《沖壓模具畢業(yè)設計（論文）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《沖壓模具畢業(yè)設計（論文）（14頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、1 緒論 1.1 概述 沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產之中。 在吸收了力學、數(shù)學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知識后，已經形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產品為龍頭，以模具為中心，結合現(xiàn)代先進技術的應用，在產品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經濟

2、發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。 1.2 沖壓技術的進步 進幾十年來，沖壓技術有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術在生產的廣泛應用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍[1]。 現(xiàn)代沖壓生產是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術的參與和介入，沖壓生產方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造（圖1-1）。生產過程逐步實現(xiàn)機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經是沖壓生產的發(fā)展方向。

3、 圖1-1 沖壓作業(yè)方式的進化 沖壓自動化生產的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質的飛躍。結合現(xiàn)代技術信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產模式—計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把產品概念形成、設計、開發(fā)、生產、銷售、售后服務全過程通過計算機等技術融為一體，將會給沖壓制造業(yè)帶來更好的經濟效益，使現(xiàn)代沖壓技術水平提高到一個新的高度。 1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。

4、 現(xiàn)代模具行業(yè)是技術、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時，也直接為高新技術產業(yè)服務。由于模具生產要采用一系列高新技術，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術、計算機網絡技術、激光技術、逆向工程和并行工程、快速成型技術及敏捷制造技術、高速加工及超精加工技術等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術產業(yè)的一個重要組成部分，有人說，現(xiàn)代模具是高技術背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。 模具工業(yè)是無以倫比的"效益放大器"。用模具加工產品大大

5、提高了生產效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產品高一致性等特點。因此模具被稱為"效益放大器"，在國外，模具被稱為"金鑰匙"、"進入富裕社會的原動力"等等。從另一個角度上看，模具是人性化、時代化、個性化、創(chuàng)造性的產品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產業(yè)其產品的國際競爭力也提高了。據(jù)國外統(tǒng)計資料，模具可帶動其相關產業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動相關產業(yè)100億元。 模具不是批量生產的產品。它具有單件生產和對特定用戶的依賴特性。就模具行業(yè)來說，引進國外先進技術，不能采用通常的引進產品許可證和技術轉讓等方式，而主要是引進已經商品化了的CAD/

6、CAM /CAE軟件和精密加工設備等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面廣、集多種學科與工程技術于一體，是綜合型、技術密集型產品。如塑料模具的CAE技術要利用高分子材料學、流變學、傳熱學、計算力學、計算機圖形學等知識，涉及的領域還包括聲波及電磁場、溫度場等各類物理場，通過工程分析、來建立塑料成型的數(shù)學和物理模型，構造有效的數(shù)值計算方法，實現(xiàn)成型過程的動態(tài)仿真分析?，F(xiàn)代化的模具要實現(xiàn)數(shù)字化設計、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產流程。這些模具的數(shù)字化代表了現(xiàn)代模具的一個方面，沒有模具的數(shù)字化，就沒有現(xiàn)代模具。模具的CAD/CAE/CAM技術日新月異，重要的工作是后續(xù)對人員的培訓和對于引進的軟件進

7、行二次開發(fā)。像我們熟知的CIMATRON公司不但在塑料模具的CAD/ CAM軟件上在中國保持其市場占有率并且在擴大，而且在沖壓模具、多成份橡膠制鞋模具等領域開拓，也將大顯身手；開發(fā)FUTABA、LKM、MISUMI標準模架數(shù)據(jù)庫的工作也已提上日程。這是為模具行業(yè)服務的具體體現(xiàn)。 1、我國模具工業(yè)基本狀況簡介 我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產廠點約有２萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004年模具產值530億元。進口模具18.13億 美元，出口模具4.

