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1、广西工业职业技术学院实验、实训、实习及设计等用纸 1绪论1.1模具行业发展前景分析1.1.1国际模具市场的广阔前景为我国模具行业提供了较大的发展空间模具应用领域的不断扩大、已应用领域对模具提出的更多和更高要求，使模具工业发展速度快于其他制造业的发展速度已成为普遍规律，目前世界模具市场供不应求，近几年，市场总量一直在600650亿美元之间，而我国模具出口尚不到8，“十一五”期间完全可以扩大这个份额，同时随着经济全球化发展趋势日趋明显，模具制造业逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向日趋明显，外资和民营资本继续看好我国模具行业，因此加入WTO后，我国模具行业机遇大于挑战，“十一五”期间，
2、国际模具市场前景广阔，我国模具仍有较大发展空间。1.1.2 我国经济的高速增长为模具行业的发展提供了宏观支持我国国民经济在“十一五”期间将继续保持较快的发展速度，给模具行业的发展提供了可靠的宏观支持。汽车、电子信息、家电、办公设备、机械和建材行业、航天航空、电动工具都是模具需求大户，仅以家电和电子信息行业为例一台电冰箱需用模具生产的零件约150个，共需模具约350套；一台全自动洗衣机需要模具150多套；一台空调器，仅塑料模就需20套；每个型号计算机约需模具30多套，加上与其配套的打印机，单台需模具20多副；还有笔记本电脑、网络机顶盒将有几千万台的市场。目前由于机型多为国外开发，模具进口较多，随
3、着我国自行开发能力的提高，这方面的模具需求量也将大幅度增加。可以预见“十一五”期间中国模具行业将在良好的宏观环境下得到快速发展。1.2发展趋势分析1.2.1 模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短模具市场全球化是当今模具工业最主要的特征之一，模具的购买者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化发展使生产工艺简单、精度低的模具加工企业向技术相对落后、生产率较低的国家迁移，发达国家的模具生产企业则定位在生产高水准的模具上，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短。1.2.2模具CAD/CAM向集成化、
4、智能化和网络化发展软件的功能模块越来越齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，实现信息的综合管理与共享，支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程。有的系列化软件包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、模具设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等；模具设计、分析、制造的三维化、无纸化使新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享；同时，随着竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机
5、软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。1.2.3我国的模具产品将向大型、精密、标准化方向发展一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在以下。另外多功能复合模具将得到进一步发展，新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，生产效率进一步提高。国外发达国家模具标准件使用覆盖率一般为80左右，随着我国模具工业的发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件的应用和生
6、产在“十一五”期间必将得到较大的发展。1.2.4快速经济模具的前景十分广阔多品种小批量生产时代的到来，人们要求模具的生产周期越短越好，因此快速经济模具将有广阔的发展前景。预计21世纪，用各种超塑性材料来制作模具、用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具等生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。快速经济模具主要包括快速原型制造技术、表面成形制模技术、浇铸成形制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术、无模多点成形技术、KEVRON钢带冲裁落料制模技术、模具毛坯快速制造技术等。2.分析冲压零件的工艺性及确定冲压工艺方案图2-1空心碗零件图2.1制件的材料1Cr18Ni9Ti作为不锈刚耐热钢
7、使用最广泛，用于食品用设备，一般化工设备，原子能用工业设备。具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性极好，适于制造深冲成型的部件，无热处理硬化现象，无磁性。2.2制件的结构与尺寸分析2.2.1该零件是由内球和外形叠加在一起的一个空心碗，内球需落料、浅拉深、等工序。外形需落料、浅拉深、胀形等工序。2.2.2 冲裁：该零件形状结构较为简单而有规则，内外形无尖角，适合冲裁加工。尺寸均未标注公差，属自由公差按IT14级计算，可见零件的形状和尺寸精度均满足冲裁要求。结论：该零件冲裁工艺性良好，可以冲裁加工。2.2.3 拉深：该零件属于球形拉伸，应遵循球形拉伸的设计要求。属于变薄伸
