冲压工艺论文范文

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1冲制片齿轮的技术难点

用板、条、带、卷料一模成形，直接冲制出各种齿型、不同模数和带孔或不带孔、轮辐加厚或减薄的圆形、扇形与特定任意形状的片齿轮等，其冲压加工的技术难点如下：

(1)齿型冲切面即齿廓啮合面质量，往往因材质金相组织结构不良、不到位和模具刃口出现不均匀磨损等因素而使冲件冲切面塌角过大，塌角深度超过25%T；冲切面完好率不足75%，低于Ⅳ级而影响使用；冲切面局部毛刺过大，难以彻底清除；冲切面的整体表面粗糙度值大于RA1.6“m，无后续加工工序时小于RA1.6”m，就无法使用。

(2)料厚t<1mm的小尺寸片齿轮，尤其当t≤0.5mm时，各种精冲方法都难以加工；用高精度普通冲模冲制，冲切面质量，特别是冲切面表面粗糙度值如何减小到符合要求。

(3)小模数片齿轮，如模数m<0.25mm的渐开线片齿轮，其冲裁模齿形冲切刃口，包括凸模与凹模的齿形刃口在冲裁过程中，要承受较大的压力载荷，容易出现崩刃、压塌、局部过量磨损……，冲制的工件，齿顶部位塌角大，料厚减薄明显，而且模数越小减薄越严重。在齿顶刃口处过量磨损而失效。也有在齿根圆的位

(4)所有冲制片齿轮的冲模，寿命都很低。多数都置，凸模出现了裂纹。由于齿形模数小，节圆上的齿宽B远小于零件料厚，冲裁时凸模齿形部位的压力峰值数倍于凸模的平均压应力，因而大幅度增加了齿形部位的摩擦力以及由此产生的成倍磨耗，必然导致冲模提前刃磨。

(5)料厚t≥1mm-3mm的薄板片齿轮，多采用各种精冲方法，直接从原材料冲制成品片齿轮零件。由于模数小，节圆齿宽B大多都小于t，多数仅为B≤60%T，甚至40%T或更小。不仅凸模齿形承载压力大，而且冲出齿形齿顶部位减薄，塌角深达20%T-25%T，软料更为严重。

(6)片齿轮的齿形精度、整体的线性尺寸精度以及齿形外廓与孔，尤其是中心孔的同轴度、轮辐群孔的位置度等，受冲压工艺、冲模结构型式、冲模制造精度的制约；冲件材料的力学性能对冲切面质量影响较大。采用连续冲裁工艺冲制的带孔或轮辐厚度与齿形不同需要减薄轮辐或齿形部位的工件，可采用多工位连续冲压工艺：先在压形打扁减薄的工位内外两旁边切口，容纳多余材料及料厚减薄增大的面积，而后才能精冲孔或扩孔、精冲齿形，与只有冲裁工位的连续冲裁模一样，精准的定位系统是确保工件形位精度的关键。齿形与尺寸精度则主要靠提高制模精度保证。

2超薄料片齿轮的冲制

料厚t≤0.5mm的片齿轮，采用V形齿圈强力压板精冲，即FB精冲有难度，特别是t≤0.3mm时，因标准齿圈的V形齿最小高度hmIN为0.3mm，压入材料过深会将材料咔断，故不能实施精冲。其他精冲方法，如对向凹模精冲，也不能精冲t≤0.5mm的零件。这些厚度不大的各种材料的片齿轮，特别是t≤0.5mm-1mm或更薄一些的片齿轮，仪表产品中使用较多。

下文笔者举例一种与安徽电影机械厂合作，在普通压力机上推广应用精冲技术而设计的精冲模结构之一。该模具为电影放映机输片齿零件在普通压力机上进行精冲的固定凸模式FB精冲模。该模具有推件滞后结构，能避免因滑块回程将工件推入废料腔内而刮坏断面的缺陷，确保精冲件的断面质量。

推件滞后机构由硬橡胶圈、球面接头、调节垫和碟形弹簧组成。当上模上行时，硬橡圈把模柄弹起，碟形弹簧放松，推件块不动。上模继续上行，通过杠杆的作用使推件块动作，推出工件。使用这种机构时需严格控制反推加压行程及对模深度，否则会损坏推件块或碟形弹簧。该模具采用通用模架，更换模芯，可冲制不同的工件。

