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1、直壁筒形件冲压成型工艺及模具毕业设计11 1绪绪 论论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.1.11.1 国内模具的现状和发展趋势国内模具的现状和发展趋势1.1.11.1.1 国内模具的现状国内模具的现状在我国，随着生产和科学技术的发展，特别是 20 世纪 80 年代以来，产品的更新换代速度明显加快，产品数量明显的迅速增加。这使得模具的需求量增加，质量要求越来越
2、高，从而使模具技术在国民经济中的地位和作用日趋重要。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
3、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: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。
4、河南机电高等专科毕业设计2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
5、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
6、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。1.1.21.1.2 国内模具的发展趋势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； 3）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
7、高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 直壁筒形件冲压成型工艺及模具毕业设计36）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模具。1.21.2 国外模具的现状和发展趋势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。随着工业技术的迅速发展，在国民经济的各个领域都越来越多的依赖模具来进行加工。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
8、，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。 随着工业生产的发展模具工业也迅速的发展。世界上一些发达的国家其模具工业总产值早已超过拉机床工业，其发展速度也超过拉机床、汽车、电子等工业。在这些国家，模具工业已经成为国名经济的基础工业之一。美国工业界称“模具工业是美国工业的基石” ，日本模具协会称“模具是促进社会富裕的动力” 。模具的价值不只是指模具本身的价值，还在于它的应用为社会创造的巨大的经济效益和社会效益。模具技术特别是制造精密、复杂、长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造
9、水平的重要的标志之一。工业发达国家在汽车、电子、仪表、轻工等方面发展的速度，产品先进、有竞争力很大程度上取决与模具的供应情况和先进程度。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。
10、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河南机电高等专科毕业设计4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 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 451.31.3 直壁筒形件拉深模具设计与制造方面直壁筒形件拉深模具设计与制造方面1.3.11.3.1 直壁筒形件
11、拉深模具设计的设计思路直壁筒形件拉深模具设计的设计思路拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。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。只有加强拉深变形基础理论的研究，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参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。1.3.21.3.2 直壁筒形件拉深模具设计的进度直壁筒形件拉深模具设计
12、的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间 20 天；2.确定加工方案，所用时间 5 天；3.模具的设计，所用时间 30 天；4模具的调试所用时间 5 天直壁筒形件冲压成型工艺及模具毕业设计52.2.直壁筒形件冲压工艺的分析直壁筒形件冲压工艺的分析2.12.1 拉深件工艺分析拉深件工艺分析工件名称：直壁圆筒形零件材料： 纯铜厚度： 1.5mm零件图： 如下图1-1 所示河南机电高等专科毕业设计6此工件为底部带孔无凸缘直壁筒形件，形状较为简单，要求零件尺寸标注在外形，零件尺寸厚度不变。此工件的形状满足拉伸工艺要求，可用拉伸工序加工。各圆角r=52t，满足拉深对圆角半径的要求。由于没有公
13、差等级标注，所以可以按未注公差等级处理，60 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。2.22.2 拉深工艺方案拉深工艺方案该零件所需的冲压工序为落料，拉深和冲孔，可拟定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；落料拉深冲孔级进模分析比较：方案一虽然简单但是需要三道工序，三幅模具的累计误差大，操作复杂，成本高，且效率低，难以满足大批量生产。方案二：复合模具只需要一副模具且行位精度和尺寸精度容易保证，所拉深的制件的坯料一般较薄；且生产效率高，操作方便。方案三：采用级进模也只需要一
14、幅模具，生产效率高，精度也能满足要求，但是模具的工作导向及定位装置较复杂，模具的总体成直壁筒形件冲压成型工艺及模具毕业设计7本较高。综上所述，所以选择方案二，用落料拉深冲孔复合模3 3 必必要要的的工工艺艺设设计计计计算算3 3. .1 1 排排样样的的设设计计及及计计算算3 3. .1 1. .1 1 计计算算毛毛坯坯直直径径因 t=1.5mm1mm，所以应按中线尺寸计算3 3. .1 1. .2 2 确确定定修修边边余余量量 根据拉深件尺寸，其相对高度为h/d=(30-0.75)/(60-1.5)=0.5查表4-1，得修边余量h=2m 河南机电高等专科毕业设计8则拉深件总的高度h 为：H=
15、30-0.75+2=31.25mm3 3. .1 1. .3 3 计计算算毛毛坯坯展展开开直直径径 根据图中提供的数据得出计算后的数据d=58.5mm r=5mm h=31.25mm 代入式（ 4-5）可求出毛坯的直径DD=rrrddhdd*56. 072. 14*式中 d=60-1.5=58.5mmr =5mmh=30-0.75+2=31.25mm 代入数据得 D=mm=101mm5*5*56. 05 .58*5*72. 125.31*5 .58*45 .58*5 .58(因为纯铜的质地比较软，冲裁时很容易，加之价格昂贵，为了提高材料利用率，减少废料，应采用直排，排样方法设计成少废料排样，查
16、表2.9 取得工件间搭边a 为 1.0mm 侧面搭边值为1.2mm 工件排样图如下图1-2 所示：3 3. .1 1. .4 4 计计算算条条料料宽宽度度由于采用少废料排样，所以条料宽度B 为制件的直径，即直壁筒形件冲压成型工艺及模具毕业设计9B= 2r=101mm 步距A=B+a=101+1=102mm3 3. .1 1. .5 5 材材料料利利用用率率计计算算拉深件的毛坯面积S=*r*r=3.14*50.5*50.5=8007.785mm2 一个步距材料的利用率： =A/S=3.14*50.5*50.5/101*102=77.7%式中 A-一个步距内零件的实际面积S-一个步距内所需要的毛坯面积 3 3. .2 2 拉拉深深工工艺艺过过程程的的设设计计与与计计算算修边余量及毛坯展开直径在上面排样的设计及计算中已经计算出来 即：修边余量 h=2m 拉深件总的高度h=31.25mm 毛坯展开直径D=101mm所以对于拉
