2249 凹迷宮片零件沖壓成形工藝及模具設計

2249 凹迷宮片零件沖壓成形工藝及模具設計,迷宮,零件,沖壓,成形,工藝,模具設計 河南機電高等專科學校學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表學生姓名 李曉剛 學 號 0412118 指導教師 于智宏課題名稱 凹迷宮片零件沖壓成形工藝與模具設計難易程度 偏難 適中 √ 偏易選題情況工作量 較大 合理 √ 較小任務書 有 √ 無開題報告 有 √ 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 √ 差學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 √ 差工作進度 快 按計劃進行 √ 慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu) 良 √ 中 差中期成績評定：中所在專業(yè)意見：設計選題準確，開題報告內容詳實，格式規(guī)范。在設計過程中能嚴格按照設計進度按時完成設計工作，工作態(tài)度端正，結果質量較高。負責人： 于智宏 2007 年 4 月 20 日凹迷宮片零件沖壓成形工藝及模具設計0.1 緒 論模具，是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質量的高低決定著產品質量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母” 。模具又是“效益放大器” ，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還比較的落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。1.1 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內模具的現(xiàn)狀我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。我國模具近年來發(fā)展很快，據不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004 年模具產值 530 億元。進口模具 18.13 億 美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為 3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家。在 2 萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業(yè)中，產值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來， 模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二，開發(fā)能力較差，經濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發(fā)，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15～20 萬美元，有的高達 25～30 萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2　國內模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:1） 模具日趨大型化； 2）在模具設計制造中廣泛應用 CAD/CAE/CAM 技術； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術； 7）模具的精度將越來越高； 8）模具研磨拋光將自動化、智能化； 9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。模具技術集合了機械、電子、化學、光學、材料、計算機、精密監(jiān)測和信息網絡等諸多學科，是一個綜合性多學科的系統(tǒng)工程。模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟的方向發(fā)展，模具產品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產批品牌化、管理信息化、經營國際化的方向發(fā)展。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術有：　　(1)建立在 CAD/CAE 平臺上的先進模具設計技術，提高模具設計的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標準化水平。(2)建立在 CAM/CAPP 基礎上的先進模具加工技術與先進制造技術相結合，提高模具加工的自動化水平與生產效率。(3)模具生產企業(yè)的信息化管理技術。例如 PDM（產品數(shù)據管理） 、ERP（企業(yè)資源管理） 、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及 INTERMET 平臺等信息網絡技術的應用、推廣及發(fā)展。(4)高速、高精、復合模具加工技術的研究與應用。例如超精沖壓模具制造技術、精密塑料和壓鑄模具制造技術等。(5)提高模具生產效率、降低成本和縮短模具生產周期的各種快速經濟模具制造技術。(6)先進制造技術的應用。例如熱流道技術、氣輔技術、虛擬技術、納米技術、高速掃描技術、逆向工程、并行工程等技術在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應用。(7)原材料在模具中成形的仿真技術。(8)先進的模具加工和專有設備的研究與開發(fā)。(9)模具及模具標準件、重要輔件的標準化技術。(10)模具及其制品的檢測技術。(11)優(yōu)質、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應用。(12)模具生產企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術。1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并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。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為 600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產值達 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產值就占德國模具產值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20 萬美元，有的達到 25～30 萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％．