1、本科毕业论文（20 届）锁 舌 插 板 冲 压 模 具 设 计所在学院 专业班级 材料成型及控制工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 天津科技大学 2012 届本科生毕业设计2 第一章 概述模具是工业产品生产用的重要工艺装备，是以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成型（成形） 。现代产品生产中，模具由于它的加工效率高、互换性能好、节省原材料，所以得到广泛应用。模具是工业之母，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具技术能促使工业产品的发展和质量的提高，并能获得较大的经济效益，模具是“效益放大器” ，用模具生产的产品价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。我国
2、非常重视模具工业的发展，重视模具技术的提高。模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济支柱产业，如机械、电子、汽车、石油化工和建筑，都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信产品中 60%80%的零、部件都需要模具成形。虽然我国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但是许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAM/CAE 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。因此，此次毕业设计将有助于我们对模具发展现状、
3、模具设计需要考虑的具体问题、材料热处理和设备选用等环节的全面认识，更好地跟上模具行业发展的速度，从而使我们能够在毕业后更快地融入工作中。第一节 毕业设计的目的、内容和要求一、毕业设计目的：毕业设计是学生在学完大学 4 年本科课程之后，在毕业实习的基础上，对自身进行工程设计的综合训练，其目的是：1、总结、检查自身在校期间所获得全部理论和实践知识，通过毕业设计使之巩固、扩大和系统化。2、培养自身理论联系实际和独立解决工程实际问题的能力。3、培养自身严肃认真、实事求是的科学态度和正确、严谨的设计思想。4、提高自身的文献检索、课题调研的能力。5、提高自身设计、计算和绘图的技能以及编写技术文献的能力。6
4、、提高自身在设计过程中发现问题并解决问题的能力。二、毕业设计内容：天津科技大学 2012 届本科生毕业设计3 锁舌插板冲压模具设计，锁舌插板属于小型金属制件，适宜采用多工位连续模生产，首先分析制件的工艺性，确定工艺方案，此制件主要成型的工艺为弯曲和拉深，分离的工艺有落料和冲孔，其中有小孔的冲裁。此外合理选择安排工步的顺序也十分重要，应尽量避免后一步对于前一步的影响。然后构思模具框架，确定模具形式，选择模具结构，模具可为多工位级进模，简单模或复合模。若为级进模合理选择定距和送料方式。设计分为以下几个步骤：1、前期准备：包括查阅资料，对零件进行测绘。2、对零件进行工艺性分析，初选设备：包括制件的精
5、度，制件的结构难易程度，以及初选压力机3、确定模具方案，绘制草图：综合考虑制件批量，精度等要求，确定模具形式，导向方式等4、进行相关计算：根据草图来计算选用各个零部件5、绘制正式图：修改草图，画出正式图6、拆画零件图7、完成说明书在设计中运用类比法，参考已有的模具设计和典型结构并结合我在实习中所见到的模具，设计出一套完整的符合要求的模具。三、毕业设计要求：1、结合所设计课题，认真查阅相关中、外文科技文献。2、全面分析、理解模具设计过程，提出最终优化设计方案。具体包括：零件尺寸设计、工艺分析（零件形状、尺寸、12 级精度、中批量、材料 Q235 等） 、工艺方案优化、模具结构选择、工艺计算与校合
6、、模具及辅助结构设计、典型或关键部件制造工艺、外围设备配置、安全使用注意事项等诸多方面。3、按照学校以及机械工程学院针对毕业设计所制定的相关规章制度、工作量严格要求，认真完成毕业设计。4、熟练掌握计算机绘图；说明书语言流畅、表达准确。5、设计图纸折合为 A0 号图纸不少于三张，其中，手工绘制的 A0 号图纸一张。6、按照学校规定的格式和内容编写出说明书，字数不少于两万字；参考文献 15 篇以上，其中，外文文献不少于 3 篇。7、翻译与毕业设计相关的外文文献，译文字数不少于五千汉字。8、完成毕业实习报告一份，字数在两千五百字以上。9、填写零件制造工艺卡。天津科技大学 2012 届本科生毕业设计4
7、 第二节 设计任务一、设计题目 锁舌插板冲压模具设计 二、材料 Q235三、厚度 1mm四、技术要求 1、制造精度等级为 IT12，表面光滑无毛刺。2、要求中批量生产。五、工件图图 1-1 制件图天津科技大学 2012 届本科生毕业设计5 第二章 零件的工艺性分析第一节 冲裁的工艺性一、冲裁的工艺性冲裁件的工艺性是指对冲压工艺的适应性，即冲裁件的形状、材料、尺寸精度以及其他技术要求是否适应冲裁加工的工艺要求，是从冲压加工的角度对冲裁件设计提出的工艺要求。因此，冲裁工艺分析对制定合理的冲裁工艺设计方案相当重要。良好的工艺性和工艺方案可以用最少的工序数量，最少的材料和工时，以最经济的方法保质保量的
