冲压模具设计中对机械运动的控制和运用
摘要：在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理，这种运动是与模具密切相关的，各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动，直接影响到冲压件的品质，所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求，不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中，而应不断发展和创新，在模具设计中对机械运动灵活运用。摘要：在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理，这种运动是与模具密切相关的，各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动，直接影响到冲压件的品质，所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求，不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中，而应不断发展和创新，在模具设计中对机械运动灵活运用。
关键词：冲压模具设计 机械运动 控制 灵活运用
1.引言
本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。
2.冲压过程中机械运动的概述 中国塑料模具网
冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。
机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。
既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。
冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。
3.冲裁模具中机械运动的控制和运用
冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。
按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。
对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。
有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。
对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。
4.弯曲模具中机械运动的控制和运用
弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。
有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。
值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容易擦伤工件。
并非完整、准确，仅供参考，请自借鉴。
希望对您有帮助。
补充：
实习报告参考：
25 全自动洗衣机控制系统的设计
26 生产线上运输升降机的自动化设计
27 实验用减速器的设计
28 手机充电器的模具设计
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61 数控多工位钻床设计
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73 双坐标十字滑台设计及控制
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75 二级减速器的毕业设计
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一、 冲压模具发展历史和技术水平状况
1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该汽车厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。走过漫长的发展道路，目前我国已形成约300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字。）各类冲压模具的生产能力。形成了如浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和乡镇企业迅速崛起，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，模具的生产和设计已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大。在国际竞争的局势下，我过的模具工业得到飞速的发展，很多的专门模具研究中心不断的建立起来，模具结构和钢材的研究取得了显著的成就，但还是存在很大的差距。 一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；
二是由于我国的模具价格要比国际市场价格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好；
三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。
二．现代模具制造技术的发展方向
现代模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项
(1)全面推广普及DBD/DBM/DBE技术
