凹迷宫片零件冲压成形工艺及模具设计【说明书+CAD】
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河南机电高等专科学校学生毕业设计(论文)中期检查表学生姓名李晓刚学 号0412118指导教师于智宏选题情况课题名称凹迷宫片零件冲压成形工艺与模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定:中所在专业意见:设计选题准确,开题报告内容详实,格式规范。在设计过程中能严格按照设计进度按时完成设计工作,工作态度端正,结果质量较高。 负责人: 于智宏 2007 年 4 月 20 日凹迷宫片零件冲压成形工艺及模具设计0.1 绪 论模具,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,6080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。 目前,我国冲压技术与工业发达国家相比还比较的落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距,导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。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,但与国发经济需求和世界先进水平相比,差距仍很大,一些大型、精度、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,市场竟争激烈。我国模具近年来发展很快,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。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;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。虽然说我国模具业发展迅速,但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足: 第一,体制不顺,基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用,私营企业近年来发展较快,国企改革也在进行之中,但总体来看,体制和机制尚不适应市场经济,再加上国内模具工业基础薄弱,因此,行业发展还不尽如人意,特别是总体水平和高新技术方面。 第二,开发能力较差,经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低,水平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元,国外模具工业发达国家大多是1520万美元,有的高达2530万美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理,真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三,工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备,但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多,特别是设备数控化率和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,设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低,带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四,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,许多模具企业观念落后,模具企业专业化生产水平低,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45%左右,其馀为自产自用。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,标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,对模具制造周期影响尤甚。 第五,模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。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。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:(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)高速、高精、复合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。(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)原材料在模具中成形的仿真技术。(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。1.2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备,在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中,6080的零部件都要依靠模具成型。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。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并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。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600650亿美元左右。