3891 軸承端蓋沖壓模具設計,軸承,沖壓,模具設計 XXXX 大學本科畢業(yè)設計(論文)題目：軸承端蓋沖壓模具設計系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 1230203 學 生： XXXX 學 號： 123020317 指導教師： XXXX 2011 年 06 月畢業(yè)設計（論文）任務書系別 機電信息系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 1230203 姓名 XXXX 學號 1230203171.畢業(yè)設計（論文）題目： 軸承端蓋沖壓模具設計 2.題目背景和意義：沖壓是借助沖壓設備的動力，通過模具的作用，使板料分離或經(jīng)塑性成形而獲得一定形狀、尺寸和性能制件的加工技術。沖壓加工是金屬塑性加工的主要方法之一。與塑性加工的其它方法及機械制造中其它冷、熱加工方法相比具有以下優(yōu)點：1、生產(chǎn)效率高；2、易于實現(xiàn)機械化及其自動化；3、節(jié)約材料，節(jié)省能源；4、尺寸精度穩(wěn)定，表面質量好；5、強度高、剛性大、重量輕等優(yōu)點。本課題目的訓練學生設計冷沖壓模具的能力，為以后的工作打下初步的基礎。 3.設計(論文) 的主要內容（理工科含技術指標）：基本要求：確定沖壓工藝方案后，應通過分析比較，選擇合理的模具結構型式，使其盡量滿足以下要求：（1）能沖出符合技術要求的工件；（2）能提高生產(chǎn)率；（3）模具制造和維修方便；（4）模具有足夠的壽命；（5）模具易于安裝調整，且操作方便、安全。模具裝配圖一張（A0 以上）；零件圖若干張；設計計算說明書一份，典型零件工藝卡片一份。 4.設計的基本要求及進度安排（含起始時間、設計地點）： 地點：校內 第一周至第三周：查找相關資料，確定加工方案做好開題答辯工作。第四周至第八周：進行模具結構的簡單設計，完成中期報告。第九周至第十二周：完成各套沖壓模具機構尺寸、強度等具體計算。第十三周至第十六周：繪制沖壓模具工程圖及相應零件圖，完成畢業(yè)設計論文5.畢業(yè)設計（論文）的工作量要求 論文字數(shù) 1.5 萬左右，外文翻譯 3000 漢字 ① 實驗（時數(shù)） *或實習（天數(shù)）： 無 ② 圖紙（幅面和張數(shù)） *： 合 3 張 A0 ③ 其他要求： 無 指導教師簽名： 年 月 日學生簽名： 年 月 日系主任審批： 年 月 日說明：1 本表一式二份，一份由學生裝訂入冊，一份教師自留。2 帶*項可根據(jù)學科特點選填Ⅰ軸承端蓋沖壓模具設計摘 要全文對軸承端蓋的工藝分析確定與模具設計進行具體的論證設計。通過工藝分析確定需要設計五套模具，分別是落料模、拉深模 1、拉深模 2、拉深模 3、沖孔模。根據(jù)工藝分析與確定，第一套模具進行落料，相應的設計出落料模。從產(chǎn)品零件圖看出其外形規(guī)則，對落零件的排樣和材料利用率給予相應的確定和計算，采用剛性卸料、自然落料方式，該步驟的定位方式主要采用銷釘定位，同時使用導料板進行輔助定位于導引；第二套模具為拉深 1 模具，由于其為回轉體淺拉深，故使用壓料板、頂桿頂出方式，該步驟的定位方式主要采用銷釘定位的方式，使用四個銷釘，均勻分布于零件四周，完成定位工作；第三套模具為拉深 2 模具，其工作原理、定位方式，均仿照拉深 1 模具進行設計；第四套模具為拉深 3 模具，其工作原理，定位方式，也均為仿照拉深 1 模具進行設計；第五套模具為沖孔模具，經(jīng)工藝分析與計算設計出該套模具使用彈性卸料、頂桿頂出方式，該步驟的定位方式主要采用沉孔定位，同時使用銷釘進行輔助定位。關鍵詞：定位；沖孔；拉深；凹模；凸模。ⅡHardware Research on the Measurement System of Ring Laser Resonant CavityAbstractFull process analysis of bearing housing and die design to determine the specific argument design. Through the analysis of the technology of five sets of mould design can be determined, respectively is blanking mold, deep drawing mode 1, drawing mode 2, deep drawing, punching die mould 3.According to process analysis and determination, the first set of mould for blanking, corresponding design ChuLa materials moulds. From product parts graph see the appearance of fall parts rules, layout and material utilization give corresponding determination and calculation, the rigid unloading, natural blanking way, the steps of localization way mainly USES the pin position, and use guide material plate for auxiliary located in guidance; The second set of mould for deep drawing 1 mold, because of its deep drawing for axially symmetrical shallow, so use pressure stripper plate, plunger, ejection way, the steps of