1721_油箱注油口沖壓工藝及模具設(shè)計(jì),油箱,注油,沖壓,工藝,模具設(shè)計(jì) 11 緒 論1.1 課題背景沖壓加工是一種金屬塑性加工工藝，其坯料主要是板材、帶材、管材及其他型材，是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模，通過施加壓力，在瞬間完成加工過程，把原材料加工成所需要的零件形狀和尺寸的成品或半成品。按照沖壓時(shí)的溫度情況有冷沖壓和熱沖壓兩種。冷沖壓是金屬在常溫下的加工，一般適用于厚度小于 4mm 的坯料，它具有生產(chǎn)效率高；工件精度的一致性高，互換性好，質(zhì)量穩(wěn)定；材料利用率高；產(chǎn)量越大成本越低；可獲得用其它方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的工件；便于在大批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化以及不需加熱、無氧化皮，表面質(zhì)量好，操作方便，費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)沖壓加工又具有：沖模制造周期長，制模技術(shù)要求高，費(fèi)用大，在小批量生產(chǎn)中受到一定限制的缺點(diǎn)。隨著世界經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展與壯大，沖壓技術(shù)和模具應(yīng)用的范圍越來越廣泛，也越來越受到各行各業(yè)的重視，在整個(gè)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和相關(guān)部門中，都涵蓋了沖壓工藝和模具應(yīng)用，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)緊密的聯(lián)系在一起，而且與人們的日常生活有著千絲萬縷的關(guān)系。沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速?zèng)_壓、多工位自動(dòng)沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴(kuò)大了沖壓加工的工藝范圍。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作各個(gè)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用。我國沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。1 _/ e( e, r5 _# Q# @( d; s" W& 2Y隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD） 、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用的重要工藝設(shè)備，按成型的對(duì)象和方式來分，模具大致可以分為三類：金屬板料成型模具（如冷沖壓模） ；金屬體積成型模具（如鍛造模，粉末冶金模，壓鑄模等）;非金屬材料成型模具（如塑料模，玻璃模,陶瓷模等） ，其中使用量最大的是沖壓模和塑料模，約占模具總量的 80%左右。模具工業(yè)在我國也已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一，國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)如機(jī)械，電子，汽車，石油化工和建筑業(yè)等都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)，都需要大量的模具，特別是汽車，電機(jī)，電器，家電和通信等產(chǎn)品中 60%~80%的零件都要依靠模具成型。1.2 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)的發(fā)展沖壓加工工藝的優(yōu)點(diǎn)突出，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中獲得了廣泛應(yīng)用。不僅在日常生活用品中占據(jù)非常重要的位置，而且在現(xiàn)代航空、航天、兵工、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器和電子儀表生產(chǎn)中也占有十分重要的地位。可以說，沖壓加工已成為許多工業(yè)部門的重要加工手段，不采用沖壓加工，要想改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，迅速更新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，都是不可能的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，各工業(yè)部門對(duì)沖壓技術(shù)的要求越來越高，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的迅速發(fā)展。在大批量生產(chǎn)中，發(fā)展高效率、高壽命、高精度沖模 ，如適用于復(fù)雜形狀零件的多工位連續(xù)模、適用于單一品種零件的自動(dòng)化專用沖模等；在小批量生產(chǎn)和新品試制中，發(fā)展通用沖模、組合沖模和鋅合金模、聚氨酯橡膠模、薄板沖模、鋼帶沖模等簡易沖模，以便縮短沖模加工周期，降低制模成本，使沖壓加工能適應(yīng)小批量生產(chǎn)和新品試制的需要；組織沖模專業(yè)化生產(chǎn)，減少制模手工操作，采用各種先進(jìn)加工、檢測(cè)設(shè)備和各種新的制模技術(shù)，以適應(yīng)大型、復(fù)雜、精密、先進(jìn)沖模的加工；改進(jìn)沖模熱處理，發(fā)展模具表面強(qiáng)化新工藝，開發(fā)制模新材料，以便提高沖模的使用壽命和沖壓件的質(zhì)量；大力加強(qiáng)沖模典型化和標(biāo)準(zhǔn)化研究，積極開展沖模的計(jì)算3機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造，以便簡化沖模的設(shè)計(jì)與加工，縮短沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低制模成本，提高制模質(zhì)量；在沖壓設(shè)計(jì)中采用先進(jìn)技術(shù)，如在沖模結(jié)構(gòu)上配置能在沖壓過程中控制定位不準(zhǔn)、工件重疊、尺寸超差的裝置。改進(jìn)通用壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)，提高剛度和精度；積極開發(fā)高速壓力機(jī)、多工位壓力機(jī)、數(shù)控壓力機(jī)，提高生產(chǎn)效率，滿足大批量生產(chǎn)的需要等等。當(dāng)前整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。為了適應(yīng)用戶對(duì)模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切要求，模具必然會(huì)有如下發(fā)展趨勢(shì)：模具設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段向理論計(jì)算和計(jì)算器輔助設(shè)計(jì)方向發(fā)展，技術(shù)廣泛用于制模業(yè)，使模具結(jié)構(gòu)更趨科學(xué)合理，大大提高了模具加工精度，縮短了模具設(shè)計(jì)加工周期，減少了產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。多色和多材質(zhì)塑料成型模具也將有較快發(fā)展，這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和裝配周期，今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。1.3 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)國內(nèi)外發(fā)展水平綜述1.3.1 國外研究發(fā)展概述美國模具工業(yè)美國現(xiàn)有約 7000 家模具企業(yè)，90%以上為少于 50 人的小型企業(yè)。