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第 15 頁
第一章 概述
1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的《關于當前產業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。
模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中60％~90％的產品的零件，組件和部件的生產加工。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80％的模具需要更換。中國摩托車產量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產。一個型號的摩托車生產需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。
目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。
1.2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀
自20世紀80年代以來，我國的經濟逐漸起飛，也為模具產業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達到245億元人民幣，2000年增至260~270億元人民幣。今后預計每年仍會以10℅~15℅的速度快速增長。
目前，我國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為我國國內知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。
在模具工業(yè)的總產值中，企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50℅（中國臺灣：40℅），塑料模具約占33℅（中國臺灣：48℅），壓鑄模具約占6℅（中國臺灣：5℅），其他各類模具約占11（中國臺灣：7℅）。
中國臺灣模具產業(yè)的成長，分為萌芽期（1961——1981），成長期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三個階段。
萌芽期，工業(yè)產品生產設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。
1981年——1991年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具產業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產品的外銷策略，全力發(fā)展整體經濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等CAD/CAM技術，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術的時間相當早。
成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員，。整體而言，臺灣模具產業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。
1.3 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。
盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。
（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。
（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。
（3）推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。
（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。
1.4 各種模具的分類和占有量
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。
1.5 各種模具的定義
（1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質的不同，沖模可分為落料模，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。
（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛模可分為預鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。
（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。
（4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。
（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。
模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。
第二章 沖壓工藝設計
2.1 工藝方案的分析
