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止动件冲压模具设计及工艺分析【17张图纸/25200字】【优秀机械毕业设计论文】

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止动件冲压模具设计及工艺分析【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

A1-装配图.dwg

A4-A型活动挡料销.dwg

A4-上垫板.dwg

A4-上模座板.dwg

A4-下垫板.dwg

A4-下模座板.dwg

A4-冲孔凸模.dwg

A4-凸凹模.dwg

A4-凸凹模固定板.dwg

A4-凸模固定板.dwg

A4-卸料板.dwg

A4-导柱.dwg

A4-打杆.dwg

A4-推件块.dwg

A4-模柄.dwg

A4-空心垫板.dwg

A4-落料凹模板.dwg

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关键词：: 止动件冲压模具设计工艺分析优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。60页。25200字左右。
中期检查表一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共17张，如下所示
A1-装配图.dwg
A4-A型活动挡料销.dwg
A4-上垫板.dwg
A4-上模座板.dwg
A4-下垫板.dwg
A4-下模座板.dwg
A4-冲孔凸模.dwg
A4-凸凹模.dwg
A4-凸凹模固定板.dwg
A4-凸模固定板.dwg
A4-卸料板.dwg
A4-导柱.dwg
A4-打杆.dwg
A4-推件块.dwg
A4-模柄.dwg
A4-空心垫板.dwg
A4-落料凹模板.dwg

止动板冲裁模设计

摘要
本文介绍了止动件的冷冲压模具设计，文章介绍了冷冲压模具设计的全过程。对冷冲压模具的设计进行了全面的介绍和分析，并在此基础上进行了模具的设计，设计包括分析工艺性、拟定零件的工艺方案及模具结构、排样裁板、计算工具压力选取压力机及确定压力中心、确定模具结构和绘制模具总装草图，冲裁刃口尺寸及公差的计算、冲模刃口尺寸及公差的计算、确定各主要的零件结构尺寸、设计并绘制总图和选取标准件、绘制出部分非标零件图等一系列的工作。

关键词:冷冲压止动件模具设计

THE STAMPING AND PUNCHING MOLD DESIGN FOR STOPPER PLATE
ABSTRACT

This paper describes the stop moving pieces of cold stamping mould design, this paper introduces the whole process of cold stamping mould design. On cold stamping mould design a comprehensive introduction and analysis, and on this basis the die design, the design includes analysis of the technology of technological scheme, drew up parts die structure, arrangement and cutting board, computational tool pressure pressure center and confirming the selected press mould structure and rendering, identify sketch, punching mould assembly blade dimensions and tolerances of calculation, punching the blade dimensions and tolerances of computing, confirm the main parts structure size, design and drawing layout, and select the standard parts, and draw the part of non-standard parts graph, and a series of work

Keywords: cold stamping, stop moving parts, mold design

目录
前言…………………………………………………………………………1
第一章：引言…………………………………………………………………2
1.1 模具行业的发展现状及市场前景……………………………………2
1.2 冲压工艺介绍……………………………………………………………3
1.3 冲压工艺的种类…………………………………………………4
1.4 冷冲压模具发展简介……………………………………………5
1.4.1 冷冲模工业在历史上的背景………………………………………5
1.4.2冷冲模工业现状…………………………………………………5
1.4.3冷冲模的发展方向…………………………………………………7
1.5冲压行业阻力和障碍与突破…………………………………………9
1.6相关研究的最新成果及动态…………………………………………12
1.7 毕业设计的意义…………………………………………………………14
第二章：必备理论知识……………………………………………………17
2.1冲裁变形过程……………………………………………………………..17
2.2冲裁件的质量……………………………………………………18
2.3冲裁间隙……………………………………………………………….19
2.4凸凹模尺寸计算…………………………………………………………21
2.5冲压力的计算……………………………………………………………26
2.6压力中心的计算…………………………………………………………27
2.7冲裁排样设计……………………………………………………………28
第三章止动件的设计…………………………………………………………31
3.1 设计题目一止动板………………………………………………31
3.2冲压件工艺分析………………………………………………………32
3.2.1材料性能……………………………………………………………….32
3.2.2冲裁件的形状和尺寸…………………………………………32
3.2.3冲裁件的尺寸精度……………………………………………………..32
3.2.4尺寸标注………………………………………………………33
3.3 方案及模具结构类型…………………………………………………33
3.3.1工艺方案分析……………………………………………………33
3.3.2模具结构类型的选定…………………………………………………33
3.4 排样计算………… ……………………………………………………....35
3.4.1材料利用率…………………………………………………37
3.4.2排样方式…………………………………………………38
3.4.3搭边……………………………………………………38
3.5压力计算 … …………………………………………………………… .38
3.5.1冲裁力的计算………………………………………………………..38
3.5.2卸料力和推件力的计算……………………………………………39
3.6 模具压力中心计算……………………………………………………40
3.7 零件刃口尺寸计算………………………………………………41
3.7.1计算原则………………………………………………41
3.7.2冲孔刃口计算………………………………………………42
3.7.3落料刃口计算…………………………………………………43
3.8 凸凹模刃口尺寸计算…………………………………………45
3.8.1刃口尺寸计算…………………………………………………45
3.8.2落料凹模板尺寸…………………………………………………45
3.8.3凸凹模尺寸……………………………………………………46
3.8.4冲孔凸模尺寸……………………………………………………46
3.8.5冲孔刃口尺寸计算…………………………………………………47
3.9 弹性元件的设计计算…………………………………………………47
3.10其它模具零件结构尺寸………………………………………………48
3.10.1模架的选择……………………………………………………48
3.10.2闭合高度………………………………………………………..48
3.11 模具的零件设计与计算……………………………………………49
3.11.1凸模的外形尺寸……………………………………………………49
3.11.2凹模尺寸结构……………………………………………………….50
3.11.3卸料设计与计算……………………………………………………51
3.11.4卸料螺钉……………………………………………………51
3.11.5卸料螺钉尺寸关系…………………………………………………51
3.12 冲床选用………………………………………………………………52
3.12.1冲压设备的选择依据…………………………………………52
3.12.2压力机的选择……………………………………………………53
致谢…………………………………………………………………………………54
参考文献………………………………………………………………………55
设计总结…………………………………………………………………………56
附录…………………………………………………………………………..57
附表…………………………………………………………………………57
冲压工艺制作……………………………………………………………60

