距小于凸凹模允许的最小壁厚，因此不考虑复合冲压；采用方案三级进模。（三） .工艺计算1、凸、凹模刃口尺寸计算原则1 设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上，
9、即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。2 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时， 凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。模具磨损预留量与工件制造精度有关。3 冲裁设计间隙一般选用最小合理间隙值Zmin 。4 选择模具刃口制造公差时， 要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高 24 级。 对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造精选学习资料 - - - - - -
10、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 21 页8偏差值可按级来选取；对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4 来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8 并冠以。5 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。 但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。6. 加工方法：在冲压工艺性分析的基础上，拟定出可能的几套冲压工艺方案， 然后根据生产批量和企业现有生产条件，通过对各种方案的综合分析和比较，确定一个技术经济性最正确的工艺方
11、案。一般说来，制定冲压工艺方案主要包括以下内容：通过分析和计算，确定冲压加工的工序性质、数量、排列顺序和工序组合方式、定位方式；确定各工序件的形状及尺寸；安排其他非冲压辅助工序等。(1) 工序性质确实定冲压件的工序性质是指该零件所需的冲压工序种类。冲压工序性质应根据冲压件的结构形状、 尺寸和精度要求， 各工序的变形规律及某些具体条件的限制予以确定。通常说来，在确定工序性质时，可从以下三方面考虑。 一般情况下，可以从零件图上直观地确定工序性质如图 8.1.2 所示平板件冲压加工时，常采用剪裁、落料、冲孔等冲裁工序。 当零件的平面度要求较高时，还需在最后采用校平工序进行精压；当零件的断面质量和尺寸
12、精度要求较高精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 21 页9时，则需在冲裁工序后增加修整工序，或直接用精密冲裁工艺进行加工。如图 8.1.3 所示弯曲件冲压加工时，常采用剪裁、落料、弯曲工序。当弯曲件上有孔时，还需增加冲孔工序；当弯曲件弯曲半径小于允许值时，常需在弯曲后增加一道整形工序。各类空心件多采用剪裁、落料、拉深和切边等工序。对于带孔的拉深件，还需采用冲孔工序。 当拉深件径向尺寸精度要求较高或圆角半径较小时， 则需在拉深工序后增加一道精整或整形工序。当拉深件底部厚度大于壁厚时，可以采用变薄拉深。 在某些情况下，需对零件图
13、进行计算、分析比较后，确定工序性质如图 8.1.4a 所示的零件，材料为Q235 ，料厚为 15mm ，从形状上初步判断可用落料、 冲孔与翻边三道工序或落料冲孔与翻边两道工序完成。 但经过计算分析后发现， 由于翻边系数小于极限翻边系数，使翻边高度达不到零件的要求，因而应改用落料、拉深、图8.1.4 内孔翻边件冲孔、翻边工序，如图8.1.4b 所示。0.08mm ，图 a所示零件采用落料、 拉深和冲孔三道工序，假设图 b所示零件也采用这样的冲压工艺，则经计算拉深前的坯料直径应为 81mm ，其拉深系数为 33/81=04，小于极限拉深系数，而且零件根部的圆角半径较小(R2) ，形成了对拉深变形很
14、不利的条件。生产中采用图b)所示的工艺过程，即经过落料冲孔复合、拉深、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 21 页1 0冲底孔与切边、冲六个6mm 孔等四道工序制成。 有时为了改善冲压变形条件或方便工序定位，需增加附加工序如图 8.1.5b) 所示的零件冲压工艺中增加预冲孔108mm的工序，是根据变形需要而增加的附加工序，此孔并非零件上的一部分， 生产中叫做变形减轻孔， 其作用是使拉深时坯料内部( 小于 33mm的部分 )金属向外扩展；因而就能减少外部( 大于 33mm 的部分 ) 金属向内收缩，使变形区发生变化，变形方式增
