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第 1 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 第一章 概述 1 1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或液態(tài) 的 流動 使之形成所需要的形體 用模具制造零件以其效率高 產(chǎn)品質(zhì)量好 材料消耗低 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè) 是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè) 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的 高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志 它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 正日益受到人們的關(guān)注 早在 1989 年 3 月中國政府頒布的 關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定 中 將模具列為機械工 業(yè)技術(shù)改造序列的第一位 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分 又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域 模 具在機械 電子 輕工 汽車 紡織 航空 航天等工業(yè)領(lǐng)域里 日益成為使用最廣泛 的主要工藝裝備 它承擔了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60 90 的產(chǎn)品的零件 組件和部件的生 產(chǎn)加工 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上 僅以汽車 摩托車行業(yè)的模具市場為 例 汽車 摩托車行業(yè)是模具最大的市場 在工業(yè)發(fā)達的國家 這一市場占整個模具市 場一半左右 汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一 汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件 經(jīng)濟型轎車和重型汽車 汽車模具作為發(fā)展重點 已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確 汽車基本車型不斷增加 2005 年將達到 170 種 一個型號的汽車所需模具達幾千副 價值上億元 為了適應(yīng)市場的需求 汽車將不斷換型 汽車換型時約有 80 的模具需 要更換 中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一 據(jù)統(tǒng)計 中國摩托車共有 14 種排量 80 多個車 型 1000 多個型號 單輛摩托車約有零件 2000 種 共計 5000 多個 其中一半以上需 要模具生產(chǎn) 一個型號的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模具 總價值為 1000 多萬元 其他行業(yè) 如電子及通訊 家電 建筑等 也存在巨大的模具市場 目前世界模具市場供不應(yīng)求 模具的主要出口國是美國 日本 法國 瑞士等國家 中國模具出口數(shù)量極少 但中國模具鉗工技術(shù)水平高 勞動成本低 只要配備一些先進 的數(shù)控制模設(shè)備 提高模具加工質(zhì)量 縮短生產(chǎn)周期 溝通外貿(mào)渠道 模具出口將會有 很大發(fā)展 研究和發(fā)展模具技術(shù) 提高模具技術(shù)水平 對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特 別重要的意義 第 2 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 1 2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀 80 年代以來 我國的經(jīng)濟逐漸起飛 也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的 動力 20 世紀 90 年代以后 大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速 模具工業(yè)的總產(chǎn)值在 1990 年 僅 60 億元人民幣 1994 年增長到 130 億元人民幣 1999 年已達到 245 億元人民幣 2000 年增至 260 270 億元人民幣 今后預(yù)計每年仍會以 10 15 的速度快速增長 目前 我國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點 從業(yè)人數(shù)五十多萬 除了國有的專業(yè)模具廠 外 其他所有制形式的模具廠家 包括集體企業(yè) 合資企業(yè) 獨資企業(yè)和私營企業(yè)等 都得到了快速發(fā)展 其中 集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速 例如 浙江寧波和黃巖地區(qū) 從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家 成為我 國國內(nèi)知名的 模具之鄉(xiāng) 和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一 在廣東 一些大集團公司和迅速 崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) 為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力 紛紛加入了對模具制造的投入 例 如 科龍 美的 康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心 中外合資和外 