铰链侧板冲压工艺和模具设计

1前言

1.1 课题提出的背景

模具是用来成型物品的工具，它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。它集合了机械，电子，化工，计算机等多门学科，是反映一个国家制造技术乃至科学技术的重要方面[1]。近年来，我国模具行业快速发展，专业模具厂数量增长较快，其能力也显著提高。模具发展的主要方向是大型、精密、复杂、长寿命等中高档模具。

虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。

1.2 小型五金件生产现状及发展前景

随着工业技术的发展进步，家具五金配件已实现机械化批量生产，五金配件对通用性、互换性、功能性、装饰性有了更高的要求。基材的多样化，结构的改变和使用功能的增加，使家具五金在家具上的作用不再仅仅是装饰和部分活动部件的连接，对其功能性要求越来越高，涉及的领域也越来越广[2]。

但是，设计正日益成为制约中国家具五金配件业发展的瓶颈。我国家具五金配件的设计水平、制造技术和管理水平还比较落后，与工业发达国家相比尚显稚嫩。因此，必须通过高新技术提高家具五金配件产品的设计和生产水平，配合先进的管理来加快发展，使我国的家具五金配件业更上一个新层次。

1.3 设计的目的及意义

门铰链侧板是门铰链的重要组成部分，用于连接铰链体和门扇。其冲压工艺多样，制件典型。对它的工艺制定及模具设计是对我们的一个很好的锻炼。通过此次设计力求达到以下目的：

(1). 掌握冲压工艺的制订过程，全面了解冲压工艺制订时应考虑的因素和应避免的问题；

(2). 重点掌握模具设计中工作部分的尺寸计算与强度校核，以及模具结构的合理性分析；

(3). 通过对模具零件的设计，了解其加工过程，把握模具零件的制造精度；

(4). 学会使用各种工具表达自己的设计的思路和方案，如计算机或手工绘

图、以论文的方式表达自己的设计思路和方案等。

2 工艺方案的确定

冲压工艺方案的确定，是根据一定的生产条件及冲压件的技术要求，对该件所有工序作出合理的安排，找出一种技术上可行、经济上合理的工艺方案[3]。

确定冲压工艺过程需要考虑的问题是多方面的，其主要内容有：

(1). 对冲压件进行工艺分析；

(2). 通过分析比较，确定最佳工艺方案；

(3). 确定模具结构形式；

(4). 合理选择冲压设备。

此次设计成品的生产模式：大批量生产，压力设备型号不受限制。

首先，对实物进行测绘，再根据测绘数据绘制零件图。

a.俯视图

b.侧视图

c.主视图

图2.1零件照片

技术要求：详见零件图纸。

图2.2零件图

考虑到与其他零件的配合要求，零件的三个平面有一定的平面度要求，通过弯曲工序即可满足，无需校平。另外，两侧面也有垂直度要求，以利于和铰链座装配。最后，对称的孔之间有同轴度要求。

综上所述，零件结构不太复杂，尺寸精度要求一般，材料强度一般，厚度适中，加工工序不多，但可选择顺序组合多样，因此应仔细分析，以获得最佳方案。在进行工艺方案分析之前，首先要考虑解决好工艺与模具设计中的几个重要问题[4]：

(1). 工艺方案和模具结构应保证能达到冲压件要求的高精度；

(2). 弯曲模结构应能弯曲出零件所需外形；

(3). 冲孔翻孔模应能一次完成成形；

(4). 模具主要工作工作部分的强度和耐磨性应适应冲压材料强度的特点；

(5). 模具设计的功能性、实用性、经济性、寿命等方面的考虑。

2.1 对冲压件工艺的分析

该零件是门铰链中的重要组成部分。原材料是常用的冷轧钢板，厚度一般，冲压性能良好。零件主要配合面为三个平面，主要配合部位为5个孔，因此这些部分决定了冲压工艺的选择。

首先，为了制出外形，需对毛坯进行弯曲及翻边，大致有两种方案：

(1). 先弯曲，再翻边；

(2). 一次完成弯曲与翻边。

这两种方案，第二种生产效率高，一次成型，定位精度高。但是模具设计比第一种复杂。但考虑到实用性及经济性要求，使用第二套方案较好。

其次，在冲5个孔及翻孔工艺的处理上，也有两种方案：

(1). 先冲孔，再翻孔；

(2). 一次完成冲孔与翻孔。

明显地，使用复合模比两套简单模更好，而且相对来说，成本更低。

2.2 确定工艺方案

2.2.1 冲压工序性质和工序排布

(1) 落料

(2) 整修

(3) 弯曲

(4) 翻边

(5) 冲孔

(6) 翻孔

(7) 压印

2.2.2 方案选择

根据分析，压印工序应排在最后一步。所以，有如下几种方案可供选择：

(1)落料冲孔整修—弯曲翻边—翻孔—压印

(2)落料整修—弯曲翻边—冲孔翻孔—压印

(3)落料冲孔—弯曲—翻边—翻孔—压印

对以上方案进行分析：

方案(1)，生产效率高，工序很集中，但是主要问题是：由于冲出的孔离弯曲区域较近，且本零件弯曲角度大，所以可能会造成孔的变形，进而影响与铰链座的配合。

方案(2)，工序较集中，分配也较均匀，弯曲、冲孔时可用落料时形成的槽进行定位，因此定位精度不比方案(1)差，且弯曲在冲孔前完成，不会影响孔的精度。

方案(3)，工序分散，需多出一套模具，定位精度不高。

综上，考虑到本零件设计的要求，应选择方案(2),这样，既可以保证零件的加工精度，也可以适当的减少模具套数，而且制件的精度高,生产效率高，经济性好。

所以，最终确定的冲压工艺方案如下：

a.落料整修

b.U型弯曲并翻边

c.冲孔并翻孔

d.压印

其加工工序过程如下图：