一．选题的目的和意义：
冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。
本文提出采用模具来生产止动件的新工艺，并针对某规格夹具止动件设计了复合模。该模具设计的难点主要是如何解决好零件中的孔冲裁、确定模具结构、如何进行模具的制造及冲裁方案选定等。本文结合止动件的特点，具体解决了压力机的选择与校核、凸模和凹模刃口尺寸计算及结构设计、定位方案设计、卸料方式的设计、主要模具零件的加工工艺、标准零件的选用、模具的装配等一系列的设计工作，这些设计可为类似的零件模具设计提供现实的指导意义。此次模具设计的突出特点是尝试使用复杂的复合模具，解决常规冲压工艺模具套数多、工艺路线长、生产成本高、效率低等缺点，并为以后此类零件冲压工艺的编制及模具设计提供了可靠的依据。
本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。

二．国内外研究现状简述：
模具的出现可以追溯到几千年以前的陶瓷烧制和青铜器铸造，但其大规模应用确是随着现代工业的崛起而发展起来的。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术、苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。
冷冲压的加工工艺在我国的具有悠久的历史。半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其他生产工艺一样得到了迅速的发展。冷冲压加工的工艺和设备正在不断的发展（包括冲压模具技术的发展），把冷冲压技术提高到了新的水平。为适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。但是总体上说，我国模具工业起步较晚、基础差，就总量来看，大型、精密、浮渣、长寿名命模具产需矛盾仍然十分突出。虽然在模具的制造方法、手段方面达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但是在制造的质量、精度、制造周期和成本方面和国外还存在一定的差距。我国模具CAD/CAM技术从20世纪80年代才起步，长期处于低水平重复开发阶段，许多软件依赖于进口，对许多引进的CAD/CAM系统缺乏二次开发。
目前冲压技术的发展方向[7]：
（1）精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和高的精度。目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲裁，精密冲裁工件的厚度可达到2mm。因此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量切削加工，从而大大降低了生产成本。
（2）应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。
（3）冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机，自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动强度和保证操作安全的有效措施。
（4）模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短生产准备周期。
（5）发展模具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用。

三、毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段：
课题主要内容是研究冷冲压模具的设计，首先应该深入学习机械设计、机械CAD/CAM、冷冲压技术等相关在课题研究中需要掌握的理论知识，理论的掌握是实践的基础。同时应该对所设计的冷冲模具的对象止动件的结构和生产制造工艺进行全面的了解。再运用Solidworks对所涉及的冲压件进行三维实体的绘制，并利用Solidworks的工程图生成功能输出二维视图。这样利用三维软件就可以加速产品开发的进程，缩短了设计的周期，也确保了产品的质量[9]。把计算机辅助设计运用到了冷冲压模具设计的实际之中，这也是本课题的创新点之一。
冷冲模具是模具类别中应用最广泛的一种，通过模具对金属的直接加压使其产生塑性变形，金属材料分离，以获得一定尺寸和性能的金属零件[10]。模具的设计过程是和生产实际分不开的。所以设计的方法是要在深入学习机械设计、机械CAD/CAM、冷冲压技术等相关在课题研究中需要掌握的理论知识，发挥Solidworks这一三维设计软件在模具设计与制造中的作用同时，并且与成型产品的生产过程和工艺相结合，运用理论联系实际，实践推动理论的研究方法进行有效方法进行止动件的冲裁模、弯曲模和成形模的设计工作。
模具设计者进行模具设计时，首先应该根据所收集到的设计资料，经过充分理解、研究、确定模具结构设想后，在允许的情况下调查使用单位和制造单位，征求其意见，摸清设备状况及技术情况以及加工能力，作出初步方案开始进行模具设计。
冷冲模具的一般设计路线为[11]：
（1) 分析整理技术资料，确定设计依据。
（2）确定工艺方案，决定模具结构形式。
（3）绘制模具草图，进行零部件设计及必要的工艺计算。
（4）进行冲模的总体设计。
（5）模具主要零件结构设计。
（6）选定冲压设备。
（7）绘制模具总图。
（8）绘制各非标准零件图
（9）编写设计计算说明书。

四、主要参考文献与资料获得情况：
[1]李名尧. 模具 CAD/CAM[M].北京：机械工业出版社，2004，1
[2]徐炜炯.冷冲压技术问答（上册）[M].北京：机械工业出版社，1995，1
[3]华中科技大学.模具设计基础及模具CAD [M].北京：机械工业出版社，2005，1-2
[4]王秀凤等.冷冲压模具设计与制造[M]. 北京北京航空航天大学出版社，2005，1-2
[5]李名尧. 模具 CAD/CAM[M].北京：机械工业出版社，2004，13
[6]表格来自中国轻工模具网.
[7]徐炜炯.冷冲压技术问答（上册）[M].北京：机械工业出版社，1995，1
[8]文群. 提高冷冲压模具寿命的措施 [N] .中国化工报.2007-4-4.
[9]殷国富. Solidworks 2004模设计实例精解[M].北京：机械工业出版社，2005，1-2
[10] 黄义俊、吕建福.冷冲模设计中的工序安排与典型实例分析[M].北京：机械工业出版社，2003，1-2
[11] 徐政坤. 冲压模具设计与制造 [M].北京：化学工业出版社，2005，4-7

五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）：
第7周根据所选题目进行初步并撰写开题报告，
第8周开题报告答辩；
第9-11周翻译外文文献，字数不少于2000字，内容与课题止动件的模具及三维型设计相关。
第12-16周周根据拟定的课题实施方案，进行深入研究；撰写并提交毕业设计论文初稿，指导教师批改论文，给出指导意见，学生修改论文，定稿；
第17周答辩前专项检查；

止动件冲压模具设计及工艺分析[复合]

