購買設計請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。帶三維備注的都有三維源文件，由于部分三維子文件較多，店主做了壓縮打包，都可以保證打開的，三維預覽圖都是店主用電腦打開后截圖的，具體請見文件預覽，有不明白之處，可咨詢QQ:1304139763

河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 止 動 板 沖 裁 模 設 計 摘 要 本文介紹了止動件的冷沖壓模具設計，文章介紹了冷沖壓模具設計的全過程。對冷沖壓模具的設計進行了全面的介紹和分析，并在此基礎上進行了模具的設計，設計包括分析工藝性、擬定零件的工藝方案及模具結構、排樣裁板、計算工具壓力選取壓力機及確定壓力中心、確定模具結構和繪制模具總裝草圖，沖裁刃口尺寸及公差的計算、沖模刃口尺寸及公差的計算、確定各主要的零件結構尺寸、設計并繪制總圖和選取標準件、繪制出部分非標零件圖等一系列的工作。 關鍵詞:冷沖壓 止動件 模具設計 THE STAMPING AND PUNCHING MOLD DESIGN FOR STOPPER PLATE ABSTRACT This paper describes the stop moving pieces of cold stamping mould design, this paper introduces the whole process of cold stamping mould design. On cold stamping mould design a comprehensive introduction and analysis, and on this basis the die design, the design includes analysis of the technology of technological scheme, drew up parts die structure, arrangement and cutting board, computational tool pressure pressure center and confirming the selected press mould structure and rendering, identify sketch, punching mould assembly blade dimensions and tolerances of calculation, punching the blade dimensions and tolerances of computing, confirm the main parts structure size, design and drawing layout, and select the standard parts, and draw the part of non-standard parts graph, and a series of work Keywords: cold stamping, stop moving parts, mold design 目 錄 前言…………………………………………………………………………1 第一章：引言…………………………………………………………………2 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現狀及市場前景……………………………………2 1.2 沖壓工藝介紹……………………………………………………………3 1.3 沖壓工藝的種類…………………………………………………4 1.4 冷沖壓模具發(fā)展簡介……………………………………………5 1.4.1 冷沖模工業(yè)在歷史上的背景………………………………………5 1.4.2冷沖模工業(yè)現狀…………………………………………………5 1.4.3冷沖模的發(fā)展方向…………………………………………………7 1.5沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破…………………………………………9 1.6相關研究的最新成果及動態(tài)…………………………………………12 1.7 畢業(yè)設計的意義…………………………………………………………14 第二章：必備理論知識……………………………………………………17 2.1沖裁變形過程……………………………………………………………..17 2.2沖裁件的質量……………………………………………………18 2.3沖裁間隙……………………………………………………………….19 2.4凸凹模尺寸計算…………………………………………………………21 2.5沖壓力的計算……………………………………………………………26 2.6壓力中心的計算…………………………………………………………27 2.7沖裁排樣設計……………………………………………………………28 第三章止動件的設計…………………………………………………………31 3.1 設計題目一止動板………………………………………………31 3.2沖壓件工藝分析………………………………………………………32 3.2.1材料性能……………………………………………………………….32 3.2.2沖裁件的形狀和尺寸…………………………………………32 3.2.3沖裁件的尺寸精度……………………………………………………..32 3.2.4尺寸標注………………………………………………………33 3.3 方案及模具結構類型…………………………………………………33 3.3.1工藝方案分析……………………………………………………33 3.3.2模具結構類型的選定…………………………………………………33 3.4 排樣計算………… ……………………………………………………....35 3.4.1材料利用率…………………………………………………37 3.4.2排樣方式…………………………………………………38 3.4.3搭邊……………………………………………………38 3.5壓力計算 … …………………………………………………………… .38 3.5.1沖裁力的計算………………………………………………………..38 