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北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本文針對筒形零件的落料工藝性和拉深工藝性，確定用一幅復(fù)合模完成落料和拉深的工序過程。介紹了筒形零件冷沖壓成形過程，經(jīng)過對筒形零件的批量生產(chǎn)、零件質(zhì)量、零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提，將其確定為沖壓件，用沖壓方法完成零件的加工，且簡要分析了坯料形狀、尺寸，排樣、裁板方案，拉深次數(shù)，沖壓工序性質(zhì)、數(shù)目和順序的確定。進(jìn)行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算，并設(shè)計(jì)出模具。 同時(shí)具體分析了模具的主要零部件（如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等）的設(shè)計(jì)與制造，沖壓設(shè)備的選用，凸凹模間隙調(diào)整和編制一個(gè)重要零件的加工工藝過程。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單，并給出了合理的裝配圖。通過充分利用現(xiàn)代模具制造技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)械零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率，這種方法對類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。 關(guān)鍵詞：復(fù)合模 拉深 落料 懸臂式模具 目 錄 摘 要 I 目 錄 II 第一章 緒論 1 1.1 模具的概論 1 1.1.1 沖壓與沖模 1 1.1.2 我國沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向 2 1.1.3 國外模具發(fā)展趨勢及行業(yè)特點(diǎn) 2 1.1.4 模具設(shè)計(jì)及加工技術(shù)的現(xiàn)狀 3 1.1.5 沖模分類 4 1.1.6 沖模的零部件 4 1.2 沖壓件工藝分析 4 1.2.1 沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性分析 5 1.2.2 沖壓件的工藝性分析 5 第二章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 2.1 讀產(chǎn)品圖：分析其沖壓工藝性 6 2.2 分析計(jì)算確定工藝方案 6 2.2.1 計(jì)算毛坯尺寸 6 2.2.2 計(jì)算拉深次數(shù) 7 2.2.3 確定工藝方案 7 2.3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 7 2.3.1 確定排樣、裁板方案 7 2.3.2 確定拉深工序尺寸 8 2.3.3 計(jì)算工藝力、選設(shè)備 8 2.4計(jì)算沖壓力和選擇沖壓設(shè)備 9 2.4.1沖壓設(shè)備的選擇原則 9 2.4.2 壓力機(jī)的選擇原則 10 2.5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 2.5.1 模具結(jié)構(gòu)型式選擇 11 2.5.2 模具工作部分尺寸計(jì)算 11 第三章 模具標(biāo)準(zhǔn)件選擇及閉合高度計(jì)算 12 3.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 12 3.2 模具的實(shí)際閉合高度計(jì)算 12 3.3 壓力中心的確定 12 第四章 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 4.1 落料凹模設(shè)計(jì) 13 4.2壓料裝置 15 4.3定位裝置 15 4.4卸料裝置 15 4.5模架及其零件 15 4.6模具的裝配 18 第五章 懸臂對沖沖孔模的設(shè)計(jì) 18 5.1沖裁力的計(jì)算 18 5.2刃口尺寸的計(jì)算 19 5.3主要零部件的設(shè)計(jì) 20 5.3.1凸模 20 5.3.2凹模 20 5.3.3卸料裝置 20 5.4模具工作圖 20 結(jié) 語 21 參考文獻(xiàn) 22 III 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒論 板料沖壓是金屬加工的一種基本方法，他用以生產(chǎn)各種板料零件，具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度好、重量輕、成本低并易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等特點(diǎn)。在現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)、電器電機(jī)、電子儀表、日用生活用品、航空航天以及國防工業(yè)等各個(gè)工業(yè)部門中均占有越來越重要的地位。 沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面還是在經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)出來的工件具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的特點(diǎn)，是其他加工方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進(jìn)行沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集新產(chǎn)品，其制造是單間小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成型加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。 