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1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书11 绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备.先进国家的模具工业已摆脱从属地位,发展为独立的行业.日本工业界认为: “模具工业是其它工业的先行工业,是创造富裕社会的动力”.美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石”.在德国模具被冠以 “金属加工业中的帝王”之称.冲压是一种先进的少无切削
2、加工方法,具有节能省材,效率高,产品质量好,重量轻,加工成本低等一系列优点,在汽车,航空航天,仪器仪表,家电,电子,通讯,军工,日用品等产品的生产中得到了广泛的应用.据统计,薄板成型后,制造了相当于原材料的12倍的附加值,在国民经济生产总值中,与其相关的产品占四分之一,在现代汽车工业中,冲压件的产值占总产值的59%.随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 50 多万人，2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单
3、充足，任务饱满，2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13 亿 美元，出口模具 4.91 亿美元，分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为 3.69:1，进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元，为净进口量较大的国家。在 2 万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 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；专业模具厂数量增加，能力提高较快；三资及私营企业发展迅
4、速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:河南机电高等专科学校毕业设计说明书2第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1万美元，国外模具工业发达国家大
5、多是 1520 万美元，有的高达 2530 万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和 CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具
6、企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年
7、得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化； 2）在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术； 河南机电高等专科学校毕业设计说明书33）模具扫描及数字化系统； 4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10）开发新的成形工艺和
8、模具。1.2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命
9、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。2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约 5000家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高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
10、1520 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 451.3 落料拉深冲孔件模具设计的设计思路落料、拉深、冲孔都是是冲压基本工序，它是利用模具在压力机作用下，将平板坯料制成开口空心加底部开口的零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒河南机电高等专科学校毕业设计说明书4形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在 IT13 级以下，不宜高于 IT11 级。只有认真学习落料、拉深、冲孔的基础理论以及其变形特点后，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺
11、参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。带底部开孔的圆筒件是最典型的拉深冲孔件，其工作过程很简单就一个拉深和冲孔，根据计算确定它可以一次拉深成功.根据计算的结果和选用的标准模架，判断该工序不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据凸模与凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中难免有不妥
12、之处，肯请各位老师指正。河南机电高等专科学校毕业设计说明书52 冲压件的工艺分析及工艺方案的确定2.1 冲压工件的工艺分析图（1）制件工件名称：灯罩生产批量：中批量材料：08 钢厚度：1.8mm图（1）所示零件材料为 08 钢板，为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。外形落料的工艺性：该无凸缘筒形件属于中小尺寸零件，料厚 1.8mm，外形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。拉深的工艺性：观察零件图可知尺寸精度要求一般，属于不带带凸缘的浅拉深。此工件
13、为带底孔的圆筒形工件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。此工件的形状河南机电高等专科学校毕业设计说明书6满足拉深的工艺要求，可采用落料拉深冲孔工序加工。工件底部圆角半径 r4mm,外形尺寸为 25mm， 25mm 的公差等级为 IT14 级，满足拉深工序对工件公差等级的要求。工件的总体高度到最后可由修边达到要求；冲孔按 IT7 级查取公差值。由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。2.2 工艺方案确定该零件所需的基本冲压工序为落料、拉深、冲孔。可拟订出以下三种工艺方案。方案一：用简单模分三次加工，即落料拉深冲孔。方案二：落料拉深冲孔复合模。方案三：落料冲孔级进模，再拉深。
14、 采用方案一，生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该工件为中批量生产，方案二和方案三更具有优越性。但复合模模具的行位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构比较复杂但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。级进模虽生产率也高，但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲压件的行位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方按的分析比较，该零件采用方案二最佳。故应采用的模具为落料拉深冲孔复合模，3 落料、拉深、冲孔的工艺计算3.1 毛坯尺寸计算河南机电高等专科学校毕业设计说明书71）该工件为无凸缘筒形件，根据体积不变原理，及相似原理，用解析法确定毛坯
15、尺寸，如下图 ，将工件分为三个简单的几何体。图（2）制件拆分中心层计算H=8.5 d= 21.4 r=4mm t=1.8mm2）确定修边余量 h根据拉深件的相对高度 h/d=8.5/21.4=0.397，由于拉深件的相对高度较小，其修边余量可以直接取 1mmH=(8.5+1)mm=9.5mm计算毛坯尺寸 mrdrdHD 4.356.04.217.5.94.214.2160222 为满足拉深要求取 D=34mm3）判断能否一次拉深成功工件总的拉深系数： 63.04/.21/Ddm总工件的拉深相对高度：H/d=9.5/21.4 .0相对限度由 t/D=1.8/34 查手册得，无凸缘筒形件第一次拉深
16、的极限29.510系数 M1=0.5 查手册得：无凸缘筒形件首次拉深的极限相对高度 h1/d1=0.94 由于 m 总=0.63m1 H/d=0.44h1/d1 故此工件能一次拉深出来。4）确定是否用压边圈 河南机电高等专科学校毕业设计说明书8根据拉伸件的相对厚度 t/D 拉伸件相对限度较小，所以不必采用度边29.510圆3.2 排样及材料利用率根据冲压件的尺寸及形状特征采用单排排样，如下图（3）所示，图（3）排样查设计手册选择搭便值。送料进距：S=D +a=34+1.2=35.2mm条料宽度：b=D+2a=34+2 1.5=37mmD 是指平行送料方向的冲压宽度。板料的规格选用：1.8mm 1000mm 2000mm每张钢板的裁板条数：为方便裁板采用横裁。5437201