由于工業(yè)化的高度發(fā)展，美國模具業(yè)早已成為成熟的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，處于世界前列。美國模具鋼已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)供應(yīng)，模具設(shè)計(jì)制造普遍應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)，加工工藝、檢驗(yàn)檢測(cè)配套了先進(jìn)設(shè)備，大型、復(fù)雜、精密、長壽命、高性能模具的發(fā)展達(dá)到領(lǐng)先水平。但自上世紀(jì) 90 年代以來美國經(jīng)濟(jì)面臨后工業(yè)化時(shí)代的大調(diào)整、大變革，也面對(duì)強(qiáng)大的國際競(jìng)爭(zhēng)——來自成本壓力、時(shí)間壓力和競(jìng)爭(zhēng)壓力。日本模具工業(yè)目前，日本的模具制造技術(shù)仍處于世界領(lǐng)先地位。據(jù)日本通產(chǎn)省工業(yè)統(tǒng)計(jì)，日本共有模具生產(chǎn)廠約 10000 家，其中 20 人以下的占 91%以上，即日本模具業(yè)以中小企業(yè)為主，主要靠專業(yè)化分工，完成高質(zhì)量的模具設(shè)計(jì)、加工。由于日本的專業(yè)化分工做得好，中小模具企業(yè)的整體制造水平高，使“日本制造”的模具成為一種品4牌、優(yōu)質(zhì)的象征。近年來，日本塑料模具、粉末冶金模具、壓鑄模具增長明顯，沖壓模具和鍛造模具則相對(duì)呈減少趨勢(shì)。據(jù)羅百輝了解，日本模具目前面臨五大課題——縮短交貨期、降低制造成本、提高模具質(zhì)量和精度、勞動(dòng)力不足以及迎接亞洲各國的挑戰(zhàn)。針對(duì)此況，日本許多模具廠家都在積極擴(kuò)大設(shè)備投資。在加工方面，大量采用無人看管的加工單元，或者通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)控制。在設(shè)計(jì)制造部門幾乎都采用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)，進(jìn)行動(dòng)作仿真分析、DNC（直接數(shù)字控制）加工。模具的技術(shù)開發(fā)主要向高精度、高速度、長壽命、復(fù)雜、大型、一體化和高性能諸方面發(fā)展。新加坡模具工業(yè)新加坡是一個(gè)只有 300 萬人口的小國，在上世紀(jì) 80 到 90 年代，政府重視和支持精密模具的發(fā)展，出臺(tái)了很多政策，使模具工業(yè)得到快速增長，促進(jìn)了新加坡經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。新加坡?lián)碛懈鞣N類型模具以及精密加工相關(guān)企業(yè)超過 1000 多家，模具年產(chǎn)值超過 45 億人民幣，在亞洲模具業(yè)中有著相當(dāng)重要的影響力和作用。模具企業(yè)中上市的有 10 多家。新加坡 65%以上企業(yè)生產(chǎn)的模具都是為電子相關(guān)業(yè)配套的，生產(chǎn)的模具不是大型的，但都是高精密、高水平的模具。新加坡模具企業(yè)主要集中在半導(dǎo)體框架/封裝模具、五金沖壓模具、塑膠模具、硅橡膠模具等領(lǐng)域。德國模具工業(yè)德國一向以精湛的加工技藝和出產(chǎn)精密機(jī)械、工具而著稱，其模具業(yè)也充分體現(xiàn)了這一特點(diǎn)。對(duì)于模具這個(gè)內(nèi)涵復(fù)雜的工業(yè)領(lǐng)域，經(jīng)過多年的實(shí)踐探索，德國模具制造廠商形成了一個(gè)共識(shí)：即全行業(yè)必須協(xié)調(diào)一致，群策群力，挖掘開發(fā)潛力，共同發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神，共同技術(shù)進(jìn)步，取長補(bǔ)短，發(fā)揮好整體優(yōu)勢(shì)，才能取得行業(yè)的成功。此外，為適應(yīng)當(dāng)今新產(chǎn)品快速發(fā)展的需求，在德國不僅大公司建立了新的開發(fā)中心，而且許多中小企業(yè)也都這樣做，主動(dòng)為客戶做研發(fā)工作。在研究方面德國始終十分活躍，成為其在國際市場(chǎng)上保持不敗的重要基礎(chǔ)。在激烈競(jìng)爭(zhēng)中，德國模具行業(yè)多年保持住了在國際市場(chǎng)中的強(qiáng)勢(shì)地位，出口率一直穩(wěn)定在 33%左右。據(jù)德國工、模具行業(yè)組織——德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，德國有模具企業(yè)約 5000 家，2003 年德國模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%。51.3.2 我國模具工業(yè)發(fā)展概況目前，國內(nèi)模具市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，國際上將模具制造逐漸向我國轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)和跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具國際采購的趨向十分明顯。因此，展望未來，國際、國內(nèi)模具市場(chǎng)總體發(fā)展前景美好。我國模具工業(yè)將會(huì)有一個(gè)繼續(xù)高速發(fā)展的機(jī)遇期。模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備。模具種品繁多，共有幾十大類，其中沖壓模具、塑料模具、鑄造模具、鍛壓模具、橡膠模具、粉末冶金模具、拉絲模具 、無機(jī)材料成形模具等是最重要的八大類，用于制造業(yè)中的幾乎所有產(chǎn)品的生產(chǎn)。現(xiàn)代模具制造業(yè)已成為技術(shù)密集型和資金密集型的產(chǎn)業(yè)，他與高新技術(shù)已形成相互依托的關(guān)系。一方面，模具是直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)的不可缺少的裝備；另一方面，模具生產(chǎn)本身又大量采用高新技術(shù)和裝備，因此，模具制造已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主要組成部分。模具成形零件時(shí)實(shí)現(xiàn)快速、優(yōu)質(zhì)、低耗是國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。在中國，模具生產(chǎn)長期以來一直被當(dāng)作產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝后方，生產(chǎn)的模具也主要是自產(chǎn)自配，直至八十年代，模具才作為產(chǎn)品被列入機(jī)電產(chǎn)品目錄，當(dāng)時(shí)全國共有生產(chǎn)模具的廠點(diǎn)約為 300 家總產(chǎn)值 10 億元。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國的模具工業(yè)已有了長足的進(jìn)步。拒不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在國內(nèi)未含港、澳、臺(tái)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，約有 3000家模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，年模具銷售額約 1500 億元，而且年年增長迅速。從 20 世紀(jì)八十年達(dá)后期開始，中國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。由于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)模具的需求越來越大，原有的國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，而三資和鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個(gè)體模具企業(yè)的發(fā)展更為迅速。