隨著國民經濟總量和工業(yè)產品技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要，又有較高技術含量，特別是目前國內尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，從而提高模具質量，縮短模具生產周期，降低成本。由于我國的模具產品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產品也應作為重點來發(fā)展。根據上述需要量大、技術含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產品，而且所選產品必須目前已有一定技術基礎，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產品。1.3　拉深、落料、沖孔模具設計與制造方面1.3.1 拉深、落料、沖孔模具設計的設計思路拉深是沖壓基本工序之一，它是利用模具在壓力機作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。只有加強拉深變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。該工件中有錐形拉深部分，錐形拉深是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就是一個拉深，根據計算確定它可以一次拉深成功.根據計算的結果和選用的標準模架，為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導柱和導套的高度。導柱和導套的高度可根據拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定．設計時可能高度出現(xiàn)誤差，應當邊試沖邊修改高度。1.3.2 凹迷宮片模具設計的進度1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 20 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設計，所用時間 30 天；4．模具的調試．所用時間 4 天．2 設計任務書2.1 制件圖及要求名稱：凹迷宮片材料：45 鋼厚度：2mm2.2 零件工藝分析該零件需要采用拉深、沖孔和落料三道工序即可完成，材料為 45 鋼，45 鋼具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件相對簡單，尺寸均勻對稱。由《沖壓模具設計與制造》P27 表1.3.6 查得 45 鋼的抗剪強度為 440～560MPa，抗拉強度為 530～680MPa 以后簡《沖?！?。工件未注公差可視為自由公差，取 IT14 等級精度，由《沖壓模具簡明設計手冊》P36 表 2.4.8查得凸凹模最小壁厚 a＝4.9mm, 以后簡稱《設計手冊》由工件可得最小孔邊距為（60-50）/2＝5mm 故可以采用符合模沖壓。φ50 孔的偏差代號為 H8，φ80 外徑的偏差代號為 g6，由《公差配合與技術測量》P16表 2-4 和表 2-6 查得其偏差分別為：φ50 ES=+0.039EI=0公差 δ=0.039mmφ80 ES=-0.01 EI=-0.029 公差 δ=0.019mm3 沖壓工藝方案選擇該工件由沖孔、拉深和落料三個基本工序，可以采用以下三個工藝方案：第一種：用簡單模分三次加工，即拉深——-落料——沖孔。用簡單模生產第二種：拉深沖孔落料復合模。用復合模生產第三種：拉深沖孔落料級進模。用級進模生產方案一，模具結構簡單，但需要三道工序兩副模具，生產效率低，難以滿足該零件的年產量的要求。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產效率高，盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產效率也很高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷，故模具制造、安裝較復合模復雜。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產采用方案二為佳，故采用復合模進行沖壓生產。4 工藝計算4.1 排樣方案的確定及其毛坯尺寸的計算該沖件為幾何形狀簡單的矩形沖件，故采用有廢料的直排方式，可以有效減少廢料。由《設計手冊》P128 表 4.14 查得該制件的毛坯直徑的公式為：D=[d21+d23-d22+2L(d1+d2)]1/2公式中：d 1--------底中徑d2--------口中徑d3--------外徑L--------斜面長度 根據制件圖尺寸可知：D=[602+802-702+2×7×（70+60）] 1/2=83.14mm所以毛坯直徑為 83.14mm下面對工件的搭邊值進行確定，各部分尺寸的確定由《沖?！稰65 表 2.5.2 查得，最小的搭邊值工件間 a＝1.5mm 側面 a1＝1.8mm，又因為制件有拉深工序。由零件圖的尺寸可知拉深的尺寸為稍大于 7mm。又考慮到板材拉深后仍要保證有足夠的壓邊，工件間距 a＝15mm 側面間距 a1＝15mm，所以其排樣圖如圖 2-1 所示：取由零件圖和排樣圖可以計算條料的寬度 B=80+2×15=110mm。一個步距的長度為S=80+15+7=102mm，可以計算出一個步距的條料的利用率為 50%。可得下表：項目 公式 結果 備注沖裁件的面積 A A=3.14×（40+7） 2-3.14×2524973.8由表 2.5.2 查得最小搭邊值條料寬度 B B=80+2×15 110a＝15 a1＝15步距 S S=80+15+7 102一個步距材料利用率nn=Na/BS×100% 50%2-1 排樣圖4.2 沖壓力的計算該模具采用正裝復合模，選擇彈性卸料，下出件彈性打料桿頂出工件，沖壓力的計算如下：由《沖?！稰69 得沖裁力F=KLtTb公式中： F 沖裁力L 沖裁周邊長度，L=3.14×80+3.14×50=408.2mmt 材料厚度 t=2mmTb 材料抗剪強度 取 500MPaK 系數(shù)系數(shù) K 是考慮到實際生產，模具間隙值是波動和不均勻、刃口的磨損，板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取 K=1.3根據以上數(shù)據計算可得：F=530660N下面對卸料力進行計算：卸料力 Fx=KxF頂件力 FD=KDF公式中:F 沖裁力 為 530660NKx 卸料力系數(shù) 由《沖模》P70 表 2.6.1 查得 Kx=0.05KD 為推件力系數(shù) 由表 2.6.1 查得 KD=0.06所以 Fx=0.05×530660=26533NFD=0.06×530660=31839N又制件有拉深部分，則拉深力的計算為：由《設計手冊》P149 表 4.44 查得旋轉形非變薄拉深力：P=3.14dt6b(D/d-C)該公式可簡化為：P=A6b公式中：A-----拉深件的截面面積6b-------抗拉強度故 P=A6b=3.14×3.72×600=25792N又因為落料凹模是由彈頂器作用下，使模具在拉深時處在不運動狀態(tài)，所以克服彈頂器的力 