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xxxx學院 畢業(yè)設計說明書 系 部： 指導老師： 專 業(yè)：模具設計與制造 班 級： 小 組 號： 組 長： 同 組 人： 日 期： 年 月 日 本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 推力滾子軸承外罩沖壓工藝與落料拉伸沖孔復合模具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學 號： 作者姓名： 2015 年 4 月 25 日 目 錄 摘 要 4 緒 論 5 沖壓的概念、特點及應用 6 沖壓的基本工序及模具 7 本次設計的目的： 8 第一章、沖裁件的工藝性分析 10 1.1.沖壓件的結構工藝性 11 1.1.1.沖壓件的形狀 11 1.1.2.零件的工藝性分析 11 1.1.3.沖裁件的尺寸精度 12 第二章、制件沖壓工藝方案的確定 13 2.1.沖壓工序的組合與選擇 13 第三章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 15 3.1.展開尺寸的計算 15 3.2.制件排樣圖的設計 16 3.2.1 搭邊與料寬 17 3.3.材料利用率的計算 18 第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 19 4.1.落料拉伸模 19 4.2.壓力中心的計算 20 4.3.壓力機的選用 22 第五章、凸、凹模刃口尺寸計算 23 5.1.拉伸模 23 5.2.落料，沖孔凸、凹模刃口尺寸 24 5.2.1.計算原則 24 5.2.2.凸模和凹模配合加工 25 第六章、模具整體結構形式設計 27 6.1.落料拉伸沖孔模結構形式： 27 第七章、模具零件的結構設計 29 7.1.拉伸凸模的設計 29 7.2.拉伸凸凹模的設計 29 7.3.落料凹模的設計 30 7.4.凸凹模固定板的設計 31 第八章、壓力機的校核 33 8.1.壓力機的校核 33 第九章、模具的總裝配 34 設計小結 35 致 謝 36 參考文獻 37 摘 要 本設計是對給定的產品圖進行沖壓模具設計。沖壓工藝的選擇是經查閱相關資料和和對產品形狀仔細分析的基礎上進行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經濟性、零件的沖壓工藝性以及復雜程度等諸多因素的基礎上進行的；產品毛坯展開尺寸的計算是在方便建設又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關零件的選擇原則及選擇方法進行了說明，另外還介紹了幾種產品形狀的毛坯展開尺寸計算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設計所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。 【關鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸 Abstract This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die. 【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; the size. 緒 論 模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。 模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。 目前國內模具技術人員短缺，要解決這樣的問題，關鍵在于職業(yè)培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應該掌握扎實的專業(yè)基礎，現(xiàn)在學好理論基礎。畢業(yè)設計是專業(yè)課程的理論學習和實踐之后的最后一個教學環(huán)節(jié)。希望能通過這次設計，能掌握模具設計的基本方法和基本理論。 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產值預計為700億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產銷量均突破550萬輛，預計2007年產銷量各突破700萬輛，轎車產量將達到300萬輛。另外，電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產值已達245億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產只能通過進口來滿足生產需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產周期。采用模具CAD/CAM技術，還可提高模具質量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應用更進一步推動了模具產業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。 沖壓的概念、特點及應用 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。 與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。 (1) 沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 （2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 （3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 （4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經濟效益。 沖壓件、在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。 在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。 復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。 沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。 本次設計的目的： 畢業(yè)設計是一種綜合性的訓練，也是一個重要的專業(yè)實訓環(huán)節(jié)，它綜合性強，應用知識面寬。