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大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
1、 目的及意義(含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析)
背景、目的與意義
隨著現(xiàn)代社會生活水平的提高，人們對生活的要求是越來越多，尤其是生活用品，更是瘋狂。本次設(shè)計主要針對張力盤做一套沖壓復(fù)合模具設(shè)計。
而隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的迅速發(fā)展、計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)工業(yè)體不可缺少的重要工藝裝備。特別是在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，沖壓模具的應(yīng)用極其廣泛，在各類模具中的地位也越來越突出，成為各類模具設(shè)計、制造與研究中最具有代表意義的模具之一。而模具已經(jīng)成為制造產(chǎn)品的主要手段之一，且發(fā)展成為最有前景的模具之一。
計算機(jī)輔助設(shè)計(Computer Aid Design )/計算機(jī)輔助制造(Computer Aid Manufacturing)，簡稱CAD/CAM，該技術(shù)是以計算機(jī)數(shù)控技術(shù)、計算機(jī)圖形技術(shù)、計算機(jī)數(shù)據(jù)分析技術(shù)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，是計算機(jī)在工程應(yīng)用中最有影響的技術(shù)之一，在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用中尤以模具制造業(yè)的應(yīng)用成果最為突出。塑料模具CAD/CAM技術(shù)的引入，不僅提高了塑料模具以及塑料產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，這是當(dāng)今世界模具制造業(yè)最為先進(jìn)的生產(chǎn)模式，也為工廠實現(xiàn)由產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)到管理的一體化，無圖紙化奠定了基礎(chǔ)。
國外研究現(xiàn)狀
隨著計算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)水平的提高，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)向著一體化方向發(fā)展。目前，美國、日本、德國等CAD/CAE/CAM技術(shù)應(yīng)用普及率已很高，我國不少企業(yè)也已經(jīng)引進(jìn)CAD/CAM軟件和CAD/CAE/CAM集成軟件，這部分軟件在生產(chǎn)中發(fā)揮著積極的作用。但我國在該技術(shù)的應(yīng)用和推廣方面與外國相比還存在一定差距，有待進(jìn)一步改進(jìn)和提高。
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品對模具的要求愈來愈高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計與制造方法不能適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品及時更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。因此發(fā)達(dá)國家從 20世紀(jì) 50年代末就開始了模具 CAD /CAM 技術(shù)的研究，如美國通用汽車公司早在 20 世紀(jì) 50 年代就將 CAD /CAM 技術(shù)應(yīng)用于汽車覆蓋件的設(shè)計與制造，到 60年代末，模具 CAD /CAM 技術(shù)已日趨完善，70 年代已研制出許多模具 CAD /CAM 的專門系統(tǒng)，可應(yīng)用于各種類型的模具設(shè)計與制造，并取得顯著的應(yīng)用效果；到 20世紀(jì) 80年代時，模具 CAD /CAM 技術(shù)已廣泛用于冷沖模、鍛模、擠壓模、塑料注射模和壓鑄模的設(shè)計與制造。
通過三十多年的努力，CAD/CAM技術(shù)在基礎(chǔ)理論方面日趨成熟，同時推出了許多商品化系統(tǒng)，諸如Pro/Engineer，UGII,CATIA，Solid Works等?！懊谰朴愑恪?，但軟件技術(shù)則不同，停止就意味著被淘汰，CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)正伴隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的高速發(fā)展向著更高、更深層次方向發(fā)展。AD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)主要可分為三種方式：（1）完全自主版權(quán)的開發(fā)，一切需從底層做起；（2）基于某個通用CAD 系統(tǒng)的二次開發(fā)，如基于AutoCAD軟件的二次開發(fā)；（3）基于CAD/CAM軟件平臺的開發(fā)，此類開發(fā)界于前兩種方式之間，較二次開發(fā)可以更深入核心層，具有開發(fā)周期短、見效快、系統(tǒng)穩(wěn)定性好和功能強(qiáng)等特點，當(dāng)然平臺的價格也很昂貴.當(dāng)今比較流行的CAD/CAM平臺很多，主要有ACIS，PARASOLID，CAS.CADE，Pelorus，DESIGNBASE等。