由于沖壓加工具有上市突出的有點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)機(jī)敏用工業(yè)生產(chǎn)中比不得少的加工方法。 沖壓工序根據(jù)材料的變形特點(diǎn)可分為分離工序好變形工序兩類。 分離工序是指坯料再?zèng)_壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限以后，使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序包括：切斷、落料、沖孔、切口、切邊、剖邊等。 成型工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到屈服極限，但未達(dá)到強(qiáng)度極限，是坯料發(fā)生塑性變形，成為居于有定形狀尺寸與精度制件的加工工序。成型包括：彎曲、拉深、翻邊、旋轉(zhuǎn)、校平、壓花等。 1.1 模具的概論 模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。 1.1.1 沖壓與沖模 沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。 ?在沖壓加工中，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，稱為沖壓模具。沖模在實(shí)現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，與沖壓件是“一模一樣”上午關(guān)系，若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓成形工藝就無法實(shí)現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。 沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進(jìn)行沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬單位小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。 由于沖壓加工具有上述突出特點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)中必不可少的加工方法。 1.1.2 我國沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向 目前，我國沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。 至今，我國模具制造行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)超過機(jī)床工業(yè)。有關(guān)板料沖壓技術(shù)方面的問題愈來愈為人們所關(guān)注，相應(yīng)的沖壓工藝?yán)碚摰难芯考皼_壓加工機(jī)理的探討也隨之不斷深化，如何從沖壓工序基本應(yīng)力與變形狀態(tài)的分析著手，改善沖件的質(zhì)量精度，并提高模具的使用壽命也就顯得愈為重要。 1.1.3 國外模具發(fā)展趨勢及行業(yè)特點(diǎn) 1. 國外模具發(fā)展趨勢： 1988年美國日本,西德的模具產(chǎn)值分別達(dá)到62億美元,83億美元,4億美元,比1957年增長了約100倍,并超過了這些國家機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。據(jù)有關(guān)資料介紹,工業(yè)發(fā)達(dá)國家的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中。對模具的需求量日益增多,美國,日本約有4050的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需用模具國際市場中模具的貿(mào)易量十分可觀.近年來,由于工業(yè)發(fā)達(dá)國家的工費(fèi)用增加,模具生產(chǎn)有向東南亞國家轉(zhuǎn)移的趨勢。日本的生產(chǎn)以高,精模具為主,需要人工勞動(dòng)量大的模具則依靠進(jìn)口解決.以模具出口大國日本為例,其1980年模具進(jìn)口額為24.98億日元,至1989年已上升到132.32億11元。十年間提高了5.3倍由此可見,中低檔模具的國際市場潛力十分巨大,只要我國模具的質(zhì)量能有提高,交貨期能有保證,模具出口的前景是十分樂觀的.此外,國際市場對塑料模具模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件的需求量也很大,目前我國只有塑料模具模架有少量出口。 2.模具行業(yè)特點(diǎn)： (1).隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,模具行業(yè)已由勞動(dòng)密集型逐步3轉(zhuǎn)化為技術(shù)勞動(dòng)密集型。 (2).盡管模具行業(yè)已應(yīng)用了先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備,檢驗(yàn)儀器和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/分析/制造軟件,但仍然需要高技藝的勞動(dòng)。所以,模具行業(yè)又是高技術(shù)和高技藝緊密結(jié)合的一十行業(yè)。 (3).為適應(yīng)不同制品的需要,模具的種類繁多,從設(shè)計(jì),制造工藝,裝備以至原材料都各不相同所以企業(yè)生產(chǎn)的模具宜專而不宜全,規(guī)模宜小而不宜大。 (4).模具基本上是單件生產(chǎn)。即使是生產(chǎn)專業(yè)化的模具企業(yè),在生產(chǎn)同一類模具時(shí),也會(huì)由于不同模具的精度要求,復(fù)雜程度,加工難度等的不同而需要變化設(shè)備的配置和工程的安排。因此,模具企業(yè)還應(yīng)在專業(yè)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的素性化三,市場分析據(jù)國際生產(chǎn)協(xié)會(huì)預(yù)測,到2009年工業(yè)品零件粗加工的75%,精加工的5%將由模具成型,可見模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用將日益重要.工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具行業(yè)在近四十年來取得了異常迅速的發(fā)展,已擺脫了屬地位而成為獨(dú)立的行業(yè),并成為基礎(chǔ)工業(yè)的重要組成部分。 1.1.4 模具設(shè)計(jì)及加工技術(shù)的現(xiàn)狀 1. 模具設(shè)計(jì)技術(shù)： (1)工業(yè)發(fā)達(dá)國家在模具設(shè)計(jì)上已經(jīng)大量使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并普及了計(jì)算機(jī)繪圖。據(jù)有差資料介紹,美國和日本75的模具廠已使用了技術(shù),香港的模具廠也開始采用這項(xiàng)技術(shù)。 (2)在注塑模具設(shè)計(jì)中,已開始普及應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工程分析軟件,對塑料的流動(dòng),填充,冷卻情況及模具的澆口配置,澆道大小,冷卻加熱系統(tǒng)和模具的剛度,強(qiáng)度等進(jìn)行科學(xué)的分析和計(jì)算,從而保證注塑制品的質(zhì)量與合理的生產(chǎn)節(jié)拍。 (3)國外的注塑模具中,多型腔,多層,大型精密模具已占50%,不僅提高了生產(chǎn)效率,而且節(jié)省了大量塑料原料。 2.模具加工技術(shù) (1)國外已大量使用數(shù)控機(jī)床,應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助加工軟件和數(shù)控編程技術(shù)對模具,特別是對具有復(fù)雜型腔(三維曲面)的模具進(jìn)行加工,使模具的質(zhì)量和附加值大為提高。模具的加工周期減少6以上,成本降低3以上,生產(chǎn)效率提高60以上為了提高加工效率及滿足各種復(fù)雜曲面加工的要求,國外已開發(fā)出四軸和五軸的數(shù)控自動(dòng)編程軟件并且進(jìn)了實(shí)用階段。 (3)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度日益提高,模具標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用日益普及,已實(shí)現(xiàn)商品化。 (4)模具結(jié)構(gòu)更多地采用新技術(shù),如注塑模具的熱流道技術(shù)等。 (5)針對不同制品的要求,開發(fā)出適用于各種不同模具的專用模具鋼,并實(shí)現(xiàn)商品化。 (6)根據(jù)模具生產(chǎn)的特點(diǎn),模具企業(yè)向小而專的方向發(fā)展。如日本現(xiàn)有11656家模具企業(yè),小廠有11142家,占總數(shù)的95.5%,百人以上的僅有65家。占總數(shù)的54%韓國有1570家模具企業(yè)僅占總數(shù)的9%；新加坡有460家模具企業(yè)僅占總數(shù)的3香港有6500家模具企業(yè)也占總數(shù)的0.46%。 1.1.5 沖模分類 根據(jù)工藝性質(zhì)可分為：沖裁模、彎曲模、拉深模、成型模。沖裁模是指沿封閉或長空的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等；彎曲模是指板料毛坯或其他坯料沿著直線或彎曲線產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度或形狀的工件的磨具；拉深模是把板料毛坯制成開口空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具；成型模具是指將毛坯或半成品工件按凸凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。 根據(jù)工序組合成都分，可分為單工序模、復(fù)合模、和級進(jìn)模。單工序模是指在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具，復(fù)合模是指只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具；級進(jìn)模又稱連續(xù)模，是指在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 1.1.6 沖模的零部件 通常模具由兩類零件組成，一類是公益零件，這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；另一類是結(jié)構(gòu)零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?，包括?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其他零件等。 1.2 沖壓件工藝分析 產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù)，設(shè)計(jì)沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖人手。