沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型,沖壓,成型,復(fù)合,模具設(shè)計(jì),三維,造型 李瑞 沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型 沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì) 及三維造型 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生： 李瑞 指導(dǎo)老師： 李益民 完成日期： 2014年6月 1 揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院 摘要 模具屬于精密機(jī)械的產(chǎn)品，它主要機(jī)械零件和機(jī)構(gòu)組成。如成形工作零件、導(dǎo)向零件、定位零件、支撐零件及送料機(jī)構(gòu)、抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)等。模具與相應(yīng)的成形設(shè)備（如沖床、塑料注射機(jī)、壓鑄機(jī)等）配套使用時(shí)，可直接改變金屬或非金屬材料的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性能，使之成形為合格的制件。 在文檔中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計(jì)的意義，接著是對(duì)沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對(duì)零件排樣圖的設(shè)計(jì)，完成了材料利用率的計(jì)算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算和沖裁模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計(jì)模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計(jì)方案畫出模具各零件圖和裝配圖。 關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)；復(fù)合模 Abstract Mold products are precision machinery, it mainly consists of mechanical parts and bodies，such as forming working parts, parts orientation, positioning parts, supporting parts, positioning components and feed mechanism, core-pulling mechanism, introduced institutions. Mold and the corresponding forming equipment supporting the use of, may directly alter the shape of metal or non-metallic materials, size, relative position and performance, shaping the work piece for qualified. In the first part of the document mainly describes the development of stamping die, stamping die illustrate the importance and significance of this design, and then stamping parts of the process analysis, completed a process to identify programs. The second part of the nesting parts of the design plans to complete the calculation of the utilization of the material further edge blanking process of calculation and Die Design and Calculation of the work of some of the stamping equipment to provide a basis to choose. Finally, the main components of standard design and the choice of design-based mapping tool and provide a basis for forming mold, as well as the assembly drawing to provide the basis of the size. Through the draw in front of mold design and assembly of the parts diagram Fig. 目錄 摘要 2 Abstract 3 1.緒論 6 1.1 模具研究的意義 6 1.2 沖壓技術(shù)的發(fā)展 6 1.3 沖壓工藝的基本工序和分類 7 1.4 沖壓成型的特點(diǎn) 7 1.5 此次沖壓模具設(shè)計(jì)的目的和意義 8 2 零件沖壓工藝分析 9 2.1 材料工藝性分析 9 2.2 零件結(jié)構(gòu) 10 2.3 尺寸精度分析 10 2.4 分析制造零件所需方案 10 2.5 方案的比較 10 2.6 方案的確定 10 2.7 工序的確定 11 3 工藝計(jì)算 13 3.1 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13 3.1.1 毛坯形狀的確定 13 3.1.2 毛坯尺寸確定 13 3.1.3 確定搭邊 14 3.1.4 確定條料寬度 14 3.1.5 確定條料的進(jìn)距 15 3.1.6 材料的利用率 15 3.1.7 排樣圖 15 3.2落料的相關(guān)計(jì)算 16 3.2.1 落料所需沖裁力、卸料力、頂件力、推件力的確定 16 3.2.2 沖裁模刃口尺寸計(jì)算 