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1、 毕业设计说明书 第 VI 页毕业设计说明书消声器前盖冲压工艺及其模具设计院（系）名称工学院机械系专 业 名 称 材料成型及控制工程 2012年 05 月 10 日消声器前盖冲压工艺及其模具设计摘 要本设计分析消音器前盖冲压工艺, 确定工艺方案及模具结构, 论述了级进模的设计过程, 同时还介绍了模具关键部位的结构设计，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、卸料板、弹簧、挡料销、导正销等。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算, 实践证明:模具结构合理,生产的零件符合要求。关键词：级进模，浮顶装置，冲孔，拉伸，翻孔，落料The front cove
2、r of the muffler stamping process analysis and mold design AbstractThis project analysis damper front cover ramming craft, the definite craft plan and the mold structure, elaborated the level to enter molds design process, meanwhile introduced the mold essential spot structural design, for example:
3、The plunger, the lower die, the plunger dead plate, the backing strip, unload the yard lumber, the spring, to keep off the material to sell, to lead are selling and so on. The pould frame uses the standard pould frame, has selected the appropriate ramming equipment. In the design carried on the esse
4、ntial examination computation to the work components and the press specification, the practice had proven: The mold structure is reasonable, the production components meet the requirement. Keywords : Progressive dies, Floating roof device, Punching, Stretching, Plunge, Cut目 录1 绪 论.1 1.1 冲压模具市场情况.1 1
5、.2 冲压模具水平状况.2 1.2.1 模具CAD/CAM技术状况.3 1.2.2 模具设计与制造能力状况.4 1.2.3 专业化程度及分布状况.5 1.3 冲压模具未来的发展重点与展望.5 1.3.1 冲压模具产品发展重点.5 1.3.2 冲压模具技术发展重点.52 冲压件工艺分析.7 2.1 冲压件材料分析.7 2.2 冲压件结构工艺性及分析.7 2.3 模具结构形式和选材.9 2.3.1模具结构形式.9 2.3.2模具材料选择.93 冲压工艺方案的确定.114 工 艺 计 算.12 4.1拉伸件展开尺寸计算.12 4.2材料的规格的选择.13 4.3排样图的设计与材料利用率的计算.13
6、4.3.1排样图的设计.13 4.3.2 材料利用率的计算.17 4.4冲压工艺力的计算.17 4.4.1冲裁力.17 4.4.2拉伸部分的拉伸力计算.19 4.4.3卸料力及推件力的计算.195 模具主要零件设计与选择.22 5.1圆形凸模的设计.22 5.1.1 凸模长度计算.23 5.1.2 承压应力校验.23 5.1.3 抗纵向弯曲应力的校核.24 5.1.4 圆形凸模固定端面的压力25 5.2 切断凸模设计25 5.2.1凸模承压力校核.26 5.2.2 抗纵向弯曲应力的校核.26 5.2.3 切断凸模固定端面的压力.25 5.3 拉伸凸模设计.27 5.3.1 拉伸凸、凹模圆角半径
7、及工作部分深度的确定.29 5.3.2 凸、凹模间隙.29 5.3.3 落料口大小的确定.29 5.4 凹模的设计.29 5.4.1 凹模孔口形式及主要参数.29 5.4.2整体式凹模外形尺寸的确定.30 5.4.3 凹模强度校核.32 5.5 弹簧的设计.32 5.5.1设计弹簧的一般步骤.32 5.5.2弹簧类型的选择.33 5.5.3弹簧材料及许用应力.33 5.5.4 弹簧相关几何尺寸的计算.35 5.5.5拉伸弹簧钩环强度验算.37 5.6凸模固定板的选择.38 5.7 凸模垫板的选择.386 确定凸、凹模间隙及计算工作部分尺寸.39 6.1冲裁间隙值的确定.39 6.2 凹、凸模刃
8、口尺寸计算.39 6.2.1确定凹凸刃口尺寸的原则.39 6.2.2冲裁模刃口尺寸的计算方法.39 6.2.3冲裁模刃口尺寸的计算.407 模具总体设计.43 7.1 定位零件的设计与选择.43 7.1.1 挡料销的选择.43 7.1.2 定位板的设计.44 7.1.3 止退块的设计.44 7.1.4 导料板的设计.44 7.1.5 导正销的设计.45 7.2 卸料装置的设计.45 7.2.1 卸料板的设计.45 7.2.2 卸料弹簧的选择.48 7.2.3 卸料弹簧有关尺寸计算.49 7.2.4 卸料弹簧的窝座深度H和安装厚度B.50 7.2.5 安装孔内径和孔底厚度h值的选取.51 7.3
9、凸模固定板的设计.52 7.4导向零件的选用.52 7.5 模架的选用.538 冲压设备的选择.55 8.1冲压设备类型的选择.55 8.2确定设备的规格.559 绘制模具图与撰写说明书.57 9.1装配图的绘制.57结 论.58致 谢.60参考文献.61 黄河科技学院毕业设计说明书 第 64 页1 绪 论改革开放，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，
10、科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字）各类冲压模具的生产能力。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1.1 冲压模具市场情况我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水
