《油封內外夾圈沖壓工藝與模具設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《油封內外夾圈沖壓工藝與模具設計（63頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）太原工業(yè)學院畢業(yè)論文開題報告學 生 姓 名： 李帥臣學 號：092018206系 部 ： 機械工程系專 業(yè) ： 材料成型及控制工程論 文 題 目 ： 油封內外夾圈沖壓工藝與模具設計指 導 教 師 : 佘銀珠2013 年 6 月 13 日太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告一．論文研究目的及意義：本論文主要研究油封內外夾圈的沖壓工藝與模具設計，對內夾圈和外夾圈分別做一些分析，然后來確定它們加工的工藝方法，從而再確定模具的設計。通過對零件加工工藝的分析和生產(chǎn)模具的設計，要去掌握模具設計當中的一些分析方法。沖壓模具的設計主要包括工件的分析、工藝方案的確定、模具結構形式的選則、必要的工藝計算、主要零部件的設計、壓力機型號的選擇，以及零件圖和裝配圖的繪制。對每一步的分析，去深刻掌握和了解有關沖壓模具設計的基礎知識，同時開拓設計的思路，培養(yǎng)創(chuàng)新設計能力。通過對零件結構的分析計算，來確定加工的工藝方法，從而去回顧并深入理解沖壓工藝的分類以及每一種工藝的特點和其適合的范圍，進一步總體上掌加工工藝類型。通過工藝力的計算來選擇模具的壓力機型號，這樣可以鞏固曾經(jīng)學到的知識，同時對內外夾圈的選擇，可以做出比較，更深層次的學習實際生產(chǎn)當中的壓力機選擇的分析方法。通過對零部件結構的設計，可以了解標準零部件的選擇及其設計。繪制零件圖和裝配圖，加深對二維 CAD 軟件的進一步掌握。做這篇論文的研究，不僅有助于基礎知識的鞏固和學習，而且能夠進一步開拓思維，深入學習模具設計的新思路。對各種文獻的閱讀，增加了模具方面的專業(yè)知識，使零碎的知識更加專業(yè)化和整體化。這篇論文的研究也為以后的工作和讀研打下了基礎。參考文獻：[1]郝濱海主編. 沖壓模具簡明設計手冊[M]. 北京:化學工業(yè)出版社，2005、10-402[2]模具實用技術叢書編委會編. 沖模設計應用實例[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2000、 232-239[3]梁炳文主編. 冷沖壓工藝手冊[M]. 北京:北京航空航天大學出版社，2004、20-593 [4]中國機械工程學會，中國模具設計大典編委會編著.中國模具設計大典第三卷[M]. 江西：江西科學技術出版社.2003.167-172[5]沖壓工藝及模具設計編寫委員會. 沖壓工藝及模具設計[M]. 北京:國防工業(yè)出版社，1993、54-55太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）[6]候義馨. 沖壓工藝及模具設計[M]. 北京:兵器工業(yè)出版社，1994、 62-65[7]盧險峰. 沖壓工藝模具學[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1999、 44-46[8]胡亞民. 材料成形技術基礎[M]. 重慶:重慶大學出版社，2000、15-17[9]劉湘云. 鄒金統(tǒng)主編. 冷沖壓工藝及模具設計[M]. 北京:航空工業(yè)出版社，1994、16-17[10]陳尖嗣. 郭景儀主編. 沖壓模具設計與制造技術[M]. 北京:北京出版社，1991、 62-65[11]張鼎承主編. 沖壓機械化與自動化[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1982、92-95 [12]張毅主編. 現(xiàn)代沖壓技術[M]. 北京:國防工業(yè)出版社，1994、102-105 [13]許發(fā)樾主編. 模具標準應用手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1994、164-166 [14]王孝培主編. 沖壓手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1990、20-22[15]姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1997、 60-62[16]沖模設計手冊編寫組. 沖模設計手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1998、150-154 [17]鈑金沖壓工藝手冊編委會編著. 鈑金沖壓工藝手冊[M]. 北京:國防工業(yè)出版社，1989、167-172[18]Tomesani. L.Analy of a tension-driven[M]. outsidein tube inversion Jouranl of Material Processing Technology, Vol.64,1997,pp.397-386 [19]Pearce. R.Sheet Matal Forming[M]. Bristol、philadelphia:Adam hilger, c1991 [20]Liescu,constantin. Cold-pressing technology/constantin iliescu[M]. ---Amsterdam:Elsevior,1990 22-25太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告二．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）本課題要研究解決油封內外夾圈沖壓工藝以及其模具設計，這副沖壓模具的設計主要包括工件的分析、工藝方案的確定、模具結構形式的選擇、必要的工藝計算、主要零部件的設計、壓力機型號的選擇，以及零件圖和裝配圖的繪制。擬采用的步驟：首先查找相關沖壓模具設計的文獻，理解設計的整個步驟。再根據(jù)文獻具體分析給定的零件，做出工藝方案。再確定其模具結構形式，并計算工藝力，選擇壓力機，最后做出零件圖和裝配圖。