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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 模具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
設(shè)計(jì)時(shí)間
審 閱
XXXX學(xué)校
機(jī)械工程系
目 錄
引言
一、 工藝分析
二、 工藝方案的確定
三、 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
四、 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
五、 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
六、 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
七、 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(一)、 拉伸凸模的設(shè)計(jì)
(二)、 翻邊凹模的設(shè)計(jì)
(三)、 定位板的設(shè)計(jì)
(四)、 凸凹模的設(shè)計(jì)
八、 模具零件的加工工藝
（一）、拉深凸模的加工工藝
（二）、翻邊凹模的加工工藝
（三）、凸凹模的加工工藝
九、 模具的的總裝配
小結(jié)
參考文獻(xiàn)
摘要
沖壓是通過(guò)模具對(duì)板材施加壓力或拉力,使板材塑性成型,有時(shí)對(duì)板材施加剪切力而使板材分離,從而獲得一定尺寸、形狀和性能的一種零件加工方法。由于沖壓加工經(jīng)常在材料冷狀態(tài)下進(jìn)行，因此也稱冷沖壓。沖壓加工的原材料一般為板材或帶材，故也稱板材沖壓。沖壓加工需要研究沖壓工藝與模具兩個(gè)方面的問(wèn)題。沖壓工藝可以分為分離工序和成形工序。而分離工序又有落料、沖孔、切斷、切邊、剖切等工序；成型工序又包括卷圓、扭曲、拉深、變薄拉深、翻孔、翻邊、拉彎、脹形、起伏、擴(kuò)口、縮口、旋壓、校形等。
沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工業(yè)中占有重要的地位。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，沖壓件在各個(gè)行業(yè)中均占相當(dāng)大的比重，尤其在汽車、電機(jī)、儀表、軍工、家用電器等方面所占的比重更大。沖壓加工的應(yīng)用范圍極廣，從精細(xì)的電子元件、儀表指針到重型汽車的覆蓋件和大梁、高壓容器封頭以及航天器的蒙皮、機(jī)身等均需沖壓加工。
沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性較好，一般情況下，可以直接滿足裝配和使用要求。此外，在沖壓過(guò)程中由于材料經(jīng)過(guò)塑性變形，金屬內(nèi)部組織得到改善，機(jī)械強(qiáng)度有所提高，所以，沖壓件具有質(zhì)量輕、剛度好、精度高和外表光滑、美觀等特點(diǎn)。
沖壓加工是一種套高生產(chǎn)率的加工方法，如汽車等大型零件每分鐘可生產(chǎn)幾件，而小零件的高速?zèng)_壓則每分鐘可生產(chǎn)千件以上。由于沖壓加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷狀態(tài)下加工，因此輕易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，比較適宜配置機(jī)械人而實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)。特別是適用于定型產(chǎn)品的中大批生產(chǎn)?！皼_壓要發(fā)展，模具是關(guān)鍵”，提高模具的效率需從沖模設(shè)計(jì)和制造開始。
沖壓加工的材料利用率較高，一般可達(dá)70%~85%，沖壓加工的能耗低，由于沖壓生產(chǎn)具有節(jié)材、節(jié)能和高生產(chǎn)率等特點(diǎn)，所以沖壓件呈批量生產(chǎn)時(shí)，其成本比較低，經(jīng)濟(jì)效益較高。
當(dāng)然，沖壓加工與其他加工方法一樣，也有其自身的局限性，例如，沖模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具價(jià)格偏高。因此，對(duì)小批量、多品種生產(chǎn)時(shí)采用昂貴的沖模，經(jīng)濟(jì)上不合算，目前為了解決這方面的問(wèn)題，正在努力發(fā)展某些簡(jiǎn)易沖模，如聚氨脂橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等，同時(shí)也在進(jìn)行沖壓加工中心等新型設(shè)備與工藝的研究。
引言
我國(guó)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國(guó)已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年，長(zhǎng)春第一汽車制造廠在中國(guó)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(guó)于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。）各類沖壓模具生產(chǎn)能力。
改革開放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家?！ ?
