上海电机学院毕业设计（论文）开题报告课题名称 接触片级进模设计及其制造工艺 学 院 机械学院 专 业 材料成型及控制工程 班 级 BJ0910 学 号 091002061004 姓 名 黄梦哲 指导教师 陈志英 定稿日期： 2013 年 3 月 1 日接触片级进模设计及其制造工艺 1接触片级进模设计及其制造工艺1选题背景及其意义1.1 选题背景和简介模具是现代制造业不可缺少的工艺装备，模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。我国模具行业总产值中，冲压模具的产值约为 50%。 冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。根据工艺性质分为：冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模（如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等） ；按照工序组合分类： 复合模、级进模、传递模；按产品加工方法的不同，可将模具分成：冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。 该接触片片零件外形小，需多道冲裁和弯曲工序冲压成形，材料为 10 钢,厚度t=1.5mm。要求所设计的模具能安装在压力机上使用，并能安全、经济地大批生产合格的接触片零件。故本课题拟采用级进模冲压成形，以提高生产效率，降低生产成本。 级进模是在压力机一次行程中，在模具不同工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模，采用级进模有比复合模更高的生产效率。级进模特别适用于复杂的小型零件、孔边距较小的冲压件以及生产批量大的零件加工。采用级进模在提高生产效率、降低成本、提高生产质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。1.2 选题目的和意义目的：通过接触片零件的模具设计，培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能来独立分析、解决实际问题的能力；查阅检索相关文献资料及英文翻译的能力；设计、计算与计算机绘图的能力。在教师的指导下，充分发挥个人积极性，独立完成中等复杂程度的模具设计，从而树立正确的设计思想，初步掌握工程设计的一般方法。意义：本次毕业设计，是学生在大学四年学习生涯的总练习。可以锻炼、考核、检验学生。通过对本课题的设计实践，有助于培养学生严谨、科学的工作态度，使学生理论与实践紧密结合，为早日适应企业工作奠定基础。2文献综述（国内外研究现状与发展趋势）多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命接触片级进模设计及其制造工艺 2的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序 1。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点： 1、 在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率 2。 2、 由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间 3。3、 多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。4、 多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达 50 多个，冲压速度达 1000 次分以上 4。5、 多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料） ，必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具 5。 6、 多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过 2mm） 、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度可达 IT10 级。近年来工业发达国家的人工费用增加，其正向发展中国家特别是东南亚国家转移，其国内以生产高、精模具为主，人工劳动投入量大的模具依靠进口解决。“十一五”期间，我国模具市场总体趋势平稳向上。目前，国内市场对中高档家电、汽车、塑料制品模具的需求量很大，但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。我国加入 WTO 后，伴随着世界经济的一体化浪潮，全球制造业加速向中国大陆地区转移已是大势所趋，中国也将逐步发展成为世界级的制造业基地。中低档的模具国际市场潜力十分巨大，只要国产模具的质量能够有提高，交货期能够保证，模具出口的前景是十分乐观的 6。优势明显的广东特别是珠三角地区，将在十年之内发展成为世界模具生产中心。同时，由于近年来我国每年用近 10 亿美元进口模具，其中精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以从减少进口角度出发，这类高档模接触片级进模设计及其制造工艺 3具在市场的分额比例也将逐步增大。