8、91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家。 在２萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業(yè)中，產值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬產值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。 近年來， 模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股

9、份制改造步伐加快等。 2004年模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個特點，一是各地政府對模具工業(yè)的發(fā)展進一步關注。許多地方政府進一步認識到模具工業(yè)對發(fā)展制造業(yè)的重要意義，因此加強了模具工業(yè)園區(qū)的建設。已有的園區(qū)進一步擴大，如寧波余姚、寧海和蘇州昆山等模具園區(qū)都有所擴大；新的模具工業(yè)園區(qū)正在加緊建設，如重慶、大連、深圳市等已建立模具園區(qū)；另外沈陽、西安、成都、上海、寧波北侖、浙江黃巖等地都在積極籌備建立模具園區(qū)，以利帶動地區(qū)模具及相關產業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高科園內模具企業(yè)已占有相當?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)就有40多家模具企業(yè)。 二是外資及社會投資模具產業(yè)增長顯著。

10、許多地方加強了吸引外資及合資投入模具工業(yè)的工作，特別是在高新技術園區(qū)和工業(yè)園區(qū)，外資、合資模具企業(yè)進一步增加，如蘇州昆山模具園區(qū)，60%以上是外資企業(yè)。大連模具園區(qū)到日本、韓國招商。而有些地區(qū)高科技園內模具企業(yè)已占有相當?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)有40多家模具企業(yè)。由于汽車產業(yè)發(fā)展的拉動，社會投資模具產業(yè)有所加強，如五糧液集團投資5億元建立汽車模具生產廠，比亞迪公司投資2億元建立了北京汽車模具公司，等等。 從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)（模具產值已占全國總量的70%左右）發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產較為集中的省份是

11、廣東和浙江。我國模具總量雖然已位居日、美、德之后，但設計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，也要比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等有差距。 2、落后和差距主要表現(xiàn)在下列幾方面 （1）總量供不應求、產品結構不夠合理。 其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率嚴重不足，大量進口。國內模具總量中屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例不足30%，國外在50%以上。 （2）企業(yè)組織結構都不夠合理。 我國模具生產廠點中多數(shù)是自產自配的工模具車間（分廠），自產自配比例高達60%左右，國

12、外70%以上是商品模具；專業(yè)模具廠也大多數(shù)是"大而全 "、"小而全"的組織形式，國外模具企業(yè)是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產值就占德國模具產值的90%，可見其規(guī)模效益。 （3） 工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低，技術結構、模具產品水平比國際水平低許多。而模具生產周期卻要比國際水平長許多。 產品水平低主要表現(xiàn)在對后續(xù)使用模具制造制件

13、的工藝（如沖壓工藝）理解上，在模具設計上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上等?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術密集型、資金密集型的產業(yè)，由于模具行業(yè)是微利行業(yè)，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少，至使科技進步的步伐跟不上模具市場的需要。雖然國內許多企業(yè)已引進了不少國外先進設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等方面原因，引進設備不配套、設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低，開發(fā)能力較差，科研開發(fā)及技術攻關方面投入太少。不重視產品開發(fā)，在市場經濟中常處于被動地位。

14、 （4）技術人才嚴重不足，經濟效益欠佳。隨著時代的進步和技術的發(fā)展，能掌握和運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計異常短缺，高級鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平也較低，我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合1萬美元左右，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。我國模具企業(yè)大都微利，缺乏后勁。 （5）與國際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術落后。技術落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視。國內大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。信息化、數(shù)字化管理在模具企業(yè)應用現(xiàn)在剛剛開始

15、。 （6）專業(yè)化、標準化、商品化的程度低，協(xié)作差。 由于長期以來受"大而全""小而全"影響，模具專業(yè)化生產水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占40%左右，其余為自產自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務。與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低， 模具標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。 20年來我國模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAM/CAPP也在積極推廣。如今我國生產的模具精度已達到微米級

16、，與20年前相比，模具壽命提高了幾十倍，模具生產周期縮短了約3/4，模具的標準件使用覆蓋率從幾乎是零，達到45%左右。 20年來我國模具人才的培養(yǎng)也上了一個很大的臺階。20年前我國大專院校都沒有設立模具專業(yè)的，而如今，已有六、七十所大專院校設立了模具專業(yè)。中國模協(xié)在全國建有38個模具人才培訓基地，CIMATRON也是中國模協(xié)的人才培訓基地之一，自然肩負著軟件的推廣、軟件的二次開發(fā)及人才培訓工作。 上述情況正是我們模具行業(yè)和模具相關行業(yè)要一同努力，使之發(fā)展的領域，在這里，我們要感謝CIMATRON軟件對中國模具行業(yè)的貢獻，希望CIMATRON中國公司進

