沖壓工藝與模具設計畢業(yè)論文--油封內外夾圈沖壓工藝與模具設計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開題報告</b></p><p>　　2013年6月13日</p><p>　　畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告</p><p>　　畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告</p><p>　　畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告</p><p><b>　　畢業(yè)論

2、文</b></p><p>　　油封內外夾圈沖壓工藝與模具設計</p><p>　　學生姓名： 學號：0 </p><p>　　系 部： </p><p>　　專 業(yè)：

3、 </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　二零一三年六月</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　設計（論文）題目： 油封內外夾圈沖壓工藝與模具設計 </

4、p><p>　　系部： 機械工程系 專業(yè)： 材料成型及控制工程 學號： 092018206 </p><p>　　設計（論文）的主要任務及目標</p><p>　　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模具的設計，要去掌握模具設計

5、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

6、壓力機型號，這樣可以鞏固曾經學到的知識，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。</p><p>　　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

7、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。</p><p>　　設計（論文）的基本要求和內容</p><p>　?、僮龊迷O計總思路，填寫開題報告</p><p>　?、谧龊脹_壓模具設計，編寫畢業(yè)

8、設計說明書</p><p>　?、劾L制一幅0號裝配圖和若干幅零件圖</p><p>　?、馨礃藴矢袷酱蛴≌f明書</p><p><b>　　主要參考文獻</b></p><p>　　[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</p><p>　　

9、[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</p><p>　　[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 </p><p>　　[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<

10、;/p><p>　　[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</p><p><b>　　4．進度安排</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文應用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識進行一次冷沖

11、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

12、沖孔效果好，能極大地提高生產效率，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?？谛螤?，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，生產率較舊的工藝

13、方法有很大提高，經濟效益顯著。通過沖裁件工藝分析等確定了模具類型</p><p>　　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</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Thus the present paper applies this specialty to study the

14、 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 conte

15、nt 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 h

16、ow</p><p>　　Keywords: compound moulds,blank-and-cup,falls material,strech mol</p><p>　　punch hole,superposeble die,cold stamping ,artography ability</p><p><b>　　目錄&l

17、t;/b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　1概論2</b></p><p><b>　　1.1引言2</b></p><p>　　1.2.1沖壓模相關介紹2</p><p>　　1.2.2沖模在現(xiàn)代

18、工業(yè)生產中的地位2</p><p>　　1.2.3我國沖壓模具市場情況3</p><p>　　1.2.4 沖壓模具水平狀況4</p><p>　　1.2.5我國沖模今后發(fā)展趨勢6</p><p>　　2.1工件工藝性分析6</p><p>　　2.1.1沖裁工藝性6</p><p>

19、　　2.1.2翻邊工藝性7</p><p>　　2.1.3判斷能否一次性翻邊成形7</p><p>　　2.2 工藝方案確定8</p><p>　　2.2.1.油封內夾圈工藝方案9</p><p>　　2.2.2.油封外夾圈工藝方案9</p><p>　　3排樣及計算材料利用率10</p>&

20、lt;p>　　3.1計算預沖孔大小10</p><p>　　3.1.1內夾圈預沖孔計算10</p><p>　　3.3.2外夾圈預沖孔計算11</p><p>　　3.2確定排樣方式11</p><p>　　3.3計算材料利用率12</p><p>　　3.3.1油封內夾圈材料利用率計算12</

21、p><p>　　3.3.2油封外夾圈材料利用率計算14</p><p>　　4沖裁力及壓力中心計算15</p><p>　　4.1油封內夾圈計算15</p><p>　　4.1.1落料力計算15</p><p>　　4.1.2翻邊力計算16</p><p>　　4.1.3切邊力計算16&

22、lt;/p><p>　　4.1.4推件力計算16</p><p>　　4.4.5總壓力計算16</p><p>　　4.2油封外夾圈計算16</p><p>　　4.2.1拉深力的計算16</p><p>　　4.2.2壓邊力的計算16</p><p>　　4.2.3拉深總工藝力計算17

23、</p><p>　　4.2.4翻邊力計算17</p><p>　　4.2.5卸料力的計算17</p><p>　　4.2.6沖裁力計算17</p><p>　　4.2.7落料力計算17</p><p>　　4.2.8總沖壓力的計算17</p><p>　　4.3壓力中心的計算18&

24、lt;/p><p>　　5主要工作部分尺寸計算18</p><p>　　5.1油封內夾圈尺寸計算18</p><p>　　5.1.1落料刃口尺寸計算18</p><p>　　5.1.2沖孔切邊刃口尺寸計算19</p><p>　　5.1.3翻邊工作刃口尺寸計算19</p><p>　　5.