進度安排：①3 月份確定題目，并查找有關文獻，閱讀并理解模具設計的方法和步驟②4 月份做初步的設計思路，與指導老師交流，并按思路做好初步設計。③5 月份與指導老師交流設計問題，并解決存在的問題，時做好修改和完善模具設計工作。④6 月初整理所做內容，排版打印，按時上交。畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告指導教師意見：（對本課題深度、廣度、工作量及預期達到的目標的意見）太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）指導教師： 年 月 日教研室審查意見：專業(yè)負責人： 年 月 日所在系審查意見：系主任： 年 月 日太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）畢 業(yè) 論 文油封內外夾圈沖壓工藝與模具設計學生姓名： 學號：0 系 部： 專 業(yè)： 指導教師： 二零一三年六月李帥臣 092018206機械工程系材料成型及控制工程 佘銀柱太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）標題： 誠信聲明本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導老師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。本人簽名： 年 月 日太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目： 油封內外夾圈沖壓工藝與模具設計 系部： 機械工程系 專業(yè)： 材料成型及控制工程 學號： 092018206 學生： 李帥臣 指導教師（含職稱）： 副教授佘銀柱 專業(yè)負責人： 馮晶 1．設計（論文）的主要任務及目標本論文主要研究油封內外夾圈的沖壓工藝與模具設計，對內夾圈和外夾圈分別做一些分析，然后來確定它們加工的工藝方法，從而再確定模具的設計。通過對零件加工工藝的分析和生產(chǎn)模具的設計，要去掌握模具設計當中的一些分析方法。沖壓模具的設計主要包括工件的分析、工藝方案的確定、模具結構形式的選則、必要的工藝計算、主要零部件的設計、壓力機型號的選擇，以及零件圖和裝配圖的繪制。對每一步的分析，去深刻掌握和了解有關沖壓模具設計的基礎知識，同時開拓設計的思路，培養(yǎng)創(chuàng)新設計能力。通過對零件結構的分析計算，來確定加工的工藝方法，從而去回顧并深入理解沖壓工藝的分類以及每一種工藝的特點和其適合的范圍，進一步總體上掌加工工藝類型。通過工藝力的計算來選擇模具的壓力機型號，這樣可以鞏固曾經(jīng)學到的知識，同時對內外夾圈的選擇，可以做出比較，更深層次的學習實際生產(chǎn)當中的壓力機選擇的分析方法。通過對零部件結構的設計，可以了解標準零部件的選擇及其設計。繪制零件圖和裝配圖，加深對二維 CAD 軟件的進一步掌握。做這篇論文的研究，不僅有助于基礎知識的鞏固和學習，而且能夠進一步開拓思維，深入學習模具設計的新思路。對各種文獻的閱讀，增加了模具方面的專業(yè)知識，使零碎的知識更加專業(yè)化和整體化。這篇論文的研究也為以后的工作和讀研打下了基礎。對油封內外夾圈不同的設計進行比較，系統(tǒng)的掌握模具設計的分析方法，整合各部分內容為一個整體框架，改變傳統(tǒng)設計觀念，創(chuàng)新性的思考新的問題，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維。2．設計（論文）的基本要求和內容①做好設計總思路，填寫開題報告②做好沖壓模具設計，編寫畢業(yè)設計說明書③繪制一幅 0 號裝配圖和若干幅零件圖④按標準格式打印說明書3．主要參考文獻太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）[1]郝濱海主編. 沖壓模具簡明設計手冊[M]. 北京:化學工業(yè)出版社，2005、10-402[2]模具實用技術叢書編委會編. 沖模設計應用實例[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2000、 232-239[3]梁炳文主編. 冷沖壓工藝手冊[M]. 北京:北京航空航天大學出版社，2004、20-593 [4]中國機械工程學會，中國模具設計大典編委會編著.中國模具設計大典第三卷[M]. 江西：江西科學技術出版社.2003.167-172[5]沖壓工藝及模具設計編寫委員會. 沖壓工藝及模具設計[M]. 北京:國防工業(yè)出版社，1993、54-554．進度安排設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期1 確定題目,閱讀有關文獻，初步構思 3 月初——4 月初2 按步驟進行模具設計，完成設計初稿 4 月初——5 月初3 向指導老師咨詢問題，修改設計錯誤處 5 月初——5 月中旬4 整理設計內容，確定論文終稿，并排版 5 月中旬——5 月底5 繪制 CAD 裝配圖和零件圖，裝訂上交 6 月初——6 月中旬太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）摘 要本論文應用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。油封內夾圈采用落料、拉伸、沖孔復合模，能較好地實現(xiàn)落料及落料件的修邊，模具設計制造簡便易行。落料拉伸沖孔效果好，能極大地提高生產(chǎn)效率，但落料拉伸凹模設計較為重要，設計中應充分考慮其落料拉伸模口形狀，否則易影響落料拉伸件的形狀。說明書也分析了零件沖壓成形的工藝特點，介紹了油封外夾圈落料、沖孔、拉深翻邊復合模的工作原理和結構設計過程，設計了一副包含落料、沖孔、拉深、翻邊的復合模，該模具設計合理，結構緊湊,可靠性好，裝、拆、修磨方便,模具使用性能良好，應用廣泛?？梢栽谝粋€工步中完成夾圈毛坯的落料、成形、預沖孔、翻邊四道工序，生產(chǎn)率較舊的工藝方法有很大提高，經(jīng)濟效益顯著。通過沖裁件工藝分析等確定了模具類型。按照沖壓模具的一般步驟，計算并設計了本套模具的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板等。