例如廣東省和浙江省，原來模具生產(chǎn)規(guī)模不大，在國內(nèi)未占重要地位，但目前，主要依靠三資企業(yè)的廣東省全省有很多家模具生產(chǎn)企業(yè)和主要依靠鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個(gè)體企業(yè)的浙江省全省有多家模具生產(chǎn)大企業(yè)，其模具生產(chǎn)值已分別占全國的百分之 30 左右。國內(nèi)不完全統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)及進(jìn)口發(fā)展?fàn)顩r見表 1，表 2。從表一、表二可見，雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但仍不能滿足我國制造業(yè)發(fā)6展的需要，特別是中高檔模具，在精密、大型、復(fù)雜、長壽命類型的模具仍舊供不應(yīng)求。由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面中國與國際水平相比尚有大差距，所以每年尚需要大量進(jìn)口。由于中國模具價(jià)格比較低廉，水平也在不斷提高，因此出口發(fā)展很快。近年來每年出口增長幅度比行業(yè)增長幅度大得多。在模具產(chǎn)值產(chǎn)量和進(jìn)出口迅速發(fā)展的同時(shí)，近年來中國在模具行業(yè)進(jìn)步和模具水平的提高方面也取得了可喜的成績?，F(xiàn)在，我國已能生產(chǎn)精度達(dá)到 2μm 的多工位級(jí)進(jìn)模，壽命可達(dá)三億沖次以上。個(gè)別企業(yè)生產(chǎn)的多工位級(jí)進(jìn)模已可在 2000 次/min的高速?zèng)_床上使用，精度可達(dá) 1μm。在大型塑料模具方面，我國已能生產(chǎn) 43 英寸（109cm）大屏幕彩電和 65 英寸（165cm）背投式電視的塑殼模具、10kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具及汽車保險(xiǎn)，整體儀 100t。我國模具企業(yè)CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM、PLM、ERP 等數(shù)字化信息化技術(shù)的使用面正在不斷擴(kuò)大，水平也在不斷提高。目前，我國模具總量雖然達(dá)到相當(dāng)大的規(guī)模，模具水平也已有了很大提高，但在總體上，我國模具生產(chǎn)的商品化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度還較低，商品化模具只占少部分，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率還不高，專業(yè)模具企業(yè)只占模具生產(chǎn)長點(diǎn)的少數(shù)，而且裝備也比較落后。由于資金缺乏，我國的模具企業(yè)大都只能購買較低檔的國產(chǎn)設(shè)備和來自我國臺(tái)灣的設(shè)備，而少用歐美和日本的高檔設(shè)備，設(shè)備數(shù)控化程度遠(yuǎn)低于國際水平，不少企業(yè)原先只是附屬于大廠、大公司、大集團(tuán)的模具生產(chǎn)單位，經(jīng)調(diào)整、改革、改制、變成了獨(dú)立企業(yè)法人、面向社會(huì)、自負(fù)盈虧，充分發(fā)揮了人才和技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及設(shè)備能力，在模具行業(yè)中發(fā)揮了很好的作用。以上這些都使模具企業(yè)結(jié)構(gòu)越來越適用于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)。在企業(yè)結(jié)構(gòu)正在不斷改善的同時(shí)，我們也看到很多專業(yè)模具廠還仍舊保持“大而全” 、 “小而全”的組織形式，國外大多呈現(xiàn)“小而專” 、 “小而精”的特點(diǎn)，歐洲某些模具企業(yè)已有大型跨國集團(tuán)發(fā)展的趨向。隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展以及產(chǎn)品的輕量化提出越來越高的要求，在模具的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中，塑料模具及鋁、鎂合金的鑄造模具比例組不上升，在十大類模具中，塑料模具已成為總量最多的模具。隨著近年來汽車工業(yè)的高速發(fā)展，為汽車制造配套的模具比例也逐步上升。隨著技術(shù)的不斷提高進(jìn)步，市場(chǎng)對(duì)模具要求越來越高，以大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具為主要代表的高技術(shù)含量的模具在模具總量中的比例也在逐年提高，近年來每年平均約提高一個(gè)百分點(diǎn)。模具技術(shù)水平的提高和技術(shù)結(jié)構(gòu)的改善，在一年一度的國際模具展中得到了比較充分全面的展現(xiàn)。7自我國加入 WTO 以來，模具進(jìn)出口發(fā)展很快，2001-2006 年的數(shù)據(jù)已列入表二。從這些數(shù)據(jù)可以計(jì)算出進(jìn)出口總額每年平均增長幅度約為 18.9%,出口每年平均增長幅度為 40.85%進(jìn)出口逆差及進(jìn)出口比例情況見表 3。由此可見，進(jìn)出口增長要比進(jìn)口增長快得多，雖然仍有大量外貿(mào)逆差，但進(jìn)出口比例關(guān)系正在迅速改善，進(jìn)出口結(jié)構(gòu)漸趨合理。因?yàn)槟＞呤侵圃鞓I(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備，模具對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的帶動(dòng)作用十分明顯，因而模具的布局與工業(yè)，特別是與制造業(yè)的布局關(guān)系十分密切。一般來說，工業(yè)地區(qū)是制造業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，模具也必然發(fā)達(dá)。正因?yàn)槿绱四＞吖I(yè)的布局有一個(gè)隨著工業(yè)布局改變而逐步改變的工程。中華人民共和國成立之初至 20 世紀(jì)八十年代，我國工業(yè)布局北方明顯強(qiáng)于南方。自國家實(shí)行改革開放政策開始，這一布局逐漸發(fā)生了變化。經(jīng)過二十世紀(jì)八十年代至九十年代漸進(jìn)式變化，進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，工業(yè)布局已明顯出現(xiàn)南方強(qiáng)于北方的變化的狀況。隨后，模具工業(yè)布局也逐步逆轉(zhuǎn)，目前也是南方明顯強(qiáng)于北方，尤其以珠三江州和長三角洲為中心的東南沿海地區(qū)，已集中了我國模具工業(yè)將近 60%的產(chǎn)能。隨著環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及國家西部大開發(fā)、振興東北、中部崛起等經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略布局的實(shí)施，今后，模具工業(yè)布局也將隨之不斷變化。如果按照產(chǎn)能大小來看布局，目前情況大概可描述如下：廣東和浙江分別是中國模具工業(yè)的第一和第二大省，其模具產(chǎn)能分別約占全國總量的 40%和 25%左右，接著是江蘇和上海，各有 100 多億的產(chǎn)能，其在全國總量中的比重正在逐步提高，安徽、山東、遼寧、和天津，近年來發(fā)展勢(shì)頭很好，產(chǎn)能提高很快，其發(fā)展速度高于全國平均水平，北京、河北、四川、陜西、重慶和湖北目前產(chǎn)能雖然較低，8但也呈現(xiàn)了良好的發(fā)展勢(shì)頭。2006 年和 2007 年，中國重點(diǎn)骨干模具企業(yè)有 50 家，其分布情況如下圖 1 所示：圖 1 布局概括圖模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計(jì)算機(jī)、精密檢測(cè)和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科，是一個(gè)綜合性學(xué)科系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。