3.5.2卸料力和推件力的計算……………………………………………39 3.6 模具壓力中心計算……………………………………………………40 3.7 零件刃口尺寸計算………………………………………………41 3.7.1計算原則………………………………………………41 3.7.2沖孔刃口計算………………………………………………42 3.7.3落料刃口計算…………………………………………………43 3.8 凸凹模刃口尺寸計算…………………………………………45 3.8.1刃口尺寸計算…………………………………………………45 3.8.2落料凹模板尺寸…………………………………………………45 3.8.3凸凹模尺寸……………………………………………………46 3.8.4沖孔凸模尺寸……………………………………………………46 3.8.5沖孔刃口尺寸計算…………………………………………………47 3.9 彈性元件的設計計算…………………………………………………47 3.10其它模具零件結構尺寸………………………………………………48 3.10.1模架的選擇……………………………………………………48 3.10.2閉合高度………………………………………………………..48 3.11 模具的零件設計與計算……………………………………………49 3.11.1凸模的外形尺寸……………………………………………………49 3.11.2凹模尺寸結構……………………………………………………….50 3.11.3卸料設計與計算……………………………………………………51 3.11.4卸料螺釘……………………………………………………51 3.11.5卸料螺釘尺寸關系…………………………………………………51 3.12 沖床選用………………………………………………………………52 3.12.1沖壓設備的選擇依據…………………………………………52 3.12.2壓力機的選擇……………………………………………………53 致謝…………………………………………………………………………………54 參考文獻………………………………………………………………………55 設計總結…………………………………………………………………………56 附錄…………………………………………………………………………..57 附表…………………………………………………………………………57 沖壓工藝制作……………………………………………………………60 前 言 冷沖模模具設計是為模具設計與制造專業(yè)學生在學完基礎理論課、技術基礎和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的是：具體應用和鞏固本課程及有關修課的理論知識、生產知識，了解沖壓模模具設計的一般設計方法和步驟；培養(yǎng)設計能力，為以后進行設計工作打下基礎；結合生產和使用等條件，獨立地完成模具總體結構及其零部件的設計。熟練掌握徒手測繪的能力和AutoCAD繪圖軟件的應用能力，熟悉和運用參考文獻、設計手冊、了解有關國家（部頒）標準、規(guī)范等，加強對模具設計的認識，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。 由于個人設計水平有限，本設計定存在許多錯誤和不妥之處，請各位指導 老師批評和雅正，懇請老師不吝賜教，同學提出寶貴的意見和建議，在此表示衷心的感謝！ 第一章 引 言 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現狀及市場前景 模具是機械制造業(yè)中技術先進、影響深遠的重要工藝裝備,具有生產效率高、材料利用率高、制件質量優(yōu)良、工藝適應性好等特點,被廣泛應用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005年中國模具工業(yè)產值達到610億元,增長率保持在25%的高水平,行業(yè)的生產能力約占世界總量的10%,僅次于日本、美國而位列世界第三【2】。當前，我國模具制造方面與工業(yè)發(fā)達國家相比，差距較大主要表現在【3】： （1）標準化程度低。 （2）模具制造精度低、周期長【3】。 提高勞動生產率、產品質量、降低成本、擴大沖壓工藝應用范圍；提高沖壓零件精度、減少制造周期、提高模具壽命；模具的標準化及專業(yè)化、管理的統一化及等級化；提高專業(yè)人員的技術水平。 沖壓是利用安裝在沖壓設備上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法[5]。由于沖壓加工具有許多突出的優(yōu)點，因此在工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中得到廣泛應用。從精細的電子元件、儀表指針到汽車的覆蓋件、高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮、機身等均需沖壓加工。隨著工業(yè)產品的不斷發(fā)展和生產技術水平不斷提高，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，已被質量輕、剛度好的沖壓件所代替[6]。 我國沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型精密、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，市場競爭激烈[7]。我國沖壓模具產品質量水平低主要表現在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上；生產工藝水平低則主要表現在加工工藝、加工裝備等方面[8]。 現代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持13%的年增長率（據不完全統計，2004年國內模具進口總值達到600多億，同時，有近200個億的出口）。目前，中國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數約50多萬。 工業(yè)總產值中企業(yè)自產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% 雖然近年來我國模具行業(yè)發(fā)展迅速，但是離國內的需要和國際水平還有很大的差距。