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xxxx學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
系 部： 指導(dǎo)老師：
專 業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)：
小 組 號(hào)： 組 長(zhǎng)：
同 組 人：
日 期： 年 月 日
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鏈輪精沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2015 年 4 月 25 日
目 錄
摘 要 4
第一章、緒論 5
1.1.沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 6
1.2.沖壓的基本工序及模具 7
1.3.本次設(shè)計(jì)的目的： 8
第二章、沖裁件的工藝性分析 10
2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 11
2.1.1.沖壓件的形狀 11
2.1.2.零件的工藝性分析 11
第三章、制件排樣圖的設(shè)計(jì) 13
3.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 13
3.1.1 搭邊與料寬 13
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 15
4.1.壓力計(jì)算 15
4.2.壓力中心的計(jì)算 17
4.3.壓力機(jī)的選用 19
第五章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 20
5.1.拉伸模 20
5.2.落料，沖孔凸、凹模刃口尺寸 20
5.2.1.計(jì)算原則 20
5.2.2.凸模和凹模配合加工 21
第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 23
6.1.落料拉伸沖孔精沖模結(jié)構(gòu)形式： 23
第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
7.1.拉伸凸模的設(shè)計(jì) 25
7.2.落料凹模的設(shè)計(jì) 25
7.3.齒圈的設(shè)計(jì) 26
第八章、壓力機(jī)的校核 28
8.1.壓力機(jī)的校核 28
第九章、模具的總裝配 29
設(shè)計(jì)小結(jié) 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
摘 要
本設(shè)計(jì)是對(duì)給定的產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對(duì)產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計(jì)算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡(jiǎn)化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對(duì)沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開尺寸計(jì)算的方法和簡(jiǎn)化模型，以及沖壓模具設(shè)計(jì)所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
【關(guān)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.
第一章、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?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)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(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)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(chǎng)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(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在700億至850億美元，同時(shí)，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長(zhǎng)率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到700多億，同時(shí)，有近250個(gè)億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為700億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長(zhǎng)到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預(yù)計(jì)2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，中國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)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(chǎn)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(gè)國家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，就我國而言，經(jīng)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(dāng)初只能靠進(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進(jìn)口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計(jì)更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計(jì)和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計(jì)和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)和制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)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(yīng)用更進(jìn)一步推動(dòng)了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進(jìn)于自動(dòng)化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對(duì)一些通用件的使用應(yīng)用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對(duì)整個(gè)模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。
1.1.沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)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(duì)材料進(jìn)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(shù)。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)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(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。
與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。
(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)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(gè)沖件。
（2）沖壓時(shí)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(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)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(fù)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(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)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(shè)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(shí)一個(gè)復(fù)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(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
沖壓件、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、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(dāng)?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(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。
1.2.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(chǎn)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(zhì)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(chǎn)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(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)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(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。
復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。
級(jí)進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)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(fù)合-級(jí)進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。
沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)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(fù)合模和級(jí)進(jìn)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(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，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(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。
1.3.本次設(shè)計(jì)的目的：
本次設(shè)計(jì)從零件的結(jié)構(gòu)和要求入手，結(jié)合精沖工藝的特點(diǎn),論述了鏈輪精沖工藝及模具設(shè)計(jì)時(shí)的選取和模具設(shè)計(jì)的主要技術(shù)問題。
該零件材料為Q235,材料厚3±0.1mm，中等批量生產(chǎn),該零件是對(duì)稱性的,需經(jīng)過一次淺拉伸，沖孔,再經(jīng)一次復(fù)合精沖完成，精度較高。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個(gè)重要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強(qiáng)，應(yīng)用知識(shí)面寬。隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。模具作為一種工具已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工。模具已成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當(dāng)代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。
為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我們的設(shè)計(jì)能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)計(jì)也是我們專業(yè)在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
一、綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而提高我們獨(dú)立工作能力。
二、鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識(shí)，以致能融貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造整個(gè)工藝流程。
三、掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，錯(cuò)誤難免，敬請(qǐng)老師批評(píng)、指導(dǎo)，不勝感激。
第二章、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(shí)保證分離斷面的質(zhì)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(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)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(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)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(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。
在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。
模具的精度和結(jié)構(gòu)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(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。
2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.1.沖壓件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的外形是齒輪，形狀較簡(jiǎn)單，且對(duì)稱，產(chǎn)品材料為Q235，厚度3.0mm。
2.1.2.零件的工藝性分析
沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差等技術(shù)要求。沖裁件的工藝性是否合理對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。
① 沖裁件的形狀和尺寸，沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、排樣廢料少。在滿足質(zhì)量要求的條件下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少廢料、無廢料的排樣形狀。
A. 除在少廢料無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)允許工件有尖銳的清角外沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應(yīng)采用圓角過度避免產(chǎn)生清角。
B. 盡可能避免沖裁件上過長(zhǎng)產(chǎn)生懸臂與狹槽，而應(yīng)使它們的最小寬度b≥1.5t。
C. 沖裁件中孔與孔之間孔與零件邊緣之間的壁厚，因受模具強(qiáng)度和零件質(zhì)量的限制，起值不能太小。一般要求c≥1.5t;cˊ≥t。
D. 沖裁件的孔徑因受孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制不宜太小，否則凸模容易折段和壓彎。沖孔最小尺寸取決與材料的機(jī)械性能凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。用自由凸模和帶護(hù)套的凸模沖制。
② 沖裁件的尺寸精度和表面粗槽度要求
沖裁件的精度要求，沖裁件的精度要求應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度范圍以內(nèi)，對(duì)于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于I711級(jí)，沖孔件比落料件高一級(jí)。沖裁件的外形與內(nèi)孔尺寸公差如表2、6、5所示。如果工件精度高與上述要求，則需在沖裁件后進(jìn)行整修或采用精密沖裁。
③ 沖裁件的尺寸基準(zhǔn)
沖裁件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能和制模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差?？孜恢贸叽鐟?yīng)盡量選擇在沖裁過程中不參加變形的變形線上，切不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。
產(chǎn)品所用的材料為Q235。屬于普通碳素鋼，其力學(xué)性能如下：τ=310～380Mpa,σb=440～470Mpa,σs=210Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P322），零件圖上未注公差等級(jí)，屬自由尺寸，按IT12級(jí)確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點(diǎn)應(yīng)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(gè)轉(zhuǎn)角出均有圓角過渡，比較適合沖裁。
③有一定的生產(chǎn)批量，應(yīng)重視模具材料的選擇和模具結(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)娜〖绞剑＞呓Y(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)好推件和取件方式。
結(jié)合以上工藝分析，本次設(shè)計(jì)的課題需要采用精沖模加工。
第三章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)
3.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)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(dāng)改變沖件的形狀）
2） 合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
3） 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。
4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
3.1.1 搭邊與料寬
1．搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)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(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)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(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)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(xué)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(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=3.0mm，由于精沖模具需要增加齒圈壓板，齒圈壓料處于搭邊位置，所以需要增加搭邊值，確定搭邊工作間a1為4.5mm, a為5mm。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(jìn)的距離成為送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為
S=D+a1
S=87.5+4.4=91.9mm
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(jìn)行定距，步距精度經(jīng)經(jīng)驗(yàn)估算得到步距公差為正負(fù)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(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(87.5+2×5)-0.5 =97.5-0.5mm
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(cè)搭邊值；
Δ——條料寬度的單向（負(fù)向）公差；
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
4.1.壓力計(jì)算
精沖總壓力:P=Ps+Pr+Pg
式中:Ps─沖裁力，KN;
Pr─壓料力，KN;
P g─推件板的反壓力KN;
P─精沖所需要的總壓力，KN。
精沖過程中沖裁力:
為精沖時(shí)的沖裁力Ps，影響沖裁力的因素主要有:零件尺寸,材料機(jī)械性能,材料厚度等.
計(jì)算公式:
Ps=L.S..f
式中 L─裁切線周長(zhǎng),mm,437.16mm。
S─材料厚度,mm;3.0mm。
─抗剪強(qiáng)度,KN/mm;
f ─系數(shù),其值為0.6~0.9,常取0.9.