隨著社會主義市場經濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產品增多，產品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產的重要工藝裝備。在國民經濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產加工。模具已成為國民經濟的基礎工業(yè)。模具已成為當代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一。現(xiàn)代工業(yè)產品的品種和生產效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術經濟水平。 為了更進一步加強我們的設計能力，鞏固所學的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎理論課，技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。 一、綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產實際知識，進行一次沖壓模設計的實際訓練，從而提高我們獨立工作能力。 二、鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設計到模具制造整個工藝流程。 三、掌握模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。 由于本人設計水平有限，經驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導，不勝感激。 第一章、沖裁件的工藝性分析 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內在性能對沖壓成品的質量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質量和高的合格率。 模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。 1.1.沖壓件的結構工藝性 1.1.1.沖壓件的形狀 圖1.零件及尺寸 此制件的形狀較簡單，且對稱，有圓角過渡，便于模具的加工，產品材料為10#鋼，厚度0.8mm 1.1.2.零件的工藝性分析 產品所用的材料為10#鋼。屬于優(yōu)質碳素結構鋼，其力學性能如下：τ=260～340Mpa,σb=300～440Mpa,σs=210Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設計》P322），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT12級確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點應該注意： ①該沖裁件的材料，具有較好的可沖壓性能。 ②由于板料厚度一般，且在各個轉角出均有圓角過渡，比較適合沖裁。 ③有一定的生產批量，應重視模具材料的選擇和模具結構的確定，保證模具的壽命。 ④制件較小，從安全考慮，要采取適當?shù)娜〖绞?，模具結構上設計好推件和取件方式。 本零件采用的是0.8mm的鋼板料帶沖壓而成,由圖而知該圖的零件外形尺寸不大且外形簡單，要求的精度也不高。該零件中間有1個30.1mm的圓孔，由于圓孔尺寸大于2倍料厚，所以不屬于深孔沖裁，故沒有必要對孔沖頭采取保護措施，所以對凸模不需要進行強度校核。從材料來說，該零件比較薄，便于成型，故該零件有利于沖壓成型。 1.1.3.沖裁件的尺寸精度 沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個方面的指標來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經濟級普通沖壓。 第二章、制件沖壓工藝方案的確定 2.1.沖壓工序的組合與選擇 沖裁工序可以分為單工序沖裁、復合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 沖裁方式根據(jù)下列因素確定： （1） 根據(jù)生產批量來確定 對于年產量需求100萬件的該產品來說采用復合?；蜻B續(xù)模較合適。 （2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定 復合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖裁比復合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。 （3） 根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應性來確定 產品的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產效率低，因此常采用復合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復雜、寬度很小的異形沖裁件。 （4） 根據(jù)模具制造安裝調整的難易和成本的高低來確定, 對復雜形狀的沖裁件來說，采用復合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因為模具制造安裝調整較容易，且成本較低。 （5） 根據(jù)操作是否方便與安全來確定 復合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。 對工序的安排，擬有以下幾種方案： 產品中有孔，且外形相對復雜，所以要落料，沖孔，還有拉伸，共3種工序。 ①落料—沖孔—拉伸，單工序模生產。 ②落料—拉伸復合沖壓，沖孔模生產。 ③落料—拉伸—沖孔復合沖壓，采用復合模生產。 方案①模具結構簡單，容易制造。但成形制件需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬運半成品要浪費大量時間。生產效率較低；工件的精度也難以保證。 方案②復合模結構一般，比較容易制造。制件也需兩道工序；節(jié)約了半成品搬運的時間提高了生產效率且易于保證孔的質量和制件精度。 方案③級進模結構復雜；難以制造。有較高的生產效率且能保證制件的精度。 綜上所述，根據(jù)生產效率、精度、所使用的機床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案三。 在一副模具中，可以完成包括落料，拉伸，沖孔等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉和重復定位過程，顯著提高了勞動生產率和設備利用率。 