底壳级进成型工艺与模具设计 毕业设计/毕业论文/课题报告 - 模具

目录
1.绪论……………………………………………………………………………………….1
1.1成型技术概念………………………………………………………………………….1
1.2我国模具技术的发展趋势……………………………………………………. . . .….2
1.3 复合模的主要特点…………………………………………………………………. ..7
1.4 模具CAD技术……………………………………………………………………….7
1.5 本课题的来源及主要任务………………………………………………. .………….8
2.成型件的工艺分析……………………………………………………………………. 9
2.1工艺方案的分析和确定……………………………………………………………….10
2.1.1毛坯直径D的计算………………………………………………………………….10
2.1.2 拉深次数n的计算………………………………………………………………….10
2.2 工艺方案的确定……………………………………………………………………….10
2.3计算各工序成型、成型中心、初选成型机………………………………………. …11
2.3.1成型力的计算……………………………………………………………………….12

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2.3.2.初选成型机………………………………………………………………………….12
2.3.4.确定成型中心……………………………………………………………………….13
2.4成型工序……………………………………………………………………………. . .13
2.5模具结构设计…………………………………………………………………………13
2.5.1模具结构选择……………………………………………………………………….13
2.5.2模具工作部分的尺寸和公差的确定……………………………………………….14
2.5.3 模具结构设计……………………………………………………………………….15
2.6整修工序…………………………………………………………………………. . .…16
3落料——成型复合模的设计………………………………………………………. . . ..16
3.1成型件的排样………………………………………………………………………….17
3.2搭边值的选取………………………………………………………. …………………18
3.3成型力、卸料力、推件力的计算…………………………………………………….18
3.4凸、凹模设计原则……………………………………………………………………19
3.5成型凸凹模的设计…………………………………………………………………….19 [来源：http://think58.com]
3.6落料凸、凹模设计…………………………………………………………………….19
3.7其它零件的选择及相关尺寸的确定………………………………………………….19
4弯曲模设计…………………………………………………………………………. .….22
4.1弯曲力的计算………………………………………………………………………….22
4.2校正弯曲力的计算……………………………………………………………. .…….22
4.3弯曲模工作部分的设计……………………………………………………………….23
4.4其它零件的选择及相关尺寸的确定………………………………………………….23
5斜楔成型模的设计……………………………………………………………………….25
5.1成型力的计算………………………………………………………………………….25
5.2 冲长圆孔的凸模与凹模工作部分的尺寸……………………………………….…25
5.3成型凸模强度校核……………………………………………………………….….26
5.4斜楔成型模的工作过程…………………………………………………………….26
5.5标准零件的选用…………………………………………………………………….26
6 U形弯曲模设计……………………………………………………………………….27

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6.1弯曲力的计算……………………………………………………………………….29
6.2弯曲模工作部分的设计……………………………………………………….……29
6.3其它零件的选择及相关尺寸的确定……………………………………………………….30
7成型机的选择………………………………………………………………….32
3.结论……………………………………………………………………………………….33
4.致谢…………………………………………………………………………….34
5.参考文献…………………………………………………………………………….35
论文题目：底壳级进成型工艺与模具设计

一、选题的依据及课题的意义
模具是制造业的重要工艺基础，模具行业是技术、资金密集型的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。由于模具生产要采用一系列高新技术，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等等， 因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分。现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，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，因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。
目前我国不仅在汽车制造，而且在航空航天、家电、轻工等涉及冲压模具的大量企业和生产厂家中，模具设计仍然靠手工式或半手工式（计算机绘图）操作，设计凭经验。其设计思想、设计手段仍然停留在较落后的水平上，致使大量的关键性模具特别是轿车外覆盖件模具不得不花费大量外汇，依靠国外来设计、分析和加工，这与我国汽车工业的发展极不相适应。模具工业技术水平制约着汽车工业乃至整个机械加工业的发展。
多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向，精度要求寿命要求极高，主要为电子工业、汽车、仪器仪表、电机电器等配套。这两种模具，国内已有相当基础，并已引进了国外技术及设备，个别企业生产的产品已达到世界水平，但大部分企业仍有较大差距，供应总量不足，进口很多。 [资料来源：http://www.THINK58.com]
作为一个即将毕业的模具专业学生来说，４年专业知识的学习，为以后从事模具设计打下很好的基础，同时在校时了解模具行业的发展方向也是很有必要的,它有助于我们把握自己的学习方向，不断提高自己的专业素养。