localization way mainly adopts the mode, use pin positioning pin, evenly distributed in four parts around, complete orientation work; The third set of mould for deep drawing 2 mould, the working principle, localization way, all modeled deep drawing 1 mould design; The fourth set of mould for deep drawing 3 mould, the working principle, localization way, also are modeled deep drawing 1 mould design; The fifth set of mould for punching moulds, analyzes and calculates the process of design the mould using the elastic unloading, plunger, ejection way, the steps of localization way mainly USES the sink holes position, and use pin adjuant positioning.KeyWords: Positioning；Punchedhole ；Deep drawing; Convex mold；Cave mold.Ⅲ目錄1 緒 論 ............................................................................................................................11.1 沖壓的概念、特點及應用 ..........................................................................................11.2 曲柄壓力機 ..................................................................................................................11.2.1 曲柄壓力的組成 ....................................................................................................11.2.2 曲柄壓力機的主要技術參 ....................................................................................21.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 ......................................................................................21.3.1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 ............................................................................21.3.2 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 ........................................................................31.3.3 沖壓設備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 ........................................................................41.3.4 沖壓標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 ............................................................................52 設計的具體內 容 .........................................................................................................63 工藝分析與方案的 確定 ...........................................................................................73.1 零件的工藝分析 ..........................................................................................................73.2 工藝方案及模具結構類型 .......................................................................................................73.3 排樣設計 ......................................................................................................................84 沖壓模具的設 計及計算 .........................................................................................144.1 落料模具的設計及計算 ............................................................................................144.1.1 落料力計算 ..........................................................................................................154.1.2 凹凸模刃口尺寸及公差計算 ..............................................................................164.1.3 落料模裝配件圖 ..................................................................................................174.2 拉深模具設計及計算 ................................................................................................194.2.1 拉深力計算 ..........................................................................................................194.2.2 凸、凹模尺寸計算 ..............................................................................................204.2.3 拉深模裝配件圖 ..................................................................................................214.3 沖孔 Ф250+0.01 的模具設計及計算 ............................................................................224.3.1 沖孔力計算 ..........................................................................................................224.3.2 凹凸模刃口尺寸及公差計算 ..............................................................................234.3.3 拉深模裝配件圖 ..................................................................................................24Ⅳ5 結 論 ..........................................................................................................................255.1 總結 ...........................................................................................................................255.2 體會 ...........................................................................................................................25參考文獻 ...........................................................................................................................26致 謝 ................................................................................................................................27畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明 ............................................................................28畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 .................................................................................29Ⅴ主 要 符 號 表Ra 表面粗糙度L 周長X 、 K 系數(shù)t 材料厚度S 步距r 半徑B 寬度A 面積η 材料利用率Z 沖裁模初始雙面間隙τ 抗剪強度δ 抗拉強度F 作用力n 件數(shù)h 深度A 凸、凹刃口尺寸δ d 凸模制造公差δ d 凹模制造公差Ⅵdd 凸模刃口尺寸dp 凹模刃口尺寸△ 沖裁件制造公差Pm 拉深力C 間隙系數(shù)W 壓力機功率Q 壓邊力q 單位壓邊力1 緒 論11 緒 論1.1 沖壓的概念、特點及應用冷沖壓是在常溫下利用裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其分離或產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。 