所以Ps=437.163.03800.9
=448526.16N=448.526KN
(三) 齒圈壓板的壓料力
齒圈壓料力Pr在精沖過程中的主要作用是:固定材料;對(duì)板料沿剪切力周圍施加靜壓力,以利塑剪變形,并在沖裁完后起退料的作用.
根據(jù)Pr=L.h..f
式中L─剪切線周長(zhǎng)mm;
h─齒高度mm;
─抗拉強(qiáng)度N/mm;
f─系數(shù),常取4.
2.:根據(jù)其他經(jīng)驗(yàn):
按沖裁力Ps的百分?jǐn)?shù)選取,即
Pr=(40-60)℅Ps
按齒圈和內(nèi)齒根到型孔邊的面積取
Pr=(F1+F2).
式中F1—齒形的投影面積,mm
F2—齒圈內(nèi)齒根到型孔邊間的面積,mm
—被沖材料的屈服極限,N/mm;
因?yàn)辇X形的角度是固定的,為了計(jì)算的方便,可以用齒高進(jìn)行計(jì)算,可以在計(jì)算時(shí)先查出每毫米周長(zhǎng)所需的壓力,再乘以齒圈的總長(zhǎng)度,即可得出齒圈壓板的壓料力。本次設(shè)計(jì)零件比較小，外形又是齒輪，形狀復(fù)雜，因此建議采用百分?jǐn)?shù)的比例來計(jì)算
計(jì)算得:Pr=0.5448.526KN=224.263KN.
(四) 推件板的反壓力.
頂件器的反壓力Pg對(duì)精沖零件的彎曲,沖裁表面錐度,塌角大小,尺寸精度等都有影響.但是過大的反壓力,使凸模過載,影響其壽命。反壓力按下示計(jì)算:
Pg=F.P
式中F—零件的受壓面積,mm
P—零件的單位反壓力,P=20~70 N/mm;大面積零件取70N/mm,小面積薄零件取20N/mm。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:
Pg=0.2Ps
按其它:
Pg=(0.1~0.25)Ps
示中Ps—沖裁力,N.
由原始數(shù)據(jù)取Pg=448.526N/mm
計(jì)算得Pg=89.71N
拉伸力用理論計(jì)算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險(xiǎn)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(shí)驗(yàn)確定。
拉伸力可按下式計(jì)算
P=3.14Kd1tδ
P=3.14×0.72×54×3.0×470=172137.312N
=172.14KN
式中 F——拉伸力（N）；
d1——拉伸直徑（mm）；
τ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；440-470
t——材料厚度；(mm)
沖孔力計(jì)算
F=KLδτ
F=1.3×114.7×3.0×380=169985.4N
=169.99KN
所以精沖外形過程中所需的總壓力為P=Ps+Pr+Pg+P+F
=448.526+224.263+89.71+172.14+169.99=1104.629KN。
4.2.壓力中心的計(jì)算
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：
（１）對(duì)稱形狀的單個(gè)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(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。
（３）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級(jí)進(jìn)模的 壓力中心可用解析計(jì)算法求出諸力的 合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
計(jì)算公式為：
因沖壓力與沖壓周邊長(zhǎng)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(zhǎng)度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
F1——落料力 F1=KLδτ，得F1=448.526KN
F2——拉深力 F2=3.14Kd1tδ，得F2=172.14KN
F3——沖孔力 F3=KLδτ，得F3=169.99KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=0
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)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(jié)軸的力臂；XG=0
由于該零件形狀大致對(duì)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(jī)的選用
為能滿足此壓力的需要，選擇公稱壓力為1600KN的精沖壓力機(jī)。
其公稱參數(shù)：
滑塊行程：160mm;
公稱壓力行程次數(shù)：32mm;
最大裝模高度：480mm;
導(dǎo)軌間距離：750mm;
滑塊底面尺寸 前后左右：400630mm，
工作臺(tái)板尺寸 前后左右：790910mm。
第五章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
5.1.拉伸模
凸凹模圓角半徑對(duì)拉伸工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時(shí)，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(chǎn)生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)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(duì)拉伸力、制件質(zhì)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(dǎo)致之間邊薄嚴(yán)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(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)為有壓邊圈的，在選擇間隙時(shí)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。該產(chǎn)品屬于淺拉伸，拉伸處帶有斜面，這樣很容易流進(jìn)材料，所以只有一道拉伸工序。斜面上的模具間隙為3.0。
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(yīng)達(dá)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(jì)算原則
