1、共 28 页 第 1 页连接片级进模设计绪论冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方式。冲压利用冲压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。一、冲压的特点和应用冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方式。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。冷冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料和复合材料。冲模是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备。冲模在冷冲压中至关重要，一般来说，不具备符合要求的冲模，冷冲压就无法进行；先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实现。但由于冲模制造一般是单件小
2、批量生产，精度高，技术要求高，是技术密集型产品，制造成本高。因而，冷冲压生产只有在生产批量大的情况下才能获得较高的经济效益。综上所述，冷冲压与其它加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门都越来越多地采用冷冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工，大大提高的生产率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质
3、量、降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的。二、冷冲压模具模具在工业生产中的地位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装备。模具工业是国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的轧制钢板或钢带为坏料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、质量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其它加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展的技术水平的提高，很共 28 页 第 2 页大程度上取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成
4、形工艺方法，以提高产品的生产率的质量。对于普通压力机，每台每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产数百件甚至上千件以上冲压件。冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节省能源、节省原材料的无（或少）切削加工方法。由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲件的尺寸公关由冲模来保证，所以产品尺寸稳定、互换性好。冷冲压产品壁薄、质量轻、刚性好，可以加工成形状复杂的零件，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁、覆盖件等。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。三、冷冲压模具的历史发展与现状模具的出现可以追溯到几千年前的陶器烧制和青铜器
5、铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19 世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛使用。第二次世界大战后，随着世界经济的飞速发展，它又成了大量生产家用电、车、电子仪器、照相机、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术，苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。20 世纪 50 年代中期以前，模具设计多凭经验，参考已有图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。从 1955 年到 1965 年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析
6、，对金属塑性加工工艺驻原理进行深入探讨，使得冲压技术得到迅猛发展。在此期间归纳出的模具设计原则，使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化方向推进。进入20 世纪 70 年代，不断涌现出各种高效率、高精度、高寿命的多功能自动模具。其代表是五十多个工位的级进模和十几个工位的多工位传递模。在此期间日本以“模具加工精度进入微米级”而站到世界工业的最先列。从 20 世纪 70 年代中期至今，计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛坯展开、条料排样、确定模座尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出 NC 程序（
7、用于数控加工中心和线切割编程）等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统，以满足复杂零件的模具的要求；在 CAD 和 CAM 的基础上建立生产集成系统（CIMS） ；开展塑性成形模拟技术（包括物理模拟和数学模拟）的研究，以提高工艺分析和模具 CAD 的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，发展专家系统和智能 CAD 等。共 28 页 第 3 页我国模具工业是 19 世纪末 20 世纪初随着军火和钟表业引进的压力机发展起来 的。从那时到 20 世纪 50 年代初，模