冷沖壓工序可分為五個基本工序。沖裁：使板料實現(xiàn)分離的沖壓工序。彎曲：將金屬材料沿彎曲線彎成一定的角度和形狀的沖壓工序。拉深：將平面板料變成各種開口空心件，或者把空心件的尺寸作進一步改變的沖壓工序。成形：用各種不同性質的局部變形來改變毛坯或沖壓件形狀的沖壓工序。立體壓制（體積沖壓）：將金屬材料體積重新分布的沖壓工序。每一種基本工序包括多種不同的加工方法，以滿足各種沖壓加工的要求。冷沖壓工藝與其他加工方法相比，有以下特點。用冷沖壓加工方法可以得到形狀復雜、用其他加工方法難以加工的工件，如薄板薄殼零件等。冷沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。材料利用率高、工件重量輕、剛性好、強度高、沖壓過程耗能少，因此，工件的成本較低。操作簡單、勞動強度低、生產(chǎn)率高、易于實現(xiàn)機械化和自動化。冷沖壓加工中所用的模具結構一般比較復雜，生產(chǎn)周期較長、成本較高。 1.2 曲柄壓力機1.2.1 曲柄壓力的組成工作機構：即曲柄滑塊機構（或稱曲柄連桿機構） ，它由曲軸、連桿、滑塊等零件組成。其作用是將曲柄的旋轉運動轉變?yōu)榛瑝K的直線往復運動，由滑塊帶動模具工作。傳動系統(tǒng)：它包括齒輪傳動、帶傳動等機構，起能量傳遞作用和速度轉換作用。操縱系統(tǒng)：包括離合器、制動器等部件，用以控制工作機構的工作和停止。1 緒 論2能源系統(tǒng)：包括電動機、飛輪（帶輪） 。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）3床身：它把壓力機所有部分聯(lián)接成一個整體，承受全部沖壓力。床身上固有工作臺，用于安裝沖壓模具的下模。1.2.2 曲柄壓力機的主要技術參標稱壓力：曲柄壓力機的標稱壓力是指壓力機曲柄旋轉到離下止點前某一特定角度（稱為標稱壓力角，約等于 20°～30°）時，滑塊上所能容許承受的最大工作壓力，它是表示壓力機規(guī)格的主參數(shù)?；瑝K行程：滑塊行程是指滑塊從上止點到下止點所經(jīng)過的距離。對于曲柄壓力機，滑塊行程為曲柄半徑的兩倍。行程次數(shù)：滑塊每分鐘行程次數(shù)是指滑塊每分鐘從上止點運動到下止點，然后再回到上止點所往復的次數(shù)。顯然，行程次數(shù)越高，壓力機的生產(chǎn)率也越高。壓力機的裝模高度：壓力機的裝模高度是指滑塊在下止點時，滑塊底平面到工作臺上的墊板上平面之間的高度。通過調節(jié)壓力機連桿的長度，可以改變裝模高度的大小。模具的閉合高度應在壓力機的最大與最小裝模高度之間。壓力機工作臺面尺寸：壓力機工作臺面尺寸應大于沖模的最大平面尺寸。一般工作臺面尺寸每邊應大于模具下模座尺寸 50～70mm，以便安裝固定模具用的螺釘和壓板。漏料孔尺寸：當工件或廢料需要下落，或模具底部需要安裝彈頂裝置時，下落件或彈頂裝置的尺寸必須小于工作臺中間的漏料孔尺寸。模柄孔尺寸：滑塊內模柄安裝孔直徑和模柄直徑二者的基本尺寸應一致，模柄的高度應小于模柄孔的高度。壓力機電動機功率：必須保證壓力機的電動機功率大于沖壓時所需的功率。1.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。1.3.1 沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）4的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達 25mm，精度可達 IT16~17 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技術為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。1.3.2 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具 CAD/CAM 技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術水平。目前，50 個工位以上的級進模進距精度可達到 2 微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達 2~5 微米，進距精度 2~3 微米，總壽命達 1 億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）5模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為 15000~40000r/min）,加工精度一般可達 10 微米，最好的表面粗糙度 Ra≤1 微米） ，而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高 3 攝氏度） 、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣） ，因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的 EDSCAN8E 電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM 集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到 300mm2/min,加工精度可達±1.5 微米，表面粗糙度達 Ra=01~0.2 微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經(jīng)濟制模技術中得到了成功的應用。