金属垫片倒装复合模冷冲压模具设计.docx
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金属垫片倒装复合模冷冲压模具设计
摘要
模具属于精密机械产品，它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件、导向零件、支承零件、定位零件及送料机构、抽芯机构、推出机构等。
模具与相应的成形设备（如冲床、塑料注射机、压铸机等）配套使用时，可直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性能，使之成形为合格的制件。
本设计以冲孔落料复合模设计为主线，依据模具的基本组成部分，采取基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，图例与剖析相结合，模具设计与加工工艺相结合的方式，对金属垫片设计中的关键之处以及可能出现的问题和处理方式进行详细地剖析。
同时，从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。
本次设计绘图采用CAD进行，CAD为计算机辅助制图工具，是一款专业机械平面制图软件，具有很强的图象处理功能。
关键词：
模具设计排样冷冲模垫片复合模
Abstract
Mouldbelongtoprecisionmachineryproducts,itismainlycomposedofmechanicalpartsandinstitutions,suchasformingparts,steeringparts,bearingparts,positioningpartandconveyingmechanism,core-pullingmechanism,launchmechanism,etc.Moldandformingequipment,suchaspunching,plasticinjectionmachine,die-castingmachine,etc.）supportingtheuse,canbedirectlychangingtheshapeofthemetalornonmetalmaterial,size,positionandperformance,formingforthequalifiedparts.
Thisdesignbypunchingblankingcompositemolddesignasthemainline,accordingtothebasicpartofmould,adoptcombinationofbaseanddesigntechniques,combinedtheorywithpractice,theillustrationandanalysis,thecombinationofacombinationofmolddesignandprocessingtechnology,themetalgasketdesignaswellasthepossibleproblemsandthekeypartsoftheprocessingmodetocarryonthedetailedanalysis.Atthesametime,fromtheperspectiveofmoldprocessingtechnology,analyzeandprovidetofacilitateprocessingofthemouldstructure,moulddesignandprocessingmorecloselytogether.
ThedesigndrawingwithCAD,CADiscomputeraideddrawingtools,isaprofessionalmechanicalplanedrawingsoftware,hasastrongimageprocessingfunction.
KEYWORD:
ThemolddesignRowoftypeColdramminggasketCompositemould
第一章绪论
模具工业是国民经济的基础工业，受到企业界和政府的高度重视。
发达工业有“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说，可见其重视的程度。
当今，“模具就是产品质量”，“模具就是经济效益”的观念，已被越来越多的人所接受。
模具是工业生产的基础工艺装备。
振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。
在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。
用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。
模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。
模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
1.1模具行业发展前景分析
1.1.1中国模具市场前景广阔
模具应用领域的不断扩大、已应用领域对模具提出的更多和更高要求，使模具工业发展速度快于其他制造业的发展速度已成为普遍规律，目前世界模具市场供不应求，近几年，市场总量一直在600～650亿美元之间，而我国模具出口尚不到8％，“十一五”期间完全可以扩大这个份额，同时随着经济全球化发展趋势日趋明显，模具制造业逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向日趋明显，外资和民营资本继续看好我国模具行业，我国模具行业机遇大于挑战，未来国际模具市场前景广阔，我国模具仍有较大发展空间。
1.1.2模具产品市场竞争力不断提升
当前，我国面临发达国家的技术优势和发展中国家价格优势的双重压力。
工业发达国家模具企业凭借其技术优势和实力，在中高档模具方面具有竞争优势，随着他们逐步进入我国，对我国的模具工业形成了巨大挑战；印度、泰国及东欧一些国家，近年来模具工业发展也很快，而且其模具的价格也具有很强的竞争优势，我国模具行业的成本和价格优势会逐步削弱并最终消失。
罗百辉指出，中国模具企业必须在技术、管理和人才培训方面下功夫，积极引进国外先进的模具制造技术，提升高端模具产品开发能力，调整模具产品结构，不断提高我国模具产品的国际竞争力。
1.1.3模具行业发展速度持续增长