商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū) 現(xiàn)已有幾千家 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中 企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二 作為商品銷售的約占三 分之一 其中 沖壓模具約占 50 中國臺灣 40 塑料模具約占 33 中國臺灣 48 壓鑄模具約占 6 中國臺灣 5 其他各類模具約占 11 中國臺灣 7 中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長 分為萌芽期 1961 1981 成長期 1981 1991 成熟期 1991 2001 三個階段 萌芽期 工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進 由于紡織 電子 電氣 電機和機 械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺 連帶使得模具制造 維修業(yè)者和周邊廠商 如熱處理產(chǎn)業(yè)等 逐年增加 在此階段的模具包括 一般民生用品模具 鑄造用模具 鍛造用模具 木模 玻璃 陶瓷用模具 以及橡膠模具等 1981 年 1991 年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期 有鑒于模具 產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯 自 1982 年起 臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入 策略性 工業(yè)適用范圍 大力推動模具工業(yè)的發(fā)展 以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略 全力發(fā) 展整體經(jīng)濟 隨著民生工業(yè) 機械五金業(yè) 汽機車及家電業(yè)發(fā)展 沖壓模具與塑料模具 逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流 從 1985 年起 模具產(chǎn)業(yè)已在推行計算機輔助模具設(shè) 計和制造等 CAD CAM 技術(shù) 所以臺灣模具業(yè)接觸 CAD CAM CAE CAT 技術(shù)的時間相當早 成熟期 在國際化 自由化和國際分工的潮流下 1994 年 1998 年 由臺灣地區(qū) 第 3 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 政府委托金屬中心執(zhí)行 工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計劃 與 工業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)用 與發(fā)展計劃 以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸 并支持產(chǎn)業(yè)升級 朝向開發(fā)高附加值與進口 依賴高的模具 1997 年 11 月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實力 獲得世界模具協(xié)會 ISTMA 認同獲準入會 正式成為世界模具協(xié)會會員 整體而言 臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這 一階段的發(fā)展 隨著機械性能 加工技術(shù) 檢測能力的提升 以及計算機輔助設(shè)計 臺 灣模具廠商供應(yīng)對象已由傳統(tǒng)的民用家電 五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè) 提升到計算機 與電子 通信與光電等精密模具 并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓 大型塑料射出及精 密鍛造等模具 1 3 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20 世紀 80 年代開始 發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來 并發(fā)展 成為獨立的工業(yè)部門 其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值 改革開放以來 我國的模具工業(yè) 發(fā)展也十分迅速 近年來 每年都以 15 的增長速度快速發(fā)展 許多模具企業(yè)十分重 視技術(shù)發(fā)展 加大了用于技術(shù)進步的投入力度 將技術(shù)進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力 此外 許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā) 模具行業(yè)的快速發(fā)展 是使我國成為世界超級制造大國的重要原因 今后 我國要發(fā)展成為世界制造強國 仍 將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展 成為模具制造強國 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步 部分模具已達到國際先進水平 但無論是數(shù)量 還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要 每年仍需進口 10 多億美元的各類大型 精密 復(fù)雜模具 與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比 在模具技術(shù)上仍有不小的差距 今后 我國模 具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進行不斷的技術(shù)創(chuàng)新 以縮小與國際先進水平的距離 1 注重開發(fā)大型 精密 復(fù)雜模具 隨著我國轎車 家電等工業(yè)的快速發(fā)展 成型零件的大型化和精密化要求越來越高 