冲压模具毕业设计论文[1].doc

淮南职业技术学院

冲压模具制造工艺毕业论文

姓 名： 刘祥 系 别： 煤矿机电系 专 业： 模具设计与制造 学 号： 0903312 班 级： 09模具（2）班 导 师： 吴义顺

二〇一二年四月二十日

冲压模具制造工艺毕业论文

摘 要 2 模具的发展与现状 3 第一章 冲压制品设计概论 4

1.1冲压模具的概念及特点 4 1.2冲压加工工艺及其应用 5 1.3冲压所用材料及其性能 6 1.4冲模的组成 7 1.5冲模的工作部分零件必须具备的性能 8 第二章 冲压磨具零件加工工艺的编制 9

2.1卸料板 9 2.2凸核固定板 9 2.3导料板 10 2.4凹模 10 2.5凸模 11 第三章 模具的热处理 12 第四章 试模及模具的维修与保养 15

4．1模具维护与保养的意义与内容 15 4．2模具的合理使用和正确维护 16 总 结 17

摘 要

在目前激烈的市场竞争中，产品投入市场的迟早往往是成败的关键。模具是高质量、高效率的产品生产工具，模具开发周期占整个产品开发周期的主要部分。因此客户对模具开发周期要求越来越短，不少客户把模具的交货期放在第一位置，然后才是质量和价格。因此，如何在保证质量、控制成本的前提下加工模具是值得认真考虑的问题。模具加工工艺是一项先进的制造工艺，已成为重要发展方向，在航空航天、汽车、机械等各行业得到越来越广泛的应用。模具加工技术，可以提高制造业的综合效益和竞争力。研究和建立模具工艺数据库，为生产企业提供迫切需要的高速切削加工数据，对推广高速切削加工技术具有非常重要的意义。本文的主要目标就是构建一个冲压模具工艺过程，将模具制造企业在实际生产中结合刀具、工件、机床与企业自身的实际情况积累得高速切削加工实例、工艺参数和经验等数据有选择地存储到高速切削数据库中，不但可以节省大量的人力、物力、财力，而且可以指导高速加工生产实践，达到提高加工效率，降低刀具费用，获得更高的经济效益。

关键词 : 冲压 冲模 分离工序 复合-级进 冲裁

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。

目前我国模具年生产总量已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距，以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具，轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以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，在只在精度、适用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。

第一章 冲压制品设计概论

前言：冲压设备的选用

根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。

开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，且又三个方向可以操作的优点，故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉伸件的生产中。

闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能靠两个方向操作，适用于大中型的生产。

双动曲柄压力机又两个滑块，压边可靠易调。适用于较复杂的大中型拉伸件的生产。

1.1冲压模具的概念及特点

冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。

冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。

与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。

(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。

（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。

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σs、抗拉强度σb、屈强比σs/σb缩颈应力σj、断裂应力σf、材料的弹性模量E与屈服强度的比值E/σs，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σs/σb值愈小，形成过程中断裂的危险愈小，E/σs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/σ、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。

1.4冲模的组成

冲模主要由以下几部分组成：

1、工作零件

工作零件用以直接和板料接触，由其施加给板料压力后使之分离或变形完成板料冲压过程。工作零件主要包括凸模、凹模、凸凹模等

2、定位零件

定位零件的作用是确定板料或胚件相对于冲模的正确位置，以保证冲件质量。主要包括挡料销、定距侧刀、导正销、定位板、定位销、导料板和导向槽等

3、卸料装置零件

卸料零件主要用来卸除套在凸模上的零件或废料。主要包括卸料板、卸料杆、废料刀等。

4、压料装置及零件

用来压住胚料或胚件以保证在冲压时，使材料能顺利的进行变形。它主要包括压料板、压边圈等，主要用于拉深模结构。

5、导向零件

导向零件主要用以保证凸模与凹模之间具有准确位置。主要包括导套、导柱、导板等。

6、推件装置与零件

推件零件主要用来将冲后的零件制品及废料，从凹模或凹凸模里推出。包括推杆、推板、打料杆及各类推件器等。

7、支撑及支持零件

支撑及支持零件主要用来连接及固定工作零件，使之成为完整的模具结构。主要包括上、下模板，模柄，凸、凹模固定板，垫板，限位器等。

8、紧固零件

紧固零件主要用来紧固、连接各类冲模零件，如各类螺钉、销钉等，其中模具中的圆柱销还起稳固定位的作用。

9、缓冲零件

缓冲零件主要包括弹簧、压簧、缓冲橡皮等。模具中的缓冲零件主要利用其弹力，起卸退料作用

通常情况下，模具的工作零件、定位零件、卸、推料零件称为模具的艺零件，而导向零件、支撑及支持零件、紧固零件、缓冲零件称为冲模的辅助零件。

实际上，对于每一套冲模，它们都必然形成完整的独立整体，是由各种不同零件结合而成的。根据每个零部件的作用、要求可以进行基本分类。对于同样作用的零部件，由于使用条件不同，其结构形式也多种多样。目前，我国对冲压模具以制定了国家标准（简称国标），其中包括：模架、典型组合、零部件、模架技术条件、典型组合技术条件、零部件技术条件等。这对简化模具设计与制造、提高模具寿命、降低成本、缩短模具制造周期都有十分重要的意义。

