合工大高职学院毕业论
题 目：冲压模具制造工艺毕业论文
姓 名： 李 彬 彬 专 业： 焊接技术及自动化 学 号： 20096631 班 级： 09-25 导 师： 何佳宝
二〇一二年四月20日
冲压模具制造工艺毕业论文
概 述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 模具的发展与现状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 第一章 冲压制品设计概论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.1模具的概念及其在工业生产中的作用 „„„„„„„„„„ 4 1.2冲压加工工艺及其应用„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.3冲压所用材料及其性能„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1.4冲模的组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 1.5冲模的工作部分零件必须具备的性能„„„„„„„„„„„7 1.6冲模的成形特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 第二章 级进模零件及结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„9 2.1级进模„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 2.2弹簧片级进模的结构设计 „„„„„„„„„„„„„„„10 2.3步距与定距方式 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 2.4凹模 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 2.5凸模 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 第三章 模具的热处理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 第四章 试模及模具的维修与保养 „„„„„„„„„„„„„„„20
4．1模具维护与保养的意义与内容 „„„„„„„„„„„„„20 4．2模具的合理使用和正确维护 „„„„„„„„„„„„„„21 总 结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 致 谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22
概 述
模具是工业生产中使用极为广泛的工艺装备之一，也是发展工业的基础。模具是成形金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等制件的基础工艺装备，是工业生产中发展和实现少无切屑加工技术不可缺少的工具。模具是一种高效率的工艺设备，用模具进行各种材料的成型，可实现高速度的大批量生产，并能在大量生产条件下稳定的保证制件的质量、节约原材料。因此，在现代工业生产中，模具的应用日益广泛，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。
为了实现工业现代化今后的模具发展趋势大致包括以下几方面：
1、发展高效模具。对于大批量生产用模具，应向高效率发展。如为了适应当前高速压力机的使用，应发5冲模的工作部分零件必须具备的性能展多工位级进模以提高生产效率。
2、发展简易模具。对于小批量生产用模具，为了降低成本、缩短模具制造周期应尽量发展薄板冲模、聚氨酯模具、锌合金、低熔点合金，环氧树脂等简易模具。
3、发展多功能模具。为了提高效率和保证制品的质量，要发展多工位级进模及具有组合功能的双色、多色塑料注射模等。
4、发展高寿命模具。 高效率的模具必然需要高寿命，否则将必然造成频繁的模具拆卸和整修或需要更多的备模。为了达到高寿命的要求，除模具本身结构优化外，还要对材料的选用和热处理、表面强化技术予以开发和创新。
5、发展高精度模具。计算机硬件，软件以及模具加工，检测技术的快速发展使得精锻模具CAD/CAM/CAE一体化技术成为锻造企业切实可行的技术。精密，高效是现代锻造业的发展趋势；应用该技术的实践表明，只有基于效率的模具CAD/CAM/CAE„CAX平台才能实现精锻件及其模具的高效率开发。
模具的发展与现状
模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品。
也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志，随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高，目前我国模具工业的发展步伐日益加快，“十一五期间”产品发展重点主要应表现在：
