毕业设计（论文）防护罩建模与仿真.doc

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1、2009届 分 类 号： 单位代码：本科毕业设计题目:防护罩建模与仿真姓 名 学 号 年 级 2005 专 业机械设计制造及其自动化 系（院） 工程学院 指导教师 2009年 月 日摘要随着中国经济的迅速发展，模具已经成为现今工业生产不可或缺的装备，占有着越来越重要的地位。在这样的发展形式下选择模具设计这样一个有意义的毕业设计是一次非常重要的锻炼机会。 本设计是针对某一冲裁附件冲压模具的设计，设计先根据板件的结构特点及工艺特性进行工艺分析，再结合现今模具生产厂家的具体经验进行结构设计，切实将设计做到能够应用在实际生产中，使模具更具有实用性。 该工件结构特点适宜采用冷冲模进行生产，所以对冷冲压与

2、模具的相关知识进行了简单介绍。拉伸模是将经过落料工序的材料通过凸凹模的冲压产生塑性变形从而得到板件形状的工序，是模具中重要的组成部分是其他工序的基础。本设计对拉延模的工艺特点、组成、具体工作过程进行了阐述、并对组成模具的部分部件进行了分析。关键词：模具；冲裁；冷冲压；工序;工艺特点AbstractWith Chinas rapid economic development, mold has become an integral part of todays industrial production equipment, occupies an increasingly important

3、position. In this form of development chosen die design such a meaningful graduation project is a very important training opportunity. This vehicle is designed for one blank accesssory die design, according to board first design of the structure and characteristics of a process of analysis, combined

4、 with the current mold manufacturer specific experience in structural design, design will be able to effectively applied in practice Production and more practical to die. Parts of the structure of production for use Die, die of cold stamping and the relevant knowledge of the brief. Drawing is to die

5、 after blanking the material through the process of stamping die Tuao produce plastic deformation plate shape to receive the process, the mold is an important component of other processes is the foundation. Drawing on the design of the model characteristics, composition, concrete work on the process

6、 and formed part of the mold parts were analyzed. Key words：die;blank; cold stamping；process；model characteristics目录1绪论- 5 -1.1模具概述- 6 -1.1.1模具的现状及发展- 6 -1.1.2模具先进制造工艺及设备- 7 -1.2冲压模具- 9 -1.2.1冲压模具的概念及特点- 9 -1.2.2冲压模具的分类及结构- 9 -1.3我国冲压模具发展及现状- 10 -1.4课题目的和研究意义- 11 -1.4.1课题目的- 13 -1. 4. 2研究的意义- 14 -1.

7、5方案论证- 14 -2防护罩冲压模具的建模- 15 -2.1设计题目- 15 -2.2冲压工艺与模具建模- 15 -2.2.1冲裁工艺分析- 15 -2.2.2确定工艺方案及模具类型- 16 -2.2.3模具主要参数计算- 18 -2.2.4零件结构尺寸确定- 21 -2.2.5总装配及零件图- 22 -3防护罩冲压模具的仿真- 23 -参 考 文 献- 24 -谢辞- 25 -1绪论1.1模具概述俗话说：“没有规矩不成方圆”。世界上的许许多多东西都是从他们各具特色的“规矩”中诞生出来得。东西产品，规矩模具。 模具是一种特殊的模型，用来塑造(制造)产品；从工艺的角度，模具是一种成形制品的特殊

8、工艺装备。 模具技术是研究模具设计、制造以及产品成形工艺的技术。1.1.1模具现状及发展模具作为提高生产率，减少材料和消耗，降低产品成本，提高产品质量和市场竞争力的重要手段，已越来越受到各工业部门的重视。随着工业技术不断向前发展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作条件下，对模具的精度越来越高，使用寿命越来越长。为了满足这些要求，国内外都在模具材料的研究和开发上作了巨大的努力，也在这方面取得了不少成果。 目前世界上模具工业的年产值约为680亿美元。我国2004年模具产值为530亿元，模具出口4.91亿美元，同时还进口18.13亿美元。我国已成为世界上净出口模具最多的国家。大型多工位级进模、精密冲压

