1、闽南理工学院毕业设计1目录第 1 章 绪 论 .3第 2 章 设计题目 .7第 3 章 工艺分析 .83.1 技术分析 .83.1.1 冲裁的结构工艺性 .83.1.2 弯曲的结构工艺性 .93.2 经济分析 .103.2.1 冲压件成本分析 .113.2.2 降低制造成本的措施 .123.3 结构连接件的工艺分析 .133.3.1 材 料 .133.3.2 零件结构 .133.3.3 尺寸精度 .13第 4 章 制定工艺方案 .154.1 工艺方案的分析 .154.1.1 修边余量 .154.1.2 计算毛坯尺寸 .164.1.3 确定弯曲次数（采用查图法） .164.2 工艺方案的确定 .
2、16第 5 章 工艺计算 .185.1 材料排样及材料利用率的 计算 .185.1.1 材料排样的选用原则 .185.1.2 确定板料规格和裁料方式 .185.2 冲压力的计算及设备的选择 .195.2.1 落料 .195.2.2 弯曲 .205.2.3 冲孔 .215.2.4 冲压设备的选择 .21闽南理工学院毕业设计25.3 模具压力中心的计算 .235.4 模具刃口尺寸和公差确定 .245.4.1 坯料冲裁间隙的确定 .245.4.2 落料刃口尺寸的计算 .255.4.3 弯曲工序工作部分的尺寸及间隙 .265.4.4 冲孔刃口尺寸的计算 .28第 6 章 模具结构合理性分析 .296.
3、1 模具结构图 .296.2 模具的工作过程 .30第 7 章 模具主要零件结构设计 .327.1 弹性元件的设计 .327.1.1 弹簧的设计计算 .327.1.2 卸料橡胶的设计计算 .337.2 模架的选择 .337.3 工作零件的设计 .347.3.1 凹模刃口的结构型式确定 .34结 论 .35致 谢 .36参考文献 .37闽南理工学院毕业设计3第 1 章 绪 论作为一个即将毕业的材料专业模具方向学生来说，年专业知识的学习，为以后从事冲压模具设计打下了良好的基础。同时在校时了解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的学习方向，不断提高自己的专业素养。近年中国经济快速增
4、长。各行各业快速发展，带动模具市场的持续的快速发展。模具市场内最广的板块是汽车。汽车工业历经了 2002 年到 2003 年持续两年“井喷式”发展以后，2004 年销售量和产量分别增长 15.5%和 14.11%，发展仍很快，模具市场中第二大板块是信息和电子产业。该产业近年来一直快速运营，年增长率有 20%以上。中国的微波炉、玩具、自行车分别占全世界市场份额的 50%、70%和 60%。中国的电视机、影印机、个人电脑和空调器分别占全世界市场份额的 1/3、2/3 和 2/5。冰箱已经占了 20%。这些产品制造业全是模具的大用户。在此情形之下，在中国模具工业快速发展已必然所趋。 中国已经进入 W
5、TO，在挑战与机遇并存中，机遇大于挑战是中国模具工业面临的形势。因此，一方面是模具的进出口快速发展，另一方面是外资大量进入模具行业。产生效应。1 是外资给带来了资金，和带来了市场与技术；2 是外资企业处于优势地位在市场中。此两方面效应也促进模具工业的高速发展，包括模具产品的数量、质量、品种和水平。近年来，国家产业政策也一直把模具列为支持的产品，把模具工业列为需要扶持的行业。正确的产业政策产生了正确的引导作用，也促进模具工业的快速发展和模具市场的繁荣昌盛。1.1 我国模具市场的发展趋势当代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场大多数供不应求，市场需要量维持在六百亿至六百五十亿美元，同时，我国
6、也迎来了新一轮的发展机遇的模具产业。近几年，我国模具产业保持 13%的年增长率总产值（据不全面统计，2004 年国内模具进口总值达到 600 多亿，同时，将近 200 个亿的出口） ，2005 年模具产值超过 600 亿元，模具和模具标准件出口将从现在的每年 9000 多万美元增长到 2005 年的 2 亿美元上下。单就汽车产业来说，一个型号的汽车所需模具要几千副，价值上亿元，且汽车换车型时约有 80%的模具需也要更换。另外，通讯和电子产品对模具的需求也是很大，在发达国家已经占到模具市场总和的 20%之多。 闽南理工学院毕业设计4模具的服务面很是广阔，所以模具的样式也十分繁杂。由于用户对产品美