模具DBD/DBM/DBE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及DBD/DBM/DBE技术的条件已基本成熟，各企业将加大DBD/DBM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大DBE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使DBD/DBM/DBE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。
(2)高速铣削加工
国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。
(3)模具扫描及数字化系统
高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的DBD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。
(4)提高模具标准化程度
我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。
(6)优质材料及先进表面处理技术
选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的激光表面处理等技术。
(7)模具研磨抛光
将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。
(8)模具自动加工系统的发展
这是我国模具工业长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。作为用户当然要选合适的设备，如果选型不当，不但不能赚钱反而令陷入为机器打工的苦涩局面。
三．现代模具制造技术的发展趋势
模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广DBD/DBE/DBM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具DBD、DBE技术应向宣人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具DBD、DBM系统专用化程度。为了提高DBD、DBE、DBM技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。
从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高度加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电 加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Pa≤0.1μm的各种精密加工。
提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模具技术发展重点之一。为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点。加大对模具科研的投入，不断完善模具研究中心设备和技术，特别是在模具钢材的研究和发展，应更加的重视。
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如下：本次毕业设计的是密封垫罩冲压件的模具设计。该冲压件是一个高14.5_的带凸缘制件，其材料为1Cr18Ni9，属奥氏体不锈钢，具有良好的韧性、塑性、焊接性及抗腐蚀性能，但切削加工性能较差。厚度为0.5_，主要加工尺寸14.5_和Ф72_为IT12到IT14级，圆角半径均为R3_，工件四周相隔1200分布有三个由圆弧和矩形构成的孔，但他的外形具有对称性。根据工件的形状和技术要求，进行冲压工艺性分析，可以认为，该零件形状属旋转体，是一般带凸缘圆筒形件，且d凸/d和h/d都比较合适，拉深工艺性好。圆角半径R3较大，不需要整形工序，直接可成形。主要加工尺寸14.5_和Ф72_可通过增加切边工序来达到精度要求。Ф72_圆周上的三个缺槽由半径为3_的半圆和矩形构成，圆中心距精度要求不高，只需采用普通冲模（即工作部分采用IT8级以下制造精度）冲制，同时为保证三个缺槽和直径为Ф19_的孔的同轴度，加工时应以Ф19_孔定位，三个缺槽同时冲出。从以上对密封垫罩冲压件的形状分析当中不难看出，它需要经过落料，拉深，冲孔，翻边，切边等冲压工序，但它需要几次拉深，能否一次翻边成形，翻边预制孔尺寸如何计算以及冲缺槽应该采用哪种方式和如何布置等成为本次设计的重点和难点。至于需几次拉深，拉深的圆角半径等以及冲压件工艺的计算将在后面加以叙述，在此就不在叙述，（后附零件图一份。
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从现在的科学角度来看，随着科技的飞速发展，人类在各个领域的不断创新，以及每个国家之间的日益交流和国力的大大提升，人类在许多方面已经创造出了很多的陈果。此外，随着工业水平的不断提高以及人们的生活水平日益改善，对很多的方面有了新的要求，这样就导致了需要新的机械产品来提升水平，板材送进夹钳装置就是其中是一。