制造產業(yè)是一個國家的綜合國力及技術水平的體現，而模具行業(yè)的發(fā)展是制造產業(yè)的關鍵。針對這種情況，國家出臺了相應的政策，正積極發(fā)展模具制造產業(yè)。 1.2 沖壓工藝介紹【6】 沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加 工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量沖壓件。 壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級，且重復精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。 冷沖壓件一般不再經切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產方法，采用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產。生產效率高，勞動條件好，生產成本低，一般每分鐘可生產數百件【2】。 1.3 沖壓工藝的種類【3】 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。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。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在性能對沖壓成品的質量影響很大，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；屈服強度均勻，無明顯方向性； 均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產中，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，以保證成品質量和高的合格率。 模具的精度和結構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量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。 沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產率的自動沖壓生產線。 在每分鐘生產數十、 數百件沖壓件的情況下， 在短暫時間內完成送料、 沖壓、 出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質量事故。因此，沖壓中的安全生產是一個非常重要的問題。 1.4冷沖壓模具發(fā)展簡介【5】 1.4.1冷沖模具工業(yè)在歷史上的背景 冷沖壓加工工藝，在我國已有悠久的歷史。據文獻記載：我國勞動人民遠在青銅時期就發(fā)現了金屬具有錘擊變形的性能；到了戰(zhàn)國時代（公元前403-221年）已經能煉劍淬火。可以肯定，我們的祖先，在2300年前已掌握了錘擊金屬制造兵器和各種日用品技術。在漫長的封建社會時期，我國勞動在金、銀、銅裝飾品和日用品的制作中，顯示出精巧的工藝技術和高超的藝術水平[9]。 1.4.2 冷沖模具工業(yè)的現狀 由于沖壓工藝具有生產率、生產成本低、材料利用率高、能成形復雜零件、適合大批量生產等優(yōu)點，在某些領域已取代機械加工，并正逐步擴大其應用范圍。據國際生產技術協會預測，到本世紀中，機械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具來完成。因此，沖壓技術對發(fā)展生產、增加效益、更新產品等方面具有重要作用[10]。在近半個世紀以來，我國的冷沖壓工藝和其它生產工藝一樣，得到了迅速的發(fā)展。在一些工廠中，建立了具有現代規(guī)模和技術先進的冷沖壓生產車間，并建立了專門研究冷沖壓技術的科研機構及專業(yè)性工廠，培養(yǎng)了大批從事冷沖壓生產的科技人員，廣泛地開展了冷沖壓生產的科技及學術活動，編輯出版了各種冷沖壓技術資料，從而使冷沖壓生產技術得到了迅速發(fā)展。在冷沖壓生產中，出現了很多可喜的高科技成果。沖壓加工的工藝和設備正在不斷地發(fā)展，例如精密沖裁、冷擠壓、多工位自動沖壓、高速成形、液壓成形、超塑沖壓等，把冷沖壓生產技術提高到了新的水平。為了適應冷沖壓工藝水平的提高，我國對沖模的研制也在不斷加強。近年來，出現了很多制造周期短、使用壽命長的新型沖模結構。并且，模具加工工藝及模具材料也相應地在不斷革新，例如采用鋼結硬質合金、硬質合金或低熔點合金澆注模具、采用電加工技術及計算機制造沖模等以適用于不同的生產條件。從而使沖壓生產的產品質量、勞動生產率大大提高，成本也大幅度下降，有利地推動了我國社會主義經濟建設和發(fā)展[11]。 我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關注，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度發(fā)展，2003年，我國模具總產值超過400億元人民幣[12]。模具工業(yè)的發(fā)展和進步，在很大程度上取決于模具加工設備、軟件及切削刀具的制造水平。如今，人們對手機、電腦、汽車、手表、數碼電子等商品的要求一點也不低于發(fā)達國家。但另一方面，我國生產這些商品所需模具的工作母機即模具加工設備的制造水準，從總體上來說還是比較低的。這就出現了一個奇怪的現象，這些年我國模具生產所需的先進加工設備、制造軟件及切削刀具進口越來越多。去年，我國機床進口約60億美元，其中用于模具生產的就占十分之一；去年我國模具生產所需超硬質合金和陶瓷等超硬刀具銷售額約12億元，其中90%依賴進口[13]。 隨著計算機軟件的發(fā)展和進步，CAD/CAE/CAM 技術也日臻成熟，其現代模具中的應用將越來越廣泛?？梢灶A料不久的將來，模具制造業(yè)將從機械制造業(yè)中分離出來，而獨立成為國民經濟中不可缺少的支柱產業(yè)，與此同時，也進一步促進了模具制造技術向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。