9、模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽车覆盖件模具等虽已能生产，但总体技术水平不高，与国外先进国家相比，仍有很大差距，特别是模具寿命低的问题非常突出。如：国外硅钢片冲模总使用寿命在500万次以上，而国内一般为50万-60晚次，最高150万次。国内热锻模使用寿命50万次，国内只有3-5万次。国外热锻模使用寿命12000次以上，国内一般为3000-5000次。影响模具寿命的因素较多，但模具材料是重要因素。高寿命模具离不开优质模具材料。目前中国模具的总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国。由于近年市场需求的强大拉动，中国模具工业高速发展，市场广阔，产销两旺。 19962002年间，中国模具制造业的产值年

10、平均增长14左右，2003年增长25左右，广东、江苏、浙江、山东等模具发达地区的增长在25以上。2003年我国模具产值为450亿元人民币以上，约折合50多亿美元，已仅次于日本、美国，跃居世界第三。近两年，我国的模具技术也有很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平，2003年模具出口3.368亿美元，比2002年增长33.5，因此规范模具设计职业对各行业的人才选拔和培训有着极其重要的社会和经济意义。 模具分为塑料模具、冷冲压模具、热锻模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。不同材质的设计要求造就了不同的行业分工标准和市场地位。其中，塑料模具和冷冲压模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中

11、所占比重最多。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的80%以上。例如，一种车型的轿车共需模具约4000套，价值达2亿元3亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约150个，共需模具约350套，价值约400万元。其中所用模具大部分为塑料模具和冷冲压模具。 现在的模具工，不像以前纯粹靠手工制模，更多的是体现在模具设计和模具操作上，模具的质量与精度，一般靠先进机床来保证；在计算机和Internet信息技术的推动下，以CAD/CAM为基础，数字化无纸生产、虚拟产品开发（VPD）、异地协同设计与制造等所代表的现代制造技术和现代制造业在迅猛的发展。国外技术先进的国家，模具制作已实行“无纸化”，

12、模具师靠电脑设计，产品加工也就是向电脑输入数据，进行模具开发。 模具制造是一切制造之首。模具也是我国入世后为数不多的有竞争优势的行业之一。当前世界上正在进行着新一轮的产业调整，一些模具的制造逐渐向发展中国家转移，中国成为世界企业巨头在全球范围内寻求低成本的加工中心和研发中心的首选之一，中国正在成为世界模具大国，这已经成为无可争议的事实。同时，加入WTO之后，随着世界制造业中心逐步向中国转移，国内模具业唯有加快企业管理改造，提高产品质量和服务水平，并与产业链上下游企业加强协作，才能真正促使“世界工厂”实现更大的跨越。因此，模具数字化设计、制造与协同管理成为中国模具企业提高竞争力的必然趋势。1.1

13、.2模具先进制造工艺及设备模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。模具先进制造技术的发展主要体现在如下方面： 1高速铣削加工 普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点：（1）高效 高速铣削的主轴转速一般为15000r/min40000r/min，最高可达100000r/min。在切削钢时，其切削速度约为400m/min，比传统的铣削加工高510倍；在加工模具型腔时与传统的

14、加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高45倍。（2）高精度 高速铣削加工精度一般为10m，有的精度还要高。（3）高的表面质量 由于高速铣削时工件温升小（约为3C），故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1m，减少了后续磨削及抛光工作量。（4）可加工高硬材料 可铣削5054HRC的钢材，铣削的最高硬度可达60HRC。鉴于高速加工具备上述优点，所以高速加工在模具制造中正得到广泛应用，并逐步替代部分磨削加工和电加工。 2电火花铣削加工 电火花铣削加工（又称为电火花创成加工）是电火花加工技术的重大发展，这是一种替代传统用成型电极加工模具型腔的新技术。像数控铣削加工

15、一样，电火花铣削加工采用高速旋转的杆状电极对工件进行二维或三维轮廓加工，无需制造复杂、昂贵的成型电极。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E电火花创成加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花创成加工机床的水平。3慢走丝线切割技术 目前，数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度。最大切割速度已达300mm2/min，加工精度可达到1.5m，加工表面粗糙度Ra0.10.2m。直径0.030.1mm细丝线切割技术的开发，可实现凹凸模的一次切割完成，并可进行0.04mm的窄槽及半径0.0