17 3.3 拉深相關(guān)計(jì)算 19 3.3.1 拉深次數(shù)的確定 19 3.3.2 拉深所需拉深力、壓料力、彎曲力、翻邊力的計(jì)算 20 3.3.3 拉深模工作部分尺寸計(jì)算 21 3.4 壓力中心的確定 22 4 模具結(jié)構(gòu)與零件的設(shè)計(jì) 23 4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 23 4.2 模具零件的設(shè)計(jì) 24 4.2.1 凸模、凹模的確定 24 4.2.2 壓邊圈的確定 25 4.2.3 卸料版的確定 25 4.2.4 推件塊的確定 25 4.2.5 定位零件的選擇 26 4.2.6 緊固零件的選擇 26 4.2.7 模架的選擇 26 4.2.8 導(dǎo)向零件的選擇 27 4.2.9 模柄的選擇 27 4.3 凸模、凹模高度及強(qiáng)度校核 27 4.3.1 高度確定 27 4.3.2 強(qiáng)度校核 28 4.3.3 確定模具的總高度 29 4.4 繪制模具裝配圖及非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖 29 5 使用SoildWorks繪制三維圖 30 6 設(shè)計(jì)總結(jié) 31 7 參考文獻(xiàn) 33 1.緒論 1.1 模具研究的意義 模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。德國(guó)人說模具工業(yè)是金屬加工業(yè)中之王，美國(guó)人說模具工業(yè)是美國(guó)的基石，羅馬尼亞人說模具就是黃金，而日本則說模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力。模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”或“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍甚至上百倍。 車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、家用電器、工程機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、冶金、機(jī)床、兵器、儀器儀表、輕工、日用五金等制造業(yè)中，起著極為重要的作用，模具是實(shí)現(xiàn)上述 行業(yè)的鈑金件、鍛件、粉末冶金件、鑄件、壓鑄件、注塑件、橡膠件、玻璃件和陶瓷件等生產(chǎn)的重要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)毛坯或成品零件， 是材料成形的重要方式之一，與切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高和成本低等顯著特點(diǎn)。 模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展將起越來越大的作用。 1.2 沖壓技術(shù)的發(fā)展 近幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝和新技術(shù)的生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用上，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)認(rèn)識(shí)與掌握的程序有了質(zhì)的飛躍。 在20世紀(jì)50年代，沖壓技術(shù)還處于主要依靠從實(shí)踐中總結(jié)出來的沖壓工藝方法和工藝參數(shù)，能夠制造出具有典型特征與規(guī)則形狀的沖壓件。但是對(duì)所應(yīng)用的沖壓成形方法的變形處理和沖壓成形的規(guī)律并不十分了解，缺少必要的理論基礎(chǔ)知識(shí)作為實(shí)踐工作的指導(dǎo)。因此，當(dāng)沖壓生產(chǎn)中遇到與變形機(jī)理有關(guān)較為復(fù)雜的問題時(shí)，就會(huì)感到束手無策，無從下手，只是問題長(zhǎng)時(shí)間的不到解決。 到20世紀(jì)末，沖壓技術(shù)有了很大的進(jìn)步，人們已經(jīng)對(duì)常用的各種方法的成形機(jī)理有了基本的了解，也總結(jié)出一些可以作為沖壓成形理論內(nèi)容的沖壓變形規(guī)律，可以在對(duì)沖壓成形機(jī)理深入了解的基礎(chǔ)上開發(fā)更為先進(jìn)的沖壓工藝方法和改進(jìn)沖壓工藝過程。即使遇到復(fù)雜的與變形機(jī)理有關(guān)的難題也知道用什么方法解決。 沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式—計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer?Integrated?Manufacturing?System）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過程通過計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度。 1.3 沖壓工藝的基本工序和分類 由于沖壓件的形狀、尺寸、精度要求、原材料性能等的不同。目前在生產(chǎn)中所采用的沖壓工藝方法是多種多樣的。概括起來可以分為分離工序與成型工序。 分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等。目的是在沖壓過程中，使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離。成型工序可分為彎曲、拉伸、翻孔、翻邊、脹形、縮口、旋壓等。目的是使沖壓毛坯在不破裂的條件下，產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件。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。 1.4 沖壓成型的特點(diǎn) 由于沖壓成形中的毛坯是厚度遠(yuǎn)小于板平面尺寸的板料以及由此決定的外力作用方式與大小等原因，致使沖壓成形具有如下幾個(gè)非常突出的特點(diǎn)。 （1）由于垂直于板面方向的單位壓力的數(shù)值遠(yuǎn)小于板面方向上的內(nèi)應(yīng)力，所以大多數(shù)的沖壓變形都可以近似的當(dāng)作平面應(yīng)力狀態(tài)來處理，是變形力學(xué)的分析和工藝參數(shù)的計(jì)算等工作，都得到很大的簡(jiǎn)化。 （2）在各種沖壓成形方法中，以拉應(yīng)力作用為主的伸長(zhǎng)類沖壓成型過程多于以壓應(yīng)力為主的壓縮類成形過程。 （3）在沖壓成形時(shí)，板料毛坯離得內(nèi)應(yīng)力數(shù)值接近或等于材料的屈服應(yīng)力，有時(shí)甚至小于板料的屈服應(yīng)力。而在模鍛和擠壓時(shí)，有時(shí)毛坯的內(nèi)應(yīng)力可能超過其屈服應(yīng)力許多倍。 （4）在沖壓成形中，大多數(shù)情況下，板料毛坯都有某種程度的自由度，常常是只有一個(gè)表面與模具接觸，而另側(cè)表面是非接觸的自由表面，甚至有時(shí)存在板料兩側(cè)表面都不與模具接觸的變形部分。 1.5 此次沖壓模具設(shè)計(jì)的目的和意義： （1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用新學(xué)知識(shí)與技能，提高解決實(shí)際問題的能力，從而鞏固、深化已學(xué)知識(shí)； （2）培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、熟悉技術(shù)政策、運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件等獨(dú)立工作的能力； （3）讓學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)和科學(xué)研究思維，樹立實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)工作態(tài)度。 （4）能綜合運(yùn)用在學(xué)校所學(xué)的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次沖壓模具的設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高自身獨(dú)立學(xué)習(xí)和工作的能力； （5）為今后走入社會(huì)，進(jìn)入工作崗位進(jìn)一步深造打下良好的基礎(chǔ)。 2 零件沖壓工藝分析 2.1 材料工藝性分析 設(shè)計(jì)要求如零件圖（圖2-1）所示。材料為10鋼，厚度為2mm。 圖2-1零件圖 力學(xué)性能 硬度HBS≤ δb/MPa δs/MPa δ5/（%） τ/MPa Ψ/（%） 未經(jīng)處理 355 205 31 300 55 137 2.2 零件結(jié)構(gòu) 零件為非旋轉(zhuǎn)體對(duì)稱圖形，需進(jìn)行拉深、沖裁、脹形、翻邊工藝。 2.3 尺寸精度分析 由于圖1-1 未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。 2.4 分析制造零件所需方案 方案一：全部使用單一模具； 方案二：先使用拉深、落料復(fù)合模做出零件基本形狀，再用脹形、落料復(fù)合模進(jìn)一步加工，最后用沖孔及翻邊模具完成零件。 方案三：先用沖孔、落料復(fù)合模進(jìn)行加工，再使用拉深、脹形及翻邊模具完成。 2.5 方案的比較 分析比較上述三種工藝方案，可以看到： 方案一，從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)和壽命方面考慮，這種方案有利于降低沖裁力合提高模具壽命，同時(shí)模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作比較方便。但工序復(fù)合程度低，生產(chǎn)率低，需要多道工序，多幅模具的累計(jì)誤差大。 方案二，相比方案一節(jié)省了工序，沖孔工序安排在拉深成形后進(jìn)行，可以保證零件的各孔距尺寸，缺點(diǎn)是復(fù)合模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 方案三，相比方案一節(jié)省了工序，但模具結(jié)構(gòu)比方案一復(fù)雜，而且拉深安排在沖孔以后進(jìn)行，孔距不易保證，影響零件精度； 2.6 方案的確定 通過以上的方案分析，可以看出，選用方案二是比較合理的。 考慮到零件的厚度及相關(guān)要求，本設(shè)計(jì)應(yīng)選用四種模具，第一種為落料、拉深復(fù)合模，第二種為落料、脹形復(fù)合模，第三種為沖孔模具，第四套為翻遍模具。布置及固定方式應(yīng)合理。 根據(jù)制件的特點(diǎn)，保證加工尺寸精度，落料、拉深復(fù)合模要求先拉深，后進(jìn)行沖裁落料；落料、脹形復(fù)合膜應(yīng)先脹形，后沖裁落料。 為了保證生產(chǎn)的制件精度達(dá)到一定的要求，在設(shè)計(jì)條料的排樣圖時(shí)應(yīng)該有準(zhǔn)確的定位，還應(yīng)考慮沖裁凸模布置會(huì)不會(huì)發(fā)生干涉的問題，以及應(yīng)不應(yīng)該設(shè)置空工位。另外還應(yīng)計(jì)算完成零件所需拉深次數(shù)。 2.7 工序的確定 （1）工序一：拉深、落料。 模具：拉深、落料復(fù)合模具； 將毛坯拉深出拉深體，保留法蘭邊；將拉深體外部法蘭邊沖裁出下圖形狀。 如圖2-7-1 圖2-7-1工序一圖 （2）工序二：脹形、落料 模具：脹形、落料復(fù)合模具 在拉深面實(shí)施脹形加工，下方大圓同拉深方向脹形，上方兩個(gè)小圓向拉深方向的反方向脹形。 將拉深體外邊沖裁出零件圖所畫出外形。 如圖2-7-2 圖2-7-2 工序二圖 （5）工序三：沖孔 模具：沖孔、落料復(fù)合模具 沖裁出零件所要求的孔：位于拉深面上的三個(gè)孔、處于中間脹形圓上的孔和外邊上的六個(gè)孔； 如圖2-7-3 圖2-7-3 工序三圖 （6）工序四：翻邊 模具：翻邊模具 對(duì)需要翻邊的三個(gè)孔實(shí)行翻孔加工； 如圖2-7-4 圖2-7-4 工序四圖 3 工藝計(jì)算 3.1 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算 由于該制件毛坯的的形狀，采用無廢料的排樣方法是不可能做到的，但能采用有廢料和少?gòu)U料的方法。 