因此，大力發(fā)展模具工業(yè)可以促進我國更快的走向工業(yè)化國家。 1.4.3 冷沖模具的發(fā)展方向 發(fā)展模具工業(yè)的關鍵是制造模具的技術和相關人才以及模具材料。 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項[14]： (1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術：模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現技術資源重新整合，使虛擬制造成為可能[15]。 (2) 高速銑削加工：國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度[16]。 (3) 模具掃描及數字化系統：高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” [17]。? (4) 電火花銑削加工。 5) 提高模具標準化程度：我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。 (6) 優(yōu)質材料及先進表面處理技術：選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。 (7) 模具研磨拋光將自動化、智能化：模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢[18]。 (8) 模具自動加工系統的發(fā)展 。然近年來我國模具行業(yè)職工隊伍發(fā)展迅速，估計目前已達近百萬人，但由于模具企業(yè)數量的急劇膨脹、傳統教育的力不從心以及模具技師的老齡化，模具人才遠遠跟不上行業(yè)的發(fā)展需求，主要表現在 （1）總量不足。對中國的模具企業(yè)來說，如何更好地管理人才，如何留住人才，如何為人才提供足夠的平臺和發(fā)展空間是擺在眼前的一個嚴峻的、迫切需要解決的課題，否則，人才緊缺問題將成為中國模具工業(yè)繼續(xù)高速發(fā)展的一個重要障礙[19]。（2） 因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在整個模具價格構成中，材料所占比重不大，一般在20% ～30% 。因此，選用優(yōu)質鋼材和應用表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。(3)模具鋼品種規(guī)格多樣化、產品精細化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要發(fā)展趨勢。 這只是發(fā)展模具工業(yè)的三個重要部分，要向使模具工業(yè)在我國經濟建設中發(fā)揮更大的作用，需要國家更大的關注與投入，帶動相關人員研究和發(fā)展 1.5 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破【3】 阻力一：機械化、自動化程度低 美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機，日本國內250條生產線有32%為多工位壓力機，而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應用卻為數不多；中小企業(yè)設備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴重；封頭成形設備簡陋，手工操作比重大；精沖機價格昂貴，是普通壓力機的5~10倍，多數企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術在我國的推廣應用；液壓成形，尤其是內高壓成形，設備投資大，國內難以起步。 突破點：加速技術改造 要改變當前大部分還是手工上下料的落后局面，結合具體情況，采取新工藝，提高機械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應向單機連線自動化、機器人沖壓生產線，特別是大型多工位壓力機方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產線的技術改造，使盡早達到當今國際水平。而隨著微電子技術和通訊技術的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術基礎。應加速發(fā)展數字化柔性成形技術、液壓成形技術、高精度復合化成形技術以及適應新一代輕量化車身結構的型材彎曲成形技術及相關設備。同時改造國內舊設備，使其發(fā)揮新的生產能力。 阻力二：生產集中度低 許多汽車集團大而全，形成封閉內部配套，導致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復建設，難以滿足專業(yè)化分工生產，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。 突破點：走專業(yè)化道路 迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強，成為國際上有競爭實力的沖壓零部件供應商。 阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套 目前，我國汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進口。 突破點：所用的材料應與行業(yè)協調發(fā)展 汽車用鋼板的品種應更趨向合理，朝著高強、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴大應用已勢在必行。 阻力四：科技成果轉化慢先進工藝推廣慢 在我國，許多沖壓新技術起步并不晚，有些還達到了國際先進水平，但常常很難形成生產力。先進沖壓工藝應用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉化、推廣速度慢。