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1、拉深模具设计第1章 引言1.1冲压模发展史 早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。 我国于20世纪60年代开始生产精冲的模具。走过了漫长的 发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元各类模具的生产能力。一、冲压模具市场情况我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要
2、依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。1.2冲压模在现代生产的
3、应用 冲压模在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的压力方式将原材料成型。例如，冲压件就是通过冲压方式使金属材料在模具内发生塑性变形而获得的；金属压铸件、粉末冶金件等金属制品，绝大多数也是、省料用模具形成的。由于模具成形，特别是冲压模成形具有优质、高产和低成本等特点，现在已在国名经济各个部门特别是汽车、拖拉机、航空航天、仪表仪器等重工业部门得到及其广泛的应用。1.3冲压模的市场状况 随着社会经济的发展，人们对工业产品的品种、数量、质量及款式都有越来越高的要求。为了满足人类的需要，世界上各个工业发达国家都十分重视模具技术的开发、大力发展模具工业，特别是在冷冲模方
4、面，积极采用先进技术设备，提高模具制造水平，并取得了显著地经济效益。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具种类。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动叠片多功能模具，已达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。1.4当前冲压模具技术发展的特点 充分运用IT技发展模具设计、制造。用户对压力速度、精度、换模率方面不断提高要求，促进了模具的发展。车身外形和发动机是汽车的两个重要部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集体现当代模具先进水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开
5、发周期三分之二的时间，成为汽车换型的主要制约因素。缩短金属成型模具的试模时间。当前，主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在机械压力机上模具试验时间可减少80%，具有巨大的节省潜力。 车身制造中的级进冲模发展迅速。在自动冲床上用级进冲模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插件作业，都是众所周知的冲压技术。近些年来，级进组合冲模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接卷材加工成型零件和拉伸件，加工零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必须串接的板材剪切、涂油、坯料运输等后续工序。1.5未来模具的发展趋势(一)、未来10年八个发展目标 以2005年全国模具产值
6、600亿元为基础，按“十一五”期间年均增速12%-15%及2010-2020年期间年均增速10%左右测算，总量目标为：按年均增速12%推算，2010年约1000亿元，2020年约2600亿元。按年均增速15%推算，2010年约1200亿元，2020年约3100亿元。 经过“十一五”努力，使我国模具水平到2010年时进入亚洲先进水平的行列，再经过10年的努力，2020年时基本达到国际水平，使我国不但成为模具生产大国，而且进入世界模具生产制造强国之列。2020年时的8项具体目标：1、模具精度达到0.001mm；模具生产周期比现在缩短30%左右。2、机床数控化率和CAD/CAM技术应用率比现在提高1
7、倍。3、骨干企业基本实现信息化管理，通过ISO9000等质量管理体系认证。4、高水平模具比例要有较大提高。大型、精密、复杂等技术含量高的中高档模具的比例从目前的约30%提高到2010年的40%和2020年的50%以上。5、国产模具国内市场占有率从目前不足80%，2010年要达到85%以上，2020年要达到90%以上。6、模具出口以2010年模具出口10亿美元，2020年模具出口25-30亿美元为目标。7、要扩大模具标准件的品种，提高其精度，提高生产集中度，实现大规模生产。模具标准件使用覆盖率从目前的约45%提高到2010年的60%，2020年的70%以上。8、模具商品化程度从目前的45%左右达
8、到2010年的55%和2020年的65%左右。(二)、未来10年五大热门发展产品1、汽车覆盖件模具冲压模具占模具总量的40%以上。汽车覆盖件模具主要为汽车配套，也包括为农用车、工程机械和农机配套的覆盖件模具，其在冲压模具中具有很大的代表性，模具大都是大中型，结构复杂，技术要求高。尤其是为轿车配套的覆盖件模具，要求更高，它可以代表冲压模具的水平。此类模具我国已有一定技术基础，已为中档轿车配套，但水平还不高，能力不足，目前满足率只有一半左右。中高档轿车覆盖件模具主要依靠进口，每年花费几亿美元。汽车覆盖件模具水平不高，能力不足，生产周期长已成了汽车发展的瓶颈，极大地影响了车型开发。今后,中高档轿车所
9、需覆盖件模具是重中之重。争取到2010年时中高档轿车及以下水平的汽车覆盖件模具做到可以完全自配，2020年时除个别特别高档的轿车外，所有汽车覆盖件模具应基本立足国内配套。2、IT产业模具多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向，精度要求和寿命要求极高，主要为IT电子信息产业、半导体精密组件、端子连接器、上网本、手机外壳等配套。IT模具在国内已有相当基础，并已引进了国外技术设备，个别企业生产的产品已达到世界水平，但大部分企业仍有较大差距，总量也供不应求，进口较多。对于为超大规模集成电路配套、为引线脚100以上及间隙0.2mm以下的引线框架配套、为精度5mm以上的精密微型连接件配套、为直径1.