F 彈 應大于拉深力，我們取 F 彈 =30000N由于采用彈性卸料裝置，下出件，故：F 總=F+Fx+FD+P=F+0.05F+0.06F+P=530660+26533+31839+25792=614864N因為 F 總=614864N 查《設計手冊》P389 表 13.10 選用壓力機型號為 JH21-80JH21-80 壓力機參數(shù)公稱壓力/KN 800公稱壓力行程 /mm 4.5滑塊行程/mm 160行程次數(shù)/次/mm 40～75最大閉合高度/mm 320閉合高度調節(jié)量/mm 80工作臺尺寸/mm 左右 310前后 950工作臺孔徑/mm 150模柄孔尺寸/mm 直徑 50深度 60電動機功率/KW 7.54.3 壓力中心的確定壓力中心就是沖壓力的作用點，為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合，否則沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具的導向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而使制件質量受到影響和降低模具壽命，甚至損壞模具。由工件圖可知，為簡單的對稱沖裁件，其壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上。4.4 工作零件刃口尺寸的計算在確定工作零件刃口之前，首先要考慮到工作零件的加工方法和模具的裝配方法，結合該模具的特點，工作零件的性狀相對簡單，社和采用線切割機床分別加工落料凹模、凸凹模中的沖孔凹模，這種加工可以保證這些零件各孔同軸度，使裝配工作簡化，因此工作零件刃口尺寸計算可按分別加工的方法來計算。4.4.1 落料加工工序在落料加工工序中要完成的是對一個 φ80 的孔進行落料，由 2-2 的計算結果得φ80 ES=-0.01EI=-0.029公差 δ=0.019mm由《沖?！稰55 表 2.3.3 查得模具設計時的最大、最小間隙分別為：Zmax=0.18mmZmin=0.14mm則 Zmax- Zmin=0.18-0.14=0.04mm由于工件的精度取 IT14 級加工，X 取 X=0.5設凸模、凹模的加工精度分別為 IT6 和 IT7 級加工，可以滿足落料時的精度要求。由《沖?！稰58 表 2.4.1 查得：凹模偏差δA=0.030mm凸模偏差δT=0.020 mm則落料時：由公式 DA=（Dmax- x△） 0+δADT=( DA-Zmin) -δT 0得 DA=（79.99-0.5×0.019） 0+0.030 =79.98 0+0.030DT=（DA- Zmin) 0-δT=（79.98-0.14） 0-0.020=79.840-0.020校核：∣δA∣+∣δT∣≥Zmax- Zmin 不滿足間隙公差條件因此只有縮小 δA、δT 提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內，由此可取：δT≤0.4（Zmax- Zmin ）=0.4×0.04=0.016mmδA≤0.6（Zmax- Zmin ）=0.6×0.04=0.024mmDA=79.98 0+0.024mmDT=79.840-0.016 mm4.4.2 沖孔加工工序同樣的采用自由公差為 IT14 級精度，要同時沖出一個直徑 50mm 的孔，凸凹模的加工同樣要采用 IT6 和 IT7 分別進行加工。工件精度取 IT14 取 X=0.5由《沖模》P58 表 2.4.1 得：凸模制造偏差 δT=0.020mm凹模制造偏差 δA=0.030mm由 2-2 的計算結果得：φ50 ES=+0.039EI=0公差 δ=0.039mm由《沖?！稰55 表 2.3.3 得Zmax=0.180mmZmin=0.140mm則 Zmax- Zmin=0.180-0.140=0.04mm則根據公式：dT=(dmin+ x△) -δT 0dA=(dT+ Zmin) 0+δA則 dT=(50+0.5×0.039) -0.0200=50.02-0.0200dA=(50.02+0.14) 0+0.030=50.160+0.030校核：∣δA∣+∣δT∣≥Zmax- Zmin 不滿足間隙公差條件因此只有縮小 δA、δT 提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內，由此可?。害腡≤0.4（Zmax- Zmin ）=0.4×0.04=0.016mmδA≤0.6（Zmax- Zmin ）=0.6×0.04=0.024mmdT=50.02-0.0160mmdA=50.160+0.024mm工件零件刃口尺寸的計算分類 尺寸 計算公式 結果落料 φ80 DA=（Dmax- x△） 0+δADT=( DA-Zmin) -δT 0DA=79.98 0+0.024mmDT=79.840-0.016 mm沖孔 φ50dT=(dmin+ x△) -δT 0dA=(dT+ Zmin) 0+δAdT=50.02-0.0160mmdA=50.160+0.024mm4.5 卸料橡皮的設計由以上計算可知卸料力 Fx=26533N，這個力相對比較大，需要采用卸料力載荷大的裝置，所以采用橡皮板，選用 4 塊橡皮，且 4 塊橡皮的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，運動產生歪斜，影響模具正常工作。彈頂器 F 彈 =30000N，可采用一塊整體橡皮。根據卸料力求橡膠的橫截面面積4.5.1 橡膠的選擇原則A、 為保證相繼正常工作，所選橡皮應滿足預壓力要求：F0＞Fx公式中：F0 橡膠在預壓力壓縮狀態(tài)下的壓力 NFx 卸料力 NB、為保證橡皮不過早失效，其允許最大壓縮量不應超過其自由高度的 45%，一般取△H2=（0.35～0.45）H0公式中 △H2 橡膠的允許總壓縮量 mmH0 橡膠的自由高度 mm橡膠的預壓量一般取自由高度的 10%～15%△H0=（0.10～0.15）H0公式中△H0 為橡膠預壓縮量 mm故△H1=△H2-△H0=（0.25～0.35）H0而△H1 =△H′+△H〞公式中△H′ 卸料板的工作行程 △H′=t+1 其中 t 為料厚△H〞 凸模刃口修磨量 mmC、橡膠高度與直徑之比應按下公式校核：0.5≤H0/D≤1.5式中 D 為橡膠外徑 mm4.5.2 橡膠選擇步驟A、根據工藝性質和模具結構確定橡膠性能、形狀和數(shù)量，一般沖裁卸料用較硬的橡膠，選擇 4 個圓筒形橡膠。B、由 Fx≤Fxy=AP可得 Fxy 應大于或等于卸料力 Fx則可得橡膠的橫截面面積為 A=Fxy/P公式中 Fxy 橡膠產生的壓力，設計時取大于或等于卸料力 FxP 橡膠所產生的單位面積壓力與壓縮量有關，其值可按《沖?！稰122 圖2.9.35 確定，設計時取預壓縮量下的單位面積A 橡膠面積卸料板的工作行程HI=h1+t+h公式中 h1 凹模落料后凸凹模進入凹模的深度/mm（這里取 mm） T 板厚度h 拉深深度（由零件圖計算得 h=5mm）即 H1=2+2+5=9 mm橡膠的工作行程： H2= H1+h 修即 H2=9+5=14mm其中 h 修為凸凹模的修磨余量 取 5 mm橡膠的工作高度取自由高度的 25%，根據以上的計算和說明得知橡膠的自由高度為H 自由=4 H2=56 mm每個橡膠承受的載荷為 F1=FX/4=6633N試取壓縮量為 40%，查《沖?！