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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
1緒論
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)新工藝，新材料新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷更新和發(fā)展。目前，國內(nèi)外對(duì)沖壓理論的發(fā)展非常重視，但我國的沖壓生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比之下仍有一定的距離。
1.1國內(nèi)沖壓模具的沖壓現(xiàn)狀個(gè)發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀
我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人。但總體來說我國模具行業(yè)的發(fā)展仍有以下方面的不足之處：
1.沖壓行業(yè)的自動(dòng)化、機(jī)械化程度低，成產(chǎn)集中度較低，沖壓行業(yè)大多數(shù)企業(yè)設(shè)備比較落后，能耗高，材料利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力較差。
2.大型，精密模具仍依賴進(jìn)口，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度較低。
3.科技成果轉(zhuǎn)化慢，先進(jìn)工藝應(yīng)用緩慢。
4.專業(yè)人才缺乏嚴(yán)重缺乏，業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)技和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要。
5.模具精度不高且壽命低。
6.原材料，能源和人工等成本持續(xù)上升，而模具價(jià)格卻持續(xù)下降，模具企業(yè)的總體利潤不斷下降。為了發(fā)展，模具企業(yè)必須從以前的經(jīng)驗(yàn)型和模仿型設(shè)計(jì)向自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)方向發(fā)展，積極采用高新技術(shù)已成為一種發(fā)展趨勢。
1.1.2國內(nèi)沖壓模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但和發(fā)達(dá)國家相比，我國的模具發(fā)展仍有很大的發(fā)展空間。隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整更為重要，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精密度高的高檔模具得到了更好的發(fā)展。模具行業(yè)應(yīng)緊緊跟隨著市場的需求來不斷的提高和發(fā)展，并上規(guī)模上檔次。開發(fā)和應(yīng)用模具CAD/CAM/CAE技術(shù)，縮短模具的設(shè)計(jì)和制造周期。
1.2國外沖壓模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。因此，模具行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展速度的標(biāo)尺。目前國外的模具行業(yè)出現(xiàn)了較快的發(fā)展，國外的沖壓模具具有生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)工期短，人均產(chǎn)值高的特點(diǎn)。其企業(yè)分工較細(xì)，技術(shù)精益求精，客戶相對(duì)穩(wěn)定，CAD/CAM/CAE和高速切削加工技術(shù)應(yīng)用廣泛。模具的設(shè)計(jì)、加工及各種管理向數(shù)字化方向發(fā)展。告訴、高精度已經(jīng)智能化的各種模具加工設(shè)備得到了進(jìn)一步的發(fā)展和推廣應(yīng)用。但目前發(fā)達(dá)國家的模具正向發(fā)展中國家加速轉(zhuǎn)移。其表現(xiàn)方式為：一是建廠。而是投資，三是采購，近年來這一趨勢更加明顯。因此我國的模具企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，借助并學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)，加快自己的發(fā)展步伐。
1.3級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造方面
級(jí)進(jìn)模具使在普通模具的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高精度、高效率、高壽命的模具，是技術(shù)密集型模具的重要代表，是沖模的發(fā)展方向之一。這種模具除進(jìn)行沖孔落料工作之外還可以根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)個(gè)成型性質(zhì)來完成壓筋，沖窩，彎曲和拉深等成型工序沖壓時(shí)，將帶料或條料由模具的入口端送入后，在嚴(yán)格控制步距精度的條件下按照成型工藝安排的順序，通過各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經(jīng)沖或切斷后，便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。為保證多工位級(jí)進(jìn)模的正常工作，模具必須具有高精度的導(dǎo)向各準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，配有自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測等裝置。所以級(jí)進(jìn)模與普通模具相比要復(fù)雜。其具有如下特點(diǎn)：
（1）生產(chǎn)效率高 在一副模具中可以完成包括沖裁，彎曲，拉深，和成型等多道沖壓工藝，減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位的過程，顯著提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率。
