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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) B070203
姓 名 張瑞
學(xué) 號(hào) B07020336
外文出處
附 件 1. 原文； 2. 譯文
2011年3月
熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
摘要：
熱沖壓和高強(qiáng)度鋼材在汽車行業(yè)正越來(lái)越受歡迎。熱沖壓是通過(guò)加熱和按下推進(jìn)器水冷工具來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼板高強(qiáng)度的一種工藝，冷卻系統(tǒng)對(duì)該工藝的影響很大。本文提出了一種對(duì)冷卻管道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)過(guò)程,介紹一種在冷卻系統(tǒng)上進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法的優(yōu)化程序。通過(guò)對(duì)每個(gè)單獨(dú)程序組件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),然后讓熱沖壓工藝和thermo-mechanically熱模擬相結(jié)合的優(yōu)化方案。
關(guān)鍵詞:
熱沖壓、有限元法(FEM),優(yōu)化
1概述
近年來(lái),在不降低安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下減輕重量已成為汽車工業(yè)的研究重點(diǎn)。熱沖壓、高強(qiáng)度鋼對(duì)此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘車的安全系數(shù)。為了達(dá)到高強(qiáng)度，利用熱沖壓將高強(qiáng)度鋼加熱奧氏體溫度范圍，然后對(duì)其進(jìn)行迅速冷卻，馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生。在熱沖壓工藝中,工件的溫度必須保持在200°C以上，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度。到目前為止,很少有對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行研究的熱沖壓模具。
本文介紹了一種系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法,熱沖壓工具與冷卻系統(tǒng)達(dá)到最佳而快速。在這個(gè)例子中,冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化幫助進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法，隨后一系列的熱成形過(guò)程的數(shù)值thermo-mechanically熱模擬以及觀察傳熱和冷卻速率來(lái)優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，在高溫的沖壓工刀具運(yùn)動(dòng)需要的時(shí)間相對(duì)整個(gè)過(guò)程的時(shí)間較短。因此,熱沖壓過(guò)程必須有足夠的工具、合理的準(zhǔn)確性計(jì)算與短時(shí)間的快速設(shè)計(jì)。
模具的冷卻系統(tǒng)分析了包括這項(xiàng)議案的一項(xiàng)形成過(guò)程是很有必要的,可以提高預(yù)測(cè)精度。在本文中，第2章介紹了一輛汽車和其相應(yīng)的熱沖壓原件，第3章中介紹了優(yōu)化有限元分析的程序及進(jìn)化算法。隨后,結(jié)果通過(guò)熱分析與熱、光的優(yōu)化為熱沖壓模具設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。
2熱沖壓模具的冷卻
2.1動(dòng)機(jī)
提高了工藝流程的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)化了成形零件的特點(diǎn)、熱沖壓才能達(dá)到設(shè)計(jì)最佳狀況。因此,本研究的主要目的是優(yōu)化設(shè)計(jì)一種在經(jīng)濟(jì)冷卻系統(tǒng)熱沖壓工具才能獲得有效的冷卻速率的工具。到目前為止,只有很少數(shù)的人進(jìn)行了有關(guān)冷卻系統(tǒng)在熱沖壓工具的應(yīng)用。因此,先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法配以適當(dāng)?shù)姆抡婺Ｐ屯瓿梢蟮膬?yōu)化調(diào)查，達(dá)到工具和產(chǎn)品的快速完成和盡可能的精確。
2.2熱沖壓和模具冷卻的工藝特點(diǎn)
在直接熱成形工藝中,quenchable boronmanganese合金鋼熱沖壓和模具冷卻是常用。同時(shí),熱沖壓和模具冷卻是其中的一個(gè)具有代表意義的材料超高強(qiáng)度鋼。因此,在此研究中,熱沖壓和模具冷卻的鋁預(yù)表(阿塞洛USIBOR)被認(rèn)為是空白的材料。材料熱沖壓和模具冷卻的拉伸強(qiáng)度600MPa在臨界狀態(tài),材料的拉伸強(qiáng)度通過(guò)熱沖壓工藝顯著增加。更高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了熱沖壓工藝是通過(guò)快速冷卻至少27°的速度C / s[2]。作為在奧氏體冷卻淬火過(guò)程非?？祚R氏體相變將發(fā)生。該微結(jié)構(gòu)提供與馬氏體與硬化的最終產(chǎn)品較高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1500兆帕。
2.3工具組件和檢驗(yàn)
原型的組成及其熱沖壓工具運(yùn)動(dòng)學(xué)是如圖1所示,最初的空白，該試驗(yàn)的一部分,在圖2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽簽儀式提出了一種深度的檢驗(yàn)的一部分是30毫米。
2.4沖壓模具冷卻系統(tǒng)
該工具設(shè)計(jì)必須考慮能夠達(dá)到的最大的降溫速率和熱沖壓零件的溫度分布均勻性。因此,冷卻系統(tǒng)需要被整合到工具。這冷卻系統(tǒng)冷卻管靠近工具輪廓目前認(rèn)為是一種有效的解決方案。然而,冷卻管的幾何形狀限制因在鉆井和約束也應(yīng)放置導(dǎo)管盡可能在盡可能的靠近但足以有效的冷卻遠(yuǎn)離工具輪廓,以避免任何塑性變形在熱成形工藝的工具。保證滿意繪制部分的特點(diǎn),整個(gè)活躍部位，該工具(沖壓、模具、壓邊及解決沖床)需要設(shè)計(jì)冷卻充分。
3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1優(yōu)化的進(jìn)化算法
圖3為每個(gè)工具的優(yōu)化程序。為優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)呈現(xiàn)在圖3。在這個(gè)過(guò)程中,冷卻在每個(gè)通道可優(yōu)化工具通過(guò)具體的進(jìn)化算法(EA),這是在發(fā)達(dá)的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大學(xué)德國(guó)),為優(yōu)化注塑工具適用于設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)在熱沖壓件工具[3、4]。作為約束條件進(jìn)行優(yōu)化,可得到的大小的連接器和插座,最低的墻以及nonintersection厚度的鉆孔因素也被考慮在內(nèi)。反推最小距離冷卻風(fēng)管和卸之間/裝載工具輪廓(a / x)和最小距離冷卻管(s)通過(guò)有限元分析確定。參數(shù)的冷卻系統(tǒng)如通道的數(shù)量(一根鏈條上的序貫孔),鉆孔每通道和直徑的孔洞每個(gè)工具組件也提供作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)的優(yōu)化。這些輸入?yún)?shù)可從現(xiàn)有的設(shè)計(jì)通過(guò)有限元模擬指南或?；谳斎氤跏冀馍呻S機(jī)參數(shù)通過(guò)EA或手動(dòng),由用戶。從初始解,EA創(chuàng)造新的解決方案經(jīng)過(guò)重組的電流修改他們的解決方案和隨機(jī)的。定義了隨后被用于約束的校正生成的解決方案和消除作廢的解決方案。所有的生成方案最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行有效的冷卻率和均勻冷卻。最后,最好的解決辦法為優(yōu)化冷卻通道選擇對(duì)選定的工具組件
