【冲压模具设计】筒形件的成型模具设计（落料拉伸+翻边整形）【7张图纸】【2套模具】
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【冲压模具设计】筒形件的成型模具设计（落料拉伸+翻边整形）【7张图纸】【2套模具】,冲压,模具设计,筒形件,成型,拉伸,整形,图纸,模具
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哈尔滨工业大学华德应用技术 院 毕业设计（论文） 中期 报告 题 目： 筒形件的成型模具 系 （部） 机电工程系 专 业 材料成型与控制工程 学 生 李 威 学 号 1069360110 班 号 0693601 指导教师 晁 红 颖 中期 报告日期 2009 年 11 月 27 日 哈工大华德学院 说 明 一、中期报告应包括下列主要内容： 1论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行； 2目前已完成的研究工作及成果； 3后期拟完成的研究工作及进度安排； 4存在的困难与问题； 5如期完成全部论文工作的可能性。 二、中期报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。 指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 一、论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行 1、论文工作按开题报告预定的内容及进度正常进行 二、目前已完成的研究工作及成果 1、零件的工艺性分析 (1)零件的工艺性 ； (2)零件的形状 ； (3)材料性能 ； 2、工艺计算 (1)力的计算 ； (2)排样方式、搭边值、利用率、毛坯展开长度 ； (3)压力中心 ； (4)选择压力机 ； (5)冲裁间隙以及凸 、 凹模刃口 的 尺寸计算 ； (6)最小 弯曲半径 ； 3、 凸凹模的确定 (1)凸模的结构形式 ； (2)落料凹模的确定 ； (3)弯曲凹模的确定 ； (4)冲孔凸模与凹模的配合 ； 4、 模架的确定 5、 定位和固定装置 (1)定位零件 ； (2)固定零件 ； (3)卸料零件的计算 ； (4)导向零件 ； 6、 非标准件的设计 (1)活动凸滑块 ； (2)滑块与转动板 ； 7、 总装图的绘制 三、后期拟完成的研究工作及进度安排 1、 11 月 27 日 18 日 模具的装配与部装图的设计； 2、 12 月 21 日 31 日 撰写毕 业设计论文及准备答辩 ； 3、 2010 年 1 月 6 日 8 日 毕业答辩 ； 四、存在的困难与问题 1、 冲压工序的排列顺序 2、 凸凹模结构的设计 3、卸料与出件方式 五、如期完成全部论文工作的可能性 根据进度安排可如期完成全部论文工作 哈尔滨工业大学华德应用技术学院 毕业设计（论文）开题报告 题 目：筒形件的成型模具 设计【 落料拉伸 +翻边整形 】 系 （部） 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 李威 学 号 1069360110 班 号 0693601 指导教师 晁红颖 开题报告日期 2009 年 10 月 19 日 哈工大华德学院 说 明 一、开题报告应包括下列主要内容： 1通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求 2进度计划是否切实可行； 3是否具备毕业设计所要求的基础条件。 4预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施； 5主要参考文献。 二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。 三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。 指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 一、设计的内容、技术要求 利用 e 设计软件，完成该塑件的三维实体造型设计，在查阅相关设计资料和分析该零件冲压成型工艺性基础上进行模具的总体的方案设计及可行性分析。在完成模具参数计算和结构设计的基础上，利用 计软件完成模具的总装配图、脱模机构部装图及有关的零件图设计；最后完成设计计算说明书的编写。 制品材料 : 08F 厚 度 : 产 量 : 大批量 二、选题的目的和意义 筒形件的成型模具是一个传统的设计题目，主要考察学生对模具设计尤其是冲压模具设计基本原则的应用和熟练掌握程度，是对基本功的一个训练 。 该零件份额模具设计主要包括落料 拉深（多次） 翻边 整形，四个工序，可以设计成复合模，也可以分步设计出四个独立的单工序模具 。 三、论文综述 第一，模具工业是高新技术 产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品 (包括通讯产品 )的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如：形状误差小于 空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为 “ 高新技术企业 ” 。 第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域，用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。 术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。 第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。 1998 年 11 月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。 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 700 亿至 850 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 15%的年增长率（据不完全统计， 2005 年国内模具进口总值达到 700 多亿，同时，有近 250 个亿的出口），到 2007 年模具产值预计为 700 亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年 9000 多万美元增长到 2006 年的 2 亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有 80%的模具需要更换。 