1、汽车覆盖件模；
2、精密冲模；
3、大型及精密塑料模；
4、主要模具标准件；
5、其它高技术含量的模具。
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1.2 冲压加工工艺及其应用
冲压是指在常温下利用模具在压力机的作用下，对材料施加压力，将材料分离和变形，从而获得一定形状、尺寸和精度零件的一种加工方法，又可称为冷冲压或板料冲压。
冲压加工与其它机械加工方法相比，具有很多优点：
1、效率高，可实现制品与零件的高速度大量的生产；
2、原材料，可实现少切屑、无切屑加工；
3、质量稳定，有良好的互换性；
4、工艺简单，利用模具生产制品时，不需要操作者有较高的技艺水平；
5、模具批量生产的零件和制品成本低廉；
6、工出的零件与制品可一次成型，不需进行再加工；
7、造出其他加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；
8、易实现生产的自动化及半自动化。
由于冲压工艺的这些特点，因此其应用范围极广，从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头及航空航天器的蒙皮、机身等，均需冲压加工。目前用冲压工艺所获得的制品，在现代汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表及无线电电子产品和人们日常生活中，都占有十分重要的地位。
当然，冲压工艺和其它加工方法一样，也有其自身的局限性，如：冲模结构比较复杂，制造周期长，模具价格偏高，在单件小批量、多品种生产时经济上不合算。
冲模是冲压生产中必不可少的工艺装备。其模具结构必须满足冲压生产的要求，不仅要冲压出合格的零件制品，而且要适应批量生产的需要，操作要方便、使用寿命要长、安全可靠、成本低廉，并能容易制造和维修。
1.3冲压所用材料及其性能
冲压所用的材料主要是金属材料，有普通碳素钢、优质碳素钢、不锈钢和黄铜板（带）、铝板（带）等，有时也用非金属材料，如胶木板、塑料板和纤维板等。冲压用材料大部分是各种规格的条料、带料、卷料和块料，有时也对某些型材及管材进行冲压加工。
用于冲压的材料不仅要满足制件的设计要求，还必须满足材料的冲压性能。
材料的冲压性能是指它们对各种冲压加工的适应能力，即具有良好的塑性、便于加工、容易得到高质量和高精度的冲压件，生产效率高、模具损耗低、不易出废品等。
金属材料的冲压性能，是各种材料的力学指数通过比较进行分析的。其力学性能的强度指数主要有材料的屈服强度ζs、抗拉强度ζb、屈强比ζs/ζb缩颈应力ζj、断裂应力ζf、材料的弹性模量E与屈服强度的比值E/ζs，塑性指数有材料的总伸长率δ、均匀收缩率δu、断面收缩率ψ、均匀变形的单面收缩率ψu等。
一般地说，材料的ζs/ζb值愈小，形成过程中断裂的危险愈小，E/ζs值愈大，材料成形过程中的回弹愈小，材料的δ与ψ值愈大，材料在破坏前的可塑性愈大，δw、ψw、δw/ζ、ψw/ψ的值愈大，材料的温定性能愈好，因而其冲压性能也愈好。
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距冲床有1~3米的地方，装有电动机，按照材料消耗的速度，自动间断地向外送料）、气动送料器（装在级进模条料入口处，由压缩空气驱动，向模具送料。气动送料器有标准的产品可供选用，其送料精度相当高，在模具中一般只需加导正销导正，不必再设定距装置）、收料架（或称卷料架。如果冲压的工件不脱离条料，可以用其收卷起来供进一步加工使用。往往冲床冲压后，条料已分为工件和废料，就不用收料架了）等三部分组成。
3、在模具上附设自制的送料装置。常用斜契、小滑块驱动，在级进模中应用较少。 使用级进模通常是连续冲压，故要求冲床应有足够的刚性及与模具相适应的精度。使用级进模在连续冲压的情况下，因模架的导向系统不能脱开，所以冲床的行程不宜过大，应选用行程可调的偏心冲床或高速冲床。级进模设有许多工位，模具尺寸比较大，设计模具和选用冲床时要注意工作台面的有效安装尺寸。
4、级进模的特点：
（1）一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成形、拉深等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。有些复杂的小型零件，若不采用级进模几乎是不能生产的。
（2）级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，好象是成本高，但如果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模要高的多，因此，在条件允许的情况下采用级进模往往是降低模具成本的较好措施。采用级进模可以用一台冲床取代数台甚至十几台冲床的工作。对提高生产效率、降低产品成本十分有利。另外，级进模自动化程度高，操作者可在冲床危险区以外操作，具有操作安全是显著特点。对于工序复杂的工件应首先考虑采用级进模。