内容简介：: 翻译文章塑料注射模具设计及其热分析摘要本文主要介绍一个生产翘曲测试样件的注射模具设计并进行热分析以助于了解残余热应力对模具的影响。提出了设计塑料注射模具所需的技术、理论、方法以及其它一些考虑因素。模具的设计部分可以利用装在一般的商业电脑上的设计软件本完成。对于由样本的不均匀冷却引起残余热应力的模拟已经逐步发展起来，并可以用一个商业的有限元分析软件版本行模拟。这个软件用轮廓绘图模拟温度分布情况以及绘制时间响应曲线来表现在塑料注射模制模周期内的温度变动情况。结果显示，相对与其它区域来说冷却通道旁边的区域比较容易产生收缩。这种在模具不同区域不均匀冷却就表现为翘曲。关键词塑料注射模具设计热分析塑料行业是世界上发展最快的行业之一，属于少数亿万美圆的行业。在日常生活中几乎所有的用品都离不开塑料并且大部分都可以用用塑料注射模具的方法生产 1。注塑注射成型工艺也以利用低成本制作出各种各样的形状及复杂的几何图案著称 2。注塑注射成型工艺是一个循环过程。可分为填料、注射、冷却、脱模四个重要阶段。塑料注射成型过程开始于往料斗到注塑机的加热或注射系统中填入树脂和适量的添加剂 3。灌浆阶段就是在注射温度下用融解的热塑料注入模腔。模腔被填满之后，适量的熔融塑料在一个较高的补偿压力下补充塑料凝固引起的收缩。跟着是冷却阶段，将模具冷却至有足够的刚度脱出模具。最后是脱模阶段，即打开模具然后顶出零件，再合上模具开始下一个循环 4。需要注塑成型的塑料产品的设计和制造与预期性能是要靠经验控制的一个昂贵的过程，包括实际对封面压花的修改。在模具设计之中，设计模具具体补充几何，通常在核心边，包括相当复杂的投射和凹槽 5。设计模具时必须考虑到许多重要设计系数。这些因素是模具的大小，型腔的个数及布局、流道系统，浇口系统、脱模系统和收缩率 6。对模具的热分析，主要宗旨将分析残余热应力的作用或产品直径方向的压注。热感应强度的增强主要在模塑零件的冷却阶段，主要因为它的低导热性和在溶融树脂和模具之间的温差。在冷却期间产品模腔附近也会存在温度不均匀的区域 7。在冷却期间，冷却通道附近的区域比冷却通道远处的区域冷却得更快。这个温差会造成材料的不均匀收缩从而产生热应力。强热应力会引起翘曲问题。所以，它是模仿模塑零件在冷却期间残余热应力区域的重要阶段 8。通过了解热应力发生的特征，对其造成的变形可以预先模拟。在本文中注塑模的设计是为了产生翘曲的测试样本和能对呈现在模具上残余热应力的作用执行热分析。翘曲测试标本的设计这个部分说明用于注塑模的翘曲测试的标本设计。它表明翘曲是存在于薄壁产品的主要问题。所以，产品开发的主要目的在于控制能影响薄壁注塑零件翘曲问题的有效的因素。翘曲测试样本是薄壁注塑零件。样本的总体尺寸是长 120 50 1导致翘曲，测试标本所用的材料是丙烯腈丁邻二烯 (射入温度、时间和压力分别为 210 ， 3 s 和 60 1 显示翘曲测试样本。为翘曲测试样本设计注塑模具这个部分描述在设计模具和介入设计的其他考虑因素方面导致翘曲的测试样本。用于生产翘曲测试样本注塑模具的材料是 050 碳钢。在设计模具时可以考虑以下四种类型：型 1）一个型腔两条分型线。费用较高，不适用。型 2）一个型腔一条分型线，没有浇注系统。每次生产数量少，不适用。型 3）两个型腔一条分型线，带有浇注和脱模系统。如果零件太薄有可能会被顶杆推破，不适用。二板模（类型 4）两个型腔一条分型线，利用直浇口脱模以避免损坏零件。在为翘曲测试样本设计模具时宜选用第四种类型。设计时还有许多因素需要考虑。首先，模具的设计基于选用的注塑机的压板尺寸。压板的最大区域取决于两系杆之间的距离，这对于注塑机来说是一个限制。这里用的注塑机的两系杆距离为 254以模具板材的最大宽度不能超过这个距离。此外，还有 4空间留在系杆和模具之间以便模具的拆装。这使模具的最大尺寸为 250采用标准模具基体。并在模具基体的右上角和左下角用卡钉固定在压板上。其他相关模板的尺寸见表 1。表 1 各模板尺寸零件尺寸（长宽高顶部压紧板母模板公模板侧板 /底版推杆固定板推板动模座板 250 250 25 200 250 40 200 250 40 37 250 70 120 250 15 120 250 20 250 250 25 模具必须与夹压力一同设计让夹紧力比模腔内作用力力更高 (反应力 ) 从而避免塑料喷溅的发生。根据标准模具提供的尺寸，公模板的宽和高分别为 200 250些尺寸使水平地被安置的公模板上有足够的空间来设计双模腔，而母模板只需留有固定浇口套的空间以便注入溶融塑料。所以，在产品的表面只会留下一条分型线的痕迹。在开模时产品和流道将在分型面同时脱落。这套模具的浇口形式是标准浇口或侧浇口。浇口是位于流道和产品之间的。浇口的底部被设计成只有 0 的斜度目的是为了更容易注入塑料。浇口的另一头也就是溶融塑料注入的一侧则有 4 。设计这个模具时，选用了截面为抛物面形式的流道，可以只在公模板上方便的加工。但是，这种形式的流道与圆形流道相比有更多的热量损失和废料。这可能使熔融塑料冷却过快。所以在设计时应使流道比较短且至少要有 6径向尺寸。材料或熔融塑料在同一温度同一压力下同时被送到个模腔对于流道设计来说是很重要的一点。基于这点，模腔的布局一般都是对称的。另外，气孔的设计也是模具设计中一个重要的方面。公模板和母模板的配合表面有很高的加工精度以防止注塑时泄露的发生。但是，这会使空气被封闭在闭合模腔内从而导致短射或使零件不完整。合适起气孔设计可以使空气释放出来不会出现零件不完整的现象。冷却系统是沿模腔长度方向在模具上打出的水平孔，只起冷却作用。在湍流情况下，水线可以充分冷却模具。图 2 显示了在公模板上气孔、水线以及模腔的布局。图 2 在公模板上气孔、水线以及模腔的布局在这个设计中，脱模系统只有推杆固定板、浇口套和推板。交口套的位于公模的中心，它的作用不仅是将产品固定在合适位置，在开模是还起到将产品拉出模腔的作用。因为产品非常薄，通常为 1以不需要设计其附加的推杆。模腔里的推杆反而有可能在脱模的时候在零件上推出破孔。最后，还要根据材料的收缩率留出足够的公差补偿。图 3 所示的是用计的模具三维模型以及线框模型。产品的生产及改良模具的设计和制造完成后，试模注塑出来的翘曲试样会存在很多缺陷。包括短射、喷溅和翘曲。短射的解决可以通过在模腔的角落里铣出附加的气孔来排出被困的空气。同时，减小注射压力可以减小喷溅的发生。对于翘曲的控制可以通过控制很多因素，例如注射时间、注射温度和溶料温度。经过这些修整之后，模具可以生产出低成本高质量的翘曲试样，这些试样需要经过简单的抛光处理。图 4 显示的是修整后的模具，加工出附加的排气孔可避免短射现象的发生。图 4 附加气孔以避免短射模具及产品的详细分析模具和试样都准备好之后，就可以对其进行分析了。在注塑的过程中， 210熔融的过母模上的浇口套直接注入模腔，经过冷却，制件就成型了。制件的生产周期为 35s，包括 20s 的冷却时间。用来制造模具的材料是 050 碳钢。表 2 列出了及 050 碳钢的性能。表 2 及 050 碳钢的性能模具， 050 碳钢试样，密度 7860 kg/弹性模量 208 泊松比屈服强度抗拉强度 636热膨胀率 65 106 K1 电导率 (m K) 比热 1250 J/() 1050 kg/65106 K1 (m K) 477 J/() 由于对称，在注塑过程中只需对公模和母模垂直截面的上半部分进行热分析。图 5 所示的是多层模板闭合的热分析模型。建模包括分配各部分的性能以及模型的循环周期。这样可以用有限元分析软件用造型模拟模具模型进行分析，还可以绘制时间响应曲线显示再某段时间内特定区域的温差变化。对试样的分析可以用析员般只需在试样的一端施加拉力另一端则固定住，然后慢慢增加拉力一直到达塑性极限。图 5 热分析模型图 6 试样分析的加载模型模具及试样分析的结果及讨论模具分析过程对不同时间段的热量分布作了观测。图 7 所示是在一个完整的注塑周期中不同时间段的二维等高线热量分布图。对模具进行二维分析后，可绘制出时间响应曲线以分析残余热应力对制件的影响。图 8 所示是绘制时间响应曲线所选的节点。图 9 17 所示的是图 8 中各节点的温度分布曲线。图 7 不同时间段的热量等高线分布图图 8 在制件上为绘制时间响应曲线选择的节点图 9 节点 284 的温度分布曲线从图 9 17 中的温度分布曲线可以清楚的看出每个节为曲线图选择计画翻译经历温度的增加 , 也就是从那对特定的温度周围超过温度比较高的周围温度然后在这保持持续一段特定时间的温度。这些增加温度是由溶化塑料的注入产品的型腔所引起的。在一段特定时间之后 , 温度更进一步增加达成最高的温度，然后保持该温度。这里的温度增加是由于包装阶段相关的高压导致的。