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11前言1.1课题来源本设计为踏板冲压工艺与成形模设计，来源于生产实际。1.2课题目的与意义（1）总结和巩固基础技术课程和专业课程中所获得的知识，综合应用这些知识，并将理论知识用于解决生产实际问题；通过设计使学生获得课堂讲授不易掌握的冲模结构知识；培养学生的设计、计算和绘图能力，培养学生独立解决冲压范围内工程问题的能力。（2）踏板模具设计过程中涉及机械、材料、力学、工艺、机构等各种专业知识。通过该模具设计，可以综合运用大学四年所学习的各种知识，是对所学知识的一次检验，也是工作前夕的实际工作一次演练。通过本次毕业设计，使自己掌握冷冲压模具设计与制造，提高自己综合运用各种知识的能力。1.3冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产2效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。1.4冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。1.5国内外现状及水平模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。模具工业是技术密集型、资本密集型和投资密集型的产业，就冷冲模具而言，在冲模设计与制造上，模具结构与精度正朝着两3个方面发展：一是为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展；另一方面，为适应市场上产品更新换代迅速的要求，各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造也得到了迅速的发展。同时，计算机技术、信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用，使模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变化。目前最为突出的是模具CAD/CAE/CAM。在这方面，在这方面，国际上有许多应用成熟的计算机软件，我们不但能消化，应用国外的有关软件，少数单位还能自行开发或正在开发模具软件，尽管其总体水平与国际上的还有差距，但它代表了我国模具技术的发展成果与发展方向。模具是工业生产的基础工艺装备，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。冲压模具是其中重要的一种。模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。这是由于模具标准化是组织模具专业化生产的前提，而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。我国已经颁布了冷冲压术语、冷冲模零部件的国家标准。冲模的模架等基础零部件已专业化，商品化。但总的来说，我国冲模的标准化和专业化还是比较低的。主要是模具制造商对模具制造的认识还不够，对模具新技术的应用力度不大，对在模具制造过程中模具标准设计还没有足够的认识，还停留在老的手工制作又一有经验的模具师傅带队的水平线上，试观国外发达国家模具制造，把标准化的模具设计放在了最重要的位置上，其次是设备问题。性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件。高效率、高精度、长寿命的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备与之相匹配；为了适应冲压新工艺的需要，研制了许多新型结构的冲压设备；为了满足新产品少批量生产的需要，冲压设备朝多功能、数控方向发展；为提高生产率和安全生产，应用各种自动化装置以及冲压自动化生产线。自从2001年加入世贸组织以来，我国经济发展迅速步入快车道阶段，其中制造业的发展更是迅速。我国的模具工业的发展，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、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。模具工业的发展和进步，在很大程度上取决于模具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今，人们对手机、电脑、汽车、手表、数码电子等商品的要求一点也不低于发达国家。4但另一方面，我国生产这些商品所需模具的工作母机即模具加工设备的制造水准，从总体上来说还是比较低的。这就出现了一个奇怪的现象，这些年我国模具生产所需的先进加工设备、制造软件及切削刀具进口越来越多。去年，我国机床进口约60亿美元，其中用于模具生产的就占十分之一；去年我国模具生产所需超硬质合金和陶瓷等超硬刀具销售额约12亿元，其中90%依赖进口。为此，世界著名的制造业跨国企业集团纷纷落户中国，不断将中国发展成自己的研发和制造基地，提高自身产品的综合竞争力，以角逐全球市场，致使中国的传统制造业面临前所未有的生存挑战和发展机遇。中国的模具行业产值跻身于世界的第3位，但中国模具行业的质量并不是世界上最好的，目前还赶不上德国和日本。但我们相信，中国不会因此而停顿，中国模具的发展，不仅仅是要量上考虑，更应该要从质上考虑，中国模具行业大有发展的空间。我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。我国冲压模具产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术：模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源重新整合，使虚拟制造成为可能。(2)高速铣削加工：国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。(3)模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。5目前我国模具工业的发展步伐日益加快，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本的发达国家相比还存在相当大的差距。存在的问题和差距主要表现在下列5个方面：(1)总量供不应求。(2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不合理。(3)模具产品水平低很多，生产周期长。(4)开发能力较差，经济效益较差。(5)与国际水平相比，模具企业的管理落后。由此可得，我国模具制造，应该向以下所述的几点进行实行。这样对我国的模具行业有巨大的历史意义，这影响着我国能不能走到世界的前列和引领模具技术潮流。(1)CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟、制造一体化。(2)先进设备在现代模具制造中的作用。(3)模具材料及表面处理技术。模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。①使计算机辅助设计/加工/工程技术得到广泛使用。②让大型模具企业拥有高速数控加工/加工中心/数控机床等先进的加工工艺与装备,可以开展RP/RT或模具逆向工程工作,使硬件装备站在与世界基本同步的水平线上。③在冲模的表面精整加工技术方面,要开展积极探索、积累经验。借助高速、精密的加工设备加工生产,获得良好的尺寸精度和表面粗糙度,用新型的研磨或抛光方法代替传统的手工研磨抛光,提高模具质量。1.6课题研究的主要内容和关键点课题研究的主要内容：（1）在Pro/E状态下设计工件的三维图。（2）对踏板工件进行冲裁、成形的工艺性能研究和生产的经济性分析。（3）制订踏板的冲压工艺流程，进行踏板的冲裁、成形工艺相关的工艺计算，进行相关模具结构的分析,确定模具各组成部分具体结构，设计踏板的冲裁和成形模的模具结构装配图和模具零件图。（4）对模具成形零件的制造工艺进分析,编制成形零件的工艺卡。（5）对踏板成形模的装配工艺进行分析,编制模具的装配工艺文件。（6）编制踏板冲压工艺分析与成形模具设计的说明书。准备采取的措施：应充分研究设计任务书，通过查阅各方面资料充分了解产品的用途、所处的工作环境，并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析，对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的，必须征询指导教师的意见后进行改进。在初步明确设计要求的基础上，可按以下步骤进行冲压总体方案的论证。6（1）对工件进行工艺分析，如形状、尺寸、精度、材料、生产批量等进行分析。（2）确定工艺流程。（3）酝酿冲压模具设计安排的初步方案，并画出各步的冲压工序草图。（4）通过工序安排计算及《冲压模具结构图册》等技术资料，验证各步的冲压模具设计方案是否可行，构画该道工序的模具结构草图。（5）通过到模具厂考查了解模具工艺及模具结构。（6）构画其它模具的结构草图，进一步推敲上述冲压工序安排方案是否合理可行。（7）选择最优化的工艺方案进行进一步设计。（8）冲压工序安排方案经指导教师过目后，即可正式绘制各步的冲压工序图，并着手按照“任务书”上的要求进行毕业设计。72工艺分