0133-支架零件冲压工艺与落料冲孔复合模设计【CAD图+说明书】
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支架
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冲孔
复合
设计
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支架零件冲压工艺及冲模设计
摘要: 模具是制造业的重要工艺基础，模具制造属于专用设备制造业。模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。
本次设计一套冲空、落料的模具。经过查阅资料，首先对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用冲孔落料工序，通过冲裁力、推料力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲裁件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在说明书的第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。
关键字: 冲压 落料冲孔 复合膜 模具结构
- 内容简介：
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毕业设计（论文）开题报告书 题目 支架 零件冲压工艺与冲模设计 一、 选题的依据 冲压工艺及模具设计是汽车、家电等产品生产中常用的制造工艺及方法。 本课题可锻炼综合运用所学知识，独立进行冲压工艺分析及模具设计制造的能力。 本课题的任务是：设计支架零件冲压工艺与冲模设计。通过毕业设计，熟悉常用冲压材料的适用性能，能正确选择模具材料能提出合适的热处理工艺，掌握冲压模具设计的基本程序和方法。主要内容包括：冲压工艺分析与参数计算；冲压工艺方案的确定与优选；关键工序成形的数值仿真 验证。凸模、凹模、定位、导向、连接、卸料等工件零件的设计；模具装配图与零件图设计等等 。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述） 2 1 国内模具发展状况 近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其产能增加较快；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。大型冲压模具已能生产单套重量达 50 多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具 国内也能生产了。精度达到 1 2m，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 冲模及中厚板 精冲模国内也已达到相当高的水平。在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江 ，这两个省的模具产值已占全国总产值的 6 成以上。我国模具总产值虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比德国、美国、日本、法国、意大利等发达国家落后许多，也要比英国、加拿大、西班牙、韩国、新加坡等落后。我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。 落后和差距主要表现在：精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低； 多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、 精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 2 2 国内模具未来发展趋势 术 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。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。 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。 削加工技术是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工 (像数控铣一样 )，因此不再需要制造复杂 的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。 我国模具标准化程度正在不断提高，目前我国模具标准件使用率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 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技术是能否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。 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。 我国长远发展的目标： 在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。“十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量 和水 平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼 。 2. 国外发达国家的模具厂大体分为独立的模具厂和隶属于一些大的集团公司的模具厂，一般规模都不大，但专业化程度高，生产效率极高。 国外模具企业一般不超过 100 人，多数在 50 人以下。