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1520万美元,有的达到 2530万美元。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随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多,但其发展重点应该是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给,需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此,一些重要的模具标准件也必须重点发展,而且其发展速度应快于模具的发展速度,这样才能不断提高我国模具标准化水平,从而提高模具质量,缩短模具生产周期,降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势,因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品,而且所选产品必须目前已有一定技术基础,属于有条件、有可能发展起来的产品。1.3拉深、落料、冲孔模具设计与制造方面1.3.1拉深、落料、冲孔模具设计的设计思路拉深是冲压基本工序之一,它是利用模具在压力机作用下,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。该工件中有锥形拉深部分,锥形拉深是最典型的拉深件,其工作过程很简单就是一个拉深,根据计算确定它可以一次拉深成功.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凹迷宫片模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状,所用时间20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4天2 设计任务书2.1 制件图及要求名称:凹迷宫片材料:45钢厚度:2mm2.2 零件工艺分析该零件需要采用拉深、冲孔和落料三道工序即可完成,材料为45钢,45钢具有良好的冲压性能,适合冲裁。工件相对简单,尺寸均匀对称。由冲压模具设计与制造P27表1.3.6查得45钢的抗剪强度为440560MPa,抗拉强度为530680MPa以后简冲模。工件未注公差可视为自由公差,取IT14等级精度,由冲压模具简明设计手册P36表2.4.8查得凸凹模最小壁厚a4.9mm, 以后简称设计手册由工件可得最小孔边距为(60-50)/25mm故可以采用符合模冲压。50孔的偏差代号为H8,80外径的偏差代号为g6,由公差配合与技术测量P16表2-4和表2-6查得其偏差分别为:50 ES=+0.039 EI=0公差=0.039mm80 ES=-0.01 EI=-0.029 公差=0.019mm3 冲压工艺方案选择该工件由冲孔、拉深和落料三个基本工序,可以采用以下三个工艺方案:第一种:用简单模分三次加工,即拉深-落料冲孔。用简单模生产第二种:拉深冲孔落料复合模。用复合模生产第三种:拉深冲孔落料级进模。用级进模生产方案一,模具结构简单,但需要三道工序两副模具,生产效率低,难以满足该零件的年产量的要求。方案二只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证,且生产效率高,尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具,生产效率也很高,但零件的冲压精度稍差,欲保证冲压件的形位精度,需要在模具上设置导正销,故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较,该工件的冲压生产采用方案二为佳,故采用复合模进行冲压生产。4 工艺计算4.1 排样方案的确定及其毛坯尺寸的计算 该冲件为几何形状简单的矩形冲件,故采用有废料的直排方式,可以有效减少废料。由设计手册P128表4.14查得该制件的毛坯直径的公式为:D=d21+d23-d22+2L(d1+d2)1/2公式中:d1-底中径 d2-口中径 d3-外径 L-斜面长度 根据制件图尺寸可知: D=602+802-702+27(70+60)1/2=83.14mm所以毛坯直径为83.14mm下面对工件的搭边值进行确定,各部分尺寸的确定由冲模P65表2.5.2查得,最小的搭边值工件间a1.5mm 侧面a11.8mm,又因为制件有拉深工序。由零件图的尺寸可知拉深的尺寸为稍大于7mm。又考虑到板材拉深后仍要保证有足够的压边,工件间距a15mm 侧面间距a115mm,所以其排样图如图2-1所示:取由零件图和排样图可以计算条料的宽度B=80+215=110mm。一个步距的长度为S=80+15+7=102mm,可以计算出一个步距的条料的利用率为50%。可得下表:项目公式结果备注冲裁件的面积AA=3.14(40+7)2-3.14252 4973.8由表2.5.2查得最小搭边值条料宽度BB=80+215110a15 a115步距SS=80+15+7102一个步距材料利用率nn=Na/BS100%50%2-1排样图4.2 冲压力的计算该模具采用正装复合模,选择弹性卸料,下出件弹性打料杆顶出工件,冲压力的计算如下:由冲模P69得冲裁力F=KLtTb公式中: F冲裁力 L 冲裁周边长度,L=3.1480+3.1450=408.2mm t 材料厚度 t=2mm Tb 材料抗剪强度 取500MPa K 系数系数K是考虑到实际生产,模具间隙值是波动和不均匀、刃口的磨损,板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数,一般取K=1.3根据以上数据计算可得:F=530660N下面对卸料力进行计算:卸料力Fx=KxF顶件力FD=KDF公式中:F 冲裁力 为530660NKx 卸料力系数 由冲模P70表2.6.1查得Kx=0.05KD 为推件力系数 由表2.6.1查得KD=0.06 所以 Fx=0.05530660=26533N FD=0.06530660=31839N又制件有拉深部分,则拉深力的计算为:由设计手册P149表4.44查得旋转形非变薄拉深力:P=3.14dt6b(D/d-C)该公式可简化为:P=A6b公式中:A-拉深件的截面面积 