二、研究概况及发展趋势综述
2.1 国内外模具工业与技术发展概况
近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有２万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿 美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。在２万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业，多数只有几十名职工，百十万产值，自有资金有限，靠自我发展很困难。 我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具加工机床品种增多，水平明显提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。正由于模具行业的技术进步，模具水平得以提高 ，模具国产化取得了可喜的成就。历年来进口模具不断增长的势头有所控制，模具出口稳步增长。近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加，能力提高较快；"三资"及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。 [资料来源：http://THINK58.com]
2004年模具行业还显现另外两个特点，一是各地政府对模具工业的发展进一步关注。许多地方政府进一步认识到模具工业对发展制造业的重要意义，因此加强了模具工业园区的建设。已有的园区进一步扩大，如宁波余姚、宁海和苏州昆山等模具园区都有所扩大；新的模具工业园区正在加紧建设，如重庆、大连、深圳市等已建立模具园区；另外沈阳、西安、成都、上海、宁波北仑、浙江黄岩等地都在积极筹备建立模具园区，以利带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展，有些高科园内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区就有40多家模具企业。
二是外资及社会投资模具产业增长显著。许多地方加强了吸引外资及合资投入模具工业的工作，特别是在高新技术园区和工业园区，外资、合资模具企业进一步增加，如苏州昆山模具园区，60%以上是外资企业。大连模具园区到日本、韩国招商。而有些地区高科技园内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区有40多家模具企业。由于汽车产业发展的拉动，社会投资模具产业有所加强，如五粮液集团投资5亿元建立汽车模具生产厂，比亚迪公司投资2亿元建立了北京汽车模具公司，等等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区（模具产值已占全国总量的70%左右）发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产较为集中的省份是广东和浙江。我国模具总量虽然已位居日、美、德之后，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，也要比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等有差距。 [资料来源：http://think58.com]
落后和差距主要表现在下列几方面：
（1）总量供不应求、产品结构不够合理。其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率严重不足，大量进口。国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例不足30%，国外在50%以上。
（2）企业组织结构都不够合理。我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，国外70%以上是商品模具；专业模具厂也大多数是：“大而全”、“小而全”的组织形式，国外模具企业是"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。
（3）工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低，技术结构、模具产品水平比国际水平低许多。而模具生产周期却要比国际水平长许多。产品水平低主要表现在对后续使用模具制造制件的工艺（如冲压工艺）理解上，在模具设计上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上等。现代模具行业是技术密集型、资金密集型的产业，由于模具行业是微利行业，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，至使科技进步的步伐跟不上模具市场的需要。虽然国内许多企业已引进了不少国外先进设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面原因，引进设备不配套、设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低，开发能力较差，科研开发及技术攻关方面投入太少。不重视产品开发，在市场经济中常处于被动地位。