在人员结构上，设计、质量控制、营销人员超过 30%，管理人员在 5%以下。我 国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右， 而 国外模具工业发达国家大多 15 20 万美元，有的达到 2530 万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上 ，而我国才达到 45 。国内模具企业中一些私营、合资企业人员结构和国外差不多。 国外模具企业对人员素质要求较高，技术人员一专多能，一般能独立完成从工艺到工装的设计；操作人员具备多种操作技能；营销人员对模具的了解和掌握很深。国内模具企业分工较细，缺乏综合素质较高的人员。 国外模具企业 技术的应用比较广泛 ,逆向工程、快速原型制造铸造模具的使用也比较多。国内模具企业中一些骨干厂家在这方面和国外差距已经不大，有些已经达到国外水平。但一些中小型模具企业与国外的差距还是很大的。不过在模具材料方面，随着国外技术的引 进和中国研发能力的提高，差距在逐渐缩小。 国外模具总量中 ,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例 占到 50%以上 ； 国外模具企业 的组织形式 是 大而专 、 大而精 。 在模具的价格和制造周期上，国外模具价格一般是国内模具的 5造周期是 2这两方面应该说国内模具企业还是具有一定竞争优势的 。 三、 研究内容及实验方案 1课题研究的主要内容 由工件图可知，该工件的形状，尺寸，精度和材料等均符合冲压工艺性要求，冲压的主要工序有：落料、冲裁等，工艺比较复杂，生产批量大。 2拍样图设计 由 所给零件图画出零件展开图，合理安排工位，要注意尺寸质量问题及控制。 凹模、凸模的设计 5模具装配图与零件图的设计 6撰写毕业设计说明书 2 本课题研究方法 集资料撰写开题报告。绘制零件冲件图，。根据零件的材料与厚度，进行工艺分析与计算，初步确定零件的加工制造工艺。 次设计还需要选择模架，初步拟定选择后侧导柱模架，尺寸规格的选择还需要进一步的计算。本次设计先设计出排样图，计算出搭边值， 这要考虑到提高原材料 的利用率。确定模具的压力中心后计算冲裁力，顶件力，弯曲力等，算出总力后即可根据模具设计大典选择压力机的种类及型号。之后计算模具的刃口尺寸。再确定模具的主要结构要素，如确定送料方式，确定卸料方式。选择各模具零件的标准外形尺寸，有上模板、固定板、凹模、卸料板、固定板、下垫板的尺寸。再确定一下螺钉和销钉的数量与尺寸。 找零件与装配的技术要求，以及各零件的材料、硬度和规格，最后用计算机绘制正式的装配图，再由指导教师指定零件图，用计算机绘出图纸，标明尺寸，技术要求以及形位公差、粗 糙度等。 四、 总的工作任务，进度安排以及预期结果 1、 总的工作任务 1、 独立完成毕业设计 2、 按图标准设计一套模具的装配图和有关的关键零件图，图纸比例 1： 1，毕业设计图纸不少于 纸。 3、 制订模具的装配工艺和成形零件的工艺，并编制出成形零件的工艺卡。 4、 按学院毕业设计的书写格式要求，撰写设计说明书。 5、 完成 6000 字符以上的毕业设计有关的外文资料翻译 。 2、 工作进度 1. 查阅相关资料，外文资料翻译（ 6000 字符以上），撰写开题报告。 第 1 周 第 2 周 架 冲件图， 分析冲件成形工 艺及坯料展开。 第 3 周 第 6 周 支架 冲压成形工艺规程 。 第 7 周 第 8 周 支架 冲裁 模总装图及零件图 。 第 9 周 第 13 周 文） 。 第 14 周 第 16 周 业答辩。 第 17 周 3 预期 结果 定总体方案设计，并绘制出零件图。 写详细的设计说明书。 我希望能提前完成任务，并且把错误降低到最低点，使本设计应具有相当的实用性。 五、 参考文献 1 王树勋等合编 典型模具结构图册 第版 广州：华南理工大学出版社，2005 2 王孝培主编 冲压手册 第版 北京：机械工业出版社， 2005 3 翁其金等主编 冲压工艺与模具设计 第 1 版 北京：机械工业出版社， 2008 4 模具设计手册和国家标准：、冷冲模国家标准 5 中国模具工业协会标准件委员会编 中国模具标准件手册 第 1 版 上海：上海科学普及出版社， 1989 支架 零件冲压 工艺及 冲模 设计 摘要 : 模具是制造业的重要工艺基础，模具制造属于专用设备制造业。模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批 品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展 。 本 次 设计一套冲 空、落料的模具 。经过查阅资料，首先对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用冲孔落料工序，通过冲裁力、推料力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲裁件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在说明书的第一 部分，主要叙述了冲压模具的发展状况 ，说明冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。 关键 字 : 冲压 落料冲孔 复合膜 模具结构 he is in to to 0s s of is As a of in so on a to to on to is to to to in is up so as to to At a in at so u in (1) of 0%. 