模具材料、能源、人工費(fèi)用的不斷上漲和模具價(jià)格的下降、模具交貨期的縮短，這將是今后較長時(shí)期內(nèi)模具企業(yè)所必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)和趨勢(shì)。我國模具工業(yè)面臨總體技術(shù)水平欠佳，自主創(chuàng)新能力弱，企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，在中高檔模具領(lǐng)域內(nèi)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的狀況，在較長時(shí)間內(nèi)還難以徹底改觀。面對(duì)這樣嚴(yán)峻的形勢(shì)，依靠技術(shù)進(jìn)步，不斷提高管理水平和勞動(dòng)效率和工業(yè)生產(chǎn)率及努力降低成本才是模具企業(yè)的出路所在。創(chuàng)新是企業(yè)的靈魂，是企業(yè)前進(jìn)的引擎，而我國絕大多數(shù)模具企業(yè)的創(chuàng)新能力薄弱，這也是影響我國模具行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力需要?jiǎng)?chuàng)新，提高行業(yè)的總體水平更需要?jiǎng)?chuàng)新。技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、理念創(chuàng)新等等，行業(yè)發(fā)展迫切要求我們加快創(chuàng)新發(fā)展步伐。人才，特別是高級(jí)人才，包括高技術(shù)人員、高級(jí)經(jīng)營管理人才、技師和高級(jí)鉗工及高級(jí)機(jī)床操作工的匱乏，已嚴(yán)重制約了我國模具行業(yè)的發(fā)展。這一問題雖然引起行業(yè)、企業(yè)以及政府有關(guān)部門的重視，并已開始采取了一些措施，但要能滿足行業(yè)發(fā)展需要，恐怕還有待時(shí)日。企業(yè)的未來取決于人才，行業(yè)的未來也取決于人才，因此，加速培養(yǎng)高質(zhì)量、高水平的人才也必將是一個(gè)十分重要的發(fā)展趨勢(shì)。9我們要從模具生產(chǎn)大國向模具生產(chǎn)強(qiáng)國邁進(jìn)，就必須克服前進(jìn)道路上的種種障礙和艱難險(xiǎn)阻。前途雖然是光明的，機(jī)遇也大于挑戰(zhàn)，但我們決不能掉以輕心，必須重視困難，看到不足，必須努力奮斗使我們的模具行業(yè)更好更快的發(fā)展。 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容內(nèi)容為摩托車油箱注油口的沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)。該工件是一個(gè)帶凸緣的筒形件，體積比較小，由于制造摩托車數(shù)量很多，需要大批量的注油口零件。因此該零件必須滿足生產(chǎn)率高，且注油口可能在使用中需要更換，要求注油口有很好的互換性。 2 工件沖壓工藝分析2.1 沖壓工藝分析本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為摩托車油箱注油口的沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)。該工件是一個(gè)帶凸緣的筒形件，體積比較小，由于制造摩托車數(shù)量大。因此該零件必須滿足生產(chǎn)率高，且注油口可能在使用中需要更換，要求注油口有很好的互換性。在滿足上面條件的前提下，在制造過程中選擇沖壓模具來制造該零件，使用沖壓模具制造的優(yōu)點(diǎn)不僅生產(chǎn)率高，零件互換性好。在使用模具制造過程中，還可以提高板材的利用率，通常材料利用率可達(dá) 70%~85%，降低生產(chǎn)成本。成型的零件機(jī)械性能好，沖壓件普遍具有重量輕，強(qiáng)度高，表面成形質(zhì)量好的特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)完成相關(guān)工序的沖壓工藝分析、模具設(shè)計(jì)、凹凸模尺寸及其他輔助零件的設(shè)計(jì)的油箱裝置由上、下殼體焊接而成,其內(nèi)部形成一定的容積空間以供使用燃油儲(chǔ)存,在油箱的頂部設(shè)有一個(gè)注油口,用于當(dāng)油箱內(nèi)可使用燃油不足時(shí),由該注油口添加燃油。 通過對(duì)油箱注油口的結(jié)構(gòu)及尺寸的分析,本零件結(jié)構(gòu)屬于帶有突緣的圓筒型,且圓筒厚度小于 10mm,直徑大約 Φ50mm~Φ60mm,總體而言本零件的尺寸及結(jié)構(gòu)較小,根據(jù)查閱相關(guān)資料關(guān)于現(xiàn)有階段關(guān)于注油口的加工方法及所學(xué)知識(shí),得出注油口的加工方法普遍采用沖壓模具成型。關(guān)于油箱注油口沖壓件的生產(chǎn)過程，由上面分析知道該工件是一個(gè)帶凸緣的筒形件，在其內(nèi)孔中用來注油，要求有較高的光潔度和相對(duì)的位置精度。除了要保證它的公差外還要保證它的高度及其孔內(nèi)的圓角半徑 R5mm。10以上對(duì)油箱注油口的形狀和尺寸分析中不難看出，它需要經(jīng)過落料、拉深、沖預(yù)制孔、翻邊、修邊等沖壓工序。但對(duì)于各工步的先后順序需要給予綜合考慮，需要幾次拉深、沖預(yù)制孔、翻邊尺寸如何計(jì)算、采用哪種方式和如何布置排樣等成為本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)的模具精度并不需要很高，達(dá)到 IT10-IT9 均可滿足要求。工件圖如圖 2 所示：11圖 2 油箱注油口工件圖123 零件沖壓工藝方案的確定3.1 工件沖壓方案由于需要加工的工件是帶凸緣拉深件，經(jīng)分析加工工件的沖壓工藝可以有以下三種方案：方案一：板料沖壓—拉深—沖孔—翻邊—對(duì)所有邊修整方案二：落料、拉深復(fù)合—沖孔、翻邊復(fù)合—對(duì)所有邊修整方案三：落料、拉深、沖孔復(fù)合—翻邊—對(duì)所有邊修整對(duì)于上述三種方案，如果采用方案一時(shí)，運(yùn)用的工序達(dá)到了五個(gè)之多為此就需要更多的模具對(duì)其進(jìn)行支持，同時(shí)導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，加工材料的浪費(fèi)，生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，而且坯料在模具上放置時(shí)需要再次定位，這樣會(huì)引起定位誤差的疊加造成更大的加工誤差使工價(jià)質(zhì)量低下。雖然勉強(qiáng)滿足了本次需要加工的零件的精度要求，但是不予優(yōu)先考慮。對(duì)于采用第二種方案，沖孔、翻邊復(fù)合將使翻邊凸模的厚度太薄，這樣加工起來相當(dāng)繁瑣并且不易，并且很容易造成零件的強(qiáng)度過低，所以不予考慮，如果采用第三種方案，方案一和方案二中的缺點(diǎn)都可以被避免，同時(shí)生產(chǎn)效率大大提高，對(duì)生產(chǎn)材料的需求也相應(yīng)減少很多，通過對(duì)工件使用情況分析翻邊工序能夠完全保證技術(shù)需要，方案使用了多種工序復(fù)合，很好的保證了零件的精度需求，通過以上分析得出應(yīng)該采用方案三進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2 翻邊前毛坯尺寸計(jì)算本次設(shè)計(jì)首先確定零件的基本尺寸，然后根據(jù)零件沖壓的工藝由后向前推出零件毛坯的尺寸，在計(jì)算毛坯尺寸前，需要先確定翻邊前的半成品的形狀和尺寸，由于不知孔 Φ53mm 的高度是否一次翻邊成形，因此需要計(jì)算翻邊所能達(dá)到的最大高度。翻邊時(shí)的工藝計(jì)算應(yīng)根據(jù)翻邊孔的直徑算出預(yù)制孔的直徑 d，并核算翻邊高度是否能一次翻成。翻邊的極限高度具體計(jì)算如下：直徑為 54mm，翻邊圓角半徑為 5mm，板料厚度為 1.0mm，高為 26mm。預(yù)制孔直徑 計(jì)算:0d（1）????12100hrDt????13將 ， 代入上式化簡后得：012trdDm??01trh????072.43.2trhdm?=54-2×(26-0.43×5-0.72×1)=7.74mm翻邊的極限高度 為:maxh??02max 72.43.1trkhd???