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1、- 1 -1 前言作为一名即将毕业的机械专业学生来说，4 年专业知识的学习，为以后从事机械设计打下了基础。同时在学校时了解模具的相关设计、模具行业的发展趋势也是很有必要的,它有助于我们把握自己将来从事机械行业的发展方向，不断提高自己的专业素养。近年中国经济高速增长。各行各业高速发展，带动了模具市场的持续高速发展。模具市场中最大的板块是汽车。汽车工业经历了 2002 年和 2003 年连续两年“井喷式”发展之后，2004 年产量和销售量分别增长 14.11%和 15.5%，发展仍很快，模具市场中第二大板块是电子及信息产业。该产业今年来一直高速运营，年增长率达 20%以上。中国的玩具、自行车、微波
2、炉分别占全世界市场份额的 70%、60%和 50%。中国的影印机、个人电脑、电视机和空调器分别占全世界市场份额的 2/3、2/5 和 1/3。冰箱也已占了 20%。这些产品制造业都是模具的大用户。在此形势之下，中国的模具工业高速发展是必然所趋。中国的经济连续保持 8%的增长率，其中很大一部分是制造业的带动发展。世界上任何一个发达国家的经济都是靠制造业来支撑的，美国的通用、福特、摩托罗拉，德国的大众、西门子，日本的松下、索尼这都是世界知名企业，而这些知名企业背后也带动了这些国家的经济发展，所以这些国家的经济实力一直处于相当有竞争力的地位。模具在制造业中发挥的作用越来越明显，他拥有其他加工制造无法
3、比拟的优越性。1.1 我国冲压模具市场的发展趋势世界模具市场供不应求，市场需求量维持在 600 亿到 650 亿美元。同时为我国的模具市场发展提供了全所未有的机遇， “十二五”期间，我国模具业将进一步调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使中国模具业在整体上再上一个新的台阶，而这并不是模具业“一家之事” 。模具业与其他行业的发展可以用唇齿相依来形容，因而模具业整体水平的提升与相关行业的发展息息相关。目前中国模具产品主要还是以中低档为主，技术含量较低，高中档模具多数要依靠进口，其中一个原因就是因相关行业缺失核心技术。如在 IC 封装模具业难以高起点发展。因而，在 IT 业、汽车业带动模具产品需
4、求增长的同时，提升在 IT 业、汽车业的整体实是双赢所不可或缺的。中国的模具业虽然有了长足的发展，取得了巨大的进步， ，但在模具业的下游配套环节中，加工设备大都依靠进口，而机床就是一薄弱环节。据罗百辉了解，2004 年进口加工设备中机床约 60 亿美元，而其中模具业应用机床占据了大部分，这也反应国内在这一领域还待加油。2009 年受金融危机影响，模具发展受阻，全年模具总销售额接近 1000 亿元，比 2008 年略有增长。经历了一年多金融危机之后，- 2 -模具工业发展趋势主要模具产品向着更大型、更精密、更复杂及跟经济快捷的方向发展。伴随着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无
5、图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、产品品牌化、治理信息化、经营国际化方向发展。我国模具工业正进入重要发展时期。汽车制造业发展，促使模具市场不断扩大，国外用户到我国采购模具数量不断增加，国际模具制造逐渐向我国内地转移趋势十分明显。模具城建设加速产业升级，实力国际地位有了明显提高，模具产品呈现出 快速发展态势，进入产业升级“要害阶段” ，模具企业所有制开始转变为以民营为主，企业所在地开始向广东、浙江、江苏、上海、山东等市场经济发展较早的地区集中。生产能力方面全面提升，从产品水平上来说，为 B 级及以下档次轿车及其他乘用车商务车等配套全套模具，微电子行业配套精度达到2m，寿命达
6、2 亿次以上精密高速多工位级进模，单套模具重量超过 100 吨巨型模具，长达 6 米大型多工位级进模，导光板模具、光盘模具、生物芯片模具等许多高水平模具已都能生产。1.2 模具的发展趋势用信息技术带动提升模具制造业水平，推动模具工业技术进步要害环节。CAD/CAE/CAM 技术模具工业应用，快速原型技术的应用，是模具设计制造技术发生了重大变革。许多新领域、新兴产业、新制件个性化要求也会对模具不断提出新要求，模具向着新材料、新工艺、新技术、网络化、信息化、低碳化方向发展，罗百辉（罗百辉,70 年代人,出生湖南衡阳,企博网优秀职业博客,价值中国首届最具影响力专家百强,模具专家论坛版主,多家工业媒体
7、专家顾问,清华大学盛景商学院 MBA,制造业资深职业经理人，国际模协秘书长）表示，模具行业将积极优化产品设计，节约用材，如空橡塑制品通过优化设计壁厚控制，以及鼓励国产机械相关企业加大节能降耗产品的开发，使橡塑业可持续发展。科技软件应用方面发展趋势业不断深化，例如 CAD/CAE 一体化，软件集成化、智能化、网络化、计算进仿真模拟技术进一步发展三维设计全面推广应用，高速 与超高速加工、精与超精细微加工复合加工及五轴加工等。现在是多品种、少批量生产的时代，到下一十个世纪，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，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周
8、期越快越好。因此，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(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具；中、低熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外， 采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。- 3 -1.3 模具标准化应用日益广泛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。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步