25、2油封內夾圈尺寸計算20</p><p>　　5.2.1落料刃口尺寸計算20</p><p>　　5.2.2沖孔切邊刃口尺寸計算21</p><p>　　5.2.3翻邊工作刃口尺寸計算21</p><p>　　6凸模、凹模及凸凹模的結構設計及校核22</p><p>　　6.1油封內夾圈模具外形尺寸22&l

26、t;/p><p>　　6.1.1落料凹模結構設計22</p><p>　　6.1.2確定落料、翻邊凸凹模外形尺寸24</p><p>　　6.1.3沖孔翻邊凸模外形設計25</p><p>　　6.2油封內夾圈模具外形尺寸25</p><p>　　6.2.1沖孔凸模外形尺寸25</p><p

27、>　　6.2.2落料凹模形狀設計26</p><p>　　6.2.3拉深翻邊凸凹模外形設計26</p><p>　　7主要零部件設計27</p><p>　　7.1模柄的設計27</p><p>　　7.1.1油封內夾圈模柄的設計27</p><p>　　7.1.2油封外夾圈模柄的設計28</p

28、><p>　　7.2固定板和墊板的設計28</p><p>　　7.2.1凸凹模固定板的設計28</p><p>　　7.2.2墊板的設計29</p><p>　　7.3定位零件的設計30</p><p>　　7.3.1固定擋料銷的設計30</p><p>　　7.3.2圓柱銷的設計30

29、</p><p>　　7.4出件機構的設計31</p><p>　　7.4.1推出件機構的設計31</p><p>　　7.4.2下出件機構的設計33</p><p><b>　　8模架的選擇35</b></p><p>　　8.1模架的選擇36</p><p>

30、　　8.2模具的閉合高度計算37</p><p>　　8.2.1模具閉合高度計算的意義37</p><p>　　8.2.2計算模具的閉合高度37</p><p>　　9選擇沖壓設備37</p><p>　　10模具總裝圖及裝配工藝性…………………………………………………… 39</p><p>　　10.1模

31、具總配圖……………………………………………………………… 39</p><p>　　10.2裝配工藝性……………………………………………………………… 41</p><p>　　10.2.1工作零件的固定裝配41</p><p>　　10.2.2其他零件的裝配42</p><p><b>　　參考文獻43</b>&

32、lt;/p><p><b>　　總結44</b></p><p><b>　　致謝45</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　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

33、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、生產過程便于實現(xiàn)機械自動化及

34、生產效率高等優(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，已經形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產品為龍頭，以模具為中心，結合現(xiàn)代先進技術的應用，在產品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經濟發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮

35、著越</p><p>　　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

36、具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術進步的特征。</p><p>　　模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產方式的關鍵技術，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品性能、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及生產管理進行設計和優(yōu)化。模具CAD/CAE/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本和提高產品質量已成為模具界的共識。在

37、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年作為商品化產品投入市場。</p><p><b>　　1、

38、概 論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　日常生產、生活中所使用到的各種工具和產品，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品的外形，模具的加工質量與精度也就決定著這些產品的質量。因為各種產品的材質、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄

39、造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。</p><p>　　隨著科學技術的進步和工業(yè)生產的迅速發(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)生產的重要手段。</p><p>　　1.2沖壓模地位及我國沖壓技術</p><p>　　1.2.1沖壓模相關介紹</p><p>　　冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機上對

40、材料施加壓力，使其產生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。</p><p>　　沖壓可分為五個基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。</p><p>　　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）。</p><p>　　沖壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復合模

41、和級進模。</p><p>　　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，生產率高，所以得到廣泛應用，但模具結構復雜，制造困難。</p><p>　　沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具

42、設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 </p><p>　　1.2.2沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產中的地位</p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)生產中，沖模約占模具工業(yè)的50%，，在國民經濟各個部門，特別是汽車、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