由資料查出翻邊系數(shù) k，當(dāng) k= 時(shí),即翻邊系數(shù)(k)為極限翻邊系數(shù)( ),這時(shí)將l lk得到最大的翻邊高度 。max因?yàn)?=7.74,取 k= =0.5,代入公式：0tdlk??02max 72.43.1trkhd???= 54/2×（1-0.5）+0.43×5+0.72×1=16.37mm因?yàn)橛纱擞?jì)算得到的極限高度 小于零件的設(shè)計(jì)高度 26mm,所以零件不能直接maxh由翻邊而成,應(yīng)該先將毛坯經(jīng)過拉深、沖預(yù)制孔、再進(jìn)行翻邊的工藝過程。拉深后再翻邊時(shí)應(yīng)先決定翻邊所能達(dá)到的最大高度,然后根據(jù)翻邊高度及工件的高度來決定拉深件的高度。拉深后翻邊的高度 :1h由資料查出 k= =0.52lk??2201 00ttmrrd????kmd57.2?=54/2×（1-0.52）+0.57×5=15.81mm因此取翻邊的高度為 =15mm1h沖預(yù)制孔的直徑:=28.08mmmlmdkhrd????1024.取沖預(yù)制孔的直徑為 =28mm。0d14翻邊前拉深的高度 ：2h=26-15+5+1=17mm01trh???沖孔、翻邊前半成品形狀尺寸如下圖 3 所示：圖 3 沖孔、翻邊前工件尺寸圖3.3 零件拉深前毛坯尺寸計(jì)算根據(jù)凸緣的相對(duì)直徑 的比值不同，有凸緣的筒形件可以分為：窄凸緣筒形df/件（ ）和寬凸緣筒形件（ ） ，因此在進(jìn)行凸緣筒形件計(jì)算時(shí)，4.1/?df 4.1/?f首先應(yīng)該先確定凸緣件的類型，計(jì)算毛坯的尺寸，拉深件的凸緣直徑 需要考慮修fd邊余量 ，然后判別工件能否一次拉深成形，并計(jì)算拉深次數(shù)。?確定凸緣筒形件的類型：=76mm =54mmfdd=76/54=1.41>1.40因此可得出此零件為寬凸緣零件通過查表得出修邊余量 =3mm?拉深件實(shí)際凸緣直徑： = +2 =82mm1fdf當(dāng)毛坯凸模圓角等于凹模圓角時(shí),即 R=r 時(shí),毛坯的直徑 D 為:drhDf4.321???= 5758??97.3mm?零件的相對(duì)厚度： .0103.97?Dt總的拉深系數(shù)： 53.974?d查資料得第一次拉深系數(shù) 2.1m15因?yàn)? 所以零件通過一次拉深即可成形完成要求。5.02.1??Ddm3.4 沖裁排樣方式的設(shè)計(jì)及計(jì)算工件毛坯直徑為 Φ97.3mm，因?yàn)槌叽绫容^大，考慮到操作的方便和排樣，應(yīng)該采用單排。查《沖壓手冊(cè)》表 2-17 得搭邊值： a=1.5mm，a 1=1.5mm導(dǎo)尺間距離 s：97.3+3-0.5+0.5=98.8mm????tcaDs2條料寬度 b:=97.3+3-0.5=99.8mmb式中：--沖裁件垂直于送料方向的尺寸；D--搭邊的最小值，由《沖壓手冊(cè)》表 2-17 查得 a=1.5a--條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，游表 2-19 查得 =-0.5??--導(dǎo)尺與最寬條料間的單面小間隙，其值由表 2-21 查得 =0.5tc tc板料規(guī)格擬選用：1×1000×2600采用縱裁: 裁板條數(shù) n1=B/b=1000/99.8=10 余 2mm每條個(gè)數(shù) n 2=(L-a1)/s=（2600-1.5）/98.8=26 余 15mm每板總個(gè)數(shù) n 3= n1×n2=10×26=260（個(gè)）板的利用率：：η= ×100% 68.16%260.4/(97.38)0???采用橫裁: 裁板條數(shù) n 1=L/b=2600/99.8=26 余 29mm每條個(gè)數(shù) n 2=(B-a1)/s=（1000-1.5）/98.8=10 余 8mm每板總個(gè)數(shù) n 3= n1×n2 =26×10=260（個(gè)）板的利用率：η= ×100%= 68.16%60.4/(97.8)0???16綜上比較兩種排樣方式的利用率相同，故在這里我可以采用進(jìn)行縱裁排樣見圖 4：圖 4 縱裁排樣圖174 第一副模具（落料、拉深、沖孔復(fù)合模）的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 各工序壓力計(jì)算落料力 ：1PbtDP????3.13501.974=139012.51N式中 :—強(qiáng)度，由《沖壓手冊(cè)》表 8-7 查得 =350MPab? b?—沖裁力1P—毛坯直徑D—沖件材料厚度t卸料力 :2P12PK卸?= 5.39027.?=9730.88N式中： = 0.07， 由《沖壓手冊(cè)》表 2-37 查得。卸K拉深力 ：3P拉KtdPbm???14.3=3.14×54×1×450×1.05=80117.1N式中：—抗拉強(qiáng)度， =450MPa，由《沖壓手冊(cè)》表 8-7 查得b?b?—拉深系數(shù)值， =1.05， 由《沖壓手冊(cè)》表 4-86 查得拉K拉K0.1?Dt18壓邊力 ：4PprdDPm????])2([42?5.2])543.971.=10541.2N預(yù)制孔沖裁力 ： 沖FbtLKF??沖d??=1.3 3.14 28 1 350=40003.6N式中： K 為抗剪強(qiáng)度 K 取 1.3 由《沖壓手冊(cè)》表 8-7 查得L 為零件剪切周長，L= d d 為沖預(yù)制孔直徑?t 為材料厚度，t=1mm=350MPa 為抗剪切強(qiáng)度，由《沖壓手冊(cè) 》表 8-7 查得b?推件力 ： 推F沖推推 FnK?=5 0.055 40003.6?=11001N式中： =0.055 為推件力系數(shù) 由《沖壓手冊(cè)》 表 2-37 查得推Kn=5 同時(shí)卡在凹模里的廢料片數(shù)，設(shè)凹?？卓谥北诟叨?h=5mm， 材料的厚度 t=1mm，則 n=h/t=5（個(gè)）4.2 壓力機(jī)的初步選用壓力機(jī)的種類繁多，按照不同的種類可以把壓力機(jī)分為不同的類別。如：按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類分為機(jī)械的、液壓的、氣動(dòng)的等；按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)等；按驅(qū)動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)的種類又可分為曲柄式、肘桿式、摩擦式；按機(jī)身結(jié)構(gòu)形式分為開式的、閉式的等等。沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要問題。因?yàn)橛拖渥⒂涂诠ぜ儆谥行⌒凸ぜ?，所以選擇具有 C 形床身的開式曲柄壓力機(jī)。雖然開式壓力機(jī)的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降19低了沖模的壽命和沖裁件的質(zhì)量。但是他卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易安裝機(jī)械化附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。壓力機(jī)滑塊上所允許的最大作用力（許用負(fù)荷）是隨曲軸轉(zhuǎn)角的不同位置而變化的。這種關(guān)系可以用相關(guān)曲線圖表示，這類曲線一般附在壓力機(jī)說明書中。 ，完成某零件的沖壓負(fù)荷曲線，應(yīng)在壓力機(jī)滑塊的許用負(fù)荷曲線之下。對(duì)于一般的曲柄壓力機(jī)，產(chǎn)生公稱壓力的行程僅為滑塊行程的 5~7%（我國第一機(jī)械工業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對(duì)開式壓力機(jī)額定壓力行程為 3~15mm）而在行程的中間點(diǎn)，壓力僅為公稱壓力的 40~50%。對(duì)于施力行程小于 5%壓力機(jī)行程的工序直接按壓力機(jī)公稱壓力選擇設(shè)備。如一般的落料、沖孔、壓印及彎曲工作。下圖 5 為壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線與不同的沖壓負(fù)荷曲線的比較：圖 5 壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線與不同的沖壓負(fù)荷曲線的比較1-拉深 2-落料與拉伸 3-校正彎曲F 總 =（P 1+P2+P3+P4+F 沖 +F 推件 ） 0.8?