冲压模具设计开题报告

冲压模具设计开题报告

1、课题研究的目的与意义

（1）综合运用和巩固机械设计相关课程的基本理论和专业知识，培养从事模具设计与机械设计的初步能力，为实际工作打下良好的基础。

（2）培养分析问题和解决问题的能力。经过该设计环节，应该能全面理解掌握冲压工艺，模具设计模具制造等相关机械设计的内容；掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤，模具零件的常用加工方法及工艺规程编制，模具装配工艺制定；独立解决在制定冲压工艺规程，设计冲模结构、编制模具零件加工工艺规程中出现的问题；会查阅技术文献和资料，以完成从事冲压技术工作的人员在模具设计与制作方面所必须具备的基本能力训练。

（3）培养认真负责、踏实细致的工作作风和严谨科学态度，强化质量意识的时间观念，养成良好的职业习惯。

（4）工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。

因此我们必须意识到，对模具设计的研究的目的和意义在于能够很好的认识模具工业在国民经济中的地位的重要性。因为利用模具成型零件的方法，实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法，采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的经济效益。利用模具生产零件的方法已经成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对保证制品质量，缩短试用周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性的意义。因此德国把模具称为“金属加工中的帝王”，把模具工业视为“关键工业”，美国把模具称为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可估量其力量的工业”，日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力”，把模具视为“整个工业发展的秘密”。

因此，要使国民经济各个部门获得高速发展，加速实现社会主义四个现代化，就必须尽快将模具工业搞上去，使模具生产形成一个独立的工业部门，从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用。

2、文献综述（相关课题国内外研究的现状）

（1）国内模具设计状况①近几年来，我国轿车市场发展十分迅猛，2002年在轿车销售超过100万辆的基础上，2003年则向200万辆人关迈进，达到了197万辆。然而，在轿车热迅

速升温的同时，不得不尴尬地面对这样的现实—市场上热销的绝人多数车型是直接从国外引进的。由于国内轿车覆盖件模具设计制造能力从总体上看还比较薄弱，为了生产这些车型，各人汽车公司不得不耗资几亿、十几亿元采购海外模具。与国外汽车公司相比，由于生产规模比较小，这就造成单车均摊的模具成本远高于国外车，这也是造成国产车整车制造成本居高不下的主要原因之一。

②国产轿车覆盖件模具开发能力

国内主要的轿车模具制造商有:一汽模具制造有限公司、东风汽车模具厂、天津汽车模具有限公司、成飞集成科技股份有限公司、南京模具装备有限公司、上海千缘汽车车身模具有限公司等等。作为国内最难轿车生产销售商—上海人众汽车有限公司，也有自己的模具设计制造部门((TMM部)。目前，虽然国内模具商在轿车内覆盖件模具设计制造方面已小有能力，并可承接整车厂的部分模具开发项

目，但对于有很高型面精度和表面质量要求的外覆盖件，特别是中高档轿车的外覆盖件，整车厂很少会将这类模具交由国内开发。

（2）国外覆盖模具设计

目前，国外汽车公司为了降低模具开发、制造成本，缩短生产周期，将除轿车外覆盖件之外的部分轿车冲压件的模具都交由专业模具公司设计和制造，这些公司都有很强的开发能力，并在某些零件的模具制造方面拥有独到的优势。但作为整车厂，考虑到新车型开发过程中的保密，对诸如翼子板、行李箱盖、车门、侧围、车顶、前盖等敏感零部件的模具，则都由自己的模具制造部门来设计和制造。

（3）冲压工艺传统设计方法:

首先，在经验基础上，利用CAD设计工艺补充面;其次，将CAD数模传递给AutoForm等CAE软件进行拉深过程模拟;根据模拟结果，在CAD中对工艺补充面进行调整，并将新的CAD数模传递给CAE，开始新的模拟求为比。这是一个从CAD到CAE再回到CAD的不断反复的过程。由于每次在CAD中构造曲面都远较在AutoForm中复杂，因此，整个过程所花费的时间就多得多。而新方法在冲压工艺设计初期，就用Diedesigner Module在AutoForm软件中设计并调整拉深工艺补充面，与传统的设计方法相比，就能够大大提高设计效率。由于AutoForm是一款快速模拟软件，为了在较短的时间内对复杂冲压件的成形过程进行评价，采用了膜单元来离散几何模型，必然要降低模拟精度，因此，有些汽车公司在模具设计开始之前还要利用模拟精度高的CAE软件，如德国人众就采用了Indeed软件，对拉深工序进行再次模拟((Indeed软件的计算是基于带厚度的壳单元的，能够得到更为准确的计算结果，但是其计算所花费的时间通常是AutoForm的几到十几倍，该软件比较适用于最终验证)，所有拉深工艺必须通过Indeed模拟并验证为是可行的，才可用于模具设计。

