974723756毕业设计（论文）板料冲压冲压工艺与模具设计.doc

山东淄博职业学院毕业设计装订线 摘 要本论文从应用的角度出发，系统地介绍冲压工艺与模具设计的基本知识、基本理论和设计方法内容包括第一章板料冲压的概述、冷冲压的基本工序、常见的冲压设备；第二章分析冲压变形过程、阐述冷冲压变形的原理以及简单介绍冷冲压材料；第三章专门介绍凸、凹模刃口尺寸的设计、合理间隙的确定、冲裁工艺力的计算以及闭合高度的计算等最后一章是对本论文的总结以及阐述冷冲模的发展前景在设计的过程中，本文采用文字叙述介绍板料冲压的基本知识，并穿插相关图片和图表来进一步说明文章的内容，同时将冲把、冲头、上垫板、卸料板、模座垫板、阴模、固定板和冲槽模的组装及零件图详细给出全文通俗易懂，实用性强关键词： 板料冲压 冷冲压 凹模 凸模第一章 板料冲压1.1概述1.1.1板料冲压的适用范围和发展前景（1） 适用范围板料冲压加工在国民经济制造行业中占有十分重要地位，在机械、电子、汽车、航空、轻工业（如自行车、照相机、五金、日用器皿等生产）等领域有广泛应用板料冲压在我国现代化建设中有着广阔的发展前景冲压既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、压力容器封头一类的大型零件；既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密（公差在微米级）和复杂形状的零件。

占全世界钢产60%～70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分经过冲压制成成品冲压在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位2）发展前景 冲压生产的工艺和设备正在不断发展，除传统的使用压力机和钢制模具制造冲压件外，液压成形以及旋压成形、超塑成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形等各种特种冲压成形工艺亦迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新的高度特种冲压成形工艺尤其适合多品种的中小批量（甚至是数十件）零件的生产对于普通冲压工艺，可采用简易模具、低熔点合金模具、成组模具和冲压柔性制造系统等，组织多品种的中小批量零件的冲压加工1.1.2板料冲压的概念板料冲压是利用装在冲床上的冲模对金属板料加压，使之产生变形和分离，从而获得零件和毛坯的加工方法板料冲压的坯料通常都是较薄的金属板料，而且冲压时不需加热，故又称为薄板冲压和冷冲压，简称冷冲或冲压加工的办法它包括电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花同步回转加工、磨削、镗削、冲孔和刻字等工艺方法1.1.3板料冲压的特点及应用1、板料冲压的特点与锻造和其它加工方法相比，板料冲压具有以下特点：（1） 它在常温下通过塑性变形对金属板料进行加工的，因而，原材料必须具有足够的塑性，并具有较低的变形抗力。

2） 金属板料经过塑性变形的冷变形强化作用，并获得一定的几何形状后，具有结构轻巧、强度和刚度较高的优点3） 冲压件尺寸精度高、质量稳定、互换性好，一般不再进行切削加工，既可作为零件使用4） 冲压生产结构简单，生产率高，便于实现机械化和自动化5） 冲压模具结构复杂、精度要求高、制造费用高，只有在大批生产的条件下，采用冲压加工方法在经济上才是合理的2．板料冲压的制造和应用板料冲压是机械制造中的重要加工方法之一，它在现代工业的许多部门都是得到广泛的应用，特别在汽车制造、拖拉机、电机、电器、仪器仪表、兵器及日用品生产等工业部中占有重要地位冲压件的重量轻、厚度薄、刚度好它的尺寸公差是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需再经机械切削即可使用冷冲压件的金属组织与力学性能优于原始坯料，表面光滑美观冷冲压件的公差等级和表面状态优于热冲压件大批量的中、小型零件冲压生产一般是采用复合模或多工位的连续模以现代高速多工位压力机为中心，配置带料开卷、矫正、成品收集、输送以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成生产率极高的全自动冲压生产线采用新型模具材料和各种表面处理技术，改进模具结构，可得到高精度、高寿命的冲压模具，从而提高冲压件的质量和降低冲压件的制造成本。