6b-抗拉强度故P=A6b=3.143.72600=25792N又因为落料凹模是由弹顶器作用下,使模具在拉深时处在不运动状态,所以克服弹顶器的力F弹应大于拉深力,我们取F弹=30000N由于采用弹性卸料装置,下出件,故: F总=F+Fx+FD+P =F+0.05F+0.06F+P =530660+26533+31839+25792 =614864N因为F总=614864N查设计手册P389表13.10选用压力机型号为JH21-80JH21-80压力机参数公称压力/KN 800公称压力行程 /mm 4.5滑块行程/mm 160行程次数/次/mm 4075最大闭合高度/mm 320闭合高度调节量/mm 80工作台尺寸/mm 左右 310 前后 950工作台孔径/mm 150模柄孔尺寸/mm 直径 50 深度 60电动机功率/KW 7.54.3 压力中心的确定 压力中心就是冲压力的作用点,为了保证压力机和模具的正常工作,应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合,否则冲压时滑块就会承受偏心载荷,导致滑块导轨和模具的导向部分不正常磨损,还会使合理间隙得不到保证,从而使制件质量受到影响和降低模具寿命,甚至损坏模具。 由工件图可知,为简单的对称冲裁件,其压力中心位于冲裁件轮廓图形的几何中心上。4.4 工作零件刃口尺寸的计算在确定工作零件刃口之前,首先要考虑到工作零件的加工方法和模具的装配方法,结合该模具的特点,工作零件的性状相对简单,社和采用线切割机床分别加工落料凹模、凸凹模中的冲孔凹模,这种加工可以保证这些零件各孔同轴度,使装配工作简化,因此工作零件刃口尺寸计算可按分别加工的方法来计算。4.4.1 落料加工工序在落料加工工序中要完成的是对一个80的孔进行落料,由2-2的计算结果得80 ES=-0.01 EI=-0.029公差=0.019mm由冲模P55表2.3.3查得模具设计时的最大、最小间隙分别为:Zmax=0.18mmZmin=0.14mm则Zmax- Zmin=0.18-0.14=0.04mm由于工件的精度取IT14级加工,X取X=0.5设凸模、凹模的加工精度分别为IT6和IT7级加工,可以满足落料时的精度要求。由冲模P58表2.4.1查得:凹模偏差A=0.030mm凸模偏差T=0.020 mm则落料时:由公式 DA=(Dmax- x)0+A DT=( DA-Zmin) -T0 得DA=(79.99-0.50.019)0+0.030 =79.98 0+0.030 DT=(DA- Zmin) 0-T =(79.98-0.14)0-0.020 =79.840-0.020校核:A+TZmax- Zmin 不满足间隙公差条件因此只有缩小A、T 提高制造精度,才能保证间隙在合理范围内,由此可取:T0.4(Zmax- Zmin )=0.40.04=0.016mmA0.6(Zmax- Zmin )=0.60.04=0.024mmDA=79.98 0+0.024mm DT=79.840-0.016 mm4.4.2 冲孔加工工序同样的采用自由公差为IT14级精度,要同时冲出一个直径50mm的孔,凸凹模的加工同样要采用IT6和IT7分别进行加工。工件精度取IT14取X=0.5由冲模P58表2.4.1得:凸模制造偏差T=0.020mm凹模制造偏差A=0.030mm由2-2的计算结果得:50 ES=+0.039 EI=0公差=0.039mm由冲模P55表2.3.3得Zmax=0.180mmZmin=0.140mm则Zmax- Zmin=0.180-0.140=0.04mm则根据公式: dT=(dmin+ x) -T 0 dA=(dT+ Zmin) 0+A则dT=(50+0.50.039) -0.0200=50.02-0.0200dA=(50.02+0.14) 0+0.030=50.160+0.030校核:A+TZmax- Zmin 不满足间隙公差条件因此只有缩小A、T 提高制造精度,才能保证间隙在合理范围内,由此可取:T0.4(Zmax- Zmin )=0.40.04=0.016mmA0.6(Zmax- Zmin )=0.60.04=0.024mm dT=50.02-0.0160mm dA=50.160+0.024mm工件零件刃口尺寸的计算分类尺寸计算公式结果落料80DA=(Dmax- x)0+A DT=( DA-Zmin) -T0DA=79.98 0+0.024mmDT=79.840-0.016 mm冲孔50dT=(dmin+ x) -T 0 dA=(dT+ Zmin) 0+AdT=50.02-0.0160mm dA=50.160+0.024mm4.5 卸料橡皮的设计由以上计算可知卸料力Fx=26533N,这个力相对比较大,需要采用卸料力载荷大的装置,所以采用橡皮板,选用4块橡皮,且4块橡皮的厚度务必一致,不然会造成受力不均匀,运动产生歪斜,影响模具正常工作。弹顶器F弹=30000N,可采用一块整体橡皮。 根据卸料力求橡胶的横截面面积 4.5.1 橡胶的选择原则A、 为保证相继正常工作,所选橡皮应满足预压力要求:F0Fx公式中:F0 橡胶在预压力压缩状态下的压力N Fx 卸料力NB、为保证橡皮不过早失效,其允许最大压缩量不应超过其自由高度的45%,一般取H2=(0.350.45)H0公式中 H2 橡胶的允许总压缩量mm H0 橡胶的自由高度mm 橡胶的预压量一般取自由高度的10%15% H0=(0.100.15)H0 公式中H0为橡胶预压缩量mm故H1=H2-H0=(0.250.35)H0而H1 =H+H公式中H 卸料板的工作行程 H=t+1 其中t为料厚 H 凸模刃口修磨量mmC、橡胶高度与直径之比应按下公式校核:0.5H0/D1.5式中D为橡胶外径mm4.5.2 橡胶选择步骤A、根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量,一般冲裁卸料用较硬的橡胶,选择4个圆筒形橡胶。