模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設備。關鍵詞：復合模，夾圈，落料，復合下料，沖孔，復合模，冷沖壓，繪圖能力太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）ABSTRACTThus the present paper applies this specialty to study the curriculum the theory and the production know-how carries on a time cold stamping mold design work the actual training to raise and to sharpen the student independent working ability, consolidated and expanded the content which curricula and so on cold stamping mold design studied, the method and the step which the grasping cold stamping mold designed, the basic mold skill which the grasping cold stamping mold designed had understood how analyzed the components the technology capability, how definite craft plan, had understood the mold basic structure, sharpened the computation ability, cartography ability, has been familiar with the standard and the standard, simultaneously various branches correlation curriculum all had the comprehensive review, independent thinking ability also had the enhancement. can enhance the production efficiency enormously, but falls the material to stretch the concave mold design to be important, in the design should consider fully it falls the material stretch mold mouth shape, otherwise easy to affect falls the material stretches the shape. This project analyse the technology features of punch forming and introduce the operational principle and the structure design of the compound moulds of blank-and-cup piercing drawing and flanging. I designed a suit of compound moulds which contain blank-and-cup piercing drawing and flanging. This suit of compound moulds are reasonable designed and has compact structures , high reliability and widely used. This suit of compound moulds cancomplete blank-and-cup piercing drawing and flanging in a position, so the production efficiency and economic benefit are higher then the old technology features. Determine the type of the moulds by the technology anal yes of the part. Then calculate and design the parts according to the normal way, such as: male mould, female mould and mould holder. Keywords: compound moulds,blank-and-cup,falls material,strech molpunch hole,superposeble die,cold stamping ,artography ability太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）目錄前言 ???????????????????????????????? 11 概論 ??????????????????????????????? 21.1 引言 ???????????????????????????? 21.2.1 沖壓模相關介紹 ???????????????????? 21.2.2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 ?????????????? 21.2.3 我國沖壓模具市場情況 ????????????????? 31.2.4 沖壓模具水平狀況 ??????????????????? 41.2.5 我國沖模今后發(fā)展趨勢 ????????????????? 62.1 工件工藝性分析 ??????????????????????? 62.1.1 沖裁工藝性 ?????????????????????? 62.1.2 翻邊工藝性 ?????????????????????? 