我国国民经济在“十一五”期间将继续保持较快的发展速度，给模具行业的发展提供了可靠的宏观支持。
汽车、IT电子信息、家电、OA办公设备、机械和建材行业、航天航空、电动工具都是模具需求大户，仅以家电和电子信息行业为例一台电冰箱需用模具生产的零件约150个，共需模具约350套；一台全自动洗衣机需要模具150多套；一台空调器，仅塑料模就需20套；每个型号计算机约需模具30多套，加上与其配套的打印机，单台需模具20多副；还有笔记本电脑、网络机顶盒将有几千万台的市场。
目前由于机型多为国外开发，模具进口较多，随着我国自行开发能力的提高，这方面的模具需求量也将大幅度增加。
可以预见中国模具行业将在良好的宏观环境下得到快速发展。
1.1.4模具行业机遇和挑战并存
一方面国际国内形势为模具行业发展提供了前所未有的发展空间，而另一方面模具也将面临更加激烈的竞争挑战，除了国际竞争外，在国内，萧山、上海、深圳等地都将大力发展模具工业，如萧山友成模具公司的年销售收入达到了2亿元，是日本专业模具厂友成机工的独资企业，主要从事汽车及家电用模具的生产，目前正在萧山市政府支持下计划在香港创业板上市；黄岩模具行业在管理、设备、技术上也已经走在全省前列；模具年产值30多亿元的温州市，正在酝酿模具工业的进一步发展，由5家模具龙头企业联合组建的恒田模具公司，投资2亿元建成设模具技术中心，获得政府的重点支持；曾是全国模具行业龙头老大的上海，欲重振昔日雄风，由市经委主抓的上海市模具中心正紧锣密鼓地建设，一个占地面积1500亩、现代化的模具工业园区不久也将展现在人们面前；苏州提出在高新区建设一个高水准的与国际接轨的现代化模具产业基地的构思，占地面积达2000亩；华南理工大学与广东方达集团签署协议，准备将东莞市模具重镇长安镇打造成华南地区重要的模具研发基地；深圳市在产业结构调整中，明确将模具列为先进制造业之首，投资约60亿元建模具工业园；重庆市投资50亿元，打造中国最大、标准最高的汽车、摩托车模具产业园，计划三五年后，年产值达30亿元；汕头塑料机械模具总年产值超100亿元，目前约有塑料、机械及相关的模具企业共3000家，大部分企业全套引进德国、法国、意大利以及台湾地区最新的数控模具加工设备，大大提高了产品技术性能和质量档次。
国内还有其他不少省市（江西南昌、陕西西安、辽宁大连、山东烟台、河北泊头）纷纷抓住我国正在成为“世界工厂”的大好机遇，创建模具园区，酝酿模具工业进一步升级。
1.2模具行业发展趋势分析
1.2.1模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短
模具市场全球化是当今模具工业最主要的特征之一，模具的购买者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化发展使生产工艺简单、精度低的模具加工企业向技术相对落后、生产率较低的国家迁移，发达国家的模具生产企业则定位在生产高水准的模具上，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短。
1.2.2模具CAD/CAM向集成化、智能化和网络化发展
软件的功能模块越来越齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，实现信息的综合管理与共享，支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程。
有的系列化软件包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、模具设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等；模具设计、分析、制造的三维化、无纸化使新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享；同时，随着竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。
1.2.3模具技术向高速加工、硬铣削和复合加工方向发展
随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1μm的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工在今后的模具制造中将有广阔的前景。
高速加工使工件获得光滑表面，节省加工时间，典型的步进距仅有0.0254mm，而尖点只有0.001mm高，经过高速加工的工件表面大多数都非常光洁，无需钳工的进一步加工。
目前，机加工工具制造商都热衷于生产为高速加工而专门设计的加工中心，在美国采用高速加工技术以减少或省去钳工工序是一种效益相当可观的措施，这种技术在欧洲和日本也颇受欢迎。
另外，用充分硬化的材料加工模具的型腔是模具加工业发展的另一个重要趋势。
高主轴转速及小的刀具半径所进行的轻度切削形成了足够的转矩，可以用来加工硬度高达64HRC的金属材料，由于不需要再进行热处理，常规热处理后的回火以及抵消由热处理引起的几何变形所进行的磨削加工也都不需要了，该技术在日本倍受青睐，如今在美国也受到了广泛的关注并正向欧洲传播。
随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统，该系统由多台机床合理组合，配有随行定位夹具或定位盘，有完整的机具、刀具数控库和数控柔性同步系统，具有实时质量监测控制系统。
1.2.4模具产品将向大型、精密、标准化方向发展
一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在1μm以下。
另外多功能复合模具将得到进一步发展，新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，生产效率进一步提高。
国外发达国家模具标准件使用覆盖率一般为80％左右，随着我国模具工业的发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件的应用和生产在“十一五”期间必将得到较大的发展。
1.2.5模具种类向热流道、气辅模具及适应高压注塑成型工艺方向发展
采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，国外许多塑料模具厂所生产的塑料模具50%以上采用了热流道技术，有的已经达到80％以上，效果十分明显；气体辅助注射成形具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本；高压注射成形可强制树脂收缩率，增加塑料件尺寸的稳定性；另外注射压缩成形技术，可使成形件局部内应变小，能得到缩孔少的厚壁成形件，而对于塑件狭窄的部件也可注入树脂，并可用小注射力能得到优良制品，这些技术正在逐步推广使用。
