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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)制造及其自動化 班 級 B070203 姓 名 張瑞 學(xué) 號 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)正越來越受歡迎。熱沖壓是通過加熱和按下推進(jìn)器水冷工具來實(shí)現(xiàn)鋼板高強(qiáng)度的一種工藝，冷卻系統(tǒng)對該工藝的影響很大。本文提出了一種對冷卻管道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)過程,介紹一種在冷卻系統(tǒng)上進(jìn)行有限元分析與一個特定的進(jìn)化算法的優(yōu)化程序。通過對每個單獨(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,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特定的進(jìn)化算法，隨后一系列的熱成形過程的數(shù)值thermo-mechanically熱模擬以及觀察傳熱和冷卻速率來優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，在高溫的沖壓工刀具運(yùn)動需要的時(shí)間相對整個過程的時(shí)間較短。因此,熱沖壓過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)形成過程是很有必要的,可以提高預(yù)測精度。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快速冷卻至少27°的速度C / s[2]。作為在奧氏體冷卻淬火過程非常快馬氏體相變將發(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。在這個過程中,冷卻在每個通道可優(yōu)化工具通過具體的進(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),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)通過有限元模擬指南或?；谳斎氤跏冀馍呻S機(jī)參數(shù)通過EA或手動,由用戶。從初始解,EA創(chuàng)造新的解決方案經(jīng)過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是用于儲放冷卻通道根據(jù)給定的輸入翻案和約束條件每個工具組件。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)的評價(jià) 冷卻通道的渠道設(shè)計(jì)產(chǎn)生EA每個工具組件以不同的孔直徑和其冷卻性能進(jìn)行了評估,采用鐵模擬。 4.1熱學(xué)分析 在設(shè)計(jì)和開發(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。為了這個目的,兩個瞬態(tài)熱模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行利用ABAQUS /標(biāo)準(zhǔn),一個隱式方法。在這個分析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,一個循環(huán)數(shù)的熱沖壓的過程模擬為一個周期傳熱分析。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。在一個周期內(nèi),沖壓運(yùn)動的形成需要3秒,這種工具關(guān)閉了17秒的空白,它可以使淬火另一個10秒開發(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)動和變形工具坯料的卻沒有考慮到減少了計(jì)算量。因此,只有進(jìn)行了傳熱分析是在一個封閉的工具。在熱分析、淬火過程耗時(shí)的地方2017秒秒來代替,因?yàn)檫\(yùn)動沖壓不考慮。假定空白有一個最初的穩(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),和他在一起共同研究在熱沖壓被帶領(lǐng)[2]。在分析中,對流從空白和工具的環(huán)境(他),辦理在每一個工具,對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程不被考慮。此外,殼模型,對接觸熱的問題只是足夠于相對較短的接觸時(shí)間[6]。因此,我們在研究工具和空白與體積元模擬仿制的順序的在一系列的傳熱過程。熱力的進(jìn)行仿真是ABAQUS /顯性。在熱分析、比較,整個形成和淬火工藝是仿制,而動態(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依賴流動應(yīng)力曲線。熱更準(zhǔn)確地表達(dá)了轉(zhuǎn)會應(yīng)該使用在接觸壓力CHTC場所依賴改變在形成過程。此外,氣溫依賴的熱導(dǎo)率和比熱也會考慮。然而,在通過熱分析,為號元素的增加,鐵的復(fù)雜性問題顯著的增加。在傳統(tǒng)的成形有限元模擬提出了一種自適應(yīng)網(wǎng)格可以通常用來閑了仿真時(shí)間,來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]。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 選題情況 課題名稱 中鉸鏈 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務(wù)書 有 無 開題報(bào)告 有 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 慢 中期工作匯報(bào)及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 中鉸鏈落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要…………………………………………………………………………………1. 