0% (2) in to be is to as as 0%, 0% is is to be 0%, 0% 004 of , to S is (3) is is to in so on (4) is is in in S 5 00 US as 5 00 US is of to To to be in as as as . (1) to to be At 85, is on to to (2) is is at is in to be (3) to be is to a As a of so on a (4) is is At 0% is to a (5) to to a At at on is by On to on as as to on to to be a to to 15 in s as as a so on is a is to a is is to is to on (1) to in AE (2) in (3) s so (4) so (5) of (6) so on in (7) in (8) (9) (10) (11) (12) s 十 15 to be to is be at be is a so on to to be to in to is to at to 十 15 十 15 of (1) to 0%. it in is is is in of is is at (2)so on a of of a (3) 0%, is In to so at is a of S (4) to at to an is so is to in (5) % is at is is 十 15 模具设计与制造 模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就 开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到 20 世纪 80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。 虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。 中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平 的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加； “三资 ”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三 角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面： （ 1）总量供不应求 国内模具自配率只有 70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。 （ 2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均 不合理 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达 60%左右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多是 “大而全 ”、 “小而全 ”的组织形式，而国外大多是 “小而专 ”、 “小而精 ”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足 30%，而国外在 50%以上。 2004 年，模具进出口之比为 ，进出口相抵后的净进口额达 美元，为世界模具净进口量最大的国家。 （ 3）模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际 is to so on is a is to a is is to is a to on to to so on s is to s s In s s s is to s to of s on of 毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目： 支架 零件冲压工艺与冲模设计 业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 1. 支架 零件图 等批量 1)分析成形工艺及坯料展开 2）要求编 制 支架 零件冲压工艺 3）完成 支架 冲裁 模设计 业设计 (论文 )工作内容及完成时间： 1. 查阅相关资料，外文资料翻译（ 6000 字符以上），撰写开题报 告 ； 第 1 周 周 第 1 周 周 2. 绘制支架冲件图、分析冲件成型工艺及 坯料展开 ； 第 3 周 周 3. 编制吊支架冲压成形工艺规程 ； 第 7 周 周 4. 绘制吊支架冲裁模总装图及零件图 第 9 周 13 周 5. 撰写毕业设计说明书（论文） 第 14 周 6 周 6. 毕业设计审查，毕业答辩。 第 17 周 、主 要参考资料： 1. 王树勋等合编 典型模具结构图册 第版 广州：华南理工大学出版社， 2005 2. 王孝培主编 冲压手册 第版 北京：机械工业出版社， 2005 3. 翁其金等主编 冲压工艺与模具设计 第 1 版 北京：机械工业出版社， 2008 4. 模具设 计手册和国家标准：、冷冲模国家标准 5. 中国模具工业协会标准件委员会编 中国模具标准件手册 第 1 版 上海：上海科学普及出 版社， 1989 版社， 1989 - 1 - 目 录 1 绪论 . 2 具工业在国内的发展状况及趋势 . 2 外模具工业的发展情况 . 7 题研究的内容 . 8 2 制件的工艺分析 . 9 压件零件图 . 9 料的性能 . 9 件的精度分析 . 10 型工艺分析 . 10 裁工艺方案的确定 . 10 要工艺参数计算 . 12 定排样方案和计算材料利用率 . 12 算各工序冲压力和选 择冲压设备 . 14 . 18 、凹模刃口尺寸的计算 . 18 料时凸、凹模刃口尺寸的计算 . 18 孔时凸、凹模刃口尺寸的计算 . 19 用模架、确定闭合高度及总体尺寸 . 20 具各零部件的设计与计算 . 21 模设计 . 21 模固定板的设计 . 21 板的设计 . 21 位零件的设计 . 21 接件与紧固件的选取 . 22 模板的确定 . 