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1、第1章 前言近年来，我国模具行业一直保持着良好的开展势头，这种势头是否还会延续下去，这是业内人士十分关注的问题。我国模具行业尽管面临着在中低端产品领域国内企业竞争日趋剧烈以及在中高端产品领域国外或外资企业压力日益增大的局面，但经过近年来的持续开展，实力已大大增强，完全有能力变压力为动力，继续保持平稳开展。1. 有利因素模具行业内部体制改革和机制转换加速，产业结构渐趋合理，并且加强了管理，提高了水平。为了适应形势，我国模具行业近几年来加快了体制改革和机制转换步伐，“三资和民营企业已占行业主导地位，装备水平和产品水平有了较大的提升，管理有了很大进步。许多企业已应用了CAD/CAM/CAE一体化技术
2、、三维设计技术、 ERP和IM3等信息管理技术以及高速加工、快速成型、虚拟仿真及网络技术等许多高新技术，不少企业已提出了“生产专业化、产品品牌化、企业现代化、市场国际化等企业开展战略。通过各种质量体系认证的企业一年比一年多。规模经济产生效益，模具集群生产开展迅速。在“小而精专的专业化不断开展的同时，近年来，规模效应已被愈加重视。除了把企业做强做大，使规模经济产生效益之外，模具集群生产也不断显示其优越性，因而“模具城、“模具园区、“模具生产基地等各种集群生产形式在全国迅速开展。据不少企业反映，集群生产与分散生产相比，至少有以下好处：市场更广阔了，协作更方便了，生产本钱降低了，相互交流多了，优惠政
3、策享受到了。目前全国年产1亿元以上模具的企业已有40多个，超过3000万元以上的企业已有200多个，具有一定规模的“模具城已有近十个，正在建设或正在筹建的还有十多个。这些模具集聚生产基地的建设，对我国模具工业的开展起到了积极的促进作用。模具技术含量不断提高，属于高新技术产品的模具越来越多。例如汽车零部件级进模具、精密多工位级进模具、轿车大型复杂覆盖件冲压模具、自动化汽车内饰件浇注模具、高强度板热压成型模具等。随着高新技术的开展，越来越多的模具生产企业被各级政府有关部门认定为高新技术企业。据中国模协初步统计，目前模具行业国家级高新技术企业有7家，省、市级高新技术企业已有近百家。国际模具资本向我国
4、转移的趋势十清楚显，模具出口前景很好。由于我国模具特别是中、低档模具在国际市场上存在着较大的价格优势，有的模具价格甚至只有国际市场的几分之一，再加上我国有较低廉的优质劳动力资源及较好的技术根底和根底配套设施，因此近年来外商在我国模具行业的投资额一年比一年大，到我国采购模具的跨国公司也越来越多。2. 不利因素虽然我国模具行业已经驶入开展快车道，但由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面，与国际水平和工业先进国家相比尚有较大差距，所以还不能满足我国制造业开展的需求。特别是在精密、大型、复杂、长寿命模具方面，仍旧供不应求。因此，每年尚需大量进口。现阶段模具原材料价格和人员工资不断上涨，但模具价格却不涨
5、反落，致使模具企业利润不断下降，局部企业出现亏损，亏损额增大。据中国模具工业协会对全国 270个主要模具生产企业调查，2005年产值利润率比上年下降了个百分点，销售收入利润率比上年下降了个百分点。全国规模以上企业全年亏损额2005年达亿元，大幅增加。这一趋势，还在延续。人才紧缺日益突出。虽然近年来我国模具行业职工队伍开展迅速，估计目前已达近百万人，但仍然跟不上行业开展需求。一是总量缺乏，二是素质不够，适应不了行业开展的需求。根据有关资料，全国模具行业从业人员约缺口30万50万人，其中工程技术人员约占20%。目前尤其紧缺的是高素质和高水平的模具企业管理人员和中高层技术人员及高级技术工人。市场竞争