國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國模具CAD /CAM技術(shù)的開發(fā)始于20世紀(jì) 70年代末，發(fā)展也很迅速。中國注塑模CAD /CAM的研究與應(yīng)用雖然相對國外來說起步較晚，但自20世紀(jì)80年代開展注塑模CAD的研究與應(yīng)用以來，經(jīng)過20多年的努力，已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，取得了一些較大成果，并用于實際生產(chǎn)中。由于中國模具CAD /CAM技術(shù)應(yīng)用較晚，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，經(jīng)驗設(shè)計較多，與先進(jìn)工業(yè)國家相比注塑模CAD /CAM技術(shù)還比較落后。到目前為止，先后通過國家有關(guān)部門鑒定的有精沖模、普通沖裁模、塑料注射模等CAD /CAM系統(tǒng)。但是直到現(xiàn)在這些系統(tǒng)仍處于試用階段，尚未在生產(chǎn)中推廣使用。據(jù)統(tǒng)計，我國 20世紀(jì) 80年代進(jìn)口模具中，均在不同程度上應(yīng)用CAD 、CAM、CAD /CAM 等技術(shù)。但在模具CAD /CAM技術(shù)方面，我們與國外相比還有很大差距，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：CAD /CAM 沒有商品化； CAM的發(fā)展跟不上CAD發(fā)展；引進(jìn)過多過寬；國內(nèi)CAD /CAM技術(shù)研究開發(fā)未能很好地有組織、有計劃、有重點地進(jìn)行，造成低水平的重復(fù)勞動，影響了軟件開發(fā)的進(jìn)度和水平的提高。所以我們社會各界應(yīng)共同努力，加強(qiáng)這方面的研究和應(yīng)用。
2、 基本內(nèi)容和技術(shù)方案
此次設(shè)計主要是圍繞分度盤冷沖壓模具設(shè)計展開的，通過常用模具零件中選出一個典型的零件，運用落料、沖孔、翻邊等沖壓工序設(shè)計冷沖壓成形復(fù)合模具。通過近斷時間查閱資料和畢業(yè)調(diào)研，我對本課題的主要設(shè)計意圖有了一定的了解，認(rèn)真分析了要完成的設(shè)計任務(wù)。本課題要解決的關(guān)鍵問題主要包括以下三點：
1.對零件進(jìn)行工藝分析，進(jìn)行沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計；
2.對復(fù)合沖壓模具零部件工藝參數(shù)進(jìn)行參數(shù)選擇及驗算；
3.確定冷沖壓加工工藝方案，繪制復(fù)合沖壓模具裝配圖和零件圖。
3、我對本設(shè)計的觀點
本次畢業(yè)設(shè)計的課題是分度盤沖壓模具，本設(shè)計要求設(shè)計者結(jié)合模具的設(shè)計和制作，廣泛聽取各位人士的意見，經(jīng)過多次修改和驗證編制而成。為了達(dá)到設(shè)計的規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化和合理性。同時能夠熟練的運用CAD進(jìn)行模具設(shè)計，掌握模具設(shè)計方法和步驟，了解模具的加工工藝過程。
本設(shè)計課題為帶拉深，翻邊，沖孔三工序的沖壓模具，通過以上分析，對于該產(chǎn)品的設(shè)計，需要借助于計算機(jī)，3D技術(shù)等，充分利用現(xiàn)有的技術(shù)，對塑件進(jìn)行分析，預(yù)測塑件在制造過程將出現(xiàn)所有問題，提前避免這些不必要的麻煩。
本次課題，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，可以分三種設(shè)計方案，結(jié)合實際產(chǎn)品形狀，選擇其中最合理的一套方案：
1、 落料，沖孔，翻邊，三道單工序模具，模具數(shù)量多，沖次多，產(chǎn)品不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率低；
2、 落料沖孔復(fù)合模，翻邊模，兩副，和方案一相比，模具少了，工序少了，成本低了；
3、 采用連續(xù)模加工，生產(chǎn)效率提高，但模具成本高，加工周期長；而且側(cè)面缺口還是要翻邊好后才沖，還是要兩副模具，和方案2比較，更不合理。
結(jié)合以上3個方案的優(yōu)缺點，做個比較，方案二比較適合。
本次設(shè)計在設(shè)計和編寫過程中得到了老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)們的大力幫助,在此表示衷心的感謝。
4、參考文獻(xiàn)
[1] 《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》，長沙，湖南大學(xué)出版社，1998.10
[2] 《金屬材料及熱處理》，丁仁亮主編，北京機(jī)械工業(yè)出版社，1986.6
[3] 《模具制造工藝》教科書，華北航天工業(yè)學(xué)院孫鳳勤主編，機(jī)械工業(yè)出版社
[4] 《實用塑料注射模設(shè)計與制造》 陳萬林 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版
[5] 《塑料模設(shè)計手冊》 《塑料模設(shè)計手冊》編寫組 機(jī)械工業(yè)出版社 第二版
[6] 《注射模典型結(jié)構(gòu)100例》 蔣繼宏 中國輕工業(yè)出版社 第一版
[7] 《塑料制品與模具設(shè)計提案》 劉際澤 中國輕工業(yè)出版社 第一版
[8] 《塑料模具設(shè)計》 劉昌祺 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版
[9] 《塑料·橡膠成型模具設(shè)計手冊》 奚永生 中國輕工業(yè)出版社 第一版
[10] 《實用模具設(shè)計與制造手冊》 許發(fā)樾 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版
[11] 《注射模具CAD/CAE/CAM技術(shù)》 王國中 北京理工大學(xué)出版社 第一版
[12] 丁聞. 實用塑料成型模具設(shè)計手冊[M]. 西安交通大學(xué)出版社，1993.