技術開發(fā)費用投入少，導致企業(yè)對先進技術的掌握應用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內企業(yè)大部分仍采用傳統沖壓技術，對下一代輕量化汽車結構和用材所需的成形技術缺少研究與技術儲備。 突破點：提升信息化、標準化水平 必須用信息化技術改造模具企業(yè)，發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術，特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術(CAE)。加速我國模具標準化進程，提高精度和互換率。力爭2005年模具標準件使用覆蓋率達到60%，2010年達到70%以上基本滿足市場需求。 阻力五：大、精模具依賴進口 當前，沖壓模具的材料、設計、制作均滿足不了國內汽車發(fā)展的需要，而且標準化程度尚低，大約為40%～45%，而國際上一般在70%左右。 突破點：走產、學、研聯合之路 我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產、學研聯合體，科研難以做大，成果不能盡快轉化為生產力。所以應圍繞大型開發(fā)和產業(yè)化項目，以高校和科研單位為技術支持，企業(yè)為應用基地，形成產品、設備、材料、技術的企業(yè)聯合實體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產業(yè)化的良性循環(huán)。 阻力五：大、精模具依賴進口。當前，沖壓模具的材料、設計、制作均滿足不了國內汽車發(fā)展的需要，而且標準化程度尚低，大約為40%～45%，而國際上一般在70%左右。 阻力六：專業(yè)人才缺乏 業(yè)內掌握先進設計分析技術和數字化技術的高素質人才遠遠不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進行工程設計，掌握設計權、投資權，我方沖壓技術人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。 突破點：提高行業(yè)人員素質 這是一項迫在眉睫的任務，又是一項長期而系統的任務。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內外市場、具有現代管理知識和能力的企業(yè)家，大批掌握先進技術、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣，有計劃、分層次地培養(yǎng)。 1.6 相關研究的最新成果及動態(tài)【3】 模具的出現可以追溯到幾千年以前的陶瓷燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應用確是隨著現代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。從世界范圍看，當時美國的沖壓技術走在最前列，而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術、蘇聯對塑性加工的研究也處于世界先進行列。20世紀50年代以前模具設計多憑經驗，參考已有的圖紙和感性認識，根據用戶的要求，制作能滿足產品要求的模具，但對所設計模具零件的機械性能缺乏了解。從1955年到1965年，人們通過對模具主要零件的機械性能和受力狀況進行數學分析，對金屬塑性加工工藝及原理進行深入探討，使得沖壓技術得到迅猛發(fā)展。在這期間歸納出的設計原則使得壓力機械、沖壓材料、加工方法、模具結構、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領域面貌一新，并向實用化的方向推進。進入20世紀70年代，不斷涌現出各種高效率、高精度、高壽命的多功能的自動模具。從20世紀70年代至今，計算機逐漸進入了模具生產的設計、制造、管理等各個領域；輔助進行零件圖形輸入、毛胚展開、調料排樣、確定模具尺寸和標準、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序等工作，使得模具設計、加工精度與復雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當前國際上計算機（CAD）和計算機輔助制造（CAM）的發(fā)展趨勢是：繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統以滿足復雜零件和模具的要求；在CAD和CAM的基礎上建立生產集成系統（CIMS）；開展塑性成形模擬技術的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實用性；開發(fā)智能數據庫和分布式數據庫，開發(fā)專家系統和智能CAD等[4]。 隨著工業(yè)技術和科學技術的發(fā)展和快速適應工業(yè)產品更新換代和提高質量的要求，發(fā)達國家從20世紀50年代就開始了模具CAD/CAM技術的研究。如美國通用汽車公司早在20世紀50年代就將CAD/CAM技術應用于汽車覆蓋件的設計與制造；20世紀70年代日本機械工程實驗室和日本旭光學工業(yè)公司分別開發(fā)了連續(xù)模設計系統MEL和沖空彎曲模系統PENTAX；1982年，日立公司研制了沖裁模CAD系統。到20世紀80年代，模具CAD/CAM技術已廣泛應用于冷沖模具的設計與制造[5]。 冷沖壓的加工工藝在我國的具有悠久的歷史。半個世紀以來，我國的冷沖壓工藝和其他生產工藝一樣得到了迅速的發(fā)展。冷沖壓加工的工藝和設備正在不斷的發(fā)展（包括沖壓模具技術的發(fā)展），把冷沖壓技術提高到了新的水平。為適應冷沖壓工藝水平的提高，我國對沖模的研制也在不斷加強。但是總體上說，我國模具工業(yè)起步較晚、基礎差，就總量來看，大型、精密、浮渣、長壽名命模具產需矛盾仍然十分突出。雖然在模具的制造方法、手段方面達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但是在制造的質量、精度、制造周期和成本方面和國外還存在一定的差距。我國模具CAD/CAM技術從20世紀80年代才起步，長期處于低水平重復開發(fā)階段，許多軟件依賴于進口，對許多引進的CAD/CAM系統缺乏二次開發(fā)。