利用 RPM 技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造 SSM 和熔融擠壓成形 MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。1.3.3 沖壓設備和沖壓生產(chǎn)自動化方面性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產(chǎn)技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）6高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為 250KN 的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達 2000 次/min 以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的 2000KN“沖壓中心”采用 CNC 控制，只需 5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的 CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的 4~10 倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC 萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS 系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn) 24 小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。1.3.4 沖壓標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產(chǎn)程度已達 70%~80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標準化程度還不高（一般在 40%以下） ，標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。2 設計具體內容72 設計的具體內容設計軸承端蓋的沖壓模具。零件圖如下：圖 2.1 軸承端蓋零件圖沖壓技術要求:a.材料:Q235；b.材料厚度:1mm ；c.生產(chǎn)批量: 中小批量；d.未注公差: 按 IT10 級確定。3 工藝分析與方案的確定83 工藝分析與方案的確定3.1 零件的工藝分析材料：該沖壓件的材料是 Q235 是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。零件結構：該沖壓件結構簡單，適合沖壓。尺寸精度：零件圖上所有未注公差尺寸屬于自由尺寸，可按 IT10 級確定工件尺寸的公差。階梯拉深的方法：當任意兩相鄰階梯直徑的比值 dn/dn-1都不小于相應的圓筒形件的極限拉深系數(shù)時，其拉深方法為由大階梯到小階梯依次拉出。坯料的相對厚度：t/D=1/150×100%=0.67%,a.最大階梯 Ф88×7，h 1/d2=7/88=0.08,d1/d2=150/88=1.7，查表 3.1 有凸緣圓筒形狀件第一次拉深的極限拉深系數(shù)得 h/d=0.37，而實際h1/d2==0.0845°時，通常采用有拉延筋的模具進行拉深。此處 h/d3=7/78=0.09,故可以一次拉深；c.最小階梯 Ф53×7 ，h 3/d4=7/53=0.13,d3/d4=78/53=1.47, 查表 3.1 有凸緣圓筒形狀件第一次拉深的極限拉深系數(shù)得 h/d=0.45, 而實際h3/d4==0.013<<0.45，故該階梯可以一次拉深。結論：適合沖壓。3.2 工藝方案及模具結構類型該零件包括落料、拉深、沖孔三個基本工序，可以采用以下幾種工藝方案：方案一：落料，沖裁出零件毛坯料；使用簡單拉深模，成型軸承端蓋3 工藝分析與方案的確定9底層直沉孔結構；使用簡單拉伸模具，成型軸承端蓋斜角度沉西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）10孔；使用簡單拉深模具，成型軸承端蓋上層直沉孔；⑤使用沖孔模具，沖裁中心圓孔。方案二：落料，沖裁出零件毛坯料；使用復合拉深模具，一次成型軸承端蓋復雜的沉空結構；使用沖孔模具，沖裁中心圓孔。兩種方案優(yōu)缺點分析：方案一：使用簡單沖裁模具，結構簡單，易于制造和維修，模模具設置導向機構，精度高，適合各種孔類零件沖裁，但是由于模具增加導柱、導套結構，使模具外形尺寸較大，且根據(jù)要求不同，需要更換沖壓機或模具；方案二：使用復合沖裁模具，在進行沖裁時，一次定位就可以完成沖裁件內部的幾何尺寸，故制件的位置度尺寸精度高，生產(chǎn)效率高，適合位置精度高、大批量生產(chǎn)的制件選用。但這種模具結構復雜、制作困難。因此，方案一適合該工件的工藝方案，利于加工，操作方便，首選方案方一。3.3 排樣設計3.3.1 毛坯展開圖尺寸的確定由零件圖可知工件拉深圓角半徑 r=2mm，厚度 t=1mm；零件的展開尺寸需以中心部位尺寸作為計算的依據(jù)，采用既有公式法計算毛坯尺寸。零件切邊余量 :??由 dt/d=1.5，查表 3.2 帶凸緣件的修邊余量得：故 =3.6mm；??表 3.2 帶凸緣件的修邊余量凸緣直徑dt（mm）＜ 1.5 ＞1.5~2.0 ＞2.0~2.5 ＞2.5~3.0＞ 50~100 3.5 3.0 2.5 2.2＞ 100~150 4.3 3.6 3.0 2.5＞ 150~200 5.0 4.2 3.5 2.7由于該工件壁厚為 1mm，故采用內側尺寸來計算，繪制出零件內側圖，如圖 3.1.