B、由FxFxy=AP可得Fxy应大于或等于卸料力Fx则可得橡胶的横截面面积为 A=Fxy/P公式中Fxy 橡胶产生的压力,设计时取大于或等于卸料力Fx P 橡胶所产生的单位面积压力与压缩量有关,其值可按冲模P122图2.9.35确定,设计时取预压缩量下的单位面积 A 橡胶面积卸料板的工作行程HI=h1+t+h公式中 h1 凹模落料后凸凹模进入凹模的深度/mm(这里取mm) T 板厚度 h 拉深深度(由零件图计算得h=5mm)即 H1=2+2+5=9 mm橡胶的工作行程: H2= H1+h修即H2=9+5=14mm其中h修为凸凹模的修磨余量 取5 mm橡胶的工作高度取自由高度的25%,根据以上的计算和说明得知橡胶的自由高度为H自由=4 H2=56 mm每个橡胶承受的载荷为F1=FX/4=6633N试取压缩量为40%,查冲模P122图2.9.35可得:单位压力约为3MPa 则:由上公式 A=6633/3=2211 m则 D=( d2+1.27Fxy/P) 0.5其中d取12mm 计算得 :D=54mm同理可计算出弹顶器上的橡胶:直径D=58 mm自由高度H=36mm4.5.3 校核H/D=56/54=1.04H/D=36/58=0.62均满足0.5H/D1.5故4个圆筒形橡胶即可满足要求卸料橡皮参数项目公式结果备注顶板工作行程HI=h1+t+h9 mmh1凹模落料后进入凸凹模的深度橡胶工作行程H2= h1+h修14 mmh修为凸凹模的修磨余量 取5 mm橡胶自由高度H自由=4 H256 mm橡胶的工作高度取自由高度的25%橡胶预压缩量H预=15%H自由7.4mm一般取自由高度的15%25%每个橡胶的载荷F1=FX/46633N选择4个圆筒形橡胶橡胶的外径D=( d2+1.27Fxy/P) 0.554 mmd为圆筒形橡胶的内径 取d=12 mm校核橡胶自由高度0.5H/D1.5满足要求橡胶的安装高度H安=H自由- H预48.6 mm弹顶器橡皮参数项目公式结果备注卸料板工作行程HI=h1+t4 mmh1凹模落料后进入凸凹模的深度橡胶工作行程H2= h1+h修9 mmh修为凸凹模的修磨余量 取5 mm橡胶自由高度H自由=4 H236mm橡胶的工作高度取自由高度的25%橡胶预压缩量H预=15%H自由5.4mm一般取自由高度的15%25%橡胶的载荷F1=FX/430000N选择4个圆筒形橡胶橡胶的外径D=( d2+1.27Fxy/P) 0.5113.8mmd为圆筒形橡胶的内径 取d=16 mm校核橡胶自由高度0.5H/D1.5满足要求橡胶的安装高度H安=H自由- H预30.6 mm五、模具的总体设计 由冲压工艺分析可知,采用正装复合模 定位方法的选择由于该模具采用的是条料,控制条料的送料方向采用挡料销,与送料垂直的方向上用导料板对料导正, 卸料、出件方式的选择因为工件厚度为2 mm,相对比较薄,卸料力不是太大,故可以用弹性卸料。又因为是正装复合模,使用采用下模弹性顶杆出件。 导向方式的选择为了提高模具的寿命、工件质量及减少模具总体尺寸、方便安装调试,该复合模要采用后侧导柱的导向方式。6 主要零部件的设计根据模具设计的基本形式,可以确定模具的基本结构原理图如下: 6.1 落料凹模的设计落料凹模采用整体式,用线切割机床加工,故采用直通式凹模,安装凹模在模架上的位置时,要依据压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合,其轮廓尺寸可按经验公式来确定。凹模高度 H=Kb (15 mm)凹模壁厚 C=(1.52)H (3040 mm)公式中: b 凹模刃口最大尺寸为b=80 mm K 系数 考虑板料厚度的影响 由冲模P104表2.9.5查得K=0.3由工件图可知刃口最大尺寸为b=80 mm则 H=800.3=24 mm15 mm 故取 H=24 mm C=(1.52)24=3648mm 取C=48mm凹模长度L=80+248=176mm凹模宽度取160mm则由冲模图册P240表7-14可得标准凹模周边尺寸 凹模的轮廓尺寸为 20016024(mm) 结构如图:落料凹模6.2 卸料板的设计其尺寸与落料凹模外形尺寸相同,内部尺寸与凸凹模相配,查设计手册P452表15.31得:厚度为16 mm,用45钢制造,淬火硬度4045HRC。如下图所示:卸料螺钉的选用,卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径12 mm,螺纹部分为M1045,标记:M1045 JB/T7650.6卸料板6.3凸凹模的设计由以前计算的结果可得其尺寸,可设计该结构原理图如下:凸凹模的总高度与卸料板的厚度,橡胶的安装高度及凸凹模固定板、垫板的厚度有关,在此确定卸料板的厚度及凸凹模固定板的厚度,卸料板的外形尺寸及界线与凹模尺寸相同:查设计手册P452表15.31得卸料板厚度取16 mm卸料板采用45钢制造,淬火硬度4045HRC垫板厚度取10mm凸凹模固定板的外形尺寸与卸料板相同,内部尺寸与凸凹模的下部尺寸一致,取厚度16mm,采用45钢制造。又橡皮安装高度为48.6 mm 故 凸凹模总高度H=16+48.6+16=80.6 mm凸凹模6.3 拉深凹模的设计取中垫板的厚度为20mm,由于拉深凹模由开始到冲裁结束时需要向下运动4mm,又因为落料凹模的厚度为为H=24mm,所以拉深凹模的高度H=20+24-4=40mm拉深凹模6.4 凸模的设计(冲孔凸模)50的冲孔凸模的实际,依据设计的基本形式及原理图,冲孔凸模的结构为圆形,具体的结构可根据具体的设计需要而定,由于这里的冲孔凸模直径较大,不需要特殊保护的凸模,所以冲孔凸模采用B型圆凸模,其总长可根据具体的设计按如下方式计算:L=H1-H2+H3+H4公式中 H1 拉深凹模的高度为40 mm H2 工件拉深的深度5mm冲孔凸模 H3 凸模固定板的厚度 取16 mm H4 冲孔凸模进入凹模中的深度4mm则 L=45-5+16+4=60mm 6.5定位零件的设计6.5.1 导料销的设计 板料在凸凹模上的送料步距由挡料销定位,条料在送进方向上由导料销来确保条料的位置精度。由设计手册P467表15.48可得 导料销取 d=6 mm L=26 mm其结构图如下:JB/T7649.10-94 材料 45钢 硬度4348HRC 采用H8/d9配合导料销导料销用来导正材料送进,固定于落料凹模上。取其长度高出落料凹模表面2mm,即板料厚度,可避免在卸料板上加工让位孔。6.5.1 挡料销的设计挡料销的设计形状与尺寸与导料销一致6.6 模架及其他零部件设计该模具采用后侧导柱模架,这种模架的导柱在模具的后侧位置,可以减少模具的总体框架尺寸,以落料凹模的周边尺寸为依据,选择模架规格。