1、 本科毕业设计（论文） 题 目 基于 Proe 的防护盖 冲压模具设计 姓 名 专 业 机 械设计制造及其自化 学 号 200933072 指导教师 机械 工程系 二一 三 年 五 月 摘 要 本文通过对矩形防护盖的冲压工艺分析、零件的冲压工艺方案的确定，设计出合理的冲压模具，具体介绍了矩形工艺方案 确定方法，通过计算外壳拉深模模具中的毛坯尺寸、冲压过程中的各工艺力等主要工艺参数和落料刃口、冲孔刃口等主要工作部分尺寸，设计出主要零件结构和实体模型，绘制了模具的装配图及部分主要凸凹模的零件图。 此模具设计的特点是尝试使用复杂的复合模具，解决常规冲压工艺模具套数多、工艺路线长、生产成本高、效率低等
2、缺点。并为以后此类零件冲压工艺的编制及模具设计提供了可靠的依据。 关键词：矩形件 ； 冲压工艺分析 ； 模具结构 ； 拉伸成形 Stamping process and dies design of protecting lid ABSTRACT Through the rectangular end cap stamping process, parts stamping process to determine the program to design a reasonable stamping dies, specific rectangular process plan to det
3、ermine to pull the deep mold the rough size by calculating the shell, the stamping processthe process force main process parameters such as blanking edge, punching edge of the working portion size, the design of the main parts of the structure and the solid model, draw the diagram of the mold assemb
4、ly drawing and some of the major parts of the punch and die. This mold design features is to try to use the complex composite molds, to solve the shortcomings of conventional stamping process mold 16072, the length of routes, high production costs and low efficiency. And provide a reliable basis for
5、 the future preparation of such parts stamping process and die design. Keywords： Rectangular parts； Stamping process analysis； Die structure； Stretch forming目 录 前 言 . 1 1 绪论 . 3 1.1 模具行业的发展现状及市场前景 . 3 1.2 冲压工艺介绍 . 3 1.3 冲压工艺的种类 . 4 1.4 冲压行业阻力和障碍与突破 . 5 2 产品图及零件冲压工艺性分析 . 8 2.1 零件的形状和尺寸分析 . 9 2.2 零件材料
6、分析 . 9 2.3 工件尺寸精度与表面粗造度 . 9 2.3.1 工件尺寸精度 . 9 2.3.2 工件表面粗造度 . 10 2.4 毛坯尺寸的计算 . 10 2.5 工艺方案的确定 . 12 2.6 制件工序流程图 . 13 3 主要工艺参数的计算 . 14 3.1 排样形式和裁板方案及材料利用率的计算 . 14 3.1.1 排样 . 14 3.1.2 材料利用率 . 15 3.2 计算各工序压力，选压力机 . 15 3.2.1 落料拉深冲孔工序 . 15 3.2.2 冲孔翻边修边工序 . 17 4 凸、凹模刃口尺寸计算 . 20 4.1 落料拉深冲孔模刃口尺寸的计算 . 20 4.1.1
7、 落料模刃口尺寸 . 20 4.1.2 拉深模工作部分尺寸 . 21 4.1.3 预冲孔凸凹模尺寸 . 22 4.2 修边冲孔翻边模刃口尺寸的计算 . 23 4.2.1 修边模刃口尺寸 . 23 4.2.2 翻边模工作部分尺寸 . 24 4.2.3 冲孔模工作部分尺寸 . 24 5 模具结构形式的选择 . 26 5.1 落料拉深冲孔模的设计 . 26 5.1.1 落料凹模 的设计 . 26 5.1.2 拉深凸模的设计 . 27 5.1.3 凸凹模的设计 . 28 5.1.4 推件块的设计 . 29 5.1.5 卸料板的设计 . 29 5.1.6 压边圈的设计 . 30 5.1.7 固定板、垫板
8、的设计 . 30 5.1.8 模架的选择 . 32 5.1.9 模柄的选择 . 32 5.1.10 模具整体结构的设计 . 32 5.2 落料拉深冲孔模的设计 . 34 5.2.1 修边凹模的设计 . 34 5.2.2 凸凹模的设计 . 35 5.2.3 推件块的设计 . 35 5.2.4 垫板固定板的设计 . 36 5.2.5 卸料板的设计 . 36 5.2.6 模柄、模架的选择 . 36 5.2.7 模具整体结构的设计 . 37 结 论 . 38 致 谢 . 39 参考文献 . 40 前言 1 前 言 我国冲压模具的设计 与制造，在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，取得了巨大的 进
9、步，信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术也已在很多模具企业得到应用 1。生产方面，大型冲压模具已能生产单套重量达 50 多吨的模具，为中档轿车配套的覆盖件模具 也能生产了。精度达到 12 m，寿命 2亿次左右的多工位级进模国内已有 多家企业能够生产。表面粗糙度达到 Ra 1.5 m 的精冲模，大尺寸（ 300mm）精冲模及中厚板精冲模 也已达到相当高的水平 2。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。 轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和
