圆桶件冲压工艺及模具设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

圆桶件冲压工艺及模具设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

设计（论文）专用纸 第 10 页 （ 3） 冲压设备和冲压生产自动化方面 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，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。 为了满足大批量高速生产的需要目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。 如在数控四边弯折机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅 度提高精度和生产率，在高速自动压力机上冲压电机定转字冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达 97%，公称压力为 250KN 的高速压力机的滑块行程次数已达 2020次 /min 以上。 在多功能压力机方面，日本田公司生产的 2020KN“冲压中心”采用CNC 控制，只需 5min 时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作，美国惠特尼公司生产的 CNC 金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通冲压机的 4~10 倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作 业。 我国模具行业前景 出过国的人都会有一种体会，就是国外的 产品 比较精美，特别是日本、德国的产品，大到机械、小到文具，都给人一种精美绝伦的感觉，好像是一件件做工精湛的工艺品，这就是模具的功劳。 我们要想成为世界制造业大国，没有先进的模具工业是不行的。 在这方面我们还有很长的路要走，还有很多东西要学。 首要的一条是要重视模具行业的发展，不但要有先进的技术，更要重视模具行业的商品化，让模具行业从企业中走出来，成为一个具有市场竞争力的新兴行业。 模具 ，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中， 60%80%的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为 “ 百业之母 ”。 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。 模具生产的 设计（论文）专用纸 第 11 页 工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着 一个国家制造业的国际竞争力。 改革开放以来，我国模具工业发展迅猛。 1996 至 2020 年间，我国模具工业的产值年平均增长 14%左右。 目前，全国共有模具生产厂点 万个，从业人员50 多万人。 2020 年全国模具工业总产值达 300 亿元人民币，我国模具年产值已 位居世界第四。 我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。 大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。 大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件模具。 体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接 插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。 在大型塑料模具方面，已能生产 48 英寸电视的塑壳模具、 大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。 在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。 在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。 其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 但是，我国模具工业无论是在数量还是质量上，与工业发达国家存在着很大的差 距，满足不了工 业发展的需要，目前国内市场的满足率仅在 70%左右。 我国大部分模具是企业自产自用，真正作为商品流通的模具仅占 1/3。 所产模具基本上以中低档为主，一些大型、精密、复杂和长寿命的高档模具，在技术上无法与发达国家相比，生产能力也远远不能满足国民经济发展的需要。 近五年来，我国平均每年进口模具 亿美元， 2020 年进口模具 亿美元 (出口模具仅 亿美元 )，这还不包括随进口设备和生产线作为附件带来的模具。 根 据海关统计，近几年进出口相抵，我国已成为世界最大的模具进口国。 我国模具产品的结构很 不合理。 我国模具产品结构中冲压模具约占 50%，塑 设计（论文）专用纸 第 12 页 料模具约占 34%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 10%；发达国家对发展塑料模普遍比较重视，塑料模所占比例一般在 40%左右；大型、精密、长寿命模具所占比例为 50%以上，而我国仅为 25%左右；我国主要模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂 (或车间 )内，所产模具商品化率很低，模具自产自销比例高达60%70%，而国外 70%以上是商品模具；即使是专业模具厂，我国也大多数是 “ 大而全 ”“ 小而全 ” ，国外则大多是 “ 小而专 ”“ 小而精 ” ，生产效率和经济效益俱佳。 国内外模具的质 量水平不可同日而语，开发能力和经济效益仍有差距。 发达国家一个模具职工平均创造产值 15万 20 万美元，我国只有 4万 5万元人民币。 国外企业大都有一定利润，而我国模具企业大多是微利甚至亏损。 