（3）采用级进模也受到一些限制。首先是工件的大小，太大的工件，工位按所加工的工件分为若干等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压工件某部分的加工。被加工材料，事先加工成一定宽度的条料，采用某中送进方法，每次送进一个步距。竟逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压工件。在一副级进模中，可以连续完成冲材、弯曲、拉深、成型等工序。一般来说，无论冲压零件形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副级进模冲制完成。
（4）用于级进模的材料，都是长条状的板料。材料较厚，生产批量较小时，可剪成条料；生产批量大时，应选择卷料。卷料可以自动送料，自动收料，可使用高速冲床自动冲压。级进模对材料的厚度和宽度都有严格的要求。宽度过大，条料不能进入模具的导料板数较多，模具自然也就比较大，这时要考虑模具与冲床工作台面的匹配性。其二是几进模要采用条料，对某些形状复杂的工件产生的废料较多，在选用几进模的时候要注意材料利用率。一般级进模的材料利用率较低。其三是级进模由于连续地进行各种冲压，必然会引起条料载体和工序件的变形，一般来说级进模生产的工件精度较低。
2.2弹簧片级进模的结构设计
1、工艺分析
弹簧片是电冰箱温控器的零件，其厚度很薄。冲裁或冲孔时间隙小，故对模具的导向精度的要求较高。主要冲压工序有：工件上小异形孔的冲制，最小的方孔是1.3mm*1mm；工件上5个部位的弯曲。工件是批量生产，质量要求高，在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成形、拉深等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用
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载体的强度很重要，载体发生变形将使冲压无法进行，甚至损坏模具，因此在排样设计中，在工件排列形式和选择条料宽度以及其他方面等，都要使载体具有足够的强度。
（3）分断切除中的搭接
级进模在冲压过程中，各工步分断切除余料后，形成工件完整的外形，此时一个重要的问题就是如何使各断冲裁的连接部位平直或圆滑，以免出现毛刺、错位、尖角等。搭接方法可分为搭接和平接。
（4）其他因素
对于有弯曲工序的工件还要考虑材料纤维的方向。对于有倒冲或切断、切口的部位，应注意毛刺方向，因为倒冲时毛刺留在上表面，切断和切口时，被切开工件的毛刺一边在上面，另一边在下面。排样时应考虑毛刺的方向是否影响工件使用。对每个排样都要计算出材料利用率，并进行经济效率分析。
3、主要计算
（1）冲压力的计算、球头凸包的计算
先计算它的变形程度，若当变形程度超过规定值时，将产生裂纹或不能成形。变形程度可粗略地用下式验算
ε=δ
式中ε——工件变形程度；
——变形后沿截面的材料长度（mm）； L——变形前的材料原有长度（mm）； δ——材料的伸长率（％）。
因数（0．70～0．75）视局部成形的形状而定，半球形取大值，梯形取小值。 有关的汁算，如图7-43所示。
计算球面中间的一条圆弧线。设变形前圆的弦长为L，变形后圆弧长为，图中角α按几何关系可计算出α＝60o，进而可计算出L1=3.14mm,L=3mm。则：
ε材料的伸长率δ可从表中查出，约为10％。即为0.7×10％＝7％，则4.6％
F=LtζbK 式中L——球面底边周长（mm），R=1.5mm的周长L为9.42mm； K——因数，K＝0.7～1，取K＝0.7； t——材料厚度（mm）,t=0.2mm；
ζb——材料抗拉强度（MPa），取ζb=400MPa 则：
F＝9．42mm×0．2mm × 400MPa × 0．7二527N （2）回弹的计算
弹簧片共有5个部位的弯曲，用计算法或查表法计算回弹量，都要已知弯曲的圆角半径，对于，t>1mm较厚的板料，当工件对圆角半径没有要求时，可选取较小的圆角半径，使其回弹最小。因此，如果弹簧片零件图上没有注明圆角半径时，在设计时应尽量取小值。弹簧片的厚度是0．2mm，圆角半径定为0．1mm。因为圆角半径不能再小了，如果再小，考虑磨损、模具间隙等因素，圆角半径的值就很难保证了。
弯曲回弹值可查表确定。C部位属于U形弯曲，表中所列钢材品种有限，以30CrMnSiA作近似计算。C部位取间隙Z／2=1t，按R/t=1，则回弹角度为0o。D和G部位，按R/t=1查表后，回弹角度为0o30′。A部位按V形弯曲查表，弯曲90o回弹角度为2o，B部位同样也是2o。 通过以上粗略地计算，A和B部位回弹角度较大。B部位对回弹要求不高，故不
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2.4.2凹模的结构尺寸的确定
圆形凹模可按冷冲模国家标准或工厂标准选用，非标准尺寸的凹模可按经验公式计算，即：