8、长类成形，尺寸均未标注公差，属自由公差按IT14级计算，而普通零件的精度一般在IT13级以下， ， ，拉深件的圆角半径满足 ， 的要求。可见零件的形状和尺寸精度均满足冲裁拉深要求。结论：该零件适合冲压加工。2.2.4胀形：由零件外形的形状可知，其侧壁是由空心毛坯胀形而成，底部凸包是由平板毛坯胀形而成，即由两种胀形同时成形。零件的尺寸精度为IT14级公差，其侧壁是局部胀形，变形程度较小，所需胀形力不大，可以采用橡胶胀形模成形。结论：该零件适合冲压加工。2.3制件的精度与断面粗糙度2.3.1冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般落料公差等级最好低于IT10级。冲裁可达到的冲裁件公差列于冲压课本
9、表1-12,1-13。选用一般冲裁件可达到零件图样要求。2.3.2冲裁件的断面粗糙度及毛刺高度与材料塑性，材料厚度冲裁间隙，刃口锋利程度，冲模结构及凸，凹模工作部分表面粗糙度等因素有关。用普通冲裁方式冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达到3.212.5m。2.4确定冲压工艺方案 该不锈钢空心碗包括落料、拉深和胀形三个工序，可采用的冲裁工艺方案有单工序冲裁，复合冲裁和级进模冲裁三种，采用单工序冲裁，该零件属于大批量生产。一次行程内只完成一种冲裁工序，生产效率低，且不便于操作。若采用级进模冲裁，它方便操作，效率高，定位准确，但材料消耗较多，冲裁力增大，模具也比较复杂，又不能保
10、证零件的平直度要求。采用正装式复合模，一次行程中能完成两道或两道以上不同冲裁工序的冲模，它操作简便，有保证平直度要求。如表 2-1 三种冲裁模的比较关系： 表2-1模具种类比较表模具种类/比较项目单工序模复合模级进模无导向的有导向的冲件精度低一般可达IT8IT10级IT10IT13级冲件平整度差一般因压料较好，冲件平整不平整，要求质量较高时需校平冲件最大尺寸和材料厚度尺寸和厚度无受限制中小型尺寸，厚度较大尺寸在300mm以下，厚度在0.05 - 3mm之间尺寸在250mm以下，厚度在0.10.6mm之间生产率低较低冲件或废料落到或被顶到模具工作面上，必须用手工或机械清理，生产率稍低工序间可自动
11、送料，冲件和废料一般从下模漏出，生产效率高续表使用高速压力机的可能性不能使用可以使用操作时出件比较困难，速度不宜太高可以使用多排冲压发的应用不采用很少采用很少采用冲件尺寸小时应用较多模具制造的工作量和成本低比无导向的稍高冲裁复杂形状时比级进模低冲裁简单形状时比复合模低适应冲裁批量小批量中小批量大批量大批量安全性不安全，需采用安全措施不安全，需采取安全措施比较安全根据以上分析，该零件采用落料拉深正装式复合模工艺方案。2.5确定冲裁、拉深模具的结构方案2.5.1模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用正装式复合模。2.5.2操作与定位方式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式能达到大批
12、量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑零件的尺寸厚度较薄，为了方便操作和保证零件的精度，宜采用导料销导料，定位销定位方式。2.5.3卸料与出件方式考虑零件厚度较薄，采用弹性卸料方式。为了便于操作，提高生产率，零件由推件块从落料凹模板推出。2.5.4模架类型及精度 由于零件厚度较薄，条料又宽，为了送料方便，所以采用导向平稳的后侧导柱模架，考虑模具精度要求不是很高，因此采用II模架精度。2.6小结本小结主要是对不锈钢空心碗进行了工艺性分析，分别从不锈钢空心碗制件的材料、结构与尺寸以及冲裁件的精度与断面粗糙度进行了系统详细的分析与畅叙。其不锈钢制件材料的使用的广泛性、设备性、力学性能。
13、最终采用了落料拉深正装式复合模工艺方案。3冲裁与拉深工艺的计算 3.1空心碗内球的冲裁与拉深工艺计算3.1.1确定修边余量该零件是有凸缘的拉深件，凸缘直径，。由冲压课本表3-2有凸缘拉深件的修边余量查得：。由于拉深件的形状复杂，所以采用解析法求拉深件的坯料尺寸，毛坯料厚 0.5mm 。先计算直线的各段长度、圆弧的各段长度和各段重心的旋转半径： 图3-1内球零件内球毛坯直径为： 内球毛坯的展开尺寸图：图3-2内球毛坯的展开尺寸3.2排样设计与计算排样1：直排排样图由冲压课本查表1-3、1-4得搭边值，。则：条料宽：条料的送进步距为一个近距内冲裁的实际面积图3-3直排排样2：直对排排样图由冲压课本
14、查表1-3、1-4得搭边值，。则：条料宽：条料的送进步距为一个近距内冲裁的面积图3-4直对排3.3利用率的计算：直排：直对排:计算得直排的利用率最高，考虑采用直对排模具结构复杂，所以采用直排方式排样。3.4内球拉深次数的判定3.4.1半球形零件展开毛坯直径：。式中d 为半球直径，拉深系数，由此可见，半球形拉深系数为一常数，与球体直径大小无关，且可一次拉深成形。3.4.2拉深系数不是半球形件工艺设计的依据，而材料的相对厚度成为决定半球形件成形的难易和选定拉深方法的主要依据。本设计采用压边圈的模具，并且在成形时又带有压刨形式，所以可以一次拉深成形。3.5空心碗外形的冲裁、拉深及胀形的工艺计算空心碗外形要经过落料拉深、二次拉深成锥形、胀形等工序。工序1：落料拉深成半球，见图3-5。工序2：二次拉深成锥形，见图3-6。工序3：胀形，见图3-7。 图3-5落料拉深成半球 图3-6二次拉深成锥形 图3-7胀形 3.5.1空心碗外形的毛坯展开尺寸计算确定修边余量：该零件是圆筒件拉深件，圆筒件高度，。由冲压课本表3-1圆筒件拉深件的修边余量查得：。图3-8外形