=（139012.51+9730.88+80117.1+10541.2+40003.6+11001） 0.8?≈232.3KN 其中：安全系數(shù) k 取 0.8 因此和 250KN 相接近 ，可以拿 250KN 開式曲柄壓力機(jī)作參考但是對(duì)于這種落料、拉深、沖孔復(fù)合工序，選擇設(shè)備噸位時(shí)，既不能把以上六個(gè)力加起來再乘以安全系數(shù)作為設(shè)備的噸位，也不能僅按落料力或拉深力乘以個(gè)安20全系數(shù)作為設(shè)備噸位，而應(yīng)該根據(jù)圖 5 以及壓力機(jī)說明書中所給出的允許工作負(fù)荷曲線作出判斷和選擇。通過查找，該復(fù)合工序的工藝力可以在 250kN 的開式曲柄壓力機(jī)上得到，和以上數(shù)據(jù)相對(duì)比參考，因此由《沖壓手冊(cè)》表 9-3 查得到 250kN 開式曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表 4 所示 ：表 4 壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)4.3 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇與計(jì)算根據(jù)對(duì)零件工藝方案和其形狀特點(diǎn)分析，結(jié)合精度要求、設(shè)備技術(shù)參數(shù)、模具條件等因素來確定沖模的類型和結(jié)構(gòu)形式。本次設(shè)計(jì)第一副模具采用落料、拉深、沖孔的復(fù)合模結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的沖壓件可一次拉深到所要求的高度，原則上屬于淺拉深凸緣形件，落料、拉深、 沖孔復(fù)合模采用典型結(jié)構(gòu)，即落料、沖孔采用正裝式，拉深采用倒裝式。首先要考慮凹凸模的壁厚是否過薄。本次設(shè)計(jì)的落料拉深凸凹模的壁厚約為 20mm，拉深沖孔凹凸模的壁厚約為 10mm，上面兩個(gè)尺寸都滿足強(qiáng)度要求，因此可以采用復(fù)合模具。下模座的緩沖器可以用來當(dāng)做壓邊和頂件裝置，同時(shí)還設(shè)有剛性推件裝置，這些裝置使得具體操作簡單，出件能夠暢通進(jìn)而提高生產(chǎn)率，但它同時(shí)也有缺點(diǎn)就是拉深件會(huì)留在剛性卸料板內(nèi)，使得工件不易出來，使得操作變得繁瑣，然而本次設(shè)計(jì)中拉深的深度不大，因此可以采用剛性卸料裝置。在上模部分，為了不讓工件底部變形，使其不造成剛性接觸，采用連接推桿裝置來推動(dòng)推件塊來推出工件。對(duì)于此工序，由于拉深深度為 17mm，不算太大，材料厚度為 1mm 比較薄，因此可以采用彈性卸料較合適。公稱壓力/KN 滑塊行程/㎜ 行程次數(shù)/min -1 最大閉合高度/㎜250 80 100 250工作臺(tái) 模柄孔尺寸封高度調(diào)節(jié)量㎜ 前后㎜ 左右㎜ 直徑㎜ 深 度㎜70 360 560 50 7021另外在下模座下部設(shè)有氣墊裝置，它能驅(qū)動(dòng)托桿向上運(yùn)動(dòng)，使壓邊圈兼做頂件和壓邊的作用，且在上模上設(shè)有剛性推件裝置，并在下模上設(shè)有剛性卸料板裝置，采用這些結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理且制造使用都簡單方便，唯一的不足的是拉深件有可能留在剛性卸料板內(nèi)不易出件，有時(shí)還需要工人用手工去把它拿出，帶來了操作的不便，但是只要托桿長度設(shè)計(jì)合理，氣墊壓力足夠，就能克服這點(diǎn)不足。同時(shí)考慮到裝模和操作方便，模具采用了后側(cè)布置導(dǎo)柱的模架。4.4 模具工作部分刃口尺寸和公差的計(jì)算4.4.1 落料凸、凹模的刃口尺寸圓形凹模和凸模，可采用分開加工。所落下的料（即為拉深件坯料）按未注公差的自由尺寸，按 IT9 級(jí)取極限偏差，工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都按入體原則標(biāo)注單向公差，故落料件的尺寸取為 mm。由《沖壓手冊(cè)》087.39??表 2-27 的公式查得落料凹、凸模直徑尺寸為： m26.)087.53.97()( 035.35. ??? ???????xD凹凹 ? 12.97)14.2 05.05.min ??c凸凸 ?式中 x=0.5, 由《沖壓手冊(cè)》表 2-30 查得δ 凹 = 0.035，由《沖壓手冊(cè)》表 2-28 查得δ 凸 = -0.025 ，由《沖壓手冊(cè)》表 2-28 查得由《沖壓手冊(cè)》表 2-25 查得最小合理間隙 = =0.07mm,最大合理間隙 =minc2iZmaxc=0.10mm.2maxZ得出計(jì)算合理06.6.025.3.0minax??????c凸凹 ?有經(jīng)驗(yàn)公式 （但是本次模具不是落料單工序模，因此，hkb)1(??落料凹模的對(duì)應(yīng)尺寸應(yīng)該比拉深凸模原則上高 1 個(gè)料厚 t 才可滿足強(qiáng)度要求，但是在此模具設(shè)計(jì)，凹模里面還有卸料結(jié)構(gòu)，根據(jù)作圖得初 h 取 25㎜。 ）式中：k=0.22 為系數(shù)，形狀簡單取較小值，形狀復(fù)雜取較大值。由《沖壓手冊(cè)》表 2-40 查得。b 為最大孔口尺寸取為 100mm。22凹模壁厚 由《沖壓手冊(cè)》表 2-39 查得 c 可取為hc)2~5.1(?mc)40~3(?36mm。通過取標(biāo)準(zhǔn)值凹模的最大半徑設(shè)計(jì)為 160mm，凹模的高度為 44mm。落料、拉深凸凹模高度 L 的確定：L= hh?321式中： 為凸模固定板厚度，一般為凸模高度的 40%左右，取為 30mm.1h為卸料板的厚度，一般 =6~12mm，可取為 8mm.2 2為導(dǎo)料板厚度， 可取為 2mm.33h為附加長度，包括修模余量和安全長度，可取為 50mm.hL=90mm 即凸凹模的長度為 90㎜，具體長度根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整后再確定。落料拉深凸凹模零件圖如下圖:5 所示（表面粗糙度由 《沖壓手冊(cè)》表 10-23 確定）：圖 5 落料拉深凸凹模零件圖4.4.2 拉深凹、凸模刃口尺寸計(jì)算設(shè)計(jì)零件尺寸標(biāo)注的是內(nèi)行尺寸，因此進(jìn)行凹凸模設(shè)計(jì)時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，首次拉深件按未注公差的極限偏差考慮，故拉深件的內(nèi)徑尺寸取為23mm，于是拉深凸、凹模的直徑尺寸由《沖壓手冊(cè) 》表 4-75 的公式計(jì)算：074.53??mcxdD 05.0.531120.74532 ??? ????? ）（）（ 凹凹 ?m03,-3.0-- .)4.()( 。凸 凸 ??式中： 由《沖壓手冊(cè) 》表 2-30 查得4.0x由《沖壓手冊(cè)》表 4-76 查得3.05?凸凹 ，c 由《 沖壓手冊(cè)》 表 4-74 查得為（1～1.1) 所以 c 可取為 1.05拉深凹模最小壁厚 c 由《 沖壓手冊(cè)》表 2-39 查得， c=30mm, 拉深凸模和沖孔凹模復(fù)合組成拉深、沖孔凸凹模，根據(jù)拉深凸模的直徑和沖孔凹模的直徑之差可以得到凸凹模的壁厚約為 12.5mm,能夠保證足夠的強(qiáng)度要求，在凸凹模的底部加工四個(gè)螺釘孔用來固定下模板。沖孔拉深凹凸模如下圖 6 所示（表面粗糙度由《沖壓手冊(cè)》表 10-23 確定）：圖 6 沖孔拉深凹凸模零件圖4.4.3 沖孔凹、凸模刃口尺寸計(jì)算圓形凹模和凸模，可采用分開加工，沖孔時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件。工件尺寸公24差與沖模刃口尺寸的制造公差都按“入體”原則進(jìn)行標(biāo)注，沖孔件按未注公差尺寸的極限偏差考慮，按 IT9 級(jí)取極限公差，并標(biāo)注內(nèi)形尺寸為 mm。于是，沖孔052.8??凹凸模直徑尺寸： mxd 0.02. 6)5.028()( ???????凸凸 ?cxd 25..min 114.2( ????凹凹式中：x=0.5 由《沖壓手冊(cè)》表 2-30 查得由《沖壓手冊(cè)》表 2-25 查得最小合理間隙 = =0.07mmminc2iZ由《沖壓手冊(cè)》表 2-28 查得20.-25.0???凸凹 ， ??