緒 論 2 第1章 落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 4 1.1 原始資料 4 第2章 工件工藝性分析 5 2.1 工藝性 5 2.2 工件結(jié)構(gòu)工藝性分析 5 第3章 確定工藝方案 6 3.1 確定工藝方案的主要原則 6 3.2確定工藝方案 6 第4章 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 8 4.1 排樣方式確定 7 4.2 計(jì)算最小答邊值及沖見毛坯面積 7 4.3 沖壓力計(jì)算 9 4.3 壓力中心計(jì)算 9 4.5 工作零件刃口尺寸計(jì)算 ...12 4.5.1凹模刃口尺寸計(jì)算………………………………………………12 4.5.2凸模刃算………………………………………………………………12 第5章 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 5.1 凸模長度計(jì)算 14 5.2凸模圓角半徑 14 5.3 凹模高度計(jì)算 14 5.4 凹模最小壁厚確定 15 第6章.模具總體設(shè)計(jì) 16 6.1 基本結(jié)構(gòu)形式： 16 6.2 基本尺寸 16 6.3模架 16 6.4模柄 16 6.5模具閉合高度 17 6.3 定位裝置 17 6.4 導(dǎo)料裝置及卸料裝置 17 第7章.壓力機(jī)型號確定及校核 18 第8章 裝配 20 8.1主要組件的裝配與調(diào)試 20 8.2.總裝配 20 8.2.1 無導(dǎo)柱模具裝配 20 8.2.2 導(dǎo)柱模裝配 20 8.2.3 裝配步驟 20 8.3.沖裁模試沖的缺陷與調(diào)整 21 小 結(jié) 24 致 謝 25 參考文獻(xiàn) 26 中鉸鏈落料沖孔設(shè)計(jì)摘要 設(shè)計(jì)著重介紹了制件的成型工藝，及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過對制件的工藝分析，確定了工藝方案。并設(shè)計(jì)了一套正裝復(fù)合模具。在設(shè)計(jì)同時(shí)利用參考資料，確定了各工作零件的尺寸。并較多的考慮了模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整性、易更換性及模具成本。同時(shí)在模具設(shè)計(jì)內(nèi)容中融匯了沖壓模具的不同加工方法、加工工藝及裝配工藝，對初學(xué)沖壓模具模設(shè)計(jì)者有一定的參考價(jià)值。本設(shè)計(jì)從模具設(shè)計(jì)到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并應(yīng)用CAD進(jìn)行各重要零件的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：成型工藝、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 工藝分析、 復(fù)合模具． Abstract The design introduced emphatically the workpiece takes shape the craft, and mold structural design. Through to the workpiece craft analysis, has determined the craft plan. And has designed set of true things compound molds. Uses the reference during the design, has determined each work components size. And many considerations mold structure adjustment, easy replacement and mold cost. Meanwhile has blended together the ramming mold different processing method in the mold design content, the processing craft and the assembly craft, to begins studies the ramming mold mold designer to have the certain reference value. This design designs from the mold to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design. Key words: Takes shape the craft, the structural design, the craft analysis, the compound 緒 論 沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力使板料經(jīng)分離或塑性變形而得到所需零件的一種壓力加工方法。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。 一.冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。 模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度。使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制剛板、剛帶為坯料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高質(zhì)量好重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，是其它加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。 