分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面： 1.2.1 沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性分析 沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用。由于模具費(fèi)用高，生產(chǎn)批量的大小對沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用，批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時(shí)，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時(shí)采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟(jì)效果。例如在零件上加工孔，批量小時(shí)采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟(jì)；有些旋轉(zhuǎn)體零件，采用旋壓比拉深會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效果。所以，要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。 1.2.2 沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點(diǎn)，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單，且壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單，方便等。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求，如果發(fā)現(xiàn)零件工藝性不好，則應(yīng)在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，向設(shè)計(jì)部門提出修改意見，對零件圖作出適合沖壓工藝性的修改。 另外，分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點(diǎn)所在，對于零件圖上的極限尺寸，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)以及變薄量，翹曲，回彈，毛刺大小和方向要求等要特別注意，因?yàn)檫@些因素對所需工序的性質(zhì)，數(shù)量和順序的確定，對工件定位方法，模具制造精度和模具結(jié)構(gòu)形式的選擇，都有較大影響。 沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對具體的沖壓零件，首先從其生產(chǎn)批量、形狀結(jié)構(gòu)、尺寸精度、材料等方面入手，進(jìn)行沖壓工藝性審查，必要時(shí)提出修改意見；然后根據(jù)具體的生產(chǎn)條件，并綜合分析研究各方面的影響因素，制定出技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好的沖壓工藝方案。其設(shè)計(jì)流程主要包括沖壓件的工藝分析和沖壓工藝方案制定兩大方面的內(nèi)容。 在綜合方析，研究零件成形性的基礎(chǔ)上，以材料的極限變形參數(shù)，各種變形性質(zhì)的復(fù)合程度及趨向性，當(dāng)前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)量質(zhì)量要求為依據(jù)，提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的原則對各種方案進(jìn)行對比，分析，從而選出最佳工藝方案（包括成形工序和各輔助工序的性質(zhì)，內(nèi)容，復(fù)合程度，工序順序等），并盡可能進(jìn)行優(yōu)化。 第二章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 讀產(chǎn)品圖：分析其沖壓工藝性 零件圖如下： 總體來說，從技術(shù)要求和條件分析，精度要求較低，均可采用IT14級精度。 要用到的沖壓加工基本工序有：落料、拉深、修邊等。 2.2 分析計(jì)算確定工藝方案 2.2.1 計(jì)算毛坯尺寸 確定修邊余量，該件h=60,d=85,h/d=60/85=0.7查書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-10取修邊余量△h = 3 m = 60 + 3 =63 mm d = 85 mm 計(jì)算毛坯直徑，由于t=1mm故不必用中線尺寸計(jì)算，則： d/r=85>20故用書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》4-6式計(jì)算毛坯直徑 D = = 170mm 2.2.2 計(jì)算拉深次數(shù) 毛坯的相對厚度t/D=1/170=0.6％ 工件的相對高度：H/d=63/85=0.7 查書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》4-15 n=1 并根據(jù)毛坯的材料為08鋼，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可得知該產(chǎn)品可以一次拉深成形。 確定是否需要壓邊圈，因?yàn)閠/D=0.6，查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-2得知需要壓邊圈 2.2.3 確定工藝方案 基本工序：落料、拉深、修邊。 方案一：落料、拉深、修邊，共三道工序。 方案二：落料+拉深復(fù)合、修邊，共兩道工序。 綜合各方面因素，顯然方案二更加合理。 2.3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 2.3.1 確定排樣、裁板方案 考慮到操作方便，排樣采用單排。 