模板件冷冲模的设计

1、第 1 页 共 15 页 模板件冷冲模的设计模板件冷冲模的设计 摘 摘 要要 本文主要介绍了落料模冲压模具设计的全过程，经工艺分析、工艺计算，确定 了该设计工艺流程及冲模结构形式。同时对所设计的模具分别进行了分析说明，整 个过程采用 Auto CAD 软件绘制模具的二维装配图和个别零件图。 关键词：冲压模具,工艺分析 ,工艺计算, 冲压 第一章 第一章 概 概 论论 模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺设备。模具工业是 国民经济的基础工业。 现代模具行业是技术、资金密集型的行业。现代模具是高技术背景下的工艺密 集型工业, 是高技术人才密集型行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服 务的同时，也直接为高新技术产业服务。由于模具生产要采用一系列高新技术，如 CAD/CAE/CAM/CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快 速成形技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工、微细加工、复合加工、表面处 理技术等等，因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分。 模具技术水平在很大程度上决定于人才的整体水平，而模具技术水平的高低， 又决定着产品的质量

2、、效益和新产品的开发能力，因此模具技术已成为衡量一个国 家产品制造水平高低的重要标志。 我国模具工业近年来发展很快，据不完全统计，2004年我国模具生产厂点约有3 万多家，从业人员80万人，2005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， 模具销售额610亿元，比2004年增长25%，同时,中国的模具 生产技术有了很大的提高, 模具生产水平有些已接近或达到国际水平。2005年模具 进口达20.68亿美元，比上一年增长14.07%, 这说明高技术含量模具仍远远满足不了 国内市场需要。2005年中国模具出口7.38亿美元,比上年增长50.31%。2005年进出口 之比为2.8：1， 比2004年的3.69:1更趋合理。2005年我国模具进出口总量28.06亿元， 进出口相抵后的净进口达13.3亿美元，为净进口量较大的国家。 2006年中国模具工 业仍会有较大增长，技术含量高的模具仍为国家发展重点. 1.1 课题来源、目的、意义 本课题是为机械系出的课题“模板冲裁模具设计”。利用CAD软件进行冲压模具 设计，设计全部模具零件，完成装配；利用各种参考资料，学习并计算出

3、可行的尺 寸，确定了工艺参数等。所设计的模具冲出的工件名称是模板（5） 。模板（5） ：材第 2 页 共 15 页 料45号钢，料厚5.00.1 1.2 模具技术的发展现状 模具不是批量生产的产品，它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具 行业来说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式， 而主要是引进已经商品化了的CAD/ CAM /CAE软件和精密加工设备，引进国外模具先 进制造理念、引进国外模具先进制造人才，利用中外模具联合设计、聘请国外专家 等途径发展自己的民族模具工业等。模具的CAD/CAE/CAM及CAD/CAE/CAM的集成，涉 及面广、集多种学科与工程技术于一体，是综合型、技术密集型产品。现代化的模 具要实现数字化设计、数字化制造、数字化管理、数字化生产流程，没有模具的数 字化，就没有现代模具。模具的CAD/CAE/CAM技术日新月异，重要的工作是后续对于 引进的软件进行二次开发，模具人才自然也肩负着软件的推广、软件的二次开发工 作，从这个角度来看，模具高技术人才还扮演着对模具相关领域的研究与再设计的 角色。 随着科学技术的不断进步和工业生产

4、的迅猛发展，冷冲技术及模具不断革新和 发展，主要反映在以下几个方面： 1.全面推广 CAD/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进 步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和 技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术 资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 2.高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表 面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣 削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前 它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 3.模具扫描及数字系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需 的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装 在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种

5、不同数控系统 的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系 统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大 的作用。 4.电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型 电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工 (像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领第 3 页 共 15 页 域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将 得到发展。 5.提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达 到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 6.优质材料及先进表面处理技术 7.模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究 自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要 的发展趋势。 8.模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随 行定位

6、夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统； 有质量监测控制系统。 我国冲模 CAD/CAM 从 80 年代起步，基本上属于低水平重复开发，所需基础软 件也靠引进（如图形软件、数据库软件、NC 软件等） ，缺乏实用和商品化价值；由 于人员素质低、不配套，对引进的许多 CAD/CAM 系统缺乏二次开发能力，不能获 得显著效益；由于国产计算机不能满足使用要求，大量引进的各种计算机和工作站 种类繁多、价格昂贵、硬件维修和软件交流都很困难。至 90 年代初，全国拥有数控 加工设备近万台，绝大部分没有配备自动编程系统，机床利用率极低。针对上述情 况，我们认为应首先在现有数控机床上广泛采用自动编程，减少手工编程，提高数 控设备的开工率。下一步工作应加强直接 CAM 技术应用几何程序，生成所需数据 和指令。计算机辅助设计方面，应努力完善标准化、规范化，提高模具零部件的标 准化程序，提高国产计算机的功能，抓紧人才培训，特别是在模具技术人员中普及 计算机知识，加强软件的二次开发能力；建立只能数据库和专家系统，制止盲目引 进；分工合作，大力开发适合中国国情的 CAD/CAM 系统。