上模座厚度H上 50mm上模垫板厚度H垫上 10mm凸凹模厚度H凸凹 80.6mm下模座厚度H下 65mm拉深凹模高度H拉 40mm凸模固定板厚度H凸 16mm下模垫板H垫下 10mm则该模具的闭合高度为:H = H上+ H垫+ H固+ H凸凹+ H拉+h固 +H垫下 =50+10+80.6+65+40+16+10=271.6mm又因为料厚为2mm则 H闭 =271.6+2=273.6mm故模架200200240285 IGB/T2851.6可见该模具闭合高度小于所选压力机JH21-80的最大闭合高度(320mm)导柱d/mmL/mm分别为35230 导套d/mmL/mmD分别为3512548 7 模具总装图通过以上设计,可得到模具总装配图(见附图),模具上模部分主要由导套,上模座、垫板、凸模固定板、推件板、连接推杆、推板、模柄、冲孔凸模、垫块、落料凹模等元件组成。模具下模部分主要由下模座、凸凹模、固定板、卸料螺钉、橡胶、卸料板、活动挡料销、导料销等组成。正装复合模采用刚性推件装置把卡在凹模中的冲件推下,刚性推件装置由打杆、推板、连接杆和推件块组成。冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下,无顶件装置,结构简单,操作方便,板料靠导料销和活动挡料销定位,非工作行程时,活动挡料销凸出卸料板,可供定位,工作时,挡料销被按下,上端面与板料平,所以凹模上不必钻相应的让位孔。8 模具零件的加工工艺8.1 落料凹模的加工工艺过程工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻压成210170242热处理退火3刨刨六个面,互为直角,留单边余量0.54热处理调质5磨平面磨六面,互为直角6钳工划线划出落料孔位置线及销孔,螺纹孔线7加工螺纹孔、销孔、穿丝孔按位置加工螺纹孔、销孔、穿丝孔8热处理淬火回火达到5862HRC9磨平面精磨上下平面10线切割按落料轮廓切割,达到尺寸要求11钳工精修全面达到设计要求12检验8.2 凸凹模的加工工艺过程工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻压成95852热处理退火,去应力3铣立铣机车铣外轮廓,留单边余量0.54热处理调质5磨平面磨各个平面,保证上下面的平行度6钳工划线划出六个冲孔轮廓线7销销穿丝孔8热处理淬火回火达到6064HRC9磨平面精磨上下平面10线切割按落料轮廓切割,达到尺寸要求11扩孔将落料孔下端扩大孔径,保证上部12钳工精修凸凹模刃口修磨量8mm使孔尺寸达到设计要求13检验8.3拉深凹模工序号工序名称工序内容1备料将毛坯锻压成95452热处理退火,去应力3铣立铣机车铣外轮廓,留单边余量0.54热处理调质5磨平面磨各个平面,保证上下面的平行度6钳工划线划出六个冲孔轮廓线7销销穿丝孔8热处理淬火回火达到6064HRC9磨平面精磨上下平面10线切割按落料轮廓切割,达到尺寸要求11扩孔将落料孔下端扩大孔径,保证上部12钳工精修凸凹模刃口修磨量8mm使孔尺寸达到设计要求13检验8.4 其他零件加工卸料板及冲孔凸模的加工与落料凹模及凸凹模加工方法基本相同,故可按上述加工方法加工,其原理一样。9 模具的装配该模具为有导套的正装复合模,复合模结构紧凑,模具零件加工精度高,模具装配的难度大,特别是有内外形有同轴度要求的模具。复合模的装配是在同一工位上先装配冲孔模,然后以冲孔模为基准再安装落料模,其过程如下:其装配以凸凹模作装配基准件,先将装有凸凹模的固定板先用螺栓和销钉安装,固定在上模座的相应位置上,接着安装橡胶和卸料板,再按凸凹模的内形装配调整冲孔凸模的固定板的相对位置及拉深凹模、落料凹模的位置,使冲孔凸凹模间隙趋于均匀,用螺栓固定。然后再以凸凹模的外形为基准,装配调整落料凹模相对位置,调整间隙,用螺栓固定。试冲无误后,将冲孔凸模固定板和落料凹模固定板分别用定位销在同一模座经钻铰和钻配,配铰销孔后打入定位。10 心得体会通过本次毕业设计,对所学的知识有了一个更深刻的了解和掌握,也有了一个较为完整的巩固和复习,通过实际的设计过程,锻炼了动手能力和实际操作能力,为以后参加工作做了一定的实际动手能力,更方便地更快地适应工作,从设计中可以总结出一定的设计经验,取其利,避起弊,使以后的工作少走弯路,提高工作效率。经过一段时间的紧张工作,今日终于顺利完成毕业设计。在这里,我要忠心地感谢一些在我的设计工作中给予我很大的帮助。首先:我要感谢我的指导老师于老师,特别感谢于老师的近段设计期间对我的指导和帮助,特别是在离校期间的关心。其次:我要感谢的是我的同学们,在设计过程中遇到技术问题,通过与他们的商讨和帮助,查阅资料,一一攻破难关,助我顺利地完成设计。最后:我还要深深地感谢在工厂里的师傅们,在进行毕业设计期间,他们给予我以模具制造与设计方面上的经验指导。参考文献1 刘建超、张宝忠主编 冲压模具设计与制造 高等教育出版社 2006年4月2 薛彦成主编公差配合与技术测量 机械工业出版社 2005年2月3 郝海滨主编 冲压模具简明设计手册 化学工业出版社 2004年3月4 王芳主编 冷冲压模具设计指导机械工业出版社 2005年6月5 杨占尧编冲压模具图册高等教育出版社 2006年4月6 王树勋冷冲压模具结构图册大全华南理工大学出版社 1999年6月我国冲压模具的现状和发展 我国考古发现,早在2000多年前,我国已有冲压模具被用于制造铜器,证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年,长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间,该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了温长的发展道路之后,目前我国已形成了300多亿元(未包括港、澳、台的统计数字,下同。)各类冲压模具的生产能力。 一、冲压模具市场情况 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,但与国发经济需求和世界先进水平相比,差距仍很大,一些大型、精度、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,市场竟争激烈。 