1、洛阳理工学院毕业设计（论文） I 毕业设计（论文）题目 摘 要 本设计题目为端盖冲压成形工艺与模具 设计 ，体现了板类冲压零件的设计要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冲压模具设计的基础知识，为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫并吸取了更深刻的经验。 本设计运用冲压成型工艺及模具设计的基础知识，首先分析了工件的成形工艺及模具成形结构对制件质量的影响。介绍了端盖冲压模具设计时要注意的要点，通过对制件进行工艺分析，可确定制件的成形加工 用一套复合模即可。从控制制件尺寸精度出发，对端盖冲压模具的各主要尺寸进行了理论计算，以确定各工作零件的尺寸，从模具设计到零部件
2、的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述，并应用 CAD进行各重要零件的设计。 关键词： 复合模；工艺分析；模具零部件的加工工艺。 洛阳理工学院毕业设计（论文） II 英文题目 ABSTRACT The topic of this design is the shell cover stamps forming handicraft and design for die.The requirement， content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stampi
3、ng die design. The designers foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design. This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die, first has analyzed the work piece formed c
4、raft and the die forming structure to the workpiece quality influence. Introduced the shell cover filling piece stamping die design when must pay attention to the main point, through carries on the craft analysis to the workpiece, may determine the workpiece the formed processing uses set of superpo
5、sable dies. Embarks from the control workpiece size precision, counter shell cover filling piece stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation, by determined each work components the size, designs from the die to the spare part processing craft as well as the assembly c
6、raft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design. Key words: compound die； process analysis； processing of die parts. 洛阳理工学院毕业设计（论文） 1 前 言 冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。冲压加工的应用十分广泛，不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。在现代制造业，比如汽车、拖拉机、农业机械、电机、电器、仪表、化工容器、玩
7、具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。 当然，冲压加工 在我国 也存在着一些问题和 不足 。 如 机械化、自动化程度低、生产集中度低、冲压板材自给率不足、品种规格不配套、科技成果转化慢、先进工艺推广慢、专业人才缺乏、大、精模具依赖进口等，因此，我们将还有很长的路要走。 课题来源于生产实际，探讨冲压加工中较常见零件的工 艺方法和结构设计。课题涉及知识面较广，且设计要求较高，对学生的设计能力，特别是思考能力是一个很好的锻炼。课题研究内容包括机械工程学科的力学，冲压工艺与模具设计，材料学，机械原理，机械设计，公差与互换性，机械制造工艺等知识，特别锻炼学生规范性设计的能力。使学生能得到全
8、面的锻炼。课题要求学生具备较强的机构设计能力和创新能力，对学生是一个挑战。课题为典型的机械设计类课题，涉及机械知识全面，与工程机械专业方向结合紧密。 此次课程设计主要目的是为了培养学生的综合运用所学知识的能力以及团队合作的能力。需要学生把所学的知 识重新温习一遍，并且能够灵活运用，同时要求学生要学会主动积极的去查阅手册，来了解冲压模设计所学要的各项数据。最终通过一组成员的共同努力来设计出符合实际生产要求的冲压模具。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 2 第 1章 绪 论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设
9、备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。 1.1 国内模具的现状和发展趋势 1.1.1 国内模具的现状 我国冲压模具近年来发展很快，据不完全统计， 2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 50 多万人， 2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满， 2004 年模具产值 530亿元。进口模具 18.13 亿美元，出口模具 4.91 亿美元，分别比 2003 年增长 18%、 32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为 3.69:1，进出口相抵后的进净
10、口达 13.2 亿美元，为净进口量较大的国家 在 2 万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快； “三资 “及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。 虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。低档模具过剩，高档模具供不应求，甚至有的依赖进口，因此，模具企业必须找准自己的弱点，尽快缩短与国外的差距。 (1)体制不顺，基础薄弱
11、 洛阳理工学院毕业设计（论文） 3 “三资 ”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 (2)人才严重不足，科研开发及技术攻关方面投入太少 模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代进步和技术发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改