43、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、儀器儀表等機電產品中占60%～70%，在電視機、錄音機、計算機等電子產品中占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。</p><p>　　1.2.3我國沖壓模具市場情況 </p><p>　　我國沖壓模具無論

44、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。 </p><p>　　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出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元. </p&

45、gt;<p>　　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

46、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,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。 </p&

47、gt;<p>　　我國沖模工業(yè)不能滿足國內經濟需要的原因主要有：</p><p>　　⑴專業(yè)化和標準化程度低。</p><p>　?、颇＞咂贩N少，效率低，經濟效益也差。</p><p>　?、侵圃熘芷陂L，模具精度不高，制造技術較落后。</p><p>　?、饶＞邏勖蹋虏牧鲜褂昧坎坏?0%。</p><p&

48、gt;　?、攘α糠稚?，管理落后。</p><p>　　但改革開放以來，在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，尤其是國民經濟的高速發(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。</p><p>　　1.2.4 沖壓模具水平狀況 </p>

49、<p>　　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。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。 </p><p>　?、拍＞逤AD/CAM技術狀況 </p><

50、;p>　　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。

51、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。 </p><p>　　21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，

52、現(xiàn)在具有一定生產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。 </p><p>　　模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，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 Tech

53、nology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)已經向三維

54、過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。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。 </p><p>　　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權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產生了良好的效益。 </p><p>　　快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經濟模具相結合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔

55、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。 </p><p>　　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。 </p>

56、<p>　?、?模具設計與制造能力狀況 </p><p>　　在國家產業(yè)政策的正確引導下，經過幾十年努力，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。 </p><p>　　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

57、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。 </p><p>　　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。

58、</p><p>　　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。 </p><p>　　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

59、造周期。 </p><p>　　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。激光切割和激光焊技術也得到了應用。</p><p>　　1.2.5我國沖模今后發(fā)展趨勢</p><p>　　根據(jù)我國沖模技術

60、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：</p><p>　　⑴開發(fā)、發(fā)展精密、復雜、大型、長壽命模具。</p><p>　?、萍铀倌＞邩藴驶蜕唐坊蕴岣吣＞哔|量，縮短模具制造周期。</p><p>　?、谴罅﹂_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。</p><p>　?、确e極開發(fā)模具新品種、新工藝

61、、新技術和新材料。</p><p>　?、砂l(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。 </p><p><b>　　1.3總結</b></p><p>　　沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經濟的加工工業(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

62、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。</p><p>　　2、工件工藝性分析

63、及方案確定</p><p>　　2.1工件工藝性分析</p><p>　　2.1.1沖裁工藝性</p><p>　　油封內夾圈 油封外夾圈</p><p><b>　　圖2-1 零件圖</b></p><p>　　工件名稱：油封內外夾圈</p>

64、;<p><b>　　生產批量：大批量</b></p><p><b>　　材料：08鋼</b></p><p><b>　　料厚：0.8mm</b></p><p>　　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、

65、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.</p><p>　　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

66、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</p><p>　　料 ，價格適中 。料厚為0.8mm,年產量為大批量生產，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。</p&

67、gt;<p>　　2.1.2翻邊工藝性</p><p>　?、欧吂ぜ吘壟c平面的圓角半徑r=(2～3)t。</p><p>　?、品叺母叨葍葕A圈h=8.5≥1.5r=3.6，外夾圈h=13.5≥1.5r=3.6。</p><p>　?、欠叺南鄬穸萪/t>(1.7～2),所以翻邊后有良好的圓筒壁。</p><p>　

68、?、葲_孔毛刺面與翻邊方向相反，翻邊后工件質量沒大影響。 </p><p>　　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。</p><p>　　2.1.3判斷能否一次性翻邊成形</p><p><b>　?、艃葕A圈翻邊分析：</b></p><p>　　查《冷沖壓工藝手冊》表2-9，確定凸凹模制

69、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=0.85>0.74，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性翻邊

70、成形</p><p><b>　　⑵外夾圈翻邊分析：</b></p><p>　　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=66.2

71、mm。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=0.73<0.74，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。</p><p>　　2.2 工藝方案確定</p><p>　　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