[13] 陳萬林. 實用塑料注射模設(shè)計與制造[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.
[14] 賈潤禮， 程志遠(yuǎn). 實用注射模設(shè)計手冊[M]. 中國輕工業(yè)出版社，2000.
[15] 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，1996.
5、進(jìn)度安排
2.21～2.27 外文翻譯、熟悉畢業(yè)設(shè)計課題及搜集相關(guān)資料，提交外文翻譯；
2.28～3.20 畢業(yè)實習(xí)，提交實習(xí)報告，提交開題報告；
3.21～3.27 確定總體設(shè)計方案，完成相關(guān)設(shè)計計算；
3.28～5.12 完成該零件模具總體設(shè)計方案；采用CAD軟件完成沖壓模具關(guān)鍵零部件計算機(jī)輔助設(shè)計；按學(xué)院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設(shè)計說明書；
5.13～5.19 審查設(shè)計，準(zhǔn)備答辯；
5.20～6.01 畢業(yè)答辯；
6、指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)老師簽名：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：
分度盤零件沖壓工藝與沖模設(shè)計
II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：
本課題以某沖壓件——分度盤為對象，要求分析其沖壓工藝，編寫沖壓工藝規(guī)程，
并完成其中一套模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
原始資料及設(shè)計要求如下：
1. 分度盤零件圖
2. 生產(chǎn)綱領(lǐng)：中等批量
3. 要求完成零件的沖壓工藝分析和沖壓工藝規(guī)程的編制
4. 完成其成形過程所需模具之一的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括裝配圖及主要零件圖。
III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1. 查閱相關(guān)資料，撰寫開題報告 2.17～2.28
2. 英文翻譯（6000實詞以上）； 2.3 ～3.7
3. 繪制分度盤零件圖； 3.8～3.14
4. 初步確定沖壓工藝，編制分度盤零件的沖壓工藝規(guī)程； 3.17～3.28
5. 繪制沖?？傃b圖及主要零件圖； 3.31～5.2
6. 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 5.5～5.30
7. 畢業(yè)論文審查、畢業(yè)答辯 6.2～6.13
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1] 《沖模設(shè)計手冊》編寫組.沖模設(shè)計手冊.北京：沖模設(shè)計手冊，1995
[2] 陳為國.帶缺口筒形件沖壓工藝及模具設(shè)計.金屬成形工藝，1998.2
[3] 王新華，袁聯(lián)富編.沖模結(jié)構(gòu)圖冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003
[4] 王孝培. 沖壓手冊（第3版）. 機(jī)械工業(yè)出版社，2012
[5] GB2851～2875《冷沖?！穱覙?biāo)準(zhǔn)
[6] 自己補(bǔ)充一篇相關(guān)英文，并填寫
航空與機(jī)械工程 系 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)類 1081021 班
學(xué)生（簽名）： 陳 凱
填寫日期： 2014 年 2 月 17 日
指導(dǎo)教師（簽名）： 陳為國
助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：
航空與機(jī)械工程 系主任（簽名）：
附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計說明書首頁。
附錄：分度盤零件圖
畢業(yè)設(shè)計說明書
系 部： 指導(dǎo)老師：
專 業(yè)：模具設(shè)計與制造 班 級：
小 組 號： 組 長：
同 組 人：
日 期： 年 月 日
目 錄
摘要 4
1、引言 5
1.1.模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 5
1.2.課題來源和研究意義 7
1.3.題目研究方法 8
1.4.論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 9
2、沖裁件的工藝性分析 10
2.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 11
2.1.1.沖裁件的形狀 11
2.1.2.沖裁件的尺寸精度 11
3、制件沖壓工藝方案的確定 12
3.1.沖壓工序的組合 12
3.2.沖壓順序的安排 12
4、制件排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算 13
4.1. 計算毛坯尺寸 13
4.2.制件排樣圖的設(shè)計 14
4.2.1.搭邊與料寬 14
4.3.材料利用率的計算 16
5、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計算壓力中心 17
5.1.沖壓力 17
5.1.1.沖裁力的計算 17
5.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計算 17
5.2.壓力中心的計算 18
5.3.壓力機(jī)的選用 19
6、凸、凹模刃口尺寸計算 20
6.1.凸、凹模刃口尺寸計算原則 20
6.2.凸、凹模刃口尺寸計算方法 21
6.2.1.凸模和凹模分開加工 21
6.2.2.凸模和凹模配合加工 21
7、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 24
8、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 25
8.1.凸凹模的設(shè)計 25
8.2.落料凹模的設(shè)計 25
8.3.沖頭固定板的設(shè)計 26
8.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 27
8.5.卸料、壓邊彈性元件的確定 27
9、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 29
9.1.模具類形的選擇 29
9.2.定位方式的選擇 29
9.3.卸料、出件方式的選擇 29
9.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 29
10、模具的動作原理 30
11、模具的裝配 31
11.1.模裝配 31
11.2.模裝配 31
12、結(jié)束語 32
設(shè)計小結(jié) 34
致 謝 35
參考文獻(xiàn) 36
摘要
隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展，逐漸由以前手動方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設(shè)計的完成。冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對所學(xué)知識的一次總檢驗，是走向工作崗位前的一次實戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運用所學(xué)課程的理論和實踐知識,設(shè)計一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計資料，繪圖及編寫設(shè)計技術(shù)文件等。
沖壓工藝與模具設(shè)計應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計圖樣上的各項技術(shù)要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。
隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。這次畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)習(xí)完所有機(jī)械課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是對我綜合能力的考核，是對我所學(xué)知識的綜合運用，也是對我所學(xué)知識的回顧與檢查。