6、加剧。我国模具市场竞争在不断加剧，其表现是模具产品价格连年走低。中高档模具市场上主要是我国重点骨干企业与境外企业及境内“三资企业的竞争，中低档模具市场上主要是民营企业之间的竞争。有的已经是进入无序状态，到了扰乱正常市场秩序的地步。由于过低价格所必然造成的低质量，已严重影响一些企业的生存，迫使某些企业加速调整其定位，少数企业面临被淘汰局面也是缺乏为奇的。当前全球制造业转移的规模不断加大，速度也不断加快，并正向深度和广度延伸，而我国的模具制造业正是承接转移的较为理想之地，在多重有利条件下，我国内模具行业的未来将展现出一派美好景色。1.2 模具的开展趋势现代模具与传统模具不同，它不仅形状与结构十分复
7、杂，而且技术要求更高，用传统的模具制造方法显然难于制造，必须借助于现代化科学技术的开展，采用先进制造技术，才能到达技术要求。当前整个工业生产的开展特点是产品品种多、更新快、市场竞争剧烈。为适应市场对模具制造的短交货期，高精度、低本钱的迫切要求，模具将有如下开展趋势。1. 愈来愈高的模具精度10年前，精密模具一般为5m，现在已达23m，不久1m精度的模具即将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1m以内，这就要求开展超精加工。2. 日趋大型化的模具这一方面是由于用模具成形的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求的一摸多腔现在有的已达一摸几百腔所致。3. 进一步开展多
8、功能复合模具一幅多功能模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能复合生产出来的不再是单个零件，二是成批组件，可大大缩短产品的生产及装配周期，对模具材料的性能要求也越来越高。4. 日益增多高档次模具一是用于汽车、飞机、精密机械的纳米级(m)精密加工；二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米级m)精密加工；三是用于超精密电子器件的毫微米级m精密加工。5. 增多挤压模及粉末锻模由于汽车、车辆和电机等产品向轻量化开展，如以铝代钢，非全密度成形，高分子材料、复合材料、工程陶瓷、超硬材料成形和加工。新型材料的采用，不仅改变产品结构和性能而使是生产工艺发生了根本变革，相应地出现了液态
9、半固态挤压模具及粉末锻模。对这些模具的制造精度要求是高的。6. 日渐广泛应用模具标准件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本钱。7. 大力开展快速制造模具目前是多品种小批量生产时代，一方面是产品使用周期缩短，另一方面品种更新快，这就要求模具生产周期越短越好。因此快速成型模具将越来越引起人们的重视和关注。1.3 隔帽零件设计的背景和意义按照汽车开展趋势，今后汽车模具产品的技术含量将日益增加，大型化、复杂化、精密化、自动化是其开展方向。“谁能在短时间内向用户提供物美价廉的模具产品，谁就能在剧烈的竞争中赢得市场。能不能从汽车模具大国向模具强国转变，
10、就要看这些模具企业能不能做到“短、高、低，能否在人才、技术、管理水平、营销能力方面胜出。这是业内人事说的一句话。可见汽车行业开展之快，同时看到模具在汽车行业中的重要地位，模具专业人才的需求也是越来越大，而对于一个毕业生来说，这也是我们的机遇。本次毕业设计题目为隔帽的模具设计及加工工艺。隔帽为汽车上的一个小零件，在汽车上广泛使用，而隔帽也是一个典型的模具成型零件，其工序包括落料、拉深和冲孔，都是模具设计中最根底，但也是最典型的工序，对一个模具设计初学者来说，扎实的根底知识与典型结构的掌握是今后从事设计行业资本，所以本次毕业设计是我们从学校走向社会的一个台阶，是一个珍贵的锻炼时机。第2章 分析零件
11、的工艺性2.1 零件的工艺性冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料冲压加工工序必要的辅助工序质量检验组合、包装的全过程，但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。该零件是隔帽，如图1-1，该零件可看成带凸缘的筒形件，料厚，拉深后厚度不变；零件底部圆角半径r=1mm凸缘处的圆角半径为；尺寸公差都为自由公差，满足拉深工艺对精度等级的要求。工艺性对精度的要求是一般情