3.2冷卻通道的優(yōu)化
在我們的研究,選定的管的直徑對(duì)8毫米和12mm 8毫米,12mm沖床、毫米到16毫米之間死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米為空白持有人。EA是用于儲(chǔ)放冷卻通道根據(jù)給定的輸入翻案和約束條件每個(gè)工具組件。優(yōu)化后的型材的8毫米直徑的渠道,為管道在圖4。
4最佳冷卻系統(tǒng)的評(píng)價(jià)
冷卻通道的渠道設(shè)計(jì)產(chǎn)生EA每個(gè)工具組件以不同的孔直徑和其冷卻性能進(jìn)行了評(píng)估,采用鐵模擬。
4.1熱學(xué)分析
在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段的熱沖壓件工具,這是很重要的,估計(jì)熱沖壓工藝定性和定量地在很短的時(shí)間經(jīng)濟(jì)制造的工具。為了這個(gè)目的,兩個(gè)瞬態(tài)熱模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行利用ABAQUS /標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)隱式方法。在這個(gè)分析1.2379曾被選為鋼的刀具材料。這仿真模型包含4工具組件:沖床,死亡,壓邊和反拳。如表1所,選擇與優(yōu)化組合的零件冷卻通道的方法。V1是這種變體組合優(yōu)化工具和小冷卻風(fēng)管直徑大,而變種冷卻風(fēng)管。V2直徑。表1:設(shè)計(jì)工具的組合進(jìn)行有限元分析。摘要為了代表一系列生產(chǎn)流程,一個(gè)循環(huán)數(shù)的熱沖壓的過(guò)程模擬為一個(gè)周期傳熱分析。圖5的表明有限元模型包括邊界conditionsFigure 5:有限元模型和邊界條件。這種熱成形工藝的部分的樣機(jī)這樣的設(shè)計(jì)周期時(shí)間是30秒。在一個(gè)周期內(nèi),沖壓運(yùn)動(dòng)的形成需要3秒,這種工具關(guān)閉了17秒的空白,它可以使淬火另一個(gè)10秒開(kāi)發(fā)工具和定位的下一步空白的工具。然而,在這種熱分析運(yùn)動(dòng)和變形工具坯料的卻沒(méi)有考慮到減少了計(jì)算量。因此,只有進(jìn)行了傳熱分析是在一個(gè)封閉的工具。在熱分析、淬火過(guò)程耗時(shí)的地方2017秒秒來(lái)代替,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)沖壓不考慮。假定空白有一個(gè)最初的穩(wěn)態(tài)溫度(Tb,0°C)由于850從950°C冷卻免費(fèi)在轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)境。最初的工具的溫度(Tt,0)假設(shè)為20°C在第一個(gè)周期和變化周期周期。冷卻介質(zhì)的溫度(Tc)假設(shè)為室溫。邊界的旁邊條件、材料性能的熱沖壓和模具冷卻的工藝要求從熱拉伸試驗(yàn),獲得了LFT舉辦(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大學(xué)Erlangen-Nurnberg、德國(guó)),和他在一起共同研究在熱沖壓被帶領(lǐng)[2]。在分析中,對(duì)流從空白和工具的環(huán)境(他),辦理在每一個(gè)工具,對(duì)流從工具融入到冷卻通道(hc)和傳熱熱空白是considered. c)工具(Here,??c,是the(CHTC接觸傳熱系數(shù)),描述了熱通量的數(shù)量從毛坯到工具。這通常取決于系數(shù)之間的差距的工具和d空白和接觸壓力p .它增加通常是作為接觸壓力的增加而增加。然而,在熱分析了CHTC壓力是無(wú)效的,依賴但是差距是使用相關(guān)系數(shù)。CHTC是假設(shè)為5000W°C / m2在零距離之間的空白和工具(缺口)和保持常數(shù),直到差距的增加而增加超越批判價(jià)值。
4.2 機(jī)械分析
仿真與傳統(tǒng)熱成形是不同的板料成形過(guò)程模擬,其中的分布規(guī)律在溫度或壓力的工具被忽視。為快速又簡(jiǎn)單的方法去分析熱成形工藝的工具與空白被建成有殼單元在其他的研究[5,6]。在這些研究中,研究溫度可能是分布式沿厚度的殼元素和用戶自定義函數(shù)的溫度,但這件工具是內(nèi)溫度不考慮。同時(shí),在仿真模型的加熱,在一系列的工具熱沖壓過(guò)程不被考慮。此外,殼模型,對(duì)接觸熱的問(wèn)題只是足夠于相對(duì)較短的接觸時(shí)間[6]。因此,我們?cè)谘芯抗ぞ吆涂瞻着c體積元模擬仿制的順序的在一系列的傳熱過(guò)程。熱力的進(jìn)行仿真是ABAQUS /顯性。在熱分析、比較,整個(gè)形成和淬火工藝是仿制,而動(dòng)態(tài)溫度和應(yīng)力響應(yīng)的工具進(jìn)行了模擬接觸熱利用空白time-temperature依賴流動(dòng)應(yīng)力曲線。熱更準(zhǔn)確地表達(dá)了轉(zhuǎn)會(huì)應(yīng)該使用在接觸壓力CHTC場(chǎng)所依賴改變?cè)谛纬蛇^(guò)程。此外,氣溫依賴的熱導(dǎo)率和比熱也會(huì)考慮。然而,在通過(guò)熱分析,為號(hào)元素的增加,鐵的復(fù)雜性問(wèn)題顯著的增加。在傳統(tǒng)的成形有限元模擬提出了一種自適應(yīng)網(wǎng)格可以通常用來(lái)閑了仿真時(shí)間,來(lái)獲得更多的精確解接觸面積。然而,自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化在計(jì)算在熱力不穩(wěn)定的原因分析。因此,一個(gè)雅致的網(wǎng)格更高的沖壓速度被認(rèn)為是減少模擬時(shí)間。傳熱系數(shù)的結(jié)垢因此,獲得相同的熱通量[7]。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
中 期 檢 查 表
學(xué) 院： 工學(xué)院
學(xué)生姓名
譚巍
學(xué) 號(hào)
200940614205
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(2)班
指導(dǎo)教師姓名
周光永
指導(dǎo)教師職稱
副教授
論文（設(shè)計(jì)）題目
落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問(wèn)題
收集資料已完畢
總體方案的設(shè)計(jì)，選擇，已完畢
創(chuàng)建三位，二維圖的過(guò)程中
在凸凹模的設(shè)計(jì)，及運(yùn)動(dòng)中有點(diǎn)問(wèn)題，望老師指導(dǎo)給予建議
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
簽名： 年 月 日
檢查小組意見(jiàn)
組長(zhǎng)簽名： 年 月 日
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
譚巍
學(xué) 號(hào)
200940614205
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(1)班
指導(dǎo)教師及職稱
周光永 副教授
學(xué) 院
工學(xué)院
2013 年 1 月 7 日
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字）
選題研究意義：