现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下: 据中国模具工业协会发布的统计材料,2004年我国冲压模具总产出约为220亿元,其中出口0.75亿美元,约合6.2亿元. 根据我国海关统计资料,2004年我国共进口冲压模具5.61亿美联社元,约合46.6亿元.从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元.其中国内市场需求为260.4亿元,总供应约为213.8亿元,市场满足率为82%.在上述供求总体情况中,有几个具体情况必须说明:一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技术含量较低中的中低档模具,因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率,这些模具的发展已滞后于冲压件生产,而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率;二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多,具有一定的竟争力,因此其在国际市场前景看好,2005年冲压模具出口达到1.46亿美元,比2004年增长94.7%就可说明这一点;三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速,这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料,因此未能计入上述数字之中。 二、冲压模具水平状况 近年来,我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到12m,寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模,大尺寸(300mm)精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1、 模具CAD/CAM技术状况 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来,国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂,由华中理工大学作为技术依托单位,开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间,一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统,并在模具设计制造中实际应用,取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。 21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及,现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。 模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期,降低生产成本,提高产品质量,已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间,已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术,数控加工的使用率也越来越高,并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG,美国Parametric Technology公司 Pro/Engineer,美国CV公司的CADSS,英国DELCAM公司的DOCT5,日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 还引进了AutoCAD CATIA 等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD,多数企业已经向三维过渡,总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。 在冲压成型CAE软件方面,除了引进的软件外,华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件,并已在生实践中得到成功应用,产生了良好的效益。 快速原型(RP)传统的快速经济模具相结合,快速制造大型汽车覆盖件模具,解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具,模具精度低、制件精度低,样样制作难等问题,实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造,它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。 围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造,近年来也涌现出一些新的快速成型方法,例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。 2、模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下,经过几十年努力,现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平,包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 虽然如此,我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面,无论在设计还是加工工艺和能力方面,都有较大差距。轿车覆盖件模具,具有设计和制造难度大,质量和精度要求高的特点,可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平,模具结构周期等方面,与国外相比还存在一定的差距。 