毕业设计（论文）-铜垫冲压工艺及模具设计.doc

设计（论文）专用纸 铜垫冲压工艺及模具设计铜垫冲压工艺及模具设计 学校：昆明理工大学学校：昆明理工大学 班级：班级： 机械工程及自动化机械工程及自动化 姓名：姓名： 指导老师单位：指导老师单位： 指导教师：指导教师： 指导教师职称：指导教师职称： 设计（论文）专用纸 Air conditioner cover stamping process and die design Institute : Kunming University of Science and Technology Class : Mechanical engineering and manufacturing and automation Name: The Department Of Tutor : Tutor Name : The Title Of Tutor : 设计（论文）专用纸 目录目录 摘要摘要.1 1 ABSTRACTABSTRACT.2 2 前言前言.3 3 第第 1 1 章章 绪论绪论.4 4 1.1 模具行业的发展 .4 1.2 模具发展趋势 .6 1.2.1 现代模具设计与制造已步入信息化时代 .6 1.2.2 现代模具设计的 CAD/CAE 技术的应用 .7 1.2.3 模具 CAD/CAE/CAM 技术的发展趋势 .8 1.2.4 发展状况及技术趋势 .10 1.3 我国模具行业前景 .11 第第 2 2 章章 零件的工艺性分析零件的工艺性分析.1 14 4 2.1 零件的工艺性分析 .16 2.2 确定工艺方案 .19 2.2.1 毛坯尺寸计算 20 2.2.2 排样方式和材料利用率21 第第 3 3 章章 冲压模具总体结构设计冲压模具总体结构设计.2 24 4 设计（论文）专用纸 3.1 模具类型 .24 3.2 操作与定位方式 .24 3.3 卸料与出件方式 .24 3.4 模架类型及精度 .24 3.5 导向装置的选择 .25 第第 4 4 章章 冲压设备的选取冲压设备的选取.2 26 6 4.1 落料力的计算 .26 4.2 卸料力推件力顶件力的计算 .26 4.3 总的冲压力的计算 .26 4.4. 压力中心的计算 .27 4.5 压力机的选择 .29 第第 5 5 章章 模具主要零部件的结构和设计模具主要零部件的结构和设计.33 5.1 凸凹模的结构及固定 .33 5.2 凹模 .35 5.3 凸模.38 5.4 标准模架的选用 .40 5.5 导柱和导套的选取42 5.6 模柄的选取44 设计（论文）专用纸 第第 6 6 章章 模具有关尺寸的校核模具有关尺寸的校核.4 46 6 结论结论.4 48 8 总结体会总结体会.4 49 9 谢辞谢辞.5050 参考文献参考文献.5151 附录附录：.5 52 2 设计（论文）专用纸 第 0 页 摘要摘要 此次设计说明书的主要内容主要有以下方面：模具方面的相关知识及其模具 状况以及零件的冲压性分析，主要包括零件的冲压性定义和分析方法零件的冲压 工艺性分析等。另外还介绍了冲压工艺方案设计及最佳工艺规程设计，包括确定 铜垫各冲压工序的性质和确定冲压顺序、工序组合方式以及最佳工艺方案的确定。 此外是模具总体方案的选择与确定模具种类的选择，有模具具体结构的选择、复 合模的选择。最后是冲压模具设计，主要讲解模具结构形式的确定以及模具工作 零件设计计算。 关键词关键词：冲压冲压 ； 工艺工艺 ； 落料模落料模 设计（论文）专用纸 第 1 页 AbstractAbstract The main elements of the design specification has the following main aspects: knowledge of die area and parts of the stamping die situation analysis, including definitions and parts stamping parts stamping process analysis methods of analysis. Also introduced the stamping process design and the best process planning, including identification of the stamping process Air conditioner cover to determine the nature and stamping the order process combinations and determine the best process plan. In addition, the overall program is the choice of mold and determine the choice of mold types have the choice of mold concrete structure, composite model choice. Finally, stamping die design, the main structure to explain the determination of mold and die design and calculation of working parts. Key word: Ramming ；craft ；superposable 设计（论文）专用纸 第 2 页 前言前言 该设计主要内容是是铜垫，模具在使用中遇到的参数不合理而不能使用的情 况。