15、加，从而一次拉深即可得到要求。因此， 生产中经常采用这类变形减轻孔或者工艺切口，到达改善冲压变形条件、提高成形质量的目的。. 分开加工：具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。适用于圆形或简单刃口。. 配合加工Zmin易保证，无互换性、制造周期长。适用于异形或复杂刃口。2、凸、凹模刃口尺寸的计算方法1 按凸模与凹模图样分别加工法落料。设工件的尺寸为D 0，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸， 使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙值， 即得到凸模尺寸，即精选学习资料 - - - - - - - - -
16、名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 21 页1 1DA=Dmax-X?0；D =D-Zmin0=Dmax-X?-Zmin0；工件 50062.00落料，凹模 DA 0025.0mm ；凸模 D016.00。校准0.025+0.0160.140-0.100，所以取=0.4 Zmax-Zmin=0.016，=0.6Zmax-Zmin=0.024，最终 DA=49.94=0024.0mm ，D016.00。冲孔设冲孔尺寸为 d0，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸， 使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸；将凸模尺寸增大最小合理间隙值，即得到凸模尺寸
17、，即dT= dmin+X ?0；dA= dT+Zmin0A= dmin+X?+Zmin0A。工件 180043.0mm, 凸模 dT013.00，凹模 dA 0021.0mm ；0052.0mm 凸模 dT013.00mm ，凹模 dA 0021.0mm ；0043.0mm 凸模 dT011.00mm ，凹模 dA0018.0mm ；0025.0mm 凸模 dT006.00mm ，凹模 dA=001. 0mm 。校准均合理。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 21 页1 2式中 DA落料凹模基本尺寸mm ；D 落料凸模基本
18、尺寸mm ；Dmax落料件最大极限尺寸 mm ； dT冲孔凸模基本尺寸 mm ；dA冲孔凹模基本尺寸 mm ； dmin冲孔件孔的基本尺寸 mm ；?冲件公差 mm ；Zmin凸凹模最小初始双面间隙mm 查表得 0.100mm ；凸模下偏差 mm ，按 IT6 选用；凹模上偏差mm ， 按 IT7 选用。X磨损系数制件公差 IT9， 选 X=1 。3.工件的材料利用率工件的材料利用率的计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比称为材料利用率， 它是衡量合理利用材料的经济性指标。一个步距内的材料利用率可用下式表示=A/Bs*100% 式中材料利用率；A一个冲裁件的实际面积； s送料进距； B条料
19、宽度。mm 2 ，B=52mm，s=51mm ；=52.57%. 4.冲裁力的计算，用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F F=Lt b或F=KLt 。L冲裁周边长度 mm 。材料的抗剪强度 MPab 材料的抗拉强度 MPa精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 21 页1 3得b= 255333MPa 为方便计算，取350MPa F=*1*350*340=155KN 模具采用刚性卸料装置，卸料力FQ=KF=0.06*155=9.3KN ；推料力F1Q=nK1F=4*155*0.07=43.4KN; 顶件力 F2Q=K2F=0.08
20、*155=12.4KN.5.计算压力中心对称冲裁件的压力中心，位于冲裁件轮廓图形的几何中心上。（四） .冲压设备的选定公称压力 Fz=F+F1Q 200KN初选压力机查文献，开式双柱可倾压力机参数，型号规格为J23-256.排样实体图7. 搭边值确实定：工件间a1=1mm,侧面 a=1mm，步距 51mm 条料宽度确实定：有侧压装置B0=(Dmax+2a)0;A=B+C=Dmax+2a+C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 21 页1 4B条料宽度 mm52mm Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸mma侧搭边值 mm1
21、mm ?条料宽度的单向偏差mmA导料板间距离 mmC导料板与最宽条料之间的间隙mm（五） .冲压工艺卡制定标记产品名称冷冲压工艺卡片零件名称油封垫片年产量第页产品图号零件图号大批量共页材料牌号及技术条件10 毛坯形状及尺寸条料：规格序号工序名称工序草图模具名称及图号设备检验要求备注2 落料底图总号编制校对审核批准精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 21 页1 5第三章一 .模具结构的选择级进模结构精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 21 页1 6（二）