总之，冲压具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点采用冲压与焊接、胶接等复合工艺，使零件结构更趋合理，加工更为方便，可以用较简单的工艺制造出更复杂的结构件 1.2板料冲压的基本工序板料冲压的基本工序有剪切、冲裁等1、剪切：使坯料沿不封闭轮廓线分离的方法称剪切2、冲裁：使坯料沿封闭轮廓线与坯料分离的冲压方法冲裁是使板料沿封闭的轮廓线分离的工序，包括冲孔和落料如图1.2.1所示落料 冲孔 图1.2.1落料和冲孔这两个工序的坯料变形过程和模具结构都是一样的，二者的区别在于冲孔是在板料上冲出孔洞，被分离的部分为废料，而周边是带孔的成品；落料是被分离的部分是成品，周边是废料冲裁时板料的变形和分离过程如图1.2.2所示凸模和凹模的边缘都带有锋利的刃口当凸模向下运动压住板料时，板料受到挤压，产生弹性变形并进而产生塑性变形，当上下刃口附近材料内的应力超过一定限度后，即开始出现裂纹随着冲头（凸模）继续下压，上、下裂纹逐渐向板料内部扩展直至汇合，板料即被切离。

图1.2.2 冲裁过程 冲裁后的断面可明显地区分为光亮带、剪裂带、圆角和毛刺四部分其中光亮带具有最好的尺寸精度和光洁的表面，其他三个区域，尤其是毛刺则降低冲裁件的质量这四个部分的尺寸比例与材料的性质、板料厚度、模具结构和尺寸、刃口锋利程度等冲裁条件有关为了提高冲裁质量，简化模具制造，延长模具寿命及节省材料，设计冲裁件及冲裁模具时应考虑：(1)冲裁件的尺寸和形状 在满足使用要求的前提下，应尽量简化，多采用圆形、矩形等规则形状，以便于使用通用机床加工模具，并减少钳工修配的工作量线段相交处必须圆弧过渡冲圆孔时，孔径不得小于板料厚度δ；冲方孔时，孔的边长不得小于0.9δ；孔与孔之间或孔与板料边缘的距离不得小于δ2)模具尺寸 冲裁件的尺寸精度依靠模具精度来保证凸、凹模间隙对冲裁件断面质量具有重要影响，合理的间隙值可查表选择在设计冲孔模具时，应使凸模刃口等于所要求孔的尺寸，凹模刃口尺寸则是孔尺寸加上两倍的间隙值设计落料模具时，则应使凹模刃口尺寸为成品尺寸，凸模则减去两倍的间隙值3)冲压件的修整 修整工序是利用修整模沿冲裁件的外缘或内孔，切去一薄层金属，以除去塌角、剪裂带和毛刺等，从而提高冲裁件的尺寸精度和降低表面粗糙度。

只有当对冲裁件的质量要求较高时，才需要增加修整工序修整在专用的修整模上进行，模具间隙约为0.006-0.01mm.修整时单边切除量约为0.05—0.2mm，修整后的切面粗糙度Ra值可达1.25-0.63μm尺寸精度可达IT6—IT7 1.3冲压设备1.3.1冲压设备的种类用来完成冲压件各种冲压工艺的机床通称为冲压设备和压床冲压设备与其它加工设备相比有以下几个特点：在冲压生产中，制作的成形主要是由模具完成的，因此冲压设备的工作运动仅为简单的往复运动，这样机床的传动结构大为简单，且制造容易、操作方便、并具有很大的万能性；其次，冲压设备工作部分有良好的导向，故所冲压成的制作精度高、互换性较好；第三，冲压设备的传动系统灵敏可靠和极规律的往复运动，因而易于实现机械化和自动化生产冲压设备种类很多，主要：1． 机械压力机类包括曲轴压力机、偏心压力机、拉延压力机、摩擦压力机、粉末制品压力机、模锻压力机、挤压用压力机和专门化压力机等2． 液压机类有锻造液压机、冲压液压机、一般用途液压机、弯曲校正压紧用液压机、打包压块用液压机和专门化液压机3． 自动锻压机如板料自动压力机4． 弯曲校正机、校正弯曲机和板料凸缘折压机等。