目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機(jī)加工，一臺普通壓力機(jī)設(shè)備每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機(jī)的生產(chǎn)率已達(dá)到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)汽車拖拉機(jī)電機(jī)電器儀器儀表等產(chǎn)品，60%左右的零件是用模具加工出來的；而自行車手表洗衣機(jī)電冰箱及電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品，90%左右的零件是用模具加工出來的；至于日用五金，餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來進(jìn)行。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識。 二. 冷沖壓模具的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應(yīng)用卻是隨著現(xiàn)代化工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。19世紀(jì)，隨著軍火工業(yè)，鐘表工業(yè)，無線電工業(yè)的發(fā)展，模具開始得到廣泛應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器，車，電子，儀器照相機(jī)，鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當(dāng)時(shí)美國的沖壓技術(shù)走在最前列。而瑞士的精沖，德國的冷擠壓技術(shù)，蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。20世紀(jì)50年代中期以前，模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，參考已有圖紙和感性認(rèn)識。根據(jù)用戶的要求制作能滿足產(chǎn)品要求的模具，但對所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)械性能缺乏了解。從1955到1965年，人們通過對模具的主要零件的機(jī)械性能和受力狀況進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，對金屬塑性加工工藝及原理進(jìn)行深入探討，使得沖壓技術(shù)得到迅猛發(fā)展。在此期間歸納出的模具設(shè)計(jì)原則，使得壓力機(jī)械，沖壓材料，加工方法，模具結(jié)構(gòu)，模具材料，模具制造方法，自動化 等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，不斷涌現(xiàn)出各種高效率，高精度 高壽命 的多功能自動模具。其代表五十多個工位的級進(jìn)模和十幾個工位的多工位傳遞模，在此期間，日本以“模具加工精度進(jìn)入微米級”而走到了世界工業(yè)的最前列。從20 世紀(jì)70年代中期至今，計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入模具生產(chǎn)的設(shè)計(jì)，制造管理等各個領(lǐng)域；輔助進(jìn)行零件圖形輸入，毛坯展開，條料排樣，確定模座尺寸和標(biāo)準(zhǔn)，繪制裝配圖和零件圖，輸出NC程序（用語數(shù)控加工中心和線切割編程）等工作，使得模具設(shè)計(jì)，加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當(dāng)前國際上計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）發(fā)展趨勢是：繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)，以滿足復(fù)雜零件和模具的要求；在CAD和CAM的基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)（CIMS）；開展塑性成型模擬技術(shù)（包括物理模擬和數(shù)學(xué)模擬）的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實(shí)用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和分布試數(shù)據(jù)庫，發(fā)展專家系統(tǒng)和智能CAD等。 我國模具工業(yè)是19世紀(jì)末20世紀(jì)初隨著軍火和鐘表業(yè)引進(jìn)的壓力機(jī)發(fā)展起來的。從那時(shí)到20世紀(jì)50年代處，模具多用作坊式生產(chǎn)，單憑工人經(jīng)驗(yàn)，用簡單的加工手段進(jìn)行制造。在以后的幾十年中，隨著國民經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模發(fā)展，模具工業(yè)進(jìn)步很快。當(dāng)時(shí)通過大量引進(jìn)蘇聯(lián)的圖紙 設(shè)備和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，其水平不低于當(dāng)時(shí)工業(yè)發(fā)達(dá)的國家。此后直到20世紀(jì)70年代末，由于錯過了世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大浪潮，我國的模具業(yè)沒有跟上世界的發(fā)展步伐。20世紀(jì)80年代末，伴隨 輕工 汽車生產(chǎn)線模具的大量進(jìn)口和模具國際化的呼聲日益高漲，我國先后引進(jìn)了一批現(xiàn)代化的模具加工機(jī)床。在此基礎(chǔ)上，參照進(jìn)口模具，復(fù)制了一批替代品，如汽車覆蓋件模具等。