采用凹凸模分別加工方法，為了保證合理的間隙必須滿足： minaxcdp??因此滿足條件m06.45.02.0. ?????因此沖孔凹模刃口尺寸為 沖孔凸模刃口尺寸為2.18? m02.68?沖孔凸模零件圖如下圖 7 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊(cè)》表 10-23 確定)：圖 7 沖孔凸模零件圖254.5 模具其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.5.1 模架的選用根據(jù)落料凹模的周界尺寸，查《沖壓手冊(cè)》表 10-30 中的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為了便于安裝，選用后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，由于本次落料凹模的周界尺寸長度約為 170mm左右，按資料中的 LXB 選用則上模座為 200×200×50㎜，其他結(jié)構(gòu)的尺寸值不變，此時(shí)，再反過來校核所初步選用的公稱壓力為 250kN 的壓力機(jī)。工作臺(tái)尺寸為：左右為 560mm,前后為 360mm，工作臺(tái)的閉合高度為 250mm，顯然壓力機(jī)上可以放置所設(shè)計(jì)的模座，且最大閉合高度也滿足要求，因此所選壓力機(jī)符合要求。模柄的規(guī)格選擇直徑 Φ50mm，高度為 70mm，其他結(jié)構(gòu)的尺寸由《沖壓手冊(cè)》查詢，在模座確定以后，在《沖壓手冊(cè)》中選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸，導(dǎo)柱尺寸為 Φ30×160mm，材料為 15 鋼，導(dǎo)套的尺寸為 Φ75×110mm，材料為 15 號(hào)鋼。確定該模具裝配圖的三個(gè)外形尺寸：長度為 272mm，寬度為 270mm,閉合高度為212mm,再往下，便可對(duì)工作零件、標(biāo)準(zhǔn)零件及其他零件進(jìn)行具體結(jié)果設(shè)計(jì)。當(dāng)然，如果在具體結(jié)果設(shè)計(jì)中牽涉到的上述三個(gè)總體尺寸需要調(diào)整，也屬于沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的正常過程。4.5.2 定位零件模具應(yīng)該采用兩個(gè)導(dǎo)料銷導(dǎo)向送料，為了能使條料順利的通過導(dǎo)料銷的間隙，在計(jì)算排樣尺寸圖的同時(shí)也要一并算出。結(jié)構(gòu)和規(guī)格與擋料銷的相同。同時(shí)在模具中采用固定擋料銷來限制條料的送進(jìn)步距。使用規(guī)格為 Φ4×6mm 圓形擋料銷。該結(jié)構(gòu)的擋料結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用方便，適用于固定卸料板及手工送料的冷沖模結(jié)構(gòu)。4.5.3 卸料與推（頂）件裝置由于板料厚度為 1mm >0.8mm，故要采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，卸料力大，用于板料厚度較薄的情況。卸料力前面已算出 9730.88N，所以應(yīng)該采用帶?卸F導(dǎo)尺的固定卸料板，卸料板只起卸料的作用，卸料板的型孔與凸模的單面間隙為0.5mm，厚度為 10mm。打桿長度：H＞ cL?2126其中： 為頂出狀態(tài)時(shí)大桿在上模板上平面以下的長度；1L為壓床結(jié)構(gòu)尺寸；2為考慮各種誤差而加的常數(shù)；通常取 =10~15mm。c c但是由于使用了三爪推板推出機(jī)構(gòu)，因此打桿長度應(yīng)在（模柄總長-推板厚度）具體情況根據(jù)裝配圖確定。托桿長度：L= 321L?其中： 為氣墊在上死點(diǎn)時(shí)，托桿在沖模內(nèi)的長度；L為壓床工作臺(tái)厚度；2為氣墊上平面與工作臺(tái)下平面之間隙。3為安全使用，氣墊處于下死點(diǎn)時(shí)，要求托桿不脫離沖模，應(yīng)滿足下式： 3Ll??其中： 為氣墊行程尺度。 綜上所述，取 L=48mm4.5.4 固定及連接零件采用固定板將凸凹模固定在上模座上，固定板與凸凹模之間采用階梯固定的形式。固定板與上模座之間采用內(nèi)六角螺釘與圓柱銷來連接和定位，螺釘尺寸與圓柱銷尺寸根據(jù)被連接的兩部分零件厚度來確定。此外，由于本副模具的尺寸所需沖裁力較大，因此采用墊板的結(jié)構(gòu)。固定套零件圖如下圖 8 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊(cè)》表 10-23 確定)：27圖 8 固定套零件圖堆件塊零件圖如下圖 9 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊(cè)》表 10-23 確定)：28圖 9 堆件塊零件圖4.5.5 模具壓力中心的設(shè)計(jì)與計(jì)算由于落料，拉深和沖預(yù)制孔的凸，凹模形狀均為對(duì)稱性形狀，因此其壓力中心均為其各自的幾何形心，故以模座中心為原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，則落料和拉深的壓力中心均在原點(diǎn)上。根據(jù)以上數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的復(fù)合模具裝配圖如下圖 10 所示：29圖 10 復(fù)合模裝配簡圖305 第二副模具（翻邊模）的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1 各工序壓力計(jì)算翻邊力 ：翻FsdD?????)(t1.0翻19628543N762式中： = 196MP 為材料屈服點(diǎn) 由《沖壓手冊(cè)》表 8-7 查得。s?t=1mm 為材料厚度=28mm 為預(yù)制孔直徑0dD=54mm 為拉深件內(nèi)徑尺寸頂件力 ： 頂F頂件力取翻邊力的 10% ，則：翻頂 F%10??762N5.2 壓力的機(jī)選用綜上計(jì)算所知，因?yàn)檫x用的是彈性卸料結(jié)構(gòu),所以總壓力 F 總 為各力的總和，其中包括卸料力 故： 頂翻總 F??= 17602+1760= 19362 N≈20 KN在考慮各因素后，取一安全系數(shù) 0.7 左右，所以必須選用大于 20KN 的公稱壓力機(jī)。其他要求可參見復(fù)合模的壓力機(jī)選用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)所需總壓力及現(xiàn)場(chǎng)條件初選公稱壓力為 160KN 的開式曲柄壓力機(jī)。因此由《沖壓手冊(cè)》表 9-3 查得 160kN開式曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表 5 所示：31表 5 壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)5.3 翻邊凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算翻邊件按未注公差尺寸的極限偏差考慮，并標(biāo)注內(nèi)行尺寸，故翻邊件的尺寸為。翻邊凸、凹模的刃口尺寸由《沖壓手冊(cè)》表 4-75 的公式計(jì)算為：m074.53??凸（凸 ?????)xDdm03.74.053(?.?凹凹 ????)2(CxDdm05.)1074.53??m.1?式中：x = 0.4,由《沖壓手冊(cè)》表 2-30 查得c 由《沖壓手冊(cè)》表 4-74 取為 c = (1～1.1)mm = 1.05㎜、 由《 沖壓手冊(cè)》 表 4-76 查得分別為凸?凹0.030mm、0.050mm翻邊凹模最小壁厚 c 由《沖壓手冊(cè)》表 2-39 查得為 30mm，此厚度可以保證足夠的強(qiáng)度，符合設(shè)計(jì)要求。翻邊模設(shè)計(jì)的凹凸模零件圖如下圖 11 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊(cè)》表 10-23 確定):公稱壓力/KN滑塊行程/㎜ 行程次數(shù)/min-1最大閉合高度/㎜160 70 115 220工作臺(tái) 模柄孔尺寸封高度調(diào)節(jié)量㎜ 前后㎜左右㎜直徑㎜深 度㎜60 300 450 160 6032圖 11 翻邊凹模零件圖5.4 翻邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模架選擇本副模具主要目的是為了翻邊工序，翻邊高度為 17mm。