圖 3.1 零件階梯簡圖西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）11圓角（圖 3.2）尺寸計算：a= r= =1.414m22 2cos45°=（r 2+r2-c2）/（2r×r ）即：c= /2=(8-c2)/(2×4)=2.343m2b= = = =0.586m??2-??2 2.343-2 0.843圖 3.2 圓角展開相關計算示意圖表面積 A1（圖 3.3）：d 2’=d2+r=88+2×2=92mA1=π[(d1/2)2-(d2′/2)]= π(68.62-462)=8136.599 mm2圖 3.3 一次展開面積計算示意圖表面積 A2（圖 3.4）: A2=(π2rd2′/2)-2πr2 （3.1）=(π2×2×92/2)- 2π2=882.871 mm2圖 3-4 二次展開面積計算示意圖表面積 A3（圖 3.5）: h′=7-2-a=7-2-1.414=3.586mA3=πd2h′=π×88×3.586=991.386 mm2西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）12圖 3.5 三次展開面積計算示意圖表面積 A4（圖 3.6）: S=(π/8)×2hr=π/2=1.571mH=a=1.414md2〞= d 2-2r=84mA4=π(d2〞S+2Hr)=π(84×1.571+2×1.414×2)=423.462mm 2 (3.2)圖 3.6 四次展開面積計算示意圖表面積 A5（圖 3.7）: d 2〞′=d 2-2b=88-2×0.586=86.828md3=d3-2a=78-2×1.414=75.172mh2′=h2-2a=7-2×1.414=4.172mS= ]=7.167m (3.3)[(??''2-??'32 )2+ ?2'A5=πS[(d2〞′+d 3′)/2] (3.4)=π×7.167[(86.828+75.172)/2]=1823.779 mm2圖 3.7 五次展開面積計算示意圖表面積（圖 3.8）A 6: d3〞=d 3-2b=78-2×0.585=76.828mH1=b=0.586mA6=π(d3〞S+2H 1r) (3.5)=π(76.828×1.571+2×0.586×2)=386.544 mm2西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）13圖 3.8 六次展開面積計算示意圖表面積（圖 3.9）A 7: d4′=d4+2r=53+4=57mA7=π[(d3〞/2) 2-(d4′/2)2]=π[(76.828/2)2-(57/2)2]=2084.087 mm2圖 3.9 七次展開面積計算示意圖表面積（圖 3.10）A 8: A8=[(π2rd4′)/2]-2πr2 (3.6)=[(π2×2×57)/2]-2π22=537.435 mm2圖 3.10 八次展開面積計算示意圖表面積（圖 3.11）A 9: h3′=h3-2r=7-4=3mA9=πd4h3′=π×53×3=499.531 mm2圖 3.11 九次展開面積計算示意圖表面積（圖 3.12）A 10: d4〞=d 4-2r=53-2×2=49mA10=(π 2r d4〞/2)+2πr 2 (3.7)=[(π 2×2×49)/2]-2π2 2=508.743 mm2西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）14圖 3.12 十次展開面積計算示意圖表面積（圖 3.13）A 11: A11=π[(d4〞/2) 2-(d5/2)2]=π[(49/2)2-(25/2)2]=1394.867 mm2圖 3.13 十一次展開面積計算示意圖工件的展開面積 A：A=A1+A2+…+A11=8136.599+882.871+991.386+423.462+1823.779+386.544+2084.087+537.435+499.513+508.743+1394.867=17669.286 mm2由 A=πD2/4 得： D= = =149.99≈150mm24??/∏ 4×17669.286/∏由此可得零件展開圖為 一個圓形，其直徑為 150mm。展開圖如圖 3.14圖 3.14 毛坯圖 3.3.2 排樣該工件的展開圖為一個簡單的圓形，因此采用單排方式。由表 3.3 查得搭邊值：工件之間的搭邊值 a=1.5，工件與條料的搭邊值為b=1.5；西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）15表 3.3 最小搭邊值材料厚度 工件間 a 沿邊 b0.5~08 1.0 1.20.8~1.2 1.2 1.41.2~1.6 1.4 1.6條料寬度：B=153mm；材料的利用率：　 =17671 (3.8)η=??0??×100%排樣圖如圖 3.15. 圖 3.15 排樣圖4 沖壓模具的設計及計算164 沖壓模具的設計及計算4.1 落料模具的設計及計算由于凸、凹模之間存在著間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度。落料的大段尺寸等于或接近凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近凸模刃口尺寸。在測量與使用中，落料件以大端尺寸為基準，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。沖裁時，凸模和凹模要與制件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結果間隙越用越大。由此，在確定模具刃口尺寸及其制造公差時，需需要遵循下述原則：① 落料時，先確定凹模刃口尺寸，凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內仍能沖出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸減去一個最小間隙值來確定；②沖孔時，先確定凸模刃口尺寸，凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內仍可以使用，而凹模刃口的基本尺寸按凸模的基本尺寸加上一個最小合理間隙來確定；③凸模和凹模刃口的制造公差主要取于沖裁件的精度和形狀，一般模具的制造精度比沖裁件的精度高 2～3 級，對于規(guī)則形狀的制件，模具可以按 IT8～9 級精度制造。