設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，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(gè)。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(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)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(duì)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(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，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(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)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(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過以上分析可以看出，沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)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(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長(zhǎng)，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)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(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?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€(gè)，然后依此為基準(zhǔn)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(zhǔn)件的公差，不必檢驗(yàn)δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時(shí)還能大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)模具的繪圖工作。目前，工廠對(duì)單件生產(chǎn)的模具或沖制復(fù)雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設(shè)計(jì)制造。查表，精沖的模具間隙為2C=0.06,所以
落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算：
落料時(shí) 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(duì)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/4
=87.6-0.5×0.2=87.5;
Aj2=(Amax-XΔ)-Δ/4
=73.3-0.5×0.2=73.2;
落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+Δ/4
=87.5-2×0.03=87.44;
Ah2=(Aj2-2Z)+Δ/4
=73.2-2×0.03=73.14;
沖孔凸模尺寸：dp1=(dmin+XΔ)+Δ/4
=32+0.5×0.03=32.01；
Dp2=(dmin+XΔ)+Δ/4
=35+0.5×0.04=35.02；
沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+2Z)-Δ/4
=32+2×0.12=32.24，
Bh2=(dp2+2Z)-Δ/4
=35+2×0.12=35.24，
第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。
6.1.落料拉伸沖孔精沖模結(jié)構(gòu)形式：
本次設(shè)計(jì)的復(fù)合模，在壓力機(jī)的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時(shí)完成三道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對(duì)條料的定位精度也比較高，因?yàn)樾枰脤?dǎo)料板對(duì)條料寬度進(jìn)行導(dǎo)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(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價(jià)格相對(duì)較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運(yùn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。
所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉?biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。
第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1.拉伸凸模的設(shè)計(jì)
（如圖），凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用臺(tái)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(tái)階，廢料直接從下模板排出：
7.2.落料凹模的設(shè)計(jì)
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用臺(tái)階式，與固定板采用過盈配合的方式，與上模板連接：
7.3.齒圈的設(shè)計(jì)
齒圈壓板的作用就是在精沖前用它先壓入材料,增加對(duì)材料的三向壓力,克服精沖中的拉應(yīng)力,防止產(chǎn)生材料的撕裂現(xiàn)象。
齒圈的形狀應(yīng)與型孔的 形狀一樣,即沿型孔形狀等距離放大一圈,但型孔形狀復(fù)雜時(shí),為了加工方便,齒圈形狀也可以簡(jiǎn)化為相似形狀。
齒圈壓板上的齒形有尖齒、凸臺(tái)狀和斜面齒形三種形式,從齒形的強(qiáng)度加工工藝性能以及對(duì)精沖件的質(zhì)量效果來看,各有優(yōu)點(diǎn),而目前最多采用的就是尖齒形,它的效果較好,在本設(shè)計(jì)中,就是采用這種形式的齒形。
精沖模的齒形壓板相似于普通沖裁的卸料板,但它除了起卸料作用外更重要的是對(duì)精沖材料在剪切過程中施加壓力,并對(duì)凸模起導(dǎo)向作用,是精沖模具的一個(gè)高精度和高強(qiáng)度的重要構(gòu)件。必須選用高強(qiáng)度?火變形小的合金鋼。它最大優(yōu)點(diǎn)就是端面有尖齒圈,其齒形為銑加工,頂部呈尖齒,允許在長(zhǎng)期使用之后變鈍,且不用整修。
齒圈壓板的外形結(jié)構(gòu)及尺寸固定方法均與凹模相同.在設(shè)計(jì)中,齒高,護(hù)板高及材料厚度的尺寸關(guān)系為h
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