模具是工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、吹塑、擠出、鑄壓或鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸等方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。 簡(jiǎn)而言之，模具是用來(lái)成型物品的工具，這種工具由各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過(guò)所成型材料物理狀態(tài)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。廣泛用于沖裁、成形、沖壓、模鍛、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以及工程塑料、橡膠、陶瓷等制品的壓塑或注塑的成形加工中。模具具有搞的生產(chǎn)效率，低的加工成本，而且材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精確穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一些列優(yōu)點(diǎn)，適合于大批量生產(chǎn)。所以研究模具，使模具簡(jiǎn)單，耐用，高效，精確，經(jīng)濟(jì)的意義非凡。
國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。
雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)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(wú)論在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。
標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。
但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，可以進(jìn)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(zhì)量，縮短了模具的制造周期。
模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
?[1] 李大鑫,張秀棉. 模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)綜述[J]模具制造, 2005,(02).
[2] 趙昌盛 ,朱邦全. 我國(guó)模具材料的應(yīng)用發(fā)展[J]模具制造, 2004,(11).
[3] 曹月君. 國(guó)內(nèi)外汽車球墨鑄鐵件生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)[J]汽車工藝與材料, 1994,(02).
[4] 王君卿,孫遜,關(guān)洋,李寶治,于波. 大型鑄件成形過(guò)程數(shù)值模擬及工藝優(yōu)[J]鑄造, 2006
[5] 楊玉英. 使用冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[6] 李雙義. 冷沖模具設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，2002
注：此表如不夠填寫(xiě)，可另加頁(yè)。
研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等）
綜合運(yùn)用和鞏固機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)課程的基本理論和專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)從事模具設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的初步能力，為實(shí)現(xiàn)工作打下良好的基礎(chǔ)。研究凸凹模的設(shè)計(jì)，模具的運(yùn)動(dòng)等相關(guān)內(nèi)容。參考相關(guān)書(shū)籍，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)，完成相關(guān)設(shè)計(jì)。預(yù)計(jì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)遇到一些困難，在老師和同學(xué)的幫助下，會(huì)順利完成。
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進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
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2012年12至2013年2月 收集資料
2013年3月1日至3月20日 設(shè)計(jì)和計(jì)算
2013年3月21日至4月10日 提交設(shè)計(jì)初稿和中期考核
2013年4月11日至4月20日 繪制三維圖
2013年4月21日至5月6日 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
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論證小組意見(jiàn)
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? 組長(zhǎng)簽名：
20 年 月 日
專業(yè)委員會(huì)意見(jiàn)
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? 專業(yè)委員會(huì)主任簽名：
20 年 月 日
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
開(kāi)題論證記錄
學(xué) 院： 工學(xué)院 記錄人：
學(xué)生姓名
譚 巍
學(xué) 號(hào)
200940614205
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化二班
指導(dǎo)教師姓名
周光永
指導(dǎo)教師職稱
副教授
設(shè)計(jì)題目
落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)
論證小組質(zhì)疑：
1. 模具的研究意義？
2. 怎樣提高模具的壽命？
3. 怎樣選擇動(dòng)力？
學(xué)生回答簡(jiǎn)要記錄：
1. 在金屬和非金屬塑性加工過(guò)程中，模具是一種不可少的工藝裝備
2. 卸料板上有導(dǎo)向，有適當(dāng)?shù)呐浜?，凹模要有適當(dāng)厚度
3. 可選用彈簧，凸輪機(jī)構(gòu)，壓力機(jī)等。
論證小組
成員簽名
論證地點(diǎn)： 論證日期：2013 年 1 月 3 日
湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)
全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)
DESIGN OF BLANKING DRAWING DIE COMPOSITE MOLD
學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)： 指導(dǎo)老師及職稱： 學(xué) 院：
湖南·長(zhǎng)沙
提交日期：2013 年 05 月
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：
年 月 日
目 錄
摘要 ……………………………………………………………………………………4
關(guān)鍵詞 …………………………………………………………………………………4
1 前言…………………………………………………………………………………4
1.1 沖模的優(yōu)勢(shì)………………………………………………………………………5
1.2 研究目的和意義…………………………………………………………………5
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………………………………6
1.4 沖壓模具三維CAD設(shè)計(jì)…………………………………………………………6
2 工件工藝性的分析…………………………………………………………………6