由表 4.1 查得零件尺寸精度為 IT10 級，沖模制造精度為 IT8 級表 4.1 零件精度與模具制造精度沖模制造精度0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6~12IT6~IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10 -- -- -- --IT7~IT8 -- IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12 -- --IT9 -- -- -- IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14凸、凹模間隙值選擇原則與方法：①對沖裁件斷面要求較高時，在間隙允許范圍內，應考慮采用較小間隙，這時盡管模具的壽命有所降低，但制件的光亮帶較寬，斷面與板料面垂直，毛刺與圓角及彎曲變形都很??；②當沖裁件的斷面質量無特殊要求時，在間隙允許范圍內。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）174.1.1 落料力計算落料力：Pm=CLt (4.1)τ式中： ---材料的剪應力，MPa；τC---沖裁條件系數(shù)，C=1.0～1.1，一般取 C=1.1；t---材料厚度，mm；L---沖剪輪廓總長度，mm。由表 4.2 Q235 材料機械性能表查得 380MPaτ =表 4.2 Q235 材料機械性能材料抗剪強度τ\MPa抗拉強度δb\MPa屈服強度δs\MPa延伸率δu\%切入率K\%彈性模量E\MPaQ235 310~380 380~470 235 21~25 63 2×105由 3.14 展開圖可知零件展開圖得：零件毛坯的周長： L=471.2389mm，故：Pm=CLt =1.1×471.2389×1×380=196977.86 kg=196.98×103 kgτ落料沖剪功率由公式 W=KPmt/1000 得：W=KPmt/1000=0.63×196977.86×1/1000=124.1 kg·m基于以上計算，查表 4.3 沖床負載能力表，選用沖床噸位為 300 噸。表 4.3 沖床負載能力表負載能力\(M/T)30 40 50 75 100 150 200 300 400 500 600單曲柄式 65 75 85 100 120 140 170 205 250 260 280雙曲柄式 -- -- -- 85 90 120 137 170 190 210 230脫模力由公式：P s=2.5Lt=2.5×471.2386×1=1178.1 kg母模塊厚度由公式：T=K (4.2)3????式中：P m---最大沖裁剪負載，kg;K---輪廓長度修正系數(shù)查表 4.4 輪廓長度修正系數(shù)，查得 K=1.50西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）18表 4.4 輪廓長度修正系數(shù)輪廓長度/mm ≤50 50~75 75~150 150~300 300~500 ≥500修正系數(shù) K 1.0 1.12 1.25 1.37 1.50 1.60故： T=K =K =93.13????3196977.86取木模板厚度 T=100經(jīng)查找，無市售符合要求的鋼板，故自定母模板尺寸為：350×350×1004.1.2 凹凸模刃口尺寸及公差計算沖裁間隙是沖裁件中凸模與凹模刃口之間的間隙。凸模與凹模每側的間隙稱為單面間隙，用 Z/2 表示；兩側間隙之和稱為雙面間隙，用 Z 表示；沖裁間隙對沖裁過程有著很大的影響；對沖裁件的質量起決定性的作用；對沖壓力和模具壽命也有較大的影響。查表 4.5 可得：沖裁模初始雙面間隙：Z max=0.100mm，Z min=0.140mm。表 4.5 沖裁模初始雙面間隙材料厚度 Zmin Zmax0.6 0.048 0.0720.7 0.064 0.0920.8 0.072 0.1040.9 0.090 0.1261.0 0.100 0.1401.2 0.126 0.180由于本工序為落料，沖裁形狀簡單，為圓形沖裁，采用凹模與凸模分開加工的方式。采用凹模與凸模分開加工，其優(yōu)點是凸、凹模具有互換性，便于成批制造，以及維修與更換；缺點是：為了保證間隙在合理范圍內，需要采用較小的凸凹模制造公差，才能滿足 p+ d≤Z max-Zmin。δ δ查標準公差帶表得零件的公差為 IT10 級，故 =0.185，△查表 4.6，得沖裁時凸模凹模制造公差為：p=0.030， d=0.045； δ δ西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）19表 4.6 凸模凹模的制造公差基本尺寸 凸模偏差 δp 凹模偏差 δd≤18 0.022 0.020＞19~30 0.020 0.0325＞30~80 0.020 0.030＞80~120 0.025 0.035＞120~180 0.030 0.040＞180~260 0.030 0.045＞260~360 0.035 0.050＞360~500 0.040 0.060＞500 0.050 0.070查 4.7 沖裁模磨損系數(shù) X 得 X=0.5；表 4.7 磨損系數(shù) X材料厚度/mm 1 0.75 0.51~2 ＜0.20 0.21~0.41 ≥0.422~4 ＜0.24 0.25~0.49 ≥0.50＞4 ＜0.30 0.31~0.59 ≥0.60經(jīng)校核可知： p+ d≤Z max-Zmin（0.030+0.045≤0.640-0.460 ）成立，所以δ δ設計合理。代入公式：Dd= (4.3)（ ??-???）+δ??0Dp=