2.1.1 沖載件的工藝分析
沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產品質量等要求。
1． 沖裁件結構工藝性
(1) 最小圓角半徑
(2) 沖裁件的最小尺寸
(3) 最小孔距、孔邊距
(4) 沖裁件上的懸臂和凹槽部分尺寸
(1)沖載的形狀簡單對稱，材料為H62-M由《沖壓工藝與模具設計》表1.4.1查得起抗剪強度為260Mpa。
(2)沖載件的外行采用過渡圓角，避免產生清角R=1。
(3)沖載件無懸臂和狹槽，易于加工。
(4)沖孔位置與零件壁間距a=7.5mm.>2×1.5.
(5)沖載件的孔徑為Φ13，滿足沖孔凸模強度和剛度要求。
2.2 工藝方案的確定
2.2.1 沖壓工藝的類型
該制件表明它為沖載件，制件的全部基本工序為：沖孔（Φ13），落料，兩道工序
2.2.2 序的組合及方案的比較
方案一：Ⅰ沖孔 沖孔模
Ⅱ落料 落料模
方案二：Ⅰ沖孔，落料 復合模
方案三：Ⅰ沖孔，落料 連續(xù)模
分析以上三種方案，可看出：方案一采用單一工序模來加工制件，在落料時需要用沖孔Φ13的空來保證空與外形的位置度，該制件為大批量產生，而單工序模的生產效率低，因此不宜采用此方案。
方案二采用復合模加工制件，復合模結構緊湊，生產效率高，制件精度高且容易保證制件空與外形的位置度，但復合模結構復雜，對模具零件的精度要求高，模具裝配要求也較高，制件復雜，加工制件的精度很高，因此，此方案宜采用。
方案三采用連續(xù)模加工制件，連續(xù)模的成型是一種工序集中的工藝方法，是一種工作多，效率高的沖模，但定位不能有高的進度，因此此方案不宜采用。
2.2.3 設計排樣
沖孔（Φ13）落料，復合模
工序圖：
排樣圖：由《沖壓工藝與模具設計》表2.5.2
材料厚度
圓件及r>2t工件
矩形工件邊長L<50mm
矩形工件邊長L>500mm或r<2t的工件
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
<0.25
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0
0.25～0.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
0.5～0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
0.8～1.2
0.8
1.0
1.2
1.5
1.5
1.8
1.2～1.6
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
1.6～2.0
1.2
1.5
1.8
2.0
2.0
2.2
2.0～2.5
1.5
1.8
2.0
2.2
2.2
2.5
2.5～3.0
1.8
2.2
2.2
2.5
2.5
2.8
3.0～3.5
2.2
2.5
2.5
2.8
2.8
3.2
3.5～4.0
2.5
2.8
2.5
3.2
3.2
3.5
4.0～5.0
3.0
3.5
3.5
4.0
4.0
4.5
5.0～12
0.6t
0.7t
0.7t
0.8t
0.8t
0.9t
得a1=1mm a=1.8mm
條料寬度 B=L+2a=44.6+2×1.8=48.2
材料利用率
η=F/×100%
=535.2-172.3-151.2+615.44/69×29.5×100%
=59.2%
2.2.4 計算沖壓力初選壓力機
沖孔（Φ13）落料 復合模
=KptL
=1.3×1.5×3.14×28×260
=44.6KN
=Kptτ
=1.3×1.5×（20+6.28+33.2+63.498）×260
=62.3KN
F= +
=44.6+62.3
=106.9KN
查《沖壓工藝與模具設計》附錄A可得應選擇壓力機為JH23-16
沖壓工藝過程卡片
無錫技師學院
沖壓工藝過程卡
產品型號
零（部）件名稱
共 頁
產品名稱
零（部）件型號
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材料牌號及規(guī)格
材料技術要求
毛 坯 尺 寸
每個毛坯可制件數(shù)
毛坯重量
輔助材料
材料牌號規(guī)格
材料技術要求
毛坯尺寸
每個毛坯制件數(shù)
毛坯
重量
輔助
材料
H62-M（1.50.1）X
1400X1200
條料1.5X48.2X1400
48
工序號
工序名稱
工 序 內 容
加 工 簡 圖
設 備
工藝裝備
備注
0
下
料
剪床上
栽板
48.2×1400
1
沖
孔
落
料
沖Φ13
孔
及落料
JH-23-16
落料
沖孔
復合模
2
檢
驗
按產品
零件圖
檢驗
編制(日期)
審核(日期)
會簽(日期)
標記
處數(shù)
更該文件號
簽字
日期
標記
處數(shù)
更該文件號
簽字
日期
第三章 沖壓模具設計
3.1 確定沖模類型及結構形式
在沖壓過程設計中，我門已確定了對制件采用沖孔，落料的復合模進行加工。由于制件結構見簡單，加工精度要求不高，且為大批量生產，而為了使沖孔時廢料容易排出，所以決定采用倒裝復合模。
3.2 定位方式
材料為條料，制件的加工精度不高，有為大批量生產，且采用的模具為倒裝復合模，為了保證沖載出外形完整的合格零件，決定采用結構簡單且制造方便的活動的擋料銷。為了保證前后工序相對位置的精度和工件內孔與外輪廓位置精度的要求，決定采用3個定位釘定位。
3.3 卸料方式
因采用了倒裝復合模來沖載，在沖載過程中制件會陷入凹模中，可采用推件器推出制件；而條料會粘在凸凹模上，為了卸料方便可采用彈性卸料板卸料。
3.4 模具設計計算
3.4.1 計算模具壓力中心