本次設(shè)計是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，對模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計的。在此, 我表示衷心的感謝他們對我的教誨.
沖模是模具設(shè)計與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強(qiáng)的實踐性和綜合性，通過學(xué)習(xí)這門課程，使我對沖壓模具有了新的認(rèn)識，從中也學(xué)到了不少知識，激發(fā)了我對沖壓模具的愛好。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計資料，繪圖及編寫設(shè)計技術(shù)文件等。
1、引言
1.1.模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，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%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計為700億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時約有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)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，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)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標(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)計軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機(jī)輔助設(shè)計和制造（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)計和制造人員的重復(fù)勞動，使設(shè)計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)于自動化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對模具行業(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)了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機(jī)械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
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，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，沖壓模具作為個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術(shù)水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
1.2.課題來源和研究意義
本設(shè)計題目由實習(xí)單位提供，經(jīng)系指導(dǎo)老師審核通過的。本設(shè)計題目涉及的主要內(nèi)容是對沖壓模的設(shè)計, 研究目的是在廠原有的基礎(chǔ)上，對模具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效益。
在二十世紀(jì)中期甚至更早,國外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的比喻。例如: “模具是美國工業(yè)的基石”(美國)；“模具是促進(jìn)社會繁榮富強(qiáng)的原動力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國)；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀(jì)未,中國人才開始認(rèn)識到其極端重要性,作出了科學(xué)的評價:“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)。
21世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時代，向著以信息為特征的技術(shù)時代邁進(jìn)，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟(jì)全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應(yīng)市場的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對柔性自動化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強(qiáng)烈。同時，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。
現(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產(chǎn)值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產(chǎn)值。而在亞洲,最高屬于日本,年產(chǎn)值達(dá)200億美元上下。美國的年產(chǎn)值為50億美元。中國也在后來居上,現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術(shù)質(zhì)量。雖然我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。而技術(shù)含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹小。近五年來,平均每年進(jìn)口模具約為11.2億美元,2003年就進(jìn)口了近13.7億的模具,這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。
我國模具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年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。華中工學(xué)院和北京模具廠等在1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖壓模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。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。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國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Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(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)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。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產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在實踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益?？焖僭停≧P）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，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低和制造難等問題，實現(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。