设计中考虑到 H62 材料在冲裁时要考虑的内容及铜垫零件的冲裁的前提下设 计出合适的模具。通过对这三套模具的设计，把所学的专业知识和在工厂实习的 实际经验结合起来，进行了一次全面的理论与实践的融合。 复合模是指在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完成两道以上冲压工 序的模具，是一种多工序冲压模。常见的复合模有落料和冲孔复合模，落料和首 次拉深复合模。与单工序模相比，主要优点是：生产效率高； 冲压件精度 高。其的缺点是：模具结构复杂，不易制造。适用于生产精度要求较高的软材料 或薄板料冲压件。结合工件本身的形状尺寸，生产的经济性等问题，在导师的引 导下确定选用落料模，具有简单，经济等实际生产价值。 通过该次设计，首先进一步培养了独立工作和综合分析问题的能力，提高了 解决冷冲压模具设计与制造以及冷冲压生产过程中遇到问题的能力，同时进一步 巩固和加强了在学校四年来学到的专业和相关的知识，为今后在学习和实际工作 中解决问题打下良好的基础。在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工 作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高 了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。 设计（论文）专用纸 第 3 页 第第 1 1 章章 绪论绪论 模具是工业生产的基础工艺装备，国民经济的五大支拄产业机械、电子、汽 车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。目前，模具行业的生产性服务 业发展迅速，模具标 准件、软件、材料供应等服务模式更为人性化，为企业一 揽子解决问题的服务模式开始出现，这无疑对模具行业的发展有着很大的推动作 用，另外，我国的模具品种仍然不丰富，模具行 业的平衡发展亟需重视。模具 是制造业的重要基础工艺装备。模具在制造业产品生产、研发和创新中所具有的 重要地位， 使得模具制造能力和技术水平的高低已成为衡量国家制造业 水平和 创新能力的重要标志。近 10 年来，我国模具工业均以每年 15以上的增长速 度快速 发展。 “十一五”期间，我国模具行业保持产销两旺、持续高速发展，模 具产量、质量进一步得到提高。中国的模具市场十分广阔，特别是在汽车制造业 IT 制造业发展的带动下，对模具的需求量和档次也越来越高，同时精良的模具 制造装备为模具技术水平的提升提供了 保障。2007 年模具销售额 870 亿人民 币，比上一年增长 21，模具出口 14.13 亿美元，比上一年增长 35.7，模具 进口仍保持在 20 亿美元。数据显示着我国模具整体实力进一步加强。 设计（论文）专用纸 第 4 页 1.11.1 模具行业的发展模具行业的发展 近年来，由于我国国民经济的高速、稳定的增长，促进了我国模具工业的迅 速发展壮大，因此，模具设计与制造专业或者相关的材料成型与控制专业已经成 为我国国内具有优势的热门专业之一。在日常生活中我们的许多制品都是由模具 来生产制造出来的，所以，越来越多的人开始从事模具行业的设计，因此，我国 的模具设计水平有了进一步的提高和发展的空间。随着国民经济的高速发展，市 场对模具的需求量不断增长，模具工业快速发展，必然会带来模具工业企业的所 有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营 也得到了快速发展。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人 们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造 是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现在已经逐渐的成为衡量一个国 家产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。 模具工业部发达将严重影响汽车、IT 与电子技术产品、机电产品、航空航天、 船舶、建材、家用电器等制造业产品的生产。随着社会的进步与经济的发展，市 场竞争越来越剧烈，迫使制造业在不断改善产品的性能与品质的前提下，最大限 度地缩短新产品的开发周期、降低成本，以便快速响应用户最新的需求，快速、 高效地开发新产品是竞争取胜的以个关键因素。实现新产品的快速、高效开发涉 及多种领域的先进技术，例如，计算机辅助设计（CAD） 、计算机辅助工程（CAE） 、 计算机辅助制造（CAM） 、新材料，以及产品与相应工艺装备的快速成型、制造等， 其中也别是有关模具的设计与制作技术。国外模具工业的逐步转向我国发展，港 资和台资企业在不断增加，台资模具企业在国内发展的比较快。然而国内模具生 产水平低，模具的价格只有发达国家的 1/3 或 1/5，这种相对较低的价格成为国 内模具进入国际市场并与国外模具竞争的主要手段。国内模具在出口的同时，进 口的外国模具也在不断增加，尤其是高精度汽车模具需大量进口。 国内模具行业的结构改革步伐日益加快，三资企业、民营企业得到了很大程 度的发展，南方模具工业的发展比北方快，但在整个模具设计制造水平和标准化 设计（论文）专用纸 第 5 页 程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。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。 我国模具行业的发展前景非常看好。