11、平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。现摘录中国模具工业协会发布的统计材料2007年我国冲压模具市场情况简介如下：据国家统计局数据显示：2007年1-12月全国模具产量达8,944,677.44套，同比增长6.53%；2007年1-12月全国模具年销售额达870亿元人民币以上，同比增长21%。可以说2007年的模具行业是产需两旺。另据中国海关数据显示：2007年我国模具进出口总额为34.66亿美元，比2006年增长12.24%。其中进口总额为20.53亿美元，
12、比2006年增长0.29%；出口总额为14.13亿美元，比2006年增长35.73%。出口继续保持强劲的上升趋势，逆差进一步下降，总的情况良好。据专家预测，2008年在国家宏观调控下，国民经济发展仍将保持高速增长，国内外模具市场继续看好，预计2008年模具行业的发展仍会保持20%左右的增长率。近年来，中国经济的高速发展为模具工业发展提供了巨大动力。近10年来，中国模具工业增长速度保持在15%以上；生产厂2万余家，从业人员50多万人，年产值达450亿元以上。另外，结构调整步伐加快，大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家
13、数量及能力快速增加。从区域市场分析，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方；珠江三角和长江三角地区生产集中，发展速度快，其模具产值约占全国产值的2/3以上。从未来发展趋势分析，产品结构调整将加快，针对低档模具供过于求，大型、精密、复杂的模具供不应求的情况，高档模具的比重将增加，行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。我国模具行业的国际竞争力优势中，劳动力价格低优势将得到充分发挥。我们认为未来重点发展的产品包括：汽车覆盖件模具、精密冲压模具、大型塑料模具、精密塑料模具、大型薄壁精密复杂压铸模和镁合金压铸模具、子午线橡胶轮胎模具、新型快速经济模具、多功能复合模具、模具标
14、准件等。就企业发展方面分析，采用数控技术、快速原型技术、高速切削和超精加工等高新技术，进一步提升模具工业的设计制造水平将是未来企业改造重点，也是未来企业发展的关键驱动因素。另外，国际市场将被企业看重，因为全球模具市场整体供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元。从应用趋势方面分析，受用户要求模具的生产周期缩短影响；快速经济模具的开发将被重视，模具标准件的应用将日渐广泛，且采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。 另外，随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，压铸模的数量、寿命和复杂程度要求将更高；随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程
15、度的不断提高，塑料模的比例、精度和复杂度也将随着相应提高。1.2 冲压模具水平状况近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。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Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。1.2.1 模具CAD/CAM技术状况我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院
16、和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内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应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与
17、制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADS5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CA
18、D/CAM技术。DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型(RP)与传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样件制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，并且保证了制件的精度，为汽车行业新车型的开发、车身快
19、速试制提供了覆盖件制作的保证，它标志着RPM应用于汽车车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。1.2.2 模具设计与制造能力状况在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。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。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及
20、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。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基
21、本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。这些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光
22、焊接技术也得到了应用。1.2.3 专业化程度及分布状况我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模具自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲
23、模的能力，而模具的用户大都不在本地。1.3冲压模具未来的发展重点与展望1.3.1 冲压模具产品发展重点冲压模具共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。1.3.2 冲压模具技术发展重点模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAM