電器開關網(wǎng)芯的沖壓工藝規(guī)程及模具設計【沖壓復合膜設計+18張CAD圖紙】

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級畢業(yè)論文開題報告 系 專業(yè) 畢業(yè)論文題目 電器開關網(wǎng)芯零件沖壓工藝及模具設計 學 生 姓 名 班 級 指 導 教 師 日 期 年 月 日 論文題目： 電器開關網(wǎng)芯零件沖壓工藝及模具設計 一、選題的依據(jù)及課題的意義 沖壓工藝規(guī)程是指導沖壓件生產(chǎn)過程的工藝技術文件。編制沖壓工藝規(guī)程通常針對某一具體的沖壓工件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度要求以及生產(chǎn)批量，按照現(xiàn)有設備和生產(chǎn)能力，擬定出最為經(jīng)濟合理，技術上切實可行的加工工藝方案。方案包括模具結(jié)構(gòu)形式、使用設備、檢驗要求、工藝定額等內(nèi)容。 為能編制出合理的沖壓工藝規(guī)程，不僅要求工藝設計人員本身應具備豐富的工藝設計知識和沖壓實踐經(jīng)驗，而且還要在實際工作中，與產(chǎn)品設計、模具設計人員 以及模具制造、沖壓生產(chǎn)人員緊密結(jié)合，及時采用先進經(jīng)驗和合理化建議，將其融會貫穿到工藝規(guī)程中。 沖壓工藝規(guī)程一經(jīng)確定，就以正式的沖壓工藝文件形式固定下來。沖壓工藝文件一般指沖壓工藝過程卡片，是模具設計以及指導沖壓生產(chǎn)工藝過程的依據(jù)。沖壓工藝規(guī)程的編制，對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低損耗和成本，以及保證安全生產(chǎn)等具有重要的意義。 沖壓工序有哪些優(yōu)點？ 1）生產(chǎn)效率高。壓力機的一次行程可完成一道工序，有時還可完成多道工序。 （ 2）材料利用率高。 （ 3）同一產(chǎn)品沖壓件的形狀和尺寸一致，互換性好。 （ 4）操做簡單，便于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)。 二、研究概況及發(fā)展趨勢綜述 內(nèi)外模具工業(yè)與技術發(fā)展概況 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的 “ 模具之鄉(xiāng) ” ；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛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)現(xiàn)已有幾千家。 隨 著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 陸續(xù)開始使用 別廠家還引進了 成功應用于沖壓模的設計中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具 術方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。 例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析 件，華中理工大學模具技術國家重 點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模件，上海交通大學模具 家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低； 多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。 具技術的發(fā)展趨勢 模具技 術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品 “ 交貨期短 ” 、 “ 精度高 ” 、 “ 質(zhì)量好 ” 、 “ 價格低 ”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項： (1)全面推廣 術 模具 術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及企業(yè)將加大 一步擴大 算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使 術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造 成為可能。 (2)高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù) 采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 于模具制造業(yè)的 “ 逆向工程 ” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在 “ 十五 ” 期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工 電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工 (像數(shù)控銑一樣 )，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。 (5)提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到 30%左右。國外發(fā)達國家一般為 80%左右。 (6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積 ( )、等離子噴涂等技術。 (7)模具研磨拋光將自動化、智能化 模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件 外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。 (8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 刻機在國內(nèi)的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關加工廠和使用單位時刻以敏銳的眼光盯著廠家的動向，這也是身為雕銑機主機生產(chǎn)廠一點也不敢松懈的真正原因所在。 作為用戶當然要選合適 的設備，如果選型不當，不但不能賺錢反而令陷入為機器打工的苦澀局面。那么什么樣的機床才是好機床？ 我們認為好機床的定義是這樣的： 能夠在短期內(nèi)收回投資的機床才是好機床。 數(shù)控機床的設計使用壽命一般為 7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準，這樣花錢和掙錢的比例關系將直接影響您的生意，所以仔細分析功能進行選型是有效投資的必要條件。 在國外很早就有雕銑機的名詞（ 嚴格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己 的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機床（ 還是讓我們首先搞清楚三個機型區(qū)別： 1、數(shù)控銑和加工中心 用于完成較大銑削量的工件的加工設備 2、數(shù)控雕銑機 用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設備 3、高速切削機床 用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設備 深入分析上述設備的結(jié)構(gòu)可以幫我們做出正確的選擇 一、從機械角度 機床的機械分為兩個部分，移動部分和不移動部分：工作臺，滑板，十字花臺等為移動部分，床座，立柱等為非移動部分 1、數(shù)控銑加工中 心： 非移動部分鋼性要求非常好 移動部分鋼性要求非常好 優(yōu)點：能進行重切削； 缺點：由于移動部分同樣龐大，犧牲了機床靈活性，對于細小的部分和快速進給無能為力。 2、數(shù)控雕銑機 非移動部分鋼性要求好 移動部分鋼性要以靈活為前題下，盡可能的輕一些，同時保持一定的鋼性。 優(yōu)點：可進行比較細小的加工，加工精度高。對于軟金屬可進行高速加工； 缺點：由于鋼性差所以不可能進行重切削。 3、高速切削機床 非移動部分鋼性要求非常好 移動部分鋼性要求比較好，而且盡可能的輕巧。 優(yōu)點：能進行中小量的切削 （例一般 φ10 的平底刀，對于 45號鋼（ 300）深切深度以 缺點：正確使用下能發(fā)揮高效，低成本，使打磨量變?yōu)闃O少。不正確使用，馬上就會使刀具的廢品堆積如山。 如何從機械上做到上面又輕、剛性又好矛盾的要求，關鍵在于機械結(jié)構(gòu)上的功夫。 1、床體采用高低筋配合的網(wǎng)狀架構(gòu)，有的直接采用蜂巢的相接的內(nèi)六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 2、超寬的立柱和橫梁，大家知道龍門式的結(jié)構(gòu)由于其極好的對稱性和極佳的鋼性被高速切削設備 廠家一直做為首選結(jié)構(gòu)。 3、對于移動部分有與數(shù)控銑顯著的不同之處是加寬了很多導軌與導軌之間的 距離，以克服不良力矩的問題。 4、從材料上講一般采用了米漢那鑄鐵，也就是孕育鑄鐵，在澆注鐵水時加入一定比例的硅（ 而改變了鐵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使之更加耐沖壓，剛性上有顯著提高。 5、機床的剛性主要用于克服移動部分在高速移動時對非移動部分的強大沖擊，所以導軌、絲桿要求粗一些，以及加強連接部分剛性 二、從數(shù)控角度分析 1、數(shù)控銑加工中心 對數(shù)控系統(tǒng)要求速度一般，主軸轉(zhuǎn)速 0~8000 2、雕銑機 要求高速的數(shù)控系統(tǒng)，主軸轉(zhuǎn)速 3000~30000右 3、高速切削機床 要求高速的數(shù)控 系統(tǒng)以及極好的伺服電機特性，主軸轉(zhuǎn)速 1500~30000 三、編程軟件上分析 從軟件的角度上講，數(shù)控銑加工中心，高速切削機床雕銑機都可以使用標準的 E 。 銑床通常以為 路 較好一點，新版的軟件充分考究到刀具的每時每刻的切削量的均勻性，尤其是刀進入走出工作的一刻的速度和圓滑性，以及在拐點的跟隨差算法問題（ 使結(jié)果和設計圖形更加貼進， 分剛大量采用直觀的三維實體造 型如 不過不用擔心， 發(fā)展速度遠勝于機床的 雕刻加工因其刀具的特殊性的有相當?shù)募毿〉慕嵌瓤刂?，? 四、 加工中心是一個體面的名詞，但我覺得對刀庫的要求一定要結(jié)合實際。 加工中心是為了完成多種工序于自動狀態(tài)的數(shù)控設備，主要是對于一些固定的大批量的生產(chǎn)作業(yè)，如果我們加工一個很多孔、牙的箱體，而且要天天做差不多的（一批量最小 2百個以上）那就一定選加工中心， 對于模具行業(yè)和小批量生產(chǎn)單位千萬不要動不動就上加工中心，因為見過太多的廠家買加工中心，當數(shù)控銑來使用，使用刀庫對數(shù)控系統(tǒng)的成本上來講很簡單，但主軸和刀庫、空壓機以及各種刀柄等會增加成本，所以對于一臺設備的差價大于 10 萬元人民幣，而且編程人員要頭腦清醒。不然悲劇就會發(fā)生，問題也相對增多了不少。效率上如何，對于生產(chǎn)量同一品種不到一、二百個的工件盡量不要使用加工中心，效率太低。 有什么好辦法提高效率，不使用刀庫，又不會造成人為的換刀誤差，只有全自動對刀系統(tǒng)，刀往上一裝，一個按鈕，機床自動對刀，直接加工，誤差在 0003μm 內(nèi) ,與自動換時間來比 ,慢不了一點效率。如果是加工中心又無自動對刀裝置機床與不帶刀庫，但是自動對刀的機床相比，實踐中的效率后者遠高于前者。又好請您注意自動對刀儀的最好品牌的價格如（ 過一萬元左右，而且不太可能損壞，如此分析對于勞動力大把的國內(nèi)模具加工，以及小批量工業(yè)零件的加工如果充分考慮資金的利用價值一定不應采用加工中心設備，另外，國內(nèi)廠家的刀庫基本上還很多問題。進口的也相當貴。（ 0把刀庫不會低于 10萬人民幣）。 五、高速切削設備的看法 精明的加工 商一定會大量時間考慮機床的準備時間和人員的人為因素所造成的損失，我們永遠記住不用在這方面提醒他們。而我們該做的是如何從機床的加工時間上來給他們更高的加工效率，以及進可能的降低他們的打磨時間。甚至零打磨。高速切削設備的閃亮登場是讓加工商砰然心動的事件。先不要考慮其昂貴的造價（ 150萬左右），單從使用上講我認為一定是那句老話：它對有些人來講是一塊香香的肉，對另外一些人來講是劇毒的毒藥，日本人以及歐洲人不遺余力的宣傳高速切削的好處而讓人采用他們的設備。當然有些不實用的做法。在數(shù)控機床行業(yè) 8年內(nèi)實戰(zhàn)經(jīng)驗告訴我他們的 成本應在 60~70 萬左右。如此之高的利潤率是讓我看到了他們的本質(zhì)。國內(nèi)的數(shù)控機床的毛利應為（ 30~40%）之間。這是合理的，正直的利潤。如果您愿意維護他們高利潤我想在相同時間就不可能掙更多的錢。更要考慮到售后服務等等。我不敢相信他們的服務可以在 1~2天內(nèi)解決所有的問題。因為我們現(xiàn)有的科技還不能實現(xiàn) "固體傳真 "。 從振興民族工業(yè)的角度上看應該支持國內(nèi)機床廠的發(fā)展。 高速切削的本質(zhì)是把刀具的行走的長度在短時間內(nèi)走完。大家知道 距離 =速度 × 時間 刀具的說明已經(jīng)固定國 切削的方式?jīng)Q定長了就意味著無 利可圖 提高速度就等于把時間縮短。 高速切削因當前的機床本身的主軸和采用的刀具的限制決定了它不可能是一定好，目前國外通用的做法是第一臺設備不采用高速切削，而第二臺或第三臺則可考慮這種設備。 成功的做法例如： 1 臺仿形銑把大部分切削量完成（重切削）而剩于 2~3加工余量，把剩余的切削量在高速機床上快速完成，這樣做有很多好處 ： 1）重切削機床很多，加工費很低 2）加工量大，精度要求不高極易達到 3）刀具便宜 4）轉(zhuǎn)入高速切削后，因為加工對象已接近成形，所以第一刀的切削量很均勻 5） 成形快速準確 6）免太多打磨，配合尺寸精確 7）刀具雖貴，但時間短，切削量不大，性能價格比率很好 8）很多細微之處，如小角度導度等，細致加工一次完成而不用電火花幫快， 9）極好的表面光潔度（鏡面效果） 如此看來，設備的協(xié)調(diào)本是取勝之道，因為它的剩余量有 2~3個 54的檔板就完成工件裝夾的問題，而對于切削量不大的工件則直接在高速機床完成了。 六、還有一個問題要討論是主軸的問題 對于數(shù)控銑和加工中心因為要求低轉(zhuǎn)速大扭據(jù)，所以一定需要主軸變速箱來的減速比來提升 扭力的轉(zhuǎn)速低而精度差是不可避免的，所以不大可能用小半徑刀具。 對于雕銑機來說要主軸工作在 2~3萬 可工作，回轉(zhuǎn)精度一般 2個 μ 左右，不然斷刀現(xiàn)象全很嚴重，所以一定要用電主軸，即電機和主軸是一體的。 對于高速切削設備來講，要求內(nèi)藏式電主軸，而且在低轉(zhuǎn)速時也要用一定的扭矩要有油水冷卻機來保持主軸工作溫度恒定主軸功率要在 轉(zhuǎn)速要超過 25000 三、研究內(nèi)容及實驗方案 1．研究內(nèi)容 1） 沖壓信息數(shù)據(jù)采集與處理及沖壓工藝選擇 ，通過 在圖書館和網(wǎng)上查閱有關 壓工藝 和加工方 面的資料，了解 用方法和技巧， 2） 譯外文資料一篇 3） 零件圖進行消化、分析并運用 目前 ,機械式開關設備的發(fā)展已相當成熟 ,低壓電器的發(fā)展趨勢是向著智能、環(huán)保、安全的方向發(fā)展 壓開關設備和控制設備控制電路電器和開關元件 )系列產(chǎn)品標準又增添了新的產(chǎn)品技術內(nèi)容 ,標準分別是 能開關和 速開關 . 四、目標、主要特色及工作進度 目 標： 1） 采用 制零件圖、并設計模具圖 。 2） 設計出合格、結(jié)構(gòu)簡單的模具并使用 制裝及編制沖壓工藝規(guī)程 。 3） 掌握一般的設計方法，并在設計中學習和積累經(jīng)驗。為以后工作中進行設計打下基礎 主要特色： 使用計算機輔助設計；保證 零件的形狀、 尺寸穩(wěn)定性好；保障零件具有最佳的綜合力學性能等 。 工作進度： 1、課題調(diào)研，查閱文獻 3 月 21 日 ~3 月 26 日 2、翻譯外文資料一篇 3 月 27 日 ~4 月 2 日 3、撰寫開題報告 4 月 3 日 ~4 月 9 日 4、分析零件圖及確定工藝 4 月 10 日 ~4 月 16 日 5、設計模具 4 月 17 日 ~4 月 8 日 6、設計復合模并編制工藝規(guī)程 5 月 5 日 ~5 月 31 日 7、整理數(shù)據(jù)、撰寫論文 6 月 1 日 ~6 月 16 日 五、主要參考文獻 （按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出） [1]陳炎嗣，郭景儀 北京：北京出版社， 1991 [2]郭春生，湯寶駿，孫繼明 北京：國防工業(yè)出版社， 19933]楊玉英 北京：國防工業(yè)出版社， 1996 [4]鄧仕珍 北京：北京理工大學出版社， 1997 [5]of in of [6]劉是 上海交通大學博士 論文， 2001 畢業(yè)設計（論文）任務書 I、畢業(yè)設計 (論文 )題目： 電器開關網(wǎng)芯零件沖壓工藝及模具設計 業(yè)設計 (論文 )使用的原始資料 (數(shù)據(jù) )及設計技術要求： 一．原始資料： （ 1） 電器開關網(wǎng)芯零件 圖 1張，零件大批量生產(chǎn) （ 2） 冷沖模標準 1套 二．技術要求： （ 1）設計出的沖壓模具能保證有正確的板料定位和沖壓順序動作、送料和取件方便；模具結(jié)構(gòu) 緊湊；裝配關系準確。 （ 2） 設計出的模具零件圖尺寸齊全、加工要求和材料選擇合理。 業(yè)設計 (論文 )工作內(nèi)容及完成時間： 3 月 19 日～ 3 月 25 日 : 課題調(diào)研，查閱有關資料（至少含兩篇外文資料）； 3 月 26 日～ 4 月 10 日 : 撰寫開題報告，翻譯一篇外文資料； 4 月 11 日～ 4 月 19 日 : 熟悉 G 軟件，進行零件三維造型； 4 月 20 日～ 4 月 28 日 : 針對所給的沖壓件進行工藝分析，提出工藝設計方案； 4 月 29 日～ 5 月 25 日 : 繪制所需 沖壓模具 裝配圖； 5 月 26 日～ 6 月 9 日 : 繪制 沖壓模具全套 模具零件圖； 6 月 10 日～ 6 月 16 日 : 撰寫畢業(yè)設計論 文，并裝訂。 Ⅳ、主要參考資料： [1]王孝培主編 . 沖壓手冊（修訂本） [M]械工業(yè)出版社 . 1990年 [2]姜奎華主編 . 沖壓工藝與模具設計 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 . 1997年 [3]薛啓翔等編著 . 沖壓模具設計制造難點與竅門 [M]機械工業(yè)出版社 . 2003年 [4]A on of ]. 167(2005):335]in ]. 151(2004):237 專業(yè)類 班 學生 日期：自 20** 年 ** 月 ** 日至 20** 年 ** 月 ** 日 指導教師： 助理指導教師（并指出所負責的部分）： 系主任 附注： 1、任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。 2、此表供工科類用 13 目 錄 摘要 ............................................................... 14 ......................................................... 15 1 緒論 ............................................................. 