这个温度一直持续到冷却阶段的开始。计画翻译的曲线图不是平滑适当的到那输入溶化人的充填物率的缺少功能塑料和冷冻剂的冷却比率。绘制的曲线是不平滑的，因为注入熔融塑料的速率和冷却速率是相应的。这条曲线仅反应了一个周期里可以达到的最高温度。热残余应力的分析中最关键的阶段在冷却阶段。这是因为冷却阶段导致材料冷却从高温到玻璃态转变温度的低温。物质的不均匀收缩可能产生热应力从而引起翘曲。图 10 节点 213 的温度分布曲线图 11 节点 302 的温度分布曲线图 12 节点 290 的温度分布曲线如图 9所示冷却阶段后的温度显示，离水线越近的地方冷却效果越好，相反则越差。冷却越快收缩也越大。虽然，节点 284 离水线最远，却冷却得很快，那是因为热量被释放到周围的环境中了。图 13 节点 278 的温度分布曲线图 14 节点 1838 的温度分布曲线图 15 节点 1904 的温度分布曲线图 16 节点 1853 的温度分布曲线图 17 节点 1866 的温度分布曲线根据以上所述，水线位于产品型腔的中心引起了中心周围的温度高于其他区域。因此，中心区域会由于受到收缩力的作用产生更大的收缩从而产生翘曲。然而 , 冷却温度在不同的节点处的不同很小，翘曲效果不非常明显。设计一个有比较小的残余热应力作用和一个有效率的冷却系统的模具对于一个设计者来说是很重要的。对于产品分析 , 从被实行开始到分析塑料产品 ,在产品上不同负荷因素的状态下的应力分配情况可以通过观察生成的二维曲进行线分析。分析的时候选择了一个临界节点，即节点 127，这是拉应力最大的时候。此时参考负载应力曲线如图 23,它很清楚表明产品在增加拉力负荷，直到它达到了 23 的负载因数 ,这意谓产品能抵抗的 1150 N 的拉力。由图 23 可知 ,对产品的固定端以施加最大应力 107 损坏可能发生在其附近区域。经过翘曲测试试样的分析确定影响翘曲的参数来设计的模具已经使产品质量达到最高。生产测试试样所需的成本很低而且只需经过很少的表面处理。通过注塑模的热分析得出残余热应力对试样的影响，对加载拉应力的分析也可以预测到翘曲测试试样所能承受的最大拉力。参考文献 1 1987, p. 110. 2 A on of J. 136 (2002) 1. 3 A a J. 11 (2002) 41. 4 O . ogof J. 128 (2002) 113. 5 1987, p. 83. 6 G. P. 1993, p 129. 7 2001, p. 1. 8 X. of in J. 101 (1999) 275. 河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师李章东职称副教授所在院（系）机械系教研室（系、研究所）机械系题目止动件冲压模具设计及工艺分析学生姓名高阔专业班级机制二班学号 0720150139 一、选题质量：止动件冲压模具设计及其工艺分析是对所学知识的综合应用，通过止动件冲压模具设计让我开始掌握模具的一些专业知识尤其是冷冲压模具的一些专业知识，这些都是基于我们所学的专业课，把所学的知识综合起来，因此选题难易适中。二、进度情况说明在这一个多月了我的论文在李老师的指导下，从选题开始，经过了分析题目、搜集资料、编制论文提纲、完成开题报告等论文的撰写过程。在这过程中李老师给予了我很大的帮助但也对我提出了较高的要求，在没有模具设计经验的基础上通过李老师的帮助与指导，止动件冲压模具设计及其工艺分析进行的还算顺利。目前已完成了论文初稿的撰写、数据的计算、一些主要零件图的绘制、目前正在进行注塑模具热分析的英文文献翻译工作以及对已完成材料不足之处的修订整理工作。我预计在两到三周之内会完成论文的撰写，图纸的审核、材料数据的汇总处理等工作在规定的时间内完成毕业设计的各项工作。三、阶段性成果：已完成 )。毕业论文开题报告（已完成）。业论文任务书（已完成）。善中）。善中）。图纸。四、存在的主要问题及解决方法：目前存在的主要问题 : 能做到得心应手；很专业，仍需查阅大量的参考资料；零件的总体优化配置，不能做出准确的设计。对存在问题的解决方法 : 1 继续对所学知识加以学习巩固是相关知识能够融会贯通。过学习以及向老师同学寻求帮助能够在已掌握模具相关知识的前提下继续加深对模具专业知识的学习掌握。还需要加深对所学知识的灵活掌握。另外，我还应该多加强与设计小组成员的交流，同时，还应该再加强与指导老师的交流和沟通，更深层次的认识论文的写作宗旨。总之，我相信自己会保持积极的态度，在指导老师的悉心点拨下，能够快速有效展开接下来的论文流程，顺利完成毕业论文的撰写工作。五、指导教师对学生在毕业设计（论文）中的纪律及毕业设计（论文）任务的完成进展等方面的评语指导教师：（签名）年月日河南理工大学万方科技学院毕业设计任务书材料工程学院模具设计与制造专业设计题目止动件冲压模具设计及工艺分析学生姓名班级起止日期指导教师教研室主任发任务书日期年月日 (1)产品图及其技术要求； (2)生产批量：中批量。论文 )的内容和要求 (包括技术要求、图表要求以及工作要求等 )： (1)绘制产品零件图； (2)查阅资料并就自己承当的课题方向写出开题报告（严格按统一格式）； (3)完成产品的工艺设计及模具设计并绘制模具及模具零件的工程图； (4)按规定格式和要求用印设计说明书一份； (1)产品零件图； (2)开题报告（格式见校园网）； (3)模具装配图及各零件图； (4)设计计算说明书； (5)上述所有文档的刻录光盘一张。 (1)王孝培主编册 (第 2 版 )机械工业出版社， 2)贾俐俐主编 . 冲压工艺与模具设计民邮电出版社， 3) 中国模具设计大典编委会编南昌：江西科技出版社， 4) 杂志期刊：中国机械工程，塑性工程学报，锻压技术，模具工业等 (5) 电子资料查询：网，校园网上的电子阅览室等。论文 )进度计划 (以周为单位 )：起止日期工作内容备注第一周 1、熟悉课题，查阅并收集有关资料，为写开题报告做准备； 2、绘制产品零件图； 3 完成工艺性分析，提出设计方案；检查零件图和方案第二周第三周 1、写出开题报告初稿。 2、完成工艺计算； 3、完成模具零件结构形式确定及设计，选择设备。检查开题报告第四周第五周 1、第 4 周完成开题报告的最后定稿； 2、绘制模具草图检查开题报告与模具结构草图第六周第七周绘制模具装配图及各设计件零件图检查图（电子版）第八周编写设计说明书，打印并准备答辩教研室审查意见：室主任年月日学院审查意见：教学院长年日河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）开题报告指导教师李章东职称副教授所在院（系）机械系教研室（系、研究所）机械系题目名称止动件冲压模具设计及工艺分析学生姓名高阔专业班级机制 2 班学号 0720150139 一选题的目的和意义：冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。本文提出采用模具来生产止动件的新工艺，并针对某规格夹具止动件设计了复合模。该模具设计的难点主要是如何解决好零件中的孔冲裁、确定模具结构、如何进行模具的制造及冲裁方案选定等。本文结合止动件的特点，具体解决了压力机的选择与校核、凸模和凹模刃口尺寸计算及结构设计、定位方案设计、卸料方式的设计、主要模具零件的加工工艺、标准零件的选用、模具的装配等一系列的设计工作，这些设计可为类似的零件模具设计提供现实的指导意义。此次模具设计的突出特点是尝试使用复杂的复合模具，解决常规冲压工艺模具套数多、工艺路线长、生产成本高、效率低等缺点，并为以后此类零件冲压工艺的编制及模具设计提供了可靠的依据。本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。二国内外研究现状简述：模具的出现可以追溯到几千年以前的陶瓷烧制和青铜器铸造，但其大规模应用确是随着现代工业的崛起而发展起来的。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术、苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。冷冲压的加工工艺在我国的具有悠久的历史。半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其他生产工艺一样得到了迅速的发展。冷冲压加工的工艺和设备正在不断的发展（包括冲压模具技术的发展），把冷冲压技术提高到了新的水平。为适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。但是总体上说，我国模具工业起步较晚、基础差，就总量来看，大型、精密、浮渣、长寿名命模具产需矛盾仍然十分突出。