以下是我國近年來模具產值模具進出口情況表[6]： 表1 2000年以來中國歷年模具產值表/（億元人民幣） 年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 產值 280 316 360 450 530 660 850 1020 1220 1080 表2 2000年以來中國歷年模具進出口情況表/（萬美元） 年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 進口 81100 91799 63000 66348 88274 97700 111174 127200 136930 181300 出口 4941 7000 9428 9591 13280 17374 18775 25234 33680 49100 從表一我們可以看出模具行業(yè)的發(fā)展是迅速的，其產值正在一年比一年提高。從表二看出我國模具的進出口重量保持上升勢頭，由于在大型、精密、浮渣、長壽命模具缺乏的情況下，高技術的模具依賴于進口。所以研究和提高冷沖壓模具，并把CAD/CAM技術運用于模具設計的實際中去對于我國模具的發(fā)展具有十分重要的意義。 1.7目前沖壓技術的發(fā)展方向[7]： （1）精密沖裁：普通沖裁件斷面粗糙、精度低，而精密沖裁可以使零件有光潔的斷面和高的精度。目前已有的相當一部分過去用切割加工的零件改為精密沖裁，精密沖裁工件的厚度可達到2mm。因此，精密沖裁以無切屑加工代替了大量切削加工，從而大大降低了生產成本。 （2）應用先進工藝：氣體、液體、橡膠、超塑性成型等先進工藝，對某些復雜零件的成型有明顯的效果，要深入研究其變形機理，確定合理工藝參數，提高成型效能和實用性。 （3）沖壓生產機械化、自動化：研制自動送、退料裝置，多工位自動壓力機，自動生產線，帶自動保護的監(jiān)視和檢測裝置等，這是提高勞動生產率、減輕勞動強度和保證操作安全的有效措施。 （4）模具標準化：不僅要有各種規(guī)格和精度的模架標準，還要發(fā)展典型模具結構和零部件的標準化工作，降低模具設計復雜程度，降低模具制造技術，縮短生產準備周期。 （5）發(fā)展具的計算機輔助設計與輔助制造：計算機輔助設計，就是用電子計算機作為信息處理手段，進行最佳判斷、計算，實現綜合設計。計算機輔助制造，就是生產人員借助計算機對模具制造實行監(jiān)督、控制和管理。將模具設計與制造聯成一個統一的計算機控制系統，是向自動化發(fā)展的有效途徑，對提高模具設計與制造質量、簡化模具設計和生產管理將起巨大的作用 1.7畢業(yè)設計的意義 畢業(yè)設計是大學四年的綜合性實踐環(huán)節(jié)，目的是通過課題的設計研究，培養(yǎng)綜合運用各門課程知識的能力，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。但是，雖然是作為本科學生的畢業(yè)設計，但設計過程中應密切與生產實際相結合，應與培養(yǎng)職業(yè)能力相結合，應體現與實際貼切的特點。 在指導教師周密安排和精心指導下，這次畢業(yè)設計從確定設計課題、擬定設計方案、設計過程到畢業(yè)答辯都按照畢業(yè)設計工作計劃進行。 第一，充分調研，確定應用型畢業(yè)設計課題。 選好畢業(yè)設計題目是實現畢業(yè)設計目標、保證畢業(yè)設計質量的前提，我的畢業(yè)設計的課題取自企業(yè)生產實際。這個課題能較全面地應用所學專業(yè)知識或者將來工作所需的專業(yè)技術，達到綜合運用的目的，既能夠解決企業(yè)急需解決的生產技術問題，又能夠培養(yǎng)自己的職業(yè)崗位能力，難度不是很大，符合我們本科生的專業(yè)理論知識水平和實際設計能力，工作量恰當，能夠在規(guī)定時間內完成。 但是該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但要使設計圖紙能真接用于生產，去造出零件，并能滿足使用要求，也是不容易的。 第二，反復論證，確定產品設計方案。 明確課題的性質、意義、設計內容、設計要達到的技術經濟指標和完成時間，并確定好正確合理的設計方案是完成設計任務的保證，指導教師、企業(yè)技術員讓我參與設計方案的討論，使我對課題設計方案心中有數。 第三，虛心求教，仔細認真地進行畢業(yè)設計。 我們本科學生基礎理論知識充分，但設計能力與實際生產所需仍有不小距離。為了使我很快地進入工作狀態(tài)，指導教師耐心向我們介紹機械產品設計方法、一般步驟和設計過程中應注意的事項。單位領導給我們足夠的空間到機加工生產車間，熟悉零件加工對設計的要求，使設計能用于生產。在設計中能主動請教指導老師，培養(yǎng)綜合運用機械制圖、工程材料與熱處理、公差配合、計算機繪圖、機械制造工藝等專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)查閱技術資料和其它專業(yè)文獻的能力，培養(yǎng)嚴謹的工作態(tài)度和踏實的工作作風，明確必須有高度責任心、嚴肅認真的工作習慣，才能做好設計工作，減少工作失誤，避免給企業(yè)生產造成損失。充分發(fā)揮主觀能動性，積極思考，大膽創(chuàng)新。 第四，完善設計，準備畢業(yè)設計答辯。 完整的設計包括設計圖紙和設計說明書等技術文件。根據設計任務書要求，全面檢查設計技術資料，按照指導教師的批改，認真修改圖紙錯誤，認真修改設計說明書. 應該說，在指導教師的認真指導下，我基本完成了這套沖裁模的設計工作，通過這次設計，學到了很多知識和技術。 由于本人設計水平有限，必然在設計中仍有很多缺點和錯誤，敬請老師們批評指正。 第二章． 必備理論知識 2.1沖裁變形過程【12】 沖裁變形過程。如果模具間隙正常，沖裁變形過程大致可分為如下三個階段。 2.1.1 彈性變形階段(圖2.2.2Ⅰ) 在凸模壓力下，材料產生彈性壓縮、拉伸和彎曲變形，凹模上的板料則向上翹曲，間隙越大，彎曲和上翹越嚴重。 2.1.2 塑性變形階段(圖2.2.2Ⅱ) ?? 隨凸模擠入板料深度的增大，塑性變形程度增大，變形區(qū)材料硬化加劇，沖裁變形抗力不斷增大，直到刃口附近側面的材料由于拉應力的作用出現微裂紋時，塑性變形階段便告終，此時沖裁變形抗力達到最大值。由于凸、凹模間存在有間隙，故在這個階段中板料還伴隨著彎曲和拉伸變形。間隙越大，彎曲和拉伸變形也越大。 