3.1.1 毛坯形狀的確定 零件為非旋轉(zhuǎn)體對(duì)稱零件，要經(jīng)過多次加工，逐漸成型，因此毛坯形狀應(yīng)盡可能規(guī)則，以免使得模具形狀過于怪異。 3.1.2 毛坯尺寸確定 零件為非旋轉(zhuǎn)體，毛坯各個(gè)部位的尺寸應(yīng)分開處理。 可將拉深面看作一個(gè)大圓與兩個(gè)小圓組成，小圓與大圓的連接線按翻邊處理，兩個(gè)小圓的連接線按彎曲處理。 將三個(gè)圓看作圓筒形拉深件，并設(shè)置寬為52的法蘭 根據(jù)帶法蘭的圓筒拉深件計(jì)算公式，可算得： 小圓 D毛坯=D2+4dh=1602+4×56×52=197.33mm； 大圓 D毛坯=D2+4dh=3002+4×146×52=353.88mm； d——拉深面直徑（mm）；D——拉深外邊直徑（mm）；h——拉深高度（mm） 因此，毛坯圖為下圖所示：如圖3-1-2 圖3-1-2 毛坯圖 3.1.3 確定搭邊 根據(jù)毛坯外形，由《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1-4-14，查得： 使用直排有廢料排樣 根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1-4-15，查得搭邊值： 當(dāng)t=2mm時(shí)，a=2mm，b=2mm 3.1.4 確定條料寬度 B=（D+2b+2?）-δ0 D——沖裁件直徑（mm）； b——搭邊值（mm）； ?——材料剪裁時(shí)公差，由《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1-4-17，查得：?=0.9； 則B=300+2×2+2×0.9=305.8-0.210mm 3.1.5 確定條料的進(jìn)距 A=B制+a=300+2=302mm 3.1.6 材料的利用率 材料利用率是沖壓工藝中一個(gè)非常重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，其計(jì)算可用一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積與毛坯面積的百分比表示： η =nAB×100% 式中 n── 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)量； A── 沖件實(shí)際面積，單位mm； B── 條料寬度，單位mm。 所以材料的利用率為：η =nAB×100%≈75% 3.1.7 排樣圖 如圖3-1-7所示 圖3-1-7 排樣圖 該零件采取縱向送料方式。 3.2落料的相關(guān)計(jì)算 3.2.1 落料所需沖裁力、卸料力、頂件力、推件力的確定 （1）沖裁力 選擇平刃口沖裁 P=Ltτ L——刃口周長(zhǎng)（mm）;τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； 在生產(chǎn)使用中，考慮到刃口變鈍、間隙不均和材料性能波動(dòng)等因素，通常按以下式計(jì)算沖裁力。 P=1.3Ltτ≈1.3Ltδa=850.63×2×300=510.38KN （2）卸料力 Px=KxP Kx——卸料力系數(shù)； 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-2查得，Kx=0.05； Px=510.38×0.05=255.19KN （3）頂件力 Pd=KdP Kd——頂件力系數(shù)； 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-2查得，Pd=0.06； Pd=510.38×0.06=30.23KN （4）推件力 Pt=nKtP Kt——推件力系數(shù)； n——同時(shí)梗塞在凸模內(nèi)的工件數(shù)；n=h/t，h為凸模直臂刃口高度（mm），t為材料厚度（mm）； h取5mm，則n=2.5； 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-2查得，Pd=0.55； Pt=2.5×0.55×501.38=701.77KN 3.2.2 沖裁模刃口尺寸計(jì)算 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表2-1查得， 凸模尺寸Dp=（D-x?-Zmin）-δp0 凹模尺寸Dd=（D-x?）0+δd D——工件尺寸（mm）； x——磨損系數(shù)，取0.5； 考慮在半徑為40mm的圓弧上，如圖3-2-2-1所示 圖3-2-2-1 小圓部分凸模 由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》查得，精度IT14級(jí)，?=1.4，δp=0.2，δd=0.3，Zmin=0.246； Dp=（80-0.5×1.4-0.246）-0.20=79.5-0.20 Dd=（80-0.5×1.4）0+0.3=79.30+0.3 考慮在半徑為110mm的圓弧上，如圖3-2-2-2所示 圖3-2-2-2 小圓部分凸模 由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》查得，精度IT14級(jí)，?=1.4，δp=0.3，δd=0.3，Zmin=0.146； Dp=（220-0.5×1.4-0.146）-0.30=219.1-0.30； Dd=（220-0.5×1.4）0+0.3=219.30+0.3； 考慮在半徑為15mm的圓弧上，如3-2-2-3圖所示 圖3-2-2-3 上部突出小圓 由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》查得，精度IT14級(jí)，?=1.4，δp=0.4，δd=0.3，Zmin=0.360； Dp=（30-0.5×1.4-0.360）-0.40=28.94-0.30； Dd=（30-0.5×1.4）0+0.3=29.30+0.3； a) 拉深 零件為非旋轉(zhuǎn)體，各個(gè)部位應(yīng)分開處理。 3.3 拉深相關(guān)計(jì)算 3.3.1 拉深次數(shù)的確定 可將拉深面看作一個(gè)大圓與兩個(gè)小圓組成，將三個(gè)圓看作圓筒形拉深件。小圓與大圓的連接線按翻邊處理，兩個(gè)小圓的連接線按彎曲處理。 