17 述 ......................................................... 17 壓技術的進步 ............................................... 17 具的發(fā)展與現(xiàn)狀 ............................................. 18 具 術 ......................................... 22 題的主要特點及意義 ......................................... 23 2 沖壓工藝方案的制定 ............................................... 24 藝分析 ..................................................... 24 制件如圖 2................................................. 24 工藝性分析 ....................................................... 24 工藝方案的分析和確定 ............................................. 25 （ 1）工藝方案的分析 .............................................. 25 （ 2）工藝方案的確定 .............................................. 26 樣圖設計 ................................................... 26 3 模具總體結(jié)構(gòu)設計 ................................................. 26 ..................................................... 29 料裝置 ..................................................... 31 4 模具零件的設計與計算 ............................................. 31 凸 、凹模的設計 ................................................... 31 5 沖壓設備的選用 ................................................... 34 選擇壓力機 ....................................................... 34 6 確定壓力中心 ..................................................... 35 7 沖壓件的工藝分析 ................................................. 36 8 沖孔工序的計算 .................................................. 36 9計算凸、凹模刃口尺寸 ............................................. 36 10模具總體設計及主要零部件設計 .................................... 37 11 模具生產(chǎn)中的故障分析及其解決辦法 ................................ 40 品毛刺增大 ................................................ 41 料上浮 .................................................... 41 12 總結(jié) ............................................................ 42 致謝 ............................................................... 43 參考文獻 ........................................................... 44 14 摘要 沖裁 是利用沖模使部分材料或工序件與另一部分材料、工（序）件或廢料分離的一種沖壓工序。沖裁是切斷、落料、沖孔、沖缺、沖槽、剖切、鑿切、切邊、切舌、切開、整修等分離工序的總稱。沖孔是將廢料沿封閉輪廓從材料或工序件上分離的一種沖壓工序，在材料或工序件上獲得需要的孔。 本設計進行了落料、拉伸復合模和單工序沖孔模具的設計。文中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和趨勢。對產(chǎn)品進行了詳細工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設計的一般步驟，計算并設計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定 板、卸料板、導尺、擋料銷、導正銷等。模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設備。設計中對工作零件和壓力機規(guī)格均進行了必要的校核計算。模具的沖孔和落料凸模分別用不同的固定板固定，便于調(diào)整間隙；沖孔凹模和落料凹模則采用整體固定板固定。落料凸模內(nèi)裝有導正銷，保證了工件上孔和外形的相對位置準確，提高了加工精度。如此設計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運行可靠和沖壓產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的要求。 關鍵詞： 復合模；沖壓模具；標準模架；沖壓設備；校核；沖孔；落料 指導 了老師簽名： 15 is to of or or of of a be or of a or on of ie of a in to on so to a on ie to ie is is a of in So is to of of 16 of 17 1 緒論 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(chǎn)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(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進技術的應用，在產(chǎn)品的巨大 市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經(jīng)濟發(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。 