稰122 圖 2.9.35 可得：單位壓力約為 3MPa 則：由上公式 A=6633/3=2211 m㎡則 D=( d 2+1.27Fxy/P) 0.5其中 d 取 12mm 計算得 ：D=54mm同理可計算出彈頂器上的橡膠：直徑 D=58 mm自由高度 H=36mm4.5.3 校核H/D=56/54=1.04H/D=36/58=0.62均滿足 0.5≤H/D≤1.5故 4 個圓筒形橡膠即可滿足要求卸料橡皮參數(shù)項目 公式 結果 備注頂板工作行程 HI=h1+t+h 9 mm h1 凹模落料后進入凸凹模的深度橡膠工作行程 H2= h1+h 修14 mm h修為凸凹模的修磨余量 取 5 mm橡膠自由高度 H 自由=4 H2 56 mm 橡膠的工作高度取自由高度的25%橡膠預壓縮量 H預=15%H 自由7.4mm 一般取自由高度的 15%～25%每個橡膠的載荷F1=FX/4 6633N 選擇 4 個圓筒形橡膠橡膠的外徑D=( d2+1.27Fxy/P) 0.554 mm d 為圓筒形橡膠的內徑 取 d=12 mm校核橡膠自由高度0.5≤H/D≤1.5 滿足要求橡膠的安裝高度 H 安=H 自由- H 預48.6 mm彈頂器橡皮參數(shù)項目 公式 結果 備注卸料板工作行程 HI=h1+t 4 mm h1 凹模落料后進入凸凹模的深度橡膠工作行程 H2= h1+h 修9 mm h修為凸凹模的修磨余量 取 5 mm橡膠自由高度 H 自由=4 H2 36mm 橡膠的工作高度取自由高度的 25%橡膠預壓縮量 H預=15%H 自由5.4mm 一般取自由高度的 15%～25%橡膠的載荷 F1=FX/4 30000N 選擇 4 個圓筒形橡膠橡膠的外徑D=( d2+1.27Fxy/P) 0.5113.8mm d 為圓筒形橡膠的內徑 取d=16 mm校核橡膠自由高度0.5≤H/D≤1.5 滿足要求橡膠的安裝高度 H安=H 自由- H 預30.6 mm五、模具的總體設計① 由沖壓工藝分析可知，采用正裝復合模② 定位方法的選擇由于該模具采用的是條料，控制條料的送料方向采用擋料銷，與送料垂直的方向上用導料板對料導正，③ 卸料、出件方式的選擇因為工件厚度為 2 mm，相對比較薄，卸料力不是太大，故可以用彈性卸料。又因為是正裝復合模，使用采用下模彈性頂桿出件。④ 導向方式的選擇為了提高模具的壽命、工件質量及減少模具總體尺寸、方便安裝調試，該復合模要采用后側導柱的導向方式。6 主要零部件的設計根據模具設計的基本形式，可以確定模具的基本結構原理圖如下： 6.1 落料凹模的設計落料凹模采用整體式，用線切割機床加工，故采用直通式凹模，安裝凹模在模架上的位置時，要依據壓力中心的數(shù)據，將壓力中心與模柄中心重合，其輪廓尺寸可按經驗公式來確定。凹模高度 H=Kb (≥15 mm)凹模壁厚 C=（1.5～2）H （≥30～40 mm)公式中： b 凹模刃口最大尺寸為 b=80 mmK 系數(shù) 考慮板料厚度的影響 由《沖模》P104 表 2.9.5 查得 K=0.3由工件圖可知刃口最大尺寸為 b=80 mm則 H=80×0.3=24 mm≥15 mm 故取 H=24 mmC=（1.5～2）×24=36～48mm取 C=48mm凹模長度 L=80+2×48=176mm凹模寬度取 160mm則由《沖模圖冊》P240 表 7-14 可得標準凹模周邊尺寸凹模的輪廓尺寸為 200×160×24（mm） 結構如圖：落料凹模6.2 卸料板的設計其尺寸與落料凹模外形尺寸相同，內部尺寸與凸凹模相配，查《設計手冊》P452 表15.31 得：厚度為 16 mm，用 45 鋼制造，淬火硬度 40～45HRC。如下圖所示：卸料螺釘?shù)倪x用，卸料板上設置 4 個卸料螺釘，公稱直徑 12 mm，螺紋部分為 M10×45，標記：M10×45 JB/T7650.6卸料板6.3 凸凹模的設計由以前計算的結果可得其尺寸，可設計該結構原理圖如下：凸凹模的總高度與卸料板的厚度，橡膠的安裝高度及凸凹模固定板、墊板的厚度有關，在此確定卸料板的厚度及凸凹模固定板的厚度，卸料板的外形尺寸及界線與凹模尺寸相同：查《設計手冊》P452 表 15.31 得卸料板厚度取 16 mm卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度 40～45HRC墊板厚度取 10mm凸凹模固定板的外形尺寸與卸料板相同，內部尺寸與凸凹模的下部尺寸一致，取厚度16mm，采用 45 鋼制造。又橡皮安裝高度為 48.6 mm 故 凸凹?？偢叨?H=16+48.6+16=80.6 mm凸凹模6.3 拉深凹模的設計取中墊板的厚度為 20mm，由于拉深凹模由開始到沖裁結束時需要向下運動 4mm，又因為落料凹模的厚度為為 H=24mm，所以拉深凹模的高度 H=20+24-4=40mm拉深凹模6.4 凸模的設計（沖孔凸模）φ50 的沖孔凸模的實際，依據設計的基本形式及原理圖，沖孔凸模的結構為圓形，具體的結構可根據具體的設計需要而定，由于這里的沖孔凸模直徑較大，不需要特殊保護的凸模，所以沖孔凸模采用 B 型圓凸模，其總長可根據具體的設計按如下方式計算：L=H1-H2+H3+H4公式中 H1 拉深凹模的高度為 40 mmH2 工件拉深的深度 5mm沖孔凸模H3 凸模固定板的厚度 取 16 mmH4 沖孔凸模進入凹模中的深度 4mm則 L=45-5+16+4=60mm 6.5 定位零件的設計6.5.1 導料銷的設計 板料在凸凹模上的送料步距由擋料銷定位，條料在送進方向上由導料銷來確保條料的位置精度。由《設計手冊》P467 表 15.48 可得 導料銷取 d=6 mm L=26 mm其結構圖如下：JB/T7649.10-94 材料 45 鋼 硬度 43～48HRC 采用 H8/d9 配合導料銷導料銷用來導正材料送進，固定于落料凹模上。取其長度高出落料凹模表面 2mm，即板料厚度，可避免在卸料板上加工讓位孔。6.5.1 擋料銷的設計擋料銷的設計形狀與尺寸與導料銷一致6.6 模架及其他零部件設計該模具采用后側導柱模架，這種模架的導柱在模具的后側位置，可以減少模具的總體框架尺寸，以落料凹模的周邊尺寸為依據，選擇模架規(guī)格。上模座厚度 H 上 50mm上模墊板厚度 H 墊上 10mm凸凹模厚度 H 凸凹 80.6mm下模座厚度 H 下 65mm拉深凹模高度 H 拉 40mm凸模固定板厚度 H 凸 16mm下模墊板 H 墊下 10mm則該模具的閉合高度為：H = H 上+ H 墊+ H 固+ H 凸凹+ H 拉+h 固 +H 墊下 =50+10+80.6+65+40+16+10=271.6mm又因為料厚為 2mm則 H 閉 =271.6+2=273.6mm故模架 200×200×240～285 IGB/T2851.6可見該模具閉合高度小于所選壓力機 JH21-80 的最大閉合高度（320mm）導柱 d/mm×L/mm 分別為 φ35×230 導套 d/mm×L/mm×D 分別為 φ35×125×48 7 模具總裝圖通過以上設計，可得到模具總裝配圖（見附圖） ，模具上模部分主要由導套，上模座、墊板、凸模固定板、推件板、連接推桿、推板、模柄、沖孔凸模、墊塊、落料凹模等元件組成。模具下模部分主要由下模座、凸凹模、固定板、卸料螺釘、橡膠、卸料板、活動擋料銷、導料銷等組成。正裝復合模采用剛性推件裝置把卡在凹模中的沖件推下，剛性推件裝置由打桿、推板、連接桿和推件塊組成。沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內孔推下，無頂件裝置，結構簡單，，操作方便，板料靠導料銷和活動擋料銷定位，非工作行程時，活動擋料銷凸出卸料板，可供定位，工作時，擋料銷被按下，上端面與板料平，所以凹模上不必鉆相應的讓位孔。8 模具零件的加工工藝8.1 落料凹模的加工工藝過程工序號 工序名稱 工序內容1 備料將毛坯鍛壓成 210×170×242 熱處理 退火3 刨 刨六個面，互為直角，留單邊余量 0.54 熱處理 調質5 磨平面 磨六面，互為直角6 鉗工劃線 劃出落料孔位置線及銷孔，螺紋孔線7 加工螺紋孔、銷孔、穿絲孔按位置加工螺紋孔、銷孔、穿絲孔8 熱處理 淬火回火達到 58～62HRC9 磨平面 精磨上下平面10 線切割 按落料輪廓切割，達到尺寸要求11 鉗工精修 全面達到設計要求12 檢驗8.2 凸凹模的加工工藝過程工序號 工序名稱 工序內容1 備料將毛坯鍛壓成 φ95×852 熱處理 退火，去應力3 銑 立銑機車銑外輪廓，留單邊余量 0.54 熱處理 調質5 磨平面 磨各個平面，保證上下面的平行度6 鉗工劃線 劃出六個沖孔輪廓線7 銷 銷穿絲孔8 熱處理 淬火回火達到 60～64HRC9 磨平面 精磨上下平面10 線切割 按落料輪廓切割，達到尺寸要求11 擴孔 將落料孔下端擴大孔徑，保證上部12 鉗工精修 凸凹模刃口修磨量 8mm 使孔尺寸達到設計要求13 檢驗8.3 拉深凹模工序號 工序名稱 工序內容1 備料將毛坯鍛壓成 φ95×452 熱處理 退火，去應力3 銑 立銑機車銑外輪廓，留單邊余量 0.54 熱處理 調質5 磨平面 磨各個平面，保證上下面的平行度6 鉗工劃線 劃出六個沖孔輪廓線7 銷 銷穿絲孔8 熱處理 淬火回火達到 60～64HRC9 磨平面 精磨上下平面10 線切割 按落料輪廓切割，達到尺寸要求11 擴孔 將落料孔下端擴大孔徑，保證上部12 鉗工精修 凸凹模刃口修磨量 8mm 使孔尺寸達到設計要求13 檢驗8.4 其他零件加工卸料板及沖孔凸模的加工與落料凹模及凸凹模加工方法基本相同，故可按上述加工方法加工，其原理一樣。9 模具的裝配該模具為有導套的正裝復合模，復合模結構緊湊，模具零件加工精度高，模具裝配的難度大，特別是有內外形有同軸度要求的模具。復合模的裝配是在同一工位上先裝配沖孔模，然后以沖孔模為基準再安裝落料模，其過程如下：其裝配以凸凹模作裝配基準件，先將裝有凸凹模的固定板先用螺栓和銷釘安裝，固定在上模座的相應位置上，接著安裝橡膠和卸料板，再按凸凹模的內形裝配調整沖孔凸模的固定板的相對位置及拉深凹模、落料凹模的位置，使沖孔凸凹模間隙趨于均勻，用螺栓固定。然后再以凸凹模的外形為基準，裝配調整落料凹模相對位置，調整間隙，用螺栓固定。試沖無誤后，將沖孔凸模固定板和落料凹模固定板分別用定位銷在同一模座經鉆鉸和鉆配，配鉸銷孔后打入定位。10 心得體會通過本次畢業(yè)設計，對所學的知識有了一個更深刻的了解和掌握，也有了一個較為完整的鞏固和復習，通過實際的設計過程，鍛煉了動手能力和實際操作能力，為以后參加工作做了一定的實際動手能力，更方便地更快地適應工作，從設計中可以總結出一定的設計經驗，取其利，避起弊，使以后的工作少走彎路，提高工作效率。經過一段時間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設計。在這里，我要忠心地感謝一些在我的設計工作中給予我很大的幫助。首先：我要感謝我的指導老師于老師，特別感謝于老師的近段設計期間對我的指導和幫助，特別是在離校期間的關心。其次：我要感謝的是我的同學們，在設計過程中遇到技術問題，通過與他們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關，助我順利地完成設計。最后：我還要深深地感謝在工廠里的師傅們，在進行畢業(yè)設計期間，他們給予我以模具制造與設計方面上的經驗指導。參考文獻1 劉建超、張寶忠主編 《沖壓模具設計與制造》 高等教育出版社 2006 年 4 月2 薛彥成主編《公差配合與技術測量》 機械工業(yè)出版社 2005 年 2 月3 郝海濱主編 《沖壓模具簡明設計手冊》 化學工業(yè)出版社 2004 年 3 月4 王芳主編 《冷沖壓模具設計指導》機械工業(yè)出版社 2005 年 6 月5 楊占堯編《沖壓模具圖冊》高等教育出版社 2006 年 4 月6 王樹勛《冷沖壓模具結構圖冊大全》華南理工大學出版社 1999 年 6 月我國沖壓模具的現(xiàn)狀和發(fā)展我國考古發(fā)現(xiàn)，早在 2000 多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領先。1953 年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于 1958 年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于 20 世紀 60 年代開始生產精沖模具。在走過了溫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了 300 多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字，下同。）各類沖壓模具的生產能力。 一、沖壓模具市場情況 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。 現(xiàn)將 2004 年我國沖壓模具市場情況簡介如下： 據中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2004 年我國沖壓模具總產出約為 220 億元，其中出口 0.75 億美元,約合 6.2 億元. 根據我國海關統(tǒng)計資料,2004 年我國共進口沖壓模具 5.61 億美聯(lián)社元,約合 46.6 億元.從上述數(shù)字可以得出 2004 年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為 266.6 億元.其中國內市場需求為260.4 億元,總供應約為 213.8 億元,市場滿足率為 82%.在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具,因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產,而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟爭力,因此其在國際市場前景看好,2005 年沖壓模具出口達到 1.46 億美元,比 2004 年增長 94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。 二、沖壓模具水平狀況 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產單套重量達 50 多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內也能生產了。精度達到 1~2μm，壽命 2 億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產。表面粗糙度達到 Ra≦1.5μm 的精沖模，大尺寸（φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。 1、 模具 CAD/CAM 技術狀況 我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展已有 20 多年歷史。由原華中工學院和武漢 733 廠于 1984年共同完成的精神模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具 CAD/CAM 系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于 1986 年共同完成的冷沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM 系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)也于同年完成。20 世紀 90 年代以來，國內汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用 CAD/CAM 技術。國家科委 863 計劃將東風汽車公司作為 CIMS 應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM 集成系統(tǒng)于 1996 年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和 CAD/CAM 軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997 年一汽引進了板料成型過程計算機模擬 CAE 軟件并開始用于生產。 21 世紀開始 CAD/CAM 技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了 CAD/CAM 技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各 CAE 能力。 模具 CAD/CAM 技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量 CAD/CAM 系統(tǒng)。如美國 EDS 的 UG，美國Parametric Technology 公司 Pro/Engineer，美國 CV 公司的 CADSS，英國 DELCAM 公司的DOCT5，日本 HZS 公司的 CRADE 及 space-E, 以色列公司的 Cimatron 還引進了 AutoCAD CATIA 等軟件及法國 Marta-Daravision 公司用于汽車及覆蓋件模具的 Euclid-IS 等專用軟件。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了 CAD/CAM 技術/DL 圖的設計和模具結構圖的設計均已實現(xiàn)二維 CAD，多數(shù)企業(yè)已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術開發(fā)的領域。 在沖壓成型 CAE 軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產生了良好的效益。 快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經濟模具相結合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD 模型作為制模依據的快速模具制造，它標志著 RPM 應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 2、模具設計與制造能力狀況 在國家產業(yè)政策的正確引導下，經過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。 但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC 技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD 處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊技術也得到了應用。模具，是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質量的高低決定著產品質量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 模具生產的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個國家科技與產品制造水平的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量、效益、新產品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。 我國模具工業(yè)的技術水平近年來也取得了長足的進步。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具上了一個新臺階。大型復雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已能生產部分新型轎車的覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面，已從電機、電器鐵芯片模具，擴展到接插件、電子槍零件、空調器散熱片等家電零件模具。以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，國內已能生產自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。 根據國內和國際模具市場的發(fā)展狀況，有關專家預測，未來我國的模具經過行業(yè)結構調整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復合模具將進一步發(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高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；七是快速經濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產品結構調整所導致的模具市場未來走勢的變化。 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國，模具制造屬于專用設備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產業(yè)。直到 20 世紀 80 年代后期，中國模具工業(yè)才駛入發(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當迅速?！　