新车型对模具有较大需求，整车的车型 需要大中型的汽车模具，因此模具工业一定要承担起汽车零部件模具的设计，为 我国汽车行业快速进入世界先进行列发挥应有的作用，从模具技术发展来看 高 精度、低成本、交货期短时今后模具发展的一个趋势，模具的标准化加工和模具 标准间的发展将会有力的促进中国汽车工业的发展。总之，在 21 世纪全球经济 化的大形势下，全球的资本、技术、劳动力都在整合，加入 WTO 后，中国将成为 世界制造基地，对我国模具工业来讲，机遇与挑战共存，协作、规划、管理将同 时起步，以实现我国模具的跨越式发展。 1.21.2 模具发展趋势模具发展趋势 1.2.11.2.1 现代模具设计与制造已步入信息化时代现代模具设计与制造已步入信息化时代 改革开放 30 多年来,中国模具生产作为一个产业有了翻天覆地的变化。这种 变化主要体现在三个方面:产能变化、生产方式变化、技术革命。大多数人看到 的是中国模具产业作为一个行业的从无到有、从小到大、从拾漏补缺到成为主力,以 及模具需求和产量的快速增长变化。但更重要的是生产方式转变和技术革命。后 两种变化是一种更加深刻、更加根本性的变化。生产方式的转变主要体现在,从 过去传统的小而全的后方车间、作坊式的生产,转变为高度市场专业协作的大规 模生产方式;从完全非标生产到相对标准化和准标准化生产。模具生产技术革命, 浓缩到一点就是企业信息化也就是数字化制造和信息化管理。 设计（论文）专用纸 第 6 页 20 世纪 80 年代前,很多模具是靠钳工用手打磨出来的;90 年代,由于引入了 数控加工机床、edm 等较先进的设备,大大地提高了模具的生产工艺水平,生产周 期及模具的品质也有了很大的缩短和改进。高精度加工己经把工人从繁重的体力 劳动中解放出来。另一方面,cad/cam/cae 等计算机辅助技术在模具行业也得到了 广泛的应用,模具的设计及数控加工水平有了很大的提高,cad/cam/cae 软件对于 模具技术人员的工作效率和设计的可靠性已经有了很大的提高。目前各模具企业 又面临着一个新的课题,如何把企业管理也同样从烦琐的事务中解放出来,让信息 化管理为企业的生产效率提升作出贡献。所以模具企业管理的信息化己经成为模 具行业发展和进步的必然趋势。 模具生产是单件订单式生产,在管理信息化中有其强烈的特殊性。设计是制 造的一部分,工艺设计不充分,设计与工艺信息可直接重复利用价值不大。因此, 根据企业生产特点把握全面信息化管理与实用、简化管理的平衡点,是信息化的 关键。这就造成很难照搬成熟的管理软件。例如汽车模具企业没有传统意义上的 原材料,仓库管理等等。购置的都是部件与部件的半成品,不存在入库出库过程, 制造费用的摊销每个企业也是都不一样。又比如成本核算更应该采用项目管理的 办法,而不是采用一般加工制造业的办法,什么 pdm、erp 等软件不经过彻底的改 造是完全不适应的。 1.2.21.2.2 现代模具设计的现代模具设计的 CAD/CAECAD/CAE 技术的应用技术的应用 模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量要求以及其 成型工艺条件的变化而变化的,所以每副模具都必须进行创造性的设计。模具设 计的内容包括产品零件(常称为制件)成型工艺优化设计与力学计算和尺寸与尺寸 精度确定与设计等,因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设 计、总体结构设计、施工图设计四个阶段。CAD/CAE,计算机辅助设计和辅助工程,它 包括概念设计、优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机辅助绘图和计算机 辅助设计过程管理等。应用 CAD 技术可以设计出产品的大体结构,再通过 CAE 技 设计（论文）专用纸 第 7 页 术进行结构分析、可行性评估和优化设计。采用模具 CAD/CAE 集成技术后,制件 一般不需要再进行原型试验,采用几何造型技术,制件的形状能精确、逼真地显示 在计算机屏幕上,有限元分析程序可以对其力学性能进行检测。借助于计算机,自 动绘图代替了人工绘图,自动检索代替了手册查阅,快速分析代替了手工计算,使 模具设计师能从繁琐的绘图和计算中解放出来,集中精力从事诸如方案构思和结 构优化等创造性的工作。在模具投产之前,CAE 软件可以预测模具结构有关参数的 正确性。 当今的概念设计已不仅仅是停留在对外观和结构的设计上,它已经扩展到对 模具结构分析的领域。对于运用 CAD 技术设计出的模具,可运用先进的 CAE 软件 (尤其是有限元软件)对其进行强度、刚度、抗冲击实验模拟、跌落实验模拟、散 热能力、疲劳和蠕变等分析。通过这些分析,可以检验前面的概念性结构设计是 否合理,分析出结构不合理的原因和部位,然后再在 CAD 软件中进行相应的修改。 修改后再在 CAE 中进行各种性能的检测,最终确定满足要求的模具结构。 当今 CAD 技术的发展使得概念设计思想体现在相应的模块中。概念设计不再 只是设计师的思维,系统模块也融合了一般的概念设计理念和方法。目前,世界上 大型的 CAD/CAE 软件系统,如 Pro/ENGINEER、UG、Solidworke、Alias 等,都提供 了有关产品早期设计的系统模块,我们称之为工业设计模块或概念设计模块。例 如,Pro/ENGINEER 就包含一个工业设计模块ProDesign,用于支持自上而下的 投影设计,以及在复杂产品设计中所包含的许多复杂任务的自动设计。此模块工 具包括概念设计的二维非参数化的装配布局编辑器。这些系统模块的应用大大减 少了设计师的工作量,节约了工作时间,提高了工作效率,使设计师把更多的精力 用在新产品的开发及创新上。 