為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。
應為該制件是完全對稱件，所以沖模的壓力中心就與沖載件的對稱中心相重合。
3.4.2 計算或估算各主要零件外形尺寸
估算凹模尺寸
根據(jù)《沖壓工藝與模具設計》表2.8.2系數(shù)K的值查得K=0.385
凹模厚度為：
H=kb（≥15mm）
=0.385×44.6
=17.17mm
凹模壁厚為：
C=（1.5～2）（≥30～40mm）
=（1.5～2）×17.17
=25.755～34.34mm
取 C=30.2mm
B=44.6+30.2×2=105mm
根據(jù)《冷沖?！肪匦伟寄０宀榈冒寄３叽鐬椋?25X100X18
固定板：125×100×12
墊板： 125×100×8
=+H固定板
=18+12=30
推件器：H=-3t=18-4.5
=13.5mm
卸料板：125×100×10
凸凹模：H=++15
=10+12+15
=37mm
上模座：125×100×30
下模座：125×100×35
確定彈簧的自由高度：
(1) 由沖壓工藝過程設計中可得沖載力=106.9KN,則卸料力為
=0.02×106.9=2138N由《冷沖模具設計指導》公式（8-3）
=/n=2184/4=534.5N
(2) 根據(jù)《冷沖模具設計指導》表8-40中選擇彈簧：4X25X45
(3)=13.8 =3 =2.5 =7
>++
∴選擇的彈簧可使用
3.4.3 確定凸凹模間隙:計算凸凹模工作部分尺寸
該零件為沖空,落料件,Φ13由沖孔獲得Φ28,44.6,12為落料獲得
查《沖壓工藝與模具設計》表2.2.4的2Cmin=0.15 2Cmax=0.19則
2Cmac-2Cmin=0.19-0.15=0.04mm
由公差表查得:Φ13為IT14級,△=0.43取X=0.5;Φ28為IT14極,△=0.52取X=0.5
446為IT14極,△=0.62取X=0.5;12為IT14級,△=0.43取X=0.5
沖孔Φ13:==(13+0.5×0.43) =13.2
d==(13.2+0.15) =13.35
校核:||+||≤2Cmax-2Cmin
0.0145<0.04(滿足間隙公差條件)
落料:Φ28
Dd=(D-X)=(28-0.5×0.52)=
Dp= =(27.7-0.15) =27.55
校核:0.011+0.006=0.017<0.04(滿足間隙公差條件)
44.6mm
Dd= =(44.6-0.5×0.62)=44.3
Dp= =(44.3-0.15) =44.15
校核:0.12+0.008=0.02<0.04(滿足間隙公差條件)
12mm
Dd==(12-0.5×0.43)=11.8
Dp==(11.8-0.15)=11.65
校核:0.005+0.009=0.014<0.04(滿足間隙公差條件)
3.4.4 校核壓力機
(1)校核閉合高度Hm
由《沖壓工藝與模具設計》附錄A查得機床最大閉合高度Hmax=180mm
最小閉合高度Hmin=135mm
=8+2+18+37+8+30+35=148mm
Hmax-5≥Hm≥Hmin+10
180-5≥148≥135+10(滿足條件)
(2)校核公稱壓力
=106.9KN =2.338KN =n=2×0.03×106.9X=6.414KN
=106.9+2.138+6.414=115.452KN
160KN
(滿足條件)
(3)工作臺校核
工作臺面尺寸應大于模具尺寸50～70mm則=306+50=356mm
=170+50=220mm由《沖壓工藝與模具設計》附錄A查得工作臺前后長300
左右長450,滿足條件.
第四章 結論
時光匆匆而逝,我的5年學習生活也即將結素,為了更好的適應以后的工作,培養(yǎng)我門能運用所學的專業(yè)知識獨立解決實際生產問題的能力,以及鞏固和擴大課堂教學內容提高工藝計算機械制圖的各科設計資料的能力,為今后工作崗位從事專業(yè)工作擬定出更為經濟合理的制造工藝及設計模具打下良好的基礎,在此基礎上我們進行了6個星期的畢業(yè)設計
此次實際是有老師親自指導我們,在設計過程中我門查閱有關模具設計手冊與冷模具設計的資料并繪制出成形的總裝圖及個種無標準零件圖.
本設計說明書詳細介紹了鉸鏈冷沖壓模具設計過程,對各個工序的設計構思及具體實施方案,主要有前言,設計說明書,講述模具設計工藝方案及工藝過程等.
設計的要求是首先得保證產品質量節(jié)約原材料,降低勞動強度,降低成本,提高勞動生產率原則,制圖符合國家標準,標注尺寸合理圖面整潔布局合理說明書力求系統(tǒng)性強,說明力強易懂,便于查看.
通過此次冷沖模的設計是我知道:冷沖模是建立在金屬塑性變形的基礎上,在常溫下利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力,使其產生分離或塑性變形從而獲得一定形狀,尺寸和性能的零件的一種壓力加工方法.并且,通過這次冷沖模設計,使我重新溫習了以前所學過的有關機械方面的知識,并且通過查閱資料了解了一些新的知識,使我對模具設計有了進一步的了解.
謝辭
時間過的真快,轉眼6個星期過去了,我的畢業(yè)設計也將結束,仍清楚記得拿到畢業(yè)設，計課題時,不知如何下手的尷尬場景.
再次我要感謝指導老師蔡昀在畢業(yè)設計選題以及研究方法上給予的悉心知道,老師的學識讓我受益非淺.還要感謝我的父母,父母用心教我成長.
最后感謝蔡昀老師.
參考文獻
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南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計專用紙