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
1、具CAD/CAM技術(shù)狀況
我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)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(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)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(guó)自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)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(guò)鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。
21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。
模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADSS，英國(guó)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(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。
在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。
快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來(lái)低熔點(diǎn)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(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)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(lái)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(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。
2、模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況
在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。
雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)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(wú)論在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。
標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。
從技術(shù)角度來(lái)看，模具制造（包括設(shè)計(jì)和加工）技術(shù)大致可分為五個(gè)發(fā)展階段：手工操作階段、手工操作加機(jī)械化（普通通用機(jī)床與工具）階段、數(shù)字控制階段、計(jì)算機(jī)化階段和CAD/CAE/CAM信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一體化，我國(guó)目前主要以數(shù)字控制階段為主。
就沖模的結(jié)構(gòu)和類型而言，目前國(guó)內(nèi)在定型的機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)中，至今仍然是單工序沖模多，復(fù)合模與多工位連續(xù)模、復(fù)合模占的比例很小，多工位連續(xù)模則更少見。近年來(lái)在儀表行業(yè)的調(diào)研統(tǒng)計(jì)表明：在較先進(jìn)、經(jīng)營(yíng)形式良好的企業(yè)中，按沖模分類具有套數(shù)比，只能達(dá)到單工序模：復(fù)合模：多工位連續(xù)模=5.5:3:1.5,沿海鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)僅為:7.2:2:0.8,內(nèi)地決大多數(shù)企業(yè)只用單工序模,多數(shù)為沒有模架的的敞開模。
1．沖裁件的工藝性分析
沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。
材料分析
沖裁材料為Q235鋼，查文獻(xiàn)[1] ： P25表2-7碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB699-88摘錄），該鋼種是碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是0.07%～0.14％，屬于低炭鋼，屈服點(diǎn)σs=225MPa，抗拉強(qiáng)度，延伸率不小于31％，斷面收縮率不小于55％，塑性好，焊接性好，適合沖裁。
1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
1.1.1 沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較簡(jiǎn)單，且對(duì)稱，有圓角過(guò)渡，便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過(guò)快磨損。
2 制件沖壓工藝方案的確定
2.1 沖壓工序的組合
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)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） 據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來(lái)確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。本產(chǎn)品無(wú)公差標(biāo)注，屬于自由公差，所以精度要求比較低。設(shè)計(jì)模具時(shí)優(yōu)先考慮復(fù)合?；騿喂ば蚰＞?。
（2） 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來(lái)確定, 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來(lái)說(shuō)，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因?yàn)槟＞咧圃彀惭b調(diào)整較容易，且成本較低。
（3） 根據(jù)操作是否方便與安全來(lái)確定 復(fù)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。
綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇單工序模具沖裁方式，其模具壽命較長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
2.2 沖壓順序的安排
落料，拉伸，切邊，翻邊，沖孔，翻孔共六道工序，考慮到設(shè)計(jì)加工成本，可以采用復(fù)合模來(lái)設(shè)計(jì)，比如
1、落料拉伸，切邊沖孔，翻邊，反孔，
2、落料，拉伸翻邊，沖孔翻孔
3、落料拉伸，切邊，翻邊，沖孔翻孔
根據(jù)以上分析，方案2工序少，成本低，工藝也合理，由于對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，做3套模具，工作量比較大，所以本設(shè)計(jì)中只設(shè)計(jì)拉伸翻邊模。工序圖如下：