模具國際化雖然使我國的模具制造水平逐漸趕上國際先進(jìn)水平，但計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面仍然存在很大差距。 我國模具CAD/CAM技術(shù)從20實(shí)際80年代起步，長期處于低水平重復(fù)開發(fā)階段，所用軟件多為進(jìn)口的圖形軟件，數(shù)據(jù)庫軟件，NC軟件等，自主開發(fā)的軟件缺乏通用性，商品化價(jià)值不高，對許多引進(jìn)的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)，經(jīng)濟(jì)效益不顯著。針對上述情況，國家有關(guān)部門制定了相關(guān)政策和措施。在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列經(jīng)濟(jì)政策支持和引導(dǎo)下?！熬盼濉逼陂g模具工業(yè)發(fā)展迅速，模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了較大改善，模具商業(yè)化水平提高了近10%，中高檔模具占模具總量的比例有了明顯提高，模具進(jìn)出口比例也逐步趨向合理。 我國模具工業(yè)起步晚，基礎(chǔ)差，就總量來看，大型 精密 復(fù)雜長壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。為了進(jìn)一步振興模具工業(yè)，國家有關(guān)部門進(jìn)一步部署：全面分析我國的模具工業(yè)的現(xiàn)狀和差距。提出發(fā)展思路和建議以及政策措施。相信在政府的大力支持下，通過本行業(yè)的相關(guān)企業(yè)以及廣大模具工作者的共同努力，我國模具工業(yè)水平必將大大提高，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)。 第1章 落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 1.1原始資料 工件名稱：中鉸鏈 工件簡圖：如圖 材料：Q235 料厚：1mm 產(chǎn)量：大批量 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）零件工藝性分析； （2）模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算； （3）模具總體設(shè)計(jì)； （4）模具主要零部件設(shè)計(jì)； （5）模具裝配圖的確定及工作原理； （6）工件成型出現(xiàn)的工藝質(zhì)量問題及解決措施 第2章 工件工藝性分析 2.1 工藝性 沖裁件的工藝性是指工件對沖壓加工工藝的適合性。良好的工藝性體現(xiàn)在材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單等方面。 2.2 工件結(jié)構(gòu)工藝性分析 此工件有落料,沖孔,二道工序，材料為Q235，具有良好的沖壓性能，可以進(jìn)行沖壓。因是無公差標(biāo)注,精度取IT14， 可滿足沖裁件的精度要求。 第3章 確定工藝方案 3.1 確定工藝方案的主要原則概括起來主要有以下三點(diǎn): （1）保證沖裁件的質(zhì)量; （2）經(jīng)濟(jì)性原則 （3）安全性原則. 3.2確定工藝方案 該工件包括落料、彎曲兩個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：沖孔--------落料 單工序模 方案二：沖孔--------落料 級進(jìn)模 方案三：沖孔--------落料 復(fù)合模 方案一 模具結(jié)構(gòu)比較簡單，但需三道工序。模具成本高，生產(chǎn)率較低，很難滿足批量生產(chǎn)要求 方案二 只需一副模具，生產(chǎn)率較高。送料步距較遠(yuǎn)，超作不方便。 方案三 只需一副模具，生產(chǎn)率高，工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案比較分析，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 第4章 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 排樣方式確定 沖裁件在條料、 帶料和板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。故排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則： ⑴提高材料利用率； ⑵合理排樣方法使操作方便，勞動強(qiáng)度低且安全； ⑶模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命長； ⑷保證沖件質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。 條料排樣可分三種，有廢料排樣 、少廢料排樣、 無廢料排樣。由于工件形狀比較特殊，采用有廢料排樣中的直排。 采用直排排樣方案.如圖 4.2 計(jì)算最小搭邊值及零件毛坯面積 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。搭邊值要合理確定，搭邊值過大，材料利用率雖高，但過小時(shí)搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖 裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口，因此確定搭邊值時(shí)應(yīng)考慮如下因素： ①材料的力學(xué)性能，軟材料，脆材料，搭邊值要大一些；硬材料，搭邊值可小一些； ②材料的厚度，材料越厚，搭邊值也越大； ③零件的形狀和尺寸，零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大； ④排樣的形式，對排的搭邊值大于直排的搭邊值； ⑤送料及擋料方式，用手工送料且有側(cè)壓裝置的搭邊值可小一些，用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊值小一些； ⑥卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊值要小一些 