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1绪论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。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。 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。 1.1 国内模具的现状和发展趋势 1.1.1 国内模具的现状我国模具近年来发展很快，目前，我国制造业的资源已突破了企业——社会——国家的界线，制造业的国际化已是一个客观事实。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国20000多个模具生产厂点，从业人数约70多万。2004年中国模具工业总产值已达355亿元人民币。工业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。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。我国 20000 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。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。 1.1.2 国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1）模具日趋大型化；2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；3）模具扫描及数字化系统；4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7）模具的精度将越来越高；8）模具研磨抛光将自动化、智能化；9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；10）开发新的成形工艺和模具。1.2国外模具的现状和发展趋势用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600～650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高．故人均产值也较高．我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多15～20万美元，有的达到25～30万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45％．1.3拉深件模具设计与制造方面拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。拉深不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。拉深件的工艺性分析拉深零件的结构工艺性是指拉深零件采用拉深成形工艺的难易程度。良好的工艺性是指坯料消耗少、工序少，模具结构简单、加工容易，产品质量稳定、废料少和操作简单方便等。在设计拉深零件时，应根据材料拉深时的变形特点和规律，提出满足工艺性的要求。 1. 对拉深材料的要求拉深件的材料应具有良好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。 2. 对拉深零件形状和尺寸的要求 (1)拉深件的高度尽可能小，以便能通过 1—2 次拉深工序成形。 (2)拉深件的形状尽可能简单、对称，以保证变形均匀。对于半敞开的非对称件，可成双拉深后再剖成两件。 (3)有凸缘的拉深件，最好满足 d 凸≥d+12t，而求外轮廓与直壁断面最好形状相似，否则，拉深困难，切边余量大。 (4)为了使拉深件顺利进行，凸缘圆角半径 r≥2t。当 r＜0.5mm 时，应增加整形工序。 3．对拉深零件精度的要求。 (1)由于拉深件各个部位的料厚有较大的变化，所以对零件图上的尺寸应明确标注是外壁还是内壁。(2)由于拉深件有回弹，所以零件横截面的尺寸公差，一般都在 IT12 级以下，如零件高于 T12 级，应增加整形工序。 (3)多次拉深的零件对外表面或凸缘的表面，允许有拉深过程中所产生的印痕和口部的回弹变形，但必须保证精度在公差允许范围之内。本设计为简单的拉深件，形状比较规则，但底部圆角存在较高的工艺性问题，直边区的变形不是简单的弯曲,应力分布不均,可以利用塑性加工理论进行定性分析。因此，只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。其工作过程很简单就一个低方形拉深，根据工艺分析及计算确定它能一次拉深成功。根据计算的结果和选用的标准模架。为了保证制件的尺寸精度，设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。 1.3.1 筒形件拉深模具设计的设计思路拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。盖体是最典型的拉深件，在拉深中由于制件的高度太高，根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次拉深不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定．设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。1.3.2盖体落料拉深模具设计的进度1、明确设计任务书，收集有关资料在指导老师的指导下，拟定设计任务——方形件拉深以及设计进度计划，并仔细阅读《冷冲模设计指导》教材，了解本设计的目的、内容、要求和步骤，以及查阅有关模具图册、设计手册等资料；了解本设计零件的用途、结构、性能，在整个产品中的装配关系、技术要求、生产批量，采用的冲压设备型号和规格，模具零件的制造加工工艺及标准化等情况。 2、工艺分析及工艺方案的制定经分析制件的技术要求，结构工艺性及经济性都符合工艺要求，确定总体工艺方案，填写工艺卡。 3、工艺计算及设计（1）、排样及材料利用率计算（2）、刃口尺寸的计算（3）、冲压的计算，压力中心的确定，冲压设备的初选，根据排样图和所选的模具结构形式，可以方便计算出所需总压力。待模具总设计好后，校核设备装模尺寸，最终确定设备型号及工艺参数。 4、模具结构设计 (1)、确定凹模尺寸先计算出凹模的厚度，再根据厚度确定凹模周界尺寸，在此需要考虑的三个问题：第一，要考虑凹模上的螺孔、销孔的布置；第二，压力中心一般与凹模的几何中心重合；第三，凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。（2）、选择模架并确定其他冲模零件的主要参数根据凹模周界尺寸大小，从《冷冲模国家标准》中确定模架规格及主要冲模零件的规格参数。（3）、画冲模装配图装配图上零件较多、结构复杂，为准确、迅速地完成画图工作，必须掌握正确的画法。（4）、画冲模零件图（5）、编写技术文件技术文件包括：说明书、冲压工艺卡和机械加工工艺过程卡。 1.3.2 筒形件拉深模具设计的进度 1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间15天； 2.确定加工方案，所用时间5天； 3.模具的设计，所用时间30天； 4．模具的调试．所用时间5天．2 冲压件的工艺分析 2.1 引言设计的目的是在于巩固所学的理论知识，熟悉了解有关资料，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养实际工作能力，通过冲模结构设计，在冲压工艺性分析，冲压工艺方案论证，冲压工艺计算，冲模零件结构设计，编写技术文件和查阅技术文献等方面受到依次综合训练。本设计题目为筒形形件拉深模,但对做毕业设计的毕业生有一定的设计意义，它概括了拉深零件的设计要求、内容及方向。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冲压模设计的基础，为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。拉深件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量其设计是否合理，一般地讲，在满足工件的使用要求条件下，能以最简单的最经济的方法将工件冲制出来。 2.2 拉深件工艺分析图 1 制件图原始资料：如图1所示材料：Q235厚度：1.5mm根据零件结构可知：此工件为有凸缘圆形工件，此工件的形状满足拉深的工艺要求，可采用拉深工序加工。工件底部圆角半径r=3mm,等于两倍的壁厚尺寸，也满足首次拉深工艺要求，因此在拉深工序（拉深工序底部圆角半径r=3mm）后须增加一道切边工序以满足制件高度上质量要求。内形尺寸为25mm的公差等级为