22、 .定位方式的选择1.导料板：设在条料两侧，与卸料板或导板分开制造2.侧压装置：采用簧片式侧压装置3.挡料销：固定挡料销和始用挡料销4.导正销（三） .卸料、出件方式的选择固定卸料板，规格： 160mmX125mmX16mm，材料： 45 （四） .导向方式的选择导柱和导套导向，导柱导套均采用标准件（五） .主要零部件结构设计异形凸模凸模凹模板（六） .模具总装图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 21 页1 77)三维实体图第四章模具制造精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
23、- -第 17 页，共 21 页1 8一 .根据凸模、凹模零件图纸分析其加工工艺，确定毛坯异形凸模毛坯：材料： T10A，51mmX20mmX20mm，凸模 1 毛坯：材料： T10A,55X 30mm，凸模 2 毛坯：材料： T10A,55X 60mm，凹模板毛坯：材料： T10A,165mmX130X20mm （二） .制定凸模、凹模零件加工卡凸模 1 备料粗车半精车精车研磨凸模 1 备料粗车精车研磨凹模板 :下料锻造刨六面铣平面钳工划线钻孔加工型腔热处理研磨（三） .编制加工程序异形凸模和凹模板采用线切割加工，凸模 2 凸模 3 采用数控车床加工凸模 1 程序%01 T0101 S600
24、 M03 G0 X56 Z1 G71 U1 R1 P1Q2 G00 X100 Z100 M05 M00 T0101 S800 M03 G0 X19 Z1 N1G01 X18F30 G01X22Z-45 X26 Z-51 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 21 页1 9N2X30 G0X100Z100 M05 M30 四 .加工出凸模、凹模模具装配流程：一 .组件装配1.将模柄装配于上模座内，并磨平端面，配作骑缝圆柱销2.将异形凸模、凸模、凸模装入凸模固定板并磨平端面二 .确定装配基准件选择凹模为基准件三 .总装配1.将凹
25、模板放在下模座上，找正位置；按照凹模上螺钉孔和销钉孔的位置配作下模座上的螺钉孔和销钉孔，装入螺钉和销钉。2.将凸模组件装入凹模，配作上模座和凸模固定板上的螺钉孔，装入螺钉。3.松开凸模固定板上的螺钉，调整凸、凹模间隙使其均匀，拧紧螺钉后配作上模座和凸模固定板上的销钉孔、装入销钉4.装配其他零件，包括卸料板、导料板、挡料销、承料板和导正销5.检验、试冲。第五章 总结经过四个周的模具设计与制造综合实训，我们基本上完成了预期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 21 页2 0的教学目标。在这四个周里，我们经历模具设计、制造和产品试
26、制的完整过程，不仅培养了自己正确的零件设计理念，还提高了动手操作能力，让我们对自己以后的就业也充满了信心，从多个方面提升了自己。在为期四周的实训期间， 用到了好多本学期在课堂上所学到的知识，这次实训将几科书本知识融入其中，让我们在动手的同时，不仅对以前的所学理解的更加透彻，加深了我们的印象， 更是让我们学到了书本上学不到的知识，拓展了我们的知识面，使我们收获颇丰。首先，感触最多的就是在专业基础知识方面的提高。以前上课时，因为缺乏对生产实际的了解， 尽管课堂任课老师也会播放一些教学视频作为辅助， 但是总让我们觉得不是很贴近，对所学的不同材料的热处理、加工方法等方面都没有比较直接、感性的认识，从而
27、导致了对相关的知识点理解不透， 不能形成系统的知识链， 进而导致对所学知识的迷茫。而通过这次的模具设计与制造综合实训，我们不仅亲眼见识到了书中所提到的材料， 更是能够亲自动手对各种材料进行加工操作，在了解各种材料颜色、 硬度等物理特性的同时，也加深了我们所学知识的印象， 有利于我们把知识点进行归纳总结，提高自己的专业水平。再者，这次的实训也让我们认识到了团队合作的重要性。我们通过团体合作， 把小组按每个人的不同强项分成三批，分别进行资料的查找、尺寸的计算以及零件图的绘制，既让资源得到了合理的优化，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 21 页2 1也缩短了工时，保证了任务在指定时间内的完成。参考文献1. 冲压模具简明设计手册郝滨海编，化学工业出版社2005 年版；2. 冲压工艺与模具设计贾俐俐主编，人民邮电出版社2008 年版；3. 机械制图与电脑绘图李萍萍，贺炜主编，机械工业出版社2010 年版；4. 模具 CAD/CAM，何涛主编，北京大学出版社，2004 年版。5. 机械制造基础，朱秀琳主编，机械工业出版社，2001年版。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 21 页