壳体零件模具设计.docx

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壳体零件模具设计

摘要……………………………………………………………………………………2

前言……………………………………………………………………………………4

摘要

冲压制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用,特别是在机械业中则为突出。

机械产品的外壳大部分是冲压制品，产品性能的提高要求高素质的冲压模具和冲压性能，成型工艺和制品的设计。

冲压制品的成型方法很多。

其主要用于是冲孔，落料，弯曲，拉伸等。

而冲压模，约占成型总数的60%以上。

当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。

冷冲冲裁模主要用于金属制品的成型，它是冲压制品生产中十分重要的工艺装置。

冲压模的基本组成是：

上下模座、下模垫板、下模固定板、凹模镶块、抬料钉、导料板、卸料板,导柱导套、卸料板弹钉、卸料板等。

冲裁模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。

关键词：

冲孔、落料

Abstract

Stampingproductshasbeenextensivelyappliedintheindustry,agriculture,nationaldefenseandinthedailylivesofarea,especiallyinthemachineryindustry.Mechanicalproductsisthemostpressinghousingproducts,andtheimprovementofproductperformancerequiresofhigh-qualityperformancestampingmolds,stamping,processandproductdesign.

Therearemanywaysofmoldingproductsofstamping.Piercingismainlyusedforblanking,bending,stretching,etc.AndStampingmoldsalmostformmorethan60percentofthetotalnumber.Forexample,ElectricalControlcanberealizedassemi-automaticorautomaticoperation.

Cold-metalstampingdiemainlyusedforthemoldingproducts,anditisveryimportantintheproductionofstampingtechnologydevices.Thebasiccomponentofstampingmoldsisblockmodelfromtoptobottom,mouldplate,fixed-plateofmouldplate,dieinserts,raisingnails,I.plate

plateunloadingI.Introductionsetscolumn,unloadingbombsnailplate,plateDischargeandsoon.

Thewidelyapplicationofblankingmouldingisexactlythebasicperposeofmydesign.

Keywards：

Piercing、Blanking

前言

模具是现代化的生产重要工艺装备，在国民经济的各个部门都越来越多地依模具来进行生产加工，越来越引起人们的重视，模具也趋向标准化。

随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备。

这次毕业设计是在学习完所有模具课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。

本次设计是在指导老师认真、耐心的指导下，对模具的经济性、模具的寿命、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细的分析下而进行设计的。

在此,我表示衷心的感谢他们对我的教诲.

冲模是模具设计与制造专业的主要专业课程之一。

它具有很强的实践性和综合性，通过学习这门课程，使我对冲压模具有了新的认识，从中也学到了不少知识，激发了我对冲压模具的爱好。

但因本人经验有限，因此很难避免的存在一些不合理之处，望各位老师批评和指正，以使我的毕业设计做到合理，同时也为我走出校门步入社会打下坚实的基础。

绪论

1.1模具工业在国民经济中的地位

模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。

用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。

模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。

振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。

早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。

模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。

模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。

模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。

汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。

汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。

汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。

一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。

为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80％的模具需要更换。

中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。

单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。

一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。

其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。

目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。

中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。

研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。

1.2各种模具的分类和占有量

模具主要类型有：

冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。

除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。

（1）冲模：

冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。

冲模占模具总数的50％以上。

按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。

按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。

（2）锻模：

锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。

按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。

按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。

（3）塑料模：

塑料模是塑料成型的工艺装备。

塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。

塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。

（4）压铸模：

压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。

压铸模约占模具总数的6％。

（5）粉末冶金模：

粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：

压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。

模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。

1.3我国模具工业的现状

自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。

20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260~270亿元人民币。

今后预计每年仍会以10℅~15℅的速度快速增长。

目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。

除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。

其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。

例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。

在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。

例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。

中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。

在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。

其中，冲压模具约占50℅（中国台湾：

40℅），塑料模具约占33℅（中国台湾：

48℅），压铸模具约占6℅（中国台湾：

5℅），其他各类模具约占11（中国台湾：

7℅）。

中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（1961——1981），成长期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三个阶段。

萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。

由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。

在此阶段的模具包括：

一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。

1981年——1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。

有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。

随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。

从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。

成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。

1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。

整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。

1.4世界五大塑料生产国的产能状况

美国塑料（原料）的产量多年来一直雄居各国之首。

早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨的28.5％，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量的比例从1996年起提高到30％以上。

2001年美国塑料产量为4170万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500多万吨。

其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。

国内塑料消费量（产量+进口量一出口量），美国也是全球最多的。

美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。

美国人均塑料消费量也是很高的，2000年为159公斤，2001年略减为155公斤，居全球第3位。

美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家，其中职工人数少于50人的占总数的53％，50~l00人的占21％，100~500人的占23％，超过500人的占近4％，职工总数近90万人。

在美国塑料制品加工业的就职人数达110万，2001年的出货金额为2150亿美元，人均出货金额为195美元。

德国是世界最大的塑料（原料）生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增达超过1000万吨的1110万吨．1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，2000年增至1550万吨，超过日本为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。

2001年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为285万吨（低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯125万吨），氯乙烯175万吨，聚丙烯160万吨。

德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨．氯乙烯152万吨。

德国人均塑料消费量2001年为160公斤，在世界上仅少于比利时的172公斤，高于美国的155公斤，排在世界第2位。

德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人，2001年的出货金额为360亿美元，人均126美元。

德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44％，50~100人的占28％，100~500人的占25％，500人以上的占4％。