72、，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。</p><p>　　2.2.1.油封內夾圈工藝方案：</p><p><b>　　主要有這幾種方案：</b></p><p>　?、挪捎寐淞虾蜎_孔的復合，再進行零件的翻孔工藝。</p><p>　?、茮_孔，落料，翻孔依次按順序復合加工。</p>

73、<p>　　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。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，縮短了生產周期，提高了生產效率，避免了傳統(tǒng)方法生產使用多套

74、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。</p><p>　　2.2.2.油封外夾圈工藝方案：</p><p>　　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：</p><p>　?、挪捎寐淞虾屠畹膹秃希俨捎脹_孔和翻邊。</p>

75、;<p>　?、坡淞希?，沖孔，翻邊依次按順序復合加工。</p><p>　　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

76、套復合模具。 </p><p>　　正裝復合模和倒裝復合模的比較見下表</p><p>　　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。</p><p>　　從保證沖裁件質量、經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

77、、沖孔、翻邊正裝復合模。</p><p>　　3、排樣及計算材料利用率</p><p>　　3.1計算預沖孔大小</p><p><b>　　圖3-1 零件圖</b></p><p>　　3.1.1內夾圈預沖孔計算：</p><p>　　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

78、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：</p><p>　　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：</p><p>　　d=D-2(H-0.43r-0.72t) </p

79、><p>　　式中D—翻邊后的中經(mm)</p><p>　　H—翻邊高度 </p><p>　　r—翻邊圓角半徑(mm)</p><p>　　t—材料厚度(mm)</p>

80、<p>　　這里D=92.8mm ，H=8.5mm ，r=2.4mm ，t=0.8mm</p><p>　　預制孔直徑d =D-2(H-0.34r-0.72t)</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=79mm</b></p><p>　　通過查《冷沖壓工藝手

81、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=Ø117mm</p><p>　　同上可得：相對厚度d/t=79/0.8=98.75</p><p>　　翻邊系數(shù)d/D=79/92.8=0.85</p><p>　　3.3.2外夾圈預沖孔計算：</p><p>　　⑴毛坯展開尺寸計算：</p><p

82、>　　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</p><p><b>　　由式D0=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=125mm</b></p><p>　?、茮_低孔后翻邊高度h的確定：</p>

83、<p>　　查《冷沖壓工藝手冊》得 極限翻邊系數(shù)k=0.74</p><p>　　拉深凸模圓角半徑取r=2.4mm</p><p>　　h=D/2(1-k)+0.57r</p><p>　　=90.8/2x(1-0.74)+0.57x3.2=13mm</p><p>　　所以初選h為10mm。</p><

84、p>　?、怯嬎泐A制孔直徑d：</p><p>　　由d=D+1.14r-2h</p><p>　　=90.8+1.14x2.4-2x10</p><p><b>　　=73.5mm</b></p><p>　　取整選用d為73mm</p><p>　　同可得：相對厚度d/t=73/0.8=9

85、1.25</p><p>　　翻邊系數(shù)d/D=73/90=0.81</p><p><b>　　3.2確定排樣方式</b></p><p>　　采用有廢料和少廢料排樣，排樣圖分別如圖3-2和圖3-3</p><p>　　圖3-2 有廢料排樣</p><p><b>　　圖3-3無廢料排樣

86、</b></p><p>　　通過對生產實踐的分析，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</p><p>　　圖3-4油封內夾圈排樣圖 圖3-5油封外夾圈排樣圖 </p

87、><p>　　3.3計算材料利用率</p><p>　　3.3.1油封內夾圈材料利用率計算：</p><p>　?、糯_定搭邊a與a1的值：</p><p>　　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： </p><p>　　a1=0.8mm，a=1.0mm

88、，D=117mm，?1=0.5mm</p><p>　　條料寬度：B=D+2a+?1</p><p><b>　　式中a—搭邊值</b></p><p><b>　　D—工件外徑</b></p><p><b>　　?1—條料寬度公差</b></p><p&

89、gt;　　計算得：B=D+2a+?1</p><p><b>　　=119.5mm</b></p><p>　　送料步距：h=D+a1</p><p><b>　　=117.8mm</b></p><p>　　導料板間距： A=B+Z</p><p>　　式中Z—條料與導料銷

90、的間隙</p><p><b>　　A=B+Z</b></p><p><b>　　=122mm</b></p><p><b>　?、撇牧侠寐视嬎悖?lt;/b></p><p>　　查《中國模具設計大典》第3卷沖壓模具設計。</p><p>　　表18.