1.3.題目研究方法
本論文主要通過具體例子的方式對沖壓模具的生產(chǎn)流程進(jìn)行介紹、分析、研究。通過對座板模具設(shè)計的說明，詳細(xì)地闡述了沖壓模具生產(chǎn)的一般流程。對零件加工工藝性分析、零件的加工方式、沖壓模具的結(jié)構(gòu)組成等進(jìn)行介紹并對沖壓模具生產(chǎn)中常常出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行分析研究。
步驟如下：
（1）零件成型方案確定；
（2）零件零件形狀分析，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)一步提出工藝改良方案；
（3）使用CAD等軟件對零件進(jìn)行分析，設(shè)計模具裝配圖和零件圖；
（4）完成沖壓零件設(shè)計的文字說明。
1.4.論文構(gòu)成及研究內(nèi)容
論文主要由緒論、零件的成型工藝分析、工藝方案制定、及設(shè)計計算、模具結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計計算，模具缺陷分析等五大部分構(gòu)成。論文主要圍繞該零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計展開，綜合運用沖壓成形工藝及模具設(shè)計理論以及AUTOCAD等輔助設(shè)計軟件，完成設(shè)計計算，并繪制模具的裝配圖和零件圖。
2、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。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。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。
在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，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)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，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)。
沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。
在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。
沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
2.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.1.沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較簡單，但產(chǎn)品四周圓角過渡，這樣設(shè)計模具時，凹模熱處理后加工時不容易開裂，便于模具的加工和減少沖壓時在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時也可以防止尖角部位刃口的過快磨損。
產(chǎn)品材料為Q235，此材料屬于普通碳素鋼，其抗剪強(qiáng)度310-380Mpa,抗拉強(qiáng)度440-470Mpa,屈服極限240Mpa，具有良好的沖裁性。
2.1.2.沖裁件的尺寸精度
沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個方面的指標(biāo)來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標(biāo)注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟(jì)級普通沖裁。
3、制件沖壓工藝方案的確定
3.1.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） 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 對于年產(chǎn)量需求100萬件的該產(chǎn)品來說采用復(fù)合模或連續(xù)模較合適。
（2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。
根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 產(chǎn)品的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件。
根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定, 對復(fù)雜形狀的沖裁件來說，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因為模具制造安裝調(diào)整較容易，且成本較低。
根據(jù)操作是否方便與安全來確定 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，選擇倒裝復(fù)合沖裁方式，其模具壽命較長，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
3.2.沖壓順序的安排
倒裝式落料沖孔復(fù)合模，下模彈壓卸料裝置，上模打料裝置。從產(chǎn)品形狀看，要有翻邊，所以，落料完后還要翻邊。本次設(shè)計由于兩副模具工作量比較大，所以只設(shè)計其中一副，所以只設(shè)計落料沖孔模。
4、制件排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算
4.1. 計算毛坯尺寸
產(chǎn)品厚度為2.0mm，因為成型件需要經(jīng)過落料、沖孔、翻邊，才能最后實現(xiàn)產(chǎn)品，由于產(chǎn)品形狀簡單，翻邊高度也小，所以不需要單獨計算翻邊極限系數(shù)及尺寸分析，展開尺寸需要根據(jù)實際彎曲模具的間隙和模具結(jié)構(gòu)來調(diào)試，計算結(jié)果僅僅作為參考。
根據(jù)產(chǎn)品中性層不變原理計算展開尺寸，產(chǎn)品展開尺寸的計算：
彎曲公式是L=L1+L2+2R
經(jīng)過實際計算 L=35+5+5+6.28+6.28=57.56
展開尺寸與成型模具的間隙，模具結(jié)構(gòu)等都有關(guān)系，因此此尺寸目前是待定，在實際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)。設(shè)計落料模時選用57.5的尺寸。
展開圖紙如下圖所示：由于產(chǎn)品四角是尖角，在模具加工時容易出現(xiàn)產(chǎn)品應(yīng)力集中現(xiàn)象，模具容易開裂，因此這里需要增加R角，根據(jù)產(chǎn)品材料厚度及形狀，這里增加R1，具體如下圖所示：
圖4.1 展開圖
圖4.2 更改展開圖
4.2.制件排樣圖的設(shè)計
排樣時需考慮如下原則：
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）
合理排樣方法使操作方便，勞動強(qiáng)度低且安全。
模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。
保證沖件的質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。
4.2.1.搭邊與料寬
1．搭邊 排樣中相鄰兩個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，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時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)驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=2.0mm，確定搭邊工作間a1為1.5mm, a為1.8mm。具體排樣圖如下：
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。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為
S=D+a1
S=57.5+1.5=59mm