2.1 零件要求…………………………………………………………………………6
2.2 材料的工藝性分析材料…………………………………………………………7
2.3 沖壓工藝方案的確定……………………………………………………………8
2.3.1 方案的制定……………………………………………………………………8
2.3.2 論述方案特點(diǎn)…………………………………………………………………8
3 主要涉及尺寸的計(jì)算………………………………………………………………9
3.1 毛坯尺寸的確定…………………………………………………………………9
3.2 排樣的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………10
3.3 材料利用率……………………………………………………………………10
3.4 壓力中心的確定………………………………………………………………10
3.5 沖壓工藝力的設(shè)計(jì)……………………………………………………………10
3.6 沖裁間隙………………………………………………………………………11
4 零件的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………11
4.1 沖裁凸模、凹模的尺寸計(jì)算…………………………………………………11
4.2 沖裁模凹?！?2
4.2.1 凹模的類型確定……………………………………………………………12
4.2.2 凹模厚度計(jì)算………………………………………………………………12
4.2.3 螺孔與銷孔的定位…………………………………………………………13
4.2.4 凹模設(shè)計(jì)……………………………………………………………………13
4.2.5 凹模的強(qiáng)度校核……………………………………………………………14
4.3 導(dǎo)料和擋料方式的確定………………………………………………………14
4.3.1 擋料方式……………………………………………………………………14
4.3.2 導(dǎo)料方式……………………………………………………………………15
4.3.3 卸料版與凸模單邊間隙的確定……………………………………………15
4.3.4 卸料板設(shè)計(jì)圖………………………………………………………………15
4.4 拉深相關(guān)計(jì)算…………………………………………………………………16
4.4.1 拉深相關(guān)系數(shù)的計(jì)算………………………………………………………16
4.4.2 拉深模的間隙………………………………………………………………16
4.4.3 凸、凹模的尺寸計(jì)算………………………………………………………16
4.5 拉深凸?！?7
4.6 固定板設(shè)計(jì)……………………………………………………………………18
4.7 凸凹模的計(jì)算…………………………………………………………………19
4.8 模座的確定和選擇……………………………………………………………21
4.9 導(dǎo)套及導(dǎo)柱確定………………………………………………………………21
4.10 壓力機(jī)的確定……………………………………………………………… 21
4.10.1 拉深力的計(jì)算…………………………………………………………… 21
4.10.2 壓邊力的計(jì)算…………………………………………………………… 22
4.11 壓邊圈確定………………………………………………………………… 22
4.12 壓力機(jī)的公稱壓力的選擇………………………………………………… 23
4.13 模柄的確定………………………………………………………………… 23
4.14 彈簧的確定………………………………………………………………… 23
4.15 頂件塊的設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 23
5 模具的總裝圖……………………………………………………………………25
6 結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………27
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………27
致謝 …………………………………………………………………………………29
落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)
學(xué) 生：譚 巍
指導(dǎo)老師： 周光永
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 長(zhǎng)沙 410128）
摘 要：本文介紹了模具設(shè)計(jì)的步驟，對(duì)模具的一些結(jié)構(gòu)作了相應(yīng)的介紹。對(duì)在模具設(shè)計(jì)時(shí)，一些相關(guān)零件的設(shè)計(jì)的問(wèn)題也作了一點(diǎn)解釋；文章涉及了拉深模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮的方面以及影響模具設(shè)計(jì)的參數(shù)。具體內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：工件的工藝性分析；沖壓工藝方案的確定；模具的尺寸的計(jì)算校核，以及材料的選用；確定零件的工藝。本模具設(shè)計(jì)采用復(fù)合模設(shè)計(jì)方案，對(duì)零件排樣、凹凸模間隙、刃口尺寸、凹凸模外形尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，選擇合適的其他零件。
關(guān)鍵詞：落料；拉深；復(fù)合模；
Design of blanking drawing die composite mold
Student: Tan Wei
Tutor: Zhou Guangyong
(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128，China)
Abstract: This article describes the steps of the mold design, made ??the introduction of mold structure. In the mold design, there also made a little explanation of some parts of the design problem; The articles should consider some aspects when drawing die design and the mold design parameters. The specific content is as follows: the analysis of the process of the workpiece; stamping process to determine the program; check of the calculation of the dimensions of the mold, as well as the selection of materials; determine the parts of the process. The mold design using composite mold design, nesting of parts, the bump die gap, the tip size bump mode Dimensions design, choose the right parts.
Key words: blanking；drawing；composite mold
1 前言
沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的工件加工方法。沖壓利用沖壓模具對(duì)板料進(jìn)行加工。
沖模根據(jù)用途分為：?jiǎn)喂ば蚰！⒓?jí)進(jìn)沖模、復(fù)合沖模、精沖模、通用與經(jīng)濟(jì)沖模
1.1 沖模的優(yōu)勢(shì)
CAD、CAM、CAE的大量應(yīng)用，大大減化了模具的設(shè)計(jì)、制造。大大提升了模具制造質(zhì)量、效率。
沖壓設(shè)備自動(dòng)化、高速化。高速?zèng)_床達(dá)到上萬(wàn)次/每分鐘，大大提高了效率，確保了生產(chǎn)的安全。