搭邊值：條料兩邊 a =0.8mm，進(jìn)距方向 a1 = 1 mm 進(jìn)距 h = D + a = 85 + 0.8 = 85.8 mm 條料寬度 b = D + = 85 + 2×1= 87mm 材料利用率查式2-8 =3.14*（85/2）/(85+0.8)*88*100﹪=75﹪；排樣圖如圖所示： 2.3.2 確定拉深工序尺寸 直徑 d = 85 mm ，拉深高度 h = 60 mm ，r =1mm 2.3.3 計(jì)算工藝力、選設(shè)備 落料力按書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》2-13計(jì)算： =66300N 卸料力按書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》計(jì)算： =0.04×66300 =2652N 拉深力，查書《沖模應(yīng)用實(shí)例》4-35 K1 查得取1.0 =13.14851325=86742.5N 壓邊力 由《沖模應(yīng)用實(shí)例》表4-15確定壓邊力計(jì)算公式 頂件力計(jì)算:書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》F=KF=663000.06=3978N 推件力計(jì)算 按《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》中式2-11 r=(6~10)t=8mm查表p=2.5 按《沖模應(yīng)用實(shí)例》4-37壓力機(jī)的公稱壓力為F>1.4(F+F)=173KN 因此采用173KN壓力機(jī)即可，但考慮模具的的閉合高度及取產(chǎn)品方便，最終選擇400KN壓力機(jī)（具體見“模具實(shí)際閉合高度”計(jì)算）。 2.4計(jì)算沖壓力和選擇沖壓設(shè)備 2.4.1沖壓設(shè)備的選擇原則 曲柄壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)反應(yīng)了一臺(tái)壓力機(jī)的工作能力、所能加工零件的尺寸范圍，以及有關(guān)生產(chǎn)率等指標(biāo)。掌握曲柄壓力機(jī)主要參數(shù)的定義及數(shù)值，是我們正確選用壓力機(jī)的基礎(chǔ)。正確選用壓力機(jī)關(guān)系到設(shè)備與模具的安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等。 （1） 標(biāo)準(zhǔn)壓力FG（KN）及標(biāo)稱壓力行程SG（mm） 曲柄壓力機(jī)標(biāo)稱壓力是指滑塊距下死點(diǎn)某一特定距離時(shí)滑塊上所容許承受的最大作用力。與標(biāo)稱壓力行程對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角αg定義為標(biāo)稱壓力角。 標(biāo)稱壓力值已經(jīng)系列化，主要取自優(yōu)先數(shù)系列，如63KN、100KN、160KN、250KN、315KN、400KN、630KN…。 （2） 滑塊行程S（mm） 它是指滑塊從上死點(diǎn)至下死點(diǎn)所經(jīng)過的距離，其值是曲柄半徑的兩倍，它隨設(shè)備的標(biāo)稱壓力值增加而增加。有些壓力機(jī)的滑塊行程是可調(diào)的。 （3）滑塊行程次數(shù)N（1/min） 指在連續(xù)工作方式下滑塊每分鐘能往返的次數(shù)，與曲柄轉(zhuǎn)速對應(yīng)。通用曲柄壓力機(jī)設(shè)備越小滑塊行程次數(shù)越大。對高速?zèng)_床，為實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)和模具調(diào)試，可以實(shí)現(xiàn)在試模及模具初始運(yùn)行階段以低速運(yùn)行，一切正常后切換至高速運(yùn)行。 （4）最大裝模高度H(mm)及裝模高度調(diào)節(jié)量ΔH(mm) 裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)滑塊下表面到工作臺(tái)板上表面的距離。為了提高設(shè)備的適應(yīng)性，裝模高度應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。最大裝模高度是指當(dāng)裝模高度調(diào)節(jié)裝置到滑塊調(diào)節(jié)至最上位置時(shí)的裝模高度值。 與裝模高度并行的標(biāo)準(zhǔn)還有封閉高度。是指滑塊處于下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面與壓力機(jī)工作臺(tái)上表面的距離，它與裝模高度不同的是少一塊工作臺(tái)墊板厚度。 2.4.2 壓力機(jī)的選擇原則 在沖壓工藝設(shè)計(jì)中正確選擇曲柄壓力機(jī)，是本課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。壓力機(jī)的承載特性由于采用了曲柄連桿機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜，因此在設(shè)備選擇時(shí)不僅需要考慮其力能特性，同時(shí)也要考慮其作功特性。按以下步驟選擇曲柄壓力機(jī)： （1）對許用負(fù)荷圖的在認(rèn)識(shí) （2）曲柄壓力機(jī)能耗分配 （3）沖壓力的計(jì)算 （4）壓力機(jī)類型的選擇 （5）初選設(shè)備 （6）設(shè)備作功校核 因?yàn)镠/D=63/85=0.1375<0.5，所以該工件屬于淺拉深，對于淺拉深，可按《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》中式 估算公稱壓力來選取壓力機(jī)。 參照上書附錄B3選用公稱壓力為630KN的開式壓力機(jī)。 