圓桶件沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 人一種精美絕倫的感覺(jué)，好像是一件件做工精湛的工藝品，這就是模具的功勞。我們要想成為世界制造業(yè)大國(guó)，沒(méi)有先進(jìn)的模具工業(yè)是不行的。在這方面我們還有很長(zhǎng)的路要走，還有很多東西要學(xué)。首要的一條是要重視模具行業(yè)的發(fā)展，不但要有先進(jìn)的技術(shù)，更要重視模具行業(yè)的商品化，讓模具行業(yè)從企業(yè)中走出來(lái)，成為一個(gè)具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的新興行業(yè)。模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 10 頁(yè)質(zhì)量的高低，因此，模具被稱(chēng)之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力，決定著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅猛。1996 至 2022 年間，我國(guó)模具工業(yè)的產(chǎn)值年平均增長(zhǎng) 14%左右。目前，全國(guó)共有模具生產(chǎn)廠(chǎng)點(diǎn) 萬(wàn)個(gè)，從業(yè)人員50 多萬(wàn)人。2022 年全國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值達(dá) 300 億元人民幣，我國(guó)模具年產(chǎn)值已位居世界第四。我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來(lái)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具上了一個(gè)新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車(chē)覆蓋件模具為代表，已能生產(chǎn)部分新型轎車(chē)的覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面，已從電機(jī)、電器鐵芯片模具，擴(kuò)展到接插件、電子槍零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具。在大型塑料模具方面，已能生產(chǎn) 48 英寸電視的塑殼模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具，以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模及汽車(chē)后橋齒輪箱壓鑄模。其他類(lèi)型的模具，例如子午線(xiàn)輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門(mén)窗異型材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。但是，我國(guó)模具工業(yè)無(wú)論是在數(shù)量還是質(zhì)量上，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家存在著很大的差距，滿(mǎn)足不了工業(yè)發(fā)展的需要，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的滿(mǎn)足率僅在 70%左右。我國(guó)大部分模具是企業(yè)自產(chǎn)自用，真正作為商品流通的模具僅占 1/3。所產(chǎn)模具基本上以中低檔為主，一些大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命的高檔模具，在技術(shù)上無(wú)法與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，生產(chǎn)能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。近五年來(lái)，我國(guó)平均每年進(jìn)口模具 億美元，2022 年進(jìn)口模具 億美元(出口模具僅 億美元)，這還不包括隨進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)作為附件帶來(lái)的模具。根據(jù) 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 11 頁(yè)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，近幾年進(jìn)出口相抵，我國(guó)已成為世界最大的模具進(jìn)口國(guó)。我國(guó)模具產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)很不合理。我國(guó)模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 34%，壓鑄模具約占 6%，其它各類(lèi)模具約占 10%；發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)發(fā)展塑料模普遍比較重視，塑料模所占比例一般在 40%左右；大型、精密、長(zhǎng)壽命模具所占比例為 50%以上，而我國(guó)僅為 25%左右；我國(guó)主要模具生產(chǎn)能力集中在各主機(jī)廠(chǎng)的模具分廠(chǎng)(或車(chē)間)內(nèi)，所產(chǎn)模具商品化率很低，模具自產(chǎn)自銷(xiāo)比例高達(dá) 60%70%，而國(guó)外 70%以上是商品模具；即使是專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)，我國(guó)也大多數(shù)是“大而全”“小而全”，國(guó)外則大多是“小而專(zhuān)”“小而精”，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益俱佳。