1、近几年，我国模具产业总产值保持15%的年增长率（据不完全统计，2005年国内模具进口总值达到700多亿，同时，有近250个亿的出口），到2007年模具产值预计为700亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2006年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2005年我国汽车产销量均突破550万辆，预计2007年产销量各突破700万辆，轿车产量将达到300万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约
2、50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志，就我国而言，经过了这几十年曲折的发展，模具行业也初具规模，从当初只能靠进口到现在部分进口已经跨了一大步，但还有一些精密的冲模自己还不能生产只能通过进口来满足生产需要。随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使的模具的应用和设计更为方便。随着信息产业的不断发展，模具的设计和制造也越来越趋近于国际化。现在模具的计算机辅助
3、设计和制造（CAD/CAM）技术的研究和应用。大大提搞了模具设计和制造的效率。减短了生产周期。采用模具CAD/CAM技术，还可提高模具质量，大大减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新和开发上。尤其是pro/E和UG等软件的应用更进一步推动了模具产业的发展。数控技术的发展使模具工作零件的加工趋进于自动化。电火花和线切割技术的广泛应用也对模具行业起到了飞越发展。模具的标准化程度在国内外现在也比较明显。特别是对一些通用件的使用应用的越来越多。其大大的提高了它们的互换性。加强了各个地区的合作。对整个模具的行业水平的提高也起到了重要的作用。1.2 课题来源和研究意义本设计题目由实习单
4、位提供，经系指导老师审核通过的。本设计题目涉及的主要内容是对冲压模的设计, 研究目的是在厂原有的基础上，对模具进行改进设计，提高产品质量与效益。在二十世纪中期甚至更早,国外就已经出现很多对模具及模具工业的高度评价与精辟的比喻。例如: “模具是美国工业的基石”（美国）；“模具是促进社会繁荣富强的原动力”（日本）；“模具工业是金属加工的帝王”（德国）；“模具是黄金”（东欧）等。在二十世纪未,中国人才开始认识到其极端重要性,作出了科学的评价:“模具工业是现代工业之母”（中国）。21世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化
5、和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。现今,全世界模具工业年总产值约为650亿美元，其中亚洲地区占到全世界一半的总产值。而在亚洲,最高属于日本,年产值达200亿美元上下。美国的年产值为50亿美元。中国也在后来居上,现在已经达到70亿美元。然而,产值并不等同于技术质量。虽然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，但与发展经济需求和世界先
6、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，目前仍主要依靠进口。而技术含量低的模具已供过于求,市场利润空间狭小。近五年来,平均每年进口模具约为11.2亿美元,2003年就进口了近13.7亿的模具,这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。这表示中国大陆模具业的发展潜力仍然很巨大。这就是这次研究的意义。1.3 国内外在该方向的研究现状及分析在世界上大多数国家和地区，模具及模具工业早已成为了一个行业，有专门的行业组织机构指导和推动模具工业的发展。比如日本有“型技术协会”，台湾地区有“台湾模具工业同业公会”，我国有“中国模具工业协会
7、”,各省市均有其分会。模具行业已成为一个大行业，仅我国的模具企业已达到了数万家之多。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具，中档轿车配套的覆盖件模具和多工位级进模也能生产了。模具精度达到12m，寿命2亿次左右。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模、大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。华中工学院和北京模具厂等在1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我
8、国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。21世纪开始，CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术，其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADS
9、S，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 还引进了AutoCAD CATIA 等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型（RP）传统的快
10、速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低和制造难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造。它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法。例如，目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。1.4 冲压工艺分析冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模
11、具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。 冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。 利用模具加工，可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。 冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要再经过机械加工便可以使用。 冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量的切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程
12、中材料表面不受破坏。 因此，冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。 当今，随着科学技术的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展，这些革新和发展主要表现在以下几个方面：（1）工艺分析计算方法的现代化（2）模具设计及制造技术的现代化（3）冲压生产的机械化和自动化（4）新的成型工艺以及技术的出现（5）不断改进板料的性能，以提高其成型能力和
13、使用效果。1.5 毕业设计的意义与目的毕业设计是一种综合性的训练，也是一个重要的专业实训环节，它综合性强，应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品增多，产品更新换代加快，市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专业知识，在毕业之际，特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专