2005 年我国汽车产销量均突破 550 万辆，预计 2007 年产销量各突破 700 万辆，轿车产量将达到 300 万辆。另 外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的 20%之多。目前，中国 17000 多个模具生产厂点，从业人数约 50 多万。 1999 年中国模具工业总产值已达 245 亿元人民币。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%。 200 年 受到全球金融危机影响，但是我国模具整体实力进一步加强， 2008 年中国模具销售额仍达到 950 亿元人民币，约合 140 亿美元，比 2007 年增长约 9%；中国模具进口 美元，与 2007 年基本持平；模具出口额达到 美元，比 2007 年增长了 36%。 在出口模具最多的省、市中，浙江、江苏、上海分列第二、第三、第四位，占出口总额的 其中浙江所占比例为 江苏所占比例为 华东地区的山东、安徽也在出口最多的 10 个省市内；在进口模具最多的省、市中，江苏、上海、山东、浙江分列第二、第三、第五、第六位，占进口总额的 其中江苏所占比例为 浙江所占比例为 华东地区 的福建、安徽也在进口最多的 10 个省市内。 近两年来中国的模具制造技术水平又有了新的提高。从模具产品进出口的地域来看，华东地区的江苏、浙江、上海、山东均位列中国进口和出口模具的十大省市之中。长江三角地区在模具制造整体水平的数量和质量上均已在国内处于行业重要位置。 2009 中国国际模具、制造应用设备及相关工业展览会 (沪举办无疑占得行业的 “ 地利 ” 之先。 在 2009 年世界经济变数加大，我国制造业积极应对的形势下，国务院新近通过的装备制造业调整和振兴规划中都把提升模具及其制造装 备的技术水平做为其重点内容。由此，在国家重大专项中的关键功能件项目中有关的模具项目专项也体现了模具工业在制造业中所占的重要地位。 我国对模具工业的发展也十分重视。国务院于 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。现在我国的模具工业已初具规模，全国已有 200 多个模具专业厂， 6000 多个生产点，年产模架 30 多万套。此外，还有数万计的模具私营企业和个体劳动者，在满足模具需求方面，起着不可忽视的作用，可以说中国在模具技术方面， 已有一只较强的队伍。 近年来，我国模具技术的进步主要表现在： 1）研究开发了几十种模具新钢种和硬质合金，钢结硬质合金等新材料，并采用了一些热处理新工艺，使模具使用寿命得到延长。 2）发展了一些多工位级进模具和硬质合金模具等新产品，并根据国内生产需要研制了一批精密塑料注射模。 3)研究开发了一些新技术和新工艺，如三维曲面数控仿形加工、模具表面抛光、表面皮纹加工以及皮纹辊制造技术、模具钢的超塑性成形技术和各种快速制模技术等， 4)模具加工设备已得到较大的发展，国内已能批量生产精密坐标磨床、计算机控制（ 形铣床， 火花线切割机床以及高精密的电火花成形机床等。 5）模具计算机辅助设计和辅助制造（模具 在国内数十个单位得到开发应用。 一、高新技术应用于模具的设计与制造 （一） 广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性 在欧美， 成为模具企业普遍应用的技术。在 应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前 3D 设计已达到了 70% 89%。 、 软件的应用很普遍。应用 这些软件不仅可完成 2D 设计，同时可获得 3D 模型，为 程和 集成提供了保证。应用 3D 设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。 30 50 人的模具企业，一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配，使装配钳工的人数大大减少。 术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用 析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用 件，模拟金属变形过程，分析应力应 变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。 术在模具设计中的作用越来越大，意大利 术后，试模时间减少了 50%以上。 （二）为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术 高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，转数一般在 3 万r/用高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面 ，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为 4 5 年。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。 四、模具设计 （一）三维图形： （二）总体方案设计及成型措施： 1、型腔数目：初步定为单型腔； 2、该零件冲压成型采用圆筒过渡； （三）工艺分析及工艺方案的确定： 工艺性分析内容如下 （ 1）材料分析 08 钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。 （ 2）结构分析 零件为一无凸缘筒形件，结构简单，满足筒形拉深件底部 圆角半径大于一倍料厚的要求，因此零件具有良好的结构工艺性。 （ 3）精度分析 零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。 加工方案的确定： 零件涉及到的加工工艺：落料、拉深（需计算确定拉深次数） 、翻边、整形。 加工顺序应为：落料，多次拉深，翻边，整形。 综上分析确定冲压工序过程如下：用两个复合工序（两副模具）完成该制件的加工。 