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零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導(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，可按下式計算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(57.5+2×1.8) -0.5=61.1-0.5 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=61.1-0.5 。
導(dǎo)料板間距離：B0=B+Cmin=61.1+0.5=61.6mm
Cmin——條料與導(dǎo)料板間的最小間隙。
4.3.材料利用率的計算
一個步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=1×2231.2/61.1×59×100%=61.89%
式中 F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
5、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計算壓力中心
5.1.沖壓力
沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。
5.1.1.沖裁力的計算
平刃口沖裁力可按下式計算
落料力計算
F=KLδτ
F=1.3×199.34×2.0×380=196947.92N
=196.95KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長度（mm）；199.34
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；310-380MP
δ——材料厚度；(mm)；2.0
K——系數(shù)，通常K=1.3；
沖孔力計算
F=nKLδτ
F=1×1.3×3.14×13×2.0×380=40330.16N
=40.33KN
5.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計算
生產(chǎn)中常用下列公式計算
F卸=K卸F落
=0.045×196.95=8.863KN
F退=K退F沖
=0.05×40.33=2.02KN
式中 F——沖裁力；
F卸、F頂——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù)
綜上所述，總的沖裁力為F總= F落+F沖+F卸+F頂=196.95+40.33+8.863+2.02=248.163KN
5.2.壓力中心的計算
采用解析法求壓力中心，求XG，YG
建立坐標(biāo)系如下圖：
F1——落料力 F1= Ltσb , 得F1=196.95KN
F2——沖孔力 F2= Ltσb , 得F2=40.33KN
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
根據(jù)合力距定理：
YG = （Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG = （X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0
5.3.壓力機(jī)的選用
初步確定壓力機(jī)的型號：
F公稱≥F總
因此選擇壓力機(jī)的型號為：J23—40壓力機(jī)
型號為J23—40壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
100
厚度80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最大封閉高度/mm
300
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
80
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
20°
立柱距離/mm
300
工作臺尺寸/mm
前后350
左右450
6、凸、凹模刃口尺寸計算
6.1.凸、凹模刃口尺寸計算原則
設(shè)計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。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，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，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，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，間隙對沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸模孔口中推出或頂出零件都將省力。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對尺寸精度的影響：
間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和落料是不同的，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，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(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)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，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。
根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸模基本尺寸則取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選取：零件精度IT10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。
不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時，一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級選取；對于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來選??；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標(biāo)注公差，則可按IT14級取值。
零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無變化的尺寸除外。
6.2.凸、凹模刃口尺寸計算方法
6.2.1.凸模和凹模分開加工
這種方法主要適用于圓形或簡單刃口。設(shè)計時，需在圖樣上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足：
δd+δp≤Zmax-Zmin
6.2.2.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€，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δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時還能大大簡化設(shè)計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產(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)計制造。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時 dp=(dmin+XΔ)- δp
落料時 Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp
孔心距 Lp=L±δp’
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（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
=57.5-0.5×0.04=57.48+0.02;
Aj2=(Amax-XΔ)+ Δ/4
=48.5-0.5×0.04=48.48+0.02;
Aj3=(Amax-XΔ)+ Δ/4
=1-0.5×0.04=0.98+0.02;
落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+ Δ/4
=57.5-2×0.08=57.34+0.02;
Ah2=(Aj2-2Z)+ Δ/4
=48.5-2×0.08=48.34+0.02;