对于t≤0.5mm的片齿轮，使用高精度普通全钢冲模，冲制薄料、超薄料零件，只要制模精度高、冲裁间隙小、冲裁刃口锋利，也能获得高质量零件。

精冲件与普通冲裁件相比，冲切面光洁、平整，表面粗糙度值一般为RA0.63!m-0.25∮m；尺寸精度可达IT7-9级。而普通冲裁件冲切面质量随料厚t增加，波动很大：t=1mm时，其表面粗糙度值为RA3.0-3.2∮m；T≤0.5mm时，可达RA2.5m-2.0m，尺寸精度可达IT9-10级。因此，对于料厚t<1mm的片齿轮零件，尤其t≤0.5mm的片齿轮零件，推荐采用图5所示高精度固定卸料导板式冲裁模或连续冲裁模冲制片齿轮，可以收到精冲效果，达到IT8-IT9级冲压精度。3薄板与中厚板片齿轮的冲制

料厚t>1mm-3mm的薄板与t>3mm-4.75mm中厚板片齿轮零件，当投产批量达到大批大量生产的水平，推荐采用FB精冲，即用V形齿圈强力压板精冲工艺加工。实施FB精冲，采用专用CNC精冲机组，不仅效率高、自动化

程度高、操作安全性高，更主要的是以人为本，劳动强度低，无噪声与污物对环境污染，精冲在封闭空间进行，外扩散噪声控制在85dB(A)以下。专用CNC精冲机或成套CNC精冲机组过去一直靠进口，价格高昂，维修技术要求高，配套水、电、空调、压缩空气等动力系统及设施投资巨大，专用精冲机与CNC精冲机国内也有几家生产，售价仍觉偏高。建议外委协作加工。同时，对于尺寸不大的小型精冲件，也可用特殊结构的冲模，在普通压力机上实施FB精冲。

下图所示是齿弧板零件在专用CNC精冲机上精冲的冲孔——落料复合冲裁精冲模。该模具采用顺装-结构型式，齿圈压板件6亦是冲裁凸模件13的导板，虽采用滑动导向导柱模架，但有嵌装在模座沉孔中的V形齿圈压板为内嵌式凸模导向，两者原本同轴度极好，导向也可达到零偏差或接近零偏差导向，精度极高。

4厚板齿轮、凸轮与类似零件的精冲、整修及后续加工

料厚超过t≥4.75mm的片齿轮，如果产量达到成批和大量生产的水平，采用CNC专用精冲机组生产最合算，不仅仅是发展与深化了科学发展观的理念，坚持以人为本的宗旨，获得巨大经济技术效益和良好的社会与环保效益，而且确保冲压生产安全，消除了多项安全隐患。所以，推广厚板零件，包括片齿轮、凸轮、棘轮等，用精冲工艺生产，扩大无削加工范围，使冲压生产技术得到提升。

目前国内已有内江锻压机床厂、徐州特种锻压设备厂、武汉华夏精冲公司等企业制造多种规格的精冲机。其性能比世界一流的瑞FEINTOOL公司CNC精冲机有一些差距，但实际使用效果还不错，其售价也远低于进口机。用国产精冲机实际精冲，效益也会很好的。对普通冲裁的齿轮、凸轮、棘轮等零件，经过后续整修获得高的尺寸与形位精度、光洁平整的冲切面。实践证明，该工艺行之有效。对于厚板高精度片齿轮等零件，不仅可行，而且经济，特别适合小型零件的多品种生产。

诸如凸轮、多边形型板、标准孔板、基座等精冲件，厚度虽都较大，一般t≥4.75mm属于厚板零件，但其外廓形状简单，有利于冲裁后整修加工。微间隙整修变形过程有些类似的负间隙整修工艺，用于形状简单、材料强度不大的低碳钢、有色金属零件加工，效果很好。例如有种模具是采用负间隙修整，凸模、凹模间负间隙为(0.1-0.2)T，凹模刃口带有小圆角，其圆角半径取R0.05-R0.1mm。卸料板既起卸料作用又起毛坯的定位作用，故下端面离凹模刃面应小于料厚(约取0.8T)，以保证毛坯定位，又能排屑。排屑需用压缩空气吹掉。由于凸模刃口大于凹模刃口，故用两限位柱，以防凹、凸模的刃口啃伤。整修完毕，工件没有全部挤入凹模，由下一个工件整修时将它全部推入并推出凹模。

