汽车仪表板冲压工艺及模具设计

第一章前言

1.1中国模具的发展现状

模具是机械、汽车、电子、通讯、仪表、家电工业产品的基础工艺装备，模具制造是一切制造业之首，模具行业实现工业化和商品化生产，是制造业生产技术进步的标志。现代模具设计与制造技术，涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程管理等学科专业范围。

中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业一直以每年15％左右的增长速度快速发展。

目前，根据专家统计统计，中国约有模具生产厂点2万余家，从业人员有50多万人，全年模具产值达534亿元人民币。近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具标准件、模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快；随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展很快。

中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。

1.2 中国模具的发展趋势

“十二五”时期是我国妥善应对国内外发展环境重大变化、加快实现全面建设小康社会目标的关键时期，也是我国模具制造行业健康发展的关键时期，国内外环境不确定因素虽然很多，但我国经济发展仍在高速增长期内，我国模具在国际模具市场上的比较优势仍旧存在，国内模具市场预期也继续看好，模具行业发展呈现大趋势。

一是模具的精度越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5微米，现在已达到2～3微米，不久1微米精度的模具将上市。这要求超精加工。

二是模具日趋大型化。这是由于模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的"一模多腔"所造成的。

三是多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求也越来越高。

四是热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，因此热流道技术的应用在外国发展很快，许多塑料模具厂生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术，有的厂家使用率达到80%以上，效果十分明显。热流道模具在我国也已生产，有些企业使用率上升到20%~30%。

五是随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制，所以对模具钢的性能要求很严。

六是标准件的应用将日渐广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用在"十五"期间必将得到较大的发展。

七是快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。由此，一方面是制品使用周期缩短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好。因此开发快速经济模具将越来越引起人们的关注。

八是随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。

九是模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。

十是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。

第二章 工艺方案的制订

2.1 零件的工艺性分析

本零件为汽车仪表板，材料为Q235，板厚为1)(m m ，大批量生产。

图2.1 汽车仪表板

该零件有四处90度弯曲，有多处冲孔。因而此工件包含了落料，弯曲，冲孔等工艺步骤。其工件最小圆角半径1mm 符合最小圆角半径要求。从技术要求和使用条件来看，零件的精度要求一般，适合冲压生产。工件的冲压精度和粗糙度都要求不高，符合冲裁要求。

2.2 毛胚尺寸计算

工件的主要成形工序为落料、弯曲、冲孔，零件尺寸如图2.4，所以毛坯的尺寸即为弯曲件的展开尺寸。

U 型弯曲件的毛胚展开长度计算公式

)(321δx r l l l L ++++= （2-1） 式中 1l —U 型弯曲件直边长度)(m m

2l —U 型弯曲件直边长度)(m m

3l —U 型弯曲件直边长度)(m m

r —弯曲半径)(m m

δ—弯曲件厚度)(m m

x —中性层位移系数

则工件毛坯的长度L 1为

)(404)128.01(38488L 1mm =⨯++++=π

工件毛坯的宽度L 2为

)(350)128.01(33088L 2mm =⨯++++=π

依上所述，该零件的坯料尺寸可定为长度404)(m m ，宽度350)(m m 。

2.3 工艺方案的制定

经过以上分析，可以进一步明确，该零件的冲压加工包括以下基本工序：落料、冲孔、弯曲。此工件的成形工艺可以有以下几种方案：

方案一：按照基本工序顺序：落料→冲孔→弯曲

方案二：落料→弯曲→冲孔

方案三：落料、冲孔复合，其他按照基本工序：落料、冲孔→弯曲

分析以上三种方案，可以看到：

方案一：按照基本工序排列的冲压工艺每步工序都只使用简单模具，结构简单，制造周期短，成本较低，但不能保证冲孔件孔的精度。

方案二：落料后先弯曲，再冲孔，不仅使模具结构简单，制造周期短，成本较低，而且保证冲孔件孔的精度。

方案三：将落料、冲孔复合，实现二道工序在一副模具上完成，减少了工序数和模具数，但模具复杂，提高了生产成本。

通过上述对三种方案的分析，最终选用方案二：落料→弯曲→冲孔

（1） 零件的排样图，如图2.2。

搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，由板厚1)(m m 查搭边数值表，沿边搭边为2)(m m ，工件间搭边为1.5)(m m 。