现代模具其高技术、人才密集、高技术背景下的工艺密集型工业的特点，是在新型工业化道路上走在前面的产业，模具作为重要的制造装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务，模具在制造业产品研发、创新和生产中所具有的独特的重要地位，使得模具制造能力和水平的高低也成为国家创新能力的重要标志。通过运用模具 CADCAM 技术，模具设计品质得以提高，模具设计时间进一步缩短，推动了模具结构的优化，促进形成规范化、典型化、系列化，标准化的体系。模具制造技术实现了数控化，通过对数控铣床、数控加工中心、数控低速走丝线切割机、数控电火花加工机、数控平面磨床、数控内外圆磨床、数控坐标磨床、数控光学曲线磨床等精密数控设备的灵活运用，构健形成了加工精密多工位级进模零件的主要手段和技术，这不仅保证了模具制造精度和品质，同时也缩短了模具制造周期 7。3主要研究内容、问题及难点3.1 主要研究内容本课题主要研究的内容为：零件冲压工艺分析；冲孔-落料级进模零件的设计与计算；冲裁件整形；模具安装于调试，以及绘制装配图和零件图。其中还有接触片的零件冲压工艺性分析；确定冲压基本工序；排样方案的确定；连续模的送料定位系统的选用；冲裁模具凸凹模刃口尺寸的计算；模具主要零件尺寸计算；冲压力的计算；压力中心的计算；选择冲压设备；冲模的闭合高度；调整模具闭合高度等。本次选题接触片的毛坯采用 10 钢，10 号钢塑性、韧性很好，易冷热加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性优良，无回火脆性，但淬透性和淬硬性均差。模具选材：级进模是冲模的一种，利用它在冲击载荷下对金属材料（主要是薄的条料）进行连续的冲压加工，被冲压的材料变形抗力一般都比较大，尤其是对模具的凸、凹模刃口部分，受到强烈的冲击、挤压和摩擦、并伴有温度的升高，工作条件极为恶劣。为保证模具的寿命，降低模具成本，必须正确合理选用模具材料。级进模具要求高效、高精度、长寿命的“三高”模具，冲压的材料抗剪强度较大，模具装在高速冲床上使用，因此，要求模具的工作零件的材料要有较高的硬度、热稳定性好，耐磨性好，较好的韧性和耐疲劳性。故必须选用优质合金工具钢或 Cr12Mo1V1 是比较理想的材料，在模具材料的选择和加工前必须非常熟悉所选用材料的性能综合考虑其力学性能、加工性能、价格、来源情况等等，只有充分掌握材料的信息才能做到合理选材，才能制造出高质量模具，生产出合格的产品。接触片级进模设计及其制造工艺 43.2 课题关键问题及难点级进模的设计从本质上来讲与单工序模没有本质区别，关键问题有以下几点: 1、 分析零件的冲压工艺性，初步判断该零件加工成形需要的基本工序。 2、 设计零件排样图，主要包括：确定模具的工位数目、各工位的加工内容及各工位冲压工序安排；确定被冲零件在调料上的排列方式；确定调料宽度和步距尺寸，从而确定材料的利用率；基本确定各工位的结构。 由于不同零件的材料、形状、精度、技术要求等存在较大的差异，在多工位级进模的排样图设计时，必须按各个零件的特点和实际要求并结合具体生产条件灵活掌握、合理应用、比较筛选，尤其要注意到各工序顺序安排并对模具设计制造、产品质量保证等的影响，以最终得到一个最佳的排样方案及零件加工工艺方案。为此，必须进行必要的计算，主要包括:毛坯尺寸的计算、选择排样方案、确定搭边值、计算送料步距、画出排样图等。 3、 进行模具总体设计，要充分考虑到模具的强度、工作可靠性、模具的使用寿命等。难点主要有： 1、 排样设计（综合考虑成形零件的结构，弯曲滑移等问题） ； 2、 工位设计及工位顺序设计； 3、 定位设计及精度； 4、 材料切除方法和载体形式。4研究方案4.1 制件尺寸零件三维图和二维图分别如图 1 和图 2 所示。接触片级进模设计及其制造工艺 5图 1 三维零件图图 2 零件图接触片级进模设计及其制造工艺 64.2 工艺方案分析4.2.1 方案种类该工件包括冲孔、弯曲、切断等基本工序，可以有一下三种工艺方案。方案一：落料、冲孔、弯曲分别加工，采用单工序模生产。方案二：冲孔、弯曲、切断采用级进模生产。方案三：采用落料、冲孔复合模，弯曲单工序模生产。4.2.2 方案的比较各方案的特点及比较如下：方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高。生产效率低，且在前一道工序完成后，进入第二道工序，必然会增大误差，使工件精度、质量降低，达不到所需要求。难以满足生产需要。方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。故最终选用次方案。方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率都能满足要求。但由于零件尺寸较小，不能保证复合加工时凸凹模的最小壁厚。且采用复合模加工，既有冲孔又有弯曲和切槽，模具结构相当复杂，难以加工。所以，此方案也不能满足生产需要。4.2.3 方案的确定综上所述，在大批量生产，工序复杂，生产精度要求一般，模具复杂程度较高的生产条件下，采用级进模生产较为合理。故本产品使用级进模生产。4.3 排样方案4.3.1 制件毛坯尺寸展开计算各个弯角处，弯曲角度为 90 度，材料厚度为 1.5mm，