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DesignoftheStampingDiefortheMagnesiumAZ31

OuterShelloftheNotebookPC

Author:BoFengxia

Tutor:HuangChanging

Abstract

ThestampingprocessfortheoutershellofthenotebookPCisanalyzedandasetofsimplyconstructedformingdieusedonliquid-presswasdesigned.Thearticleintroducesthestructureandworkingprocessofthedieoneachoperationfromthestructureandthefunctionoftheproduct.Andthepointsforattentioninthedesignandmanufactureofthediesarelisted.TheefficiencyofmagnesiumAZ31isanalyzedinsheetmetalformingandthatitcan’tdrawinnormaltemperature.Theproblemisresolvedbyheatingthedieandworkpieceduringdrawing,afterdetailedanalyzingandrelativetechnicaldataconsulting.Theproducthastobetrimmedintwodirections.Afteranalyzingthetechnicoftheproduct,weknow:Ifthetwodirectionsarecarriedoutatonetime,itishardtomakesuretheprecision.Onthecontrary,ifwemakeonedirectionatonetime,itiseasytosatisfythetechnicalrequirementoftheproduct.

Keywords:theoutershellofthenotebookPC,stampingprocess,drawingdie,

trimmingdie

论文构成

(1)选题背景和研究方法和。

(2)冲压工艺规程通过对工件的工艺分析和工艺计算，考虑经济性和可行性的前提下，确定工艺方案。

(3)进行模具设计拉深模设计和修边模设计。

(4)设计总结总结本次设计之后所得到的收获和改进意见。

金属镁及其合金是迄今在工程应用的最轻的结构材料，常规镁合金比铝合金轻30%~50%，比钢铁轻70%以上，应用在工程中可大大减轻结构件质量。同时镁合金具有高的比强度和比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性好，机械加工方便，尤其易于回收利用，具有环保特性。20世纪80年代以来镁合金的研究得到飞速发展，随着镁合金应用面的不断扩大镁合金的研究和开发也进入了新时代。然而镁合金的研究和发展还很不充分，很多工作还处于摸索阶段，很多有关镁合金性能的研究还没有得到完全发展。对镁合金的成型技术的研究目前主要在金属型铸造，砂型铸造，低压铸造，差压铸造，熔模铸造，压力铸造和技压铸造等方面，对镁合金的冲压工艺研究较少。但是，镁合金冲压方面的应用前景较好，除了可以减轻质量，外观漂亮外，特别是电磁屏蔽能力好。

本文结合省自然科学基金项目—镁合金深加工研究，主要进行变形镁合金的板材成型性分析设计。

镁合金在常温下的塑性很低，因此不适于常温下冲压成形。镁合金在热态下具有较好的塑性，甚至在一些不利于其他材料成形的应力-应变状态下也可以成形，但变形速度不宜太大。镁合金板材在250℃左右拉深时其拉深比超过铝合金和低碳钢板的常温拉深成形极限。在175℃镁合金板形件拉深的拉深比可达2.0，225℃可达3.0。

本次设计主要是根据镁合金AZ31板材加热时的拉深性能来进行模具设计，镁合金AZ31板材拉深成形时主要工艺参数有拉深力、成形速度、坯料温度、模具预热温度、方式、模具圆角、模具间隙、压边力等，这些因素对坯料的拉深成形结果均有不同程度的影响。