10、精度要求高的特点，很能 代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平， 但 模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。而随着国民 经济的迅速发展，人们越来越意识到模具对于整个工业生产的巨大作用。因为，模具生产的最终产品的价值，往往是模具价格的几十倍，上百倍 3。目前，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的最重要标志。它决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 冷冲压是各类模具中所占比例最多，应用最为广泛的一种。在汽车和家用电器等生产部门占有十 分重要的地位。冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑 性变 形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行
11、加工，以获得所需形状和尺寸 4。它和切削加工相比具有生产率高，加工成本低， 材料利用率高 ，产品尺寸精度稳定，操作简单，容易实现机械化和自动化等一系列优点。汽车、摩托车行业是冷冲模的最大市场，其占整个模具市场的一半左右。可见，随着汽车行业的发展，冷冲模在模具工业中的比例越来越大，经济的发展也将越来越迅速，这体现了模具工业在国民经济中的重要性 5。 当前，由于产品品种增多，更新加快，市场竞争的日益激烈，因此，对模具的要求是交货期短，精度高及成本低。而模具的标准化程度直接影响着这些因素。模具的标准化程度越高，专业化生产越强，模具的生产周期就会前言 2 越短，生产成本越低，模具质量越高 6。同时 模
12、具设计简化，交货期限缩短，产品更新换代就越迅速。 总上所述，我国冲压模具的发展概况和其对工业生产的重要性决定了模具设计行业的广阔前景和设计水平提高的紧迫性。 通过四年的基础课程和专业课程的学习，我对本专业的理论知识已有了系统 的掌握，为以后走上工作岗位打下了结实的基础。但实践经验匮乏，本次 模具 设计 就是在这种情况下完成的， 难免有 错误之处，敬请指正。绪论 3 1 绪论 1.1 模具行业的发展现状及市场前景 现代模具工业有 “ 不衰亡工业 ” 之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在 600亿至 650亿美元，同时，我国的 模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总
13、产值保持 13%的年增长率（据不完全统计， 2004年国内模具进口总值达到 600多亿，同时，有近 200个亿的出口），到 2005年模具产值预计为 600亿元，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 2005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。 2003年我国汽车产销量均突破 400万辆，预计 2004年产销量各突破 500万辆，轿车产量将达到 260万辆。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
14、点，从业人数约 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%。 1.2 冲压工艺介绍 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件 (冲压件 )的成形加工方法。 冲压和锻造同属塑性加工 (或称压力加工 )，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 全世界的钢材中，有 60 70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身
15、、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规 格一致，可以冲绪论 4 压出孔、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实
16、现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 1.3 冲压工艺的种类 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
17、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
18、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绪论 5 压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，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。 1.4 冲压行业阻力和障碍与突破 阻力一：机械化、自动化程度低 美国 680 条冲压线中有 70%为多工位压力机，日本国内 250 条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平
19、的大型多工位压力机在我 国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的 510倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。 突破点：加速技术改造 要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国 际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、
20、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。 阻力二：生产集中度低 许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于 “ 优而不胜，劣而不汰 ” 的状态；封头制造企业小而散，集中度 仅 39.2%。 突破点：走专业化道路 迅速改变目前 “ 大而全 ” 、 “ 散乱差 ” 的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压
