1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 集成吊顶照明模块冲压模设计 一、前言 集成吊顶是金属方板与电器的组合。分取暖模块、照明模块、换气模块。本文所做的是照明模块的吊顶的金属方板的冲压模设计。 而冲压模是指在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效 率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个
2、国家产品制造水平高低的重要标志之一，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。 通常冲压模具是由二类零件组成 : 一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；一类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。应该指出，不是所有的 冲模都必须具备上述六种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。 冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类： 根据工艺性质分类 （ 1）冲
3、裁模：沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（ 2）弯曲模：使板料毛坯或其他坯料沿著直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。（ 3）拉深模：是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（ 4）成形模：是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状 直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等 1。 根据工序组合程度分类 （ 1）单工序模：在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。（ 2）复合模：只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一
4、工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。（ 3）级进模（也称连续模）：在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。（ 4）传递模：综合了单工序模和级进模的特点，利用机械手传递系 统，实现产品的模内快速传递，可以大大提高产品的生产效率，减低产品的生产成本，节俭材料成本，并且质量稳定可靠。 一个冲压件往往需要经过多道冲压工序才能完成。由于冲压的形状、尺寸、精度、原材料等的不同，起冲压工序也是多样的，但大致可分为分离工序和成形工序两大类 2。 而集成吊顶的冲压模的工艺性质为冲裁模和成形模，工序组合则要看设计的冲模而定。 二、
5、主题 2.1 集成吊顶的发展 集成吊顶在 2004 年由友邦集成公司董事长时沈祥先生发明并生产上市，于2005 年获国家颁发的发明专利权，从此，集成吊顶在中 国建材行业独创一派；此后，“吊顶集成化”趋势愈加明显，集成吊顶进入快速发展时期，集成吊顶由简用型吊顶向享受实用型转变，享受适用性向个性化定制型。 产业不断标准化、规模化，集成吊顶行业在不断发展，一大批品牌化企业：友邦集成吊顶、法狮龙集成吊顶、奥普电器、容声集成吊顶、托斯卡纳智能吊顶、楚楚艺术吊顶 在行业中占主导地位。家庭小作坊式厂家会在竞争中淘汰出局。产品的丰富度、服务水平、性价比与美誉度实现真正的室内集成吊顶整体解决方案。 2.2 冲压
6、模的历史与发展 而冲压模的话，早在 2000 多年前，我国已有冲压模被用于制 造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模方面的成就在世界领先。 20 年代开始，金属制品、玩具和小五金等行业就使用冲床、压机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件，其中有用于落料、冲孔的“刀口模子”，用于金属拉伸的“坞工模子”。当时各厂使用的冲压设备功率不大，大多还是手扳脚踏。模具加工除使用少量简陋的通用设备外，以手工为主，故而模具的精度不高，损坏率大。直到 40 年代初，才出现水压机冷冲模具。 50 年代公私合营后，由于增添了磨床、铣床和锯床等设备，又配上硬度计、外径内径测定器和块规等，使冷冲模具的精度
7、得 以提高。随着产品生产大量使用冲压机床， 1960 1970 年，冷冲模具已从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。又由于冷冲模架标准件的出现，使模具设计结构形式多种，精度也由此提高。同时，随着热处理技术的进步和检测手段的完善，冷冲模具使用寿命提高 5 7 倍。这一时期，还由于成型磨削、电脉冲和线切割机等机床相继使用，又采用硬质合金为模具材料，冷冲模具的制作工艺有了新的发展。硬质合金冷冲模具的使用寿命从原来 3.5 万次跃增到 150 万次以上 3。由于设计人员改进制模工艺，具有自动送料、自动理片和接料装置的复合 模具大量问世。靠模铣床引进后，用石膏、木模或实物即可翻制出相同形状的
8、模芯，给制作复合拉深模具提供了方便，确保了精度。 70 年代以后，使用斜度线切割机加工冷冲模具，其凸模（冲头）和凹模可先淬火处理再切割装配，取代了原来冷冲模具制作：热处理装配变形修正的繁琐工艺。模具的光洁度也相应提高一个等级，精度可达到 0.01 毫米 4。后来各专业模具厂、模具车间小组已广泛使用线切割机加工制作冷冲模具。 2.3 冲压模的现状 近年来，我国冲压模水平已有很大提高。大型冲压模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 件模具国内也能生产了。精度达到 12m，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 1.5m 的精冲模 5，大尺寸（
9、 300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水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，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本平。虽然如此，我国的冲压模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。这些 主要表达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。 2.4 冲压模的发展 在冲压模的设计和制造上，目前正朝着以下几个方面发展： 一、