Ah3=(Aj3-Z)+ Δ/4
=1-0.08=0.92+0.02;
沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin1+XΔ)- Δ/4
=13+0.5×0.04=13.02-0.02
沖孔凹模尺寸：Bh1=(Bj1+2Z)- Δ/4
=13+2×0.08=13.16-0.02
缺口的角度45度保持不變。
7、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計
落料沖孔模結(jié)構(gòu)形式：
下模采用彈壓卸料裝置，上模采用借力打力的方法，用打料桿進(jìn)行打料的方法來卸料，整個模具結(jié)構(gòu)緊湊，簡單，容易加工和裝配，調(diào)試也方便。
8、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
8.1.凸凹模的設(shè)計
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖），與固定板過盈配合，與卸料板間隙配合。
8.2.落料凹模的設(shè)計
因制件形狀簡單，總體尺寸不大，選用整體式方形凹模較為合理。選用Cr12MoV為凹模材料。凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》得出凹模周界的計算公式 厚度H=Kb（≥15mm）
式中：b——沖裁件的最大外形尺寸，b=57.5
K——系數(shù)，查表得K=0.62
則 H=0.62×57.5=35.65mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=35.65~53.475mm
本設(shè)計中取c=50-55mm
由《模具設(shè)計指導(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φ160。硬度：58～62HRC，如圖：
8.3.沖頭固定板的設(shè)計
材料：45#
（如圖）
確定其他零件的尺寸參數(shù)
由《模具設(shè)計指導(dǎo)》表5-4，可得復(fù)合模的典型組合尺寸170×140（單位為mm）（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標(biāo)準(zhǔn)，即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。
其零件參數(shù)如下表所示：
凹模周界
凸凹模長度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
φ160×35
50
189
210
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號
墊板
凸模固定板
凹模
卸料板
凸凹模固定板
墊板
φ160×8
φ160×15
φ160×35
φ160×15
φ160×15
φ160×8
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
8.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在189~210mm之間，查《模具設(shè)計指導(dǎo)》表5-7選用標(biāo)準(zhǔn)模架：10號中間導(dǎo)柱圓形標(biāo)準(zhǔn)模架250×2055×189 —210ⅠGB/T2851.1—1990，上模座340×230×35，下模座340×230×40，導(dǎo)柱25×180，32×180，導(dǎo)套38×80×60，42×80×60。
8.5.卸料、壓邊彈性元件的確定
沖壓工藝中常用的彈性元件有彈簧和橡膠，但是由于這副模具所需的卸料力較大，如果選用彈簧，即使使用8個彈簧，每個彈簧所承擔(dān)的負(fù)荷也將達(dá)到F預(yù)=F卸/n=8863/8N=1107.875N。同時由于這是一落料模，產(chǎn)品材料厚度較大，模具的行程較大，也給彈簧的選用帶來困難。即使試用了彈簧，也勢必造成為了安裝彈簧而選用較大的模架。因此我們選用橡膠作為卸料的彈性元件。
1、確定卸料橡膠
（1）確定橡膠的自由高度H自，由《模具設(shè)計指導(dǎo)》表3-9得：
H自=L工/0.25~0.30+h修模
L工 ——沖模的的工作行程（mm）.對沖裁模而言，L工=t+1
h修?！A(yù)留的修模量
式中，L工為模具的工作行程再加1~3mm。本模具的工作行程為產(chǎn)品的厚度加1mm。故L工=3mm，h修模的取值范圍為4~6mm，在這取中間值5mm。
H自=（3/0.3+5）mm=15mm
（2）確定L預(yù)和H裝。由表3-9可得如下計算公式：
L預(yù)——橡膠的預(yù)壓縮量
H裝——沖模裝配好以后橡膠的高度
L預(yù)=（0.1~0.15）H自=0.1×15mm=1.5mm≈2mm
H裝=H自-L預(yù)=（15-2）mm=13mm
（3）確定橡膠橫截面積A（ mm2）
A=F/q
F——所需的彈壓力
q——橡膠在與壓縮狀態(tài)下的單位壓力
F由前可知為F=8630N，q=0.26~0.70Mpa。在這里由于根據(jù)模具的行程，取q=0.6Mpa
則
A=8863/0.7mm2=12661.43mm2
（3） 核算橡膠的安裝空間：可以安裝橡膠的空間可按凹模外形表面積與凸凹模地步面積之差的90%估算。經(jīng)計算A=3.14×80×80-2231.18=17864.82mm2，則可以安裝橡膠的面積為S=17864.82mm2，大于所需橡膠面積，因此足以安裝橡膠的需要。
9、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
9.1.模具類形的選擇
由沖壓工藝分析和設(shè)計目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本套模具倒裝落料沖孔復(fù)合模。工序簡單，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。
9.2.定位方式的選擇
該模具活動部件采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，固定部件采用銷釘定位。
9.3.卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖壓的運動特點以及推件力的大小,該模具采用彈壓卸料方式比較方便，因為工件料厚為2.0mm。利用剛性打料裝置頂出模具零件，從而把產(chǎn)品頂出，即安全又可靠。
9.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定
為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該簡單模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。其導(dǎo)柱和導(dǎo)套則根據(jù)所選定的模架按標(biāo)準(zhǔn)選取。
10、模具的動作原理
本模具（裝配圖如圖所示）在一次行程過程中完成制件的落料，沖孔兩道工序的全部工作：
在壓力機(jī)滑塊下行前，卸料板需要用高出凸模1-2毫米。
當(dāng)壓力滑塊下行時，毛坯料被壓在凹模與卸料板之間，繼續(xù)下行，毛坯料被凸模和凹模，沖頭和凸模之間的小間隙沖壓成出產(chǎn)品。完全將產(chǎn)品切開后，沖床滑塊到最低點，壓力滑塊上行，卸料板將廢料頂出，產(chǎn)品在凹模，上?；阶罡唿c時，沖床打料將產(chǎn)品打下。完成一次沖壓工序。
本次設(shè)計的落料沖孔模，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完成兩道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因為需要用導(dǎo)料板對條料寬度進(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,價格相對較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運時間，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。
11、模具的裝配
根據(jù)簡單模的工作特點,先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙,試沖,返修.具體過程如下:
11.1.模裝配
11.1.1檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
11.1.2將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調(diào)整間隙.