据统计 ， 2020年我国大陆制造工业对模具的市场需求量约为 400亿元，今后几年仍将以每年 10%以上的速度增长。 大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长还将远远超过 每年10%的增幅。 汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。 预计到 2020年汽车年产量将达 320 万辆，保有量将达到 3000 万辆。 这将需要各种塑料制件36 万 吨，而目前的生产能力仅为 20 多万吨，发展空间十分广阔。 家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场也很大。 目前，我国彩电年产量已超过 3200 万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了 1000 万台。 “ 十五 ”期间家电市场预计年增辐将超过 10%，家电行业的发展对模具的需求量将会很大。 其他发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将 对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。 另外，从国际市场来看，目前世界模具市场仍然是供不应求。 近几年，世界模具市场总量一直保持在 600 亿 650 亿美元之 间。 美、日、法、瑞等国每年出口模具约占其本国模具总产值的 1/3，我国模具的出口量还不到总产值的 5%，我国模具出口可以发展的空间非常广阔。 根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模 设计（论文）专用纸 第 13 页 具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不 断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是 产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。 设计（论文）专用纸 第 14 页 第 2 章 零件的工艺性分析 分析冲压零件的工艺性包括技术和经济两个方面。 在技术方面根据产品图纸，主要分析冲压件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、表面质量要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量分析产品成本，阐明采用冲压生产可 取得的经济效益。 因此，冲压件的工艺性好与差，主要是指在不影响使用要求的前提下，能否用最简单、最经济的方法冲压出来。 能做到的话表明该冲压件的工艺好；反之，工艺性差。 该零件为无凸缘圆桶，采用 的钢板冲压而成。 要保证足够的刚度与强度（零件图 ）。 该冲压工作时受力不大，对其强度和刚度的要求不太高。 该冲压件，产量属于中批量生产，外形较为复杂但分布对称，这次涉及的材料为优质炭素工具钢 08ZF 钢，采用冲压加工经济型良好。 查《冲压手册》 [1] 表 85，可知 08F 钢的机械性能如下表所示： 表 21 钢号 拉深级别 钢板厚度（ mm） 机械性能 σb /MPa) σ10 100,不小于 08F Z ≤ 4 275~392 32 S ≤ 4 275~412 20 P ≤ 4 275~412 28 查《冲压手册》 [1] 表 82，可知 08F 钢的化学成分如下表所示： 表 22 钢号 ω C 100 ω Si 100 ω Mn 100 ω P 100 ω S 100 ω Ni 100 ω Cr 100 ω Cu 100 08 ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 设计（论文）专用纸 第 15 页 查《冲压手册》 [1] 表 83，可知主要元素对 08F 钢冲压性能的影响： 表 23 元素名称 对冲压性能的影响 C 增加 Fe3C 的数量，提高钢板的抗拉强度和屈服强度，降低塑形，使冲压性能恶化，特别是当 Fe3C 出现于晶界时，不利于冲压成型 Si Si 溶于铁素体中，强化铁素体的作用很大，增加强度，降低塑形，含硅量越低越好，深冲钢压板不能用硅脱氧 Mn 锰的直接影响不大，锰和硫形成 MnS 夹杂物，其数量和形态对冲压性能有影响 P 磷显著地增加强度和 脆性，并有偏析倾向，易于形成带状组织，对冲压性能不利 S 形成硫化物，其数量、形状和分布对冲压性能有很大影响，数量多且呈细长条状分布的硫化物对冲压性能最不利 零件的工艺性分析 ① 外形尺寸：零件轮廓结构简单、形状对称， 外形无尖角有利于提高模具寿命，为无凸缘圆桶件； ② 冲裁件的精度：冲裁件的精度与粗糙度： 未标注公差尺寸，属于自由尺寸，可按 IT14 级确定工件尺寸的公差，查 《冲压手册》表 2— 5可得，工件基本尺寸：mmd  , mmh  ， mmR  , mmt  ； ③ 材料：零件材料为 08F 钢，它的强度、硬度很低，而塑性、韧性极高，具有良好的冲压成形性能，主要用来制造冷冲压件； ④ 属中批量生产。 因此，可以采用冲压方法生产。 设计（论文）专用纸 第 16 页 图 21 圆桶平面零件图 图 22 三维立体零件图 设计（论文）专用纸 第 17 页 确定工艺方案 ． 1 毛 坯 尺寸的计算 查《冲压工艺学》 [2]公式（ 454） D = )(48)2(2)2( 122 rhdrrdrrd   式中 mmd  ， mmr  查表 44 得： mmh 6~2 ， 取 mmh 5 mmhhh  得 mmD 201 ． 2 确定拉深次数 圆桶件的拉深系数为 : 4 4 0 ][  Ddm 由 2 4 0 0 0 0 Dt ，查《冲压工艺学》表 45得 ][ 1 m , ][ 2 m , ][ 3 m 由于 ][][ 1mm  ，所以需要多次拉深。 ][]][[ 21 mmm  ； ][3 9 ]][][[ 321 mmmm  因此需要三次拉深。 ． 3 凸凹模工作部分的尺寸 （ 1）凹模圆角半径 查《冲压手册》 [1]表 478得，第一次拉深凹模圆角半径 mmrd 121  ； 设计（论文）专用纸。