凹模厚度H=Kb=0.3*15=4.5=30（>15mm） 凹模壁厚c=（1.5～2）H=45（小型凹模） 式中 b——冲压件最大外形尺寸（mm）； K——系数，其值可查表。 凹模宽度B1取80mm。
2.5凸模
2.5.1凸模的类型
1、凸模的结构种类很多其主要有以下几种类型
（1） 按凸模的动作性质，凸模有冲裁凸模、方形凸模、拉深凸模、挤压凸模等； （2） 按凸模的工作断面形状，凸模有圆形凸模、方形凸模、矩形凸模、及不规则异形凸模等；
（3） 按凸模固定方式，凸模有背台式凸模，铆装式凸模、叠装式凸模、浇注或粘结式凸模、压块式凸模、电键式凸模、插入式凸模、护套式凸模、浮动式凸模及组合式凸模等。
2、凸模的结构形式
冷冲模凸模的结构总的来说都包含两大部分，即凸模的工作部分和凸模的安装部分。凸模的工作部分是直接完成冲压加工的，其断面形状、尺寸应根据冲压件的形状尺寸以及冲压工序的性质、特点进行设计。凸模的安装部分是将凸模安装在凸模固定板上，然后固定在模座上，使之成为一体构成上模。
在厚板料上冲小孔时，为了不使小孔凸模由于细而在冲模时折断，可在细小凸模外面加以护套保护
为了增加凸模的强度和刚度，对于小型整体式凸模的非工作部分，应采用直径或断面尺寸逐步增大的多级凸模结构形式，但台阶之间要圆滑过度，以免由于冲压时应力集中而造成凸模折断。
2.5.2凸模长度的确定
凸模的长度一般根据结构上的需要而定。一般常用的长度为40～65mm，可按计算结果根据凸模国标的长度系列选取。凸模长度L的计算公式为
L=h1+h2+a =26+20+12=58mm
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选用材料 热处理硬度HRC 上、下模板 HT210～400 HT220～440 Q235F、Q275 导柱、导套 20、T8A、T10A 60～62 20渗碳淬火
模柄、固定板卸料板、导板 45 垫板 T7A、T8A 40～45 导正销、定位销 T
7、T8 52～56 挡料销、挡料块
45、T7A 43～4852～56 螺母、垫圈 Q235 各中弹簧 65Mn 40～48 圆柱销
内六角螺钉、螺杆 45 43～48 头部淬硬43～48 冲裁模成形零件热处理顺序安排
在最终热处理淬硬后，需进行电加工的热处理工序安排的工艺顺序是：
锻造→热处理退火→机械粗加工→热处理淬火与回火→电加工（电火花穿孔或线切割）加工成型→钳修装配。。
由此可以看出，热处理工艺在冲模制造中，是非常重要也是不可缺少的加工工艺。对于级进模、复合模等位置公差和尺寸公差要求较精密的冲模，不仅要遵守上述工序安排，为了减少热处理变形，常在加工中还穿插去除应力处理、调质等热处理工序。
第四章 试模及模具的维修与保养
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制定润滑工艺，做到合理、正确的润滑。
8、模具在制造至使用期间，应解决包装和运输问题，防止模具的锈蚀、变形和碰伤。
9、具使用后应擦拭干净，并涂油防绣，完整及时的交回模具库和送往指定的存放地点保管，并要做好标记，采用防绣措施加以保护。
10、为避免卸料装置和刃口、型腔表面长期受压而失效，在模具存放保管期间必须要加限位木块限位保存。
11、某些模具在使用中会产生残余内应力，应在使用一段时间后，采取必要的去应力措施。
12、模具工作表面，如刃口、型腔工作时出现划伤和表面粗糙度值变大时，应及时进行打磨和抛光，严防带病运转，以免缺陷进一步扩大，加速模具的损坏。
13、模具的吊运、安装应稳妥，慢起、轻放，绝不能硬磕硬碰，以免损坏模具。
14、要定期对模具进行技术状态鉴定，定期检修，保持和提高模具的精度及模具性能的稳定性。
15、模具入库保管时，要进行认真仔细的检查，做好入库前试模和验收或检验记录，最好附有样件制品同时保管。
16、模具保管时必须进行分类管理，建立健全保管档案，由专人保管。
17、存放能见度地点及模具库硬干燥通风，防止潮湿。
18、模具存放时，中、小型模具最好放在架上，大型模具也应用木块垫起，严防模具与地面直接接触保存，以防受潮、生锈。
总 结
工艺设计是源头，设计虽然只占模具成本的10%左右，却决定了整个模具成本的70%-80%，所以，作者在设计时详尽地考虑了模具结构，考虑提高生产率，如何方便维修，但是，又不能完全依赖于设计，在实际生产中要具体问题具体分析，根据实际状况进行模具调整也是必须的，在生产中模具的维修、保养也是很重要的，在模具维修时，应该多注意细节，找出根本原因，针对其维修，在拆装模具时，要认真仔细，以防损伤模具，定期的维护、保养也可以大大提高模具寿命。
致 谢
经过四个月的毕业设计，从第一次进厂真正的接触模具，到排除重重困难，最后终于整理设计出了比较理想的课题。我的课题是在指导老师何佳宝的悉心指导相互切磋、相互鼓励下完成的，至此成文之际，特向老师致以忠心的感谢和诚挚的敬意。
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