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具,是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具,已基本达到国际水平。 但总体上和国外多工位级进模相比,在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上,仍存在一定差距。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美,高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟,可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度,提高了模具的质量,缩短了模具的制造周期。 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可,碳化物被覆处理(TD处理)及许多镀(涂)层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。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,6080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。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。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。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。模具是制造业的重要工艺基础,在我国,模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具,但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期,中国模具工业才驶入发展的快车道。近年,不仅国有模具企业有了很大发展,三资企业、乡镇(个体)模具企业的发展也相当迅速。中国模具工业概况虽然中国模具工业发展迅速,但与需求相比,显然供不应求,其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面,中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力,今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面,主要是企业结构向专业化调整,产品结构向着中高档模具发展,向进出口结构的改进,中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年,模具行业结构调整和体制改革步伐加大,主要表现在,大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量及其生产能力增加;“三资”及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江,江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。存在问题和主要差距虽然我国模具总量目前已达到相当规模,模具水平也有很大提高,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面:总量供不应求国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求,中高档模具自配率只有50%左右。企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理我国模具生产厂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,而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式,而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%,而国外在50%以上。2004年,模具进出口之比为3.71,进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元,为世界模具净进口量最大的国家。模具产品水平大大低于国际水平,生产周期却高于国际水平产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。开发能力较差,经济效益欠佳我国模具企业技术人员比例低,水平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元,国外模具工业发达国家大多是1520万美元,有的高达2530万美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理,真正实现现代化企业管理的企业较少。造成上述差距的原因很多,除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视,以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外,还有下列几个原因:国家对模具工业的政策支持力度还不够虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策,但配套政策少,执行力度弱。目前享受模具产品增值税的企业全国只有185家,大多数企业仍旧税负过重。模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金,影响技术进步,而且民营企业贷款十分困难。