72.1.3 判斷能否一次性翻邊成形 ???????????????? 72.2 工藝方案確定 ???????????????????????? 82.2.1.油封內夾圈工藝方案 ?????????????????? 92.2.2.油封外夾圈工藝方案 ?????????????????? 93 排樣及計算材料利用率 ?????????????????????? 103.1 計算預沖孔大小 ??????????????????????? 103.1.1 內夾圈預沖孔計算 ??????????????????? 103.3.2 外夾圈預沖孔計算 ??????????????????? 113.2 確定排樣方式 ???????????????????????? 113.3 計算材料利用率 ??????????????????????? 123.3.1 油封內夾圈材料利用率計算 ??????????????? 123.3.2 油封外夾圈材料利用率計算 ??????????????? 144 沖裁力及壓力中心計算 ?????????????????????? 154.1 油封內夾圈計算 ??????????????????????? 154.1.1 落料力計算 ?????????????????????? 15太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）4.1.2 翻邊力計算 ?????????????????????? 164.1.3 切邊力計算 ?????????????????????? 164.1.4 推件力計算 ?????????????????????? 164.4.5 總壓力計算 ?????????????????????? 164.2 油封外夾圈計算 ??????????????????????? 164.2.1 拉深力的計算 ????????????????????? 164.2.2 壓邊力的計算 ????????????????????? 164.2.3 拉深總工藝力計算 ??????????????????? 174.2.4 翻邊力計算 ?????????????????????? 174.2.5 卸料力的計算 ????????????????????? 174.2.6 沖裁力計算 ?????????????????????? 174.2.7 落料力計算 ?????????????????????? 174.2.8 總沖壓力的計算 ???????????????????? 174.3 壓力中心的計算 ??????????????????????? 185 主要工作部分尺寸計算 ?????????????????????? 185.1 油封內夾圈尺寸計算 ????????????????????? 185.1.1 落料刃口尺寸計算 ??????????????????? 185.1.2 沖孔切邊刃口尺寸計算 ????????????????? 195.1.3 翻邊工作刃口尺寸計算 ????????????????? 195.2 油封內夾圈尺寸計算 ????????????????????? 205.2.1 落料刃口尺寸計算 ??????????????????? 205.2.2 沖孔切邊刃口尺寸計算 ????????????????? 215.2.3 翻邊工作刃口尺寸計算 ????????????????? 216 凸模、凹模及凸凹模的結構設計及校核 ??????????????? 226.1 油封內夾圈模具外形尺寸 ??????????????????? 226.1.1 落料凹模結構設計 ??????????????????? 226.1.2 確定落料、翻邊凸凹模外形尺寸 ????????????? 246.1.3 沖孔翻邊凸模外形設計 ???????? 256.2 油封內夾圈模具外形尺寸 ??????????????????? 256.2.1 沖孔凸模外形尺寸 ??????????????????? 256.2.2 落料凹模形狀設計 ??????????????????? 266.2.3 拉深翻邊凸凹模外形設計 ???????????????? 26太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）7 主要零部件設計 ????????????????????????? 277.1 模柄的設計 ????????????????????????? 277.1.1 油封內夾圈模柄的設計 ????????????????? 277.1.2 油封外夾圈模柄的設計 ????????????????? 287.2 固定板和墊板的設計 ????????????????????? 287.2.1 凸凹模固定板的設計 ?????????????????? 287.2.2 墊板的設計 ?????????????????????? 297.3 定位零件的設計 ??????????????????????? 307.3.1 固定擋料銷的設計 ??????????????????? 307.3.2 圓柱銷的設計 ????????????????????? 307.4 出件機構的設計 ??????????????????????? 317.4.1 推出件機構的設計 ??????????????????? 317.4.2 下出件機構的設計 ??????????????????? 338 模架的選擇 ??????????????????????????? 358.1 模架的選擇 ????????????????????????? 368.2 模具的閉合高度計算 ????????????????????? 378.2.1 模具閉合高度計算的意義 ???????????????? 378.2.2 計算模具的閉合高度 ?????????????????? 379 選擇沖壓設備 ?????????????????????????? 3710 模具總裝圖及裝配工藝性…………………………………………………… 3910.1 模具總配圖……………………………………………………………… 3910.2 裝配工藝性……………………………………………………………… 4110.2.1 工作零件的固定裝配 ????????????????? 4110.2.2 其他零件的裝配 ??????????????????? 