1、 1目 录摘 要 .IAbstract: .II第 1 章 绪论 .11.1 引言 .11.2 本课题的意义 .21.3 复合模国内外发展状况 .31.4 我国复合模存在的问题 .41.5 本设计总体思路和要解决的主要问题 .5第 2 章 成形方案设计 .62.1 冲压件工艺分析 .62.2 工艺方案的确定 .72.3 毛坯的尺寸计算 .72.4 确定拉深次数 .82.5 搭边值的确定 .102.6 步距及条料宽度的确定 .102.7 材料利用率计算 .102.8 工艺卡片 .11第 3 章 落料拉深复合模的设计 .133.1 落料拉深模具结构设计 .133.1.1 复合模模架 .133.1.
2、2 复合模模座 .133.1.3 复合模模柄 .133.1.4 卸料装置与出件方式 .143.1.5 复合模导向装置 .153.1.6 凸模固定板设计 .163.1.7 卸料板的设计 .163.1.8 复合模压料装置 .163.2 压力及压力中心的计算 .173.2.1 计算工序压力 .173.2.2 确定压力中心 .183.2.3 初选压力机 .1813.3 落料凸凹模刃口尺寸的计算 .183.4 拉深模具工艺计算 .203.4.1 凸、凹模工作部分的尺寸和公差 .203.5 落料拉深模具工作零件结构设计 .203.5.1 落料凹模结构设计 .203.5.2 拉深凸模结构设计 .213.5.
3、3 凸凹模结构设计 .213.6 校核冲压设备 .22第 4 章 冲孔模具设计 .234.1 冲孔模结构件的设计 .234.1.1 冲孔模模架 .234.1.2 冲孔模模座 .234.1.3 冲孔模模柄 .234.1.4 冲孔模导向装置 .234.1.5 冲孔其他板块的设计 .244.2 冲孔模具工艺计算 .244.2.1 冲孔模总裁力的计算 .234.2.2 冲孔模压力中心的确定 .254.2.3 冲孔模凸凹模刃口尺寸的计算 .254.2.4 冲孔凸模强度校核 .264.2.5 冲孔模弹性元件的选择 .274.2.6 初选冲压设备 .274.3 冲孔模工作零件结构设计 .274.3.1 冲孔
4、凸模结构设计 .274.3.2 冲孔凹模结构设计 .284.3.3 选择和确定模具主要零部件的结构与尺寸 .284.4 校核冲压设备 .29结束语 .30参考文献 .31致 谢 .32附 录 .331调温器外壳的成型工艺与模具设计摘要：模具行业被美称为“工业之母” ，模具技术已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。近年来，我国冷冲模发展迅速。目前，冷冲模具在整个模具行业中所占比重约为 30%，塑料模具的地位将会有所提升。温器外壳是大批量生产的中小型冲压件，它的成型工艺包括冲孔、弯曲、胀形等多个工序和多个工种。本设计首先对零件进行了详细的成形工艺性分析并确定其成形工艺方案，然后确定排样方案，最
5、后进行模具总体结构设计及主要零部件的结构设计。关键词：冲压模具设计；冷冲模；成型工艺分析;排样1IForming Technics and Die Designof Thermostat housingAbstract: Now, mold is “the mother of industry“. Mold technology has become a important symbol level of national machinery manufacture. In recent years,the cold-punching mould industry development fa
6、st in China. It hold about 30 percent of the whole mold industry. The place of the cold-punching mould will be increased. Thermostat housing is the mass production of small and medium-sized stamping,Its forming process include punching,bending,bulging and other types of processes and procedures.The
7、first of the design is taking the particular analysis of the processing and desiding its forming process,then determining the layout scheme.mold design and structure of main parts of the structure design,Finally,designing the total mold structure and the main parts and components of the structure.Af
8、ter analyzing to forming technics of he workpiece, Keywords: Stamping die design;Analyzing to forming technics;Layout110第 1 章 绪论1.1 引言 近年来，中国冷冲压模具制造水平已有较大提高。大型冷冲压模具已能生产单套重量达到 50t 以上的注塑模，精密冷冲压模具的精度已达到 2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔冷冲压模具已能生产一模 7800 腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达 6m/min 以上的高速塑料异型材挤出模具及
9、主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM 技术的应用面已大为扩展，高速加工及 RP/RT 等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了冷冲压模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。 经过近几年的发展，冷冲压模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势： （1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货
10、周期放在首位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业千方百计提高自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。 （2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。 （3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手
11、段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有 10 多个国家级高新技术企业，约 200 个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然，111目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 （4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是 CAD/CAM 的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了 CA
12、E、CAT、PDM、 CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP 等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。（5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。 （6）发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐。1.2 本课