12、况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级；对于精度要求高的拉深件，应在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于材料各向异性的影响，拉深件的口部或凸缘外缘一般是不整齐的，出现“突耳现象，需要增加切边工序。影响拉深件工艺性的因素主要有拉深件的结构与尺寸、精度和材料。拉深工艺性对结构与尺寸的要求是拉深件因尽量简单、对称，并能一次拉深成形；拉深件的壁厚公差或变薄量一般不应超出拉深工艺壁厚变化规律；当零件一次拉深的变形程度过大时，为防止拉裂，需采用屡次拉深，这时在保证必要的外表质量前提下，应允许内、外外表存在拉深过程中可能产生的痕迹；在保证装配要求下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度；拉深
13、件的径向尺寸应只标注外形尺寸或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺寸。工艺性要求材料具有良好的塑性，屈强比值越小，一次拉深允许的极限变形程度越大，拉深的性能越好；板厚方向性系数r和板平面方向性系数反映了材料的各向异性性能，当r较大或较小时，材料宽度的变形比厚度方向的变形容易，板平面方向性能差异较小，拉深过程中材料不易变薄或拉裂，因而有利于拉深成形。该零件结构较简单、形状对称，完全由圆弧和直线组成，没有长的悬臂和狭槽。零件尺寸除中心孔和两中心孔的距离尺寸接近IT11级外，其余尺寸均为自由尺寸且无其他特殊要求，利用普通冲裁方法可以到达零件图样要求。零件材料为Q235，退火抗拉强度为450Mpa，屈服
14、强度为235Mpa。此材料具有良好的结构强度和塑性，其冲裁加工性较好。该零件的冲裁性较好，可以冲裁加工，适于大批大量。图2-1 工件图2.2 确定工艺方案根据以上分析和计算结合工艺方案的主要原那么，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下根本工序:落料、拉深和冲孔。根据这些根本工序，可以拟出如下几种工艺方案：隔帽零件的根本加工工序包括落料、拉深和冲孔三步，由于零件为拉深件，必须先进行落料，然后才能进行拉深和冲孔，而所以落料必须放在工序的第一步，而拉深和冲孔两步工序中，如果先冲孔再拉深，有可能影响孔的尺寸精度以及同轴度，所以工序最后确定为：落料拉深冲孔。 按其可行性初步设计了三套模具方案：1三
15、个简单模，即要分别做出落料、拉深、冲孔三套模具。2一个连续复合模，即利用连续模分开两步或三步使零件成型。3一个复合模，即一个落料拉深冲孔复合模。 方案的比拟与选择 方案2是三个方案中效率最高的，同时也是最复杂的，拉深之前的落料是必须的，落料以后的定位对于连续模来说是比拟困难的，而且落料上不可能再打孔进行定位，同时连续模还需要增加抬料和送料机构，结构复杂而且不便于维修；方案1相对于其它两个方案来说最简单，只需要三套简单模，但由于模具分开，生产效率就相对要低一些；方案3应该是一个中间方案，模具结构并不复杂，效率也比拟高，应选取方案3作为本次设计的模具方案。隔帽的相关要求：该零件材料选用Q235，零件要求无严重划伤，孔不许有变形，此外还要满足有关技术要求如减小加工硬化现象防止起皱等。从形状上分析，该零件在落料后经过拉深和冲孔即可成型。零件各尺寸精度要求都低于IT10，而对于厚度为的材料，模具制造精度只要到达IT9即可满足零件精度要求，使用模具在满足精度要求的前提下可以很大的提高生产效率。而零件年产量。属于大批量生产，可以选择单工序模、连续模、复合模或自动模。该零件属于薄壁旋转体拉深件，直径的孔，精度为IT12，直径的孔，精度为IT12，拉深高度，精度为IT1213，均为IT11精度，可以通过一般的冲压加工方法成型，而R1和的圆角半径可以通过辅助加工到达要求。2.3 计算毛坯尺寸