22 具材料的选用 . 22 具的装配图 . 24 总 结 . 25 参考文献 . 26 致 谢 . 27 - 2 - 1 绪论 具工业在国内的发展状况及趋势 具工业在国内的发展状况 当前，整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。为了适应用户对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切需求，模具将有如下发展趋势： （ 1）模具日趋大型化。这 一方面是由于用模具制造的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求而发展的一模多腔（现在有的已达到一个模几百腔）所致。 （ 2）模具的精度将越来越高。 10 年前，精密模具的精度一般为 5在已达 23久 1度的模具即将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在 1内，这就要求发展超精加工工艺。 （ 3）多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的，一副多功能模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组 装任务，这种多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小机、电器及仪表的铁芯组件等。 （ 4）随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，因此，热流道技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。许多塑料模具厂所生产的塑料模具已有一半以上采用了热流道技术，有的厂使用率甚至已达 80%以上，效果十分明显。 （ 5）随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压 注射成型等工艺的模具将随之发展。塑料件的精度分为尺寸精度、几何形状精度和外观精度（即光译、色调等）。为了确保精度要求，模具生产企业将继续研究发展高压注射成型工艺，以及注射压缩成型工艺。在注射成型中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。气体辅助注射成型技术已比较成熟，它能改善塑件的内在和外观质量，具有注射压力低、制品变形小、易于成型壁厚差异较大的制品等优点，而且可以节约原料及- 3 - 提高制件生产率，从而大幅度降低成本。 （ 6）模具标准件的应用将日渐广泛。模 具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本，因此模具标准件的应用必将日渐广泛。 （ 7）快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产的时代， 21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达 75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如研制各种超塑性材料来制作模具，用环氧（ E）、聚酯（ P）或其中填充金属（ M）、玻璃（ G）等增强制制作简易模 具，这些模具的主要特点是制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。 （ 8）随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。 （ 9）随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展，塑料模的比例不断提高，同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模的要求也将越来越高。 （ 10）模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所带来的市场走势。 在经历了“十五”期间和“十一五”头两年高速发 展 (这七年间年均增长速度达 18 )之后，由于受到国际金融危机影响， 2008 年下半年开始，中国模具工业发展速度己明显放缓，致使 2008 年全年模具总销售额与上年同比增长率跌进了个位数，只达到 9 2左右，总量约为 950 亿元左右。 2009 年，发展进一步受阻，预计全年的模具总销售额只能接近 1000 亿元，而很难突破，基本与去年持平或略有增长。 国家 长是保八争九，看来保八是有把握的，那么模具为什么达不到这个水平？这主要是国内外模具市场总体不够景气所致。 国家 4 万亿元投资主要投向于基础设施建设 和民生工程及改善民生等方面，加了，模具需求却基本没有增加或增加效应滞后，汽车、家电、农机等工业品下乡以及以旧换新等政策措施的出台，使 增加了，模具需求虽也有增加，但增幅有限。 例如汽车，年初预测今年将突破 1000 万辆，现在预测是突破1200 万辆，比去年增长 20以上汽车模具却没有增加那么多，这是因为与模具- 4 - 需求最关联的新车型投放与汽车销售量之间并不成正比关系所致。但不管怎么说，在经历了一年多的金融危机之后，我们的模具工业经受住了严峻考验， 2009年全年不出现负增长的预计将可实现，而且我们还在结构 调整等方面取得了不少成绩，全行业积聚了力量，为今后发展打下了良好的基础。 那么在世界金融危机一年多的时间里，或者从更长一段时间来说，除了模具销售额等数量方面以外，我们行业还有些什么发展特点和进步呢 ?我认为主要有以下几点： 一、结构调整取得一定成效。这主要有三方面表现：一是体制改革与机制转换的成效，目前国有企业少，无论从数量还是产销来说，都只占全行业的不足 3，股份制、私营和三资企业已占绝对优势，整个行业的活力进一步增强；二是以大型、精密、复杂、长寿命模具为主要代表的高技术含量的中高档模具比例一 直在稳步提高；三是市场结构不断改善，新兴行业受到普遍重视，例如新能源领域、医疗设备 (器具、器械 )领域、自动化领域、航空航天领域及快速经济模具领域等。