1.2.6快速经济模具前景十分广阔
多品种小批量生产时代的到来，人们要求模具的生产周期越短越好，因此快速经济模具将有广阔的发展前景。
预计21世纪，用各种超塑性材料来制作模具、用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具等生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。
快速经济模具主要包括快速原型制造技术、表面成形制模技术、浇铸成形制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术、无模多点成形技术、KEVRON钢带冲裁落料制模技术、模具毛坯快速制造技术等。
1.2.7优质模具材料及先进表面处理技术受到重视
因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45％以上，因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命显得十分重要，提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊性能的模具钢，开发模具钢品种规格，扩大其他优质模具材料如硬质合金、陶瓷材料、复合材料等的应用范围是主要研究热点；用铝合金作模具材料以缩短制模周期、降低模具成本，将在快速经济模具中得到较快发展。
模具表面处理的主要趋势是：
由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗发展，由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展，可采用的镀膜有：
TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。
目前激光强化、辉光离子氮化及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。
1.2.8汽车、IT电子产业发展影响模具市场景气
中国模具的进口首次出现负增长，模具行业受“一大一小”的拉动，这两年发展确实很好。
“一大”是指汽车产业，汽车产业指的不仅仅是整车，还有汽车零部件，例如目前中国首次成为对美国汽车零部件的第二大出口国，这就意味着中国汽车模具市场已经发挥了不可替代的作用。
它的快速发展对模具的拉动起了重要的作用，“一小”是指IT电子产业。
2006年的模具进口总量为20.47亿美元，比2005年20.68亿美元降低了2100万美元，首次出现了负增长，止住了进口年年增幅扩大的势头；出口总量为10.41亿美元，比2005年增长了41.06%，首次突破10亿美元，进口减少，逆差下降，是非常可喜的。
1.2.9模具产业结构还需进一步调整
虽然，模具行业与前几年相比有了较大的进步，但仍然存在着许多问题。
比如，产业结构不合理的现象仍然存在。
产业结构包括产品结构、技术结构、进出口结构等，都不同程度地存在着问题。
比如，在进出口结构方面，由于我国模具设计制造水平和能力不能满足市场要求，因此，每年都有大量模具进口，尤以高档产品为主。
2006年进、出口冲压模具如果按重量计，单价分别为14913美元/t和5869美元/t，进口大大高于出口；而对于塑料橡胶模具，2006年进、出口分别为413715套和1217772套，出口量远远大于进口量，而单价却相差很悬殊：
进口价格2532美元/套，出口价格602美元/套，相差4倍，虽然出口量是接近进口量的3倍，但总额仍然低于进口。
说明我们仍在大量进口高档模具，出口的却是以中低档为主。
所以，从长远来看，进出口合理化趋向应是不断扩大出口，减少进口，使出口多于进口。
显然，这还需要想当一段时间的努力。
1.2.10管理水平制约模具企业发展
模具制造过程管理不同于一般的产品管理，它是面对单位生产的模具行业，如何实现数字化、信息化管理，是非常有学问的。
如果模具的管理没有一个科学的、动态的管理方法，就不能保证模具的生产制造有条不紊，模具供货及时到位。
同时，每家企业的模具产品都不同，所以需要个性化的管理。
凡是做得好的模具企业，他们都有一整套独特的、适合自己的管理方法，只是这样的企业太少了。
罗百辉指出，模具企业如果再不抓管理，就会发展不下去了，这已经成为制约模具企业发展的瓶颈问题。
1.2.11政府大力扶持模具城建设
由于模具产品本身需要配套发展的特点，这些年在全国一些地方出现了许多模具城或模具工业园区，引起了大家的关注。
罗百辉表示，模具园区应该整体规划，错位发展，做出自己的特色来。
经过这几年的发展，确实有的模具城已经发展得很不错了。
比如，横沥镇的模具城就非常有特色：
进入模具城的这些企业，他们并不是被强迫集中在一个有围墙的圈子里，而是分布在开发区里，只是相对集中，但是却享受当地政府给予模具园区的一些政策。
那些硬性搬到一起，追求形式上的模具园区的一些做法，非但不利于企业发展，相反，还给不具备搬迁条件的企业增添许多负担。
罗百辉认为，模具城的集群效应要充分体现，政府应该引导模具产品本身上下游供应链配套发展。
比如说，入模具园区的南方冲压模具联盟，当初在选址上就得到横沥政府的优惠政策支持，在中泰五金模具公司的带动下12家企业共同入园，建立汽车产业园。
政府的扶持也是建立在模具企业健康发展的基础上，确确实实为企业办事，而不是搞面子工程，这样才会受到企业欢迎，才会更有意义。
1.2.12模具协会发挥政企桥梁作用
作为连接政府与企业的桥梁，模具协会一直在不停地努力工作着。
深圳市模具技术学会通过举办展会，给企业搭建展示的舞台；组织技术交流会，让更多的企业学习到国际上先进的模具制造技术；召开专题研讨会，帮助企业寻找出路和办法应对市场，促进了行业进步；通过进行“重点骨干模具企业”的选评，培养一批中坚骨干企业；另外，学会每年还要为科协评选的国家级新技术新产品做推荐工作，让被评选上的企业进入科协的视野，享受一些特殊政策，有益于企业的发展。
作为协会工作人员，经常下基层，走访企业，倾听企业的心声，了解企业的需求，指导企业并提出建设性的意见，给企业和行业做了许多实实在在的事情，使协会在行业中的权威提高。