12、造，致使科技进步不大。 (3)工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低 虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和 CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因， 引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 (4)专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受 “大而全 ”“小而全 ”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其
13、余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响 ，对模具制造周期影响尤甚。 (5)模具材料及模具相关技术落后 模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑洛阳理工学院毕业设计（论文） 4 料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。 1.1.2 国内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。 虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差
14、距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面 : (1)模具日趋大型化； (2)在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术； (3)模具扫描及数字化系统； (4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； (5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； (6)发展优质模具材料和先进的表面处理技术； (7)模具的精度将越来越高； (8)模具研磨抛光将自动化、智能化； (9)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； (10)开发新的成形工艺和模具。 1.2 国外模具的现状和发展趋势 模具是工业生产关键的工艺装
15、备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中， 60 80的零部件都要依靠模具成型。 用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600 650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产 值的三分之一。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 国外模具总量中 ,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到
16、50%以上；国外模具企业的组织形式是 “大而专 “、 “大而精 “。 2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织 -德国机械制造商联合会（ VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约 5000 家。 2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（ VDMA）会员模具企业有 90 家，这 90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右，而国外模具工业发达
17、国家大多 15 20 万美元，有的达到 25 30 万美元。 国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上，而我国才达到45 。 1.3 有凸缘圆筒形件多次拉深模具设计的设计思路 拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加 工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在 IT13 级以下，不宜高于 IT11 级。 有凸缘圆筒形件是最典型的拉深件，其工作过程很简单就一个拉深，根据计算确定它不能一次拉深成功 .因此，需要多次拉深。为了保证制件的顺
18、利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度 ,改变导柱和导套的高度的同时 ,还要注意保证导柱和导套的强度 . 导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误 差，应当边试冲边修改高度。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 第 2 章 端盖冲压工艺的分析 2.1 拉深件工艺分析 图 2-1 零件图 工件名称：端盖 生产批量：大批量 材料： 10#钢 料厚： 2mm 如右图 1 所示：工件为有凸缘圆筒形零件，且在凸缘上均匀分布 4 个洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 相同的小孔，中间有一大孔。故可得知此工件为：落料拉深冲孔所得，其
19、加工工艺过程为：落料拉深冲孔 切边。 2.1.1 设计要点 设计确定拉深模结构时为充分保证制件的质量及尺寸的精度，应注意以下几点： a.拉深高度应计算准确，且在模具结构上要留有安全余量，以便工件稍高时仍能适应。 b.拉深凸模上必须设有出气孔，并注意出气孔不能被工件包住而失去作用。 有凸缘拉深件的高度取决胜于上模行程，模具中要设计有限程器，以便于模具调整。 c.对称工件的模架要明显不对称，以防止上、下模位置装错，非旋转工件的凸、凹模装配位置必须准确可行，发防松动后发生旋转，偏移而影响工件质量，甚至损坏模具。 d.对于形状复杂，需经过多次拉深的零件，需先做拉深模，经 试压确定合适的毛坯形状和尺寸后
20、再做落料模，并在拉深模上按已定形的毛坯，设计安装定位装置。 2.2 工艺计算 2.2.1 计算毛坯尺寸 1.计算工件凸缘相对直径，确定修边余量 （ 1）由工件图可知 t=2mm 1mm,故按板厚中径尺寸计 dt=75mm d=42mm H=22mm。 凸缘相对直径 dt/查表 4.3.22得 修边余量 R=3.0mm 故按实际外径 dp=75+3.0 2 81mm 计算。 （ 2）计算毛坯直径 D 有表 4.332得 洛阳理工学院毕业设计（论文） 8 100 2.2.2 确定工件是否能一次拉深成形 板料的相对厚度 d/D=42/100=0.42 查表 4.5.12得极限拉深系数为 0.58 0.48。零件 0.42 0.58 0.48，故可以一次拉深成形。 2.2.3 确定是否用压边圈 板料的相对厚度 d/D100=2/100100=2 由表 4.4.42查得可用可不用压料装置为了保证制件质量，采用弹性压料装置。 2.2.4 落料排样设计 1、确定零件的排样方案 设计模具时，条料的排样很重要。由于是圆形，所以采用直排，材料的利用率较高。 图 2-2 排样图 2、条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算 查表 2.5.22得搭边值 a1=1.0mm,a=1.2mm。条料宽度的计算：拟采用无侧压装置的送料方式，得