8、加工冲裁件。二、冲裁的工艺性分析（一）制件材料性能材料： ，其力学性能见表 2-1。该材料综合性能良好，有一定的伸长235Q率和强度，韧性好，具有良好的冷冲压性能及焊接性能,极限拉深比为，属拉深性能好的范畴。材料厚度为 ，属薄板。1.85. m4.0表 2-1 制件材料的力学性能 1材料名称 牌号 材料状态抗剪强度 MPa/抗拉强度 b/伸长率 (%)10屈服点 MPas/碳素结构钢 08F 已退火的 220310 380390 32 180（二）精度等级1.尺寸精度。冲裁件能达到的尺寸精度一般为 IT10IT12 级，采用较高精度的复合模可达到 IT8IT9 级。如无特殊要求，落料件的尺寸精
9、度要比冲孔低一级。由零件图可知，工件的结构特点为：尺寸小，精度要求较高，板料薄，中批量生产,故对于该制件，精度为 IT12。2.冲裁件的表面粗糙度。冲裁件的表面粗糙度主要取决于切断面的光亮带，冲压工艺与模具设计P35 表 2-3，由于该制件 t=0.4mm,因此 Ra=3.2。（三）形状1.形状和尺寸（1） 制件的形状不规则，排样时废料少，工件展开配料对称。天津科技大学 2012 届本科生毕业设计6 （2） 制件内外形转角处无尖锐的倾角，各直线或曲线的连接处均满足圆角 R0.25t=0.1mm。（3） 制件没有过长的旋臂和过窄的凹槽。（4） 制件需冲出较小的孔，根据表 2-2 查得冲孔最小尺寸
10、，制件最小孔为 mm，故冲孔尺寸满足冲裁要求。.2表 2-2 冲孔的最小尺寸自由凸模冲孔 精密导向冲孔材料圆形 矩形 圆形 矩形软钢及黄铜 1.0t 0.7t 0.35t 0.3t注：t 为材料厚度，单位为 mm。（5） 制件上孔与孔之间，孔与边缘尺寸均不小于（1-1.5）t，即不小于0.40.6mm，满足要求。（6）制件要求制造精度为 IT12，而一般冲裁件所能达到的尺寸精度为IT8-IT12,因此能够加工出 IT12 精度的制件来，其符合制件的精度要求，制件的粗糙度为 3.2。第二节 弯曲的工艺性弯曲件的工艺性是指弯曲工件的形状、尺寸、精度要求、材料选用以及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺
11、要求。良好的工艺性不仅能够简化模具设计，简化弯曲工艺过程和提高生产率，避免各种弯曲缺陷使之易于成形，提高材料利用率和降低成本。弯曲的工艺性分析由图可知工件的弯曲特点：弯曲部分比较多，而且精度要求一般，选取材料 ，其塑性和韧性高，有良好的冲压，弯曲性能。235Q（一）弯曲半径弯曲件的弯曲半径 弯曲件变形区的变形程度受最小弯曲系数 K 的限制（弯曲系数 K=r/t, r弯曲半径，t材料的厚度） ，弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径 r minx ， 否则会在外表面产生弯曲裂纹。但也不宜过大，因为过大时，受回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。查得最小弯曲半径见表 2-3。表 2-3
12、最小弯曲半径 r minx /t材料 退火状态 冷作、硬化状态天津科技大学 2012 届本科生毕业设计7 弯曲线的位置垂直纤维 平行纤维 垂直纤维 平行纤维Q235 0.1t 0.5t 0.5t 1.0t注：t 为材料厚度，单位为 mm。由表 2-3 可知 Q235 钢最小弯曲半径为 r=1t=1mm，小于工件所需的最小弯曲半径 0.3mm，故满足要求。（二）弯曲件直边高度弯曲件的直边高度：为便于成形，弯曲件的直边高度 H 必须大于 2 倍的材料厚度，即 H =2t=0.8mm，全部满足要求。（三）其他弯曲工艺1制件的弯曲线不在零件宽度的突变处，满足冲裁要求。2由于制件上没有适合孔作为起定位作
13、用的工艺孔，因此在设计排样时需要设计工艺孔来作导正销孔。综上所述，根据工件的特点，经分析适合采用冲压模具加工。在确定工艺方案和设计模具的时候应注意满足以下条件：（1）工艺方案和模具的结构应保证制件要求的尺寸和位置精度。（2）模具的制造精度和导向精度应适应冲裁件厚度薄、模具间隙小的特点。（3）制件有较大弯曲的部分，出件困难，应设计合理方案。天津科技大学 2012 届本科生毕业设计8 第三章 零件的加工工艺方案冲裁工艺方案的主要内容包括冲压性质、冲压工序数、冲压顺序和工序组合方式、模具结构型式、冲模压力中心和冲模闭合高度等。一般需要在对以上内容分析研究的基础上，提出几种可能的冲裁工艺方案，然后比较