其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：400KN； 滑塊行程：100mm； 最大閉合高度：330mm； 封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm； 工作臺(tái)尺寸：460mm×700mm； 模柄孔尺寸：φ50mm×700mm。 2.5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.5.1 模具結(jié)構(gòu)型式選擇 采用落料、拉深復(fù)合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過薄，因?yàn)槟鼙ＷC足夠強(qiáng)度，故可采用復(fù)合模。 落料、拉深復(fù)合模常采用下圖所示的典型結(jié)構(gòu)，即落料采用正裝式，拉深采用倒裝式。 考慮到裝模方便，模具采用中間布置的導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。 2.5.2 模具工作部分尺寸計(jì)算 落料相關(guān)計(jì)算 落料凹模的外形尺寸確認(rèn)：按書《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》中表2-16經(jīng)驗(yàn)公式，得： 凹模厚度H=KB=0.18×170=30.6 取H=32mm 凹模壁厚c=(1.5~2)H=46mm K為系數(shù)，由《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》2-41查得K=0.18 B為凹?？椎淖畲髮挾? B=170mm C為凹模厚度 凹模的外形尺寸為B+2C=170+2×(42~54)=260mm 所以外形尺寸為260mm×260mm (2) 拉深相關(guān)計(jì)算 首次拉深件按未注公差的極限偏差考慮，且零件是標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸 拉深模的間隙 由《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表4-12拉深單邊間隙 Z/2=1.1t=1.1mm 則拉深模的拉深間隙Z=1.1×2=2.2mm 拉深模的圓角半徑r，取得r=8t=8mm 凸模圓角半徑按書《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》式子4-27得r=0.7 r=0.7×8=5.6mm 凸凹模工作部分尺寸和公差由于要求外形尺寸，故以凹模尺寸為基準(zhǔn) 根據(jù)書《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》D=(D-0.75)=(85-0.7*0.87) D=(D+0.4+Z)=(85+0.40.87+2.2) 模具公差按IT14計(jì)算 第三章 模具標(biāo)準(zhǔn)件選擇及閉合高度計(jì)算 3.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 由凹模外形尺寸φ260，選用中間滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸，查電子版中國模具設(shè)計(jì)大典，選取 上模座 315×315×55 GB/T 2855.9-1990 下模座 315×315×50 GB/T 2855.10-1990 導(dǎo)柱 45×260，50×260 GB/T 2861.2-1990 導(dǎo)套 45×140×53,50×140×53 GB/T 2861.6-1990 模柄 φ50×125 JB/T7646.1-1994 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用壓入式模柄，與上模座采用H7/m6的過渡配合，并加銷釘防轉(zhuǎn)，模柄工作段的直徑與所選壓力機(jī)滑塊模柄孔直徑相一致。 模具閉合高度 最大275mm，最小 320mm 根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)輪廓，查手冊選用螺釘、銷釘如下： 螺釘 M16×50 GB/T70-2000 M16×70 GB/T70-2000 M16×110 GB/T70-2000 銷釘 φ16×55 GB119.2-2000 φ16×60 GB119.2-2000 φ16×85 GB119.2-2000 3.2 模具的實(shí)際閉合高度計(jì)算 H模 = 上模板厚度+墊板厚度+凸凹模長度+凹模厚度+凹模墊塊厚度 +下模板厚度—沖頭進(jìn)入凹模深度 = 319mm 3.3 壓力中心的確定 由于該零件落料、拉深均為軸對稱形狀，壓力中心都是在圓心位置，故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。 第四章 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 落料凹模設(shè)計(jì) 落料凹模采用凹模板，凹模刃口孔型采用直臂式，刃口形狀簡單，刃口尺寸不隨修磨刃口而增大。 查《中國模具工程大典》第四卷 沖壓模具設(shè)計(jì)表3.1-15得k=0.18，因?yàn)闆_裁件垂直于送料方向的最大外形尺寸b=185mm，所以落料凹模厚度 H=kb=0.18×170=30.6mm。 考慮到壓邊圈及拉深凸模的長度，故取凹模厚度H=32mm。 查《中國模具工程大典》第四卷 沖壓模具設(shè)計(jì)表3.1-14得凹模壁厚c=46mm，故凹模板長的為L=D+2H=170+2×46=262mm故凹模板尺寸為 262×262mm 根據(jù)計(jì)算得出的長×寬×厚尺寸與凹模板的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照，為使模具結(jié)構(gòu)合理，選用凹模板： L×B×H=315×315×32mm。結(jié)構(gòu)如圖所示 根據(jù)模具的總體輪廓和結(jié)構(gòu)，初選緊固螺釘和銷釘，凹模需要淬火。 