2.1.3 斷裂分離階段(圖2.2.2Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ) ?? 內裂紋首先在凹模刃口附近的側面產生，緊接著才在凸模刃口附近的側面產生。已形成的上下微裂紋隨凸模繼續(xù)壓入沿最大切應力方向不斷向材料內部擴展，當上下裂紋重合時，板料便被剪斷分離。 2.2.3所示沖裁力-凸模行程曲線可明顯看出沖裁變形過程的三個階段。圖中OA段是沖裁的彈性變形階段；AB段是塑性變形階段，B點為沖裁力的最大值，在此點材料開始剪裂，BC段為微裂紋擴展直至材料分離的斷裂階段，CD段主要是用于克服摩擦力將沖件推出凹?？卓跁r所需的力。 圖2.2.2 沖裁變形過程 圖2.2.3沖裁力曲線 2.2沖裁件質量 沖裁件質量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。斷面狀況盡可能垂直、光潔、毛刺小。尺寸精度應該保證在圖紙規(guī)定的公差范圍之內。零件外形應該滿足圖紙要求；表面盡可能平直，即拱彎小。 2.2.1．沖裁件斷面質量【6】 ?? 由于沖裁變形的特點，沖裁件的斷面明顯地分成四個特征區(qū)，即圓角帶a、光亮帶b、斷裂帶c與毛刺區(qū)d，如圖2.2.4所示。 圓角帶a ：該區(qū)域的形成是當凸模刃口壓入材料時，刃口附近的材料產生彎曲和伸長變形，材料被拉入間隙的結果； ?? 光亮帶b ：該區(qū)域發(fā)生在塑形變形階段，當刃口切入材料后，材料與凸、凹模切刃的側表面擠壓而形成的光亮垂直的斷面。通常占全斷面的1/2-1/3； ? ?斷裂帶c ：該區(qū)域是在斷裂階段形成。是由刃口附近的微裂紋在拉應力作用下不斷擴展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，具有金屬本色，且略帶有斜度。 ? ?毛刺區(qū)d ：毛刺的形成是由于在塑性變形階段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度時，刃口正面材料被壓縮，在應力的作用下，裂紋加長，材料斷裂而產生毛刺。 a）沖孔件 b）落料件 2.3 沖裁間隙【14】 2．3．1. 沖裁間隙Z 沖裁間隙是指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸dT的差值，如圖2.3.1所示。Z表示雙面間隙，單面間隙用Z/2表示，如無特殊說明，沖裁間隙就是指雙面間隙。Z值可為正，也可為負，但在普通沖裁中，均為正值。 圖2.3.1 沖裁模間隙 2.3.2 沖裁間隙的確定方法【13】 在沖壓實際生產中，主要根據沖裁件斷面質量、尺寸精度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個范圍值。只要間隙在這個范圍內，就能得到質量合格的沖裁件和較長的模具壽命。這個間隙范圍就稱為合理間隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙（Zmin），最大值稱為最大合理間隙（Zmax）。考慮到在生產過程中的磨損使間隙變大，故設計與制造新模具時應采用最小合理間隙Zmin。確定合理間隙值有理論法和經驗確定法兩種。 （1）理論法 主要是根據凸、凹模刃口產生的裂紋相互重合的原則進行計算。圖2.3.2所示為沖裁過程中開始產生裂紋的瞬時狀態(tài)，根據圖中幾何關系可求得合理間隙Z為 圖 2.3.2沖裁產生裂紋的瞬時狀況 上式可看出，合理間隙Z與材料厚度t、凸模相對擠入材料深度 、裂紋角 有關，而h0/t及β又與材料塑性有關，見表2.3.1。因此，影響間隙值的主要因素是材料性質和厚度。材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，則所需間隙Z值就越大；材料厚度越薄，塑性越好的材料，則所需間隙Z值就越小。由于理論計算法在生產中使用不方便，故目前廣泛采用的是經驗數據。 (2)．經驗確定法 根據研究與實際生產經驗，間隙值可按要求分類查表確定。對于尺寸精度、斷面質量要求高的沖裁件應選用較小間隙值（表2.3.2），這時沖裁力與模具壽命作為次要因素考慮。對于尺寸精度和斷面質量要求不高的沖裁件，在滿足沖裁件要求的前提下，應以降低沖裁力、提高模具壽命為主，選用較大的雙面間隙值（表2.3.3）?？稍斠奊B/T16743-1997。 2.4凸凹模尺寸計算【10】 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設計中的一項重要工作。 2.4.1.凸凹模尺寸計算原則 由于凸、凹模之間存在著間隙，所以沖裁件斷面都帶有錐度。但在沖裁件尺寸的測量和使用中，則是以光亮帶的尺寸為基準。 落料件的光亮帶處于大端尺寸，其光亮帶是因凹模刃口擠切材料產生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸。 沖孔件的光亮帶處于小端尺寸，其光亮帶是凸模刃口擠切材料產生的，且沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸【2】。 沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結果使間隙越用越大。因此，確定凸、凹模刃口尺寸應區(qū)分落料和沖孔工序，并遵循如下原則【4】： ???? （１）．設計落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。 （２）．根據沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹模基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸；設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。這樣，凸、凹在磨損到一定程度時，仍能沖出合格的零件。 ???? 模具磨損預留量與工件制造精度有關。用x、Δ表示，其中Δ為工件的公差值，x為磨損系數，????其值在0.5～1之間，根據工件制造精度進行選?。? ???? 工件精度IT10以上 X=1 ???? 工件精度IT11～IT13 X=0.75 ???? 