虽然在模具的制造方法、手段方面达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但是在制造的质量、精度、制造周期和成本方面和国外还存在一定的差距。我国模具术从 20 世纪 80 年代才起步，长期处于低水平重复开发阶段，许多软件依赖于进口，对许多引进的统缺乏二次开发。目前冲压技术的发展方向 7：（ 1）精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和高的精度。目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲裁，精密冲裁工件的厚度可达到 2此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量切削加工，从而大大降低了生产成本。（ 2）应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。（ 3）冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机，自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动强度和保证操作安全的有效措施。（ 4）模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短生产准备周期。（ 5）发展模具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用。三、毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段：课题主要内容是研究冷冲压模具的设计，首先应该深入学习机械设计、机械冲压技术等相关在课题研究中需要掌握的理论知识，理论的掌握是实践的基础。同时应该对所设计的冷冲模具的对象止动件的结构和生产制造工艺进行全面的了解。再运用所涉及的冲压件进行三维实体的绘制，并利用工程图生成功能输出二维视图。这样利用三维软件就可以加速产品开发的进程，缩短了设计的周期，也确保了产品的质量 9。把计算机辅助设计运用到了冷冲压模具设计的实际之中，这也是本课题的创新点之一。冷冲模具是模具类别中应用最广泛的一种，通过模具对金属的直接加压使其产生塑性变形，金属材料分离，以获得一定尺寸和性能的金属零件 10。模具的设计过程是和生产实际分不开的。所以设计的方法是要在深入学习机械设计、机械冲压技术等相关在课题研究中需要掌握的理论知识，发挥且与成型产品的生产过程和工艺相结合，运用理论联系实际，实践推动理论的研究方法进行有效方法进行止动件的冲裁模、弯曲模和成形模的设计工作。模具设计者进行模具设计时，首先应该根据所收集到的设计资料，经过充分理解、研究、确定模具结构设想后，在允许的情况下调查使用单位和制造单位，征求其意见，摸清设备状况及技术情况以及加工能力，作出初步方案开始进行模具设计。冷冲模具的一般设计路线为 11：（ 1) 分析整理技术资料，确定设计依据。（ 2）确定工艺方案，决定模具结构形式。（ 3）绘制模具草图，进行零部件设计及必要的工艺计算。（ 4）进行冲模的总体设计。（ 5）模具主要零件结构设计。（ 6）选定冲压设备。（ 7）绘制模具总图。（ 8）绘制各非标准零件图（ 9）编写设计计算说明书。四、主要参考文献与资料获得情况： 1李名尧 . 模具械工业出版社， 2004， 1 2徐炜炯册） M械工业出版社， 1995， 1 3华中科技大学 M械工业出版社， 2005， 14王秀凤等 M. 北京北京航空航天大学出版社， 2005， 15李名尧 . 模具械工业出版社， 2004， 13 6表格来自中国轻工模具网 7徐炜炯册） M械工业出版社， 1995， 1 8文群 . 提高冷冲压模具寿命的措施 N 2007 9殷国富 . 004 模设计实例精解 M械工业出版社， 2005， 110 黄义俊、吕建福 M械工业出版社， 2003， 111 徐政坤 . 冲压模具设计与制造 M学工业出版社， 2005， 4、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）：第 7 周根据所选题目进行初步并撰写开题报告，第 8 周开题报告答辩；第 9 翻译外文文献，字数不少于 2000 字，内容与课题止动件的模具及三维型设计相关。第 12 周根据拟定的课题实施方案，进行深入研究；撰写并提交毕业设计论文初稿，指导教师批改论文，给出指导意见，学生修改论文，定稿；第 17 周答辩前专项检查；第 18 周进行毕业设计修改，完成答辩及成绩评定工作。六、指导教师审批意见（对选题的可行性、研究方法、进度安排作出评价，对是否开题作出决定）：指导教师：（签名）年月日河南理工大学万方科技学院本科毕业论文止动板冲裁模设计摘要本文介绍了止动件的冷冲压模具设计，文章介绍了冷冲压模具设计的全过程。对冷冲压模具的设计进行了全面的介绍和分析，并在此基础上进行了模具的设计，设计包括分析工艺性、拟定零件的工艺方案及模具结构、排样裁板、计算工具压力选取压力机及确定压力中心、确定模具结构和绘制模具总装草图，冲裁刃口尺寸及公差的计算、冲模刃口尺寸及公差的计算、确定各主要的零件结构尺寸、设计并绘制总图和选取标准件、绘制出部分非标零件图等一系列的工作。关键词 :冷冲压止动件模具设计河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 of of On a on of of up of of of a of 南理工大学万方科技学院本科毕业论文目录前言 1 第一章：引言 2 具行业的发展现状及市场前景 2 压工艺介绍 3 冲压工艺的种类 4 冲压模具发展简介 5 冲模工业在历史上的背景 5 冲模工业现状 5 冲模的发展方向 7 压行业阻力和障碍与突破 9 关研究的最新成果及动态 12 业设计的意义 14 第二章：必备理论知识 17 裁变形过程 .裁件的质量 18 裁间隙凹模尺寸计算 21 压力的计算 26 力中心的计算 27 裁排样设计 28 第三章止动件的设计 31 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文计题目一止动板 31 压件工艺分析 32 料性能冲裁件的形状和尺寸 32 . 尺寸标注 33 案及模具结构类型 33 艺方案分析 33 具结构类型的选定 33 样计算 . . 4 . 1 材料利用率 3 7 样方式 3 8 3 . 4 . 3 搭边 3 8 力计算冲裁力的计算 . 卸料力和推件力的计算 39 具压力中心计算 40 件刃口尺寸计算 41 3 . 7 . 1 计算原则 4 1 3 . 7 . 2 冲孔刃口计算 4 2 料刃口计算 43 凹模刃口尺寸计算 45 口尺寸计算 45 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文料凹模板尺寸 45 凹模尺寸 46 孔凸模尺寸 46 孔刃口尺寸计算 47 性元件的设计计算 47 它模具零件结构尺寸 48 架的选择 48 合高度 .具的零件设计与计算 49 模的外形尺寸 49 模尺寸结构卸料设计与计算 51 料螺钉 51 料螺钉尺寸关系 51 床选用 52 压设备的选择依据 52 力机的选择 53 致谢 54 参考文献 55 设计总结 56 附录 .表 57 冲压工艺制作 60 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 前言冷冲模模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是：具体应用和巩固本课程及有关修课的理论知识、生产知识，了解冲压模模具设计的一般设计方法和步骤；培养设计能力，为以后进行设计工作打下基础；结合生产和使用等条件，独立地完成模具总体结构及其零部件的设计。熟练掌握徒手测绘的能力和图软件的应用能力，熟悉和运用参考文献、设计手册、了解有关国家（部颁）标准、规范等，加强对模具设计的认识，培养独立分析问题和解决问题的能力。由于个人设计水平有限，本设计定存在许多错误和不妥之处，请各位指导老师批评和雅正，恳请老师不吝赐教，同学提出宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢！河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 第一章引言具行业的发展现状及市场前景模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备 ,具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点 ,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。 2005 年中国模具工业产值达到 610 亿元 ,增长率保持在 25%的高水平 ,行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三【 2】。当前，我国模具制造方面与工业发达国家相比，差距较大主要表现在【 3】：（ 1）标准化程度低。（ 2）模具制造精度低、周期长【 3】。提高劳动生产率、产品质量、降低成本、扩大冲压工艺应用范围；提高冲压零件精度、减少制造周期、提高模具寿命；模具的标准化及专业化、管理的统一化及等级化；提高专业人员的技术水平。冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法 5。由于冲压加工具有许多突出的优点，因此在工业生产中，尤其是大批量生产中得到广泛应用。从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。随着工业产品的不断发展和生产技术水平不断提高，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，已被质量轻、刚度好的冲压件所代替 6。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，一些大型精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈 7。我国冲压模具产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面 8。现代模具工业有 “不衰亡工业 ”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在 600 亿至 650 亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持 13%的年增长率（据不完全统计， 2004年国内模具进口总值达到 600 多亿，同时，有近 200 个亿的出口）。目前，中国17000 多个模具生产厂点，从业人数约 50 多万。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 11% 虽然近年来我国模具行业发展迅速，但是离国内的需要和国际水平还有很大的差距。制造产业是一个国家的综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。压工艺介绍【 6】冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件 (冲压件 )的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工 (或称压力加工 )，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有 60 70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4 器皿等产品中，也有大量冲压件。压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件【 2】。压工艺的种类【 3】冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 5 是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具 (供小批量生产 )、复合模、多工位级进模 (供大量生产 )，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。冲压模具发展简介【 5】冷冲压加工工艺，在我国已有悠久的历史。据文献记载：我国劳动人民远在青铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能；到了战国时代（公元前 403经能炼剑淬火。可以肯定，我们的祖先，在 2300 年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日用品技术。在漫长的封建社会时期，我国劳动在金、银、铜装饰品和日用品的制作中，显示出精巧的工艺技术和高超的艺术水平 9。冲模具工业的现状由于冲压工艺具有生产率、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产等优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其应用范围。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 6 据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中 60%的粗加工、 80%的精加工要由模具来完成。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用 10。在近半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其它生产工艺一样，得到了迅速的发展。在一些工厂中，建立了具有现代规模和技术先进的冷冲压生产车间，并建立了专门研究冷冲压技术的科研机构及专业性工厂，培养了大批从事冷冲压生产的科技人员，广泛地开展了冷冲压生产的科技及学术活动，编辑出版了各种冷冲压技术资料，从而使冷冲压生产技术得到了迅速发展。在冷冲压生产中，出现了很多可喜的高科技成果。冲压加工的工艺和设备正在不断地发展，例如精密冲裁、冷挤压、多工位自动冲压、高速成形、液压成形、超塑冲压等，把冷冲压生产技术提高到了新的水平。为了适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。近年来，出现了很多制造周期短、使用寿命长的新型冲模结构。并且，模具加工工艺及模具材料也相应地在不断革新，例如采用钢结硬质合金、硬质合金或低熔点合金浇注模具、采用电加工技术及计算机制造冲模等以适用于不同的生产条件。从而使冲压生产的产品质量、劳动生产率大大提高，成本也大幅度下降，有利地推动了我国社会主义经济建设和发展 11。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中， 60%零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年 15%左右的增长速度发展， 2003年，我国模具总产值超过 400亿元人民币 12。模具工业的发展和进步，在很大程度上取决于模具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今，人们对手机、电脑、汽车、手表、数码电子等商品的要求一点河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 7 也不低于发达国家。但另一方面，我国生产这些商品所需模具的工作母机即模具加工设备的制造水准，从总体上来说还是比较低的。这就出现了一个奇怪的现象，这些年我国模具生产所需的先进加工设备、制造软件及切削刀具进口越来越多。去年，我国机床进口约 60 亿美元，其中用于模具生产的就占十分之一；去年我国模具生产所需超硬质合金和陶瓷等超硬刀具销售额约 12 亿元，其中 90%依赖进口 13。随着计算机软件的发展和进步，术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。因此，大力发展模具工业可以促进我国更快的走向工业化国家。冲模具的发展方向发展模具工业的关键是制造模具的技术和相关人才以及模具材料。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 14： (1) 全面推广术：模具术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件发展和进步，普及企业将加大一步扩大范围。