中国塑料工业多年持续高速增长，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。

中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过2500万吨。

其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约为80万吨左右。

日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。

一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至1258和1225万吨。

从1994年起产量再度增长，1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年的产量又比上年增长3.7％，达到1521万吨，首次超过1500万吨。

但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度减少。

1998年，日本塑料产量为1390万吨，比上年减少了8.7％。

1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨，但仍远未恢复到1997年的水平。

2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。

2002年日本塑料（原料）产量减为1361万吨。

而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位。

韩国塑料产量增长十分迅速，1986年超过200万吨，1990年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。

韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001年产量为340万吨（低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯180万吨），聚丙烯以238万吨排在第2位，其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABS·AS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。

韩国国内塑料消费量2001年420万吨，只相当于产量的1/3略高。

人均塑料消费量2001年为106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人，出货金额为85亿美元，人均276美元。

塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨（均为2001年产量）。

1.5我国模具技术的现状及发展趋势

20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。

改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。

近年来，每年都以15％的增长速度快速发展。

许多模具企业十分重视技术发展。

加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。

此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。

模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。

今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。

中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48"（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。

尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。

与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。

今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。

（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。

（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。

因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。

（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。

实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。

（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。

1分析研究零件的工艺性

1.1零件分析说明

零件形状及其一般要求

制件如图1-1所示，材料为20钢，材料厚度为1mm，制件尺寸精度按图纸要求，未注按IT12级，生产纲领年产10万件。

1.2工艺方案的确定

冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。

一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。

当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。

以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。

确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。

确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。

影响冲压件工艺性的因素主要有零件的形状特点,尺寸大小,设计基准,公差等级和形状位置误差要求,材料的厚度及成形后允许的变薄量,材料的机械性能和冲压性能,在冲压过程中产生的回弹,翘曲的可能性,毛刺大小和方向要求等.这些因素对确定冲压工序的性质,数量和顺序,对模具的结构形式及制造精度要求等都有很大关系,因此,在制定冲压工艺过程中必须根据零件图认真加以分析,尤其应该注意分析零件在冲压加工中的难点所在.良好的冲压工艺性表现在材料消耗少,冲压成形时不必采用特殊的控制措施,工艺过程简单而且寿命长,产品质量稳定,操作方便等.如果发现零件的工艺性差,则应该在不影响使用要求的前提下,对零件的形状,尺寸及其它要求作必要的修改.

在工艺分析的基础上,根据产品图纸进行必要的工艺计算,然后分析冲压件的冲压性质,冲压次数,冲压顺序和工序组合方式,提出各种可能的冲压工艺方案.通过对产品质量,生产效率,设备条件,模具制造和寿命,操作安全以及经济效益等方面的综合分析和比较,确定出一种适合于本单位生产的最佳工艺方案.确定工艺方案时应考虑到以下内容:

1．冲压性质:

剪裁,落料,冲孔,是常见的冲压工艺各冲压工序有其不同的性质,特点和用途.编制冲压工艺时,可以根据产品图和生产批量等要求,合理地选择这些工序.

2．冲压次数:

冲压次数是指同一性质的工序重复进行的次数.对于拉深件,可根据它的形状和尺寸,以及板料许可的变形程度,计算出拉深次数.弯曲件或冲裁件的冲压次数也是根据具体形状和尺寸及极限变形程度来决定.

3．冲压顺序:

冲压件各工序的先后顺序,主要依据工序的变形特点和质量要求等安排的,一般按列原则进行:

（1）对于带孔的或有缺口的冲裁件,如果选用简单模,一般先落料,再冲孔或切口.使用连续模时,则应先冲孔或切口,后落料.

（2）对于带孔的弯曲件,孔边与弯曲线的间距较大时,可以先冲孔,后弯曲.如果孔边在弯曲线附近,必须在零件压弯后再冲也.孔与基准面的间距有严格要求时,也应先压弯后冲孔.

（3）对于带孔的拉深件,一般来说,都是先拉深,后冲孔,但是孔的位置在零件底部,且孔径尺寸要求不高时,也可以先在毛坯上冲孔,后拉深.

（4）多角弯曲件,应从材料变形和弯曲时材料流动两方面安排弯曲的先后顺序.一般情况下,先弯外角,再弯内角.

（5）对于形状复杂的拉深件,为了便于材料变形和流动,应先成形内部形状,再拉深外部形状.

（6）整形或校平工序,应在冲压件基本成形以后进行.

4．组合方式:

工序的组合方式可以选用复合模和连续模,主要取决于冲压件的生产批量,尺寸大小和精度等因素.一般按下列原则进行:

（7）对于多孔的冲裁件,当孔之间的间距,孔与材料边的距离大于允许值时,最好落料与冲孔在一道复合工序中完成.

（8）当弯曲件的平直高度大于10mm时,弯曲工序一般与冲裁工序分开单独进行.

对于形状复杂的弯曲件,为简化模具设计过程,降低模具制造成本,一般安排由两道划两道以上的工序来完成;而形状较简单的弯曲件（如V形,U形,Z形等）,应尽量采用一道工序弯曲成形.

根据这一要求对该零件进行工艺分析和工艺方案的确定。

由于工件由落料和弯曲两部分组成，必须分成落料工序和弯曲工序

1.2.1落料工序

根据制件的工艺的分析，其基本工序有落料和冲孔两种。

按其先后顺序组合以及合理的加工方案有以下