≈袊＞吖I(yè)概況雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應求，其主要缺口集中于精密、大型、復雜、長壽命模具領域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進口模具。中國模具產業(yè)除了要繼續(xù)提高生產能力，今后更要著重于行業(yè)內部結構的調整和技術發(fā)展水平的提高。結構調整方面，主要是企業(yè)結構向專業(yè)化調整，產品結構向著中高檔模具發(fā)展，向進出口結構的改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結構改進、多功能復合模具和復合加工及激光技術在模具設計制造上的應用、高速切削、超精加工及拋光技術、信息化方向發(fā)展。近年，模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。存在問題和主要差距雖然我國模具總量目前已達到相當規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多。當前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面：總量供不應求國內模具自配率只有 70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有 50%左右。企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構均不合理我國模具生產廠中多數(shù)是自產自配的工模具車間（分廠） ，自產自配比例高達 60%左右，而國外模具超過 70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全” 、 “小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！?、 “小而精 ”。國內大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在 50%以上。2004 年，模具進出口之比為 3.7﹕1，進出口相抵后的凈進口額達13.2 億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。模具產品水平大大低于國際水平，生產周期卻高于國際水平產品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結構等方面。開發(fā)能力較差，經濟效益欠佳　　我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發(fā)，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20 萬美元，有的高達 25～30 萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產品長期未得到應有的重視，以及多數(shù)國有企業(yè)機制不能適應市場經濟之外，還有下列幾個原因：國家對模具工業(yè)的政策支持力度還不夠雖然國家已經明確頒布了模具行業(yè)的產業(yè)政策，但配套政策少，執(zhí)行力度弱。目前享受模具產品增值稅的企業(yè)全國只有 185 家，大多數(shù)企業(yè)仍舊稅負過重。模具企業(yè)進行技術改造引進設備要繳納相當數(shù)量的稅金，影響技術進步，而且民營企業(yè)貸款十分困難。人才嚴重不足，科研開發(fā)及技術攻關投入太少模具行業(yè)是技術、資金、勞動密集的產業(yè)，隨著時代的進步和技術的發(fā)展，掌握并且熟練運用新技術的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊張。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術攻關重視不夠，科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導致模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少，致使模具技術發(fā)展步伐不大，進展不快。工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低近年來我國機床行業(yè)進步較快，已能提供比較成套的高精度加工設備，但與國外裝備相比，仍有較大差距。雖然國內許多企業(yè)已引進許多國外先進設備，但總體的裝備水平比國外許多企業(yè)低很多。由于體制和資金等方面的原因，引進設備不配套，設備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較妥善的解決。專業(yè)化、標準化、商品化程度低，協(xié)作能力差由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，模具專業(yè)化水平低，專業(yè)分工不細致，商品化程度低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占 40﹪左右，其余為自產自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不暢，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務。模具標準化水平低，模具標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。模具材料及模具相關技術落后模具材料性能、質量和品種問題往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設備性能差，也直接影響模具水平的提高。發(fā)展展望及“十一五” 發(fā)展重點　　目前，我國經濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進。 “十一五” 期間，中國模具工業(yè)水平不僅在量和質的方面有很大提高，而且行業(yè)結構、產品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術進步的方面也會取得較大發(fā)展。模具技術集合了機械、電子、化學、光學、材料、計算機、精密監(jiān)測和信息網絡等諸多學科，是一個綜合性多學科的系統(tǒng)工程。模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟的方向發(fā)展，模具產品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產批品牌化、管理信息化、經營國際化的方向發(fā)展。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術有：(1)建立在 CAD/CAE 平臺上的先進模具設計技術，提高模具設計的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標準化水平。