计算机和网络的发展正使术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源重新整合，使虚拟制造成为可能15。 (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 16。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 8 (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、不同格式的据，用于模具制造业的“逆向工程” 17。 (4) 电火花铣削加工。 5) 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。 (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 18。 (8) 模具自动加工系统的发展。然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速，估计目前已达近百万人，但由于模具企业数量的急剧膨胀、传统教育的力不从心以及模具技师的老龄化，模具人才远远跟不上行业的发展需求，主要表现在（ 1）总量不足。对中国的模具企业来说，如何更好地管理人才，如何留住人才，如何为人才提供足够的平台和发展空间是摆在眼前的一个严峻的、迫切需要解决的课题，否则，人才紧缺问题将成为中国模具工业继续高速发展的一个重要障碍19。（ 2）因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的 45%以上。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在 20% 30% 。因此，选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 9 说，要采用电渣重熔工艺，如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。 (3)模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。这只是发展模具工业的三个重要部分，要向使模具工业在我国经济建设中发挥更大的作用，需要国家更大的关注与投入，带动相关人员研究和发展压行业阻力和障碍与突破【 3】阻力一：机械化、自动化程度低美国 680条冲压线中有 70%为多工位压力机，日本国内 250条生产线有 32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的 510 倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。突破点：加速技术改造要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。阻力二：生产集中度低许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 10 生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于 “ 优而不胜，劣而不汰 ” 的状态；封头制造企业小而散，集中度仅突破点：走专业化道路迅速改变目前 “ 大而全 ” 、 “ 散乱差 ” 的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套目前，我国汽车薄板只能满足 60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板 (1650等都依赖进口。突破点：所用的材料应与行业协调发展汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 11 突破点：提升信息化、标准化水平必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术 (加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争 2005 年模具标准件使用覆盖率达到 60%，2010年达到 70%以上基本满足市场需求。阻力五：大、精模具依赖进口当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为 40% 45%，而国际上一般在 70%左右。突破点：走产、学、研联合之路我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。阻力五：大、精模具依赖进口。当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为 40% 45%，而国际上一般在 70%左右。阻力六：专业人才缺乏业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。突破点：提高行业人员素质这是一项迫在眉睫的任务，又是一项长期而系统的任务。振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 12 的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气，有计划、分层次地培养。关研究的最新成果及动态【 3】模具的出现可以追溯到几千年以前的陶瓷烧制和青铜器铸造，但其大规模应用确是随着现代工业的崛起而发展起来的。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术、苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。 20世纪 50年代以前模具设计多凭经验，参考已有的图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。从 1955年到 1965年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金属塑性加工工艺及原理进行深入探讨，使得冲压技术得到迅猛发展。在这期间归纳出的设计原则使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化的方向推进。进入 20世纪 70年代，不断涌现出各种高效率、高精度、高寿命的多功能的自动模具。从 20世纪 70年代至今，计算机逐渐进入了模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛胚展开、调料排样、确定模具尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出序等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机（计算机辅助制造（发展趋势是：继续发展几何图形系统以满足复杂零件和模具的要求；在开展塑性成形模拟技术的研究，以提高工艺分析和模具发智能数据库和分布式数据库，开发专家系统和智能 4。随着工业技术和科学技术的发展和快速适应工业产品更新换代和提高质河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 13 量的要求，发达国家从 20世纪 50年代就开始了模具美国通用汽车公司早在 20世纪 50年代就将 20世纪 70 年代日本机械工程实验室和日本旭光学工业公司分别开发了连续模设计系统冲空弯曲模系统 1982 年，日立公司研制了冲裁模 20 世纪 80年代，模具术已广泛应用于冷冲模具的设计与制造 5。冷冲压的加工工艺在我国的具有悠久的历史。半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其他生产工艺一样得到了迅速的发展。冷冲压加工的工艺和设备正在不断的发展（包括冲压模具技术的发展），把冷冲压技术提高到了新的水平。为适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。但是总体上说，我国模具工业起步较晚、基础差，就总量来看，大型、精密、浮渣、长寿名命模具产需矛盾仍然十分突出。虽然在模具的制造方法、手段方面达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但是在制造的质量、精度、制造周期和成本方面和国外还存在一定的差距。