模具的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化。使得模具的設(shè)計(jì)和制造主要圍繞成形零件展開(kāi)。
新材料、新技術(shù)的大量使用。使得模具的性能提高、加工快速簡(jiǎn)便。
我國(guó)沖壓模具產(chǎn)品均出口較大幅度的增長(zhǎng)。國(guó)際采購(gòu)商通過(guò)國(guó)內(nèi)某網(wǎng)站采購(gòu)沖壓模具的數(shù)量仍逆勢(shì)上揚(yáng)。我國(guó)沖壓模具的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力正在不斷提升。
隨著汽車工業(yè)近年以超過(guò)20％的增幅發(fā)展，以及車型改款加速等等因素的刺激，進(jìn)入汽車領(lǐng)域的沖壓模具企業(yè)和模具產(chǎn)品比前幾年有大幅增加。汽車企業(yè)也對(duì)模具產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高要求，促使模具企業(yè)加緊改進(jìn)，不斷提高水平。這些都促使沖壓模具企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力不斷提升。
模具技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。我國(guó)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展要求模具行業(yè)向大型、精密、復(fù)雜、高效、長(zhǎng)壽命和多功能方向發(fā)展。
隨著我國(guó)工業(yè)的崛起，模具工業(yè)得到迅猛的發(fā)展。模具設(shè)計(jì)與制造已成為一個(gè)行業(yè)，越來(lái)越引起人們的重視。而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來(lái)。沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。整個(gè)行業(yè)處于青春期，行業(yè)所呈現(xiàn)的良好的發(fā)展趨勢(shì)是前所未有的。
1.2 研究目的和意義
模具是工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、吹塑、擠出、鑄壓或鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸等方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。 簡(jiǎn)而言之，模具是用來(lái)成型物品的工具，這種工具由各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過(guò)所成型材料物理狀態(tài)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。廣泛用于沖裁、成形、沖壓、模鍛、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以及工程塑料、橡膠、陶瓷等制品的壓塑或注塑的成形加工中。模具具有搞的生產(chǎn)效率，低的加工成本，而且材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精確穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一些列優(yōu)點(diǎn)，適合于大批量生產(chǎn)。所以研究模具，使模具簡(jiǎn)單，耐用，高效，精確，經(jīng)濟(jì)的意義非凡。
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)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(wú)論在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，可以進(jìn)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(zhì)量，縮短了模具的制造周期。模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。
1.4 沖壓模具三維CAD設(shè)計(jì)
三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)，使零件設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以直接在非常直觀的三維環(huán)境下進(jìn)行，模具設(shè)計(jì)完成后，可直接根據(jù)投影關(guān)系自動(dòng)生成工程圖，徹底解決了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的弊端。目前，三維CAD技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)，縮短了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和產(chǎn)品的更新周期，使得開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品達(dá)到“高質(zhì)量、低成本、上市快”的目標(biāo)成為可能。
2 工件工藝性的分析
2.1 零件要求
圖1所示為目標(biāo)零件，材料：10鋼； 厚度：1mm
圖1 零件圖
Fig 1 Part drawing
2.2 材料的工藝性分析材料：
材料：10鋼，抗剪強(qiáng)度τ=250~333MPa，抗拉強(qiáng)度=294~432MPa，屈服強(qiáng)度：=206MPa，厚度為1mm，該零件是圓筒件，可以保證彎曲時(shí)毛坯不會(huì)產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)。綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性等性能得到較好配合，其沖裁、拉深加工性較好，適于大批量生產(chǎn)。
拉深變形過(guò)程大致是直徑為D的圓形平板毛坯被凸模拉入凸凹模的間隙里，形成直徑為d，高為H 的空心圓柱。在這一過(guò)程中，板料金屬是如何流動(dòng)的呢？
把直徑為D的圓板料分成兩部分：一部分是直徑為d的圓板，另一部分直徑為（D—d）的圓環(huán)部分，把這塊料拉深成直徑為d的空心圓筒。在這個(gè)拉深實(shí)驗(yàn)完成后，發(fā)現(xiàn)板料的第一部分變化不大，即直徑為d的圓板仍然保持原形狀作為空心圓筒的底，板料的圓環(huán)部分變化相當(dāng)大，變成了圓柱的筒壁，這一部分的金屬發(fā)生了流動(dòng)。
扇形chef是從板料圓環(huán)上截取的單元，經(jīng)過(guò)拉深后變成了矩形chef。扇形單元體變形是切線方向受壓縮，徑向受拉深，材料向凹?？诹鲃?dòng)。設(shè)扇形面積為，拉深后矩形面積為，由于拉深使厚度變化很小，可認(rèn)為拉深前后面積相等，即所以。
綜合起來(lái)看，平板毛坯的環(huán)形區(qū)的金屬在凸模壓力的作用下，要受到拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用，徑向伸長(zhǎng)、切向縮短，依次流入凸、凹模的間隙里成為筒壁，最后使平板毛坯完全變成圓筒形工件。
拉伸時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)和形變情況。拉伸的變形區(qū)比較大，金屬流動(dòng)性比較大，拉深過(guò)程容易起皺、拉裂而失敗。因此，有必要分析拉深時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)，找出發(fā)生起皺、拉裂的根本原因，在制定工藝和設(shè)計(jì)模具時(shí)注意它，以提高拉深件的質(zhì)量。
設(shè)在拉深件的某一時(shí)刻，分析各部分的應(yīng)力狀態(tài)。