綜上所述分析，在滿足沖裁件質量與生產率的要求下，選擇復合沖壓方式，其模具壽命較長，生產率高，操作較方便和工作安全性高。所以選用落料拉伸沖孔復合模。 第三章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 3.1.展開尺寸的計算 拉伸件毛坯展開尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。 拉伸件的毛坯尺寸，很難預先精確地計算，這是因為拉伸件壁部在拉伸過程中厚薄程序，隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等因素有關。因此難以保持拉伸件完全均勻一致的高度，通常需要修邊，將不平齊的部分切去。所以在計算毛坯之前，要在拉伸件上增加切邊余量。 根據(jù)工件相對高度H/d=13/53.2=0.2443，查表的修邊余量為1.0 由于產品屬于小角直筒拉伸，所以計算產品展開尺寸 公式是D*D=d*d +4dH 其中 D——展開尺寸 d——拉伸直徑，53.2 H——拉伸高度，13+1=14 經過實際計算 D*D=d*d +4dH=53.2×53.2+4×53.2×14=5809.44， D=76.22 此尺寸目前是待定，在實際生產時需調節(jié)。這里先取76設計模具。 展開圖紙如下圖所示： 拉伸次數(shù)的確定 判斷能否一次拉伸 H/d=14/53.2=0.2631 (t/D)*100=1.0526 m=d/D=0.7 根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉伸系數(shù)m1=0.53，由于m1＜0.7（實際拉伸系數(shù)），故能一次拉伸成型，另外根據(jù)數(shù)據(jù)查表，首次拉伸的最大相對高度H1/d1=0.366，由于0.366＞0.2631，也能說明能一次拉身成型。 3.2.制件排樣圖的設計 排樣時需考慮如下原則： 1） 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當改變沖件的形狀） 2） 合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。 3） 模具結構簡單、壽命長。 4） 保證沖件的質量和沖件對板料纖維方向的要求。 3.2.1 搭邊與料寬 1．搭邊 排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。 搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。 搭邊值的大小還與材料的力學性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關。搭邊值一般由經驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=0.8mm，確定搭邊工作間a1為0.8mm, a為1.0mm。具體可見排樣圖2。 2. 送料步距和條料寬度的確定 （1） 送料步距 條料在模具上每次送進的距離成為送料步距。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為 S=D+a1 S=76+0.8=76.8mm 式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度； a1——沖裁之間的搭邊值。 采用定位銷進行定距，步距精度經經驗估算得到步距公差為正負0.05。 （2） 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。 當用孔定距時，可按下式計算 條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ =(76+2×1) -0.5 =78-0.3mm 式中 B——條料的寬度（mm）； Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； a——側搭邊值； Δ——條料寬度的單向（負向）公差； 剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=78-0.5。 3.3.材料利用率的計算 由于沖裁件的產量很大，沖壓的生產率高，故材料費常會占沖裁的60%以上。材料利用率是很重要的經濟因素.要提高利用率必須減少廢料的產生。產生廢料的原因可分為結構廢料和工藝廢料。結構廢料是由工件的結構確定的，所以不可避免。而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式所決定的。因此，要減少工藝廢料來實現(xiàn)利用率，有時可以在不影響使用性能的情況下，可以適當?shù)母淖儧_裁件的形狀。 一個步距內的材料利用率η為 η=nF/Bs×100% η=1×3.14×38×38/76.8×78×100%=75.69% 式中 F——一個步距內沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）； n——一個步距內沖裁件數(shù)目； B——條料寬度（mm）； s——步距； 第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 4.1.落料拉伸模 落料力計算 F=KLδτ F=1.3×3.14×76×0.8×340=84383.104N =84.383KN 式中 F——沖裁力（N）； L——沖裁件周邊長度（mm）； τ——材料抗剪強度（MPa）；260-340 MPa δ——材料厚度(mm)；0.8mm K——系數(shù)，通常K=1.3； 拉伸力用理論計算很復雜，一般采用經驗計算方法，經驗公式建立的基點是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險斷面的斷裂力；斷裂與拉伸力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉伸件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實驗確定。 拉伸力可按下式計算 P=3.14Kd1tδ P=3.14×0.72×54×0.8×440=42973.28N =42.973KN 式中 F——拉伸力（N）； d1——拉伸直徑（mm）；54mm τ——材料抗拉強度（MPa）；300-440MPa t——材料厚度(mm)；0.8mm 沖孔力計算 F=KLδτ F=1.3×3.14×30.1×0.8×340=33420.15N =33.42KN K——修正系數(shù)（查表可得），K=0.72； 壓料力： F=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設計》得：k卸=0.25～0.4） F=42.973×0.4=17.189KN 沖壓力大小為 F=F1+P+F2+F3=84.383+42.973+33.42=160.776KN P2=k卸F=（160.776+17.189）×0.06 =10.678KN 這一工序的最大總壓力為： P=F+ P2 =160.776+10.678+17.189=188.643KN 4.2.