17、一步在模具軟件的開發(fā)、普及和培訓人才方面，與中國模具企業(yè)一同發(fā)展。 1.4 模具CAD/CAE/CAM技術 沖壓技術的進步首先通過模具技術的進步來體現(xiàn)出來。對沖模技術性能的研究已經成為發(fā)展沖壓成形技術的中心和關鍵。 20世紀60年代初期，國外飛機、汽車制造公司開始研究計算機在模具設計與制造中的應用。通過以計算機為主要技術手段，以數(shù)學模型為中心，采用人機互相結合、各盡所長的方式，把模具的設計、分析、計算、制造、檢驗、生產過程連成一個有機整體，使模具技術進入到綜合應用計算機進行設計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術進步的特征。 模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)

18、模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員借助于計算機對產品性能、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及生產管理進行設計和優(yōu)化[4]。模具CAD/CAE/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本和提高產品質量已成為模具界的共識。 模具CAD/CAE/CAM在近20年中經歷了從簡單到復雜，從試點到普及的過程。進入本世紀以來，模具CAD/CAE/CAM技術發(fā)展速度更快，應用范圍更廣。 在級進模CAD/CAE/CAM發(fā)展應用方面，本世紀初，美國UGS公司與我國華中科技大學合作在UG-II（現(xiàn)為NX）軟件平臺上開發(fā)

19、出基于三維幾何模型的級進模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設計、條料排樣、壓力計算和模具結構設計等模塊。具有特征識別與重構、全三維結構關聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產品投入市場。與此同時，新加波、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關機構和公司也在開發(fā)和試用新一代級進模CAD/CAM系統(tǒng)。 我國從上世紀90年代開始，華中科技大學、上海交通大學、西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學模具技術國家重點實驗室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC

20、，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設計、模具結構設計、標準件及典型結構建庫工具和線切割自動編程5個模塊。上海交通大學為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模CAC/CAM系統(tǒng)。西安交通大學開發(fā)出多工位彎曲級進模CAD系統(tǒng)等。近年來，國內一些軟件公司也競相加入了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等[4]。 展望國內外模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展，本世紀的科學技術正處于日新月異的變革之中，通過與計算機技術的緊密結合，人工智能技術、并行工程、面向裝配、

21、參數(shù)化特征建模以及關聯(lián)設計等一系列與模具工業(yè)相關的技術發(fā)展之快，學科領域交叉之廣前所未見。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當今最好的設計理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結合的產物，其特點將反映在專業(yè)化、網絡化、集成化、智能化四個方面。主要表現(xiàn)在[4]： （1）模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高； （2）基于網絡的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結構初見端倪； （3）模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目； （4）與先進制造技術的結合日益緊密。 1.5 課題的主要特點及意義 該課題主要針對電器開關網芯零件，在對網芯零件沖孔、落料和拉伸等成

22、形工藝分析的基礎上，提出了該零件采用落料拉伸復合模和單工序沖孔的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設計過程中綜合考慮采用有廢料排樣，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，提高了材料的利用率和勞動生產率。 本課題涉及的知識面廣，綜合性較強，在鞏固大學所學知識的同時，對于提高設計者的創(chuàng)新能力、協(xié)調能力，開闊設計思路等方面為作者提供了一個良好的平臺。 落料、拉伸復合模 2 沖壓工藝方案的制定 圖2-1 零件圖 材料：H62普通黃銅 料厚：1.2mm 該零件為某電器開關網芯，是一家電器生產企業(yè)產品中的一個主要零件，如圖2-1所示,該零件生產屬于中、大批量生產，零件結構緊

23、湊，沖裁壁厚很?。虾駷?.2mm），適宜用復合沖裁，復合沖裁是在壓機的一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的工序。復合沖裁與采用連續(xù)沖裁相比，模具制造，安裝調整較易，成本較低。復合模結構緊湊，沖出的制件精度較高，生產率也高，適合大批量生產，特別是孔與制件的同心度容易保證。 2.1 工藝分析 圖2-2 零件圖 制件如圖2-2所示 材料為H62，板厚1.2mm，制件精度為IT10級.，形狀簡單，尺寸不大，大批量生產，屬普通沖壓件。 工藝性分析 根據(jù)制件的材料、厚度、形狀及尺寸，在沖壓工藝設計和模具設計時，應特別注意以下幾點： 1） 該制件為落料拉深件，在設計時，毛