平面凸緣部分------主變形區(qū) 由于凸模向下壓，迫使板料進(jìn)入凹模，故在凸緣產(chǎn)生徑向拉應(yīng)力，小單元體互相擠壓產(chǎn)生切向壓應(yīng)力，由于壓邊圈提供的壓邊力產(chǎn)生法向壓應(yīng)力，在這3個(gè)主應(yīng)力中的絕對(duì)值比、絕對(duì)值小得多，凸緣上、是變化的，由凸緣外到內(nèi)，是由小變大，而的絕對(duì)值是由大變小的，凸緣最外緣的壓應(yīng)力是最大的，則材料在切向上必然是壓縮變形。如果被拉深的材料厚度較薄壓邊力太小，就有可能使凸緣部分的材料失穩(wěn)而產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。
筒壁部分------傳力區(qū) 該部分受到凸模傳來(lái)的拉應(yīng)力和凸模阻礙材料切向自由壓縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，顯然的絕對(duì)值大，徑向是拉深變形，徑向的拉深是靠壁厚的變薄來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故筒壁上厚下薄。
底部圓角部分------過(guò)渡區(qū) 該部分受到徑向拉應(yīng)力和切向拉應(yīng)力的作用，厚度方向上受到凸模的彎曲作用而產(chǎn)生壓應(yīng)力。材料變形為平面應(yīng)變狀態(tài)，徑向拉深變形，是靠壁厚變薄來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這部分材料變薄最為嚴(yán)重，最容易出現(xiàn)拉裂，此處稱為危險(xiǎn)斷面。
圓筒的底部----不變形區(qū) 這部分材料一開(kāi)始就被拉入凹模中，始終保持平面狀態(tài)，它受兩向拉應(yīng)力和的作用。變形是三向的，是拉深，是壓縮。由于拉深變形受到凸模摩擦力的阻止，故變薄很小，可忽略不計(jì)。
2.3 沖壓工藝方案的確定
2.3.1 方案的制定
該零件包括需落料、拉深成形兩道工序，可以采用的工藝方案有
方案一：先落料，后拉深，采用單工序模制造
方案二：先落料，后拉深，采用復(fù)合模制造
方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序、兩副模具才能完成，效率較低，且精度不易保證。如此浪費(fèi)了人力，物力，財(cái)力。從經(jīng)濟(jì)角度考慮不妥當(dāng)，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。
方案二結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需一副模具即可成型，且精度易保證。
考慮人力成本，材料節(jié)約，工件精度等因素故采用方案二
2.3.2 論述方案特點(diǎn)
(1) 模具采用了導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，從而提高了沖模的沖裁精度。
(2) 模具落料凹模和沖孔凸模固定在下模上，凸凹模固定在上模上，模具結(jié)構(gòu)緊湊，在壓力機(jī)的一次行程下，可以同時(shí)完成沖孔與落料工序。
(3) 卸料器安裝在上模上。同時(shí)有頂桿作用可使其上、下移動(dòng)。而下模安裝有卸料板組成的卸料機(jī)構(gòu)，從而沖裁后零件容易落下，條料也很容易恢復(fù)到原位。
(4) 凸凹模的內(nèi)孔作為拉深的凹模，而外援作為落料的凸模。同一個(gè)部件幷起兩種功能作用
(5) 條料在送進(jìn)過(guò)程中，采用定位銷定位。
3 主要涉及尺寸的計(jì)算
3.1 毛坯尺寸的確定
根據(jù)毛坯尺寸的確定原則可知有兩種方法來(lái)計(jì)算毛坯的計(jì)算原則：
面積相等原則：由于拉深前和拉深后材料的體積不變，對(duì)于不變薄拉深，假設(shè)材料厚度拉深前后不變，拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面積相等”來(lái)確定。
圖2 毛坯尺寸工藝圖
Fig2 Blank dimensions artwork
(1)
(2)
(3)
mm (4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
3.2 排樣的設(shè)計(jì)
根據(jù)沖件的圖形，所以設(shè)計(jì)單排排列是最方便且最省材料的方法。
圖3 排樣圖形設(shè)計(jì)
Fig3 Layout of graphic design
由課本表2.8（沖裁金屬材料的搭邊值）查得
側(cè)搭邊值
正搭邊值
由課本表2.9（裁剪公差及條料與導(dǎo)料板之間的間隙）
條料寬度公差
條料與導(dǎo)料板間的間隙
(13)
3.3 材料利用率
(14)
3.4 壓力中心的確定
對(duì)稱形狀的沖裁件，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心點(diǎn)，所以該零件的壓力中心點(diǎn)是圓心O點(diǎn)
3.5 沖裁工藝力的計(jì)算
沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)?？紤]到成本和沖裁件的質(zhì)量要求，此用平刃口模具沖裁，沖裁力F（N）：
(15)
式中 L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；
t——材料厚度（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
K——系數(shù)，一般取值為1.3；
3.6 沖裁間隙
沖裁間隙對(duì)沖裁斷面有極大的影響，還影響模具壽命和沖裁件的尺寸精度。合理的沖裁間隙能使斷面較好，所需沖裁力小，模具壽命長(zhǎng)。
(16)
式中： ——單邊間隙；
t——材料厚度；
——光亮帶寬度，即產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模擠入的深度；
——產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模擠入材料的相對(duì)深度；
β——剪裂紋與垂線間的夾角。
也可查課本表2.12（落料、沖孔模刃口使用間隙）
最小間隙
最大間隙
4 零件的設(shè)計(jì)
4.1 沖裁凸模、凹模的尺寸計(jì)算
表1 凸凹模分別加工的工作部分尺寸的計(jì)算公式
Table 1 Intensive processing work part of the size of the calculation formula, respectively
工序性質(zhì)
工作尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
落 料
沖孔
凸凹模采用分開(kāi)加工，采用這種方法，要分別澆筑凸模凹模的刃口尺寸與制造公差，它適用于圓形和簡(jiǎn)單形狀的公件
式中：、——分別為沖孔凸、凹模刃口尺寸，mm；
——分別為落料凸、凹模的刃口尺寸，mm；
△——工件制造公差，mm；
X——磨損系數(shù)；
——最小合理間隙值（雙面），mm；
、——凸、凹模制造公差，mm；
D、d ——分別為落料件外徑和內(nèi)徑的基本尺寸，mm;
由課本表2.17 (磨損系數(shù))查的
由課本表7.18（沖裁和拉深件未標(biāo)注公差尺寸的偏差）
由表2.14（規(guī)則形狀的沖裁時(shí)，凸、凹模的制造公差）查的
由以上數(shù)據(jù)計(jì)算出；
4.2 沖裁模凹模
4.2.1 凹模的類型確定
由于該零件有凸緣部分，所以要選用壓邊圈，考略壓邊圈的運(yùn)動(dòng)，選用階梯型直壁凹模。這種類型凹模刃口強(qiáng)度高，制造方便，刃磨后型孔尺寸基本不變，對(duì)沖裁間隙無(wú)明顯影響。
凹模的錐角和后角和刃口直壁高h(yuǎn)均和材料有關(guān)。通常；；
凹模外形為筒件，由于尺寸較大，采用銷釘和螺栓緊固在模座上；鑲塊與凹模采用H7/n6過(guò)渡配合
4.2.2 凹模的厚度計(jì)算
（1） 厚度 （17）
式中： b——垂直送料方向凹模型孔壁間最大距離，mm；
K——由b和材料厚度t決定的凹模厚度系數(shù);
由課本表2.20（凹模厚度系數(shù)K值）：
故凹模的厚度大于24.5mm即可；
（2）凹模壁厚計(jì)算 （18）
取
故凹模壁厚大于49mm即可;
（3）凹模寬度計(jì)算 （19）
取
（4）凹模的長(zhǎng)度計(jì)算 （20）式中：——沿送料方向凹模型孔壁間最大距離,mm;
——沿送料方向凹模型孔壁至凹模邊緣的最小距離，mm;
由課本表2.21（凹模型孔壁至凹模邊緣的最小距離）查的：
=50 mm
=122.5 mm
4.2.3 螺孔與銷孔的定位
由表2.22（螺孔與銷孔間及至刃口邊的最小距離）查的：
刃口與螺紋孔的距離要大于11mm;
刃口與銷孔的距離要大于10mm.