國(guó)內(nèi)外模具的質(zhì)量水平不可同日而語(yǔ)，開(kāi)發(fā)能力和經(jīng)濟(jì)效益仍有差距。發(fā)達(dá)國(guó)家一個(gè)模具職工平均創(chuàng)造產(chǎn)值 15 萬(wàn)20 萬(wàn)美元，我國(guó)只有 4 萬(wàn)5 萬(wàn)元人民幣。國(guó)外企業(yè)大都有一定利潤(rùn)，而我國(guó)模具企業(yè)大多是微利甚至虧損。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)大陸制造工業(yè)對(duì)模具的市場(chǎng)需求量約為 400 億元，今后幾年仍將以每年 10%以上的速度增長(zhǎng)。大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具需求的增長(zhǎng)還將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)每年 10%的增幅。汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)的模具需求將占國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)的一半左右。預(yù)計(jì)到 2022年汽車(chē)年產(chǎn)量將達(dá) 320 萬(wàn)輛，保有量將達(dá)到 3000 萬(wàn)輛。這將需要各種塑料制件36 萬(wàn)噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為 20 多萬(wàn)噸，發(fā)展空間十分廣闊。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)也很大。目前，我國(guó)彩電年產(chǎn)量已超過(guò) 3200 萬(wàn)臺(tái)，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)了 1000 萬(wàn)臺(tái)。“十五”期間家電市場(chǎng)預(yù)計(jì)年增輻將超過(guò) 10%，家電行業(yè)的發(fā)展對(duì)模具的需求量將會(huì)很大。其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)模具的需求，都將對(duì)中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。另外，從國(guó)際市場(chǎng)來(lái)看，目前世界模具市場(chǎng)仍然是供不應(yīng)求。近幾年，世界模具市場(chǎng)總量一直保持在 600 億650 億美元之間。美、日、法、瑞等國(guó)每年出口模具約占其本國(guó)模具總產(chǎn)值的 1/3，我國(guó)模具的出口量還不到總產(chǎn)值的 5%，我國(guó)模具出口可以發(fā)展的空間非常廣闊。根據(jù)國(guó)內(nèi)和國(guó)際模具市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，有關(guān) 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 12 頁(yè)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，未來(lái)我國(guó)的模具經(jīng)過(guò)行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢(shì)：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來(lái)越高；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致的模具市場(chǎng)未來(lái)走勢(shì)的變化。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 13 頁(yè)第 2 章 零件的工藝性分析分析沖壓零件的工藝性包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面。在技術(shù)方面根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、尺寸標(biāo)注方法、表面質(zhì)量要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此，沖壓件的工藝性好與差，主要是指在不影響使用要求的前提下，能否用最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來(lái)。能做到的話(huà)表明該沖壓件的工藝好；反之，工藝性差。該零件為無(wú)凸緣圓桶，采用 的鋼板沖壓而成。要保證足夠的剛度與強(qiáng)度（零件圖 ） 。該沖壓工作時(shí)受力不大，對(duì)其強(qiáng)度和剛度的要求不太高。該沖壓件，產(chǎn)量屬于中批量生產(chǎn)，外形較為復(fù)雜但分布對(duì)稱(chēng)，這次涉及的材料為優(yōu)質(zhì)炭素工具鋼 08ZF 鋼，采用沖壓加工經(jīng)濟(jì)型良好。