1.5冲模的工作部分零件必须具备的性能

冲模的工作部分零件又称成型零件，它主要包括凸模、凹模及凸凹模等。由于冲压有冷冲压与热冲压，而冲压工序又分为分离工序（冲裁）与成型工序（弯曲、拉深、成形）两大类。在分离工序的工作过程中，除承受使材料分离所需的冲压力外，还承受着与材料断面间的剧烈摩擦；在成形工序的工作过程中，冲模除承受材料塑性变形所需的冲压力外，其表面也受到材料的塑性流动而产生的强力摩擦。因此，这就要求冲模的工作部位要具备耐冲击、耐磨损的高强度、高硬度性能。而在材料加热状态下使用的冲模，工作零件还要求具有耐热性能，这样才能保证其冲模的耐用度及使用寿命。

根据冲模的上述要求，冲模的工作部分一般采用碳素工具钢或合金工具钢制成。对于高速冲压或要求高寿命的冲模，其工作部分可采用硬质合金制作。

第二章 冲压磨具零件加工工艺的编制

2.1卸料板

2.2凸核固定板

凸模固定板加工工艺过程

2.3导料板

导料板加工工艺过程

2.4 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

式中 h1——固定板的厚度（mm）； h2——固定卸料板的厚度（mm）；

a——附加长度，它包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板的安全距离等，一般可取10～20mm。

第三章 模具的热处理

模具零件的热处理

冲裁模各零件的热处理要求：

处理要求冲裁是冷冲压的基本工序之一。它是利用冲裁模在压力机上把被冲材料分离的一种冲压工序。冲裁模是一种带刃口的模具。在冲裁时切刃陷进被冲材料之中，并承受着强烈的冲击和材料的激烈摩擦，使刃口部位经一段使用后会严重磨损，由开始的锋利、到最后变成圆钝，影响了后续制品的质量。为了保证制品零件的质量长期稳定性，这就要求冲模的凸模要有较高的耐磨性，而且还要有一定的抗压强度、抗弯强度和一定的冲击刃性。而对于凹模，除抗弯强度似乎要求不高外，其抗压强度、韧性的要求要比凸模更高。对于冲裁模凸、凹模上述要求，除了正确选用凸、凹模所用钢材外，还要有合理的热处理工艺来保证热处理后的硬度、韧性等要求，两者缺一不可。

冲裁模各类零件的热处理要求见下表： 冲裁模工作零件热处理要求 冲裁模类型 材料

热处理硬度HRC 凸模 凹模

形状简单、冲裁材料厚度小于3mm的模具所用凸模、凹模、凸凹模 T8、T8A、T10、T10A 58～62 60～64

形状复杂、冲裁材料厚度大于3mm的模具所用凸模、凹模、凸凹模及凹模镶块、侧刃等

Cr12、CrWMn Cr12MoV、9Mm2V GCr15、W2MoV 58～62 62～64

生产量较大的冲模工作部位 Cr12MoV、GCr15 >=58 >=62

冲裁模辅助零件热处理要求 零件名称 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 T7、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

4．1模具维护与保养的意义与内容

模具是比较精密又比较复杂的生产工艺设备。一般来说，它的制造周期较长，生产成本较高，并且是在及其恶劣的环境中工作。在使用时，模具经常会受到突如其来的冲击力、剪切力、摩擦力和热变交换应力的冲击。因此，模具在使用一段时间后，其工作部分、导向部位及静止配合部位都会逐渐被磨损或磨坏，使模具性能下降，影响了制品零件质量，进而还会造成停工，甚至会发生严重安全事故。为了使模具在使用过程中能正常工作，始终保持良好的技术状态性能，确保生产稳定，提高制品质量，延长模具使用寿命，对模具必须精心的维护和保养。同时，在生产中贯彻执行一套切实可行的使用、维护、保养、管理模具的组织和措施，这不但能提高模具的耐用度和精度等级，而且，也是保证产品质量、降低制件成本、确保安全、文明生产的有效途径之一。所以维护保养与修配不仅是一项必不可少的工作，而且也是一项企业管理工作的重要组成部分，有着很现实的重要意义。

模具的日常维护与保养内容很多，主要包括以下几方面： 1、模具的技术资料保管； 2、模具的技术状态鉴定；

3、件的制模具的修配加工工艺的编制； 4、模具的维护性修理；

5、模具的检修计划、加工管理； 6、修理加工工时定额制定； 7、模具的入库与发放； 8、模具的保管与保养方法； 9、 模具的报废处理；