目录

1绪论……………………………….…………………………………………….…1

1.1选题背景及目的…………………………………….……..…………………1

1.2国内外研究状况…………………………………….………………………..1

1.3课题研究方法………………………………….……………………………..2

1.4论文构成………………………………….…………...……………………...2

2冲压工艺规程的编制………………………………….……………………..3

2.1冲压件的工艺分析…………………………………………………………3

2.1.1材料………………………………………………………………….4

2.1.2结构工艺性分析……………………………………………………5

2.2毛坯形状、尺寸的确定……………………………………………………6

2.2.1盒形件的修边余量………………………………….………………6

2.2.2盒形件毛坯尺寸计算……………………………………………….7

2.3排样设计及材料利用率计算……….………………………………….…..8

2.3.1排样方式……………….………………….………………………...8

2.3.2材料利用率计算……….…………………………………………...9

2.4确定工艺方案……………………………………………………………….9

2.4.1基本工序的确定………………………………….…………………9

2.4.2不同工艺方案的比较……………………………………………….9

2.5工艺计算……………………………………………………………………10

2.5.1落料工序…………………………………………………………...10

2.5.2拉深工序…………………………………………………………...11

2.5.3冲孔工序……………………………………………………………12

2.5.4修边工序……………………………………………………………13

2.6冲压工艺过程卡片………………………………………………………...14

3拉深模设计……………………………………….…………………………..17

3.1模具的结构形式……………………………………….………………….17

3.2模具刃口尺寸计算…………………………………….…………………18

3.2.1上下模刃口尺寸计算…………………….……………………….18

3.2.2压力中心计算……………………………………………………..19

3.3零件设计及标准件选择…………………………………………………..19

3.3.1凸模的设计…………………………..……………………………19

3.3.2凹模的设计…………………………………..….………………….21

3.3.3定位板的计………………………………...……………………...21

3.3.4弹性压圈的设计…………………………...………………………21

3.3.5拉深筋的设计……………………………………………………….22

3.3.6上下模座、导柱导套的设计…………………….……………….22

3.3.7出件装置的设计…………………………………………………..22

3.4模具闭合高度的计算……………………………………………………...23

3.5绘制装配图及零件图……………………………….……………………..23

3.6压力机校核………………………………………….……………………..23

4修边模设计……………………………………….…………………………...24

4.1模具的结构形式………………………………………..…………………24

4.2压力中心计算…………………………………….……………………….25

4.3零件设计及标准件选择…………………………….………………………25

4.3.1斜楔和滑块的设计………………………………………………..25

4.3.2滑块返回行程的复位机构………………….…………………….27

4.3.3出件装置的设计……………………………….…………………..27

4.3.4上模座的设计……………………………………………………...28

4.3.5下模座的设计………………………………………………………28

4.3.6压料板的设计………………………………………………………28

4.3.7防磨板的设计…………………………….….…………………….29

4.3.8导板的设计………………………………….………………………29

4.4模具闭合高度的计算…………………………………………………….…29

4.5装配图及零件图的绘制………………………………………………….….30

4.6压力机校核…………………………………………………………………..30

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从汽车的构成来看，车身、地盘和发动机是重要的三大部件。随着汽车市场竞争的日益激烈，汽车车身制造工艺起到决定性的作用。与汽车的底盘和发动机相比较，汽车车身制造包括结构设计、制造工艺技术和车身的造型等多个阶段，这就意味着在汽车车身制造过程中，需要对制造的各个阶段系统规划。鉴于汽车车身制造投资大、更新快的特点，就需要考虑到汽车车身制造周期。启动同步工程，将汽车车身的研究、开发和制造等各个专业阶段同步协调，不仅可以缩短汽车从开发到制造的周期，而且还可以降低车身制造成本，提高汽车车身质量，以使汽车车身的生产效率有所提升。

1 汽车车身制造工艺的同步工程

1.1 汽车车身制造工艺的主要内容

汽车车身制造工艺主要包括三个方面的内容，即涂装、焊接、冲压。

汽车车身的涂装工艺就是通过采用油漆工艺和密封工艺提高汽车的美观度，并使车身具有较高的防腐蚀效果。汽车车身的涂装过程中，每一层都要细致均匀[1]。此外，车身制造工艺还含有现场快速同步，整合了多步骤的制造流程。

1.2 汽车车身制造的同步工程

汽车车身制造的同步工程，专业技术上是指现场快速同步工程和总装同步工程。在车身产品的研究、开发中，对产品的图纸以及数据模型进行分析，做出冲压工艺分析报告交送到产品研究开发部门，然后才能够进入到产品的专业制造流程。目前的汽车制造企业所实施的车身制造工艺同步工程，主要是指产品环节和制造环节的同步工程。其中，产品环节是汽车车身产品制造过程中的工艺并行工程。具体的操作流程为：汽车企业的研究开发部门将车身产品的设计图纸以及数据模型提供给冲压部门和总装部门，以制定冲压和总装的工艺预案。通过各个部门针对工艺预案的个性内容充分交流后，将现场总装必备的工艺方案制定出来。