国际市场也史为广阔，除了欧美和东南亚传统市场之外，印度、俄罗斯、巴西、澳大利亚、中东和南非等新兴市场都己开始拓展。 二、海外模具向我国内地转移的趋向不断发展，带动了行业水平的不断提高及出口的快速增长。由于我国模具生产的成本优势继续存在，因此一方面是外资，同时还有模具采购，国际模具都在进一步向我国内地转移发展。由于要与国际接轨，这就加速了我们的进步。 三、集群 式生产方式得到进一步发展。据模具网 百辉调查，目前全国已有不同种类和各种不同形式的模具城 (园、区、集聚生产基地 )近 50 多个，其中半数以上己形成一定规模， 2008 年模具城的产出己达 270 亿元左右，其中模具约为 170 亿元左右，规模效应己得到体现。而且，集群式生产方式的发展，为发展我国模具行业中的现代制造服务业和以模具为核心的产业链的发展作出了重大贡献，其意义是很大的。目前集群式生产方式仍在不断发展之中，总体态势良好。 四、模具生产周期进一步缩短，模具价格继续下降。这对模具生产企业来说，确实是造成了很人压 力，但对模具用户来说，这就是成绩。同时，这也是模具行业技术进步的表现。但是这里也有一个市场不规范，过度的价格竞争和中低档产品产能过剩的问题，应该引起我们的足够重视。 关于我国模具行业的水平，我国“十一五”模具行业发展规划中提出的目标- 5 - 是至 2010 年进入亚洲先进水平的行列。我认为这个目标是可以达到的。从数量上来说，我们目前已经是世界模具生产大国。从产品水平上来说，为 b 级及以下档次轿车及其他乘用车和商用车等配套的全套汽车模具，为电子行业配套的精度达 2命达 2 亿次以上的精密高速多工位级进模，单套模具 重量超过 100 吨的巨型模具，长达 6 米的大型多工位级进模具，导光板模具、光盘模具、生物芯片模具等许多高水平模具己都能生产。然而中国地域广阔，各地众多模具企业水平不齐，相互之间差距很大，从综合水平来说，与国际先进水平相比，还确实存在不少差距 j 差距促使我们进一步努力，差距促使我们奋进 !向世界模具强国不断迈进，将仍旧是我们在较长时间内的奋斗目标。 关于模具发展趋势，我认为这主要取决于两个方面，即一方面是模具为之服务的各行各业的发展趋势，另一方面是整个社会和世界科学技术的发展趋势，这实际上就是需要和可能。 模具是为制件，也就是成形产品服务的，因此模具必然要以制件 (成形产品 )的发展趋势为自己的发展趋势，模具必须满足他们的要求。 制件发展趋势主要是轻巧、精美、快速高效生产、低成本与高质量，每一项都预示了模具发展趋势。现简要分析如下： 要轻巧就会增加使用塑料及开发新材料，包括各种新型塑料、改性塑料、金属塑料、镁合金、复合材料等等，这就要求有新的成形工艺，从而也就要求有与之相适应的新型模具。例如，汽车上越来越多地采用高强度板也是为了减轻重量，对一些超高强度板进行热成形及与之相适应的热成形模具也就 自然而然成为发展趋势等等。 要精美，就要求外形美观大方，内部无缺陷，这就要求有精细、精密和高质量模具与之相适应。目前我们在精细化方面差距很大，精细化往往被忽视，功亏一篑。 快速高效生产，这一方面是要求模具企业要尽量缩短模具生产周期，尽快向模具用户交付模具，另一方面更重要的是要使用户能用你提供的模具来快速高效地生产制品。例如一模多腔多件生产、叠层模具、利用好热流道技术来缩短成形时间以及使用多层复合技术、模内装饰技术、高光无痕注塑技术、在线检测技术、多工序复合技术、多排多工位技术等等。同时制 件成形过程智能化还要求有智能化的模具来适应。 低成本，这既要通过模具生产的设计、加工、装配来实现模具的低成本制造- 6 - 和低成本供应，更重要的是要使模具用户能使用模具来实现低成本生产。这就对模具提出了更高的要求。模具生产企业必须做到先使模具用户赚钱，然后才能使自己赚钱。在要求低成本的过程中，无论是模具生产企业还是使用模具的企业，不断改善管理，逐步实现信息化管理都是企业的共同要求及进步和发展的方向。 高质量，要做到制品的高质量，首先必须是模具的高质量，模具的稳定性一定要好，保证制品的一致性也要好， 而且还要保证寿命。高质量模具与技术休戚相关。 除上述各点外，许多新领域、新兴产业、新制件和个性化要求也都会对模具不断提出新要求。所以发展趋势的本身也是在不断发展的。 从科技发展趋势来看模具发展趋势可以先从下列最基本的六个方面进行分析： 新材料模具新材料及为成形产品新材料成形的新型模具 新工艺新的成形工艺及模具加工的新工艺 新技术技术进步带动模具生产逐步向超高速、超精和高度自动化方向发展 信息化数字化生产、信息化管理、充分利用 术 网络化溶入和利用好世界全球化网络 循环经济与绿色制造一用尽量少的资源来创造尽量多的价值，包括回收再利用与环保等，不但模具要能这样，而且更要使模具用户也能这样。 除上述所说的发展趋势之我见以外，同时我还认为，从与模具用户的关系来说，模具和模具生产企业向来是比较依赖和比较被动的，发言权很少。我认为，这一现象应逐渐适当改变。这就要求我们模具行业要自强，要通过充分展示自己的实力和能力，以及创新发展来逐步变被动为主动。国庆前，我在海尔模具公司参观，感触很深。海尔模具公司的口号是“你给我一个概 念，我给你一个产品”和“决不对市场说不”。他们在市场方面“无内不稳，无外不强”，在观念方面“把模具当艺术品来做” (模具是依靠技艺制造出来的艺术品的概念己被模具是依靠技术生产出来的高新技术产品所替代，但把模具当艺术品来做的观念并不过时，而且却是认真和敬业的表现，应该提倡。 )，提出的目标是要成为“全球最先进的模具试制中心”，这些都可供我们借鉴。海尔模具公司也做到了模具设计的模块化、参数化、标准化，以及生产方面的专业化和标准化。在转型方面他们提出要从企业信息化向信息化企业转型，要从生产型制造业向服务型 (为用户提供 全套解决方案 )制造业转变。我认为这些思想也已经在一定程度上反映了模具- 7 - 企业的发展趋势。 