（4）技术人才严重不足，经济效益欠佳。随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计异常短缺，高级钳工及企业管理人才也非常紧缺。我国模具企业技术人员比例低，水平也较低，我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，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。我国模具企业大都微利，缺乏后劲。
（5）与国际水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现，管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式，真正实现现代化企业管理的还不多。信息化、数字化管理在模具企业应用现在刚刚开始。
（6）专业化、标准化、商品化的程度低，协作差。
由于长期以来受"大而全""小而全"影响，模具专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占40%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务。与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低， 模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。
20年来我国模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAM/CAPP也在积极推广。如今我国生产的模具精度已达到微米级，与20年前相比，模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约3/4，模具的标准件使用覆盖率从几乎是零，达到45%左右。
20年来我国模具人才的培养也上了一个很大的台阶。20年前我国大专院校都没有设立模具专业的，而如今，已有六、七十所大专院校设立了模具专业。中国模协在全国建有38个模具人才培训基地，CIMATRON也是中国模协的人才培训基地之一，自然肩负着软件的推广、软件的二次开发及人才培训工作。
2.2 模具技术的发展趋势
目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。
模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有： [版权所有：http://think58.com]
(1)建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术，提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平。
(2)建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合，提高模具加工的自动化水平与生产效率。
(3)模具生产企业的信息化管理技术。例如PDM（产品数据管理）、ERP（企业资源管理）、MIS（模具制造管理信息系统）及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。
(4)原材料在模具中成形的仿真技术。
(5)提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。
(6)先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。
(7)高速、高精、成型模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。
(8)先进的模具加工和专有设备的研究与开发。
(9)模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。
(10)模具及其制品的检测技术。
(11)优质、新型模具材料的研究与开发及其正确应用。
(12)模具生产企业的现代化管理技术。

三、研究内容及实验方案
3.1 研究的主要内容
3.1.1成型模设计流程
该工件为生活中典型的运用冲压技术加工成形的日用品，运用到典型的冲压工序落料冲孔、两次拉深对其加工，虽然工序简单，如果运用级进模存在定位难的问题，故选用一套冲孔拉深模，一套整形模具对其加工，虽然设计难度降低了，但设计任务加大。三个典型的工序对于我们了解冲压模具设计的步骤和要点起了重要作用，为以后我们的工作奠定了基础，也能很好的提高了我们设计的实战水平。 [版权所有：http://think58.com]

3.1.2成型模的构成
根据成型模的功能，其基本构成要素可分为工作单元、卸料单元、导向单元、定位单元、安装单元和坚固单元等。具体如下：
工作单元：凸模、凹模、凸凹模
卸料单元：卸料板、卸料螺钉、卸料弹簧
导向单元：模架、导柱、导套、导板
定位单元：导料板、侧刃、挡料销、侧压、导正销
安装单元：模座、模柄
坚固单元：固定板、螺钉、圆柱销
3.2 实验方案
产品为防尘盖，结构较简单，材料为10钢。该零件使用广，需求量大。本文设计结合所学的书本知识和他人有关实际产品设计经验, 设计出一套落料拉深冲孔的成型模还有一副整形圆角的整形模具。首先对零件的工艺性进行分析，设计出几套方案，在比较分析这几套方案的基础上拟定一套最佳可行的方案，根据工艺方案及零件的形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件等设计出合理的排样图，选定冲模类型及结构型式。然后进行必要的计算，（包括模具的尺寸强度计算；压力中心；定位、弹性元件的选用和核算等），设计模具总图、设计模具工作部分（凸、凹模等）及非标准零件的零件图，根据国内机械行业现况选用压力设备，最后绘制装配图及零件图。 [来源：http://think58.com]

四、目标、主要特色及工作进度
本课题的设计着重考虑研究了在成型模成形零件过程中的送料、导料、精确定位以及出件问题，在设计过程中始终做到从整体出发，综合考虑各个工序以及工位的安排是否有利于送料和精确定位；是否凸、凹模强度能够保证加工的顺利进行；是否有利于提高劳动生产率、降低劳动成本、以及操作的安全性问题等等。并且比较合理的解决了这些问题，设计出的模具符合生产实际的要求。
本课题设计的主要特色：
设计出来的模具能保证保证有正确的板料定位和冲压顺序动作、送料和取件方便；模具结构紧凑；装配关系准确。实际出的模具零件图尺寸齐全、加工要求和材料选择合理。 [来源：http://think58.com]

工作进度安排：
1．查阅相关资料，学习并熟悉设计中所需的软件。 3.21～4.05
2．翻译外文资料，完成开题报告。 4.06～4.16
3．选定设计方案，完成必须的计算 。 4.17～5.07
4．绘制模具总装配图与零件图。 5.08～6.01
5．整理相关资料，撰写毕业论文，打印并装订 。 6.02～6.15

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五、主要参考文献（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出）
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