2 汽车车身的相关工艺的同步工程

汽车企业的车身冲压是过程性的工艺，需要分析产品信息，根据分析结果对冲压工艺技术进行调整，以获得新的设计结果。通过优化汽车车身的冲压工艺技术，使得汽车的车身设计水平有所提高。汽车车身冲压工艺多采用智能技术，运用计算机辅助工程（CAE）对工艺设计进行检验、修改，还建立优化决策机制以确保汽车车身的各项指标符合设计要求[2]。虽然在汽车车身冲压工艺技术中采用而来智能新技术，如果没有考虑到冲压和总装工艺方案的同步性，就会导致汽车车身制造中存在着堵孔等等的问题，对车身的质量造成不良影响。

2.1 冲压工艺的同步工程

汽车车身的冲压工艺同步工程的具体内容是，汽车车身的产品制造部门将产品的设计图纸和数据模型提供给冲压专业部门，冲压专业部门通过对图纸和数据模型进行分析后，做出冲压工艺分析报告提供给产品制造部门。（图1：冲压工艺的同步工程的流程）

2.2 总装工艺的同步工程

汽车车身的快速工艺同步工程的具体内容是，汽车车身的产品制造部门将产品的设计图纸和数据模型提供给总装专业部门，总装专业部门通过对图纸和数据模型进行分析后，做出总装工艺分析报告提供给产品制造部门。

2.3 工艺不同步而导致的问题

由于零件冲压后会产生一定程度的回弹，使得零件成形后，法兰边与规定值不相符合。这种误差在工艺上是不可控制的，使得零件在生产中必然会存在定位上的偏差。零件冲压过程是落料冲孔，零件成形之后就进行翻边整形。在对零件进行翻边整形的过程中，先确定定位孔的位置，根据孔的方向确定其他的孔的位置。在对零件进行检测的时候，要对定位孔的位置进行检测，对定位孔约束下的其他的孔的方向位置进行检测。

为了控制这种回弹，就要对零件的开口的回弹以控制，采用法兰边约束的方法，对起翘曲回弹以控制。在技术处理的过程中，要保证零件冲压、装配的一致，做好检测工作，使零件成型后的实际测定值与理论值相一致，确保车身的生产质量。

3 汽车车身的快速工艺同步工程的新内涵

现代的汽车企业普遍实施了车身制造工艺同步工程，但是同步工程的内容被赋予了新的涵义。汽车车身制造工艺属于是系统化工程，各个部门都要相互协调，确保产品研究、开发、制造的各个环节统一。此外，还要增加改装工艺和后续的服务的，以提高车身的制造精度，保证车身质量。工艺并行工程是车身制造工艺同步工程中的重要内容，将该工程纳入到工艺同步工程的标准化管理中，可以确保汽车车身工艺同步工程的系统化展开。

4 结语

综上所述，汽车车身的制造过程属于是系统化工程，制造周期中的每一个环节的工艺水平对汽车车身都会产生一定的影响。汽车车身制造要经历冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺和总装，其中冲压工艺和焊接工艺要相互协调，要能够保证零件质量。将同步工程引入到汽车车身制造中，实施系统化、制度化、标准化管理，实现汽车车身的研究、开发和制造工艺同步，以提高汽车的整体质量。

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中图分类号 TG7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）172-0199-02

汽车车身件的设计，特别是行李舱盖曲面形状复杂，同时其在冲压等条件要求精度较高。在模具开发方面，表面质量和精度等都有着严格的要求，行李舱盖模具设计是轿车车身设计的重要一环，涉及到舱盖与其他车身件的匹配，匹配精度的高低影响到模具开发设计的成败。行李舱盖模具设计软件主要是用CAD/CAE软件进行有效设计，应用CAD/CAE技术能有效提高行李舱盖曲面形状设计精度和效率，同时能减少整车开发的时间和成本。