（2）模具使用壽命長 由于在級(jí)進(jìn)模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合膜的最小壁厚問題，設(shè)計(jì)時(shí)還可以根據(jù)模具強(qiáng)度和模具的裝配需要流出空工位，從而保證模具的強(qiáng)度和裝配空間。
（3）沖件的精度高 級(jí)進(jìn)模通常具有精度高的內(nèi)外導(dǎo)向（除模架的導(dǎo)向精度要求高外還必須對(duì)小凸模實(shí)施內(nèi)導(dǎo)向保護(hù)）和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。級(jí)進(jìn)模主要用于沖制厚度較?。ㄒ话悴怀^2mm）、產(chǎn)量大、形狀復(fù)雜、精度要求高的中、小型零件。用這種模具沖制的零件其精度可達(dá)IT10級(jí)。
（4）自動(dòng)化程度高 操作安全 級(jí)進(jìn)模常采用告訴沖床成產(chǎn)沖壓件，模具采用了自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測等裝置，具有較高的生產(chǎn)效率。
（5）設(shè)計(jì)制造難度大 級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，鑲塊多，模具制造精度要求很高給模具的制造，調(diào)試級(jí)維修帶來了一定的難度。同時(shí)，要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損后要求更換迅速、方便、可靠，所以模具工作零件必須選材好（常采用高強(qiáng)度的高合金模具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金等材料），必須用應(yīng)慢走絲線切割加工，成型磨削，坐標(biāo)鏜，坐標(biāo)磨等先進(jìn)加工方法制造模具。
綜上所述，級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，模具設(shè)計(jì)各制造的技術(shù)要求較高，同時(shí)對(duì)沖壓設(shè)備、原材料也又相應(yīng)的要求，模具的成本較高，因此，在模具設(shè)計(jì)前必須對(duì)共建進(jìn)行全面的分析，然后合理的確定該共建的沖壓成型工藝方案，正確設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)各模具零件的加工工藝過程，以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
2制件的總體分析
制件圖1
該制件為焊片。形狀簡單、對(duì)稱是由圓弧，直線組成。沖孔件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11-IT14,可以認(rèn)為該零件的精度要求 能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注，等情況也均符合沖裁件的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工。制件形狀為u形，圓孔分布比較均勻。形狀簡單，對(duì)精度要求不高，材料的利用率高。
從制件圖上可以看出，必須先通過落料和沖工藝孔，然后再進(jìn)行彎曲，需要組合模具，很明顯彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸，所以在此先主要對(duì)彎曲工藝進(jìn)行分析。包括彎曲件的精度、圓角半徑、板料的纖維方向與彎曲線夾角、彎曲的直邊高度、其他工藝性等。
制件的材料為優(yōu)質(zhì)H62。H62 普通黃銅；有良好的力學(xué)性能，熱態(tài)下塑性好，冷態(tài)下塑性也可以，切削性好，易釬焊和焊接，耐蝕，但易產(chǎn)生腐蝕破裂。此外價(jià)格便宜，是應(yīng)用慣犯的一個(gè)普通黃銅品種。用于各種深引伸和彎折制造的受禮零件，如銷釘、鉚釘、墊圈、螺母、導(dǎo)管、氣壓表彈簧、篩網(wǎng)、散熱器零件等。
將彎曲部分展開的尺寸及其現(xiàn)狀如圖所
示:
圖2.展開件圖及其尺寸
該工件未標(biāo)出沖裁件拐角處的圓角，可得到工件的最小圓角半徑R≥0.25t＝0.25×1.2＝0.3mm,因?yàn)楣ぜ]有明顯的要求，為了使模具設(shè)計(jì)簡單，本工件取R=1mm
3工藝方案的確定
該零件所需的沖壓工序是落料，沖孔，彎曲，可以擬定以下三種工藝方案：
方案一：用簡單的模具分三次加工，即落料——沖孔——拉伸
方案二：分兩步，即沖孔落料——拉伸
方案三：用沖孔、落料拉伸級(jí)進(jìn)模
方案一，生產(chǎn)效率低，工件的累計(jì)誤差大，操作部方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二，方案三更具有優(yōu)越性。綜合考慮模具的形位精度和尺寸精度，以及生產(chǎn)效率，以及模具的復(fù)雜程度，第三種方案比較優(yōu)越，零件是形狀簡單，對(duì)稱，容易保證精度。該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案三的級(jí)進(jìn)模為佳。
排樣計(jì)算
3.1排樣設(shè)計(jì)
零件的形狀簡單對(duì)稱，沒大的變化，選用直排的方式?？梢蕴岣卟牧系睦寐?，減少廢料。查表2.9取得的搭邊值為1.0，1.2。
計(jì)算條料寬度：
B=14.5+2×1.2=16.9mm，取17mm
步距；S=30+1=31mm
材料利用率的計(jì)算：
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用1000mm×2000mm×1.2mm銅板，每塊可以剪切成200mm×1000mm規(guī)格的條料10條，材料的利用率可達(dá)99.5%。
計(jì)算沖壓件毛胚的面積：A=10×11+5×5.5+（14.5/2）×π=302.05mm一個(gè)步距的材料利用率η=nA/BS×100%
=1×305.05/17×31×100%
=57.88%
3.2計(jì)算凸，凹模刃口尺寸
查表模具大典表18.3-24得間隙值Zmin=-0.14mm Zmax=0mm
3.2.1沖孔φ8.5凸凹模刃口尺寸的計(jì)算
由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以才用凸模凹模分開加工的方法制作凸凹模，凹模刃口尺寸計(jì)算如下：
查表2.5得凸，凹模制造公差：
δ凸=0.020mm δ凹=0.020mm
校核：Zmax-Zmin=0.14，而δ凸+δ凹=0.04mm
滿足Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的條件
查表2.6得：磨損系數(shù)x=0.5.