16、2mm内圆角的切割加工。锥度切割技术已能进行30以上锥度的精密加工。4磨削及抛光加工技术 磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点，在精密模具加工中广泛应用。目前，精密模具制造广泛使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。5数控测量 产品结构的复杂，必然导致模具零件形状的复杂。传统的几何检测手段已无法适应模具的生产。现代模具制造已广泛使用三坐标数控测量机进行模具零件的几何量的测量，模具加工过程的检测手段也取得了很大进展。三坐标数控测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施以及简

17、便的操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素，不易控制的状况，使得模具质量依赖于物化因素，整体水平容易控制，模具再现能力强。1.2冲压模具冲压工艺是一种特殊的成形工艺，冲压模具是模具中的一种。冲压模具-在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压-是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制

18、造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，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。1.2.1冲压概念及特点冲压属少、无屑加工，能加工形状复杂的零件，零件精度较高，具有互换性，零件强度、刚性高而重量轻，外表光滑美观，材料利用率高，生产率高，便于实现机械化和自动化，操作方便，要求的工人技术等级不高，产品的成本低。冲压既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、压力容器封头一类的大型零件；既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密（公差在微米级）和复杂形状的零件。占全世界钢产60%70%以上的板材、管材及其他型材，其

19、中大部分经过冲压制成成品。冲压在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。冲压件的重量轻、厚度薄、刚度好。它的尺寸公差是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需再经机械切削即可使用。冷冲压件的金属组织与力学性能优于原始坯料，表面光滑美观。冷冲压件的公差等级和表面状态优于热冲压件。大批量的中、小型零件冲压生产一般是采用复合模或多工位的连续模。以现代高速多工位压力机为中心，配置带料开卷、矫正、成品收集、输送以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成生产率极高的全自动冲压生产线。采用新型模具材料和各种表面处理技术，改进模具结构，可得到高精度、高寿命的冲压模

20、具，从而提高冲压件的质量和降低冲压件的制造成本。冲压生产的工艺和设备正在不断发展，除传统的使用压力机和钢制模具制造冲压件外，液压成形以及旋压成形、超塑成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形等各种特种冲压成形工艺亦迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新的高度。特种冲压成形工艺尤其适合多品种的中小批量（甚至是数十件）零件的生产。对于普通冲压工艺，可采用简易模具、低熔点合金模具、成组模具和冲压柔性制造系统等，组织多品种的中小批量零件的冲压加工。但冲压也存在着缺陷，冲压模具精度要求高，制造复杂，生产周期长，制造费昂贵，因而在小批量生产中受到限制。另外，在零件生产中有噪声。总之，冲压具有生产率高、加工成本

21、低、材料利用率高、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点。采用冲压与焊接、胶接等复合工艺，使零件结构更趋合理，加工更为方便，可以用较简单的工艺制造出更复杂的结构件。1.2.2冲压模具的分类及结构冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压加工需要具备三个要素：合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备。冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：1根据工艺性质分类（1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（2）弯曲模 使板料毛坯或其他坯料

22、沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。（3）拉伸模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（4）成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。2根据工序组合程度分类（1）单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。（2）复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。（3）级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐

23、次完成两道或两道以上冲压工序的模具。3. 模具典型结构：通常模具是由二类零件组成:第一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；第二类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。1.3我国冲压模具发展及现状我国考古发现，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

24、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

25、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

26、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

27、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

28、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

29、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

30、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

31、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

32、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

33、。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。1.4 课题研究的目的和意义现代模具制造技术发展非常迅速，已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术等，几乎覆盖了所有现代制造技术。作为机械专业的一名学生应具备适应社会的能力，而模具的发展现状更能够反馈社会的需求。与其他专业相比模具专业的学习和应用更具有适用性，更能促进科技成果向现实生产力转变，从而

34、提高能力成为以应用型、技能型为基础、且具有综合职业能力的生产一线的高素质的劳动者。1.4.1课题研究的目的随着市场经济结构的调整，模具与数控技术广泛的应用，因此对模具方面的人才也提出了更新、更高的要求。选择本题目的主要目的有三个：一是通过本设计使所学的基础理论知识与专业知识得以巩固；二是通过本设计使各方面的实践综合能力得到锻炼；三是通过实际的论文设计，使专业素质、专业技能获得全面提高。总之，通过本次设计努力使自己达到生产、管理、建设、服务第一线所需要的德、智、体、美全面发展的高等技术应用性专门人才。1.4.1课题研究的意义模具专业可以及时反馈社会需求，增强模具专业的适用性，模具专业的学习和应用