模具设计完备，应通过图纸结合泡沫模型进行验收，各道工序用不同颜色的线条标记在泡沫模型上，这样做直观而清晰。还应组织包括工艺设计者、项目规划员、模具调试人员、模具操作者等相关人员进行讨论验收。对于在冲压工艺上难以解决的成形问题，还应邀请产品开发人员一同讨论，寻求对产品进行更改设计的可能性。

（4）模具上的应用

目前，新车型的很多外覆盖件，如翼子板(图5)前盖外板、车顶等的翻边整形工序中，采用了一种称之为“旋转斜楔”的新工艺。其工作原理见图6，旋转斜楔上的凹槽部分是冲压件需整形的区域，当整形过程完成后，气缸驱动的托架推动旋转斜楔绕滚筒转动，从而达到对零件让位的目的，方便整形后的零件从模具上取出。旋转斜楔的优点是:因整形部分与冲压件托料部分的拼接处非常光顺，故零件上无明显压痕;模具结构简单;维修保养简便且费用低。

近年来，通过不懈的努力，国内轿车冲压模具的设计制造能力取得了显著的进步。但是，在轿车特别是中高档轿车外覆盖件模具的开发上，我们与国际水平仍有较人差距。不过，这种差距并非不能缩小，只要我们多加强国际交流，多吸取国外同行的设计制造经验，一定能够加快轿车覆盖件模具的国产化进程。3、

3、采用的设计方案（基本理论）与技术路线

（1）通过对产品零件的形状、尺寸与材料性质分析，可知该零件适合冲裁。冲裁该零件包括落料、

冲孔两个基本的工序，可以采用以下三中工艺方案：

①先落料，在冲孔，采用单工序模生产。②落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。③冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。

方案①模具结构简单，但需要两道工序，两套模具，显然生产效率很低，难以满足大批两生产。由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。由于孔边距尺寸有公差要求。为了更好的保证尺寸精度，最后确定采用复合冲裁方式进行生产。根据工件尺寸可知，凸凹模壁厚大雨最小壁厚，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。（2）拟订的技术路线：冲压工艺过程设计——冲压模具设计——模具零件制造——模具制造与装配——撰写设计报告。冲压工艺过程有：分析零件图（冲压件图）、确定冲压件的工艺总体方案、确定各工序的工艺方案，初步设备、编制冲压工艺规程。冲压模具设计有：确定模具类型和结构形式、选择卸料或工件的定位方式、选择卸料和出料方式、绘制模具总装配图、选用标准模具零件、合理选择冲压设备校核基本参数、绘制模具非标准零件图。模具零件制造有：认真审核模具设计图、编制模具零件加工工艺规程等。

（工艺流程图在另一页）

4、可能存在的问题

（1）压力机上安装与调整模具，是一件很重要的工作，它直接影响到冲压的生产。因此安装和调整冲模不但要熟悉压力机和模具的结构性能，而且要严格执行安全操作制度。模具安装的一般注意事项有：检查压力机上的打料装置，将其暂时调整到最高位置，以免在调整压力机闭合高度是被压弯；检查模具的闭合高度与压力机的闭合高度是否合理；检查下模顶杆和上模打料杆是否符合压力机的打料装置的要求；模具安装前应将上下模板和滑板底面的油污擦干净，并检查有无遗物，防止影响正确安装和发生以外事故。

（2）冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口尺寸的差值。间隙值对冲裁件质量冲裁力个模具寿命有很大的影响，是冲裁工艺与冲裁模设计中的一个重要的工艺参数。间隙大小合适，则可得到好的断面质量；同时，刃口锐利，也可得到好的断面质量。得到的冲裁件尺寸精度高，即零件的实际尺寸和冲模工作部分的尺寸之间的偏差小。

（3）凸、凹模的刃口会有磨损，这样也会影响断面质量，应该及时更换刃口。

5、参考文献

[1]陈炎嗣，郭景仪.《冲压模具设计与制造技术》.北京:北京出版社，1991-04. [2]胡石玉龚光容著，《模具制造技术》南京东南大学出版社，1997年12月 1-5

[3]黄毅宏著，《模具制造工艺》，北京机械工业出版社，2000年，1-4 [4]李发致著，《模具先进制造技术，北京机械工业出版社，2003年，1-13 [5]高佩福著，实用模具制造技术》，第二版，北京中国轻工业出版社，2000年

[6]万战胜著，《冲压工艺及模具设计》，北京中国铁道出版社，1995年 [7]模具实际与制造技术教育丛书编委会编，《模具结构设计》，机械工业出版社，2004年

[8]王树勋著，《模具实用技术设计综合手册》，广州华南理工大学出版社，1995年

[9]李双义，《冷冲模具设计》，北京清华大学出版社