3 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
3.1展開尺寸的計(jì)算
翻邊展開尺寸的計(jì)算，凸緣部分的材料受壓應(yīng)力的作用，一旦失去穩(wěn)定，就會(huì)起拱彎曲，其情況與壓桿受壓失去穩(wěn)定而彎曲相似。整個(gè)凸緣在起拱后形成波浪形的皺折，稱為起皺，解決起皺這個(gè)問(wèn)題的方法，可以在拉伸過(guò)程中，在產(chǎn)品上加個(gè)壓料筋，或者采用上下壓料板同時(shí)壓住產(chǎn)品，確保產(chǎn)品在拉伸過(guò)程中，保證產(chǎn)品受力均勻，這樣就不容易起皺。這里計(jì)算可以采用中性層計(jì)算方法，也就是拉深后，翻邊前的外形尺寸：
D=168.6+5.4×2=179.4
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(yù)先精確地計(jì)算，這是因?yàn)槔旒诓吭诶爝^(guò)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(guān)。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(jì)算毛坯之前，要在拉伸件上增加切邊余量。
根據(jù)產(chǎn)品形狀，查表得計(jì)算產(chǎn)品拉深斜面X段部分展開尺寸公式是D×D=d×d+4d1h－3.44×d1×r
其中 D——展開尺寸
d——切邊直徑，179.4
r——拉伸圓角，2.6
d1——拉伸直徑，140
h——拉伸高度，10.8
計(jì)算結(jié)果為D=192.3
此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。
展開圖紙如下圖所示：
拉伸次數(shù)的確定，判斷能否一次拉伸計(jì)算，
H/d=10.8/140=0.07
(t/D)*100=0.006
m=d/D=0.728
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉伸系數(shù)m1=0.64，由于m1＜0.728實(shí)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(duì)高度H1/d1=0.42，由于0.62＞0.07，也能說(shuō)明能一次拉身成型。
3.2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。
3.2.1 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(guò)大，材料利用率低；值過(guò)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。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.2mm，確定搭邊工作間a1為2.5mm, a為2.5mm。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 (1)
S=192.3+2.5=194.8mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
（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
=(192.3+2×2.5) -0.5 =197.3-0.5 mm
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；
剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=197.3-0.5 。
排樣圖如下：
3.2 材料利用率的計(jì)算
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100% （3）
η=1×29043.5/194.8×197.3×100%=75.6%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
4. 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
4.1 拉深模
拉深力計(jì)算
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 (4-1)
P=3.14×0.72×140×1.2×380=144329.47N
=144.33KN
式中 F——拉伸力（N）；
d1——拉伸直徑（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
t——材料厚度；(mm)
K——修正系數(shù)（查表可得），K=1.3；
壓料力的計(jì)算，F(xiàn)=0.08P=11.55
翻邊屬于淺拉深，所以翻邊力計(jì)算類似拉深力計(jì)算
翻邊力可按下式計(jì)算
P=3.14Kd1tδ (4-1)
P=3.14×0.72×177×1.2×380=182473.7N
=182.5KN
壓料力的計(jì)算，F(xiàn)=0.08P=14.6
所以拉深翻邊模的總的沖壓力為
F總=P+F=14.6+182.5+144.3+11.55=352.95KN
4.2 壓力中心的計(jì)算
采用解析法求壓力中心，
該產(chǎn)品三副模具中，尺寸都是沿X軸Y軸對(duì)稱
所以力到X軸和到Y(jié)軸的力臂都是0
根據(jù)合力距定理：
YG = （Y1F1+ Y2F2+ Y3F3）/（F1+ F2+ F3）
XG = （X1F1+ X2F2+ X3F3）/（F1+ F2+ F3）
所以沖壓力到X軸的力臂；YG =0，到Y(jié)軸的力臂；XG =0
4.3 壓力機(jī)的選用
初步確定壓力機(jī)的型號(hào)：
F公稱≥F總
因此選擇壓力機(jī)的型號(hào)為：
1、拉深模：J53—63開式壓力機(jī)
型號(hào)為J53—63壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
630
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
240
厚度90
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
70
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最大封閉高度/mm
270
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
90
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
30°
工作臺(tái)尺寸/mm
前后480
左右710
5. 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)，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過(guò)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(guò)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(guò)大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過(guò)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，卸料板和凹模芯起到上下壓料的作用，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(1-1.1t)，t為材料厚度。產(chǎn)品拉深時(shí)開始間隙比較大，所以選用最小間隙，此處即選t.