工件精度IT14 X=0.5 ???? （３）．不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（Zmin）。 ???? （４）．選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2～4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按ＩＴ６～ＩＴ７級來選??；對于形狀復雜的刃口制造偏差可按工件相應部位公差值的1/4來選取；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應部位公差值的1/8并冠以（±）。 ??? （５）．工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差【3】。 2.4.2．凸凹模刃口計算方法【14】 由于沖模加工方法不同，刃口尺寸的計算方法也不同，基本上可分為兩類。 （1）．按凸模與凹模圖樣分別加工法 圖2.4.1 沖模刃口與工件尺寸及公差分布 這種方法主要適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工件，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工，設計時，需在圖紙上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。 凸、凹模分別加工法的優(yōu)點是，凸、凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。其缺點是，為了保證初始間隙在合理范圍內，需要采用較小的凸、凹模具制造公差才能滿足δT+δA≤ Zmax-Zmin的要求，所以模具制造成本相對較高。 ? 沖模刃口與工件尺寸及公差分布情況如圖2.4.1所示。其計算公式如下： 落料 沖孔 孔心距 足以下條件 （2）．凸模與凹模配作法【3】 對于沖制薄材料（因Zmax與Zmin的差值很小）的沖模，或沖制復雜形狀工件的沖模，或單件生產的沖模，常常采用凸模與凹模配作的加工方法。 ?? 配作法就是先按設計尺寸制出一個基準件（凸?；虬寄＃?，然后根據基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。這種加工方法的特點是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，不必校核δT+δA≤ Zmax-Zmin的條件，并且還可放大基準件的制造公差，使制造容易。設計時，基準件的刃口尺寸及制造公差應詳細標注，而配作件上只標注公稱尺寸，不注公差，但在圖紙上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin”。 ?? 采用配作法，計算凸?；虬寄Ｈ锌诔叽?，首先是根據凸模或凹模磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大，變小還是不變這三種情況，然后分別按不同的公式計算【14】。 ? 1）凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸——第一類尺寸A ?? 落料凹模或沖孔凸模磨損后將會增大的尺寸，相當于簡單形狀的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法與公式（2.4.1）相同 第一類尺寸： 2）凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸——第二類尺寸B 沖孔凸?；蚵淞习寄Ｄp后將會減小的尺寸，相當于簡單形狀的沖孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法與公式（2.4.3）相同。 第二類尺寸： 3）凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸——第三類尺寸C ?? 凸模或凹模在磨損后基本不變的尺寸，不必考慮磨損的影響，相當于簡單形狀的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法與公式（2.4.5）計算。 第三類尺寸： 2.5沖壓力的計算【18】 2.5.1．沖裁力 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進人材料的深度(凸模行程)而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據之一。 用普通平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式計算：F=KLtτ 式中 F——沖裁力 L——沖裁周邊長度；??t——材料厚度； ??τ——材料抗剪強度； K——安全修正系數。 一般取K＝1.3。 ????為計算簡便，也可按下式估算沖裁力： ?????????????????????????????(2.6.2)式中σb——材料的抗拉強度【16】。 2.5.2．頂件力、推件力、卸料力計算【12】 在沖裁結束時，由于材料的彈性回復（包括徑向彈性回復和彈性翹曲的回復）及摩擦的存在，將使沖落部分的材料梗塞在凹模內，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內的料推出。卸料力：從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力。 推件力：將梗塞在凹模內的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力。 頂件力：逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需要的力稱頂件力【15】 卸料力 F=KxF (2.6.3) 推件力 FT=nKTF (2.6.4) 頂件力 FD=KDF???????(2.6.5) 式中 F——沖裁力； ?——卸料力、推件力、頂件力系數，見表2.6.1； ???? n——同時卡在凹模內的沖裁件(或廢料)數。 ??? h——凹模洞口的直刃壁高度； t——板料厚度