拉伸模具设计讲明书.docx

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1、拉伸模具设计讲明书前言模具是制造业的重要基础装备，它是无以伦比的效益放大器。没有高水平的模具，也就没有高水平的工业产品，因而模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，正由于模具的重要性及其在国民经济中重要地位，模具工业一直被提到很高的位置。从起步到如今，我国模具工业已经走过了半个多世纪。从20世纪以来，我国就开场重视模具行业的发展，提出政府要支持模具行业的发展，以带动制造业的蓬勃发展。有关专家表示，我国的加工成本相对较低，模具加工业日趋成熟，技术水平不断提高，人员素质大幅提高，国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多国外企业选择我国作为模具加工的基地。由于模具生产的最终产品的价

2、值，往往是模具价格的几十倍，上百倍。目前，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的最重要标志。它决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。模具工业在我国国民经济中的重要性，主要表如今国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石油化工和建筑。事实上，模具是属于边缘科学，它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、高分子材料、金属物理、凝固理论、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等众多学科、领域和行业。据统计资料，模具可带动其相关产业的比例大约是1:100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。通过模具加工产品，能够大大提高生产效率，节约原材料，降低能耗和成本，保持产品高一致性等。如今

3、，模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而在各行各业得到了应用，并且直接为高新技术产业服务；十分是在制造业中，它起着其它行业无可取替代的支撑作用，对地区经济的发展发挥着辐射性的影响。当前，由于产品品种增加，更新加快，市场竞争的日益剧烈，因而，对模具的要求是交货期短，精度高及成本低。而模具的标准化程度直接影响着这些因素。模具的标准化程度越高，专业化生产越强，模具的生产周期就会越短，生产成本越低，模具质量越高。同时模具设计简化，交货期限缩短，产品更新换代就越迅速。通过四年的基础课程和专业课程的学习，我对本专业的理论知识已有了系统的把握，为以后走上工作岗位打下了结实的基础。但实践经历

4、匮乏，本套模具就是在这种情况下完成的，错误之处难免，敬请指正。第1章绪论1.1冲压的概念、特点及应用冲压式利用安装冲压设备主要书压力机上的模具对机械施加压力，使其产生分离或塑性变形，进而获得所需零件俗称冲压或冲压件的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，从属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料金属或非金属批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。

5、冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只要它们互相结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有很多独特的优点。主要表现如下：(1)冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是由于冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。2冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不毁坏冲压件的外表质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有一模一样的特征。3冲压可加工出尺寸范围较大、形状较

6、复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。4冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因此是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只要在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，进而获得较好的经济效益。冲压地、在当代工业生产中，尤其是大批量生产中应用特别广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航

7、天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，如今大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因而能够讲，假如生产中不谅采用冲压工艺，很多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不一样，因此生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压俗称冲裁件的工序；成形工序

8、是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于到达要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，根据一定的顺序

9、在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的构造类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不管何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件即凸模、凹模的作用下坯料便产生分离或塑性变形，进而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次

10、冲压循环。1.3冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，很多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因此促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1).冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形经过应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的互相作用研究等方面均获得了较大的进展。十分是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开场应用塑性成形经过的计算机模拟技术，即利用有限元FEM等有值分析方法模拟金属的塑性成形经过，根据分析结

11、果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精细冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精细、高效、经济的冲压新工艺。其中，精细冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精细冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法

12、难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，能够用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，进而可随意改变变形途径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统

13、以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2.)冲模是实现冲压生产的基本条件在冲模的设计制造上,目前正朝着下面两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精细、安全等大批量当代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、遐龄命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精细、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精细、高效的多工位及多功能级进模

14、和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了当代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可到达2微米，多功能级进模不仅能够完成冲压全经过，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出到达国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本到达了国际水平，但在制造方法手段方面已基本到达了国际水平，模具构造、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术当代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术浸透、穿插

15、、融合构成了当代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精细磨削及抛光技术、数控测量等代表了当代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和外表质量主轴转速一般为1500040000r/min,加工精度一般可达10微米，最好的外表粗糙度Ra1微米，而且与传统切削加工相比具有温升低工件只升高3摄氏度、切削力小，因此可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料60HRC加工；电火花铣削加工又称电火花创成加工是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工像数控铣一样，因而不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCA

16、N8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已到达无人看管运行的程度，目前切割速度已到达300mm2/min,加工精度可达1.5微米，外表粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开场使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工经过中的检测技术也获得了很大的发展,如今三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步

17、骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术RPM与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的M-RPMS-型多功能快速原型制造系统是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种快速成形工艺分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM的系统，它基于模块化技术集成之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开拓了新的途径。(3)冲压设备和冲压生产自动化

18、方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、遐龄命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了知足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，进而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为25

19、0KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN冲压中心采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在一样的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的剧烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种合适不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投

20、入使用。十分是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开场使用的冲压柔性制造单元FMC和冲压柔性制造系统FMS代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产经过完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，能够完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(4)冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。由于冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精细性，又具有一定的构造典型性。因而，只要实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件

21、的生产实现专业化、商品化，进而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还知足不了模具工业发展的要求，主要体如今标准化程度还不高，标准件的品种和规

22、格较少，大多数标准件厂家未构成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。第3章零件的冲压工艺性分析3.1零件的工艺性分析外封头如图1所示，零件需内孔翻边、外沿拉深，材料为08钢，厚度为1.0mm.从设计任务能够看出，制件精度要求不高.产量为大批量生产。08钢的机械性能如下：b=325MPaS=195MPa3.2制定零件的工艺经过：此零件的拉深工序为无凸缘的椭圆型拉深件，各尺寸均无较严格的公差要求，又是大批量生产，所以不能用剪切板料的方法进行拉深，固采用冲压加工的方法。3.3冲压工序确实定：方案一：先落料，再拉深，最后冲孔和翻边；方案二：先落料拉深复合，最后冲孔和翻边；方案三：落料拉深冲孔翻边复合。在以上两种冲压方案中，第一种方案工序多，效率低，操作不方便，零件的位置精度不易保证，但模具构造简单，加工容易。第二种方案工序少，生产效率高，能够在压力机一次行程内模具的一个工位上完成整个零件的冲压拉深，零件的位置精度容易保证。第三种方案能够一套模具四种工序成型，效率高，但设计复杂。综合分析，在大批量生产的情况下，采用第二套方案较合理。