第一道工序：落料 拉深（第一次） 第二道工序：翻边 整形 五 进度安排 ： 第一阶段： 10 月 19 日 10 月 30 日（ 2 周） 应完成的工作 理解 和熟悉毕业设计题目，了解所要完成的工作任务； 查阅与毕业设计题目相关的文献资料； 书写开题报告。 第二阶段： 11 月 2 日 12 月 11 日（ 7 周） 总体方案设计与模具结构布局（设备结构设计方案） 模具结构设计计算（设备结构设计计算和强度计算） 模具总装图设计（设备总装图） 中期检查 在第二阶段设计中，于总图设计完成后组织安排中期检查，时间安排另定。 检查时，填写好自己的毕业设计日志，填写好每阶段的设计安排； 文献综述主要内容； 总体方案设计；在设计过程中遇到哪些难题，在老师指导下如何解决 的？具体的设计计算过程；零部件的设计草图 等，并需要指导老师的签字 和设计总图。 模具 部件装配图（或第 2 套模具装配图）（设备部装图）及零件图设计 第三阶段： 12 月 21 日 12 月 31 日 （ 2 周 ） 撰写毕业设计论文 塑料模设计论文主要内容： 绪论； 塑件注射成型工艺性分析；浇注系统设计；注射机工艺参数校核；成型零件设计及强度校核；导向与脱模机构设计； 凸、凹模加工工艺编制；论文结论等。 结题验收 在全部设计工作和实验工作结束后，毕业答辩前两天进行（ 2010 年 1 月 5 日 1 月6 日） ）。 第四阶段： 毕业答辩 自我检查、总结和准备答辩 在此阶段中，应完成设计图和论文的互审。 毕业答辩 （ 2010 年 1 月 6 日 1 月 8 日） 六 主要参考文献 1、薛啓翔 主编 北京： 化学工业出版社， 2005. 2、罗益旋主编 银声音像出版社 3、 李彩霞主编 北京：机械工业出版社 4、中国模具设计大典编委会 篇 西科学技术出版社，2003. 5、靖永慧 J2001. 6、马晓湘 钟均祥主编 南昌： 华南理工大学出版社 ， 1998 7、冯炳尧 韩泰荣 蒋文森主编 二版） . 上海： 上海科学技术出版社 ， 2005 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） I 摘 要 本文对冷冲压技术的分类、特点及发展方向作了简略概述；论述了冲压零件的形成原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理；对典型的冲压件模具进行了设计。冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率提高，经济效益显著。 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。 本设计的主要内容是，对零件进行工艺性分析，冲裁力的计算和压力机的选择，以及刃口尺寸的确定，凸凹模结构的确定，标准件的选择。 关键词 模具 冲压 凸模 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） In of of a on of of of of of of of in of of is to to of is of of of of of to of 尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 冲压的概念、特点及应用 . 1 压的基本工序及模具 . 1 压技术的现状及发展方向 . 2 第 2 章 零件的工艺性分析 . 6 零件的工艺性分析 . 6 冲裁工艺方案的拟订 . 7 加工工序的拟订 . 7 复合模具正装与倒装的比较 . 7 模具基本方案的拟定 . 8 模具类型 . 9 操作与定位方式 . 9 卸料与出件方式 . 9 模架类型及精度 . 9 本章小结 . 9 第 3 章 冲裁力的计算、压力机的选择 . 10 概念 . 10 基本工序 . 10 冲裁力的计算 . 10 毛坯尺寸的确定 . 10 冲裁力的计算 . 13 压力机的校核 . 17 本章小结 . 17 第 4 章 刃口尺寸确定 . 18 冲裁间隙 . 18 基本概念 . 18 间隙的确定 . 18 凸、凹模刃口尺寸计算 . 20 刃口尺寸计算原则 . 20 刃口尺寸计算 . 20 本章小结 . 24 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 5 章 凸、凹模结构的确定 . 25 凸凹模设计原则 . 25 凸模结构计算 . 25 本章小结 . 26 第 6 章 弹簧的选用与计算 . 27 弹簧的选用与计算 . 27 缷料弹簧选用原则及步骤 . 27 卸料弹簧的计算 . 27 章小结 . 27 第 7 章 标准件的选择 . 28 冲模标准化的意义 . 28 冲模标准模架及其标准零件 . 28 上模座的选择 . 28 下模座的选择 . 29 导柱导套的选择 . 30 模柄的选择 . 32 模架的选择 . 32 本章小结 . 33 结论 . 34 致谢 . 35 参考文献 . 36 附录 . 37 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 冲压的概念、特点及应用 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程技术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模 ，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下： 操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 2. 冲压时由于模具保 证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量 ,而模具的寿命一般较长 ,所以冲压的质量稳定 ,互换性好 ,具有 “ 一模一样 ” 的特征。 状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术 要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。 冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则 60%以上，多则 90%以上。不少过去用锻造 =铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。 