1、 Stamping die; Intensive; ProE;Design and calculation;Check.Contents第1章 绪论1.1 冷冲压模具在工业生产中的地位模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业史国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展
2、和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。一般压力机加工，一台普遍压力机设备每分钟可生产零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有60%左右的零件时用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工产品，有90%左右的零件是用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识5。1.2 冷冲压模具的历史发展与现
3、状模具的出现可以追溯到几千年前的陶器烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。19世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛使用。第二次世界大战后，随着世界经济的飞速发展，它又成了大量生产家用电器、汽车、电子仪器、照相机、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术，苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。20世纪50年代中期以前，模具设计多凭经验，参考已有图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。从1955年到1965年，人们通过对模具主要
4、零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金属塑性加工工艺及原理进行深入探讨，使得冲压技术得到迅猛发展。在此期间归纳出的模具设计原则，使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化的方向推进。进入20世纪70年代，不断涌现出各种高效率、高精度、高寿命的多功能自动模具。其代表是五十多个工位的级进模和十几个工位的多工位传递模。字啊此期间，日本以“模具加工精度进入微米级”而站到了世界工业的最先列。从20世纪70年代中期至今，计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图输入、毛坯展开、条料排样、确定模座尺寸和标准、绘制装配图
5、和零件图、输出NC程序等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工艺（CAE）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统，以满足复杂零件和模具的要求；在CAD和CAM的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成形模拟技术CAE的研究，以提高工艺分析和模具CAD的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，发展专家系统和智能CAD等。中国模具工业是19世纪末20世纪初随着军火和钟表业引进的压力机发展起来的。从那时到20世纪50年代初，模具多采用作坊式生产，凭工人经验，用简单的加工手段进行制造。在以
6、后的几十年中，随着国民经济的大规模发展，模具业进步很快。当时中国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验，其水平不低于当时工业发达的国家。此后直到20世纪70年代末，由于错过了世界经济发展的大浪潮，中国的模具业没有跟上世界发展的步伐。20世纪80年代末，伴随家电、轻工、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，中国先后引进了一批现代化的模具加工机床。在此基础上，参照已有的进口模具，中国成功地复制了一批替代品，如汽车覆盖件模具等。模具的国产化虽然使中国模具制造水平逐渐赶上了国际先进水平，但计算机应用方面仍然存在很大差距。中国模具CADCAM技术从20世纪80年代起步，长期处于低水平重复开发阶
7、段，所用软件多为进口的图形软件、数据库软件、NC软件等，自主开发的软件缺乏通用性，商品化价值不高，对许多引进的CADCAM系统缺乏二次开发，经济效益不显著。针对上述情况，国家有关部门在“九五”期间制定了相关政策和措施。到90年代后期，中国CAD软件产业从无到有，发展出一批具有自主知识产权的三维CAD软件，如清华英泰、北航CAXA、武汉开目等打破了国外产品一统天下的局面。目前，中国模具工业发展迅速，模具行业产业结构有了很大改善，模具商业化水平大幅度提高，中高档模具占模具总量的比例也明显提高，模具进出口比例逐步趋向合理。三维CAD技术的出现，极大地推动了模具工业的发展，使零件设计及模具结构设计在非
8、常直观的三维环境下进行，模具设计完成后，可根据投影关系自动生成工程图。模具属于标准化程度较高的工艺装备，模具设计中使用的模架及各种标准件可以直接从CAD系统中建立的标准库中直接调用，大大提高了模具设计的质量和效率。同时，三维CAD系统中设计生成的三维模型可直接用于有限元模拟零件的成形过程及数控加工编程等的后续应用，适应现代化生产，满足了CADCAM集成技术的要求。目前，三维CAD技术已广泛应用于模具的设计，缩短了新产品的开发周期和产品的更新期，使得开发的新产品达到“高质量、低成本、上市快”的目标成为可能5。 1.3 此次选题的目的和意义冲压模具设计是否正确合理、先进和适用, 对于冲压生产中冲压
9、件合格率的高低, 作业循环的快慢, 模具的制造难易程度及模具的使用寿命等都具有重要的影响。本课题正是考虑到以上的因素，选择了冲压模具设计。这也正是符合当前研究的热点和市场的需求。不论在科研还是实际生产中都有着深刻的现实意义。第2章 工艺分析与方案确定2.1 设计任务设计题目：罩壳复合模设计 设计内容： 生产批量：大批量 材料：08钢 材料厚度：2mm图2-1 制件图2.2 冲压件的工艺分析2.2.1 冲压件的材料选择分析08钢是优质碳素结构刚，易于拉伸成形，具有良好的冲压性能。2.2.2 冲压件的结构和尺寸精度分析由工件简图可见，该工件的加工涉及到落料、拉深、冲孔三种工序内容。根据变形特点，对
10、于带孔的拉深件，尤其是5mm孔到直壁的距离较近，一般应先拉深后冲孔。对于所冲小孔5mm，按文献5表2.1查得，一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径为dt，t=2mm，因而5mm孔符合工艺要求。对于孔心距（350.2）mm，按文献5表2.4查得，一般精度模具可达到的两孔中心距离公差为0.120.15mm，因而符合尺寸精度工艺要求。由文献5图2.2可知，最小孔边距为：C1.5t=3mm,Ct=2mm。而零件上各孔的孔边距均大于最小孔边距。以上各项分析，均符合冲裁工艺要求，故可采用多孔冲裁模进行加工。2.3 毛坯尺寸计算 1.本件为无凸缘件，所以毛坯直径为： = 126.6 mm其中取1.4；故取
11、D为126.6mm。2.确定是否需要压边圈坯料相对厚度：tD100=2126.6100=1.579式中 t坯料厚度，mm； D毛坯直径，mm；3.工件的拉深系数：=0.61根据文献5中公式（4.25）可知故不需要压边圈。2.4 确定拉深次数由于拉深件的高度与其直径的比值不同，有的拉深件可以用一次拉深制成，而有的高度大的拉深件，则需要多次拉深才能制成。所以根据工件的相对高度（HD）和坯料的相对厚度（tD100）的大小确定拉深次数 。 由文献5查表4.10可知，由于工件相对高度0.257远远小于一次拉深时的相对高度0.450.52，所以工件可以一次拉深成形。2.5 排样及材料利用率2.5.1 排样
12、方法排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的拍一盒选择适当的搭边值，是降低成本、保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。应考虑以下原则：1.提高材料得利用率；2.合理排样可使操作方便，劳动强度低；3.模具结构简单，使用寿命长；4.保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。排样的方式有多种多样，其中有：（1） 有废料排样 （2） 少废料排样 （3） 无废料排样根据零件图可选用有废料排样，模具沿工件全部外形进行冲裁，工件周边都留有搭边。这种排样能保证冲裁件的质量，冲模寿命较长。排样的形式分为直排式、斜排式、直对排、斜对排、混合排等。根据零件的形状和排样方法确定为直排排样。如图2-2所示图2
13、-2 搭边和排样2.5.2 搭边和料宽1.搭边排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件；保持条料有一定的刚度，便于送料。搭边值的大小与下列因素有关。（1）材料的力学性能；（2）工件的形状与尺寸；（3）材料厚度；（4）手工送料、有侧压装置的模具，搭边值要小一些。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是有经验确定的，文献5表2.8列出了冲裁时常用的最小搭边值。由料厚和送料方式查表可知搭边值a=2，a1=1.5。2.送料步距和条料宽