7、观和质量的要求，这几年随着压铸件和塑料制品使用越来越多，压铸模和塑料模的产量也一年比一年多，其在模具总量中的比值也在渐渐提高。2001 年至 2004 年四年间，压铸模和塑料模在模具总量中的比例分别提升了约 0.6 个和约 2 个百分点。因为高速公路的高速发展，橡胶轮胎的子午化率不断提高，因而近年来子午线轮胎模具发展很快。广东揭阳和胶东半岛是子午线轮胎模具最为集中的地区，一些企业的子午线轮胎模具年销售额已超过 1亿元，有的已超过 2 亿元，形成了一定的规模效应。 模具标准件是模具的基础，可减少生产周期、提高质量和降低成本，因此这几年模具标准件使用覆盖率一直提高，产量也就不断增加。现在，年销售额
8、在亿元以上模具标准件生产企业也有不少，最大已经超过 10 亿元。模具标准件的样品也一直增加，质量也一直在提升。由于因为生产模具标准件门坎比较低，所以小规模私营企业有很多，之中一些企业生产条件非常简陋，原材料采购也不把关，过多地计较成本和价格，这使产品质量下降，不仅影响模具质量，又对市场造成冲击，在模具市场上发出了少些不协调的声音。 服务、质量、价格、周期，四大要素是模具销售的。在日前的模具市场中，周期越来越重要。模具材料不断增长价，工资不断增长，模具价格大多的却是不涨降价，所以压缩了模具生产企业利润空间。为了发展与生存，近年更加注重管理改善和技术进步。这些也都使得了模具市场的健康发展。因为中低
9、档的模具竞争剧烈，中高档的模具市场空间也相对较广，这样，长寿命、大型、复杂、精密等技术含量高的中高档的模具的极高发展速度，自然也就高于模具行业的发展的速度。从而促进了模具市场的产品和技术结构向着合理化方向发展，使得模具市场能更是繁荣。广东省是我国目前的模具第一大省，以三资企业为主体的广东模具市场，目前占我国模具总产值的 4 成以上。以私营企业为主体的浙江省模具生产排名我国第二。上海和江苏，近年来模具生产发展非常快，市场份额正逐年增长。辽宁、山东、福建、安徽、天津近年的发展情况相对较好，而中部和西部地区的大部分省份，其发展的速度就相对慢些。总起来说，珠江三角洲和长江三角洲是我国模具市场发展最为集
10、中的两大地区。2005 年我国经济总体上仍保持着高速发展的走势，模具主要用户行业的发展速度大都能达到 15%以上。因此，2005 年我国模具市场的增长率也在 15%以上，也就是说，2005闽南理工学院毕业设计5年我国模具的总产值超过 600 亿元人民币。用一句话来概括我国模具市场的近况，那就是“平稳向上，产需两旺” 。“十一五”期间（20062010 年）我国模具市场的发展速度可能比“十五”期间慢一些，但预计年平均增长率也会达到两位数，其最大可能是 10%12%，这一预计速度应该说是比较保守的。1.2 模具技术的发展趋势1.2.1 模具产品发展将大型化精密化 模具产品成形零件的日渐大型化，和由
11、于高生产效率要求的一模，多腔。使模具渐渐大型化。随着零件的小型化，和模具结构的要求发展精密模具的精度已经由原来的5m 提升到 23m，今后有些模具加工精度的公差要求是在 1m 以下，这就要求了发展超精加工。1.2.2 快速经济模具的前景十分广阔 现在是少批量、多品种生产的时代，在下一世纪，这种生产方式的比例将达 75%以上占工业生产。一方面是制品品种更新快，使用周期短，另一方面制品的花样变化频繁，均 要求模具的生产周期越短越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制 各种超塑性材料(聚脂、环氧等)制作或在其中间填充玻璃纤维、金属粉末等的简易模具；中、低 熔点合金模具、快速电铸模、