壓力中心的計算 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （１）對稱形狀的單個沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。 （２）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （３）形狀復雜的零件、多孔沖模、 級進模的 壓力中心可用解析計算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。 計算公式為： 因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即： F1——落料力 F1=KLδτ，得F1=84.973KN F2——拉深力 F2=3.14Kd1tδ，得F2=42.973KN F3——沖孔力 F3=KLδτ，得F3=33.42KN Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0 X1——F1到Y軸的力臂 X1=0 Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0 X2——F2到Y軸的力臂 X2=0 Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0 X3——F3到Y軸的力臂 X3=0 根據(jù)合力距定理： YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3） XG=（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3） YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0 XG——F沖壓力到Y軸的力臂；XG=0 由于該零件形狀大致對稱，受力基本平衡，所以壓力中心在工件中心，即模具中心。 4.3.壓力機的選用 初步確定壓力機的型號： F公稱≥F總 因此選擇壓力機的型號為：J23—40壓力機 型號為J23—40壓力機的基本參數(shù)如：（表一） 公稱壓力/KN 400 墊板尺寸/mm 滑塊行程/mm 100 厚度80 滑塊行程次數(shù)/（次/min） 80 模柄孔尺寸/mm 直徑50 深度70 最大封閉高度/mm 300 滑塊底面積尺寸/mm 封閉高度調節(jié)量 80 滑塊中心線至床身距離/mm 床身最大可傾角 20° 立柱距離/mm 工作臺尺寸/mm 前后350 左右450 第五章、凸、凹模刃口尺寸計算 5.1.拉伸模 凸凹模圓角半徑對拉伸工作影響很大。毛坯經凹模圓角進入凹模時，受拉伸和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使拉伸件表面劃傷或產生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。 拉伸的凸凹模之間的間隙對拉伸力、制件質量、模具壽命等都有影響。間隙過大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過小，增加摩擦，導致之間邊薄嚴重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。 拉伸模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。 本次設計的模具結構為有壓邊圈的，在選擇間隙時可以直接查表，拉伸一次成型，所以查表可知間隙為(1-1.2t)，t為材料厚度。 凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和拉伸件的回彈。尺寸公差在最后一道工序考慮，本次設計只有一道拉伸，所以要考慮。 1）、制件標注外形尺寸 凹模尺寸為 Ld=（Lmax–0.75Δ） 凸模尺寸為 Lp=（Ld–0.75Δ–Z） （2）、制件標注內尺寸 凸模尺寸為 Lp=（Lmin +0.4Δ） 凹模尺寸為 Ld=（Lp+0.4Δ+Z） 其中 L—拉伸件的外形或內尺寸 Δ—拉伸件的尺寸偏差 L d—拉伸凹模的基本尺寸 L p—拉伸凸模的基本尺寸 Z—凸凹模雙面間隙 具體計算如下，制件標注內形尺寸，按此公式計算 凸模尺寸為 Lp=（Lmin +0.4Δ） =52.4+0.4×0.19=52.476 取52.5 凹模尺寸為 Ld=（Lp+0.4Δ+Z） =52.5+0.8×1.1×2=54.26，取54.2 凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應達到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。 5.2.落料，沖孔凸、凹模刃口尺寸 5.2.1.計算原則 設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上。 間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。 沖裁間隙對沖裁力的影響： 雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。 沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響： 間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。 沖裁間隙對尺寸精度的影響： 間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關。 通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當對沖裁件斷面質量要求較高時，應選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質量要求不是很高時，則應適當?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。 5.2.2.