9、形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。随着国际交往的增多、进口模具国产化工作的发展以及三资企业对其配套模具的国际标准要求的提出，一方面在标准制订方面注意了尽量采纳国际标准或国外先进国家标准，包括采纳先进企业的标准；另一方面许多模具标准件生产企业根据市场需要，除按中国标准生产模具标准件外，同时也按国外先进企业的标准生产模具标准件。例如日本“富特巴” 、美国“DME” 、德国“哈斯考”等公司的标准已在中国广为流行。由于中国模具标准化工作起步较晚，模具标准件生产、销售、推广和应用工作也比较落后，因此，模具标准件品种规格少、供应不及时
10、、配套性差等问题长期存在，从而使模具标准件使用覆盖率一直较低。近年来虽然由于外资企业的介入，比例已有较大提高，但总的来说还很低。1.4 CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造方面应用越来越广泛（1）模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及 CAD/CAM/CAE 技术已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具 CAD/C
11、AM 技术创造了良好的条件。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具 CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发 和应用。 （2）加大技术培训和技术服务的力度。应进一步扩大 CAE 技术的应用范围。对于已普及了模具 CAD/CAM 技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM 技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从 CAPP,PDM，CIMS,VR逐步深化和提高。（3）随着我国低成本人力资源难以为继和科学技术水平的不断发展，自动化和智能化制造必然要成为现代制造业的重要发展方向，智能模具也必将随之快速发展。用智能模具生产
12、产品可使产品质量和生产效率进一步提高，更加节材、实现自动化生产和绿色制造。因此，智能模具虽然目前总量还不多，但却代表着模具技术新的发展方向，在行业产品结构调整和发展方式转变方面将会起到越来越重要的作用。- 4 -2 反光碗冲压工艺方案设计前灯灯反光碗，是在夜间行车时，将前车灯汇聚的光线反射出去的装置，呈抛物面状，集中光线反射可以使光线更亮，照射的距离更远，这些功能都是通过反光碗来实现的。数据：依照下图给出的零件图纸参数。材料：紫铜；板厚：0.3mm2.1 冲裁件的工艺分析工件的工艺性是指工件对冲压加工工艺的适应性，它是从冲压加工角度对产品设计提出的工艺要求。工艺分析就是要判断产品在技术上能否保
13、质，保量地稳定生产，在经济上是否有效益。因此，冲压工艺就是对产品的冲压工艺方案进行技术和经济的可行性分析。良好的工艺性体现在材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量稳定，操作简单方便。紫铜具有良好的延伸性，适合冲压和拉深，可以进行批量生产。尺寸精度：零件图上口径 750.4 -0.0，口径尺寸完全可以由模具的尺寸公差和选择合理的间隙值来保证。高度尺寸 6 和高度尺寸 220.0 -0.3 为关联尺寸可以在翻边时加以适当调整来保证高度公差。其他的尺寸 20 和 70 未标注尺寸偏差，为自由尺寸，IT14 级处理，查阅互换性与测量技术公差表得到：200 - 5 -0.25，700.7
14、4 0.00工件的结构形状分析：根据所给的零件图可以大体确定，此零件的完成需要经过落料、拉深、冲孔、翻边四道，表面质量要求不高，前道工序须为后工序留足够的余量，本方案材料为紫铜厚度 0.3mm，较薄，拉深高度为 19.12mm,属于浅拉深，可以一次性拉深成型。翻边（孔）的主要变形是变形区内材料受切向和径向拉伸，愈接近预冲孔边缘变形愈大，因此翻孔的失败往往是边缘拉裂，但拉裂与否取决于拉深变形的大小，翻孔的变形程度，一般用坯料的预冲孔直径 d0与翻孔后的平均直径 D 的比值 K,称为翻孔系数K= d0 /D （2-）平板预冲孔直径 d,可以近似地按照弯曲展开尺寸计算预冲孔直径d0 =D-2（h-0
15、.43r-0.72） （2-）根据零件图的几何计算翻孔高度 h=2.87mm，D=20mm则 d0 =所以 K=2O-2(2.78-0.431-0.720.3)=15.55mmK=15.55/20=0.78表（1-1）金属材料的极限翻边系数翻孔示意如图 1-1极限翻边系数经退火的毛毛坯材料Kt Klmin白铁皮 0.70 0.65黄铜 H62，t=0.5-0.6mm 0.68 0.62铝 t=0.5-5 0.70 0.64硬铝合金 0.89 0.80- 6 -r d0Dh图（2-1 ）查金属材料的极限翻边系数表 Kt=0.68,0.780.68,所以可以进行翻边，翻孔时不会出现拉裂现象另外翻边
16、高度不高，翻边后端面不会因材料轧制方向性而产生凸耳，只有微小的凸耳，并且高度未标注尺寸 IT14=0.36，可以达到此精度。拉深是将板料拉深成带有筒状的零件的过程，由于板料的各向异性和模具间隙的不均匀性等因素的影响，拉深后的零件边缘不整齐，甚至出现凸耳，需在拉深后进行修边。拉深最常见的缺陷就是拉裂，即在拉深过程中板料变薄的最激烈处。若径向力大于板料的抗拉强度 b ，便会在此处产生拉裂。能否进行拉深成形的影响因素是拉深系数，在拉伸系数大于极限拉伸系数时不会出现拉裂现象。对于零件中要求的抛物面与一般的拉深不同，可根据相对深度进行判断能否一次拉深成形，相对深度H=h/t100 （2-）h-拉深高度t-材料厚度所以 H=(22-6-2.87)/70=0.27当相对深度0.5-0.6 时，成形与球面件相似，可以进行一次性拉深成形，为了使毛坯中