上面所述的发展趋势还只是一个概念性和东西，我们可以不断的具体化和不断的深化，例如 体化，软件的集成化、智能化、网络化，计算机模拟仿真技术的进一步发展和三维设计的全面推广应用，高速与超高速加工、精密与超精细微加工和复合加工及五轴加工等等，不再一一列举。总之，模具技术的发展趋势是动态的，它必须不断地来满足模具用户不断发展的新趋势，同时，它也与世界科技发展密切关联。它们相互之间可以互相促进和相得益 彰。当然，对于整个模具来说模具技术发展趋势只是其中的一个部分，诸如生产组织形式、市场经营模式以及管理等等，都有其一定的发展趋势，也是很值得研讨的 外模具工业的发展情况 国外发达国家的模具厂大体分为独立的模具厂和隶属于一些大的集团公司的模具厂，一般规模都不大，但专业化程度高，生产效率极高。 国外模具企业一般不超过 100 人，多数在 50 人以下。在人员结构上，设计、质量控制、营销人员超过 30%，管理人员在 5%以下。我 国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右， 而 国外模具工业发达国家大多 15 20 万美元 ，有的达到 25 30 万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上 ，而我国才达到 45 。国内模具企业中一些私营、合资企业人员结构和国外差不多。 国外模具企业对人员素质要求较高，技术人员一专多能，一般能独立完成从工艺到工装的设计；操作人员具备多种操作技能；营销人员对模具的了解和掌握很深。国内模具企业分工较细，缺乏综合素质较高的人员。 国外模具企业 技术的应用比较广泛 ,逆向工程、快速原型制造铸造模具的使用也比较多。国内模具企业中一些骨干厂家在这方面和国外差距已经不大，有些已经达到国 外水平。但一些中小型模具企业与国外的差距还是很大的。不过在模具材料方面，随着国外技术的引进和中国研发能力的提高，差距在逐渐缩小。 国外模具总量中 ,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例 占到 50%以上 ； 国外模具企业 的组织形式 是 大而专 、 大而精 。 在模具的价格和制造周期上，国外模具价格一般是国内模具的 5，制造周期是 2。在这两方面应该说国内模具企业还是具有一定竞争优势的 。 - 8 - 题研究的内容 收集资料撰写开题报告。 绘制零件冲件图，使用 行 析。 根据 零件的材料与厚度，进行工艺分析与计算 ， 初步确定零件的加工制造工艺。 次设计还需要选择模架，初步拟定选择后侧导柱模架，尺寸规格的选择还需要进一步的计算。本次设计先设计出排样图，计算出搭边值，这要考虑到提高原材料的利用率。确定模具的压力中心后计算冲裁力，顶件力，弯曲力等，算出总力后即可根据模具设计大典选择压力机的种类及型号。之后计算模具的刃口尺寸。再确定模具的主要结构要素，如确定送料方式，确定卸料方式。选择各模具零件的标准外形尺寸，有上模板、固定板、凹模、卸料板、固定板、下垫板的尺寸 。再确定一下螺钉和销钉的数量与尺寸。 3. 进行模具的装配图与零件图的设计。查找零件与装配的技术要求，以及各零件的材料、硬度和规格，最后用计算机绘制正式的装配图，再由指导教师指定零件图，用计算机绘出图纸，标明尺寸，技术要求以及形位公差、粗糙度等， - 9 - 2 制件的工艺分析 压件零件图 图 2件简图 材料 : 08度 : 产批量： 中批 生产 料的性能 此设计中的零件材料为 08质碳素结构钢冷轧薄钢板 （ 13237，此种钢的强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冷变形性，所以主要用来制造冷冲压件。其 力学性能：抗拉强度 b :27539095 ， 屈服强度 s ： 175伸长率 5 : 3 2 ,断面收缩率 :60 。 - 10 - 件的精度分析 本零件无公差，未注公差尺寸也均按 取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求 。 型 工艺分析 此工件材料为 08度为 具有良好的冲压性能，适合冲裁 及拉深 ， 具有良好的冲压工艺性。 该零件端部为尖角，若采用落料工艺，则工艺性较差，根据该零件的装配使用情况，为了改善落料的工艺性，故将四角修改为圆角，取圆角半径 为 2外零件的弯折面较长，若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹，则可以得到形状和尺寸比较准确的零件。腰圆孔边至弯曲半径 R 中心的距离为 于材料厚度 （ 从而腰圆孔位于变形区之外，弯曲时不会引起孔变形，故该孔可在弯曲前冲出。 首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。冲压该零件需要的基本工序有落料、冲孔、弯曲和拉深。其中弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，因此选择合理的弯曲方法十分重要。 弯曲变形的方法及比较 ： 第一种方法为一次成形，其优点是用一副模具成形，可以提高生产率，减少所需设备和操作人员。缺点是毛坯的整个面积几乎都参与激烈的变形，零件表面擦伤严重，且擦伤面积大，零件形状与尺寸都不精确，弯曲处变薄严重，这些缺陷将随零件“腿”长的增加和“腿”长的减小而愈加明显。 第二种方法是先用一副模具弯曲端部两角，然后在 另一副模具上弯曲中间两角。这显然比第一种方法弯曲变形的激烈程度缓和的多，但回弹现象难以控制，且增加了模具、设备和操作人员。 裁工艺方案的确定 根据冲压该零件需要的基本工序和弯曲成形的不同方法，可以作出下列各种组合方案。 - 11 - 方案一：落料与冲圆孔复合、弯曲、拉深 、切边 。其优点是工序比较集中，占用设备和人员少，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，表面擦伤严重。 方案二：落料与冲腰圆孔复合、弯曲端部两角、弯曲中间两角、拉深 、切边 。