4.2.4 凹模設(shè)計(jì)圖
綜上的結(jié)果，確定凹模的A=212 mm, B=220 mm ,H=60 mm；材料選擇：Cr12MoV 確定圖形如下，二維——圖4，三維圖——圖5
圖4 凹模設(shè)計(jì)圖
Fig4 Punch design
圖5 凹模設(shè)計(jì)圖(三維)
Fig 5 Punch design（There-dimensional）
4.2.5 凹模的強(qiáng)度校核
（21）
式中： F——沖裁力，N；
——彎曲應(yīng)力的計(jì)算值，MPa；
H——凹模厚度；
d——凹模直徑；
——下模座的直徑；
——許用彎曲應(yīng)力，MPa; 對(duì)于材料Cr12MoVde，取300～500 MPa
所以凹模的強(qiáng)度符合條件。
4.3 導(dǎo)料和擋料方式的確定
4.3.1 擋料方式
常見(jiàn)的限定條料送進(jìn)距離的方式有：用銷釘?shù)謸醮钸吇蚬ぜ喞?，限定條料送進(jìn)距離的擋料銷釘定距；用側(cè)刃在條料側(cè)邊沖切各種形狀的缺口，限定條料送進(jìn)的距離的側(cè)刃定距。
考慮到材料的節(jié)約，模具的儉約，在此選用擋料銷定距。數(shù)據(jù)選用查表
表2 定位板或定位銷的工作部分高度 h mm
Table 2 Positioning plate or working part of the locating pin height h
毛坯厚度
≤1
≥1～3
≥3～5
h
t+2
t+1
t
板料的厚度 t=1,所以銷釘?shù)暮穸葹?mm
4.3.2 導(dǎo)料方式
該模具需用卸料板，可以用卸料板附帶導(dǎo)向裝置。查課本表2.26（固定卸料板的厚度）選用h=9,H=12.5
4.3.3 卸料板與凸模單邊間隙的確定
表3 卸料板空與凸模的單邊間隙 mm
Table 3 Stripper plate empty and punch the unilateral clearance
板厚
≤1
>1～3
>3～5
Z/2
0.2
0.3
0.5
板料的厚度 t=1,所以單邊間隙為0.2 mm；
4.3.4 卸料板設(shè)計(jì)圖
結(jié)合以上的有關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)卸料板，材料為Q235，輪廓如下圖
圖6 卸料板設(shè)計(jì)圖（三維）
Fig 6 Stripper plate design（There-dimensional）
圖7 卸料板設(shè)計(jì)圖
Fig 7 Stripper plate design
卸料板緊固在凹模上，緊固件選用M8和Φ8的銷釘；配合選用H7/n6
4.4 拉深相關(guān)計(jì)算
4.4.1 拉深相關(guān)系數(shù)的計(jì)算
拉深系數(shù) (22)
式中：m——有凸緣圓筒件的拉深系數(shù)；
d——工件圓筒部分直徑；
D——毛坯直徑。
（2）毛坯相對(duì)厚度 t/D=1/122.5=0.0081
（3）凸緣的而相對(duì)直徑
（注凸緣的外徑 ，凸緣的內(nèi)徑）
由表4.12（有凸緣圓筒形件第一拉深的最小拉深系數(shù)）查的
=0.5
50～100
>100～200
>200
出氣孔直徑
5
6.5
8
9.5
數(shù)量
按圓周直徑均布4～7個(gè)一組
凸模緊固在下模座上，緊固件選用M8和Φ8的銷釘；配合選用H7/n6
材料選擇：Cr12MoV
凸模的圓角半徑大于t，考慮工件要求，取值r=3.5mm.
具體設(shè)計(jì)如圖7和圖8
圖9 拉深凸模設(shè)計(jì)圖（三維）
Fig 9 Drawing punch design（There-dimensional）
4.6 固定板設(shè)計(jì)
圖10 固定板設(shè)計(jì)圖
Fig 10 Fixed plate design
可以看出凸模的橫截面積較大，且該凸模也是拉深的凹模，所以確定該凸凹模為整體式。用固定板固定。
由于，設(shè)計(jì)固定板為邊長(zhǎng)200mm的正方形。
固定板緊固在上模座上，緊固件選用M8和Φ8的銷釘；配合選用H7/n6；如圖9，圖10；
圖11 固定板設(shè)計(jì)圖（三維）
Fig 11 Fixed plate design（There-dimensional）
4.7 凸凹模的計(jì)算
復(fù)合模中的凸凹模，其最小壁厚受強(qiáng)度的限制。確定凸凹模的最小壁厚
由課本表2.23查得：
最小壁厚a=2.7 mm
最小直徑 D=18 mm
mm
用于凹模部分的人口圓角半徑，查下表
表5 首次拉深凹模的圓角半徑 mm
Table 5 Deep drawing die radius for the first time
拉深形式
毛坯相對(duì)厚度
2.0~1.0
<1.0~0.3
<0.3~0.1
無(wú)凸緣
(4~6)t
(6~8)t
(8~12)t
有凸緣
(8~12)t
(12~15)t
(15~20)t
所以圓角取值r=12 mm
凸模的長(zhǎng)度計(jì)算
凸模的長(zhǎng)度L應(yīng)根據(jù)凸模的結(jié)構(gòu)確定。采用固定板，和卸料板
（25）
試中：——固定板厚度，mm；
——卸料板厚度，mm；
——拉深高度，mm；
——附加高度，mm；
圖12 凹凸模設(shè)計(jì)圖
Fig 12 Concave and convex mold design
圖13 凹凸模設(shè)計(jì)圖（三維）
Fig13 Concave and convex mold design（There-dimensional）
根據(jù)之前所設(shè)計(jì)零件的數(shù)據(jù)：=20 mm;
=12.5 mm;
=22 mm;
=15.5 mm.
L=20+12.5+22+15.5=70 mm.
凸凹模的材料選用：Cr12MoV
4.8 模座的確定和選擇
選擇后側(cè)導(dǎo)柱模座，>固定板的長(zhǎng)度。確定上（下）模座：
上（下）模座250×250×45 GB2855.5-81(GB2855.6-81)HT200
模具的閉合高度：
(26)
4.9 導(dǎo)套及導(dǎo)柱確定
由D=50 mm, d=35mm，確定導(dǎo)套為A35H6×115×48 GB2861.6-81
由d=35 mm,確定導(dǎo)柱為A35h5×200 GB2861.1-81
4.10 壓力機(jī)的確定
4.10.1 拉深力的計(jì)算
由課本表4.17（計(jì)算拉深力實(shí)用公式）查的該零件的拉深力公式為
(27)
式中：——拉深力，mm；
——圓筒拉深的額直徑，mm；
——材料抗拉強(qiáng)度，MPa；
——系數(shù)；
查課本表4.20（寬凸圓筒形件第一次拉深時(shí)的系數(shù)值）得=1.10
=440 MPa
4.10.2 壓邊力的計(jì)算
拉深過(guò)程中，壓邊圈的作用是用來(lái)防止工件邊壁或者凸緣起皺。隨著拉深深度的增加而需要的壓邊力應(yīng)減少。
圓筒形件第一次拉深的壓邊力 (28)
式中：p——單位單位壓邊力，MPa；由表4.26查的p=2.7
D——平板毛坯直徑，mmm；
d——拉深的直徑，mm；
r——拉深凹模圓角半徑，mm；
4.11 壓邊圈的確定
根據(jù)凸模、凹模形狀的要求設(shè)計(jì)如下圖
圖14 壓邊圈設(shè)計(jì)
Fig 14 Blankholder design
圖15 壓邊圈設(shè)計(jì)
Fig 15 Blankholder design（There-dimensional）
4.12 壓力機(jī)的公稱壓力的選擇
拉深深度只有22mm，屬于淺拉深， (29)