翻邊所需求的精度比較高,故在本次翻邊模具的設(shè)計(jì)中,翻邊模的精度為中等精度要求。在本副翻邊模的設(shè)計(jì)中,翻邊凹模設(shè)計(jì)在上模座上。預(yù)先拉深后的帶凸緣筒形件也放在上模座上,然后利用固定板固定,而固定板利用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘將其連接與緊固在上模座上。卸料時(shí),上模采用推件塊推件的方式將坯料從翻邊凹模中推出。翻邊凸模安放在下模座上,采用式嵌入式固定在下模座上。卸料時(shí)采用壓邊圈與限位螺釘?shù)姆绞竭M(jìn)行卸料，壓邊圈同時(shí)還可以起壓邊的作用，他是氣墊壓力通過托桿把力傳到壓邊圈上進(jìn)行壓邊的。根據(jù)凹模的周界尺寸。查《沖壓手冊(cè)》中的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為了便于安裝，選用后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，由于本次凹模的周界尺寸長度為 119mm，按資料選用標(biāo)準(zhǔn)模架，選擇上模座尺寸為 160×160×45mm,下模座尺寸為 160×160×45mm，其他結(jié)構(gòu)的尺寸值不變，此時(shí)，再反過來校核所初步選用的公稱壓力為 160kN 的壓力機(jī)。工作臺(tái)尺寸為：左右為 450mm,前后為 300mm，工作臺(tái)的閉合高度為 220mm，顯然壓力33機(jī)上可以放置所設(shè)計(jì)的模座，且最大閉合高度也滿足要求，因此所選壓力機(jī)符合要求。模柄的規(guī)格選擇直徑 Φ30mm，高度為 70mm，其他結(jié)構(gòu)的尺寸由《沖壓手冊(cè)》查詢，在模座確定以后，在《沖壓手冊(cè)》中選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸，導(dǎo)柱尺寸為 Φ38× 135mm，材料為 15 鋼，導(dǎo)套的尺寸為 Φ42×80mm，材料為 15 鋼。確定該模具裝配圖的三個(gè)外形尺寸：長度為 252mm，寬度為 235mm,閉合高度為170mm,往下，便可對(duì)工作零件、標(biāo)準(zhǔn)零件及其他零件進(jìn)行具體結(jié)果設(shè)計(jì)。當(dāng)然，如果在具體結(jié)果設(shè)計(jì)中牽涉到的上述三個(gè)總體尺寸需要調(diào)整，也屬于沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的正常過程。由于本副模具的翻邊結(jié)構(gòu)對(duì)稱，因此它的壓力中心就在翻邊模的幾何中心上。翻邊模裝配圖如下圖 12 所示:圖 12 翻邊模裝配簡圖346 第三副模具（垂直切邊模）的設(shè)計(jì)與計(jì)算6.1 各工序壓力的計(jì)算與壓力機(jī)的初步選用切邊力 ：切Fbtd????3.1切3501764N2.085式中： =350MPa 為抗剪強(qiáng)度，由《沖壓手冊(cè)》表 8-7 查得b?d=76mm 為凸緣直徑t=1mm 為材料厚度廢料刀切斷廢料所需力 （設(shè)兩把廢料刀）：1FbtdD?????)(3.235017681N540根據(jù)以上壓力計(jì)算得到 ：總F1F??切總2.40KN4?則根據(jù)所計(jì)算得總壓力初步選擇開式曲柄壓力機(jī)，公稱壓力為 160kN,因此由《沖壓手冊(cè)》表 9-3 查得到 160kN 開式曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表 6 所示：表 6 壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)公稱壓力/KN 滑塊行程/㎜ 行程次數(shù)/min -1 最大閉合高度/㎜160 70 115 220工作臺(tái) 模柄孔尺寸封高度調(diào)節(jié)量㎜ 前后㎜ 左右㎜ 直徑㎜ 深 度㎜60 300 450 160 60356.2 切邊凹、凸模刃口尺寸計(jì)算落料件按未注公差尺寸的極限偏差考慮，按 IT9 級(jí)取公差，并標(biāo)注內(nèi)形尺寸為mm。由《沖壓手冊(cè)》表 2-27 的公式進(jìn)行計(jì)算，于是，切邊凹、凸模直徑尺074.6??寸：凹凹 ?????)(xD017.4.5076?m17.9?凸凸 ???)2(incx012.47.506?12.87?式中：x = 0.5,由《沖壓手冊(cè)》表 2-30 查得由《 沖壓手冊(cè) 》表 2-29 查得， =0.018mm;凹?凹?由《沖壓手冊(cè)》表 2-29 查得， =0.012mm凸 凸=0.07，由《沖壓手冊(cè)》表 2-25 查得minc=0.10，由《沖壓手冊(cè)》表 2-25 查得ax本次模具設(shè)計(jì)采用凸、凹模分別加工的方法，需要分別標(biāo)注凸凹模的刃口尺寸及公差，為了保證合理的間隙，必須滿足下列條件： minax2c???凸凹 ?06.3.018.2. ?????m凹凸 ?根據(jù)以上計(jì)算得出結(jié)論， ，因此以cdp .2inax?上計(jì)算符合凹凸模分開加工的條件，采用凹、凸模加工的方法使得凹、凸模具有互換性，一般采用這種方法加工精度要求較高的零件， ，而且它的制造周期短，但是為了保證合理的間隙，有時(shí)就需要采用較小的制造公差使得模具制造困難，同時(shí)增加了成本。切邊凹模如下圖 13 所示(表面粗糙度由《沖壓手冊(cè)》表 10-23 確定)：36圖 13 切邊凹模圖6.3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模架的選用本次設(shè)計(jì)切邊模具設(shè)計(jì)的主要目的是為了得到外形尺 76 mm 的尺寸精度而進(jìn)074.?行切邊。由于切下的廢料是環(huán)狀的，則采用廢料切刀分段切斷廢料，使環(huán)繞在凸模上的廢料脫落卸下，減少了卸料板的使用。這樣使模具結(jié)構(gòu)簡單，操作易行，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)凹模的周界尺寸。查《沖壓手冊(cè)》中的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為了便于安裝，選用后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，由于本次凹模的周界尺寸長度為 160mm，按資料選用標(biāo)準(zhǔn)模架，選擇上模座尺寸為 160×160×45mm,下模座尺寸為 160×160×45mm，其他結(jié)構(gòu)的尺寸值不變，此時(shí)，再反過來校核所初步選用的公稱壓力為 160kN 的壓力機(jī)。工37作臺(tái)尺寸為：左右為 450mm,前后為 300mm，工作臺(tái)的閉合高度為 220mm，顯然壓力機(jī)上可以放置所設(shè)計(jì)的模座，且最大閉合高度也滿足要求，因此所選壓力機(jī)符合要求。模柄的規(guī)格選擇直徑 mm，高度為 70mm，其他結(jié)構(gòu)的尺寸由《沖壓手冊(cè)》查30?詢，在模座確定以后，在《沖壓手冊(cè)》中選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸，導(dǎo)柱尺寸為 Φ28× 135mm，材料為 15 鋼，導(dǎo)套的尺寸為 Φ42×80mm，材料為 15 鋼。確定該模具裝配圖的三個(gè)外形尺寸：長度為 252mm，寬度為 235mm,閉合高度為170mm,往下，便可對(duì)工作零件、標(biāo)準(zhǔn)零件及其他零件進(jìn)行具體結(jié)果設(shè)計(jì)。當(dāng)然，如果在具體結(jié)果設(shè)計(jì)中牽涉到的上述三個(gè)總體尺寸需要調(diào)整，也屬于沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的正常過程。由于本副切邊模的切邊位置對(duì)稱，因此模具的壓力中心就在中心距的幾何中上。切邊模裝配圖如下圖 14 所示： 圖 14 切邊模裝配簡圖38結(jié)論三個(gè)月既緊張又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)到此結(jié)束了，在此期間我到圖書館翻閱了大量資料，這些資料的數(shù)量恐怕超過了整個(gè)大學(xué)四年期間查看的總和，通過艱辛的努力我終于完