其优点是模具结构简单，投产快。回弹比第一种方案小，尺寸和形状精度更高。 故本次设计 采用第二套方案，即落料冲孔、一次弯形 、二次弯形、拉深 、切边 。 考虑到时间的关系，本次模具设计只做 落料冲孔 模具 。 - 12 - 要工艺参数计算 坯展开尺寸 使用 金模块，得到如图所示的展开图 ： 图 开图 定排样方案和计算材料利用率 （ 1） 确定排样方案，根据零件形状选用合理的排样方案 ，以提高材料利用率。该零件采用落料与冲孔复合冲压，毛坯形状较复杂 ，为便于- 13 - 送料，采用单排方案图 排样方案 搭边值由表 2得，得a=2mm, （ 2) 确定板料规格和裁料方式。根据条料的宽度尺寸，选择合适的板料规格，使剩余的边料越小越好。该零件宽度用料为 选择 7001450708的板料规格为宜。 裁料方式既要考虑所选板料规格、冲制零件的数量，又要考虑裁料操作的方便性，该零件以纵裁下料为宜。对于较为大型的零件，则着重考虑冲制零件的数量，以降低零件的材料费用。 (3) 计算材料消耗工艺定额和材料利用率。根据排样计算，一张钢板可冲制的零件数量为 n=5 20=100(件 )。 材料消耗工艺定额 1 . 5 7 0 0 1 4 5 0 0 . 0 0 0 0 0 7 8 0 . 1 1 8 5 5100G k g 材料利用率 - 14 - 100 一张钢板面积 零件面积一张钢板冲制零件数量由于两件展开图较为复杂，使用 面积测量功能，测得面积 方毫米，周长 0 0 6 1 5 1 . 4 0 70%7 0 0 1 4 5 0 零件面积由图 12算得出。 图 落料、冲孔工序略图 算各工序冲压力和选择冲压设备 (1) 第一道工序 落料冲孔 (见图 12 该工序冲压力包括冲裁力料力图 12示的结构形式，系采用打杆在滑块快回到 最高位置时将工件直接从凹模内打出，故不再考虑顶件力 2。 冲裁力 ) 式中 L 剪切长度 ; t=b=390剪切长度 L 按图 示尺寸计算 ： 21- 15 - 式中 落料长度 ( 冲孔长度 ( 将图示尺寸代入 计算公式可得 1 3 5 8 L ， 2 3 . 1 4 * 7 2 1 . 9 8L d m m 因此， L=以上数值代入冲裁力计算公式可得 3 8 0 . 0 9 1 . 5 3 9 0 2 2 2 3 5 2 . 6 5 t N 落料卸料力 bp 卸卸 式中 卸料力系数，由表查取 为 落料力 (N)。 将数值代入卸料力公式可得 3 0 . 0 5 * 2 2 2 3 5 2 . 6 5 1 1 1 1 7 . 6 冲孔推件力 bp 1 推推 - 16 - 式中 n 梗塞件数量 (即腰圆形废料数 )，取 n=4； 推件力系数 ，查表取 冲孔力 (N)。 将数值代入推件力公式可得 3 4 * 0 . 0 6 * 2 2 2 3 5 2 . 6 5 5 3 3 6 4 第一道工序总冲压力 3=222352+33=286833 287（ 选择冲压设备 时着重考虑的主要参数是公称压力、装模高度、滑块行程、台面尺寸等。 根据第一道工序所需的冲压力，选用公称压力为 400压力机完全能够满足使用要求。 (2) 第二道工序 一次弯形 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力 校F 和顶件力 221. 7 0 . 7 1 . 3 2 5 4 . 1 1 . 5 3 9 0 2 1 . 72 . 5 1 . 5bo k b 2 7 ( 0 . 3 0 . 8 ) 0 . 3 0 . 3 2 1 . 7 6 . 5 1K B K 2 4 0 2 4 6 2 9 8 K NF q A 对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般 以忽略，即 压力机F 1+8+据压弯力大小，初选设备为 160设备 （ 3）第三道工序 二次弯形 - 17 - 校正弯曲时的弯曲力 校F 和顶件力 221. 7 0 . 7 1 . 3 2 3 3 . 7 1 . 5 3 9 0 1 3 . 52 . 5 1 . 5bo k b 2 7 ( 0 . 3 0 . 8 ) 0 . 3 0 . 3 1 3 . 5 4K B K 压力机F 1） = 4+=据压弯力大小，初选设备为 63设备 4）第四道工序 拉深 拉深力： F=K 查表得 K= F=1 90= 边力： =(p=(2576- 04)*F+ =1方便选用可采用下式作概略估算 浅拉深： （ 则有 =故选用标称压力为 100深的压力机。 - 18 - 具 的结构设计 完成冲孔和落料两道工序，可以采用级进模或者复合模来满足要求 ，两种模具形式都能 完成冲孔落料两道工序，可以减少模具和设备，同时操作简单，提高生产率，降低对劳动者的要求。 但级进模定位要求高，而符合模定位精度要求低，故采用复模可满足要求。 、凹模刃口尺寸的计算 凸、凹模刃口尺寸的计算是本次设计需要重点解决的对象，其中包括落料的凸、凹模刃口尺寸；以及冲孔的凸、凹模刃口尺寸。 料时凸、凹模刃口尺寸的计算 查询冲压工艺学根据公式，落料以凹模为基准 0D D x 凹凹 0m i Z 凸凸 凹式中 落料凹模刃口名义尺寸（ 凸 、 凹 凸、凹模的制造公差； 最小冲裁间隙； x 磨损系数 ,与冲件精度有关； 冲裁件的公差，未注公差的毛坯尺寸按照 计； D 落料件公称尺寸（ ； 如图所示， 2=3=4=5=6=表得m i n m a 0 6 6 , 0 . 1 2c m m c m m， m a x m i nm a x m i 4 ( 2 2 ) 0 . 4 ( 2 * 0 . 1 2 2 * 0 . 0 6 6 ) 0 . 0 4 30 . 6 ( 2 2 ) 0 . 6 ( 2 * 0 . 1 2 2 * 0 . 0 6 6 ) 0 . 0 6 5c m mc c m m （ 1） 寸计算 7 2 . 7 - 0 . 7 5 0 . 1 0 8 ) 0 . 0 6 5 0 . 0 6 51 1 0 00 = ( = 7 2 . 