42參考文獻 ????????????????????????????? 43總結 ??????????????????????????????? 44致謝 ??????????????????????????????? 45太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 0 頁 共 45 頁前 言沖壓加工技術是工業(yè)的一項基礎技術,在機械、電子、航空、航天、汽車、輕工等制造行業(yè)中應用廣泛。同時也對模具制造業(yè)提出了應用信息技術將先進的設計理論、方法與制造技術加以系統(tǒng)的集成創(chuàng)新的要求，促進了沖壓模具設計、制造的信息化與智能化的快速發(fā)展。進入 21 世紀，制造技術在中國發(fā)展更加迅速，作為制造業(yè)大國，培養(yǎng)數(shù)以萬計的應用性、技能型人才必須采用現(xiàn)代教育技術手段，以實現(xiàn)國家的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的需求。沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學、數(shù)學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結合現(xiàn)代先進技術的應用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。沖壓技術的進步首先通過模具技術的進步來體現(xiàn)出來。對沖模技術性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術的中心和關鍵。20 世紀 60 年代初期，國外飛機、汽車制造公司開始研究計算機在模具設計與制造中的應用。通過以計算機為主要技術手段，以數(shù)學模型為中心，采用人機互相結合、各盡所長的方式，把模具的設計、分析、計算、制造、檢驗、生產(chǎn)過程連成一個有機整體，使模具技術進入到綜合應用計算機進行設計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術進步的特征。模具 CAD/CAE/CAM 是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員借助于計算機對產(chǎn)品性能、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設計和優(yōu)化。模具 CAD/CAE/CAM 技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質量已成為模具界的共識。在級進模 CAD/CAE/CAM 發(fā)展應用方面，本世紀初，美國 UGS 公司與我國華中科技大學合作在 UG-II（現(xiàn)為 NX）軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進模 CAD/CAM 軟件 NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設計、條料排樣、壓力計算和模具結構設計等模塊。具有特征識別與重構、全三維結構關聯(lián)等顯著特色，已在 2003 年作為商品化產(chǎn)品投入市場。太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 1 頁 共 45 頁1、概 論1.1 引言日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質量。因為各種產(chǎn)品的材質、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。隨著科學技術的進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術的應用愈來愈廣泛，模具成形已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。1.2 沖壓模地位及我國沖壓技術1.2.1 沖壓模相關介紹冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。沖壓可分為五個基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模） 。沖壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復合模和級進模。復合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結構緊湊，面積較小；沖出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應用，但模具結構復雜，制造困難。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 1.2.2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的 50%， ，在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 2 頁 共 45 頁車、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應用。據(jù)統(tǒng)計，利用沖模制造的零件，在飛機、汽車、電機電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占 60%～70%，在電視機、錄音機、計算機等電子產(chǎn)品中占 80%以上，在自行車、手表、洗衣機、電冰箱、電風扇等輕工產(chǎn)品中占 85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個車型需要沖壓模具 2000 套，其中大中型覆蓋件模具 300 套。1.2.3 我國沖壓模具市場情況 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。 