按式2.5 d =（dmin+xΔ）=(8.5+0.5×0.14)=8.57mm
d=( d+Zmin)=(8.57+0.04)=8.61mm
3.2.2外形凸凹模刃口尺寸的計(jì)算
對(duì)外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸凹模刃口部分的尺寸計(jì)算如下：
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后刃口尺寸都增大，因此都屬于A類尺寸。
工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸。查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差：10,9.4,5,14.5,30,R2.
查表2.6得磨損系數(shù)X為：當(dāng)Δ=0.26時(shí)，X=0.75；
當(dāng)Δ=0.20時(shí),X=1；
當(dāng)Δ=0.3時(shí)X=0.75。
按式子A=（A-XΔ）
10=（10-0.75×0.26）=9.805
R2=（2-0.5×0.3）=1.85
5=（5-1×0.2）=4.8
14.5=（14.5-0.75×0.26）=14.305
30=（30-0.75×0.3）=29.775
9.4=（9.4-0.75×0.26）=9.20
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是：9.805，9.2，1.85，4.8，14.305，29.775不必標(biāo)注公差，但是在技術(shù)條件中注明，凸模實(shí)際刃口尺寸與凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Z=0.14mm。其形狀尺寸如圖 所示：
圖3.沖孔凸模
圖4.沖孔彎曲凸凹模
圖5.凹模尺寸
4彎曲工藝計(jì)算
視中性層長度不變條件計(jì)算R／t=2.6／1.2=2.33
查表取X=0.45
ρ=r+kt=（2+1.2×0.45）＝2.54
毛坯尺寸L=L+L
=7.9756+1.46
=9.4356
4.1凸模圓角半徑
由于此工件的R／t=2／1.2=1.7較小，且R為2mm，大于彎曲半徑（r=0.6t=0.6×1.2=0.72mm）。故凸模圓角半徑為r=R=2mm。
4.2凹模圓角半徑
凹模圓角半徑r一般按材料的厚度t計(jì)算選取，因?yàn)椴牧虾穸仁?.2mm，所以r=（2-3）t，故凹模圓角半徑取r=3.2mm。
4.3凹模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響，此彎曲件；直邊高度是1.46mm，板厚1.2mm，查表3.12得底部最小厚度h=4，因此，凹模工作部分深度h=6+4=10mm
4.4凸凹模間隙
當(dāng)工件精度要求不高或者校正彎曲時(shí)，生產(chǎn)中長采用調(diào)整凸凹模間隙的辦法來解決回彈問題。設(shè)計(jì)彎曲模結(jié)構(gòu)時(shí)，把凹模做成可調(diào)式，由于凹模設(shè)計(jì)為可調(diào)式，故也可以將凹模間隙值Z／2初選為材料的厚度t，即Z／2=1.2mm。
4.5凸凹模模向尺寸及其公差
工件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，間隙取在凸模上，查表2.5得，δ=0.02mm，δ=0.02mm.凹模模向尺寸：L=（L-0.75Δ） =（6.4-0.75×0.26） 凸模模向尺寸：
L =（ L- Z）=（6.205-2.4）=3.805mm
4.6彎曲回彈值的計(jì)算
小變形程度（r／t≥10）時(shí)，回彈大，先計(jì)算凸模圓角半徑，在計(jì)算凸模的高度，大變形程度（r／t＜5）時(shí)，卸載后圓角半徑變化小，僅考慮彎曲中心角的回彈變化，彎曲時(shí)彎曲中心角為180°查模具大典，取回彈角3°
4.7彎曲力的計(jì)算
U形件校正彎曲時(shí)，在進(jìn)行校正彎曲前是自由彎曲，彎曲力F
F=0.7kBtσ／（r+t）=0.7×1.3×9.4×1.2×340／（2.6+1.2）=1.1kN
頂件力F可以近似取彎曲力的30%-80%即F=（0.3-0.8）F=(0.33-0.88)kN取F=0.8kN
校正彎曲時(shí)，校正彎曲力的最大值在壓力機(jī)工作到下至點(diǎn)的位置，且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力，而在彎曲工作過程中二者是同時(shí)存在的，因此，查表3.7的P=40Mpa，所以校正力為F校=Ap=（6×6.4）×40=38.4×40=1.536kN
對(duì)于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大的多，故頂件力可以忽略但是這里為了保險(xiǎn)起見，在計(jì)算壓力機(jī)公稱壓力時(shí)還是要將頂件力考慮進(jìn)去。
F≥（1.2-1.3）（F+F）=（1.2-1.3）×（1.536+0.8）=（2.8-3.04）kN
4.8沖壓力的計(jì)算
落料力：F=Ltσ=100.6×1.2×340＝41.05kN
沖孔力：F=Ltσ=8.5π×1.2×340＝10.89 kN
沖孔時(shí)的推件力F=nk F
取直筒形刃口的凹模刃口形式，有表2.21查得h=6則n===5個(gè)
查表2.7得k=0.05
F=nk F=5×0.05×10.89＝2.723kN
落料時(shí)的卸料力
F=k F
查表2.7，取k=0.05
故F=k F=0.05×41.05=2.053kN
總的沖壓力為：
F= F +F+ F +F+ F+ F=59.756kN
為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右，即F=1.3×59.756=77.6828kN
圖6.沖孔凸模
4.9壓力中心的計(jì)算