35、更具有适用性，更能促进科技成果向现实生产力转变，由于模具设计能够实现模具产品全过程（模具产品模具组装模具零件加工模具图纸识别模具理论设计模具基础知识累积模具专业课模具装配），本设计主要讲述模具情况、冲压模具的特点以及防护罩冲压模具设计制造与仿真，冲压具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点，方便执行。通过本次的论文，掌握简单的系统设计过程和方法，并能综合运用大学四年所学的各门知识，为毕业后独立研究做准备。1.5方案论证模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素，不易控制的状况，使得模具质量依赖于物化因素，整体水平容易控制，模具再现

36、能力强。模具作为提高生产率，减少材料和消耗，降低产品成本，提高产品质量和市场竞争力的重要手段，已越来越受到各工业部门的重视。本设计是针对某一冲裁附件冲压模具的设计，设计先根据板件的结构特点及工艺特性进行工艺分析，再结合现今模具生产厂家的具体经验进行结构设计，切实将设计做到能够应用在实际生产中，使模具更具有实用性。另外，本论文能直接运用到教学过程中，具有其一定实用价值。综上方案可行。2防护罩冲压模具的建模2.1 设计题目设计下述零件的模具：零件名称：防护罩零件作用：在防火系统上，它对外表面起保护作用。材料：根据作用及其所在的环境，选取材料为1Cr18Ni9Ti。生产批量：5万件立体图如右图二维视

37、图如下图1 图12.2 冲裁工艺分析与模具建模2.2.1冲裁工艺分析冲裁件工艺分析：材料：该冲裁件的材料为1Cr18Ni9Ti，具有良好的可冲压性能。零件结构：该冲裁件结构简单，比较适合冲裁。尺寸精度；零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可通过查表确定，由图1所示可得零件的外形尺寸为68mm、17.6mm,内形尺寸为47mm。适合冲裁。零件得生产为大量生产，要求精度较低，适合冲裁。结论：适合冲裁2.2.2确定工艺方案及模具类型一、计算确定拉伸次数二维图如下图2所示： 图2根据图示确定毛坯尺寸以及拉深次数经分析工件属于凸缘件，拉深凸缘直径df=73mm，相对凸缘直径df/d=73/471.5

38、5,属于宽凸缘拉深件。该圆角半径较小，较大于板厚，拉深时仍需取合理的圆角半径值，拉深后再用整形方法使圆角半径达到要求。由于板厚小于1mm，所以工序件尺寸计算可直接用工件图所注的工件尺寸。（1）确定修边余量按df=73mm df/d=73/471.55,查表取修边余量d=3mm，则拉深时的实际凸缘直径应为df=73+23=79mm。（2）计算毛坯直径由于rp=rd d/r=47/1=4720 所以毛坯直径D97mm（3）判断拉深次数求下列数据：df/d=73/471.55 t/d=0.6/970.6 查表得首次拉深允许的最大相对高度为：h1/d1=0.370.44。而工件的相对高度h/d=17/

39、470.36 所以可以一次性拉出。二、冲裁件工序分析综上分析要得上述冲裁件需要以下几步进行：落料拉深、整形拉深、冲孔、整形及修边。三、确定模具类型1.根据生产批量确定冲模类型 由于生产件为小件、生产件数为5万件查生产批量划分表得为中批量生产，再根据冲模结构与生产批量得关系选用单工序通用模具。分析得出制造该工件需要四套模具：落料拉深复合模、整形拉深、冲孔单工序模具、落料单工序模具。本设计主要设计落料拉伸复合模。2.模具零件分类：根据模具零件的不同作用可将其分成两大类：工艺零件这类零件直接参与完成冲压工艺过程并和坯料直接发生作用。包括工作零件，定位零件，压料、卸料及出件零件。结构零件这类零件不直接

40、参与完成工艺过程，也不和坯料直接发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用或对模具的功能起完善作用。包括导向零件，固定零件，紧固及其它零件。冲裁模由以上6个部分组成,但不是所有的冲裁模必须具备这6个部分。冲裁模的结构多种多样,有些模具比这个模具结构复杂,有些模其结构却十分简单,这要决定于冲裁工件的要求、生产批量的大小、制模条件等因素。加工该防护罩冲模的模具零件具备以上6个部分,具体各部分零件如下：工作零件：凸模、凹模及凸凹模。定位零件：挡料销、导料销。压料、卸料及出件零件：卸料板、推件板、顶杆、压边圈。导向零件：导柱、导套。固定零件：固定板（凸模固定板、凹模固定板及凸凹模固定板）、垫板（凸凹模垫