1 覆盖件冲压工艺的基本工序

由于覆盖件形状复杂、轮廓尺寸大，故不可能在以、两道冲压工序中制成，需要多道工序才能完成。覆盖件冲压工艺基本工序有：落料、拉伸、整形、修边、翻边和冲孔等。实际生产需要和可能性可将一些工序合并，如落料拉伸、修边冲孔、修边翻边、翻边冲孔等。冲压工艺设计时应考虑：冲压方向、送料方向、工序间的定位。

冲压工艺卡是指导覆盖件冲压生产过程的技术文件，其包括的内容有：以及工序编号、工序名称、工序内容、所用设备、简图、各冲压工序的加工形状和加工部位、各工序的加工基准等等。

其中，拉深工艺的冲压机选择计算如下：

行李舱盖零件展开后尺寸为：741.126mm×1 534.76mm。

设计工艺补充部分之后，胚料的尺寸为（取整）：815mm×1 615mm。

压边圈面积大小：0.178676mm2。

冲压力计算：F0=L・h・t=1 458kN。

式中：F0――冲载力（kN）；

L――件周长（mm）；

h――厚度（mm）；

t――抗剪强度（Mp）。

于是选取J36―800双动压力机，其主要参数为：

公称压力：8 000kN；滑块行程：500mm；工作台垫板尺寸（前后，左右，厚度）：4 000mm×1 800mm×210mm。

2 冲压方向的设计

车身覆盖件拉深成形时，所选择的拉深冲压方向是否合理，将直接影响到凸模能否进入凹模。

本设计利用CATIA软件进行冲压方向设计，对汽车行李舱盖拉伸模具设计时并制定冲压方向，在设计冲压件的同时，下一步骤就是对汽车行李舱盖模具进行设计，根据压料面设计原则和实际零件的尺寸大小，设计出模具压料面形状如图1所示。

模具零件要具有较好的形状精度和刚度，模具表面质量要求较高的拉深件最好加一段直壁。根据设计原则和实际零件尺寸，选取适当的数据，在本设计中选取的数据为：

b=8°C=15mm R=6mm F=8mm D=50mm

3 拉深筋的设计

模具设计中采用的拉深筋的形式，在用CATIA进行行李舱盖拉伸模具设计时，选用该类型拉深筋时所采用的参数为：

b=8mm r=2mm h=5mm

拉深筋设计步骤如下：

将行李舱盖的边界线投影到设计好的压料面上，向外扩展50mm，留出压边圈的部分，最后制定好修边线。拉深筋选定之后的形状设计草图及位置安排在此同时对部分的工艺进行有效补充。如图2所示。

4 模具零件及装配设计

依据已确定的冲压方向、压料面、工艺补充部分和拉深筋，利用CATIA设计出拉深件的外形。在拉深件的基础上，根据模具设计的原则和具体的参数进行行李舱盖拉深模具的设计。

凹模设计根据行李舱盖的大小，确定凹模的尺寸为1650mm×750mm，高度为450mm。其减轻筋设计，厚度为20mm，间隔为100mm。凸模尺寸为1600mm×600mm，高度为550mm。减轻筋厚度为20mm，间距为100mm。凸模圆角半径为6mm。其CATIA三维模具设计如图3。

装配设计根据拉伸过程确定整个拉伸模的零件的装配。保证压边圈与凹模上的压料面完全重合。凸模在与压边圈内滑动便面相配合的同时，要注意是凹模与凸模能够完全接触，以保证工件的成型精度。

完成各零件间约束后，CATIA设计的行李舱盖拉伸模装配图如图4和显示其冲压过程的模具装配爆炸图如图5。

5 结论

利用CATIA齐全的曲面造型工具，得到预期的各种曲面。同时运用不同的模块对曲面进行处理，得到近乎实际的效果图片，并得到各个零件以及整车爆炸图，到达实际生产需要。部分重点阐述了车身覆盖件冲压成形的力学特点。

本文讨论了车身覆盖件冲压成形的冲压方式，分析了车身覆盖件冲压成形中存在的一些缺陷及其应对之策。

参考文献

[1]曹岩.CATIA曲面建模实例精解.北京：机械工业出版社，2006.

[2]常方李，孙广建.轿车车身结构的轻量化设计[D].中国科技论文，2006.

[3]李江雄，柯映林，程耀东.基十实物的复杂曲而产品反求工程中的CAD建模技术.中国机械工程.1999，10（4）：390-394.