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(chǎn)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(zhì)的飛躍 [1]。 現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)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(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造（圖 1生產(chǎn)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(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。 圖 1壓作業(yè)方式的進化 沖壓自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)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(chǎn)模式— 計算機集成制造系統(tǒng) 把產(chǎn)品概念形成、設計、開發(fā)、生產(chǎn)、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(jīng)濟效益，使現(xiàn)代沖壓技術水平提高到一個新 18 的高度。 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(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。 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(chǎn)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(chǎn)業(yè)服務。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術，如 技術、計算機網(wǎng)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(chǎn)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(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產(chǎn)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(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)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(chǎn)品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)業(yè) 100億元。 模具不是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。它具有單件生產(chǎn)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(chǎn)品許可證和技術轉(zhuǎn)讓等方式，而主要是引進已經(jīng)商品化了的 件和精密加工設備等。模具的及面廣 、集多種學科與工程技術于一體，是綜合型、技術密集型產(chǎn)品。如塑料模具的 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(gòu)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(chǎn)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 19 數(shù)字化，就沒有現(xiàn)代模具。模具的 術日新月異，重要的工作是后續(xù)對人員的培訓和對 于引進的軟件進行二次開發(fā)。像我們熟知的 司不但在塑料模具的 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) 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(chǎn)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(chǎn)值 530 億元。進口模具 美元，出口模具 美元，分別比 2003年增長 18%、 進出口之比2004年為 ，進出口相抵后的進凈口達 凈進口量較大的國家。 在２萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)調(diào)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高科園內(nèi)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(chǎn)業(yè)增長顯著。許多地方加強了吸引外資及合資投入 20 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(nèi)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動，社會投資模具產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)較為集中的省份是廣東和浙江。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(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(nèi)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(jié)構(gòu)都不夠合理。 我國模具生產(chǎn)廠點中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達 60%左右，國外 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 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(chǎn)值達 48億歐元。