24、坯尺寸要計算準確 2） 沖裁間隙、拉深凸凹模間隙應符合制件的要求 3） 各工序凸凹模動作行程的確定應保證各工序工作穩(wěn)妥、連貫。 工藝方案的分析和確定 1）工藝方案的分析 根據(jù)制件的工藝性分析，其基本工序有落料、拉深兩種。 拉深件的毛坯尺寸及拉深次數(shù)，應通過計算確定 a: 毛坯直徑D的計算 因為拉深相對高度h/d=16/31.2>0.5 h<20. 由表4-3可得 修邊余量：δ=1.2mm 毛坯直徑D按下式計算: D=[d 12+4d2(h+δ)+6.28rd1+8r2]1/2 =[900+2146.56+847.8+11.52]1/2 =63

25、mm 確定是否用壓邊圈：毛坯相對厚度T/D102=1.9 查表的出可用可不用壓邊圈 b: 拉深次數(shù)n的計算 采用查表法，當T/D=1.9%，H/D=16-4.5/31.2=0.37 由表4-8查得n=1。采用一次拉伸 C: 確定拉伸直徑 由表4-5查得拉伸極限系數(shù)為M1=0.72, 拉伸直徑：d=0.7263=45.36mm d底部的圓角半徑 R=4.5mm E;拉伸高度 拉伸比k=D/d H=0.25(DK-d)+0.43r/d(d+0.32r) 將數(shù)據(jù)代入的H=12.53mm

26、 （2）工藝方案的確定 因制件有落料、拉深兩道工序，先落料，后拉深，故采用落料、拉深復合模。 2.2 排樣圖設計 圖2-3 排樣圖 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經濟利用率，還會影響到模具結構、生產率、制件質量、生產操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作。 沖壓件大批量生產成本中，毛坯材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。 毛坯排樣圖如圖2-3所示： 3 模具總體結構設計 模具總體結構如圖3-1所示，凡屬模具，無論其結構形式如何，一般都是由固定和活動兩部分組成。固定部分是

27、用壓鐵、螺栓等緊固件固定在壓力機的工作臺面上，稱下模；活動部分一般固定在壓力機的滑塊上，稱上模。上模隨著滑塊作上下往復運動，從而進行沖壓工作。 一套模具根據(jù)其復雜程度不同，一般由數(shù)個、數(shù)十個甚至更多的零件組成。但無論其復雜程度如何，或是那一種結構形式，根據(jù)模具零件的作用又可以分成五個類型的零件。 1.工作零件 是完成沖壓工作的零件，如凹模、凸模、凹凸模等。見圖3-1中的件4、9、16. 凸模 凹模 2.定位零件 這些零件的作用是保證送料時有良好的導向和控制送料的進距，如擋料銷、定距側刀、導正銷、定位板、導料板、側壓板等。見圖3-1中的件6. 3.卸料、推件零件 這

28、些零件的作用是保證在沖壓工序完畢后將制件和廢料排除，以保證下一次沖壓工序順利進行。如推件器、卸料板、廢料切刀等，見圖3-1中的推件器11、卸料板8、頂桿3、推桿13. 推件器 卸料板 4.導向零件 這些零件的作用是保證上模與下模相對運動有精確的導向，使凸模、凹模間有均勻的間隙，提高沖壓件的質量。如導柱、導套、導板等，件圖3-1中的導柱20、導套18. 5.安裝、固定零件 這些零件的作用是使上述四部分零件聯(lián)結稱“整體”，保證各零件間的相對位置，并使模具能安裝在壓力機上。如上模板、下模板、模柄、固定板、墊板、螺釘、圓柱銷等，見圖3-1中的件23、1、14、2、5、7、17. 3.1定位裝置 定位部分零件的作用是是毛坯（條料或塊料）送料時有準確的位置，保證沖出合格制件，不至沖缺而造成浪費。本模具中采用固定擋料銷。固定擋料銷結構簡單，常見的為圓頭形式。