查表 2.5.2 最小搭邊值 ａ=1.2 ａ=1.5 確定料寬B=35+1.5+1.5=38mm 沖壓件毛坯面積 A = 3.14*5*5+25*10 = 328.5mm 步距 S =11.2mm 一個步距材料利用率 = nA/BS100%=77.23% A ------- 一個步距內(nèi)沖壓件的實(shí)際面積 B ------- 條料寬度 S ------- 步距 4.3 沖壓力計(jì)算 因該模具采用復(fù)合模 有公式： F=KLt =1.3（252+15.7）*1300 = 25623N 式中： F -------沖壓力 L ------- 沖裁件周邊長度 t -------料厚 -------材料抗剪強(qiáng)度 K -------安全系數(shù) 取1.3 卸料力 F = KF =1024.92 N K----0.04 推件力 F = n K F =14092.65 N K----0.55 n取1 頂件力 v F = KF =1537.38 N K----0.06 式中：K、 K、 K、------ 卸料力、推件力、頂件力系數(shù) n------同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù) 沖壓工藝總力=沖裁力+卸料力+頂件力+推件力=272.88 KN 4.3 壓力中心計(jì)算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。 計(jì)算其壓力中心的步驟如下： 〔1〕、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖（見圖） 〔2〕、在任意距離處作x-x軸y-y軸 〔3〕、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4, 〔4〕、分別計(jì)算每一個凸模刃口輪廓的周長LLL……L 由于本模具采用的是對稱沖孔,因此此壓力機(jī)中心既為模具中心. 4.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算 凸、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(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 計(jì)算凸模或凹模尺寸，首先是根據(jù)凸?；虬寄Ｄp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(jì)算。 a、凹模磨損后會增大的尺寸-------第一類尺寸A 第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△ b、凹模磨損后會減小的尺寸-------第二類尺寸B 第二類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△ c、凹模磨損后會保持不變的尺寸 第三類尺寸C 第三類尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)60.125△ 由于凹模刃口在磨損后尺寸會變大，故采用a類尺寸 查表2.3.3得間隙值 Z=0.246mm Z=0.36mm 查表2.4 凸凹模制造公差分別為 =0.02mm =0.03mm 校核 ： Z— Z= 0.36 - 0.246 = 0.014 + = 0.02 + 0.03 = 0.05 滿足Z— Z + 條料 4.4.1凹模刃口尺寸計(jì)算 因工件取IT12 到IT13級 ，磨損系數(shù)X取0.5對外輪廓落料，由于形狀復(fù)雜故采用配合加工法。其凸凹模刃口尺寸計(jì)算如下 當(dāng)0.5時(shí) x=0.5 當(dāng)0.5時(shí) x=0.75 35=(35 – 0.750.35) =34.89 10=(10 – 0.750.25)=9.99 切料處相當(dāng)于落料，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)。因此還應(yīng)換算到凸?；鶞?zhǔn)進(jìn)行配研。次處為雙面剪切，與凹模之間的間隙為一般沖裁模單邊間隙的2/3，因此 ， Z= =0.044mm Z==0.08mm 4.4.2凸模刃口計(jì)算 根據(jù)公式 D =（D-Z） 10=（10-0.132）=9.87 第5章 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 選用的2塊橡膠板的厚度務(wù)必一致,不然會造成受力不均勻,運(yùn)動產(chǎn)生歪斜,影響模具的正常工作. 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 項(xiàng)目 公式 結(jié)果(mm) 備注 卸料板工作行程h工 h工=h1+t+h2 4 h1為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm 橡膠工作行程H工 H工=h工+h修 9 h修為凸模修磨量,取5mm 橡膠自由高度Hzy HZY=4Hzy 36 取H工為Hzy的25% 橡膠的預(yù)壓縮量H預(yù) H預(yù)=15Hzy 5.4 一般H預(yù)=(10%-15%)Hzy 每個橡膠承受的載荷F1 F1=F卸/4 256.23 橡膠的外徑D D=( d*d+1.27(F1/p))0.5 60.83 P=0.5MPA 校核橡膠自由高度HZY 0.5<=Hzy/D=0.61<=1.5 滿足要求 橡膠的安裝高度Ha Ha=HZY-H預(yù) 30.0 5.2 凸模長度計(jì)算 凸模長度L 應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定 L=H+ H +H+H 式中： H - ---------- 固定板厚度 H -----------自由厚度 H ------------ 附加長度 主要考慮凸模進(jìn)入凹模 的深度（0.5—1mm）總修模量（10—15mm）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離 （15—20mm）等因素確定。 