1.2.31.2.3 模具模具 CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM 技术的发展趋势技术的发展趋势 模具 CAD/CAE/CAM 技术在现实生产中已经有了一定的应用。未来的发展趋势 设计（论文）专用纸 第 8 页 主要表现在以下几个方面； 1、标准化 CAD/CAM 系统可建立标准零件数据库、非标准零件数据库和模具 参数数据库。标准零件库中的零件在 CAD 设计中可以随时调用，并采用组成技术 GT（Group Technology）生产。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结 构不尽相同，但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改，从而加快设计过 程，使典型模具结构库在参数化设计的基础上实现。 2、智能化 CAD/CAM 系统智能化主要表现在专家系统思想的引入，通过虚拟 专家来处理模具设计制造中的为题，专家系统具有数据模块、知识库模块和控制 模块，专家系统可以解决知识表示、特征统计、推理方法及感念设计等问题，具 有启发性、灵活性等特点。整个系统具备人工智能理想的智能模具 CAD/CAM 系统 响应，自动生产设计方案，对方案进行优化评建和选择，并对模具设计制造提供 全方位的过程响应和处理。 3、集成化 模具 CAD/CAM 技术与 GT（Group Technology） 、CE（Concurrent Engineering） 、CAECAPP(Computer Aided Process Programming)等技术密切相 连，组成一个有机的整体，其关键在于建立一个统一的全局模具产品数据模型， 在产品开发，模具设计中，提供全部的信息，并行技术和管理技术，体现了系统 化思想直至发展为 CIMS(Computer Integrated Manufacture System，计算机集 成制造系统。 4、网络化与协同设计 随着模具工业规模的不断加大，要做到资源信息共 享、交换等，网络化设计的发展式必然的，以微机为中心的只能工作站构成 CAD/CAE/CAM/CAPP 微机局域网络，结构灵活，功能强大，并伴随着 Internet 的 进一步拓展，系统提供了异地设计人员在同一时间对同一个参数进行评价和修改， 实现异地操作与数据交换，使一个项目在多台计算机上协作完成，以适应不同地 区的现有资源和生产设备资源的要求和利用。这种基于 Internet 下的协同设计 实现了企业间的“集成化” ，它将成为模具制造也全球化的发展趋势。 设计（论文）专用纸 第 9 页 1.2.41.2.4 发展状况及技术趋势发展状况及技术趋势 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。 近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制 成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得 到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡” ；广东一些大集团公司和迅 速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心； 中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加 快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开 发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。近年许多模具企 业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些 国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 Pro/E、PDX、UG NX、NX Progressive Die Design、I-DEAS、Euclid- IS、Logopress3、3DQuickPress、MoldWorks 和 Topsolid Progress 等国际通用 软件，个别厂家还引进了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲 压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具 厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技 术的研究和开发。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进 步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如，吉林大 学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析 KMAS 软件，华中 理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 CAD/CAE/CAM 软件，上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精 冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发 设计（论文）专用纸 第 10 页 达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较 低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许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。 