13、题的意义本毕业设计课题主要研究的是调温器外壳的成型工艺与模具设计。本产品属于中小型冲压件，工序简单，适合用复合模具快速成型大批量生产。冷冲压工艺在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛，材料利用率高，生产率高，能耗小，设备结构简单，操作简单方便，产品质量稳定性的提高，互换性好，同时也适合加工一些复杂形状的零件。然而，随着产品的不断更新换代，中小型冲压件种类增加，不同类型的产品，冲压件互换性低，单个零部件的生命周期较短，对模具设计与制造也提出了更高的要求，同时也意味着成本的增加。在这样的市场环境下，需要设计者找到方法，改变新产品的设计流程和组织方式，从而缩短新产品的开发周期，适应市场需求。所
14、以，研究本课题具有重要的意义。在信息化带动产业化经济发展的今天，我们既要看到我们取得的成果，又要回顾重新审视我们的落后，既要抓住机遇，采取措施，也要在全球化经济日渐加速的情况下，尽可能地提高冷冲压模具设计的水平，进入国际市场中去，促进中国模具行业的设计水平快速发展，有两方面应予以重视： 随着市场脚步的发展，新材料多样化成型方式今后必然会不断的向前发展，因此对模具的要求也会越来越高。为了满足市场需要，未来的冷冲压模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，112下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。 （1）超大型、超精密、长寿命、高效
15、模具将得到发展。 （2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 （3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的 RP/RT 技术将得到快速发展。 （4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP 及 PDM/PLM/ERP 等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。 （5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。 （6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。 （7）各种模具材料处理技术，如淬火、退火、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。
16、（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 （9）模具技术将会迅速发展起来，三维制图软件和其它模具辅助技术也将会有所发展。 （10）模具设计标准化程度将不断提高。 （11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天， “绿色模具” 的概念已逐渐被提到议事日程上来。即，今后的模具，从结构设计、原材料选用、制造工艺及模具修复和报废，以及模具材料的回收利用等各个方面，都将越来越考虑其节约资源、重复使用、利于环保，以及可持续发展这一重要因素。通过对调温器外壳的成型工艺及模具设计，我们从懵懵懂懂的门外汉，到今天能够独立设计出落料拉伸复合模，冲孔模，我们成长着，我们努力着，虽说三个月的设
17、计步步唯艰，但是一步一个脚印的我们，从困难中走了出来，调温器外壳的成型工艺与模具设计亦成为了我们进入模具领域的一扇门。 1.3 复合模国内外发展状况在国外，特别是欧美和日韩等发达地区的模具工业起步较早，拥有比较先进的生产管理技术及经验，值得我们国内模具行业学习和借鉴。在欧美，许多模具企业将高新技术应用于模具的设计和制造，主要体现在6（1）充分发挥了信息技术带动和提升模具工业的优越性；（2）高速切削、五轴高速加工技术基本普及，大大缩减制模周期，提高企业的市113场竞争力；（3）快速成形技术和快速制模技术得到普遍应用；（4）从事模具行业的人员精简，一专多能，一人多职，精益生产；（5）模具产品专业化
18、，市场定位准确；（6）采用先进的管理信息系统，实现集成化管理；工艺管理先进、标准化程度高。日本模具加工的未来发展方向主要表现为无人手修模、无放电加工、加工时间缩短、五轴加工等方面。中国虽然在很早以前就制造模具和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方。因此一直发展缓慢。1984 成立了中国模具工业协会，1987 年模具首次被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的厂点约 6 000 家。总产值约 30 亿元。随着中国改革开放的日益深入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具产业得到快速发展。在市场竞争
19、中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。20 世纪 90 年代以来，中国在汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM 技术。国家科委 863 计划将东风汽车公司作为 CIMS 应用示范点，由华中理工大学作为技术依托单位，开发了汽车车身与覆盖件模具 CAD/CAM 软件系统，在模具和设计制造中得到了实际应用，取得显著效益。现在，吉林大学和湖南大学也成功地开发出了汽车覆盖件模具的 CAD/CAE 系统，并达到了较高水平，在生产中得到应用，收到了良好的效果。模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备，具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点，被广泛应
20、用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。然而，与国际先进水平相比，中国的模具行业的差距不仅表现在精度差距大、交货周期长等方面，模具寿命也只有国际先水平的50左右，大型、精密、技术含量高的轿车覆盖件冲压模具和精密冲裁模具，每年都需要花费大量资金进口。1.4 我国复合模存在的问题 中国冷冲压模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题。 （1）发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有 10 年
21、以上的差距。 114（2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。（3）大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够重视。模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。 （4）供需矛盾短期难以缓解。近几年，国产冷冲压模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率
22、更低，估计不足 60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。5）体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。1.5 本设计总体思路和要解决的主要问题总体思路：首先是对零件进行工艺性性分析，进行合理的排样，设计出较为合格的模具，对所设计的模具进行可行性分析，完成整个模具的设计。调温器外壳的冲压工艺及模具设计主要采用单工序
23、模进行生产，本人认为所用到的工序：落料、拉深、冲孔、翻边、修边等。考虑到模具设计的生产周期及生产成本等问题，通过查阅资料设计了以下方案通过对比选择其中最优方案（具体的分析过程和比较在后面工艺分析都有提到） 。设计中遇到的问题有：（1）复合模的设计中,应尽可能的使压力中心适中,安排较为合适的冲压工序,必须使零件的压力中心与模具力度中心相对应,以求模具冲裁平稳,制件形状规正，提高模具使用寿命等。（2）材料对所设计的模具而言，是重中之重，是模具设计的灵魂，选择合适的材料对了解模具零件的制造与维修,对模具的加工实现优化配置都有举足轻重的作用。而选择合适的材料成为了我们的难题。 （3）模具装配图和零件图的绘制，能借助于 CAD、UG 软件进行模具辅助设计。115第 2 章 成形方案设计2.1 冲压件工艺分析调温器外壳及三维实体模型如图 2.1、图 2.2 所示：图 2.1 调温器外壳零件图图 2.2 调温器外壳零件图工艺分析从冲压件的原材料、冲压件的形状尺寸及其要求的精度、技术要求三方面分析。（1）冲压件的原材料本课题零件材料为 08 钢，是普通的碳素工具钢，具有良好的综合力学性能，良好