根據(jù)模具的總體輪廓和結(jié)構(gòu)，初選緊固螺釘和銷釘，凹模需要淬火。 拉深凸模和凸凹模 拉深凸模的結(jié)構(gòu)為圓凸模結(jié)構(gòu)，上端為工作部分，中間的圓柱部分用來與凸模固定板配合，最下端的臺(tái)肩用于固定并承受卸料力等，各部分的直徑尺寸根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。結(jié)構(gòu)如圖所示 凸凹模的結(jié)構(gòu)也采用典型圓凸模的結(jié)構(gòu)，與拉深凸模相同。其中凸凹模的拉深部分根據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延伸。結(jié)構(gòu)如圖所示 由工作零件的刃口尺寸計(jì)算結(jié)果，可知凸模的直徑都較大，凸模的剛度和強(qiáng)度都足夠，可不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。 其他板類零件 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，固定板的厚度取凹模厚度的0.6～0.8，所以，考慮凸凹模的安裝方式，需加蓋板。綜合考慮查標(biāo)準(zhǔn)手冊，取固定板厚度H=22mm 由以上計(jì)算，可知拉深凸模承受的總壓力，凸模頭部端面直徑，根據(jù)公式 得凸模頭部端面直徑對模座的單位面積壓力 查課本Ⅱ表3-34，可知，即拉深凸模與模座之間不需要加墊板。 墊板 凸模固定板 長寬尺寸與凹模板相同，其厚度H=0.8H=28mm 上墊板的厚度是依據(jù)出件高度選取的 4.2壓料裝置 壓料裝置結(jié)構(gòu)簡單，在中小型壓力機(jī)上使用較為方便，滿足模具使用的要求。壓料圈采用平面形，根據(jù)零件及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓形。 4.3定位裝置 條料在送進(jìn)過程中，采用導(dǎo)料銷控制送進(jìn)方向，采用固定擋料銷定位控制送進(jìn)距離。選用1個(gè)擋料銷和兩個(gè)導(dǎo)料銷固定在凹模上，這種定位零件結(jié)構(gòu)簡單、制造、使用方便 4.4卸料裝置 根據(jù)排樣圖，為了使模具結(jié)構(gòu)簡單，廢料從凸凹模上卸下不需要卸料裝置。工件的推件動(dòng)作由剛性推件裝置完成，根據(jù)工件形狀與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由打桿、打板、推桿、推板組成。 4.5模架及其零件 該模具主要完成落料-拉深-沖孔工序，該工序件的結(jié)構(gòu)簡單，精度沒有嚴(yán)格要求，所以采用對此要求不高、送料及操作方便的中間導(dǎo)柱模架。根據(jù)凹模板的外形尺寸，查手冊選取凹模周界， 的中間導(dǎo)柱模架。 中間導(dǎo)柱上模座 315×315×55 GB/T 2855.9-1990 中間導(dǎo)柱下模座 315×315×70 GB/T 2855.10-1990 據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用壓入式模柄，與上模座采用H7/m6的過渡配合，并加銷釘防轉(zhuǎn)，模柄工作段的直徑與所選壓力機(jī)滑塊模柄孔直徑相一致。 模柄 φ50×125 JB/T7646.1-1994 根據(jù)模架及模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取導(dǎo)柱導(dǎo)套。 導(dǎo)柱 45×290；50×290 GB/T 2861.2-1990 導(dǎo)套 45×140×53；50×140×53 GB/T 2861.6-1990 根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu)輪廓，查手冊選用螺釘、銷釘如下： 螺釘 M16×50 GB/T70-2000 M16×70 GB/T70-2000 M16×110 GB/T70-2000 銷釘 φ16×55 GB119.2-2000 φ16×60 GB119.2-2000 φ16×85 GB119.2-2000 .繪制落料拉深復(fù)合模裝配圖和零件圖 裝配圖： 零件圖： 墊板： 拉深凸模固定板： 凸凹模固定板 4.6模具的裝配 根據(jù)復(fù)合模裝配要點(diǎn)，以凸、凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先將裝有凸、凹模的固定板用螺栓和銷釘安裝、固定在指定模座的相應(yīng)位置上；在按凸、凹模的內(nèi)形裝配、調(diào)整沖孔凸模固定板的相對位置，使沖孔凸、凹模間的間隙趨于均勻，用螺栓固定；然后再以凸、凹模的外形為基準(zhǔn)，裝配、調(diào)試落料凹模相對凸、凹模的位置，調(diào)整間隙，用螺栓固定。在將模具裝入壓力機(jī)之前，應(yīng)按設(shè)計(jì)圖樣對模具進(jìn)行檢驗(yàn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，減少不必要的重復(fù)安裝與拆卸。 第五章 懸臂對沖沖孔模的設(shè)計(jì) 5.1沖裁力的計(jì)算 把該沖裁看成是平刃口沖裁，平刃口沖裁模的沖裁力F一般按下式計(jì)算： F=Ltδb 式中 F——沖裁力（N）； L——沖裁周邊長度（㎜）； t——材料厚度（㎜）； δb--板料的抗拉強(qiáng)度（MPa）。 