10、为了适应高速、自动、精密、安全、大批量等现代化生产的需要，冲压模正向高效率、高精度、高寿命、自动化方向发展。在我国，工位数达 37 甚至更多的级进模、寿命达千万次以上甚至亿次的硬质合金模、精度和自动化程度相当高的冲模都已经应用在生产中。同时，由于这样的冲模对加工、装配、调整、维修的要求 很高，因此各种高效、精度、数控、自动化的模具加工机床和检测设备也正在迅速发展，如我国的数控铣床、数控加工中心和坐标磨床等先进模具加工设备已达到一定的水平。另外，为了产品更新换代或小批量生产的需要，锌基合金模、聚氨酯橡胶模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造工艺也得到迅速发展。为适应汽车工业的发展
11、，大型覆盖件冲压模设计与制造水平也有很大提高，已能生产成套轿车覆盖件模具 2。 二、在模具材料及热处理，模具表面处理等方面，国内外都进行了不少研制工作，并取得了很好的实际效果，如 65Nb、 LDI、 012AI、 CG2等就是我国研制的性能优良的冲模材料。而不同的冲压模具有不同的要求就像精冲，精冲材料是精冲技术的核心要素之一，精冲材料要求材质均匀、硬度适中，为达到这一目的，精冲前都要进行球化退火，球化率要达到 95 以上；而国内的大部分材料很难达到要求，进行球化退火的球化率也只能达到 50 90。对于模具材料，目前在冲切方面基本可达到精冲要求，但对挤压成形，模具材料的高强度、高韧性不能同时满
12、足要求。国产精冲金属板材料的性能 (化学成分、力学性能 )和公差等都差于进口材料，另外，由于生产批量要求的材料 采购量达不到钢厂要求的“最小批量”因而不得不以高价和长期从国外进口原材料。导致精冲件成本上升，迫使许多企业用普通金属板或简易精冲来替代精冲产品，影响了精冲产品的市场发展。此外，国外先进国家精冲材料的研究已经从普通材料向高强度精冲材料发展，抗拉强度达到 900 N mm 高硬度材料的精冲已经成为可能。 三、模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。这是由于模具标准化是组织模具专业化生产的前提，而模具的专业化生产时提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。我国已经颁布了冷
13、冲压术语、冷冲模零部件的国 家标准。冲模的专业化生产正处于积极组织和实施中。但总的来说，我过冲模的标准化和专业化水平还是比较低。 四、模具的计算机辅助设计（ CAD）与计算机辅助制造（ CAM）也已经在国内外模具行业广泛应用。可以说，计算机辅助设计与制造时冲压工艺编制及冲模设计与制造走向全盘自动化的重大措施 2。 CAD/CAM 可出冷冲模具模架二维装配图模架零件的零件图，也可以出冷冲模具模架三维装配图和模架零件的三维图形，还可以在出模具零件图时配以其三维图形 8，这样不仅使冲模设计和制造周期大为缩短，而且提高了质量，因而它的开发和应用已 成为当前冲模乃至其他模具技术发展中引人注目的课题。 五
14、、随着模具的不断发展，模具的寿命也一直是被关注的。目前国内精密冲裁模具的主要差距是寿命低。先进国家精冲模具的一次刃磨寿命一般钢板材料都在 4 万次以上，模具总寿命几十万次以上。国内则只有国外的 50。模具寿命是模具材料、工艺以及配套产品水平的综合反映，以精冲模具寿命为龙头展开技术攻关，既可解决目前国内急需的精冲模寿命太低的问题，还可带动模具材料、精冲工艺以及配套工装和其它辅助产品的技术发展 8。在工作中会碰到冲模折断、工作面的纵向裂纹、镦粗、弯曲、永久变形 、磨损 11，当然现在已经出现很多的方法来延长模具的寿命，例如段热调质预处理，来提高冷冲模寿命 1213。不过虽然这样但我国的处理手法与国
15、外相比还有相当大的差距在这方面可以深加研究。 三、总结 综上所述，近年来，我国先进多工位与多功能冲压模具水平发展较快，模具制造的高精度 CNC加工设备也已普及，模具制造装备水平已达到国际先进水平，模具设计制造水平有了很大的提高，一部分精密、复杂级进模进入了规模化生产阶段，模具的进口替代成效明显，出口逐年递增。但是与国外先进冲压模具水平相比，仍存在一定的差距， 主要体现在模具设计制造技术方面、模具寿命方面、模具的试模技术与模具的可靠性和稳定性方面、模具的基础技术与支持方面、新型模具技术及其拓展方面、模具制造关键设备方面以及基础零部件和配套件技术方面。需要更多的努力和提升。 四、参考文献 1 鄂大
16、辛 .成形工艺与模具设计 M.北京 : 北京理工大学出版社 ,2007. 2 汤忠义 .模具设计与制造基础 M.湖南 : 中南大学出版社， 2006. 3 付宏生 .冷冲压成形工艺与模具设计制造 M.北京 : 化学工业出版社 ,2005. 4 王新华 .模具设计与制造实用 计算手册 M.北京 :机械工业出版社 ,2004. 5 杨玉英 .实用冲压工艺及模具设计手册 M.北京 :机械工业出版社 ,2004. 6 曾霞文 ,徐政坤 .冷冲压工艺及模具设计 M.长沙 :中南大学出版社 ,2006. 7 黄义俊 ,吕建福 .冷冲模设计中的工序安排与典型实例分析 M.北京 :机械工 业出版社 ,2003
17、. 8 林建平 .我国冷冲模发展现状及发展建议 J.电加工与模具 ,2010（ B04） ： 26-30. 9 胡兆国 .基于 AutoCAD的冷冲模模架及零件生成 CAD系统开发 J.精密成形工 程 ,2009（ 1） ： 84-88. 10 唐仕兴 .一款便于维修的冷冲模结构设计 J.机械工人：冷加工 ,2006（ 11） ： 60-61. 11 石其年 .冷冲模具的失效形式及其对策分析 J.锻压装备与制造技术 ,2006 （ 4） ： 70-73. 12 王荣滨 .提高 012AI 冷冲模寿命途径（连载一） J.紧固件技术 ,2009（ 1） ： 27-29. 13 王荣滨 .提高 012AI 冷冲模寿命途径（连载二） J.紧固件技术， 2009（ 2） ： 15-20. 14 B.T.Lin,C-C. Kuo.Application of an integrated CAD/CAE/CAM system for stamping dies for automobilesJ.Int J Adv Manuf Technol,2008,35:1000- 1013. 15 Robert L.Mott.Machine Elements in Mechanical DesignM.北京 :机械工业出 版社 ,2004.