12、喷涂成型模具、陶瓷型吸塑模、陶瓷型精铸模、叠层模和快速 原型制造模具等快速经济模具得到进一步发展。快换冲头、快换模架等也将日益发展。另外， 采用机械手操作和计算机控制的快速试模技术、快速换模装置也会得到发展和提高。1.2.3 模具标准件的应用将渐渐广泛 使用模具标准件不仅能减少模具制造周期，而且能降低模具制造成本和提升模具质量。因此，模具标准件的应用也将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；接着要逐步形成规模生产，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。1.2.4 在模具设计制造中将全面推广 CAD/CAM/CAE 技术
13、 模具 CAE/CAD/CAM 技术是模具技术发展过程一个重要的里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。目前，全面普及、CAD/CAM/CAE 技术已经闽南理工学院毕业设计6基本的成熟。由于模具 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较，成熟的技术，近年来模具CAM/CAD 技术的软件与硬件价格已降低到中小 企业普遍能接受程度，尤其是微机的普及和应用，更为广大的模具企业的普及模具 CAM/CAD 技术行程了 良好条件。随着，微机软件的进步和发展，技术培训的工作也在日趋简化。在推广普及模具 CAM/CAD 技术的过程中，应抓住机遇，重点主要扶持国产的模具软件的应
14、用 和开发。 加大技术服务的力度和技术培训。进一步的扩大 CAE 技术的应用和范围。对于已普及了模具 CAM/CAD 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 CAPPPDM，CIMSVR 逐步深化和提高。1.2.5 模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用 英国雷尼绍公司的模具扫描系统，已经在我国 200 多家模具厂得到应用，取得不错效果。该系统提供了从实物或模型扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了研制的制造周期。如 RENSCAN200 快速扫描系统，能快速安装在先有的数控铣床及加工中心上， 用雷尼绍的
15、SP2-1 扫描测头实现迅速数据采集，控制核心是雷尼绍 TRACECUT软件，可自动生成各种不同格式的 CAD 数据及不同数控系统的加工等程序。用于模具制造业的“逆向工程” 。该公司也推出了 CYCLON 高速扫描机，是一台独立工作的专门的用来扫描的设备，不占用加工机床的工作时间。其扫描速度最高可以达 3m/min，缩短了模具制造周期，另外，他的定时探针接触力小，数据采集速度比 RENSCAN200 快，因此可以用非常细的探针，用来扫描细微的特征表面和细小的模具，扩大模具生产的品种范围。由于模具扫描系统已在摩托车、汽车、定电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间会发挥更大的作用。 1.2.6
16、模具的研磨抛光将向智能化、自动化方向发展 模具表面精加工，是模具加工过程中未能良好解决的难题。模具表面的质量对制件外观的质量和模具使用的寿命等等方面都有比较大的影响，我国目前仍然以手工研磨抛光为主，不仅工人劳动的强度较大，且质量也不稳定，效率较低(大约占到整个模具的制造周期 1/3)，制约我国模具的加工会向更高层次去发展。所以，研究抛光智能化、自动化是比较重要的发展趋势。日本早已研制数控研磨机，可以三维曲面模具研磨抛光的智能化、自动化是主要的发展趋势。日本已经研制数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛闽南理工学院毕业设计7光自动化。另外，由于模具型腔的形状比较复杂，任何一种研磨抛光的方法也有一定