由于凸模設(shè)計(jì)成一個整體式的加工比較困難，因此設(shè)計(jì)成組合式的凸模。（祥見零件圖） 半L=12+20+10=42mm 5.3凸模圓角徑 當(dāng)工件的相對彎曲半徑r/t較小時(shí)，凸模圓角半徑rT取等于工件彎曲半徑，但不應(yīng)小于最小彎曲半徑0.175，所以凸模半徑等于r=1.6 5.4 凹模高度計(jì)算 根據(jù)公式：H=kb=0.22105.99mm 由于工件還得進(jìn)行一次彎曲，凹木與下模座固定，不需用固定板。因此凹模高度根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求取40mm 式中：H------ 凹模厚度 k------- 系數(shù) 查表2.9.5 取1.5 b------- 凹模刃口的最大尺寸 5.5 凹模最小壁厚確定 凹模壁厚 C=（1.5 ~ 2）H =1.523=34.5圓整取35mm 凸模周界尺寸為 200 mm 100mm 凹模材料 ：由于制件大批量生產(chǎn)，對凹模材料強(qiáng)度要求較高，因此選T8A鋼。 第6章.模具總體設(shè)計(jì) 6.1 基本結(jié)構(gòu)形式： 6.1.1正倒裝結(jié)構(gòu) 根據(jù)上述分析，本零件的沖制包含分離，彎曲等工序。而且已確定為采用復(fù)合模沖壓，因此選用正裝結(jié)構(gòu)。 6.1.2 送料方式： 人工送料 6.1.3導(dǎo)向方式：由于本零件的生產(chǎn)是大量生產(chǎn)采，為確保送料開敞性，選用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架 6.1.4 卸料方式：本零件沖壓工序中有落料工序，所以有卸料機(jī)構(gòu)，又因?yàn)榱慵_壓中還有沖孔機(jī)構(gòu)，所以選用彈性卸料板。 6.2 基本尺寸 凹模板尺寸為80mm63mm,其他模板尺寸取為凹模板平面尺寸一致。 墊板厚度 20 mm 凸模固定板厚度 30 mm 壓料板厚度 10 mm 凹模板厚度 60mm 6.3模架 模架采用中等精度，中小尺寸沖壓件的中間導(dǎo)柱模架（GB2855.5-81）從后向前送料，操作比較方便。 上模座 L/mm B/mmH/mm= 200 100 30 下模座 L/mm B/mmH/mm= 200 100 40 導(dǎo)柱 d/mm L/mm =25130 導(dǎo)套 d/mm L/mm D /mm = 25 85 33 6.4模柄 圖3 模柄圖 選旋入式模柄 （GB2826.1-81） 6.5模具閉合高度 H = （30+10+20+10+40+30+30）= 170mm 6.3 定位裝置 采用擋料銷 （GB2870-81）材料為45鋼 6.4 導(dǎo)料裝置 采用導(dǎo)料銷 材料為45鋼 6.5卸料裝置的設(shè)計(jì)： 一 頂件裝置的設(shè)計(jì): 頂件裝置一般是鋼的，在本模具中是由頂桿、頂件塊和裝在下模座下面的彈頂器組成，這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠。 二 頂件塊的設(shè)計(jì): 本模具采用頂件塊將制件從卡在凹模內(nèi)，頂件塊在沖裁的過程中是在凹模中運(yùn)動的零件，對它有如下的要求：模具處于閉合狀態(tài)時(shí)其背后有一定的空間，以備修磨和調(diào)整的需要；模具處于開啟狀態(tài)時(shí)，必須順利復(fù)位，工作面高出凹模平面，以便繼續(xù)沖裁；它與凹模和凸模的配合應(yīng)保證順利滑動，不發(fā)生干涉。為此頂件塊與凹模為間隙配合，其外形尺寸一般按公差與配合國家標(biāo)準(zhǔn)h8制造。頂件塊與凸模的配合一般呈較松的間隙配合。 三 頂桿的設(shè)計(jì): 在本模具中選用四個頂桿與彈頂器上的托板相配合，四個頂桿均勻分布，傳送的橡皮的推件力較為平穩(wěn)，在此需要注意的是：頂桿的直徑不能太小，以免在克服橡皮彈力時(shí)發(fā)生撓曲。還有頂桿與下模上的孔相配合，必需保證其在孔內(nèi)順利的滑動，所以頂件塊與凹模為間隙配合，其外形尺寸一般按公差與配合國家標(biāo)準(zhǔn)h8制造。 第7章.壓力機(jī)型號確定及校核 7.1沖壓設(shè)備的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ⑴壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時(shí)的總力，即，式中—所選壓力機(jī)的噸位，—沖裁時(shí)的總力； ⑵根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機(jī)類型和行程（沖程）次數(shù)，如復(fù)合模工作需從模具中間出件，最好選用可傾式壓力機(jī)。 ⑶根據(jù)模具尺寸大小，安裝和進(jìn)出料等情況選擇壓力機(jī)臺面尺寸，如有推件時(shí)應(yīng)考慮臺面孔的大小使沖后有關(guān)零件能自由通過。 ⑷選擇壓力機(jī)的閉合高度與模具是否匹配。 ⑸模柄直徑，長度尺寸是否與壓力機(jī)滑塊模柄直徑、深度尺寸相當(dāng)。 ⑹壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)該是拉深深度的2∽2.5倍。 ⑺壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)當(dāng)保證有最高的生產(chǎn)效率。 ⑻壓力機(jī)應(yīng)該使用方便和安全。[5] 為安全起見，防止設(shè)備的超載，可按公稱壓力的原則選取壓力機(jī)。由于沖壓力比彎曲力大的多， 因此 ，根據(jù)沖壓力來確定壓力機(jī)型號 查資料[4]選用開式雙柱可傾壓力機(jī) J23-63 該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)系數(shù)為：見表 表-2壓力機(jī)參數(shù)確定 型號 公稱壓力 滑塊行稱 最大閉合高度 最大裝配高度 連桿調(diào)節(jié)度 工作臺尺寸 墊板尺寸 模柄孔尺寸 最大傾角 J23-63 630KN 130mm 360 mm 280 mm 80mm 400 710 mm 80 250 mm 5080 mm ( 直徑深度) 30 經(jīng)校核壓力機(jī)能滿足使用要求 第八章總裝圖 模具的主要組件裝配完畢后，開始進(jìn)行總裝配。