利用極限相對(duì)高度對(duì)能否一次拉深成型進(jìn)行判斷，若工件的相對(duì)高度h/d小于或等于查得的極限相對(duì)高度[h1/d1]時(shí)，則可以一次拉深成型；如果h/d>[h1/d1]時(shí)，則不能一次拉深成型，需進(jìn)行多次拉深。 （1） 小圓筒形件相對(duì)法蘭直徑df/d=2.86 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-25，查得修邊余量為δ為2.6mm； 相對(duì)高度h/d=0.61mm； 毛坯相對(duì)厚度tD×100%=0.81 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-26，查得帶法蘭筒形件第一次拉深的極限相對(duì)高度，[h1/d1]=0.75mm； h/d<[h1/d1]，小圓筒形件可一次拉深成型，工序直徑為56mm。 （2）大圓筒形件相對(duì)法蘭直徑df/d=2.06mm 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-25，查得修邊余量為δ為4mm； 相對(duì)高度h/d=0.36mm。 毛坯相對(duì)厚度tD×100%=0.56 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-26，查得帶法蘭筒形件第一次拉深的極限相對(duì)高度，[h1/d1]=0.33mm； h/d<[h1/d1]，大圓筒形件可一次拉深成型，工序直徑為146mm。 綜上所述，該零件可以一次拉深成型，取圓角半徑r=4，拉深高度為52mm。 3.3.2 拉深所需拉深力、壓料力、彎曲力、翻邊力的計(jì)算 將拉深面看作一個(gè)大圓與兩個(gè)小圓組成，將三個(gè)圓看作圓筒形拉深件。小圓與大圓的連接線按翻邊處理，兩個(gè)小圓的連接線按彎曲處理。 （1）拉深力 P=Kπdtδb K——系數(shù)，由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-51查得，K大=1，K小=1.1 P大=1.1×π×56×2×335=129.7KN P小=1×π×146×2×335=307.3KN P=436KN （2）壓料力 Q=Fq F——壓料面積； q——單位壓料力。 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-56查得， q=2.5Mpa 則Q=464.3KN 將零件視作盒形件，由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-37查得， 拉深系數(shù)m1=0.32； 再由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表1-54查得， 模具需要使用壓邊圈。 （3）彎曲力 V形彎曲力 P1=0.6KBt2δbr+t K——安全系數(shù)，一般取1.3； B——彎曲寬度； r——彎曲半徑。 Pt=0.6×1.3×140×4×3550.5+2=58.5KN 壓料力P2=（0.3~0.8）P1 P2=0.5×58.5=29.3KN （4）翻邊力 P=CLtδb C——系數(shù)，一般0.5~0.8； L——翻邊線的長(zhǎng)度 P=0.6×52×2×335=20.9KN 3.3.3 拉深模工作部分尺寸計(jì)算 以標(biāo)注內(nèi)形尺寸，由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表2-3查得， 凸模尺寸dp=（d+0.4?）-δp0 凹模尺寸Dd=（d+0.4?+2z）0+δd d——拉深件的基本尺寸（mm）； ?——拉深件的公差（mm）； δp——凸模制造的公差； δd——凹模制造的公差； z——凹模單邊間隙；z=t+tn=2.2 由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》查得，精度IT14級(jí)，?=1.4，δp=0.87，δd=0.14 尺寸dp=277+0.4×1.4=277.56-0.870； 尺寸Dd=277+0.4×1.4+2×2.2=281.96-0.870； b) 壓力機(jī)的確定 本設(shè)計(jì)采用剛性卸料,下出料的方式,故總的沖壓力 P總=2346.97KN 根據(jù)P壓力機(jī)＞P總，選擇固定雙柱臺(tái)式壓力機(jī)，由《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表18.4-22，初選壓力機(jī)公稱壓力為4000KN，具體參數(shù)如下表： 公稱壓力（KN） 滑塊中心至床身距離距離(mm) 滑塊行程 (mm) 行程次數(shù) (次/min) 最大封閉高度(mm) 封閉高度調(diào)節(jié)量(mm) 4000 480 200 25 550 150 3.4 壓力中心的確定 沖模的壓力中心應(yīng)與壓力機(jī)滑塊中心重合，否則沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏斜，導(dǎo)致模具和壓力機(jī)的急劇磨損。 本模具有沖裁、拉深、彎曲等各種沖壓工序，其壓力中心的求法為： （1） 選擇基本坐標(biāo)，如圖3-4-1-1 圖3-4-1-1 基本坐標(biāo)圖 （2） 各個(gè)沖壓力相應(yīng)的各個(gè)壓力中心坐標(biāo)，如圖3-4-1-2 圖3-4-1-2 各壓力中心坐標(biāo)圖 （3） 求出壓力中心坐標(biāo) 由于零件為以y軸為對(duì)稱軸對(duì)稱圖形，因此x0=0 y0=P1X1+P2X2+…+PnXnP1+P2+…+Pn y0=28.7 壓力中心坐標(biāo)為（0.28，7） 4 模具結(jié)構(gòu)與零件的設(shè)計(jì) 4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 設(shè)計(jì)為倒裝式落料拉深復(fù)合模，處在上模部分的工作零件既是落料凸模也是拉深凹模，即凸凹模。處在下模部分的工作零件為落料凹模、拉深凸模。 工作時(shí)，條料送進(jìn)，由帶導(dǎo)料板的固定卸料板導(dǎo)向，以擋料銷定位。卸料靠固定卸料板進(jìn)行。其中，落料凹模高于拉深凸模的距離應(yīng)大于一個(gè)料厚，以保證先落料后拉深。