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1、济南大学毕业设计第一章 前言1.1 中国模具的发展现状模具是机械、汽车、电子、通讯、仪表、家电工业产品的基础工艺装备， 模具制造是一切制造业之首，模具行业实现工业化和商品化生产，是制造业生产技术进步的标志。现代模具设计与制造技术，涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程管理等学科专业范围。中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业一直以每年15左右的增长速度快速发展。目前，根据专家统计统计，中国约有模具生产厂点2万余家，从业人员有50多万人，全年模具产值达534亿元人民币。近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精
2、密、复杂、长寿命模具标准件、模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快；随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展很快。中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。1.2 中国模具的发展趋势“十二五”时期是我国妥善应对国内外发展环境重大变化、加快实现全面建设小康社会目标的关键时期，也是我国模具制造行业健康发展的关键时期，国内外环境不确定因素虽然很多，但我国经济发展仍在高速增长期内，我国模
3、具在国际模具市场上的比较优势仍旧存在，国内模具市场预期也继续看好，模具行业发展呈现大趋势。一是模具的精度越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5微米，现在已达到23微米，不久1微米精度的模具将上市。这要求超精加工。 二是模具日趋大型化。这是由于模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的一模多腔所造成的。 三是多功能复合模具将进一步发展。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，对钢材的性能要求也越来越高。 四是热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，因此热流道技术的应用在外国
4、发展很快，许多塑料模具厂生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术，有的厂家使用率达到80%以上，效果十分明显。热流道模具在我国也已生产，有些企业使用率上升到20%30%。 五是随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制，所以对模具钢的性能要求很严。 六是标准件的应用将日渐广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用在十五期间必将得到较大的发展。 七是快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量
5、生产时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。由此，一方面是制品使用周期缩短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好。因此开发快速经济模具将越来越引起人们的关注。 八是随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 九是模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。 十是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。第二章 工艺方案的制订2.1 零件的工艺性分析本
6、零件为汽车仪表板，材料为Q235，板厚为1，大批量生产。图2.1 汽车仪表板该零件有四处90度弯曲，有多处冲孔。因而此工件包含了落料，弯曲，冲孔等工艺步骤。其工件最小圆角半径1mm符合最小圆角半径要求。从技术要求和使用条件来看，零件的精度要求一般，适合冲压生产。工件的冲压精度和粗糙度都要求不高，符合冲裁要求。2.2 毛胚尺寸计算工件的主要成形工序为落料、弯曲、冲孔，零件尺寸如图2.4，所以毛坯的尺寸即为弯曲件的展开尺寸。U型弯曲件的毛胚展开长度计算公式 （2-1）式中 U型弯曲件直边长度U型弯曲件直边长度U型弯曲件直边长度弯曲半径弯曲件厚度中性层位移系数则工件毛坯的长度L1为工件毛坯的宽度L2
7、为依上所述，该零件的坯料尺寸可定为长度404，宽度350。2.3 工艺方案的制定经过以上分析，可以进一步明确，该零件的冲压加工包括以下基本工序：落料、冲孔、弯曲。此工件的成形工艺可以有以下几种方案：方案一：按照基本工序顺序：落料冲孔弯曲方案二：落料弯曲冲孔方案三：落料、冲孔复合，其他按照基本工序：落料、冲孔弯曲分析以上三种方案，可以看到：方案一：按照基本工序排列的冲压工艺每步工序都只使用简单模具，结构简单，制造周期短，成本较低，但不能保证冲孔件孔的精度。方案二：落料后先弯曲，再冲孔，不仅使模具结构简单，制造周期短，成本较低，而且保证冲孔件孔的精度。方案三：将落料、冲孔复合，实现二道工序在一副模
8、具上完成，减少了工序数和模具数，但模具复杂，提高了生产成本。通过上述对三种方案的分析，最终选用方案二：落料弯曲冲孔（1） 零件的排样图，如图2.2。搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，由板厚1查搭边数值表，沿边搭边为2，工件间搭边为1.5。图2.2 排样图（2） 第一步工序：落料，工件如图2.3。 图2.3 落料工件图（3） 第二步工序：弯曲，工件如图2.4图2.4 弯曲工件图（4） 第三步工序：冲孔，工件如图2.5。图2.5 冲孔工件图第三章 落料模设计3.1冲压工艺的计算3.1.1排样方案查表2-12 合理搭边值 1，确定搭边数值。当t=1时，沿边搭边为2，工件间搭边为1.5。图3.1 排样图
9、一个进距的材料利用率 % （3-1）式中 A冲裁件的面积； n一个进距内冲裁件数目； b条料宽度； h进距；所以 = =98.32%3.1.2冲压压力的计算（1） 落料冲裁力 （3-2）式中 f1系数；取决于材料的屈强比，可从图2-5 f1与材料屈强比的关系1求得，因此取f1=0.65； L落料件周长； 材料厚度； 材料抗拉强度；Q235 =375460，取=420；所以 =0.652（404+350）1420 =411.68(KN)（2） 推件力的计算 （3-3）式中 n卡在凹模洞口里的工件数； k2推件力系数；查表2-7 卸料力、推件力和顶件力系数1，取k2=0.055； F0落料力；所以
10、 =10.055411.68 =22.64(KN)（3） 总冲压力的计算 （3-4） =411.68+22.64 =434.32(KN)（4） 压力机的初步选择选择压力机吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及波动、力学性能等因素，实际冲裁力可能增大，所以取 （3-5） =564.62(KN) 因此初步选择压力机的型号为J2363开式双柱可倾压力机，公称压力为630KN，最大封闭高度为360，最小封闭高度为270。3.1.3模具的压力中心的计算由于毛坯内外周边形状对称，所以模具的几何中心就是压力中心。3.1.4模具刃口尺寸的计算根据表2-4 冲裁模始用间隙1查得间隙值Zmin=0.10，Zmax=0.
11、14。根据表2-15凸凹模的制造公差表1查得凸凹模的制造公差为： 凸模 凹模 为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙： 因为 则 由于零件形状比较简单，所以凸凹模可以分开加工，且零件的公差等级为IT12，精度要求不高。由零件的基本尺寸L1=404,L2=350,L3=384,L4=330 查表3-2常用尺寸的标准公差数值表6得公差查表2-7 系数x7得系数则落料凹模的尺寸： （3-6） 落料凸模的尺寸： (3-7) 3.2落料模主要零件的设计3.2.1落料凹模（1） 厚度Ha 查表9-6 凹模厚度H和壁厚C1，从凹模孔的最大宽度（404200）及料厚（10.81.5），取凹模厚度Ha=30，壁厚C=48。（2） 凹模的外形尺寸由壁厚C=48，可确定凹模的外形尺寸。 凹模长：404+48+48=500 凹模宽：350+48+48=446（3） 刃壁形式因此落料模结构简单，且材料较薄，结合表9-3 常见冲裁凹模刃口及孔壁结构形式1选择序号4直壁形式。