,
壓力選擇開(kāi)式可傾壓力機(jī)，根據(jù)壓力，選擇J23-25
該壓力機(jī)的基本數(shù)據(jù)：
公稱壓力 250KN
滑塊行程65mm
最大封閉高度270mm
模柄孔尺寸：直徑40 mm ,深度60 mm
4.13 模柄的確定
由于模炳孔的直徑40 mm,確定模柄為A40×85 GB2862.3-81. Q235
4.14 彈簧的確定
壓邊力F=10601 N,應(yīng)用五個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧受力為2120 N;由于壓邊圈的行程是25mm,所以選擇10×60×130 GB2083-80;
4.15 頂件塊的設(shè)計(jì)
零件被壓入凸凹模后，卡在凸凹模中，需頂件塊，零件是一次拉深，無(wú)整形，可把頂件塊按，零件形狀設(shè)計(jì)制造。如圖
圖16 頂件塊
Fig 16 Push block
圖17 頂件塊
Fig 17 Push block（There-dimensional）
4.16 支架的設(shè)計(jì)
零件加工中，需要前后定位，設(shè)計(jì)一個(gè)擋料快，擋料快固定在支架上。
圖18 支架
Fig 18 Stand
圖19 支架
Fig 19 Stand（There-dimensional）
4.17 擋料元件
t=1 mm,所以選擇h=3 mm的擋料快，固定在支架上
5. 模具的總裝圖
圖20 模具總裝圖
Fig 20 Mold assembly drawing
圖21 模具總裝圖
Fig 21 Mold assembly drawing（There-dimensional）
為了實(shí)現(xiàn)先落料，后拉深，應(yīng)保證模具裝配后，拉深凸模的端面比落料凹模端面低。
模具總裝配圖是裝配、安裝及拆繪模具零件圖的依據(jù)，能更清楚的表達(dá)模具的主要結(jié)構(gòu)形狀、工作原理、各零件之間的裝配關(guān)系及固定連接方式。模具視圖一般為主視圖和俯視圖，主視圖應(yīng)標(biāo)明模具的閉合高度.
6 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月忙碌又緊張地設(shè)計(jì)，我終于完成了老師布置的題目：落料拉深件的設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇到了許多的困難。首先是計(jì)算的復(fù)雜，計(jì)算毛坯直徑時(shí)，涉及的尺寸很多而且還帶根號(hào)，計(jì)算量很大；還有計(jì)算拉深力、壓邊力時(shí)得查閱大量的表。其次是知識(shí)的完美結(jié)合，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，很多知識(shí)以前都沒(méi)有學(xué)過(guò)，這就需要我查閱手冊(cè)、資料，然后與我們平常所學(xué)結(jié)合到一塊，做到融會(huì)貫通。同時(shí)在設(shè)計(jì)中，我也總結(jié)了許多：
1.選擇模具結(jié)構(gòu)（根據(jù)零件圖樣及計(jì)算要求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，提出模具結(jié)構(gòu)方案分析比較，選擇最佳結(jié)構(gòu)）
2.采用標(biāo)準(zhǔn)零部件（應(yīng)盡量選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及工廠沖模標(biāo)準(zhǔn)件，便模具設(shè)計(jì)典型化及制造簡(jiǎn)單化，縮短設(shè)計(jì)制造周期，降低成本）
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致 謝
為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲了，我的四年大學(xué)生涯也即將圈上一個(gè)句號(hào)。此刻我的心中卻有些悵然若失，因?yàn)槟切┦煜さ臋C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化系各位可愛(ài)的同學(xué)們，我們也即將揮手告別了。
四年間，無(wú)論是學(xué)習(xí)、工作生活上的問(wèn)題，恩師們都會(huì)悉心給以指導(dǎo)解答，讓我倍受感動(dòng)。也就是在這里，給我的大學(xué)生涯設(shè)計(jì)點(diǎn)上了第一個(gè)逗號(hào)。我的學(xué)術(shù)論文創(chuàng)作的開(kāi)始，也是從這里起步的。從某種意義上可以說(shuō)，今日的畢業(yè)設(shè)計(jì)其實(shí)從大一時(shí)已經(jīng)開(kāi)始了。工學(xué)院的老師們，給我四年的學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)創(chuàng)造了一個(gè)良好的環(huán)境，引導(dǎo)我充分利用學(xué)校的學(xué)習(xí)資源，去發(fā)展、充實(shí)自我，而不曾虛度光陰。在此，我真誠(chéng)的向你們道一聲：“謝謝！”。
讓我愧疚的是，個(gè)人能力有限，沒(méi)能為整個(gè)機(jī)械系的學(xué)生做出太多貢獻(xiàn)，在此深表感謝和歉意。湯興初老師是我的制圖學(xué)入門老師，給我的專業(yè)方向打下了良好的基礎(chǔ)，他是“師父送上馬”的那樣一位恩師。而周光永老師現(xiàn)在又是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，沒(méi)少費(fèi)心思。從論文創(chuàng)作的選題、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、甚至是編排格式上都悉心指導(dǎo)，提出了寶貴意見(jiàn)，讓我在專業(yè)論文創(chuàng)作上又進(jìn)了一步。就整個(gè)大學(xué)而言，周老師可以說(shuō)是“扶我下馬”的過(guò)程。在他這里，我學(xué)到了許多以前沒(méi)有學(xué)到的東西，包括做人方式。周老師，謝謝你！由于篇幅所限，不便把各位恩師一一列舉出來(lái)，表達(dá)我的感激之情，在此對(duì)機(jī)械系所有專業(yè)課老師表示感謝。盡管由于年級(jí)原因，各位老師可能離我漸漸遠(yuǎn)去，但他們四年期間對(duì)我的幫助與教誨，我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記，他們的音容笑貌仍舊不時(shí)浮現(xiàn)在我的眼前。各位老師鮮明地個(gè)性特點(diǎn)和人格魅力將是我回憶中的大學(xué)生涯重要的組成部分。
“不積跬步無(wú)以至千里”，這次畢業(yè)論文能夠最終順利完成，歸功于各位老師四年間的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握專業(yè)知識(shí)，并在畢業(yè)論文中得以體現(xiàn)。也正是你們長(zhǎng)期不懈的支持和幫助才使得我的畢業(yè)論文最終順利完成。最后，我向湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械系的全體老師們?cè)俅伪硎局孕母兄x：謝謝你們，謝謝你們四年的辛勤栽培！
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