6 1 9 x m m 7 2 . 7 - 0 . 1 )0 001 1 m i n 0 . 0 4 3 0 . 0 4 3= ( 7 2 . 6 Z m m m m - 19 - （ 2） 寸计算 7 0 . 9 - 0 . 7 5 0 . 1 0 8 ) 0 . 0 6 5 0 . 0 6 52 2 0 00 = ( = 7 0 . 8 1 9 x m m 7 0 . 9 - 0 . 1 )0 002 2 m i n 0 . 0 4 3 0 . 0 4 3= ( 7 0 . 8 Z m m m m （ 3） 寸计算 1 3 2 . 2 - 0 . 7 5 0 . 1 0 8 ) 0 . 0 6 5 0 . 0 6 53 3 0 00 = ( = 1 3 2 . 1 1 9 x m m 1 3 2 . 2 - 0 . 1 )0 003 3 m i n 0 . 0 4 3 0 . 0 4 3= ( 1 3 2 . 1 Z m m m m （ 4） 寸计算 5 6 . 2 - 0 . 7 5 0 . 1 0 8 ) 0 . 0 6 5 0 . 0 6 54 4 0 00 = ( = 5 6 . 1 1 9 x m m 5 6 . 2 - 0 . 1 )0 004 4 m i n 0 . 0 4 3 0 . 0 4 3= ( 5 6 . 1 Z m m m m （ 5） 寸计算 7 0 . 1 - 0 . 7 5 0 . 1 0 8 ) 0 . 0 6 5 0 . 0 6 55 5 0 00 = ( = 7 0 . 0 1 9 x m m 7 0 . 1 - 0 . 1 )0 005 5 m i n 0 . 0 4 3 0 . 0 4 3= ( 7 0 Z m m m m （ 6） 寸计算 5 3 . 9 - 0 . 7 5 0 . 1 0 8 ) 0 . 0 6 5 0 . 0 6 56 6 0 00 = ( = 5 3 . 8 1 9 x m m 5 3 . 9 - 0 . 1 )0 006 6 m i n 0 . 0 4 3 0 . 0 4 3= ( 5 3 . 8 Z m m m m 孔时凸、凹模刃口尺寸的计算 式中查询冲压工艺学根据公式，冲孔以凸模为基准 0=d d x 凸凸 （ ）m i n 0=d d Z 凹凹 凸（ ）式中 d 冲件的公称尺寸 （ ； 冲孔凸、凹模刃口尺寸 ( 凸 、 凹 凸、凹模的制造公差；由表 3取； 最小双边合理间隙（ x 磨损系数 ,与冲件精度有关； 冲裁件的公差，未注公差的毛坯尺寸按照 计； 则 00 00 . 0 4 30 . 0 4 37 0 . 7 5 0 . 1 7 . 0 7 5d x m m 0 . 0 6 5 0 . 0 6 5m i n 0007 0 . 1 7 . 1d Z m m - 20 - 用模架、确定闭合高度及总体尺寸 根据压力机的选择就可以初步选择模架以及闭合高度。 凹模高度 H 式中 ； b 最大外形尺寸 , 145b 。 所以 0 . 1 8 1 3 2 . 2 2 3 . 7 9 6H K b m m m m 取 H=24 则凹模的最小壁厚也根据 H 计算： 1 . 5 2 3 6 4 8C H m m 则凹模板的周界尺寸为： 横向 4 0 2 4 0 2 ( 3 6 4 8 ) 1 1 2 1 3 6B C m m 纵向 1 2 5 2 1 2 5 2 ( 3 6 4 8 ) 1 9 7 2 2 1L C m m 此凹模板周界尺寸是按照最大的尺寸来计算的，这样更加有利于强度的保证，是比较保守的选择。 为了工作过程的稳定，进料与卸料的过程方便，根据模具设计大典中的“后侧导柱模架的选取”选择与压力机的最大、最小闭合高度范围内相适应的模架。 再按其标准选择具体结构，尺寸见表 3 表 3模架规格选用 名称 尺寸 材料 热处理 上模座 31525055 下模座 31525060 导柱 40230 20 渗碳 58 62套 4012553 20 渗碳 58 62步定义模具的闭合高度为 240裁模总体结构尺寸必须与所选用的压力机相适应，即模具的总体平面尺寸应该与压力机工作台或垫板尺寸和滑块下平面尺寸相适应；模具的封闭（闭合）高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应。 所谓模具的闭合高度 H 是模具在最低工作位置时，上、下模座之间的距离。它应与压力机的装模高度相适应，即需满足如下要求。 - 21 - m a x m i 1 0H H H （ 3 式中 压力机的最大和最小装模高度； H 模具的闭合高度。 校核： 2 5 0 5 2 1 5m m m m H m m m m 模 10即 2 4 5 2 2 5m m H m m模既模具的高度应该在 215 250间，不在此范围就无法满足模具开模行程与压力机的封闭高度之间的关系。校核成功，满足条件。 H 240合要求 。 具各零部件的设计与计算 模设计 由于 每种制件 的形状和尺寸不同， 因此 冲模的加工以及装配工艺等实际条件也有许 多 不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式很多。 本次设计为复合模，下模为凹凸模，上模为一个凹模内套一个凸模，以实现先冲孔后落料的功能。 模固定板的设计 根据常规设计经验， 凸模 固定板 厚度 一般取 H 38料为 45 钢。 板的设计 在设计冲模时 ，由模板所承受压力的大小来判断是否加装垫板。因为模板承受的压应力大于模板材料所承受压力大小，所以使用垫板。在凸模固定板和模板之间加置一淬硬的垫板，从而提高了冲模耐用度。 其外形与固定板相同。材料采用 45 号钢。 凸模垫板的厚度 H 取 15 位零件的设计 定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。条料在模 具送料平面中必须有两个方向的限位：一是送进导向；二
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