其中（ 員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)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(jié)構(gòu)、模具產(chǎn)品水平比國際水平低許多。而模具生產(chǎn)周期卻要比國際水平長許多。 產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在對后續(xù)使用模具制造制件的工藝（如沖壓工 藝）理解上， 21 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(chǎn)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(nèi)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 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(chǎn)品開發(fā)，在市場經(jīng)濟中常處于被動地位。 （ 4）技術人才嚴重不足，經(jīng)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(nèi)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。 （ 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(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 40%左右，其余為自產(chǎn)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(zhì)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 很普遍，今我國生產(chǎn)的模具精度已達到微米級，與 20年前相比，模具壽命提高了幾十倍，模具生產(chǎn)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。 22 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， 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 件對中國模具行業(yè)的貢獻，希望 國公司進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。 具 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(jīng)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(jié)合、各盡所長的方式，把模具的設計、分析、計算、制造、檢驗、生產(chǎn)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 改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)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(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設計和優(yōu)化 [4]。模具 術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。 模具 近 20 年中經(jīng)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 用范圍更廣。 在級進模 展應用方面，本世紀初，美國 為 件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進模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(jié)構(gòu)設計等模塊。具有特征識別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關聯(lián)等顯著特色，已在 2003 年作為商品化產(chǎn)品投入市場。與此同時，新 23 加波、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關機構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級進模 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 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 件平臺上開 發(fā)出基于特征的級進模 括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設計、模具結(jié)構(gòu)設計、標準件及典型結(jié)構(gòu)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（ 精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模 安交通大學開發(fā)出多工位彎曲級進模 年來，國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了級進模統(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) 士康公司開發(fā)的用于單沖模與復合模的 4]。 展望國內(nèi)外模具 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(jié)合，人工智能技術、并行工程、面向裝配、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 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(jié)合的產(chǎn)物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡化、集成化、智能化四個方面。主要表現(xiàn)在 [4]： （ 1）模具