2013年机械设计专业本科毕业设计（论文）
证在欧美，CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在冲模设计中应用CAE软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50%以上。
经过多年的耕耘，不仅在模具精度、具结构、模具寿命、制模周期等方面取得了明显的突破，而且在板才成型的过程模拟、模具优化和可靠性设计等方面形成了新的理论和方法，为适应新的市场环境，进一步实现快速制模，开辟新的技术空间，打下了基础。 1.2.2国内模具发展概况
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。
随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷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现已有几千家。
我国涌现出了一大批模具行业的龙头企业，如，汽车覆盖件模具有“四大家”，模具行业已有近百家企业被授予“中国重点骨干模具企业”称号；在产业布局上，我国模具业正在从较发达的珠三角、长三角地区向内地和北方扩展，出现了一些新的模具生产较集中的地区，更为重要的是，我国模具产业不仅规模庞大，而且档次也越来越丰富，大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的高水平模具比例达到了35%以上。
随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
当前国际经济发展处于恢复过程，国际投资、消费市场正在进一步升温，经济形势企稳向好的趋势日益明显，这给模具行业步入发展快车道带来良好的发展环境。随着世界经济的恢复，相信中国模具的发展将会进一步的加快速度。中国廉价劳动力成本的优势和整体经济持续快速发展的良好势头，中国模具发展的前景将十分广阔，预计在今后的十年里，
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中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一。
1.3本课题应达到的要求
冲压模具的设计在其生产、加工以及使用过程中尤为重要。特别是它的结构设计，对加工、装配、工期、成本乃至冲压产品的质量及生产效率产生极大的影响。本课题要求对给定零件止板垫片进行落料、冲孔、成形连续模设计，通过对零件进行详细的冲压工艺、排样方案、模具结构分析确定零件的冲压工艺方案并制定部分零件的制造工艺，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。从应用性方面来说，模具是生产效率极高的工具之一，能有效保证产品一致性和可更换性，具有很好的发展前途和应用前景。通过该课题能够让学生掌握中等复杂程度零件冲压连续模设计与制造的一般方法，对零件冲压连续模工艺方案的制定、工艺计算及连续模具设计有了更深层次的认识，并学会对模具设计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用，连续模在模具中技术含量高，制造、装配难度大，该课题将会是对学生理论学习水平的实践和检验，可对以后从事类似的工作有一定的指导性与实践性意义。
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2 冲压工艺设计
2.1 冲压件简介
形状和尺寸如下图所示。材料为10钢，板材厚度为0.7mm。 零件图如下：
图 2.1 零件图
图中尺寸未注公差取国标GB/T15055-2007《冲压件未注尺寸偏差极限》[2]标准中的m级。材料为带料，规格可定制。
分析图中尺寸可得两类，第一类为冲裁件线性尺寸，分别有：R0.5，R1.25，?14.2，
?20，?4.2。第二类为冲裁圆度半径线性尺寸，有：R3.5。
第一类冲裁件线性尺寸，查参考文献[2]，P3，表1 未注公差冲裁件线性尺寸的极限偏差，得各相关尺寸的公差，带公差后的尺寸分别为：R0.5±0.12， R1.25±0.10, ?4.2±0.15，
?14.2±0.20，?20±0.20。
第二类冲裁圆角半径线性尺寸，查参考文献[2]，P4，表5未注公差冲裁圆半径线性尺寸的极限偏差，得各相关尺寸的公差，带公差后的尺寸为：R3.5±0.40。
2.2 冲压的工艺性分析