41、板、凸模垫板）、模柄、模架（模架是由上、下模座、模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成）。紧固及其他零件：螺钉、销钉。2.2.3模具主要参数计算一、排样（排样指冲裁件在条料上或条料在板料上的布置形式）。根据零件结构可按下图方式排样 二、冲压力计算冲压力是指在冲裁时，压力机应具有的最小压力。P冲压=P冲裁+P卸料+P推料+P压边力+P拉深力。冲压力是选择冲床吨位，进行模具强度。刚度校核依据。1、 冲裁力计算：P冲=Ltb p冲=5503050.6=100650N101KN其中：P冲裁-冲裁力L-冲裁件周边长度t-板料厚度b-材料强度极限2、 卸料力：把工件或废料从凸模上卸下的力Px=KxP冲

42、 Px=1010.044KN 其中Kx-卸料力系数3、推件力：将工件或废料顺着冲裁方向从凹模内推出的力 Pt=KtPn Pt=0.0501101=5.05KN Kt-推件力系数n-留于凹模洞口内的件数 其中:Px、Pt -分别为卸料力、推件力 Kx，Kt分别是上述两种力的修正系数P冲裁力；n查正表卡在凹模洞口内的件数 4、 压边力： P y=1/4D2（d1+2R凹）2P Py22KN 式中 D-毛坯直径 d1-凹模直径 R凹-凹模圆角半径 p-拉深力6、拉深力： Fl=d1 bk1(N) F1=3.14475501=81169N 式中 d1-首次拉深直径（mm） b-材料抗拉强度（Mpa）

43、K-修正系数 冲压力P=101+4+5.05+22+81=213.05KN三、模具压力中心冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线重合。四、模具刃口尺寸计算及落料凸模、凹模间隙、拉深工作尺寸、拉深间隙、拉深凸凹模的圆角半径（1）落料凸凹模刃口尺寸计算根据本次设计中的冲压零件图，料厚为0.6mm，公差等级IT13可求得落料凸凹模的刃口尺寸及公差如下：Dd=(Dmaxx)0dDd=96.595+0.1350 Dp=(Dd-Zmin)- p 0Dp=96.553-0.1350 检验刃口尺寸精度是否合格： pd2cmax2cmin pd=0.27 2c

44、max2cmin=0.012 pd2cmax2cmin 所以不符合，因此根据下面公式可求：p0.4(2cmax2cmin)d0.6(2cmax2cmin) p=0.0048 d =0.0072所以 Dd=96.5950+0.0072 Dp = 96.5530-0.0048（2）、拉伸凸、凹模的刃口的工作尺寸及公差拉深模凸模与凹模的直径尺寸直接影响拉深件的尺寸精度及拉深间隙。当工件要求内形尺寸时，以凸模刃口尺寸为基准进行计算。即凸模尺寸：d凸=（d+0.4） 凹模尺寸：d凹=（d+0.4+2Z）因此： 凸模尺寸：d凸=47.1560-0.03 凹模尺寸：d凹=48.416+0.050=0.39

45、Z单边间隙值取0.63（3）、拉深间隙Z拉深模的间隙是指单边间隙。确定间隙的原则是既要考虑板料厚度的公差，又要考虑筒形件口部的增厚现象，根据拉深时是否采用压边圈和零件的尺寸精度要求合理确定。（4）、拉深凸模与凹模的圆角半径1）半径R凹筒形件拉深时的凹模圆角半径可由下式确定： R凹=0.8 R凹=4.4mm2）角半径R凸凸模圆角半径R凸，R凸（0.71）R凹 R凹=3.5mm五、模具闭合高度模具的闭合高度H模具应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能保证正常的安装与工作。其关系为： Hmin+10mm=H模具=Hmax-5mm若H模具小于Hmax，则可以再加垫板，若模具的闭合高度H模具大于Hmax，则该压机不能用。根据冲压力P=101+4+5.05+22+81=213.05KN查表可选用Hmin和