1.3.2常用的冲压设备 1． 曲柄压力机曲柄压力机是主要的冲压设备它能进行冲裁、弯曲、拉延和挤压等冲压工艺曲柄压力机又有曲轴压力机（闭式和开式）和偏心压力机两种通用曲柄压力机亦称冲床，这种压力机通常只有一个滑块，根据其床身结构的不同可分为开式冲床和闭式冲床开式冲床的床身前面、左面和右面三个方向是敞开的，因此模具的安装、调整和操作等都很方便开式冲床吨位较小，大都在100吨压力之下 闭式冲床亦称龙门冲床这种冲床床身为龙门式，刚度大、精度高，一般吨位较大，属于大、中型压力机2． 摩擦压力机摩擦压力机是一种螺旋压力机，通过螺杆相对于螺母旋转带动滑块沿导轨作上下往复运动螺杆的旋转力矩是靠飞轮与摩擦盘之间的摩擦力获得摩擦压力机有单盘式、双盘式、三盘式等集中，其中双盘式压力机应用最广泛摩擦压力机特点是：构造简单，价格较便宜，滑块的行程不固定，当工作中超负荷时，仅仅只会引起飞轮与摩擦盘之间滑动，而不至于折断机件摩擦压力机既可进行冲裁、弯曲校平压力机等，这种冲压工艺还可用来进行锻造工艺，如图1.3.1所示如热模锻和挤压等摩擦压力机的缺点是：飞轮轮缘的磨耗甚大；滑块行程速度低，故生产效率高。

图1.3.1摩擦压力机3． 液压机液压机是进行拉延、弯曲、成形和挤压等工艺的重要设备，液压机虽有多种规格，但其工作原理是一致的液压机的特点为：在全行程内都能实现全压和长时间保压；工作速度可调节，如空行程和回程时可快速，合模时慢速，既利于操作，又可提高生产效率；此外，还具有工作平稳、撞击和振动轻、噪音小等优点第二章 冷冲模的变形原理2.1冲裁变形过程图2-1-1所示,凸模4通过模柄固定在压力机的滑块5上,凹模2则固定在压力机的工作台1上凸模与凹模组成上、下刃口，将板料3放在凸模与凹模中间开动压力机时，凸模随着滑块向下运动，给板料施加压力，并使板料发生弹、塑性变形，最后凸模穿过板料进入凹模，使其分离而产生冲裁工作2.2冲裁变形原理整个冲裁变形分离过程大致分为三个阶段1． 弹性变形阶段当凸模在滑块带动下接触板料以后，凸模开始对板料加压，板料发生弹性压缩产生弹性弯曲；凸模继续下降，压入板料，板料底面相应部分材料略挤入凹模洞口内，当材料内的应力达到弹性极限时结束在这一阶段中，因材料内部的应力并没有超过弹性极限，所以当凸模卸载后，板料立即恢复原状，此阶段为弹性变形阶段2． 塑性变形阶段当凸模继续下降时，对板料的压力增加，使板料内的应力超过了屈服极限，材料的压缩和弯曲变形加剧，部分板料被挤入凹模洞口内，产生塑剪变形，形成光亮的裁剪断面。

同时，因凸、凹模之间存在间隙，故在塑剪变形的同时，还伴有材料的弯曲与拉伸变形3． 断裂阶段随着凸模继续下压，材料在凸、凹模刃口处已形成的上、下裂纹将逐步扩大，并向内部发展，当上、下裂纹重合时板料被拉断分离，完成整个冲裁工作由于拉断的结果，断面上形成一个粗糙的区域，此阶段为断裂阶段2.3冷冲模材料的选用2.3.1对冷冲模材料的要求模具类型不同，模具工作条件有差异，对模具材料的要求也不同所以冲模材料的选择应遵循一定的原则：（1）模具的种类及其工作条件，选择材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等；（2）压材料及冲压件生产批量选用材料；（3）加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小；2.3.2冷冲模材料及热处理要求冲压模具所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质。