7、模具是制造业的重要工艺基础， 中国虽然很早就开始设计制造模具但长期未形成 产业。直到 20 世纪 80 年代后期，中国模具工业才进入发展的快车道，中国模具产 量已位居世界第三，模具所被所有的领域也越来越广。世界模具向着很好的趋势发 展 一、模具日趋大型化。二、模具的精度将越来越高。10 年前精密模具的精度一 般为 5 微米，现已达到 2-3 微米，1 微米精度模具也将上市。三、多功能复合模具将 进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接 和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。四、热流道模具在塑料模具中的 比重也将逐渐提高。 五、随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应 高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。六、标准件的应用将日益广泛。模具标 准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低 模具制造成本。七、快速经济模具的前景十分广阔。八、随着车辆和电机等产品向 轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出第 4 页 共 15 页 越来越高的要求。九、以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料

8、模具的比例将 不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来 越高。十、模具技术含量将不断提高。中国模具也虽然发展迅速但是与需求相比， 显然是供不应求，其主要是缺口集中于精密、大型、复杂、长寿模具领域。中国在 模具精度、寿命和制造周期及生产能力方面与国际平均水平和发达国家仍有较大的 差距，国内主业模具厂是“大而全”、“小而全”的组织形式，而在国外模具企业 是“小而专”、“小而精”。因而发现了中国模具业的四大弊病： （1） 、体制不顺、基础薄弱 （2） 、科研开发及技术攻关方面投入太少 （3） 、工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低 （4） 、模具材料及模具相关技术落后 第二章 第二章 模具设计及计算模具设计及计算 2.1 冲模制造的过程冲模制造的过程 冲模制造的过程，主要包括冲压件分析估算、模具图样设计、编制模具制造工 艺规程、生产组织准备、模具零部件的加工和热处理、模具的装配、调试及检验与 包装等内容。 2.11 分析估算 在接受模具制造的委托时，首先根据冲压件图样或实物分析研究采用什么样的 成形工艺方案，继而确定模具套数、模具结构及模具主要加工方法，然后

9、估算模具 费用及交货期等。 2.12 模具图样设计 模具图样设计是模具制造过程中最关键的工作，通常由技术部门完成。模具设 计图样一般包括模具结构总装图和模具零件图，图样中除应有的结构形状、尺寸、 精度、表面粗糙度以外，还需提出必要的技术要求，如零件材料、热处理及加工、 使用等方面的要求。模具图样一旦确定，就成为生产的法规性技术文件，无论是模 具原材料的准备、加工工艺的制定，还是模具的装配与验收等，都以此为准来进行 工作。 2.13 制定加工工艺规程 确定凹模尺寸，在计算出凹模的刃口尺寸的基础上，再计算出凹模的壁厚，确 定凹模外轮廓储存，在确定凹模壁厚时要注意三个问题。第一要考虑凹模上螺孔、 销孔的布置；第二应使压力中心与凹模的几何中心基本重合；第三应尽量按国家标 准选取凹模的外形尺寸。根据凹模的外轮廓尺寸及冲压要求，从冲模标准中选出合 适的模架类型，并查出相应标准，画出上、下模板、导柱、导套的模架零件。画冲第 5 页 共 15 页 模装配图。画冲模零件图。编写技术文件。 2.14 零部件加工 按照零部件加工工艺规程或工艺卡片，利用机械加工、电加工及其他方法，分 别进行毛坯准备、粗加工、半精加工、热处理及精加工或修研抛光，制造出符合设 计图样要求的冲模零部件。 2.2 零件及冲压工艺分析及计 本文所设计的冲裁零件是模板件， 如图该冲裁件的材料为45号钢是普通碳素钢， 具有较好的可冲压性能。该冲裁件的结构简单，并在转角处有 R2 圆角，比较适合冲 裁，零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按 IT14 级确定工件的尺寸公 差。 由工件图可见，该冲压件外形简单，精度要求不高，仅需要一次冲裁加工既可 成型，冲压件为大批量生产，质量轻尺寸小，为简化模具制造过程降低生产成本， 因而采用单工序。 本文设计到的冲裁件，排样设计通过查冲压模具设计与制造中，表 2.5.2。 首先确定工件搭边值(如下图)： 工件搭边：a=4mm 工件边缘搭边：a=4.5mm 步距

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