模具也將日趨大型化和精密化 2 加強模具標準件的應(yīng)用 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期 降低模 具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量 因此 模具標準件的應(yīng)用必將日漸廣泛 3 推廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一 個重要里程碑 實踐證明 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向 可 顯著地提高模具設(shè)計制造水平 4 重視快速模具制造技術(shù) 縮短模具制造周期 隨著先進制造技術(shù)的不斷出現(xiàn) 模具的制造水平也在不斷地提高 基于快速成形的快速制模技術(shù) 高速銑削加工技術(shù) 以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用 第 4 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 1 4 各種模具的分類和占有量 模具主要類型有 沖模 鍛摸 塑料模 壓鑄模 粉末冶金模 玻璃模 橡膠模 陶瓷模等 除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模 因為他們一般都是依靠三 維的模具形腔是材料成型 1 5 各種模具的定義 1 沖模 沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具 沖模占模具總 數(shù)的 50 以上 按工藝性質(zhì)的不同 沖?？煞譃槁淞夏?沖孔模 切口模 切邊模 彎曲模 卷邊模 拉深模 校平模 翻孔模 翻邊模 縮口模 壓印模 脹形模 按組 合工序不同 沖模分為單工序模 復(fù)合模 連續(xù)模 2 鍛模 鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱 按鍛壓 設(shè)備不同 鍛模分為錘用鍛模 螺旋壓力機鍛模 熱模鍛壓力鍛模 平鍛機用鍛模 水 壓機用鍛模 高速錘用鍛模 擺動碾壓機用鍛模 輥鍛機用鍛模 楔橫軋機用鍛模等 按工藝用途不同 鍛?？煞譃轭A(yù)鍛模具 擠壓模具 精鍛模具 等溫模具 超塑性模具 等 3 塑料模 塑料模是塑料成型的工藝裝備 塑料模約占模具總數(shù)的 35 而且 有繼續(xù)上升的趨勢 塑料模主要包括壓塑模 擠塑模 注射模 此外還有擠出成型模 泡沫塑料的發(fā)泡成型模 低發(fā)泡注射成型模 吹塑模等 4 壓鑄模 壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備 壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速 下充填鑄型 在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法 壓鑄模約占模具總數(shù)的 6 5 粉末冶金模 粉末冶金模用于粉末成型 按成型工藝分類粉末冶金模有 壓 模 精整模 復(fù)壓模 熱壓模 粉漿澆注模 松裝燒結(jié)模等 模具所涉及的工藝繁多 包括機械設(shè)計制造 塑料 橡膠加工 金屬材料 鑄造 凝固理論 塑性加工 玻璃等諸多學科和行業(yè) 是一個多學科的綜合 其復(fù)雜程度 顯而易見 第 5 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 第二章 沖壓工藝設(shè)計 2 1 工藝方案的分析 2 1 1 沖載件的工藝分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性 一般情況下 對 沖裁件工藝性影響最大的是幾何形狀 尺寸和精度要求 良好的沖裁工 藝性應(yīng)能滿足材料較省 工序較少 模具加工較易 壽命較高 操作方 便及產(chǎn)品質(zhì)量等要求 1 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性 1 最小圓角半徑 2 沖裁件的最小尺寸 3 最小孔距 孔邊距 4 沖裁件上的懸臂和凹槽部分尺寸 1 沖載的形狀簡單對稱 材料為 H62 M 由 沖壓工藝與模具設(shè)計 表 1 4 1 查得起抗剪強度為 260Mpa 2 沖載件的外行采用過渡圓角 避免產(chǎn)生清角 R 1 3 沖載件無懸臂和狹槽 易于加工 4 沖孔位置與零件壁間距 a 7 5mm 2 1 5 5 沖載件的孔徑為 13 滿足沖孔凸模強度和剛度要求 2 2 工藝方案的確定 2 2 1 沖壓工藝的類型 該制件表明它為沖載件 制件的全部基本工序為 沖孔 13 落 料 兩道工序 2 2 2 序的組合及方案的比較 方案一 沖孔 沖孔模 落料 落料模 第 6 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 方案二 沖孔 落料 復(fù)合模 方案三 沖孔 落料 連續(xù)模 分析以上三種方案 可看出 方案一采用單一工序模來加工制件 在落 料時需要用沖孔 13 的空來保證空與外形的位置度 該制件為大批量產(chǎn)生 而單工序模的生產(chǎn)效率低 因此不宜采用此方案 方案二采用復(fù)合模加工制件 復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊 生產(chǎn)效率高 制件精度高且 容易保證制件空與外形的位置度 但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜 對模具零件的精度要 求高 模具裝配要求也較高 制件復(fù)雜 加工制件的精度很高 因此 此方案宜采 用 方案三采用連續(xù)模加工制件 連續(xù)模的成型是一種工序集中的工藝方法 是 一種工作多 效率高的沖模 但定位不能有高的進度 因此此方案不宜采用 2 2 3 設(shè)計排樣 沖孔 13 落料 復(fù)合模 工序圖 排樣圖 由 沖壓工藝與模具設(shè)計 表 2 5 2 材料厚度 圓件及 r 2t 工件aB矩形工件邊長 L500mm 或 r 2t 的工件 ra 第 7 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 選擇的彈簧可使用 3 4 3 確定凸凹模間隙 計算凸凹模工作部分尺寸 