14、业在学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。本次设计的目的：一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冲压模设计的实际训练，从而提高我们独立工作能力。二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识，以致能融贯通，进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。三、掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。由于本人设计水平有限，经验不足，错误难免，敬请老师批评、指导，不胜感激。2 本课题冲压件的工艺性分析冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证
15、分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲
16、压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具（供小批量生产）、复合模、多工位级进模（供大量生产），以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况
17、下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。所谓冲裁工艺性好是指能用普通的冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，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的影响。2.1 冲裁件的结构工艺性 2.1.1 冲裁件的形状图2-1.零件及尺寸零件如图2-1所示，此制件为座椅座板，其形状较简单，且对称，有圆角过渡，便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，所选材料
18、为08AL，此材料为优质碳素结构钢，力学性能，抗拉强度为330-450Mpa，抗剪强度为260-360Mpa，具有较好的冲裁性能。2.1.2 冲裁件的尺寸精度冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件的尺寸及公差，可以判断属于尺寸精度为IT12IT14的经济级普通冲压。3 制件冲压工艺方案的确定3.1 冲压工序的组合冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。冲裁方式根据下列因素确定：1、根据生产批量来确定 对于年产量需求100万件的该产品来说，采用复合模或连续模较合适。2、根据冲裁件尺寸和精度等级来确定 复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，
19、而连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级低。3、根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定 该产品的尺寸较小，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，因此常采用复合冲裁或连续冲裁。4、根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定, 对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。综上所述分析，在满足冲裁件质量与生产率的要求下，选择复合冲裁和单工序模结合的冲裁方式，其模具寿命较长，生产率高，操作较方便和工作安全性高。4 制件排样图的设计及材料利用率的计算4.1展开尺寸的计算产品工序分为落料，翻边，弯曲，冲孔，翻孔等工序，计算毛坯展开尺寸，通常是将工序反过来
20、计算。根据应变中性层在板料弯曲前后长度保持不变的特性，可将其作为确定弯曲件毛坯长度的依据。板料在塑性弯曲时，中性层的曲率半径的位置同弯曲变形程序有关，当其变形程度较小（r/t5）时，应变中性层与弯曲毛坯断面中心的轨迹相重合，即=r+t/2，但当变形弯曲程度较大（r/t5）时，因变形区内应力、应变为立体状态，中性层发生了内移。相对弯曲半径（r/t）愈小，中型层内移量愈大，且不是圆弧形状而类似抛物线形状，同时板料变薄也愈显著。这时，应变中型层的位置，可以按弯曲前后体积不变条件确定。根据以上原理，计算中型层尺寸D=203.3产品翻边时，材料流动类似弯曲，展开尺寸及图纸如图4-1，此尺寸目前是待定，在
21、实际生产时需调节。图4-1.零件展开尺寸4.2制件排样图的设计排样时需考虑如下原则：1、提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）2、合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。3、模具结构简单、寿命长。4、保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。4.2.1 搭边与料宽 1搭边 排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边值要合理确定，值过大，材料利用率低；值过小，搭边的强度与刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均
22、，损坏模具刃口。因此，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度=1.5mm，确定搭边工作间a1为2.5mm, a为2.5mm。具体可见排样图4-2。图4-2.制件排样图2送料步距和条料宽度的确定（1）送料步距 条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零件的步距S的计算公式为 S=D+a1 （1） S=143.97mm式中 D平行于送料方向的冲裁宽度；a1冲裁之间的搭边值。（2） 条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要
23、保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。当用孔定距时，可按下式计算条料宽度 B-=（Dmax+2a）- （2） =（204+22.5） -0.5 =209-0.5 mm式中 B条料的宽度（mm）；Dmax冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a侧搭边值；条料宽度的单向（负向）公差；剪切条料宽度偏差=0.5, 因此B=209-0.5 。导料板间距离：B0=B+Cmin=209+0.5=209.5 mm Cmin条料与导料板间的最小间隙。4.3 材料利用率的计算一个步距内的材料利用率为=nF/Bs100% （3）=121632.5/209144100%=71.88%式中 F一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；n一个步距内冲裁件数目；B条料宽度（mm）；s步距；5 确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心5.1 落料冲孔模落料力计算F=KL （5-1） F=1.3762.1221.5360=535009.644N =535KN式中 F冲裁力（N）；L冲裁件周边长度（mm）；材料抗剪强度（MPa）；材料厚度；（mm）K系数，通常K=1.3；冲孔力计算F=nKL （5-2） F=11.3（18.85+178+25.13+241.5）360=214095.96 N =214