14、其技术经济效果。一个冲压件往往需要多道冲压工序才能完成。各种冲压工序有其不同的性质、特点和用途，因此在确定冲压工序方案时除了要根据冲裁件结构正确的选择冲压工序外，还要根据冲裁件的生产批量、尺寸精度、尺寸大小、形状复杂程度和材料性质，考虑是采用单工序模分散冲裁，还是将工序组合选用复合模或连续模冲裁。第一节 工艺方案的拟定工艺方案即所需产品如何加工，冲压产品的加工可以利用单工序模、也可以利用复合模和级进模，还可以是以上加工方法的综合。表 3-1-1 列出了单工序模、复合模和连续模的比较。表 3-1 单工序模、复合模和连续模的特点比较项目 单工序模 复合模 连续模冲压精度 一般较低 中、高级精度 中
15、、高级精度原材料要求 不严格 除条料外，小件也 可用边角料 条料或卷料制件最大尺寸与材料厚度 一般不受限制尺寸一般在以下m30通常情况下，尺寸一般在 以m20下、厚度在之间1.翻转与变更冲压方向 可能 不能 不能增加工位数 可能 有限度 可能冲压生产率低、压力机一次行程内只能完成一道工序。但在多工位压力机使用多副模具时，生产率高较高，压力机一次行程内可完成两道以上工序高，压力机一次行程内可完成多道工序实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合于在多工位压力上实难，制件和废料排除较复杂，只能在容易，尤其适合于在单机上实现自动天津科技大学 2012 届本科生毕业设计9 现自动化 单机上实现部分机械
16、操作化生产通用性好，适合于中、小批量生产及大型件的大量生产较差，仅适合于大批量生产较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造的复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低结构复杂，制造难度大，价格高结构复杂，制造和调整难度大，价格与工位数成比例上升模具安装、调整与操作模具有导向时安装与调整方便安装、调整较连续模容易，操作简单安装、调整容易，操作简单设备能力 小 中 大制造该工件需要冲孔、落料、弯曲等工序，可考虑的方案有：方案 1：单工序模：其包括冲孔模，落料模，拉深模和弯曲模，可采用先用冲孔模冲孔，然后用弯曲模弯曲，再用拉深模拉深成形，最后用落料模落料成形的方法。方案 2：复合模：冲孔、弯曲、拉
17、深、落料一次冲制完成。方案 3：级进模：先冲孔，再弯曲，然后拉深，最后落料完成。第二节 确定工艺方案一、制造该工件需要冲孔、落料、弯曲等工序，可考虑的方案有：方案 1、单工序模：其包括冲孔模和落料模和弯曲模，可采用先用冲孔模冲孔，然后用弯曲模弯曲，最后用落料模成型的方法。方案 2、复合模：冲孔、弯曲、落料一次冲制完成。方案 3、级进模：先冲孔，再弯曲，最后落料弯曲完成。二、分析各个方案的优缺点：1、单工序模：先一步步冲制制件上的圆孔和异型孔，冲掉不需要的材料，在得到的制件外形上进行三次弯曲，最后落料，得到制件。单工序模的优点为可在一定程度上提高模具的稳定性和精确性，简化设计方案。制造简单，模具
18、结构简单，成本低，冲压是不受材料、厚度、外形、尺寸等条件的限制。缺点为工件尺寸精度低，零件的质量难以保证并且一个工件的冲裁制造所需要模具的数量多，不便于管理。同时，所占用的设备多，适于小批量生产，生产效率低。对于印刷线路板连接片这种生产批量大、生产成本低、生产效率高、生产工序多的制件，单工序模显然是不能满足其要求的。2、复合模：复合模是在压力机一次冲程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具。复合模同连续模一样，也是在简单天津科技大学 2012 届本科生毕业设计10 模的基础上发展起来的一种较先进的模具。与连续模比较，复合模冲裁件的相互位置精度高，对条料的定位精度要求
19、低，复合模的轮廓尺寸较小。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，制造难度大。复合模适用于生产批量大、精度要求高、内外形尺寸差较大的冲裁件。锁舌插板的工艺孔较小，冲裁时加工凸、凹模难度较大，且不便于安装。其次，制件需要冲孔、弯曲、落料等工序，如果做成复合模，则制造困难相当大，且不可能由一套模具完成，此外由于制件形状的限制，弯曲与落料可能有冲突，因此此方案不可行。3、级进模：级进模是在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最后工位冲出完整工件。因级进模是连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高，适用于大批量生产。级进模冲裁可以减少模具数量和设备数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化。但级进模结构复杂，制造困难，制造成本高。由于各个工序是在不同的工位上完成的。则因定位产生的累积误差会影响工件的精度，因此级进模多用于生产批量大、精度要求不高、需多工序冲裁的小零件加工。 （选自冲压工艺及冲模设计 ）综合考虑到制件的用途，需要大批量生产，生产效率要求高，生产成本不易过高，制件的尺寸不大，但所需的工序数较多，故优先选用方案 3 多工位级进模来进行生产制造。根据制件的形状特征，选择侧刃式级进模生产。