1.31.3 我国模具行业前景我国模具行业前景 出过国的人都会有一种体会，就是国外的产品比较精美，特别是日本、德国 的产品，大到机械、小到文具，都给人一种精美绝伦的感觉，好像是一件件做工 精湛的工艺品，这就是模具的功劳。我们要想成为世界制造业大国，没有先进的 模具工业是不行的。在这方面我们还有很长的路要走，还有很多东西要学。首要 的一条是要重视模具行业的发展，不但要有先进的技术，更要重视模具行业的商 品化，让模具行业从企业中走出来，成为一个具有市场竞争力的新兴行业。 模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和 通讯等产品中，60%-80%的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品 质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用 模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产 的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要 标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一 个国家制造业的国际竞争力。 改革开放以来，我国模具工业发展迅猛。1996 至 2001 年间，我国模具工业 的产值年平均增长 14%左右。目前，全国共有模具生产厂点 1.7 万个，从业人员 50 多万人。2001 年全国模具工业总产值达 300 亿元人民币，我国模具年产值已 位居世界第四。 我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、 高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已 能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖 设计（论文）专用纸 第 11 页 面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等 家电零件模具。在大型塑料模具方面，已能生产 48 英寸电视的塑壳模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料 模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在 大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿 轮箱压铸模。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异 型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。但是，我国模具工 业无论是在数量还是质量上，与工业发达国家存在着很大的差距，满足不了工业 发展的需要，目前国内市场的满足率仅在 70%左右。 我国大部分模具是企业自产自用，真正作为商品流通的模具仅占 1/3。所产 模具基本上以中低档为主，一些大型、精密、复杂和长寿命的高档模具，在技术 上无法与发达国家相比，生产能力也远远不能满足国民经济发展的需要。近五年 来，我国平均每年进口模具 8.14 亿美元，2001 年进口模具 11.12 亿美元(出口模 具仅 1.88 亿美元)，这还不包括随进口设备和生产线作为附件带来的模具。根据 海关统计，近几年进出口相抵，我国已成为世界最大的模具进口国。 我国模具产品的结构很不合理。我国模具产品结构中冲压模具约占 50%，塑 料模具约占 34%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 10%；发达国家对发展塑 料模普遍比较重视，塑料模所占比例一般在 40%左右；大型、精密、长寿命模具 所占比例为 50%以上，而我国仅为 25%左右；我国主要模具生产能力集中在各主 机厂的模具分厂(或车间)内，所产模具商品化率很低，模具自产自销比例高达 60%- 70%，而国外 70%以上是商品模具；即使是专业模具厂，我国也大多数是“大而全” “小而全”，国外则大多是“小而专”“小而精”，生产效率和经济效益俱佳。 国内外模具的质量水平不可同日而语，开发能力和经济效益仍有差距。发达 国家一个模具职工平均创造产值 15 万-20 万美元，我国只有 4 万-5 万元人民币。 国外企业大都有一定利润，而我国模具企业大多是微利甚至亏损。据统计，2001 年我国大陆制造工业对模具的市场需求量约为 400 亿元，今后几年仍将以每年 10%以 设计（论文）专用纸 第 12 页 上的速度增长。大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长还将远远超过每年 10%的 增幅。 汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。预计到 2005 年汽车年产量将达 320 万辆，保有量将达到 3000 万辆。这将需要各种塑料制件 36 万吨，而目前的生产能力仅为 20 多万吨，发展空间十分广阔。家用电器，如 彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场也很大。目前，我国彩电年产量已 超过 3200 万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了 1000 万台。“十五” 期间家电市场预计年增辐将超过 10%，家电行业的发展对模具的需求量将会很大。 其他发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将对中 国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。 另外，从国际市场来看，目前世界模具市场仍然是供不应求。近几年，世界 模具市场总量一直保持在 600 亿-650 亿美元之间。美、日、法、瑞等国每年出口 模具约占其本国模具总产值的 1/3，我国模具的出口量还不到总产值的 5%，我国 模具出口可以发展的空间非常广阔。根据国内和国际模具市场的发展状况，有关 专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模 具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展； 四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射 成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广 泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是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也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断 增大；十是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 结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。 设计（论文）专用纸 第 13 页 第第 2 2 章章 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 该零件为铜垫，采用 0.5mm 的铜板冲压而成。要保证足够的刚度与强度（零 件图 2.1） 。该冲压工作时受力不大，对其强度和刚度的要求不太高。该冲压件， 产量属于中小批量生产，外形较为简单分布对称，这次涉及的材料为 H62，采用 冲压加工经济型良好。冲压件的材料力学性能如下表 21： 表 2-1 冲压件的材料力学性能 查冲压手册表 8-9，可知 H62 的机械性能如下： 材料名 称 牌号材料状 态 /Mpa b/Mpas/Mp a 1010 0 E/1000Mpa 软2552943598 半硬29437319620黄铜H62 硬41241210 材料的性质： 查冲压手册表 8-2，可知 H62 的化学成分如下表所示： 材料 Cu10 0 Fe10 0 Pb10 0 Sb10 0 Bi10 0 P10 0 Zn 100 H6260.5-63.50.150.080.0050.0020.01余量 设计（论文）专用纸 第 14 页 图 2-1 平面零件图 图 2-2 三维立体零件图 设计（论文）专用纸 第 15 页 2.12.1 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 其形状如图所示。分析冲压零件的工艺性包括技术和经济两个方面。在技术 方面根据产品图纸，主要分析冲压件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、表 面质量要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲 压件的生产批量分析产品成本，阐明采用冲压生产可取得的经济效益。因此，冲 压件的工艺性好与差，主要是指在不影响使用要求的前提下，能否最简单最经济 的方法冲压出来。能做到的话表明该冲压件的工艺好；反之，工艺性差。 外形尺寸：该零件材料为 H62 轮廓结构简单,形状对称,无悬臂和狭槽，厚 度为 0.5mm 。冲裁件外形无尖角有利于提高模具寿命。冲裁时，为了避免凸模折 断或压弯，冲孔尺寸不能太小，由资料查得其最小孔径=0.65mm，冲裁件t 3 . 1d 孔与孔、孔与边缘的间距，其值与模具强度和寿命以及冲裁件的质量有关， 1 bb、 不宜过小，一般取 ，因此该冲裁件外形和尺寸符合要求适合冲裁。tbtb 1 5 . 1、 但是该零件是由材料厚度 0.5mm 的 H62 材料制成，不仅材料薄，而且强度较低。 冲裁件的精度与粗糙度：冲裁件的经济公差等级不高于 IT14 级,一般落料公差 等级最好低于 IT10 级,冲孔件公差等级最好低于 IT9 级,由冲压手册表 2 3 5 可得落料公差为 0.87,冲底孔公差为 0.43，冲 4 的孔的公差为 0.30 表 26 查孔中心距公差 为0.20。而冲裁件落料和冲孔最高精度公差分别为 0.08,0.15，孔中心距最高精度公差为0.05,因此可用于一般精度的冲裁,普通 冲裁可以达到要求。 