查《沖壓手冊(cè)》 [1] 表 85，可知 08F 鋼的機(jī)械性能如下表所示：表 21機(jī)械性能鋼號(hào) 拉深級(jí)別 鋼板厚度（mm） σb /MPa) σ10100,不小于Z ≤4 275~392 32S ≤4 275~412 2008FP ≤4 275~412 28查《沖壓手冊(cè)》 [1] 表 82，可知 08F 鋼的化學(xué)成分如下表所示：表 22鋼號(hào)ω C 100ω Si 100ω Mn 100ω P 100ω S 100ω Ni 100ω Cr 100ω Cu 100 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 14 頁(yè)08 ～0.12～～≤35≤40≤5≤0≤5查《沖壓手冊(cè)》 [1] 表 83，可知主要元素對(duì) 08F 鋼沖壓性能的影響：表 23元素名稱(chēng) 對(duì)沖壓性能的影響C 增加 Fe3C 的數(shù)量，提高鋼板的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，降低塑形，使沖壓性能惡化，特別是當(dāng) Fe3C 出現(xiàn)于晶界時(shí)，不利于沖壓成型Si Si 溶于鐵素體中，強(qiáng)化鐵素體的作用很大，增加強(qiáng)度，降低塑形，含硅量越低越好，深沖鋼壓板不能用硅脫氧Mn 錳的直接影響不大，錳和硫形成 MnS 夾雜物，其數(shù)量和形態(tài)對(duì)沖壓性能有影響P 磷顯著地增加強(qiáng)度和脆性，并有偏析傾向，易于形成帶狀組織，對(duì)沖壓性能不利S 形成硫化物，其數(shù)量、形狀和分布對(duì)沖壓性能有很大影響，數(shù)量多且呈細(xì)長(zhǎng)條狀分布的硫化物對(duì)沖壓性能最不利 零件的工藝性分析① 外形尺寸：零件輪廓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形狀對(duì)稱(chēng)，外形無(wú)尖角有利于提高模具壽命，為無(wú)凸緣圓桶件；② 沖裁件的精度：沖裁件的精度與粗糙度：未標(biāo)注公差尺寸，屬于自由尺寸，可按 IT14 級(jí)確定工件尺寸的公差，查 《沖壓手冊(cè) 》表 2—5 可得，工件基本尺寸： , ， , ；?????????③ 材料：零件材料為 08F 鋼，它的強(qiáng)度、硬度很低，而塑性、韌性極高，具有良好的沖壓成形性能，主要用來(lái)制造冷沖壓件；④ 屬中批量生產(chǎn)。因此，可以采用沖壓方法生產(chǎn)。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 15 頁(yè)圖 21 圓桶平面零件圖 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 16 頁(yè)圖 22 三維立體零件圖 確定工藝方案．1 毛坯尺寸的計(jì)算查《沖壓工藝學(xué)》 [2]公式（454）D = )(48)2()2( 12rhdrdrd??????式中 ， ??查表 44 得： ，取 h6~?m5???得 D20?．2 確定拉深次數(shù) 圓桶件的拉深系數(shù)為: ][?Ddm由 ，查《沖壓工藝學(xué)》表 45 ????Dt , , 6.][m8][8.][3 由于 ，所以需要多次拉深。1? ；][][21?? 39mm因此需要三次拉深。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 17 頁(yè)．3 凸凹模工作部分的尺寸（1）凹模圓角半徑 查《沖壓手冊(cè)》 [1]表 478 得，第一次拉深凹模圓角半徑 ；mrd12? 由《沖壓工藝學(xué)》 [2]公式（457）和（458）得： ；mrrdd10)8.~60(2?? 9721（2）凸模圓角半徑 ；rrd)~(11?? ；m2 r93?．4 確定各次拉深直徑和計(jì)算拉深高度 實(shí)際采用的拉深系數(shù)為 321,m （1）321][][][m??? （2）? 由公式 （1） 和公式 （2）得 : ， ，? 三次拉深后的直徑分別為： ；? ； 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 18 頁(yè) 三次拉深后的高度分別為： )()( ???? .74).(.)(. 2222 )()( ????．5 畫(huà)出工序簡(jiǎn)圖 圖 23 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 19 頁(yè)．6 確定排樣方式和計(jì)算樹(shù)料利用率 由 ,查《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》 [3] 表 1112，?5001500 的板料。毛坯外形為圓形，根據(jù)材料的利用情況，有以下三種排樣方式：（1） 方案一 ：直排 BSa1aa由 查《沖壓工藝學(xué)》 [2] 表 211 得 ,mR9? ? 送料步距 ?? 條料寬度 )(??? 由《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》 [3]表 1417 查得 ?? 一個(gè)步距內(nèi)材料的利用率： %??BSA? 5001500 的板料可裁剪 個(gè)工件，所以總的材料利用率為1472?? 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 20 頁(yè)(2) 方案二 ：少?gòu)U料排樣BS送料步距 mDS201? 條料寬度 B 一個(gè)步距內(nèi)材料的利用率： %??SA? 5001500 的板料可裁剪 個(gè)工件，所以總的材料利用率為1472?? 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 21 頁(yè)(3) 方案三 多行排B aaa1S由 查《沖壓工藝學(xué)》 [2] 表 211 得 , mR9? ? 送料步距 )(2S1?? 條料寬度 B490 一個(gè)步距內(nèi)材料的利用率：