如今，协会正在急企业之所急，想企业之所想，进行数字信息化管理工作的推广。
模具设计师（ToolingDesignEngineer）：
学好本专业的专业基础课和专业课。
特别是机械制图、模具设计、模具制造工艺及其设备、MoldFlow等，至少掌握一种3D设计用绘图软件,如Pro/Engineer、UG、Solidworks等，深入了解其它，如AutoCAD、ME10D等。
项目跟进（ProjectPlanner或ProjectEngineering）:
现在很多集团公司都需要模具项目跟进的人员。
请留意选修项目管理类的课程。
人才招聘专员（HR）：
很多人力资源部门或人才市场或猎头公司都需要这方面的专才。
请留意选修人力资源方面的课程。
鉴于振兴我国模具工业的重要性，在1989年3月国务院颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。
1997年以来，国家又相继把模具及其加工技术和设备列入了《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和《鼓励外商投资产业目录》。
经国务院批准，从1997年到2002年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。
1999年7月国家计委和科学技术部发布的《当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南（目录）》，把电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等等，都列进去了。
1999年8月20日党中央和国务院发布的《关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定》指出：
要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通讯、计算机及软件、数字化电子产品等方面，在生物技术及新医药、新技术、新能源、航天航空、海洋等有一定基础的高新技术产业领域，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。
要加强传统产业的技术升级。
注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。
所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。
从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。
第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。
例如：
属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品（包括通讯产品）的发展，没有精密模具也不行。
不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。
例如：
形状误差小于0.1～0.3µ的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。
因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。
有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。
第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。
用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。
CAD／CAE／CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。
模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。
逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。
第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。
在1998年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。
1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。
将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。
模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。
因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。
第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。
机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。
这几年，我国每年要进口近10亿美元的模具。
我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。
生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。
从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。
模具作为工业生产的基础工艺装备,在汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活用品的生产中被广泛应用。
据统计,75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成形;家用电器行业的80%零件、机电行业的70%以上零件也都要靠模具加工;因此,模具又被称之为“百业之母”。
模具生产的工艺水平及科技含量的高低,成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志,在很大程度上决定着产品
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