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。
1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
L d=（Lmax –0.75Δ）
凸模尺寸為
L p=（Ld–0.75Δ–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
L p=（Lmin +0.4Δ）
凹模尺寸為
L d=（Lp+0.4Δ+Z）
其中 L—拉伸件的外形或內(nèi)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(jì)算如下，制件標(biāo)注外尺寸，按此公式計(jì)算
拉深凹模尺寸：
L d1=（Lmax –0.75Δ）=141.2
拉深凸模尺寸：
L p=（Ld–0.75Δ–Z）=138.4
翻邊凹模尺寸為
L d=（Lmax –0.75Δ）=177
翻邊凸模尺寸為
L p1=（Ld– 0.75Δ–Z）=174.6
拉深凸模要比翻邊凹模高出2-3毫米，要求產(chǎn)品先拉深，后翻邊，否則產(chǎn)品料無(wú)法流動(dòng)，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。
6 模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
拉深翻邊模結(jié)構(gòu)形式：為方便操作，提高生產(chǎn)效率，可以采用正裝結(jié)構(gòu)，如圖：
7、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、拉深凸模的設(shè)計(jì)，與下模板采用螺釘和銷釘固定。
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
2、翻邊凹模的設(shè)計(jì)，與下模板固定，
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
凹模設(shè)計(jì)
凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得出凹模周界的計(jì)算公式（3.46）、（3.47）、（3.48）
厚度H=Kb（≥15mm）
式中：b——沖裁件的最大外形尺寸，b=177
K——系數(shù)，查表得K=0.20
則 H=0.20×177=35.4mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=35.4~53.1mm
D=280mm
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-43圓形凹模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為φ280mm
確定其他零件的尺寸參數(shù)
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4，方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。為確保彈簧的壓縮，凹模下面需要加10厚的墊板
其零件參數(shù)如下表所示：
凹模周界
凸模長(zhǎng)度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
φ280
φ180
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
凹模墊板
凸凹模
凹模
卸料板
凸模固定板
φ280×10
φ180×50
φ280×45
φ200×38
φ280×20
螺釘
圓柱銷
卸料螺釘
樹脂
螺釘
圓柱銷
圓柱銷
M8×60
φ8×50
M8×60
M10×60
φ8×60
φ10×60
3.5.3選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在205~245mm之間，查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-7選用模架：15#中間圓形導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架160 —200ⅠGB/T2851.1—1990，上模座厚度45，下模座厚度55，導(dǎo)柱40×140，45×140。
3、定位板的設(shè)計(jì)，定位板要根據(jù)最后的落料尺寸配做，保證間隙配合，正0.10-0.15，采用4螺釘M8與凹模固定，保證型腔與凹模同心。
材料：45#
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
4、凸凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖）
8、模具零件的加工工藝
（一）、拉深凸模的加工工藝
表（一）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成φ145mmX50mm
2
熱處理
退火
3
數(shù)控車
數(shù)控車外圓及端面，到尺寸公差，
車床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔4-M8，銷釘孔2-φ7.8,
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
研磨加工，保證外形尺寸
7
退磁
鉗工退磁
8
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
（三）、拉深凹模的加工工藝
表（二）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成φ290mmX50mm
2
熱處理
退火
3
車
車外圓及端面，外圓到尺寸φ280mm，厚度46 mm，及中間孔φ170，及臺(tái)階孔，留磨量0.2-0.3
車床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M12，銷釘孔φ11.8,
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨加工，磨兩平面
磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
磨加工
磨加工，磨內(nèi)孔尺寸，到公差
內(nèi)圓磨床
9
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
（三）、凸凹模的加工工藝
表（三）
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成φ185mmX55mm
2
熱處理
退火
3
車
車外圓及端面，外圓到尺寸φ175mm，厚度50 mm，及內(nèi)孔尺寸φ135
車床
4
加工中心
加工表面
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
8、模具的總裝配
1、確定裝配基準(zhǔn)件
以凹模為裝配基準(zhǔn)件。 首先要確定凹模在上模板上的位置， 安裝凹模組件， 然后用平行板將凸模組件和上模板夾緊，在上模板上劃出彎曲孔線，進(jìn)而安裝好上模板上的其他組件。
2、安裝上模部分
檢查下模部分各個(gè)零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝下模，同時(shí)調(diào)整沖裁間隙和拉深間隙， 將下模系統(tǒng)各零件分別裝于下模座內(nèi)。
3、安裝模具的彈簧壓縮部分，均份彈簧孔位置，選用彈簧長(zhǎng)度。
4、自檢
按沖模技術(shù)條件進(jìn)行總裝配檢查。
5、檢驗(yàn)
6、試沖
設(shè)計(jì)小結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它具知識(shí)面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我鞏固了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，提高了查閱資料的能力，使我更加認(rèn)識(shí)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。
在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多的東西。首先對(duì)于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練；其次，通過(guò)模具設(shè)計(jì)我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。這次設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。
設(shè)計(jì)過(guò)程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。
總之，學(xué)海無(wú)涯，在以后的時(shí)間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！
參考文獻(xiàn)
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