凸模和凹模配合加工 配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€，然后依此為基準再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準件的公差，不必檢驗δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時還能大大簡化設計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產的模具或沖制復雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設計制造。 落料凹模尺寸按下列公式計算： 落料時 Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)-δp (5-2) 式中 Dp dp——分別為落料凸模的刃口尺寸（mm）； Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）； Δ——工件公差； Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4； δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8； Lp——凸模中心距尺寸（mm）； L——沖件中心距基本尺寸（mm）； Zmin——最小沖裁間隙（mm）； 落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)-Δ =76.1-0.5×0.2=76-0.02； 落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+Δ =76-2×0.03=79.94+0.02； 沖孔凸模尺寸：dp1=(dmin+XΔ)+Δ/4 =30.1+0.5×0.21=30.2+0.02； 沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+2Z)-Δ/4 =30.2+2×0.03=30.26-0.02； 第六章、模具整體結構形式設計 根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預選設備的主要技術參數(shù)，模具的制造條件及安全生產等，選定模具類型及結構形式。 6.1.落料拉伸沖孔模結構形式： 本次設計的復合模，在壓力機的一次行程中，經一次送料定位，在模具的同一部位同時完成三道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因為需要用導料板對條料寬度進行導向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結構較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價格相對較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運時間，提高了生產效率。這種模具適用于生產批量大,精度要求高,內外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產效率提高很多。 所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉藴始羞x取,這樣可有效的降低成本。 第七章、模具零件的結構設計 7.1.拉伸凸模的設計 （如圖），凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用臺階式凸模，凸模與固定板采用過盈配合的方式，與下模板連接，中間沖孔加工刃口臺階，廢料直接從下模板排出： 7.2.拉伸凸凹模的設計 形狀結構：（如圖）凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用臺階式，與固定板采用過盈配合的方式，與上模板連接： 7.3.落料凹模的設計 形狀結構：（如圖） 凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結構，與下模板配合，這樣簡化了模具的結構，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如圖，凹模反面加工臺階，保證其高度，方便頂料。 7.4.凸凹模固定板的設計 材料：45# 形狀結構：（如圖） 卸料零件 壓料用彈性元件常用的主要由彈簧、橡膠及氣墊三種，但查有關資料了解到，目前國內中小型壓力機中安裝氣墊的較少，所以常用的彈性元件是彈簧和橡膠。本設計中由于材料比較小，卸料力小，考慮壓縮量的大小，建議選擇彈簧，其優(yōu)點是許用負荷比較小，安裝調整也很方便，卸料壓邊能力都很強。 上、下模座螺釘選取 由凹模周界φ180×48選用M10的內六角圓柱頭螺釘 參照模具各零件的具體情況， 上模座選用4顆M10X70的內六角圓柱頭螺釘固定。 下模座選用4顆M10X70的內六角圓柱頭螺釘固定。 ( 螺釘) 根據(jù)模具的實際情況 上模座選用兩顆Φ10×70的圓柱銷釘定位 下模座選用兩顆Φ10×70的圓柱銷釘定位 (圓柱銷釘) 參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當?shù)囊?guī)格與尺寸。 ⑤導向裝置 本模具采用圓形導柱、導套式的導向裝置。導柱與導套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6。導柱與導套相對滑動，要求配合表面有足夠的強度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經滲碳淬火處理，表面硬度為45～48HRC。 導柱、導套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都要規(guī)定一定的公差等級。這些技術條件可保證整個模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達到一定的要求，整個模具達到一定的精度就有了基本的保證。 導柱選用GB2861.2—81中的B型導柱，直徑d=35mm、d=32mm、極限偏差為R7、長度L=150mm，導套選用GB2861.6—81中的A型導套，直徑d=35mm、D=50mm、直徑d=32mm、D=45mm、極限偏差為H7、長度L=100mm。 由于為減少模具成本，選擇的是標準中間導柱模架，由于此模架的導柱在兩側，模具表示很平穩(wěn)，而本次設計的產品材料厚度很薄，模具間隙小，選擇這樣的模架比較合理。 第八章、壓力機的校核 8.1.壓力機的校核 1、閉合高度的校核 所選壓力機的最大裝模高度為300mm，閉合高度的調節(jié)量為80mm Hmin=300-80=220mm 本次設計模具的的閉合高度 H=H上模座+H墊板+H墊板+H凸模+H頂料板+H下固定板+H下模座+2 =40+30+10+10+55+29.3+15+45+2 =236.3 Hmax-5=295 Hmin+5=215 ∴能滿足 Hmax-5＜Hmin-5， 2、工作臺面尺寸的校核 所選壓力機的工作臺尺寸為：左右：450 前后：350 而模具的外形尺寸為：380×270 根據(jù)工作臺面尺寸一般應大于模具底座40～70mm， ∴工作臺面尺寸滿足。 