17、的局限性。应注意发展特种抛光与研磨、如超声抛光、复合抛光、电化学抛光以及挤压衍磨装备与工艺，来提升模具的表面质量。 第 2 章 设计题目该设计零件为一结构连接件，其用途为一电气结构组件中的单元连接件，材料为 10钢板，料厚为 0.8，使用量较大，下图为该零件结构图。外形周边的形状需按工序顺序的多个不同工位上分割冲切，而工序顺序排列不当易影响冲件与载体的连接强度。图 2.1 制件图 1216.8 16510 206223-2.5闽南理工学院毕业设计8第 3 章 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质，
18、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。3.1 技术分析3.1.1 冲裁的结构工艺性（1）冲裁件的外形或内孔应避免尖锐的清角，在各直线或曲线的连接处，除属于无废料冲裁或采用镶拼模结构外，宜有适当的圆角，其半径的最小值如表所示：表3-1 冲裁件圆角半径的最小值（2）冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不应过小，其许可值见图3-1。 闽南理工学院毕业设计9（3）用普通冲裁模冲制的零件，其断面与零件表面并不垂直，并有明显区域性特征。采用合理使用间
19、隙冲裁模冲制的零件，光亮区域约占断面厚度的30%；凹模侧有明显的塌角，凸模侧有高度不小于0.05mm的毛刺；外形有一定程度的拱曲。冲裁件的这些特征是普通冲裁加工条件决定的。选用冲裁工艺时，必须考虑零件的这些特征。（4）凡产品图纸上未注公差的尺寸均属于未注公差尺寸。在计算凸模和凹模时，冲压件未注公差尺寸的极限偏差数值通常按GB1800-79IT14级。图 3.1 孔边距的最小值3.1.2 弯曲的结构工艺性（1）弯曲件的形状应尽量简单、对称。对称弯曲件在圆周方向上的变形是均匀的，模具加工也容易，其工艺性最好。其它形状的弯曲件，应尽量避免急剧的轮廓变化。（2）弯曲件各部分尺寸比例要恰当。尽量避免设计
20、宽凸缘和深度大的弯曲件，因为这类工件需要较多的弯曲次数。如果工件空腔不深，但凸缘直径很大，制造也很费劲。工件凸缘的外廓最好与弯曲部分的轮廓形状相似；如果凸缘的宽度不一致，仅弯曲困难，还要添加工序，还需放宽切边余量，增加金属消耗。闽南理工学院毕业设计10（3）弯曲件的圆角半径要合适。弯曲件的圆角半径，应尽量大些，以利于成形和减少弯曲次数。应满足R1t，R22t，R33t，否则，应增加整形工序。如增加一次整形工序，其圆角半径可取R1 （0.1 0.3）t，R2（0.10.3）t。（4）弯曲件厚度的不均匀现象要考虑弯曲件由于各处变形不均匀，上下壁厚变化可达1。2t 至0.75t 。多次弯曲的工件内外
21、壁上或带凸缘弯曲件的凸缘表面，应允许有弯曲过程中所产生的印痕。除非工件有特殊要求时才采用整形或赶形的方法来消除这些印痕。（5）弯曲件的尺寸精度不宜要求过高弯曲件的制造精度包括直径方向的精度和高度方向的精度。产品图上的尺寸应注明必须保证外部尺寸或是内腔尺寸，不能同时标注内外形尺寸。（6）弯曲件上的孔位布置 弯曲件上的孔位布置要合理，应设置在与主要结构面 (凸缘面) 同一平面上，或使孔壁垂直于该平面，以便冲孔与修边同时在一道工序中完成。表3-2 弯曲件直径的极限偏差（单位：mm）弯曲件直径的基本尺寸 d 弯曲件直径的基本尺寸 d材料厚度 50 50100 100300材料厚度50 50100 10
22、0300附 图0.50.60.81.01.21.50.120.150.200.250.300.350.200.300.300.350.400.300.400.500.602.02.53.04.05.06.00.400.450.500.600.700.800.500.600.700.800.901.000.700.800.901.001.101.20注 ： 弯 曲 件 外 形 要 求 取 正 偏 差 ， 内 形 要 求 取 负 偏 差 。（7）弯曲件的尺寸精度一般不高于 IT13 级，如果要求尺寸精度高于 IT13 级，则需要增加校形工序。3.2 经济分析所谓经济性，就是以最小的耗费来取得最大的经济效果。也就是生产中的“最小最大”原则。在冲压生产中，保证产品质量，完成产品数量、品种计划的前提下和产品成