為了使凸模凹模易于對中，總裝配時(shí)必須考慮上下模的裝配順序，否則可能出現(xiàn)無法裝配的情況。上下模的裝配 順序與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常是看上下模中哪個位置所受的限制大就先裝。用另一個去調(diào)整位置，根據(jù)這個道理，一般沖裁模的上下模裝配次序按下面的原則來選擇。 總裝 圖 .6 小 結(jié) 經(jīng)過多天的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于臨近尾聲。大學(xué)期間的最后一次“作業(yè)’即將完成，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們用兩年半時(shí)間內(nèi)修完的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們在大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行的一次綜合性練習(xí)，也是在我們即將進(jìn)入工作崗位獨(dú)立工作前的最后一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，使我們在理論和實(shí)踐上對專業(yè)知識的應(yīng)用能力有了進(jìn)一步的提高。通過做畢業(yè)設(shè)計(jì)也見證了我們大學(xué)幾年所取得的成就。 通過做畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對過去所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)一步復(fù)習(xí)了一下，同時(shí)，通過查資料、參考文獻(xiàn)等使我的模具知識又提高了許多。在對一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、公差配合與技術(shù)測量、模具材料等有了更深刻的理解，使我能更熟練將這些知識運(yùn)用到實(shí) 際的設(shè)計(jì)中。在設(shè)計(jì)中使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過程中要注意到的問題。如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，且保證加工的經(jīng)濟(jì)性和加工工藝的合理性。同時(shí)，也使我認(rèn)識到作為一名設(shè)計(jì)者其工作態(tài)度一定要嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、仔細(xì)。不然，一個小小的疏忽就有可能釀成很大的損失。做設(shè)計(jì)使我在各方面提高了很多。 由于能力有限，設(shè)計(jì)中難免有疏漏之處，懇請老師給予批評指正。 致 謝 沖壓技術(shù)是材料加工技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一，目前在國內(nèi)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，具有廣泛的發(fā)展前景。在大學(xué)三年學(xué)習(xí)即將結(jié)束之際，能夠按照老師的指導(dǎo)并綜合運(yùn)用三年來的所學(xué)所知設(shè)計(jì)一套注塑模具,必將為日后的獨(dú)立工作創(chuàng)造一個良好的開始。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中于老師一直扮演著導(dǎo)向者的角色，從接到設(shè)計(jì)題目那一刻起就給我指明了方向，讓我明白了設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)中可能遇到的問題以及解決方法等，并不厭其煩的糾正設(shè)計(jì)中的錯誤，詳細(xì)檢查設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)及重點(diǎn)，對設(shè)計(jì)方案提出了寶貴的修正意見，一步步完善了我的設(shè)計(jì)。在此對原老師表示衷心的感謝！ 最后感謝在設(shè)計(jì)中幫助過我的老師和同學(xué)，謝謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 劉建超主編 《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 高等教育出版社 [2] 丁松聚主編 《冷沖模設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 王秀鳳主編 《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 北京航空航天大學(xué)出版社 [4] 薛啟祥主編 《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 化學(xué)工業(yè)出版社 [5] 付宏生主編 《冷沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)制造》 化學(xué)工業(yè)出版社 [6] 薛彥成主編 《公差配合與技術(shù)測量》 機(jī)械工業(yè)出版社 [7] 王運(yùn)炎主編 《機(jī)械工程材料》 機(jī)械工業(yè)出版社 [8] 王芳主編 《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 機(jī)械工業(yè)出版社 [9] 翟德梅主編 《模具設(shè)計(jì)與制造》 河南機(jī)專教研室 [10] 楊占堯主編 《沖壓模具圖冊》 高等教育出版社 [11] 李天佑主編 《沖模圖冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 32