10、6mm以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子等配套的精密模具是发展的重中之重。为汽车覆盖件及其他大中型冲压件配套的大型多工位级进模也应重点发展。3、大型及精密塑料模具塑料模具占模具总量近40%，而且这个比例还在不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑封模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，总量也供不应求，每年进口几亿美元，“十一五”期间应重点发展。4、精密模具标准件目前国内已有较大产量的模具标准
11、件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等，但质量较差，品种规模较少。这些产品不但国内配套大量需要，出口前景也很好，应继续大力发展。氮气缸和热流道元件国内至今无正规的专业厂生产，主要依靠进口，应在现有基础上提高水平，形成标准，并组织规模化生产。5、其他高技术含量的模具占模具总量近8%的压铸模具中，大型薄壁精密压铸模技术含量高，难度大。镁合金压铸模和真空压铸成形模目前虽然刚起步，但发展前景好，有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。这些高技术含量的模具在“十一五”期间也应重点发展。(三)、未来
12、10年六大技术成发展重点高新技术蓬勃发展的今天，为保证属高新技术产业的模具工业快速发展，模具行业中许多共性技术也必须更上一层楼，应不断开发和推广应用并积极应用高新技术。主要措施如下：1、开发拥有自主知识产权。适合于我国国情，具有较高水平的模具设计、加工及模具企业管理的软件，不断提高软件的智能化、集成化程度，并推广应用。2、推广应用高速、高精加工技术并研制相应设备。高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精电加工及复合加工等。在未来15年左右的时间里，我国机床行业应向模具行业逐步提供适合于模具高速高精加工的相应设备，如有可能，建议开发拥有自主知识产权、精度能达到00001mm的高精度模具制造设备
13、。3、快速原型和快速经济模具制造新技术的进一步开发、提高和应用。4、大力发展和推广信息化、数字化技术。例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的研发及推广应用；包括大型级进模及高精密和高复杂性的高技术含量的先进模具三维设计和制造技术的研发；包括冲压工艺设计系统、模具型面设计系统、成形分析系统、模具结构设计系统、模具CAM系统和冲压专家咨询系统的车身模具数字化设计制造系统的研发；模具的集成、柔性及自动加工技术和网络虚拟技术等。5、模具制造新工艺、新技术。模具制造的节能、节材技术，模具热处理、表面光整加工和表面处理新技术等。6、高性能模具材料的研制、系列化及其正确选用。(四)、几个建议力促中国模具工业
14、发展模具是制造业的重要基础装备，它是“无以伦比的效益放大器”。没有高水平的模具，也就没有高水平的工业产品，因此模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。正因为模具的重要性及其在国民经济中的重要地位，因此自1998年3月国务院颁布当前产业政策要点的决定以来，模具工业一直被提到很高的位置，国家也给予了一些鼓励和扶持政策。在国家支持下，虽然我国模具产值已是世界第三，但总体水平仍要比工业发达国家落后许多，模具工业在我国仍旧还是幼稚工业，模具进出口逆差每年超过10亿美元。随着我国加入WTO，模具出口前景越来越好，我国模具工业还需发展得更快些，才能适应形势的发展。模具工业要发展得更快些，就需要
15、调动各种积极因素，需要得到各方面的大力支持。第二章 拉伸模具设计2.1工件图 2.2 工艺性分析冲裁工艺设计包括冲裁件的工艺性分析、冲裁工艺方案的确定和技术经济分析等内容，合格的冲裁件质量和经济的工艺成本是衡量冲裁工艺设计的主要指标。冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大影响。 该零件为不带凸缘筒型件，要求内形尺寸。料厚t=2mm,没有厚度不变的要求，零件形状简单对称，底部圆角半径r=5mmt,满足拉深工艺对形状和圆角半径的要求， 尺寸为未注公差，满足拉深工艺对精度等级的要求；零件选用材料08钢的拉深性能好，易于拉深成形。所以，该零件的拉深工艺性好可用拉深工序加工。2.3工艺方案确定 为了确定零件的成型工艺方案应先计算拉深次数及有关工序尺寸。板料厚度t=2mm,按中线尺寸计算如下：2.3.1选取修边余量 h/d=27.75/92=0.302根据制件高度h及制件的高度d之比查塑性成型工艺与模具设计教材表4-1选取 2.3.2,计算瓶坯直径r=5mm, h=23.5mm d1=80mm, d2=92mm, H=27.75mm2.3.3毛坯相对厚度 t/D*100=2/133*100=1.5 按塑性成型工艺与模具设计教材表4-4知用压