用解析求模具的壓力中心坐標(biāo)，按比例畫出工件的尺寸，選用xoy，如圖所示，因?yàn)楣ぜ笥覍?duì)稱，即X=0故只需計(jì)算Y將工件沖裁周邊分成若干段
L=9.4mm，Y=0；
L=20mm, Y=5mm
L=4.4mm, Y=10mm
L=10mm, Y=12.5mm
L=43.02mm ,Y=24.44mm
L=26.69mm,Y=22.75mm
Y=( L Y+ L Y+ L Y +L Y +L Y +L Y)／(L +L +L+ L +L +L)
=16.982mm
5模具總體設(shè)計(jì)
根據(jù)上述分析，本零件包括沖孔，落料，彎曲三個(gè)工序，可以采用級(jí)進(jìn)模，板料以導(dǎo)料板導(dǎo)向，并從剛性卸料板下面送至擋塊右側(cè)定位上模下行時(shí)，板料背板料被切斷，并隨即將所切斷的毛坯料彎曲成形，與此同時(shí)，沖孔凸模在板料上沖出孔，上模回程時(shí)，卸料板卸下板料廢料，推件銷在彈簧的作用下推出工件，U形彎曲件，如圖：
圖6.模具整體裝配
6模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模，凹模，凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包括以下幾個(gè)方面：
6.1落料凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在落料凸模內(nèi)部，由于設(shè)置推件銷，所以凸模刃口設(shè)計(jì)用直通形刃口，刃口高度h=6mm，該模具的結(jié)構(gòu)簡單易采用整體式
查表2.22得k=0.4
即 凹模高度H=kb=0.4×30=12mm，查看模具設(shè)計(jì)與制造，取整H=25mm
凹模壁厚C=1.5H=18mm
凹模的外形尺寸的確定：凹模的外形長度L=b+2c=30+2×34=98mm
凹模的外形寬度B=步距+工件寬+2c取：步距=12 工件=9.4
凹模整體尺寸的確定：
凹模的外形長度L=98mm
凹模的外形寬度B=12+9.4+2×34=89.4mm
凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為；125×100×25
6.2沖孔φ8.5凸模的設(shè)計(jì)
為了增加強(qiáng)度和剛度，凸模非工作部分的直徑應(yīng)該制成逐漸增大的多級(jí)形式，且它的外形尺寸較大，所以選用B形圓凸模，凸模固定板厚度取28mm。
6.3凸模的長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定。
L=h+h=28+28=53mm
6.4凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模落料凹模，還有一堆凸凹模，根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)如下圖所示，確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
7橡皮的選用和計(jì)算
橡皮允許承受的復(fù)合較彈簧大，且安裝調(diào)試方便，在沖裁模具中應(yīng)用很廣泛。
7.1橡皮的平面尺寸
平面尺寸按其所產(chǎn)生的壓力計(jì)算。
F=S×q
所以S=F/q有此公式可以求出D（F是所需要的卸料力或者頂件力）
式中D——橡皮直徑;
S——橡皮的截面積；
q——與 橡皮的壓縮量有關(guān)的單位壓力，按橡皮的壓縮彈性曲線選用。
7.2橡皮的高度
橡皮的高度必須滿足工藝要求與模具結(jié)構(gòu)空間要求，并考慮橡皮的壽命。
7.2.1橡皮最大壓縮量
橡皮最大壓縮量不宜超過自由高度H的35%—45%。
7.2.2橡皮安裝在模具上
一般應(yīng)預(yù)先壓縮（10%—15%）H，使預(yù)壓的壓力達(dá)到所需的卸料力。
7.2.3壓縮工作行程
為H1=（25%—30%）H1
橡皮的自由高度為： H=H1/（0.25——0.30）
式中H1——橡皮的壓縮工作行程，由模具結(jié)構(gòu)可知；
H橡皮的自由高度。
上式算出的高度按下式校核
7.2.4高度校核
高度校核 0.5≤H/D≤1.5（D為橡皮的直徑 ）。
7.2.5高度范圍
若H＜0.5D，可適當(dāng)?shù)姆糯箢A(yù)壓量，再重新計(jì)算；如果H＞1.5D，則將高度分成若干塊，每段間墊宜2鋼墊圈，以免失穩(wěn)。
本模具有三處用到橡皮，它們分別如下圖所示：
(1)彈性卸料板
(2)打料桿處彈頂橡皮
(3)落料凸模處彈頂橡皮
8模架的設(shè)計(jì)
模架的各個(gè)零件標(biāo)記如下：
后側(cè)導(dǎo)柱模架：
上模座：100×100×30
下模座：125×100×35
導(dǎo)柱：22×130
導(dǎo)套：2×80×28
圖7.模架
9沖壓設(shè)備的選擇
參考模具大典選擇型號(hào)為：J23-10開式雙柱可傾液壓機(jī)可以滿足使用要求，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力:100kN
滑塊行程：40mm
最大封閉高度：180mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：35mm
立柱間距：180mm
工作臺(tái)尺寸：240×Φ370
墊塊尺寸：35×170
模柄尺寸：Φ30×55
最大傾角35°
10模具設(shè)計(jì)總結(jié)
我國考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了溫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。
一、沖壓模具市場情況
我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟?fàn)幖ち摇?
現(xiàn)將2004年我國沖壓模具市場情況簡介如下：
據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元.
根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,2004年我國共進(jìn)口沖壓模具5.61億美聯(lián)社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為266.6億元.其中國內(nèi)市場需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213.8億元,市場滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個(gè)具體情況必須說明:一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術(shù)含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價(jià)格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟?fàn)幜?因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達(dá)到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點(diǎn);三是近年來港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。
二、沖壓模具水平狀況
近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
1、 模具CAD/CAM技術(shù)狀況
我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。
21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。
模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。
在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。
快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。
2、模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。
雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。
標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。
但總體上和國外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。
汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。
模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備.先進(jìn)國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè).日本工業(yè)界認(rèn)為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會(huì)的動(dòng)力”.美國工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”.在德國模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱.
在我國.1998年3月在《國務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位,把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要位置.目前,我國沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的40%以上,處于主導(dǎo)地位.
沖壓是一種先進(jìn)的少無切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車,航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用.據(jù)統(tǒng)計(jì),薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%.隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。
在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖、中信重型礦山機(jī)械廠的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊(cè)和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
致謝
首先感謝本人的指導(dǎo)老師原紅玲老師，她仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容，并對(duì)我的設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性意見。原紅玲老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向她表示真誠的感謝！
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定操作技能。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
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