由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,我们不必考虑。 冲裁件的材料：由冲压手册可得, H62,力学性能如表，此材料具有 3 良好的塑性及较高的弹性,冲裁性较好,可以冲裁加工。 尺寸标注：该冲裁件的尺寸标注符合冲压工艺要求。 设计（论文）专用纸 第 16 页 零件材料为 H62 黄铜，它的强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好 的冲压成形性能，主要用来制造冷冲压件；零件形状简单；未标注公差尺寸，属 于自由尺寸，可按 IT14 级确定工件尺寸的公差；属大批量生产。因此可以采用 冲压方法生产。 工件基本尺寸： R=60, 74 . 0 0 6037 . 0 60 0 87. 0 120 0 15. 1 200 设计（论文）专用纸 第 17 页 设计（论文）专用纸 第 18 页 2.22.2 确定工艺方案确定工艺方案 该工件包括落料，冲孔，整形等基本工序。 方案一：落料冲孔整形 ； 方案二：冲孔落料整形 ； 方案三：落料冲孔整形； 方案一，采用单工序模具生产，模具结果简单，但因工序比较多，所以需六副模 具，成本高，生产效率低，难以满足大批量生产需求； 方案二，操作简单，生产效率高，但模具结构复杂，制造成本比较高。 方案三，落料和拉深采用复合模生产，其余采用单工序模具生产，模具结构简单， 而且操作简单，成本较低，生产效率较高，工件的精度也较高； 通过以上方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三为最佳方案。 单工序模 复合模级进模 冲件精度较低高一般 生产效率较低较高高 生产批量适合大中小批量适合大批量适合大批量 模具复杂程度较易较复杂复杂 模具成本较低较高高 模具制造精度较低较高高 模具制造周期较快长长 模具外形尺寸较小中等较大 冲压设备能力较小中等较大 工作条件一般较好好 设计（论文）专用纸 第 19 页 2.2.12.2.1 毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算 查冲压工艺学公式（2-5） （2-6） (2-7) 0max )(xAAj 0 min )( xBBj )5 . 0( min CCj 查表 2-7 得 x=0.5. 2875 . 0 0 15. 1 4 1 01 425.199 )15 . 1 5 . 0200( mmA 2175 . 0 0 87. 0 4 1 02 565.119 )87. 05 . 0120( mmA 0 185 . 0 0 74 . 0 4 11 37.60 )74 . 0 5 . 060( mmB 设计（论文）专用纸 第 20 页 0925 . 0 37.60 74 . 0 8 1 )74. 05 . 060( 1 mmC 2.2.22.2.2 排样方式和材料利用率排样方式和材料利用率 由,查模具设计与制造简明手册表 1-1-12，选用 0.55001500mmt5 . 0 的板料。 根据材料的利用情况，有以下 3 种排样方式： （1）方案一：直排 查冲压工艺学 表 2-11 得工件间=1.1mm， =1.3mm。 1 aa 送料步距 mmaDS 1 . 201 1 条料宽度 mmaDB 0 87. 0 0 6 . 123)2( 一个步距内材料的利用率： %86.75 96.24855 87.18854 %100 BS A 0.55001500 的板料可裁剪个工件，所以总的材料利用率为 2874n %39.70% 5001500 87.1885428 %100 LB nA 总 （2）方案二：少废料排样 设计（论文）专用纸 第 21 页 步距 S=200.3mm 条料宽度 B=120.6mm 一个步距内材料的利用率： %05.78 24156.18 18854.87 %100 BS A 总的材料利用率为： %39.70%100 LB nA 总 （3）方案三 对头直排 查冲压工艺学 表 2-11 得工件间=1.1mm， =1.3mm。 1 aa 送料步距 mmaDS 1 . 201 1 条料宽度 mmaDB 0 87. 0 0 6 . 123)2( 设计（论文）专用纸 第 22 页 一个步距内材料的利用率： %86.75 96.24855 87.18854 %100 BS A 0.55001500 的板料可裁剪个工件，所以总的材料利用率为 2874n %39.70% 5001500 87.1885428 %100 LB nA 总 综上所述，排样方式选用方案一，便于送料，材料利用率比较高，工件周边也留 有搭边，保证工件的质量，冲模寿命也比较长。 设计（论文）专用纸 第 23 页 第第 3 3 章章 冲压模具总体结构设计冲压模具总体结构设计 3.13.1 模具类型模具类型 根据零件的加工工艺方案并结合加工零件工艺分析考虑为了提高效率,取消 了使用落料冲孔的复合模，而使用落料模直接冲裁工件。 3.23.2 操作与定位方式操作与定位方式 该模具采用的是条料，控制条料的送进方式采用导料板；控制条料的送进 步距采用固定挡料销定距。第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠 操作工目测来定。 3.33.3 卸料与出件方式卸料与出件方式 考虑零件尺寸较大，厚度较薄，采用刚性卸料的方式，为降低模具复杂程度， 靠手工把切边废料和取出，工件则选用上出料方式。 3.43.4 模架类型及精度模架类型及精度 由于零件材料较薄，尺寸