冲压工艺分析主要考虑产品的冲压成形工艺，最主要的是包括技术和经济两方面内容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求；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以取得的经济效益。因此工艺分析，主要是讨论在不影响零件使用的前提下，能否以最简单最经济的方法冲压出来。
⑴影响冲压件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要因素： 1．冲裁件形状，内、外形是简单还是复杂； 2．冲裁件外形和内孔圆角半径避免太小； 3．冲裁件凸出的悬臂与窄槽的宽度不宜过小； 4．冲孔时孔不宜过小；
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5．冲裁时孔与孔之间、孔与边缘之间距离不宜过小； 6．冲压材料，是否是常见材料。
7．生产量的大小，一般来说，大批量生产时，可选用连续和高效冲压设备，以提高生产效率；中小批量生产时，常采用简单模或复合模，以降低模具制造费用。
8．冲裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求等。 ⑵本冲压件工艺分析如下：
1．冲压材料，为10钢，是常见的冲裁材料。
力学性能：抗拉强度 σb (MPa)：370（查参考文献[4]P411页，表7-1）
抗剪强度 τ(MPa)：300 伸长率 δ10 (％)： 29 屈服点σs (MPa)：210
由于零件是一个平面形状，内部有3个孔，外部是圆弧和直线组成。关键是冲孔和落料能否同时进行？
2．图形分析 形状不是太复杂，主要是圆形、圆弧形状。 3．冲裁件外形和内孔圆角半径。
本冲裁件无内形圆角半径尺寸，只有一个α＜90°的外形圆角半径尺寸，为：R3.5。 查参考文献[3]，P1-44，表3-18冲裁件圆角r的最小值，α＜90°时为0.5t=0.35mm<3.5。 因此上述半径符合要求。 4．悬臂与窄槽
本冲裁件没有凸出的悬臂与窄槽。 5．冲孔时孔不宜过小
本冲裁件最小冲孔直径为υ4.2，查参考文献[3]，P1-45，表3-20用自由凸模冲孔的最小尺寸，得：d>t=0.7mm，因此完全符合要求。
6．冲裁时孔与孔之间、孔与边缘之间距离
从产品图中可知孔与孔之间距离很大，应该符合要求。孔与边缘之间的距离最小，为：1.4mm，查参考文献[3]，P1-45，表3-19孔与孔之间、孔与边缘之间距离的许可值，得：≥1.2t=0.84mm<1.4，因此符合要求。
8．生产批量。本冲裁件产量为200万件/年，因此属于大批量生产，可选用连续和高效冲压设备，以提高生产效率。
9．冲裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求。
尺寸υ23±0.1，有较高的公差要求，2个υ4.2的小孔要求对称分布，其它尺寸没有较高公差要求，按未注公差处理。表面粗糙度没有特殊要求。
2.3 冲压工序
冲压工序为：落料、冲孔。
2.4冲裁间隙
根据料厚t=0.7和材料10钢，查参考文献[4]，P46页，得单面间隙C＝0.031～0.039。 因此双面间隙为：0.062～0.078mm。
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2.5 冲压工艺方案的确定
经过对冲压件的工艺分析后，结合产品进行必要的工艺计算，并在分析冲压工艺，工序顺序组合方式的基础上，提出各种可能的冲压分析方案。
方案一：单工序模。根据本产品形状特点，分三个单工序模，即：外形落料模，冲小孔模和内形冲孔模。这些单工序模结构简单，制造方便，成本低廉，但生产速度慢，因此批量不能太大，不能适应自动化生产。在各副后续模具间定位精度较低，各结构间定位不高。
方案二：复合模。根据参考文献[4]，P257页，表5-17凸凹模最小壁厚，得到t=0.7时，凸凹模的最小壁厚为2mm，D=15mm。本产品的最小壁厚为1.4，故不能采用复合模。
方案三：连续模。优点是能实现冲压自动化，日产量非常高。可节省劳动力成本，能保证产品精度和质量。但模具结构复杂，制造成本较高，模具调试难度大，制造周期长，通常材料利用率较低，因此生产批量必须大，否则产品成本很高。本产品适宜设计成连续模。
因此综合考虑工艺和模具设计的可行性，产品质量，生产周期，产品批量，节省成本等因素，采用方案三。
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止转垫板冷冲压工艺及其连续模设计