據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元. 根據(jù)我國海關統(tǒng)計資料,2004 年我國共進口沖壓模具 5.61 億美聯(lián)社元,約合 46.6億元.從上述數(shù)字可以得出 2004 年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為 266.6 億元.其中國內市場需求為 260.4 億元,總供應約為 213.8 億元,市場滿足率為 82%.在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具,因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟爭力,因此其在國際市場前景看好,2005 年沖壓模具出口達到 1.46 億美元,比 2004 年增長 94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。 我國沖模工業(yè)不能滿足國內經(jīng)濟需要的原因主要有：⑴專業(yè)化和標準化程度低。⑵模具品種少，效率低，經(jīng)濟效益也差。⑶制造周期長，模具精度不高，制造技術較落后。⑷模具壽命短，新材料使用量不到 10%。⑷力量分散，管理落后。但改革開放以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 3 頁 共 45 頁導下，尤其是國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，大大地提高了模具的商品化程度，推動了模具技術和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在 CAD/CAM/CAE 的運用、加工工藝手段、沖壓件質量及模具性能方面，均已達到或接近國際水平。1.2.4 沖壓模具水平狀況 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內也能生產(chǎn)了。精度達到1～2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。 ⑴模具CAD/CAM技術狀況 我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀90年代以來，國內汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，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。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量，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)推廣普及了計算機繪圖技術，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 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。國內汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術/DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現(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)。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術開發(fā)的領域。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 4 頁 共 45 頁在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結合，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，樣樣制作難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標志著RPM應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 ⑵ 模具設計與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。 但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 5 頁 共 45 頁和激光焊技術也得到了應用。1.2.5 我國沖模今后發(fā)展趨勢根據(jù)我國沖模技術的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，今后應朝著如下幾個方面發(fā)展：⑴開發(fā)、發(fā)展精密、復雜、大型、長壽命模具。⑵加速模具標準化和商品化，以提高模具質量，縮短模具制造周期。⑶大力開發(fā)和推廣應用模具 CAD/CAM 技術，提高模具制造過程的自動化程度。⑷積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術和新材料。⑸發(fā)展模具加工成套設備,以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。1.3 總結沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。近年來，沖壓成型工藝有了很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質、新的發(fā)展水平。由于引入了計算機輔助工程（CAE）沖壓成形已從原來對應力應變進行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化分析設計。計算機在模具領域，包括設計、制造、管理等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。