如圖3-5-1所示為 圖3-5-1 落料拉深復(fù)合模 根據(jù)目前情況，當(dāng)材料料厚約在0.6mm以下時(shí)，應(yīng)采用彈壓卸料板，當(dāng)大于0.6mm時(shí)采用固定卸料板較為貼近實(shí)際。該制件材料厚度為2mm，故采用固定卸料板。 采用倒裝模具，由于零件的形狀，很難找到凸模與凹模的標(biāo)準(zhǔn)件，因此拉深凸模、凹凸模、落料凹模等相關(guān)零部件要以零件形狀確定。 條料使用一個(gè)擋料銷釘及兩個(gè)導(dǎo)料板定位。 該模具的精度查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-3，模具精度應(yīng)在IT14級(jí)。 4.2 模具零件的設(shè)計(jì) 4.2.1 凸模、凹模的確定 （1） 拉深凸模的確定 凸模的外形由零件拉深面形狀決定，因此該拉深凸模為非標(biāo)準(zhǔn)件。其尺寸大小為之前在沖模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算中算得的拉深凸模尺寸。 本設(shè)計(jì)中拉深凸模采用圓柱銷定位凸模的方式，凸模上端與下模座底面接觸，用螺釘完成拉深凸模的固定。 （2） 凹凸模的確定 凹凸模的外形由零件拉深后外邊形狀以及凸模形狀決定，因此該凹凸模為非標(biāo)準(zhǔn)件。其尺寸大小為之前在沖模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算中算得的拉深凹模尺寸以及沖裁凸模尺寸。 凹凸模固定板高度由《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第三卷表22.5-16選取，H固定板=15。 本設(shè)計(jì)中凹凸模上端與固定板下端接觸完成定位，用螺釘將凹凸模、固定板以及上模座相連，完成固定。 （3） 落料凹模的確定 落料凹模的外形由凹凸模決定，因此該落料凹模為非標(biāo)準(zhǔn)件。其工作部分尺寸大小為之前在沖模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算中算得的沖裁凹模尺寸。 本設(shè)計(jì)中落料凹模采用圓柱銷定位的方式，落料凹模下模座底面接觸，用螺釘完成落料凹模的固定。 4.2.2 壓邊圈的確定 壓邊圈的外形由零件拉深面外邊決定，因此該壓邊圈為非標(biāo)準(zhǔn)件。其尺寸大小為凹凸模大小，高度配合凸模拉深高度使之工作部分高度達(dá)到拉深零件所需的高度。 本設(shè)計(jì)中壓邊圈與下模座底面接觸，用螺釘完成固定。 4.2.3 卸料版的確定 卸料版的外形由落料凹模決定，因此該卸料版為非標(biāo)準(zhǔn)件。其尺寸大小為落料凹模尺寸。 本設(shè)計(jì)采用剛性卸料，所選規(guī)格參照《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第三卷表20.1-33，從表中，查得卸料板最小厚度為12mm，取其厚度為H卸=20mm。 本設(shè)計(jì)中卸料版與導(dǎo)料板接觸，用螺釘完成落料凹模、卸料版、導(dǎo)料板的固定。 4.2.4 推件塊的確定 推件塊的外形由零件拉深后外邊形狀以及凸模形狀決定，因此該推件塊為非標(biāo)準(zhǔn)件。其尺寸大小為之前在沖模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算中算得的拉深凹模尺寸以及與凹凸模配合的相關(guān)尺寸。 本設(shè)計(jì)中凹凸模與推件塊接觸完成固定，推件塊連接推桿，推動(dòng)凹凸模工作。 4.2.5 定位零件的選擇 （1） 擋料銷 擋料銷的作用是保證條料送進(jìn)時(shí)有準(zhǔn)確的送料進(jìn)距。本設(shè)計(jì)選用固定擋料銷定位，安裝在落料凸模的工作端面上，優(yōu)點(diǎn)是能夠使條料準(zhǔn)確定位，有利于提高加工精度。 由《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5.2-3選取固定擋料銷標(biāo)準(zhǔn)件（JB/T7649.10-2008）,規(guī)格為d=10，d1=4，h=3，L=13 （2） 導(dǎo)料板 導(dǎo)料板是一種通用的導(dǎo)料裝置，一般安裝在凹模上平面的兩側(cè)，為平行的兩塊長(zhǎng)條板。 由《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5.2-17選取導(dǎo)料板（JB/T 768.5-2008） 4.2.6 緊固零件的選擇 緊固模具零件選擇螺釘和銷釘。 螺釘主要承受拉應(yīng)力，其尺寸及數(shù)量一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，本設(shè)計(jì)中均采用標(biāo)準(zhǔn)圓柱頭螺釘，粗牙普通螺紋，規(guī)格為M20×35的四個(gè)，規(guī)格為M20×50的8個(gè)，規(guī)格為M20×80的4個(gè)。 銷釘采用標(biāo)準(zhǔn)圓柱銷，規(guī)格為M10×40的6個(gè) 4.2.7 模架的選擇 該零件采取縱向送料方式，由《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5.7-1，選擇鑄鐵材料及滑動(dòng)導(dǎo)向的中間導(dǎo)柱模架（GB/T 2851-2008）。 再由《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5.7-3，根據(jù)凹模的最大周界L×B為390mm×314mm，查得上模座參數(shù)為400mm×315mm×55mm，下模座的參數(shù)為400m×315mm×65mm。 4.2.8 導(dǎo)向零件的選擇 導(dǎo)向零件為導(dǎo)柱與導(dǎo)套。 根據(jù)之前選擇的模架，由《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5.4-1選擇出導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)件，選擇A形導(dǎo)柱（GB/T 2861.1-2008），規(guī)格為A45×300，A50×300。 