压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 2 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工 序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，可将其分为复合 级进三种组合方式。 复合冲压 在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压 在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单 一工序的一种组合方式。 复合 在一副冲模上包含复合模和级进模两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置 将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。 压技术的现状及发展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。 冲压模具市场情况 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。 据中国模具工业协会发布的统计材料， 2004 年我国冲压模具总产出约为 220 亿元，其中出口 美元，约合 元。 根据我国海关统计资料， 2004 年我国共进口冲压模具 美元，约合 元。从上述数字可以得出 2004 年我国冲压模具市场总规模约为 元。其中国内市 场总需求为 元，总供应约为 元，市场满足率为 82%。上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：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， 2005 年冲压模具出口达到 2004 年增长 可以说明这一点；三是近年来港资、台资外资企业在我过发展迅速，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。 冲压模具水平情况 近年来， 我国虫牙模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达 50 多 t 的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 3 1 2 m，寿命 2 亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到 m 的精冲模，大尺寸（ 300冲模及中厚板精冲模，国内也已达到相当高的水平。 模具 术状况 我国模具 术的发展已有 20 多年历史，由原华中工学院和武汉 733厂于 1984年共同完成的精冲模 统，由华中工学 院和北京模具厂等于 1986 年共同完成的冷冲模 统是我国自行开发的第一个冲裁模 统。上海交通大学的冷冲模 统也于同年完成。 20 世纪 90 年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用 术。国家科委 863 计划将东风汽车公司作为 用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具 成系统于 1996 年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和 件系统，并在模具设计制造中实际应用，取 得了显著效益。 1997 年一汽引进了板料成型过程计算机模拟 件并开始用于生产。 21 世纪开始 术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了 术。其中部分骨干重点企业还具备 力。 模具 术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的 统，如美国 国 司的 国 司的 国 司的 本 司的 色列公司的 引进了 软件及法国 司用于汽车及覆盖件模具的专用软件。国内汽车覆盖件，模具生产企业普遍采用了 术。 的设计和模具结构图的设计均已实现二维 数企业已经想三维过度，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模 具厂家技术开发的领域。 在冲压成型 件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。 冲压模具的发展重点与展望 发展重点的选取应根据市场要求，发展趋势和目前状况来确定。可按产品重点、技术重点和其他重点分别叙述： 冲压模共有 7 小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。 汽 车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车，大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。 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 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 术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具 统专用化程度。 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 4 为了提高 术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专用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。高速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 1 m 以下和表面粗糙度 m 的各种精密加工。提高模具标准化程度，提高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防卫解决方案，提供模具开发与工程服务，全方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。 