2、工件工藝性分析及方案確定2.1 工件工藝性分析2.1.1 沖裁工藝性油封內夾圈 油封外夾圈圖 2-1 零件圖工件名稱：油封內外夾圈太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 6 頁 共 45 頁生產(chǎn)批量：大批量材料：08 鋼料厚：0.8mm以上兩零件分別為油封內夾圈和油封外夾圈，材料為 08 鋼板，軟的碳素鋼 ，強度、硬度低，而韌性和塑性極高，有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能 、焊接性能 。由零件簡圖 2-1 可見，該工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊或拉深等工序成形。該零件的外徑為 Φ92mm 和 Φ90mm,屬于小制件，形狀簡單且對稱，適于沖裁加工。查《冷沖壓工藝手冊》得：孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm，一般剪切斷面表面粗糙度為 3.2μm.材料 08 鋼，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，復合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強度。能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料 ，價格適中 。料厚為 0.8mm,年產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，不允許表面劃痕，孔不許有變形，精度要求為 IT11，由于零件用于密封，精度要求較高，但零件完全可以用普通的沖壓加工方法加工成型。兩零件的直徑相同，均為 117，而內直徑不同，沖壓工藝方法有可能不同。兩工件均為軸對稱零件，形狀簡單，都是翻孔件，材料厚度較薄，沖裁性能較好。2.1.2 翻邊工藝性⑴翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑 r=(2～3)t。⑵翻邊的高度內夾圈 h=8.5≥1.5r=3.6，外夾圈 h=13.5≥1.5r=3.6。⑶翻邊的相對厚度 d/t(1.7～2),所以翻邊后有良好的圓筒壁。⑷沖孔毛刺面與翻邊方向相反，翻邊后工件質量沒大影響。 總體看來：該制件均滿足沖裁工藝性和翻邊工藝性，適于沖裁加工。2.1.3 判斷能否一次性翻邊成形⑴內夾圈翻邊分析：查《冷沖壓工藝手冊》表 2-9，確定凸凹模制造精度為 IT11，毛壞翻邊的預制孔直徑為 d=D-2(H-0.34r-0.72t)， 由工件可知， D=92.8mm，H=8.5mm ，t=0.8mm，查《沖壓工藝手冊》 ，選用 r=3t=2.4mm,代以上數(shù)據(jù)到公式得知 d=79.016mm。查《沖壓工藝手冊》 ，得知極限翻孔系數(shù)為 0.74，內夾圈系數(shù) k=d/D=79/92.8=0.850.74，尺寸關系滿足翻邊變形趨向要求，對于內夾圈來說，上述三道工序可行，所以在平板上能一次太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 7 頁 共 45 頁性翻邊成形⑵外夾圈翻邊分析：查《冷沖壓工藝手冊》表 2-9，確定凸凹模制造精度為 IT11，如果按預制孔直接加工，毛壞翻邊的預制孔直徑為 d=D-2(H-0.34r-0.72t)，由工件可知，D=90.8mm， H=13.5mm， t=0.8mm，查《沖壓工藝手冊》 ，選用 r=3t=2.4mm,代以上數(shù)據(jù)到公式得知 d=66.2mm。查 《沖壓工藝手冊》 ，得知極限翻孔系數(shù)為 0.74，內夾圈系數(shù) k=d/D=66.2/90.8=0.730.74，尺寸關系不滿足翻邊變形趨向要求，不能一次翻出所需要的高度，所以對于內夾圈來說，上述三道工序不可行?？紤]多采用拉深一道中間工序，再進行翻邊。2.2 工藝方案確定根據(jù)工件結構的分析，沖壓這兩個零件所需的最基本工序為沖孔，落料，拉深，翻邊。按以下表比較單工序模、連續(xù)模和復合模，初步確定選復合模。項目 單工序模 連續(xù)模 復合模尺寸精度 精度較高 可達 IT13～10 級 可達 IT9～8 級工件形狀 易加工簡單件 可加工復雜零件，如寬度極小的異形件、特殊形件形狀與尺寸要受模具結構與強度的限制孔與外形的位置精度較高 較差 較高工件平整性 推板上落料，平整 較差，易彎曲 推板上落料，平整工件尺寸 一般不受限制 宜較小零件 可加工較大零件工作情況工件料厚 一般不受限制 0.6～6mm 0.05～3mm操作性能 方便 方便 不方便，要手動進行卸料安全性 比較安全 比較安全 不太安全工藝性能生產(chǎn)率 低，壓力機一次行程只能完成一道工序，但在多工位壓力機使用多副模具時，生產(chǎn)率高高，壓力機一次行程內可完成多道工序較高，壓力機一次行程內能完成兩道以上工序太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 8 頁 共 45 頁條料寬度 要求不嚴格 要求嚴格 要求不嚴格模具制造 結構簡單，制造周期短結構復雜，制造和調整難度大結構復雜，制造難度大2.2.1.油封內夾圈工藝方案：主要有這幾種方案：⑴采用落料和沖孔的復合，再進行零件的翻孔工藝。⑵沖孔，落料，翻孔依次按順序復合加工。優(yōu)缺點分析：按第一方法加工，需要兩套模具，工作的累積誤差大，操作不方便，但精度相對高，可是成本比較大，而且該零件大批量生產(chǎn)。第二種方法加工，需要一套模具，但精度稍差，可是能通過改進制造系統(tǒng)和設計方法使精度增大，復合模模具的形位精度和尺寸精度可以保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結構比較復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。用一套模具降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，避免了傳統(tǒng)方法生產(chǎn)使用多套模具及送料的麻煩，操作方便而且快捷，沖出制件的質量也較好。綜合考慮，采用三個工藝的復合加工，選用一套復合模具。2.2.2.