根據(jù)之前選擇的模架和導(dǎo)柱，由《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5.4-2選擇出導(dǎo)套標(biāo)準(zhǔn)件，選擇A形導(dǎo)套（GB/T 2861.3-2008），規(guī)格為A45×53×140，A50×53×140。 4.2.9 模柄的選擇 本設(shè)計(jì)采用凸緣模柄，優(yōu)點(diǎn)在于凸緣以下部分可加工出容納推板的形孔。此外拆裝方便，適用于比較大的模具。 根據(jù)上模座的厚度H=55mm選擇模柄，由《模具設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1-10-45，選擇凸緣模柄標(biāo)準(zhǔn)件（JB/T 7646.3-2008），規(guī)格為B76 JB/T 7646.3-2008。 4.3 凸模、凹模高度及強(qiáng)度校核 4.3.1 高度確定 （1） 拉深凸模 拉深凸模高度由零件拉深高度決定，還要考慮壓邊圈高度，因此拉深凸模高度H凸=H零件+H壓邊圈。選取H壓邊圈=48mm，則H凸=100mm。 （2） 凹凸模 凹凸模高度要考慮拉深凸模高度，以配合拉深凸模拉深零件，還應(yīng)考慮到壓力機(jī)所確定的閉合高度。因此選取H凹凸模=150mm （3） 落料凹模 落料凹模位置要配合凸模位置方便送料，高度是由其固定板厚度、卸料板厚度、導(dǎo)料板厚度􀊢還有凹模的修模余量決定的。 故凸模長(zhǎng)度L凹模=H凹模+H導(dǎo)料板+H卸料版=85mm+5mm+20mm=100mm 4.3.2 強(qiáng)度校核 （1） 凸模 凸模的強(qiáng)度，通常要核算最小斷面的壓應(yīng)力和縱向保持穩(wěn)定（不產(chǎn)生彎曲）的最大長(zhǎng)度。 凸模直徑或?qū)挾却笥跊_件料厚，由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表3-1查得壓應(yīng)力公式： δk=LtτFk≤[δ]； L——沖件輪廓周長(zhǎng)（mm）； Fk——接觸面積（mm2），取刃口四周接觸寬度為t/2的面積； [δ]——凸模材料許用壓應(yīng)力，對(duì)于常用合金模具鋼，可取1800~2200（MPa）； δk=LtτFk=2050.38≤[δ]，符合壓應(yīng)力公式。 凸模固定于模架，由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表3-1查得最大允許高度公式： Lmax=nEJ0P ； n——系數(shù)，由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表3-3查得，n=1.223； P——沖裁力（N）； E——凸模材料彈性模量，對(duì)于鋼材可取E=210000（MPa）； J0——凸模大端斷面最小慣距（mm4）； Lmax=nEJ0P =256.83mm＞150mm，符合最大允許高度公式。 （2） 凹模 沖模設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于凹模的強(qiáng)度，一般只核算其受彎曲應(yīng)力時(shí)的最小厚度。由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表3-3查得， 應(yīng)力 δ彎=1.5PH2≤[δ彎]； 最小厚度 Hmin=1.5P[δ彎] ； P——沖裁力（N）； [δ彎]——凹模材料的許用彎曲應(yīng)力（MPa），由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表3-8查得為157MPa； δ彎=1.5PH2=142.075MPa≤[δ彎]，符合公式要求。 4.3.3 確定模具的總高度 模具的閉合高度，是指沖模處于閉合狀態(tài)（工作行程最低點(diǎn)）時(shí)，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。模具實(shí)際閉合高度為 H=h下模板+h上模板+h凸模+h凹模+t-h h凸模——凸模高度（mm）； h凹模——凹模高度（mm）； h下模板——下模座高度（mm）； h上模板——上模座高度（mm）； h——下模板的窩座深度（mm）； H=150mm+48mm+55mm+65mm+2mm=335mm 沖模設(shè)計(jì)時(shí)，必須使沖模的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)，通常應(yīng)滿足下列關(guān)系式： （Hmax-5）≥H≥（Hmin+10） Hmax——壓力機(jī)最大閉合高度（mm）； Hmin——壓力機(jī)最小閉合高度（mm）； 445≥H≥330，符合公式要求。 4.4 繪制模具裝配圖及非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖 使用CAD繪制模具裝配圖和零件圖，具體見圖紙，各零件材料選擇根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》選取。 5 使用SoildWorks繪制三維圖 使用SoildWorks軟件繪制模具三維造型，如圖5所示。模具尺寸參照前面的繪制的零件圖，先繪制各個(gè)模具單體，最后組裝為三維裝配圖，具體見三維裝配圖與零件圖。 圖5-1 裝配圖 圖5-2 拉深凸模零件圖 圖5-3 凹凸模零件圖 圖5-5 落料凹模零件圖 圖5-6 下模座零件圖 圖5-7 裝配體爆炸視圖 6 設(shè)計(jì)總結(jié) 大學(xué)即將結(jié)束了，我在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中體會(huì)到了許多，也學(xué)到了許多，主要體現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己技能提升的幫助，還有畢業(yè)設(shè)計(jì)促使我去更好的了解模具的各個(gè)結(jié)構(gòu)從而將自己的模具設(shè)計(jì)的更加的合理，最后就是畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我更好的去了解模具制造過程中的工藝過程。 ??