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至 机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达 97%；公称压力为 250高速压力机的滑块行程次数已达 2000 次 /上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的 2000压中心”采用 制，只需 5间就可完 成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的 属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的 4 10 倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、 能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压 柔性制造单元（ 冲压柔性制造系统（ 表了冲压生产新的发展趋势。 统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现 24 小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。 冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现 了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达 70% 80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多 增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 5 现在标准化程度还不高（一般在 40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 6 第 2 章 零件的工艺性分析 课题研究的目的及意义 本课题的主要研究内容如下： 筒形件的成型模具是一个传统的设计题目，主要考察学生对模具设计尤其是冲压模具设 计基本原则的应用和熟练掌握程度，是对基本功的一个训练 。 该零件份额模具设计主要包括落料 拉深（多次） 翻边 整形，四个工序，可以设计成复合模，也可以分步设计出四个独立的单工序模具 。 1 工艺分析 ； （ 1）材料分析 08 钢为优质碳素结构钢，属于深拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。 （ 2）结构分析 零件为一无凸缘筒形件，结构简单，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍料厚的要求，因此零件具有良好的结构工艺性。 （ 3）精度分析 零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。 2 模具结构设计 ； 3 模具零部件设计。 冲压件如图 1示 ，设计要求如下 材料： 08F 材料厚度： 产批量：大批量 未注公差：按 确定 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 7 图 1件图 冲裁件的材料 08F（沸腾钢）屈服点 / 1 8 0s M P a ； 抗拉强度 / 2 9 0b M P a 延伸率 (%) 45 。此材料具有良好的塑性级较高的弹性 ,冲裁性较好 ,可以冲裁加工。 冲裁工艺方案的拟订 加工工序的拟订 落料 拉深 翻边 整形 复合模具正装与倒装的比较 表 2序号 正 装 倒 装 1 对薄冲裁件能达到 平整要求 不能达到平整要求。 2 装凹模的面积较大，有利于复杂制件可选用拼块结构。 凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上 省去固定板。 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 8 3 操作不方便，不安全，孔的废料用打棒打出，便于制件的取出。 操作方便，能装自动拨料 装置， 自动拨料装置能提高生产率又能保证安全。孔的废料通过凸凹模的孔向下漏掉。 4 废料不会在凸凹模孔内积聚，每次打棒打出减少孔内废料胀力有利于凸凹模减小最小壁厚。 废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要有较大的壁厚以增加强度。 模具基本方案的拟定 本个零件可用多种方案来完成，多种方案的拟定可以更好的确定加工方案，确定操作流程，保证操作安全，确保制件结构尺寸的精确。保证进料，定料，出料和废料处理 的方便。模具上各种零件有足够的强度，防止使用过程中损坏和变形。加工时保证不使废料或制件产生飞弹现象。 拟订第一套方案 采用单工序模来完成这个零件的冲压。 方案分析： 优点：模具结构简单，模具制造成本低。 缺点：采用多套模具产品精度不能保证，占地面积大。 拟订第二套方案 采用简单复合模来完成 方案分析： 优点：采用常用的简单复合模来完成一部分的工序加工，可以提高精度、生产效率，减小占地面积。 缺点：采用复合模会增加成本，因为由多套模具来完成，会影响产品精度。 拟订第三套方案 采用两套复合 模具来完成，零件加工。 方案分析： 优点：增加产品精度，提高生产效率，减少人工操作。 缺点：模具结构较为复杂，增加了产品的生产成本，因为由两套模具来完成所以拉深和翻边的同轴度不易保证。 拟订第四套方案 采用综合式级进模加工零件 结构分析： 优点：可以保证零件的尺寸精度，生产效率较高。 缺点：模具较大，形状复杂，而且具有多种冲压过程，不易计算冲压中心。 拟订第五套方案 采用综合式复合模生产零件 方案分析： 优点：此方案可满足成型件的结构和精度要求，而且一次开模行程便可生产出一个零件， 生产效率较高。 缺点：模具结构复杂，制造精度较高，增加了成本。 经过几套方案的综合对比，考虑到废料和制件的取出，模具的强度 ，使用寿命，安全性等因素，决定使用 第三套 方案。 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 9 重裁件的排样 图 2排样图 操作与定位方式 零件为批量生产 ,安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产 ,且能降低模具成本 ,因此采用手工送料方式。