該零件為沖空 落料件 13 由沖孔獲得 28 44 6 12 為落料獲得 查 沖壓工藝與模具設(shè)計 表 2 2 4 的 2Cmin 0 15 2Cmax 0 19 則 2Cmac 2Cmin 0 19 0 15 0 04mm 由公差表查得 13 為 IT14 級 0 43 取 X 0 5 28 為 IT14 極 0 52 取 X 0 5 446 為 IT14 極 0 62 取 X 0 5 12 為 IT14 級 0 43 取 X 0 5 沖孔 13 13 0 5 0 43 13 205 05 d 13 2 0 15 13 359 0 9 0 校核 2Cmax 2Cmin 0 0145 0 04 滿足間隙公差條件 落料 28 Dd D X 28 0 5 0 52 max d 001 7201 Dp 27 7 0 15 27 558 06 校核 0 011 0 006 0 017 0 04 滿足間隙公差條件 44 6mm Dd 44 6 0 5 0 62 44 3012 012 第 13 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 Dp 44 3 0 15 44 1508 08 校核 0 12 0 008 0 02 0 04 滿足間隙公差條件 12mm Dd 12 0 5 0 43 11 809 09 Dp 11 8 0 15 11 655 5 校核 0 005 0 009 0 014 0 04 滿足間隙公差條件 3 4 4 校核壓力機 1 校核閉合高度 Hm 由 沖壓工藝與模具設(shè)計 附錄 A 查得機床最大閉合高度 Hmax 180mm 最小閉合高度 Hmin 135mm 8 2 18 37 8 30 35 148mm Hmax 5 Hm Hmin 10 180 5 148 135 10 滿足條件 2 校核公稱壓力 106 9KN 2 338KN n 2 0 03 106 9X 6 414KN 106 9 2 138 6 414 115 452KN 160KN 滿足條件 3 工作臺校核 工作臺面尺寸應(yīng)大于模具尺寸 50 70mm 則 306 50 356mm 170 50 220mm 由 沖壓工藝與模具設(shè)計 附錄 A 查得工作臺前后 長 300 左右長 450 滿足條件 第 14 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 第四章 結(jié)論 時光匆匆而逝 我的 5 年學習生活也即將結(jié)素 為了更好的適應(yīng)以后的工 作 培養(yǎng)我門能運用所學的專業(yè)知識獨立解決實際生產(chǎn)問題的能力 以及鞏固 和擴大課堂教學內(nèi)容提高工藝計算機械制圖的各科設(shè)計資料的能力 為今后 工作崗位從事專業(yè)工作擬定出更為經(jīng)濟合理的制造工藝及設(shè)計模具打下良好 的基礎(chǔ) 在此基礎(chǔ)上我們進行了 6 個星期的畢業(yè)設(shè)計 此次實際是有老師親自指導(dǎo)我們 在設(shè)計過程中我門查閱有關(guān)模具設(shè)計手 冊與冷模具設(shè)計的資料并繪制出成形的總裝圖及個種無標準零件圖 本設(shè)計說明書詳細介紹了鉸鏈冷沖壓模具設(shè)計過程 對各個工序的設(shè)計構(gòu) 思及具體實施方案 主要有前言 設(shè)計說明書 講述模具設(shè)計工藝方案及工藝 過程等 設(shè)計的要求是首先得保證產(chǎn)品質(zhì)量節(jié)約原材料 降低勞動強度 降低成本 提高勞動生產(chǎn)率原則 制圖符合國家標準 標注尺寸合理圖面整潔布局合理說 明書力求系統(tǒng)性強 說明力強易懂 便于查看 通過此次冷沖模的設(shè)計是我知道 冷沖模是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ) 上 在常溫下利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力 使其產(chǎn)生分離或塑 性變形從而獲得一定形狀 尺寸和性能的零件的一種壓力加工方法 并且 通 過這次冷沖模設(shè)計 使我重新溫習了以前所學過的有關(guān)機械方面的知識 并且 通過查閱資料了解了一些新的知識 使我對模具設(shè)計有了進一步的了解 第 15 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 謝辭 時間過的真快 轉(zhuǎn)眼 6 個星期過去了 我的畢業(yè)設(shè)計也將結(jié)束 仍清楚記 得拿到畢業(yè)設(shè) 計課題時 不知如何下手的尷尬場景 再次我要感謝指導(dǎo)老師蔡昀在畢業(yè)設(shè)計選題以及研究方法上給予的悉心 知道 老師的學識讓我受益非淺 還要感謝我的父母 父母用心教我成長 最后感謝蔡昀老師 第 16 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用紙 參考文獻 成虹主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 高等教育出版社 2002 王芳主編 冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo) 北京 機械工業(yè)出版社 1999 王之櫟主編 機械設(shè)計綜合課程設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2003 李培根主編 機械工程基礎(chǔ) 北京 機械工業(yè)出版社 2002 胡荊生主編 公差配合與技術(shù)測量基礎(chǔ) 第二版 北京 中國勞動社會保障出版社 2000 陳于萍 高曉康編著 互換性和測量技術(shù) 北京 高等教育出版社 2002 吳宗澤主編 機械零件設(shè)計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2003 許發(fā)樾主編 使用模具設(shè)計與制造手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1992 朱傳禮 林蒲生主編 高等學校畢業(yè)設(shè)計論文指導(dǎo)手冊機械卷 北京 高等教育出版社 經(jīng)濟日報出版社 1998 中華人民共和國國家標準 GB2851 2875 81 冷沖模 1984 01 01 實施 國家標準總局批準