油封外夾圈工藝方案：工藝方案為落料，拉深，沖孔，翻邊，四個工藝方案的依次順序只能采用落料，拉深，沖孔，翻邊。工藝方案為：⑴采用落料和拉深的復合，再采用沖孔和翻邊。⑵落料，拉深，沖孔，翻邊依次按順序復合加工。優(yōu)缺點分析：按第一方法加工，需要兩套模具，但精度相對高，可是運行成本比較大。第二種方法加工，需要一套模具，但精度稍差，可是能通過改進制造系統(tǒng)和設計方法使精度增大，用一套模具降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期，同時對于這樣的簡單零件，完全可以考慮通過復合加工來降低模具套數(shù)，從而降低運作成本。綜合考慮，采用四個工藝的復合加工，選用一套復合模具。 正裝復合模和倒裝復合模的比較見下表序號 正裝 倒裝1 對于薄沖件能達到平整要求 不能達到平整要求太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 9 頁 共 45 頁2 操作不方便，不安全，孔的廢料由打棒打出操作方便，能裝自動拔料裝置，能提高生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)，孔的廢料通過凸凹模的孔往下漏掉3 廢料不會在凸凹?？變确e聚，每次由打棒打出，可減少孔內廢料的脹力，有利于凸凹模減少最小壁厚廢料在凸凹模孔內積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強度4 裝凹模的面積較大，有利于復雜制件拼快結構如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板正裝對于薄沖件能達到平整要求，且廢料不會在凸凹?？變确e聚，有利于凸凹模減少最小壁厚。而倒裝不能達到平整要求，而且廢料在凸凹?？變确e聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強度。從保證沖裁件質量、經(jīng)濟性和安全性前提下，綜合考慮采用正裝復合模，即模具結構為落料、拉深、沖孔、翻邊正裝復合模。3、排樣及計算材料利用率3.1 計算預沖孔大小圖 3-1 零件圖3.1.1 內夾圈預沖孔計算：該制件是在沖孔后的平板毛坯上翻邊成形，在翻邊時，同心圓之間的距離變化不顯著，預制孔直徑可以用彎曲展開的方法近似計算：預沖孔直徑公式 d=D1-2[ (3-1) 因 D1=D+t+2r h=H-r-t 代入上式，并簡化得：d=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中 D—翻邊后的中經(jīng)(mm)太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 10 頁 共 45 頁H—翻邊高度 r—翻邊圓角半徑(mm)t—材料厚度(mm)這里 D=92.8mm ，H=8.5mm ，r=2.4mm ，t=0.8mm預制孔直徑 d =D-2(H-0.34r-0.72t)= )8.0724.305.8(2.9????=79mm通過查《冷沖壓工藝手冊》 ，得知內孔翻邊的毛坯外徑不發(fā)生變化，從而確定毛坯直徑 D0=?117mm同上可得：相對厚度 d/t=79/0.8=98.75翻邊系數(shù) d/D=79/92.8=0.853.3.2 外夾圈預沖孔計算：⑴毛坯展開尺寸計算：由上述分析可知，外夾圈需要拉深工藝，首先計算其毛坯展開尺寸由式 D0= drhd4.32??= 4.2890.5789017??=125mm⑵沖低孔后翻邊高度 h 的確定：查《冷沖壓工藝手冊》得 極限翻邊系數(shù) k=0.74拉深凸模圓角半徑取 r=2.4mmh=D/2(1-k)+0.57r=90.8/2x(1-0.74)+0.57x3.2=13mm所以初選 h 為 10mm。⑶計算預制孔直徑 d：由 d=D+1.14r-2h=90.8+1.14x2.4-2x10=73.5mm取整選用 d 為 73mm同可得：相對厚度 d/t=73/0.8=91.25翻邊系數(shù) d/D=73/90=0.81太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 11 頁 共 45 頁3.2 確定排樣方式采用有廢料和少廢料排樣，排樣圖分別如圖 3-2 和圖 3-3圖 3-2 有廢料排樣圖 3-3 無廢料排樣通過對生產(chǎn)實踐的分析，采用有廢料和少廢料排樣。少廢料排樣雖然材料利用率有所提高，但由于條料本身的寬度公差，以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差會直接影響沖裁件尺寸而使沖裁件的精度降低，也降低了模具壽命，結合各自的優(yōu)缺點，綜合考慮采用有廢料排樣法圖 3-4 油封內夾圈排樣圖 圖 3-5 油封外夾圈排樣圖 3.3 計算材料利用率太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 12 頁 共 45 頁3.3.1 油封內夾圈材料利用率計算：⑴確定搭邊 a 與 a1 的值：因工件只需要內孔翻邊，則落料件的尺寸與工件的外徑相等，選擇排樣方式為直排，查《冷沖壓工藝手冊》表 2-12 得： a1=0.8mm，a=1.0mm，D=117mm，? 1=0.5mm條料寬度：B=D+2a+? 1式中 a—搭邊值D—工件外徑?1—條料寬度公差計算得：B=D+2a+? 1=119.5mm送料步距：h=D+a 1=117.8mm導料板間距： A=B+Z式中 Z—條料與導料銷的間隙A=B+Z=122mm⑵材料利用率計算：查《中國模具設計大典》第 3 卷沖壓模具設計。表 18.3-24 軋制薄鋼板的尺寸（GB/T708-1988）板料規(guī)格選用 1.0mm×750mm×1500mm(tmm×Bmm×Lmm)①若采用縱裁：裁板條數(shù) n1=B/b=750/119.5=6 條余 33mm每條個數(shù) n2= =12 個余 85.6mm每板總個數(shù) n 總 =n1×n2=72(個)材料利用率 η 總 = ×100% = 68.77%②若采用橫裁：裁板條數(shù) n1=L/b=1500/117.5=12 條余 66mm太原工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）第 13