零件尺寸较大，保证孔的精度及较好的定位，为了提高材料利用率采用固定挡料销。 卸料与出 件方式 考虑零件尺寸较大，形状较复杂采用固定卸料方式，为了便于操作，提高生产率，废料采用凸模直接从凹模洞口推下的方式。因为使用的是倒装式，所以出件方式为上出件。 模架类型及精度 由于零件尺寸较大，冲裁间隙较小，工序较复杂又是复合模，因此采用导向平稳的对角导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用级模架精度。 本章小结 本章对零件的工艺进行分析，对模具的总体结构进行设计，拟订了一系列的方案，对各个方案进行了具体的优、缺点分析，最终决定采用的方案。对操作方式，卸料，模架 类型及精度做了简要的介绍。 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 10 第 3 章 冲裁力的计算、压力机的选择 概念 卸料力 冲裁时工件或废料冲凸模上取下来的力叫卸料力。 推件力 从凹模内将工件或废料顺着冲裁方向推出的力叫顶件力。 顶件力 逆冲裁方向将工件顶出的力叫顶件力。 基本工序 落料：用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲下部份是零件。 拉深：利用模具合冲后得到的平面毛坯变成为开中的空心零件的冲压工艺方法。 翻边：是在成形毛坯的平面部分或曲面部分上使板料沿一定的曲线翻成竖立边缘的冲压方法。 冲裁力的计算 毛坯尺寸的确定 拉深毛坏尺寸的确定 (如图 3（ 3 经计算 64 d =h = R =2 0D 搭边值的确定 搭边是指排样时冲件之间以及冲件与条料边缘之间留下的工艺废料，搭边具有以下作用：补偿定位误差和送料误差，保证冲出合格的零件，增加条料刚度，方便条料送进，提高生产效率，避免冲裁 时边缘的毛刺被接入模具间隙，提高模具寿命等。 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 11 图 3带法兰边的拉深件与毛坯 表 3工件的合理搭边值 单位： 料厚度 圆形冲 裁 非圆形冲裁 往复送料冲裁 自动送料冲裁 00 l200300 大于 至 a b a b a b a b a b a b 普通钢板冲裁件 0 5 2 2 3 3 4 5 6 8 边值的大小要合理，搭边值过大时，材料利用率低；搭边值过小时，达不到其在冲裁工艺中所起的作用。因此在实际确定搭边值时，应考虑以下因素。 材料的机械性能 冲件的形状与尺寸 材料的厚度 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 12 送料及挡料 方式 卸料方式 搭边值一般根据经验来定，推荐的合理搭边值（见表 3 取 a = b = 条料宽度与导料板间距 条料宽度与导料板间距和冲模的送料定位方式有关，应根据不同结构分别进行计算。本设计采用；用导料板导向且无侧压装置。 这种情况下，在送料过程中可能因条料在导料板之间摆动 而使侧面搭边值不能保证为了补偿侧面搭边，条料宽度应增加 1 个条料可能的摆动量（其值为条料与导料之间的间隙）故按下列公式计算 条料宽度 0m a 0- 0 7 3 0 导料板间距离： 2m a (31 0 7 2 1 . 5 2 0 . 5 110 式中 条料宽度方向冲件的最大尺寸， 07 a 侧搭边值，取 a = 条料宽度的单向（负向）偏差， 表 3 0.6 z 导料板与最宽条料之间的见隙， 表 3 z 5 表 3条料宽度偏差 条料宽度 B 材料厚度 t 1 1 2 2 3 3 5 约 20 20 30 30 50 约 50 0 100 00 150 50 200 尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 13 200 300 3导料板与条料之间的最小间隙 单位： 料厚度 t 无侧压装置 有侧压装置 条料宽度 B 条料宽度 B 100 100 200 200 300 100 100 约 1 5 8 1 5 1 5 8 冲裁力的计算 冲裁力是选择压力机吨位和检验模具强度的重要依据。本设计根据制件的形状特点将各力相加得出总冲裁力包括（落料力、拉深力、翻边力、顶件力、卸料力、推件力）计算如下。 冲裁力的计算 本套 模具采用平刃冲裁 ,平刃冲模的冲裁力按正式计算 : (3式 中 P 冲裁力 (牛顿 ) L 冲裁周边长度 (毫米 ) t 材料厚度 (毫米 ) 材料抗剪强度 (牛顿 /毫米 ) k 系数 其中 k =1 =325=260 2/3 . 1 4 1 0 7 . 5 3 3 7 . 5 5L D m m 落 料 P 1 . 3 3 3 7 . 5 5 1 . 5 2 6 0 1 7 1 1 3 7 . 8 5 t 落 料 翻边力的计算 (3式中 P 翻边力， N C 系数，一般取 C 翻边线长度， mm t 材料厚度， mm b 材料抗拉强度， 中 c =t =b=325 3 . 1 4 1 0 7 3 3 5 . 9 8L D m m P 0 . 5 3 3 5 . 9 8 1 . 5 3 2 5 8 1 8 9 5 . 1 2 5 t 拉深力的计算 哈尔滨工业大学华德应用技 术学院毕业设计（论文） 14 用压边圈的第一次拉深力 1P ： 1 (3式 中 L 拉深件横断面周长（按中径计算）， mm t 料厚 ,mm b 材料抗拉强度， K 系数，见表 3 3系数 1K 1m k 中 t =b=325 1K =1.0 4 3 1 . 8 53251 . 57 4 . 7 3 2P k L t 压边力计算 任何形状零件拉深时的压边力 Q ： 位压边力压边圈毛坯面积 Q (3=( 3 ( 3 ) 缷料力、顶件力和推件力的计算 冲裁件在冲裁过程完成后，材料会沿向产生弹性回复，使处于凸模周边的材料箍在凸模上 ，而冲断后落入凹模的材料则因弹性回复而梗塞在凹模内，从凸模上将工件（或废料）缷下来的力称为料力 凹模内向冲模反方向将工件（或废料）顶出的力称为顶件力 凹模内向冲裁反方向将工件（或废料）推出的力称为拒体力 选择冲裁设备及冲裁模设计时需要考虑这些力。 影响这些力的因素很多，主要有材料的力学性能与厚度， 制 件形状与尺寸、冲模间隙与凹模孔口结构，
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