剛開始做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候不知道從那下手，但是這促使我在工作中去了解模具的結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合自己的課程設(shè)計(jì)作品一點(diǎn)一點(diǎn)的去比較，比較相同點(diǎn)和共同點(diǎn)。慢慢的我發(fā)現(xiàn)一切都不在那么復(fù)雜了，模具的結(jié)構(gòu)我也開始了解了。 零件是個(gè)軸對(duì)稱圖形，這與我之前在課程設(shè)計(jì)中遇到的旋轉(zhuǎn)體有所不同，不能直接從書上套公式了，這讓我有些我從下手，毛坯的形狀確定，計(jì)算模具刃口尺寸，我不知道應(yīng)該如何拉深出這個(gè)形狀，也不會(huì)計(jì)算該凸凹模的刃口尺寸及偏差。最后我找到指導(dǎo)老師，在他的建議下，我想了一個(gè)辦法，就是將拉深面分為各個(gè)不同的規(guī)則體部分，這樣就可以用公式了，刃口尺寸則一段一段的算，最終完成了任務(wù)。 以上是我本次設(shè)計(jì)遇到的主要問題，有一些小的問題我通過問同學(xué)都一一解決了。通過本次設(shè)計(jì)我感覺不管是在思想上還是在知識(shí)積累上都有很大的收獲。在思想上，我應(yīng)該做事細(xì)心，將應(yīng)該做對(duì)的要認(rèn)真，否則會(huì)耽擱自己的設(shè)計(jì)進(jìn)展的。 經(jīng)過多方位的學(xué)習(xí)，在指導(dǎo)老師的幫助下，我認(rèn)真學(xué)習(xí)SoildWorks軟件了解了冷沖模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重的要點(diǎn)，重新溫習(xí)了一遍模具制造工藝。懂得模具成本與設(shè)計(jì)方案的重大聯(lián)系?？梢哉f本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多書本上沒有出現(xiàn)的東西。 在知識(shí)積累上，我掌握了將冷沖模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，并且學(xué)會(huì)了用相關(guān)的工具書。本次設(shè)計(jì)主要用的工具書是是《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第三卷等，通過對(duì)模具零件相關(guān)參數(shù)的選擇，我慢慢熟悉了這些工具書，知道模架、模柄、模板等零件的選擇和計(jì)算。 設(shè)計(jì)是源頭，設(shè)計(jì)雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個(gè)模具成本的70%～80%。所以，本人在設(shè)計(jì)時(shí)詳盡地考慮了模具結(jié)構(gòu)。基于零件2mm的厚度，本人采用了剛性卸料裝置，以提高精度和穩(wěn)定性，當(dāng)然，生產(chǎn)效率不足是個(gè)嚴(yán)重的缺陷。由于本人知識(shí)水平有限，對(duì)實(shí)踐的缺乏，當(dāng)中不乏有不足之處，我不會(huì)停止學(xué)習(xí)的腳步，在以后的工作實(shí)踐當(dāng)中不斷地完善和創(chuàng)新。 致謝 行文至此，我的這篇論文已接近尾聲；歲月如梭，我四年的大學(xué)時(shí)光也即將敲響結(jié)束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，心中難免思緒萬千，一種感恩之情油然而生。生我者父母。感謝生我養(yǎng)我，含辛茹苦的父母。是你們，為我的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件；是你們，一如既往的站在我的身后默默的支持著我。沒有你們就不會(huì)有我的今天。謝謝你們，我的父親母親！ 在這四年中，老師的諄諄教導(dǎo)、同學(xué)的互幫互助使我在專業(yè)技術(shù)和為人處事方面都得到了很大的提高。感謝湖南商學(xué)院在我四年的大學(xué)生活當(dāng)中對(duì)我的教育與培養(yǎng)，感謝湖南商學(xué)院信息學(xué)院的所有專業(yè)老師，沒有你們的辛勤勞動(dòng)，就沒有我們今日的滿載而歸，感謝大學(xué)四年曾經(jīng)幫助過我的所有同學(xué)。在制作畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我曾經(jīng)向老師們和同學(xué)們請(qǐng)教過不少的問題，老師們的熱情解答和同學(xué)們的熱心幫助才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能較為順利的完成。在此我向你們表示最衷心的感謝。 7 參考文獻(xiàn) 《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》 吳詩惇 機(jī)械工業(yè)出版社 《CAD/CAM綜合實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書》 宋愛平 機(jī)械工業(yè)出版社 《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》 馮炳堯 上海科學(xué)技術(shù)出版社 《模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》 王新華 機(jī)械工業(yè)出版社 《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》 中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì) 江西科學(xué)技術(shù)出版社 《沖壓模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)圖解》 （日）太田哲 國(guó)防工業(yè)出版 《沖壓工藝學(xué)》 李碩本 機(jī)械工業(yè)出版社 《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 伍先明 國(guó)防工業(yè)出版社 《沖模結(jié)構(gòu)圖冊(cè)》 37