我国模具 0世纪 80年代才起步，长期处于低水平重复开发阶段，许多软件依赖于进口，对许多引进的以下是我国近年来模具产值模具进出口情况表 6：表 1 2000 年以来中国历年模具产值表 /（亿元人民币）表 2 2000 年以来中国历年模具进出口情况表 /（万美元）年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 产值 280 316 360 450 530 660 850 1020 1220 1080 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 14 进口 81100 91799 63000 66348 88274 97700 111174 127200 136930 181300 出口 4941 7000 9428 9591 13280 17374 18775 25234 33680 49100 从表一我们可以看出模具行业的发展是迅速的，其产值正在一年比一年提高。从表二看出我国模具的进出口重量保持上升势头，由于在大型、精密、浮渣、长寿命模具缺乏的情况下，高技术的模具依赖于进口。所以研究和提高冷冲压模具，并把发展具有十分重要的意义。 7：（ 1）精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和高的精度。目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲裁，精密冲裁工件的厚度可达到 2此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量切削加工，从而大大降低了生产成本。（ 2）应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。（ 3）冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机，自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动强度和保证操作安全的有效措施。（ 4）模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 15 短生产准备周期。（ 5）发展具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用业设计的意义毕业设计是大学四年的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。但是，虽然是作为本科学生的毕业设计，但设计过程中应密切与生产实际相结合，应与培养职业能力相结合，应体现与实际贴切的特点。在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。第一，充分调研，确定应用型毕业设计课题。选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养自己的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们本科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，并能满足使用要求，也是不容易的。第二，反复论证，确定产品设计方案。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 16 明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我参与设计方案的讨论，使我对课题设计方案心中有数。第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。我们本科学生基础理论知识充分，但设计能力与实际生产所需仍有不小距离。为了使我很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。单位领导给我们足够的空间到机加工生产车间，熟悉零件加工对设计的要求，使设计能用于生产。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力，培养严谨的工作态度和踏实的工作作风，明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。第四，完善设计，准备毕业设计答辩。完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。根据设计任务书要求，全面检查设计技术资料，按照指导教师的批改，认真修改图纸错误，认真修改设计说明书 . 应该说，在指导教师的认真指导下，我基本完成了这套冲裁模的设计工作，通过这次设计，学到了很多知识和技术。由于本人设计水平有限，必然在设计中仍有很多缺点和错误，敬请老师们批评指正。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 17 第二章必备理论知识 12】冲裁变形过程。如果模具间隙正常，冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段。性变形阶段 (图 ) 在凸模压力下，材料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形，凹模上的板料则向上翘曲，间隙越大，弯曲和上翘越严重。性变形阶段 (图 ) 随凸模挤入板料深度的增大，塑性变形程度增大，变形区材料硬化加剧，冲裁变形抗力不断增大，直到刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出现微裂纹时，塑性变形阶段便告终，此时冲裁变形抗力达到最大值。由于凸、凹模间存在有间隙，故在这个阶段中板料还伴随着弯曲和拉伸变形。间隙越大，弯曲和拉伸变形也越大。断裂分离阶段 (图、 ) 内裂纹首先在凹模刃口附近的侧面产生，紧接着才在凸模刃口附近的侧面产生。已形成的上下微裂纹随凸模继续压入沿最大切应力方向不断向材料内部扩展，当上下裂纹重合时，板料便被剪断分离。凸模行程曲线可明显看出冲裁变形过程的三个阶段。图中此点材料开始剪裂，为微裂纹扩展直至材料分离的断裂阶段，主要是用于克服摩擦力将冲件推出凹模孔口时所需的力。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 18 图裁变形过程图裁力曲线冲裁件质量是指断面状况、尺寸精度和形状误差。断面状况尽可能垂直、光洁、毛刺小。尺寸精度应该保证在图纸规定的公差范围之内。零件外形应该满足图纸要求；表面尽可能平直，即拱弯小。裁件断面质量【 6】由于冲裁变形的特点，冲裁件的断面明显地分成四个特征区，即圆角带a、光亮带 b、断裂带 d，如图示。圆角带 a ：该区域的形成是当凸模刃口压入材料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙的结果；光亮带 b ：该区域发生在塑形变形阶段，当刃口切入材料后，材料与凸、凹模切刃的侧表面挤压而形成的光亮垂直的断面。通常占全断面的 1/2；断裂带 c ：该区域是在断裂阶段形成。是由刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，其断面粗糙，具有金属本色，且略带有斜度。毛刺区 d ：毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，在应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 19 a）冲孔件 b）落料件裁间隙【 14】 2 3 1. 冲裁间隙 Z 冲裁间隙是指冲裁模中凹模刃口横向尺寸凸模刃口横向尺寸差值，如图面间隙用 Z/2表示，如无特殊说明，冲裁间隙就是指双面间隙。可为负，但在普通冲裁中，均为正值。图裁模间隙裁间隙的确定方法【 13】在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙（最大值称为最大合理间隙（考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 20 定合理间隙值有理论法和经验确定法两种。（ 1）理论法主要是根据凸、凹模刃口产生的

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