(2)建立在 CAM/CAPP 基礎上的先進模具加工技術與先進制造技術相結合，提高模具加工的自動化水平與生產效率。(3)模具生產企業(yè)的信息化管理技術。例如 PDM（產品數(shù)據管理） 、ERP（企業(yè)資源管理） 、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及 INTERMET 平臺等信息網絡技術的應用、推廣及發(fā)展。(4)高速、高精、復合模具加工技術的研究與應用。例如超精沖壓模具制造技術、精密塑料和壓鑄模具制造技術等。(5)提高模具生產效率、降低成本和縮短模具生產周期的各種快速經濟模具制造技術。(6)先進制造技術的應用。例如熱流道技術、氣輔技術、虛擬技術、納米技術、高速掃描技術、逆向工程、并行工程等技術在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應用。(7)原材料在模具中成形的仿真技術。(8)先進的模具加工和專有設備的研究與開發(fā)。(9)模具及模具標準件、重要輔件的標準化技術。(10)模具及其制品的檢測技術。(11)優(yōu)質、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應用?！　?12)模具生產企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術。模具行業(yè)在“十一五” 期間需要解決的重點關鍵技術應是模具信息化、數(shù)字化技術和精密、超精、高速、高效制造技術方面的突破。隨著國民經濟總量和工業(yè)產品技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要，又有較高技術含量，特別是目前國內尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，從而提高模具質量，縮短模具生產周期，降低成本。由于我國的模具產品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產品也應作為重點來發(fā)展。根據上述需要量大、技術含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產品，而且所選產品必須目前已有一定技術基礎，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產品。根據“十一五” 模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃， “十一五”期間模具產品發(fā)展重點主要有如下幾類：1.汽車覆蓋件模具沖壓模具占模具總量的 40%以上。汽車覆蓋件模具主要為汽車配套，也包括為農用車、工程機械和農機配套的覆蓋件模具，它在沖壓模具中具有很大的代表性，模具大都是大中型，結構復雜，技術要求高。尤其是為轎車配套的覆蓋件模具，要求更高，可以代表沖壓模具的水平。此類模具我國已有一定的技術基礎，已為中檔轎車配套，但水平還不高，能力不足，目前滿足率只有一半左右。中高檔轎車覆蓋件模具主要依靠進口，已成為汽車發(fā)展的瓶頸，極大的影響著車型開發(fā)。2.精密沖壓模具多工位級進模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向，精度要求壽命要求極高，主要為電子工業(yè)、汽車、儀器儀表、電機電器等配套。這兩種模具，國內已有相當基礎，并已引進了國外技術及設備，個別企業(yè)生產的產品已達到世界水平，但大部分企業(yè)仍有較大差距，供應總量不足，進口很多。3.大型精密塑料模具塑料模具占模具總量近 40%，而且這個比例還在上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的塑封模，為電子信息產業(yè)和機械及包裝配套的多層、多腔、多材質、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當技術基礎并正在快速發(fā)展，但技術水平與國外仍有較大差距，總量供不應求，每年的進口額達幾億美元。4.主要模具標準件　　目前國內已有較大產量的模具標準件主要是模架、導向件、推桿推管、彈性元件等。這些產品不但國內配套大量需要，出口前景也很好，應繼續(xù)大力發(fā)展。氮氣缸和熱流道元件主要依靠進口，應在現(xiàn)有基礎上提高水平，形成標準并組織規(guī)模化生產。5.其他高技術含量的模具占模具總量給 8%的壓鑄模具中，大型薄壁精密壓鑄技術含量高，難度大。鎂合金壓鑄模具目前雖然剛起步，但發(fā)展前景好，有代表性。子午線橡膠輪胎模具也是發(fā)展方向，其中活絡模技術難度最大。與快速成型技術相結合的一些快速制模技術及相應的快速經濟模具具有很好的發(fā)展前景。這些高技術含量的模具在“十一五”期間也應重點發(fā)展。模具，是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產品中，60 ％—80 ％的零部件都依靠模具成形，模具質量的高低決定著產品質量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 模具生產的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個國家科技與產品制造水平的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量、效益、新產品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。 我國模具工業(yè)的技術水平近年來也取得了長足的進步。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具上了一個新臺階。大型復雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已能生產部分新型轎車的覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面，已從電機、電器鐵芯片模具，擴展到接插件、電子槍零件、空調器散熱片等家電零件模具。在大型塑料模具方面，已能生產 48 英寸電視的塑殼模具、6.5K g 大容量洗衣機全套塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，國內已能生產自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。 根據國內和國際模具市場的發(fā)展狀況，有關專家預測，未來我國的模具經過行業(yè)結構調整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復合模具將進一步發(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高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；七是快速經濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產品結構調整所導致的模具市場未來走勢的變化。