F=Ltδb=62.6×1×325=20345N 沖孔時(shí) ，采用彈性卸料裝置，故還有 F=KF 式中 F--卸料力(N) K--卸料力系數(shù) F---沖裁力(N) F=KF=0.05×20345=1017.25N 故總沖裁力F=F+F=20345+1017.25=21362.25N 故選用 JH21-40開式固定壓力機(jī)可滿足要求 5.2刃口尺寸的計(jì)算 沖孔凸模尺寸：d=（dmin+x△） 沖孔凹模尺寸：d=（D+Z） d---沖孔凹模刃口尺寸（mm） d---沖孔凸模刃口尺寸（mm） dmin---工件允許最小尺寸（mm） △-----工件公差數(shù)值（mm） X------補(bǔ)償刃口磨損量系數(shù)，見表2-21 δd---凹模尺寸上偏差，下偏差為零 δp---凸模尺寸下偏差，上偏差為零 δp=0.4（Zmax-Zmin）=0.4×(0.14-0.1)=0.016 δd=0.6（Zmax-Zmin）=0.6×(0.14-0.1)=0.024 d=（dmin+x△）=(4+0.5×0.30)=4.15 d=（dmin+x△）=(22+0.5×0.30)=22.15 d=（dmin+x△）=(11.5+0.5×0.30)=11.65 d=（D+Z）=(4+0.1)=4.1 d=（D+Z）=(22+0.1)=22.1 d=（D+Z）=(11.5+0.1)=11.6 5.3主要零部件的設(shè)計(jì) 5.3.1凸模 凸模長度：凸模長度主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修磨，操作安全，裝配等的需要來確定。 采用固定卸料板和導(dǎo)料板沖模，其凸模長度按下式計(jì)算 L= 其中 —凸模固定板高度（mm）； —固定卸料板厚度（mm）； —導(dǎo)料板厚度（mm）； h—增加高度。它包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm），凸模固定板與卸料板之間的安全距離（一般取10～20mm）等。 如果是彈壓卸料裝置，則沒有導(dǎo)料板厚度這一項(xiàng)，而應(yīng)考慮固定板至卸料板間彈性元件的高度。 該模具采用了上下兩沖孔凸模： L=80mm L=45mm 5.3.2凹模 該模具凹模與落料正反拉深復(fù)合模的拉深凸凹模相似，凹模與懸臂做為一體。 5.3.3卸料裝置 該模具采用采用卸料圈進(jìn)行卸料，同時(shí)在沖孔時(shí)也有壓緊的作用。 5.4模具工作圖 該模具采用上下兩對沖凸模沖出兩對稱孔， 其工作原理為：開模狀態(tài)時(shí)懸臂凹模在限位彈簧的作用下與擋塊接觸，將上一道工序（修邊）的工件套在懸臂凹模上，壓力機(jī)滑塊下移，彈壓卸料裝置把件壓緊在懸臂凹模上，壓力機(jī)滑塊繼續(xù)下移，帶動(dòng)懸臂凹模一起向下移動(dòng)，在限位器的作用下懸臂凹模停止運(yùn)動(dòng)，完成一次沖孔，壓力機(jī)滑塊向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)行下一次沖孔。 結(jié) 語 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我學(xué)到了許多有關(guān)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，對其現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢有了很大的了解。 通過這次模具設(shè)計(jì)，本人在多方面能力都得到了提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了本專業(yè)所學(xué)課程的理論知識(shí)和結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)，通過實(shí)際設(shè)計(jì)從而培養(yǎng)和提高了自己的獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本的模具技能，懂得了從分析零件的工藝性入手，確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。并提高了查閱設(shè)計(jì)資料和手冊的能力，熟悉了設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 在這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己單獨(dú)設(shè)計(jì)模具的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我要感謝老師們的悉心輔導(dǎo)，在我迷茫時(shí)能為我指點(diǎn)迷津，讓我能夠按時(shí)保質(zhì)的完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，這段時(shí)間里老師為我們費(fèi)了很多的心血，在此我致以深深的謝意。由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請老師們多多指教,我十分的樂意接受你們的批評與指正，我將萬分感謝。 即將畢業(yè)，希望老師在今后的生活中，身體健康，萬事如意，合家歡樂 參考文獻(xiàn) 【1】鐘毓斌主編，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造。機(jī)械工業(yè)出版社，2000年5月 【2】王孝培主編，中國模具設(shè)計(jì)大典之沖壓模具設(shè)計(jì)。江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003年1月 【3】王秀鋒，萬良輝編，冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造。北京航空航天出版社，2005年4月 【4】徐茂功，桂定一主編，公差配合與技術(shù)測量（第二版）。機(jī)械工業(yè)出版社，2000年3月 【5】原紅玲主編，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)。機(jī)械工業(yè)出版社，2008年9月 【6】王一梅主編，典型實(shí)用模具圖冊。江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1991年 【7】楊占堯主編，沖壓模具圖冊。高等教育出版社，2007年10月 【8】孫鳳琴 閻亞林主編，沖壓與塑壓成形設(shè)備。高等教育出版社，2003年4月 21