人才严重不足,科研开发及技术攻关投入太少模具行业是技术、资金、劳动密集的产业,随着时代的进步和技术的发展,掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺,高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够,科研单位和大专院校的眼睛盯着创收,导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少,致使模具技术发展步伐不大,进展不快。工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低近年来我国机床行业进步较快,已能提供比较成套的高精度加工设备,但与国外装备相比,仍有较大差距。虽然国内许多企业已引进许多国外先进设备,但总体的装备水平比国外许多企业低很多。由于体制和资金等方面的原因,引进设备不配套,设备与附件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。专业化、标准化、商品化程度低,协作能力差由于长期以来受“大而全”“小而全”影响,模具专业化水平低,专业分工不细致,商品化程度低。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畅,难以完成较大规模的模具成套任务。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。模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢材相比有较大差距。塑料、板材、设备性能差,也直接影响模具水平的提高。发展展望及“十一五”发展重点目前,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:(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)高速、高精、复合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。(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)原材料在模具中成形的仿真技术。(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。模具行业在“十一五”期间需要解决的重点关键技术应是模具信息化、数字化技术和精密、超精、高速、高效制造技术方面的突破。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多,但其发展重点应该是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给,需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此,一些重要的模具标准件也必须重点发展,而且其发展速度应快于模具的发展速度,这样才能不断提高我国模具标准化水平,从而提高模具质量,缩短模具生产周期,降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势,因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品,而且所选产品必须目前已有一定技术基础,属于有条件、有可能发展起来的产品。根据“十一五”模具行业发展规划,“十一五”期间模具产品发展重点主要有如下几类:1.汽车覆盖件模具冲压模具占模具总量的40%以上。汽车覆盖件模具主要为汽车配套,也包括为农用车、工程机械和农机配套的覆盖件模具,它在冲压模具中具有很大的代表性,模具大都是大中型,结构复杂,技术要求高。尤其是为轿车配套的覆盖件模具,要求更高,可以代表冲压模具的水平。此类模具我国已有一定的技术基础,已为中档轿车配套,但水平还不高,能力不足,目前满足率只有一半左右。中高档轿车覆盖件模具主要依靠进口,已成为汽车发展的瓶颈,极大的影响着车型开发。2.精密冲压模具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。3.大型精密塑料模具塑料模具占模具总量近40%,而且这个比例还在上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具,为集成电路配套的塑封模,为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模,为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等,目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展,但技术水平与国外仍有较大差距,总量供不应求,每年的进口额达几亿美元。4.主要模具标准件目前国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等。这些产品不但国内配套大量需要,出口前景也很好,应继续大力发展。氮气缸和热流道元件主要依靠进口,应在现有基础上提高水平,形成标准并组织规模化生产。5.其他高技术含量的模具占模具总量给8%的压铸模具中,大型薄壁精密压铸技术含量高,难度大。镁合金压铸模具目前虽然刚起步,但发展前景好,有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向,其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。这些高技术含量的模具在“十一五”期间也应重点发展。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,6080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。 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、6.5K g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。 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。
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