现如今，科学技术发展较快，产品更新的速度也在不断的加快。本次设计上的夹钳装置也和其他的机械行业一样不断向前迈进，据可靠研究调查发现，当前已经在运行的主机行业已十分广泛，特别的在很多高档的制造行业和国家重点相关项目中，对其的需求量也在不断扩大，那么在这种情况之下也必然会使得夹钳行业向前发展。经过我国几代科学工作者的不懈努力，在板材送进装置方面也已取得突破性进展。例如由中南科学院廖卫献研究的送进机，已经将送进的硅块从84块增加到96块，使得材料的利用率有了很大的提高。通过此种方法，可以实现冲床每年提高加工能力160-300t。在众多的的送进装置中，气结构形式有多种。例如可以用机械手进行送进，其过程是用机械手抓住由传送带传送而来的板材，进而放入落料架。通过调查得知，国外的送进装置发展也非常迅速而且日趋成熟。通过对国外的生产和研究的调查，一些工业发达国家或地区，日本、美国最具代表性，尤其是日本，由于机械式自动送进机构相对简单，故而对其涉及的研究很少。而代替的是对更加新型的送进的理论的研究与设计。在国内外的专业人员的不断设计与探索之后，也设计出了很多具有时代意义的新的送进装置。在日本有专家研究出利用机械手与冲床相结合的方法进行送料。但是这种方法需要从侧面送料，故设计时很复杂而且不易制造维修。而且成本相对较高不适宜中小企业进行规模化生产。在工作时，以冲床上的曲轴作为主输送轴。然后通过花键轴进行伸缩运动，球头部件会被连接到机械手轮。期间，相关的传动部件还要通过动作使机械手与机床同步，从而完成整个运送过程。此外，改送进装置还配备有另外的一套专用的驱动可移式输送机，通过该输送机就可以将板材送至主机的位置处进行加工。但是，它的这套系统是根据日本本国发展情况而定的。因此，它只能适合于日本本国加工的使用，所以不太适合我国的纵向送进的要求。
许多资料表明，如果根据现在的整体的综合水平来看，我国的某些行业还不能跟上发达国家的水平。同时，在夹钳装置的行业，就性能方面还有着很大的差距，列如，可靠性、安全性、以及环保性。因此，当前必须大力发展科技，提高自主创新能力，在科技方面加大投入，只有这样才能赶上发达国家的技术水平。
本设计中，采用液压缸进行推动并固定，采用气缸进行夹紧。它有着很多的优点，使得装置运行平稳，可靠性大大提高，传送时较为灵敏。同时，最为一个在生产中的配套辅助机构使得工人的劳动强度降低。
毕业论文课题简介范文(二)
我的毕业设计课题及部分参考资料来源于课本，名叫“冷冲压模具设计” 1.零件使用功能
冲压手轮，是一个生活中常见的零件。
冲压手轮零件是安装在阀门上，通过内方孔连接轴传动，使阀门上的轴转动，达到锁紧或松开阀门的目的。
由冲压手轮零件图可知，其外形为旋转体拉深件，内缘有方孔，外缘又翻边，需对其进行工艺分析，制定工艺方案，编制冲压工艺卡，进行各道工序模具的总装设计。 我的零件如下：
零件名：冲压手轮
生产批量：大批量
生产材料：10 料厚：1mm 弯曲半径：1.2mm 2.冲裁零件的工艺分析(1)材料为10，许用伸长率[δ]=29%，弹性模量E=194MPa。(2)工件的形状结构：冲裁件外形应避免尖锐直角，为提高模具寿命，将部分90度倾角改为R1的圆角。零件上其他尺寸没有标注公差，按IT14级处理，并按“入体”原则标注公差。
生产材料：10 料厚：1mm 弯曲半径：1.2mm 2.冲裁零件的工艺分析
(1)材料为10，许用伸长率[δ]=29%，弹性模量E=194MPa。 (2)工件的形状结构：冲裁件外形应避免尖锐直角，为提高模具寿命，将部分90度倾角改为R1的圆角。
零件上其他尺寸没有标注公差，按IT14级处理，并按“入体”原则标注公差。
3.工艺方案的分析与确定
此工件需落料、第一次拉深、冲工艺孔、第二次拉深、切边、翻边、冲翻孔预置孔、内缘翻孔等工序冲。根据基本冲压工序可以有以下几种工艺方案。
方案1：落料、第一次拉深、冲工艺孔 → 第二次拉深 → 切边、冲预制孔 → 内缘翻孔、外缘翻边
方案1工艺特点：共需四副模具，每一工序的模具结构都相对比较合理，模具的制造周期短、成本低、工序相对集中、生产效率高，而且各道工序的定位可靠、工件的精度也比较高，模具的维修、调整都比较方便。
方案2：落料 → 第一次拉深 → 冲工艺孔 → 第二次拉深 → 冲预置孔 → 切边 → 翻边、翻孔。
方案2工艺特点：共需模具7副，半成品的中间周期较长、生产
效率低、模具数多、模具的制造成本高、
方案3：落料 → 第一次拉深 → 冲工艺孔→ 第二次拉深 → 冲预置孔 → 切边 → 内缘翻孔 → 外缘翻边。
方案3工艺特点：共需模具8副，此方案工序分散，每一道的模具结构简单、制造简单，维修、安装、调整、操作方便，但工序数目多、占地面积大、所使用的设备和人员多。模具数目多，所需的制造成本高，工件的中间周期次数多，而且重复定位次数多，工件的质量难以保证。
结论：通过对以上三个方案的分析，方案1比较符合冲压工艺性的要求，所以选择方案1为冲压手轮的冲压工艺方案。即：工序1—落料、第一次拉深、冲工艺孔;工序2— 第二次拉深;工序3—切边、冲预制孔;工序4—内缘翻孔、外缘翻边。
4.模具
本次设计模具共有四张
第一张题目为:冲孔落料拉深复合模
模具工作原理:材料从右向左横向送入，工作时，板料以挡料销定位，滑块下行，凸凹模1与落料凹模4进行落料;滑块继续下行，凸凹模7和凸凹模21的共同作用，将坯料拉深成形，弹性压料装置的力通过顶杆30传递给压料板22，并对坯料施加压料力。当拉深至4mm时，由冲孔凸模9和凸凹模21进行冲孔。拉深工作结束，滑块回程，卸料板6将卡在凸凹模7上的条料卸下;弹性压料装置回复，顶出工件，刚性打料机构将工件从凸凹模7中推出;冲孔废料通过压机台板孔漏出。
第二张题目为:单工序拉深模具
模具工作原理:此模具为压料倒装式拉深模。工作时，将第一次冲压工序件凸台套入压料圈5定位，滑块下行，拉深凹模6与压料圈5压紧凸缘材料后，拉深凸模3和拉深凹模6进行拉深。上模回程，压料圈5顶起套在拉深凸模53上的制件，上模继续回程，推件块7将制件推出凹模。
第三套题目为:切边冲孔复合模具
模具工作原理:此模具为倒装复合模。该模具的凸凹模11装在下模，切边凹模6和冲孔凸模15装在上模。工作时，将制件套入凸凹模11定位，上模下行，在切边凹模6与凸凹模11、冲空凸模15与凸凹模11作用下，对坯料进行切边和冲孔。上模回程时，切边废料由卸料板5顶出凸凹模11;冲孔废料直接由凸凹模内孔推下;卡在切边凹模6内的冲压件由刚性推件装置推下。
5.本次毕业设计的作业及完成结果
通过几个月来的精心准备，我的作业是有这些： 毕业设计说明书(冲压手轮模具设计)共25页 模具设计装配图共4张(共2.5张A0) 零件设计零件图共30张(A4) 图纸总量4张A0
其中有一张手绘装配图(第二次拉深单工序模具)