11.1.3的凸模及凹模與上模座,并在次檢查間隙是否合理后,打入銷釘及擰入螺絲.
11.2.模裝配
11.2.1要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
11.2.2放在下模座上,再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙,以免發(fā)生干涉及工件損壞.接著依次按順序裝入銷釘,活動擋料銷,彈頂橡膠塊及卸料板,檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘,再擰入緊固螺釘,并再次檢查調(diào)整.
11.2.3的上下模按導(dǎo)柱,導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝,檢查間隙及其它裝配合理后裝機(jī)進(jìn)行試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作出相應(yīng)調(diào)整,直到生產(chǎn)出合格制件.
12、結(jié)束語
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
模具是裝備制造業(yè)的核心，作為機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，模具水平基本反映了這個國家工業(yè)水平的高低。我國的模具工業(yè)水平，雖然經(jīng)過改革開放以來30年的追趕，但畢竟底子太薄，到現(xiàn)在為止水平并不高，尤其大中型模具的實力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。30年來，我們利用全球的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的歷史機(jī)遇，投入很大資源發(fā)展模具行業(yè)，但基本上還只是一些低端模具發(fā)展較為成熟些，中高端模具發(fā)展遇到眾多瓶頸。目前我國模具遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)需求，國產(chǎn)模具在國內(nèi)市場占有率為低端模具70%，中端模具35%，高端模具不到10%，特別是大型高端模具比如汽車模需要大量進(jìn)口。我國模具行業(yè)要追趕發(fā)達(dá)國家還需要很長的路，國家需要更多的政策引導(dǎo)，企業(yè)需要更加重視研發(fā)而不是代加工.對于我們這樣接受了專業(yè)系統(tǒng)的本科教育大學(xué)生也是未來的模具儲備人才來說，我們具有較高的起點，我們關(guān)注的不應(yīng)該局限于模具技術(shù)，雖然我國模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展遇到的問題主要還是技術(shù)問題，但是我們應(yīng)該把視野放寬些，只有好的企業(yè)才能搞到好的技術(shù)，我們要關(guān)注更多模具市場企業(yè)的經(jīng)營與改善，模具企業(yè)十分也需要我們這樣的人才，既懂技術(shù)又懂管理又了解市場動態(tài)的人才，這才是我們應(yīng)該擔(dān)起振興模具行業(yè)的歷史使命。
本設(shè)計就是本著這個思想對產(chǎn)品模具進(jìn)行分析設(shè)計，力求設(shè)計出技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益好的模具，同時也圍繞著對新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個理念展開設(shè)計。汽車彎曲件零件形狀較為簡單，所以加工工藝也不復(fù)雜。通過對零件圖的綜合分析與實習(xí)單位的實際生產(chǎn)要求，設(shè)計出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點，加工過程又不會影響制品尺寸，這非常符合實習(xí)公司的實際生產(chǎn)要求，對單位能保持全國模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進(jìn)作用。
整套模具的設(shè)計過程中使用了先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計，在保證模具高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程，使得設(shè)計更為便捷。由此可以看到，在大型級進(jìn)模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進(jìn)模具的設(shè)計中，使用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計會是一條必經(jīng)之路。
設(shè)計小結(jié)
通過本次畢業(yè)設(shè)計，在理論知識的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)中所獲得的實踐經(jīng)驗，在老師和同學(xué)的幫助下，認(rèn)真獨立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。在本次設(shè)計的過程中，通過自己實際的操作計算，我對以前所學(xué)過的專業(yè)知識有了更進(jìn)一步、更深刻的認(rèn)識，能夠把自己所學(xué)的知識比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來。同時也認(rèn)識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學(xué)的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設(shè)計與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識。
本次畢業(yè)設(shè)計歷時一個月左右，從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進(jìn)行設(shè)計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近一個月。在這段時間里，我進(jìn)行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。
總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認(rèn)識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導(dǎo)老師批評指正，不勝感激。
致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計和說明書的寫作以及實物制作過程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對模具設(shè)計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！
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