8、具多采用作坊式生产，凭工人经验，用简单的加工手段进行制造。在以后的几十年中，随着国民经济的大规模的发展，模具业进步很快。当时我国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验，其水平不低于当时工业发达的国家。此后直到 20 世纪 70 年代末，由于错过了世界经济发展的在浪潮，我国的模具业没有跟上世界的步伐。20 世纪 80 年代末，伴随家电、轻工、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，我国先后引进了一批现代化的模具加工机床。在此基础上，参照已有的进口模具，我国成功地复制了一批替代品，如汽车覆盖件模具等。模具的国产化虽然使我国模具制造水平逐渐赶上了国际先进水平，但计算机应用方面仍然存在很大差距
9、。我国模具 CAD/CAM 技术从 20 世纪 80 年代起步，长期处于低水平重复开发阶段，所用软件多为进口的图形软件、数据库软件、NC 软件等，自主开发的软件缺乏通用性，商品化价值不高，对许多引进的 CAD/CAM 系统缺乏二次开发，经济效益不显著。针对上述情况，国家有关部门制定了相关政策和措施。在国家产业政策和与之配套的一系列经济政策的支持和引导下， “九五”期间我国模具工业发展迅速，模具行业产业结构有了较大改善，模具商业化水平提高了近 10 个百分点，中高档模具占模具总量的比例有了明显提高，模具进出口比例也逐步趋向合理。我国模具工业起步晚、基础差、不总量来看，大型、精密、复杂、长寿命模具
10、产需矛盾仍然十分突出。为了进一步振兴模具工业，国家有关部门进一步部署：全面分析我国模具工业的现状和差距提出发展思路以及政策措施。相信在下政府的大力支持下，通过本行业和相关行业企业以及广大模具工作者的共同努力，我国模具工业水平必将大大提高，为国家经济建设作出更大的贡献。共 28 页 第 4 页第一章 工件分析工件名称：连接片工件简图：如图一生产批量：中批量材料厚度：1mm材 料：Q235第一节 工艺分析1.1.1 冲压件工艺性分析：此工件只有冲孔和落料两个工序。材料为 Q235 钢 ,具有良好的冲压性能,适合总裁。工件结构比较简单,工件的尺寸大部分为自由公差,可看作 IT14 级,尺寸精度低,普
11、通总裁完全能满足要求。1.1.2 冲压工艺方案的确定：该工件包括冲孔和落料两个基本工序，可有以下三种方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料 冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件的壁厚较小，且孔距边缘尺寸也较小，模具强度差，制造难度大。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产方案三为佳。第二节 主要设计计算1.2.1 排样方式的确定
12、及计算：一:共 28 页 第 5 页由于该工件的外形为矩形，几何形状简单，拟采用有废料直排方式。排样图如图二所示。该模具拟采用单侧刃定距所以:条料宽度: 101)2(nbaDB导料板的入端尺寸为： 1CB导料板的出端尺寸为： 22ca查表 2-10 得： 8.1a5.n查表 2-14 得： b02c查表 2-13 得： .1查表 2-12 得： 所以： 05.8B.817.562B一个步距的材料的利用率： 0081SA查板材标准，宜选 的钢板,每张钢板可剪裁为 8 张条料m150( ),每张条料可冲 111 个工件。故每张钢板的材料利用m15.8率为: 。0共 28 页 第 6 页第二章 模具
13、有关计算共 28 页 第 7 页第一节 冲裁力的计算2.1 冲压力的计算：模具采用级进模，模具拟采用弹性卸料，下出件冲压力的相关计算如下：冲裁力： 查表 1.3.6 得bKLtF MPb310310.1N529卸料力: 查表 2.6.1 得FKx 04.xK523904.N6.共 28 页 第 8 页推件力: 查表 2.6.1 得FnKT8th5.0TK52390.N16冲压工艺总力: FTXZ 6.28501根据以上计算结果,冲压设备拟选 J23-40。汇总以上计算得出表一:表一:条料及冲压力的相关计算项目分类 项目 公式 结果 备注冲裁件面积 A1253263m条料宽度 B101)(nba
14、D05.8步距 S5.2sm.3排样一个步距内 01BSnA081查表 2-10 得5.18a查表 2-13 得.021cb查表 2-13 得.1查表 2-12 得5.0冲裁力 FbKLtN5239查表 1.3.6 得MPb31冲压力卸料力 XFx6.0查表 2.6.1 得04.xk共 28 页 第 9 页推件力 TFFnKTN2305168thn查表 2.6.1 得5.0Tk冲压总力 ZTXZ6.28501弹性卸料、下出件第二节 压力中心的确定及相关计算计算压力中心时,先画出凹模型口图,如图 3 所示。在图中将 x0y 坐标系建在图示的对称线上,将冲裁轮廓线按几何图形分解成 共五组基本线段,
15、用解析51L法求得该模具的压力中心 C 点的坐标为(10.57 16.84)。由于图中有一个对称图形,其重心在 y 轴上,所以只计算其重心距 y 轴的距离,有关计算见表二:表二:压力中心数据表。共 28 页 第 10 页各基本要素压力中心坐标值基本要素长度 L/mmXY1.0L2.048 -5623 -8.25.1357.35 13.5.4L56.6 6.75530 26.5合计 84.1 10.57 16.84以上计算结果可以看出,该项工件冲裁力不大,压力中心偏移坐标原点 0 较小,为了便于模具的加工和装配,模具中心仍选在坐标原点 0。若选用 J23-40,C点仍在压力模柄孔投影面积范围内,满足要求。第三节 工作零件刃口尺寸计算:在确定工件零件尺寸计算方法之前,首先要考虑工件的加工方法及模具装配方法。结合该模具特点,工作零件的形状相对简单,适宜采用配作法制造凸凹模。2.3.1：落料部分刃口尺寸计算：