滑塊行程的校核 滑塊行程應保證方便地放入毛坯和取出零件， 所選壓力機滑塊行程為75mm,滿足。 綜上，所選壓力機J23-40滿足需要。 第九章、模具的總裝配 模具的質量取決于模具零件質量和裝配質量。裝配質量又與零件質量有關，也與裝配工藝有關。裝配工藝視模具結構以及零件加工工藝而有所不同，拼合結構的比整體結構的裝配工藝復雜；級進模和復合模的裝配比單工序模要求高。 關于本次設計的模具裝配，大致有以下幾個要點： 1、 裝配時先要選擇基準件，原則上按照模具主要零件加工時的依賴關系來確定。可作裝配時基準件的有：導向板、固定板、凹模和凸模。 2、 裝配次序是按照基準件裝有關零件： 以導向板作基準件進行裝配時，通過導向板將凸模裝入固定板，再裝入上模座，然后再裝凹模和下模座。 當模具零件裝入上、下模座時，先裝作為基準的零件，在裝妥檢查無誤后，鉆鉸銷釘孔，打入銷釘。后裝的在裝妥無誤后要在試沖達到要求后再鉆鉸銷釘孔及打入銷釘。 3、 控制凸模、凹模的間隙 裝配時必須控制間隙均勻。 4、 沖模試沖 沖模在裝配并檢查間隙符合要求后，可進行切紙試沖，檢查切下處是否都是光邊或毛邊。如不一致時說明間隙不夠均勻，需要校正后再切紙，直到合乎要求為止。然后將在裝配時未固定銷釘?shù)纳夏Ｗ蛳履Ｗ娩N釘固定，進行試沖，如不符合要求時再進行調整間隙，重新鉆鉸銷釘孔。 設計小結 畢業(yè)設計是一種綜合性較強的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學科廣、綜合性強，通過這次畢業(yè)設計，我鞏固了以前學過的知識，提高了查閱資料的能力，使我更加認識到畢業(yè)設計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設計能力和動手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎。 在本次設計中，我學到了許多的東西。首先對于AUTOCAD的應用更加熟練；其次，通過模具設計我對于模具設計的流程基本上熟悉。了解到沖裁間隙，拉深系數(shù)，拉深間隙的計算，復合模的設計過程，這次設計是對以前所學的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐。涉及到機械制圖、機械設計、模具設計、互換性以及CAD/CAM各個方面的內容。 本次畢業(yè)設計歷時一個月左右，從最初的領會畢業(yè)設計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結構的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進行設計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎上綜合考慮生產中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近一個月。在這段時間里，我進行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結構尺寸的計算以及主要零部件強度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關書籍和各種設計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設計的訓練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。 總之，通過本次畢業(yè)設計的鍛煉，使我對模具設計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應該有的鍛煉和考查。我很感謝學校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認認真真的做完這次畢業(yè)設計的，也應該認認真真的完成我大學三年里最后也是最重要的一次設計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導老師批評指正，不勝感激。 設計過程中按照任務書的要求和目的，循序漸進,力求數(shù)據(jù)準確，結構合理。參考了許多文獻資料。由于經驗不足，還有許多地方沒有考慮全面，有待于完善。 總之，學海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學習！ 致 謝 對三年來辛勤教導我的老師和學校致以最崇高的敬意！ 對本次畢業(yè)設計指導我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!畢業(yè)設計開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識、高瞻遠矚的學識、在實際生產中所積累的經驗。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達的胸襟，時刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。 參考文獻 [1]朱光力主編. 模具設計與制造實訓.第1版. 北京：高等教育出版社. 2002. 134~156 [2]吳詩 主編. 沖壓工藝及模具設計 . 第1版. 西安：西北工業(yè)大學出版社. 2001. 40~45 [3]溫松明主編. 互換性與測量技術基礎. 第2版. 長沙：湖南大學出版社. 1998. 4~5 [4]馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森編. 模具設計與制造簡明手冊. 第1版.上海：上?？茖W技術出版社. 1985. 1~ 80 [5]劉朝儒 彭福蔭 高政一主編. 機械制圖. 第3版. 北京：高等教育出版社.2001 [6]張代東主編. 機械工程材料應用基礎. 第1版.北京：機械工業(yè)出版社.2001.85~103 [7]王衛(wèi)衛(wèi)主編. 材料成型設備. 第1版.北京：機械工業(yè)出版.2004. 47~48 [8]傅建軍主編. 模具制造工藝. 第1版.北京：機械工業(yè)出版社.2005. 24~25 [9]王新華主編. 沖模設計與制造實用計算手冊. 北京：機械工業(yè)出版社.2004年8月第1版. 2~ 15 [10]王新華 袁聯(lián)富主編.沖模結構圖冊. 第1版. 北京：機械工業(yè)出版社. 2003. 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