91、3-24軋制薄鋼板的尺寸（GB/T708-1988）</p><p>　　板料規(guī)格選用 1.0mm×750mm×1500mm(tmm×Bmm×Lmm)</p><p><b>　　①若采用縱裁：</b></p><p>　　裁板條數(shù) n1=B/b=750/119.5=6條余33mm</p>

92、<p>　　每條個數(shù)n2= =12個余85.6mm</p><p>　　每板總個數(shù)n總=n1×n2</p><p><b>　　=72(個)</b></p><p>　　材料利用率 η總= ×100%

93、 </p><p><b>　　= 68.77%</b></p><p><b>　?、谌舨捎脵M裁：</b></p><p>　　裁板條數(shù) n1=L/b=1500/117.5=12條余66mm</p><p>　　每條個數(shù) n2= =6個余42.4mm</p>&

94、lt;p>　　每板總個數(shù)n總=n1×n2</p><p><b>　　=12×6</b></p><p><b>　　=72(個)</b></p><p>　　材料利用率 η總= ×100% <

95、;/p><p><b>　　= 68.77%</b></p><p>　　兩者材料利用率相等，但一般選橫裁。</p><p>　　3.3.2油封外夾圈材料利用率計算：</p><p>　　⑴確定搭邊a與a1的值</p><p>　　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

96、排，查《冷沖壓工藝手冊》表2-12得： </p><p>　　a1=0.8mm，a=1.0mm，D=125mm，?1=0.5mm</p><p>　　條料寬度：B=D+2a+?1</p><p><b>　　式中a—搭邊值</b></p><p><b>　　D—工件外徑</b></p>

97、<p><b>　　?1—條料寬度公差</b></p><p>　　計算得：B=D+2a+?1</p><p><b>　　=126.5mm</b></p><p>　　送料步距：h=D+a1</p><p><b>　　=125.8mm</b></p>

98、;<p>　　導料板間距： A=B+Z</p><p>　　式中Z—條料與導料銷的間隙</p><p><b>　　A=B+Z</b></p><p><b>　　=127mm</b></p><p><b>　　⑵材料利用率計算：</b></p>

99、<p>　　查《中國模具設計大典》第3卷沖壓模具設計。</p><p>　　表18.3-24軋制薄鋼板的尺寸（GB/T708-1988）</p><p>　　板料規(guī)格選用 1.0mm×750mm×1500mm(tmm×Bmm×Lmm)</p><p><b>　?、偃舨捎每v裁：</b></

100、p><p>　　裁板條數(shù) n1=B/b=750/126.5=5條余117.5mm</p><p>　　每條個數(shù)n2= =11個余115.4mm</p><p>　　每板總個數(shù)n總=n1×n2</p><p><b>　　=55(個)</b></p><p>　　材料利用率 η總= &#

101、215;100% </p><p><b>　　= 60%</b></p><p><b>　?、谌舨捎脵M裁：</b></p><p>　　裁板條數(shù) n1=L/b=1500/126.5=11條

102、余108.5mm</p><p>　　每條個數(shù) n2= =5個余120.2mm</p><p>　　每板總個數(shù)n總=n1×n2</p><p><b>　　=11×5</b></p><p><b>　　=55(個)</b></p><p>　　材料利用率

103、 η總= ×100% </p><p><b>　　= 60%</b></p><p>　　兩者材料利用率相等，但一般選橫裁。</p><p>　　4、沖裁力及壓力中心計算</p><p>　　4.1油封內夾圈計算<

104、/p><p>　　4.1.1落料力計算：</p><p>　　查《冷沖壓工藝手冊》表21-12，得τ=350MP</p><p><b>　　F落=ktlτ</b></p><p>　　式中 F— 落料力 ；</p><p>　　L— 沖裁件剪切周邊長度mm</p><p&

105、gt;　　t — 沖裁件材料厚度mm</p><p>　　t — 被沖材料的抗剪強</p><p>　　K— 系數(shù) ， 一般取 1. 3 </p><p><b>　　F落=1.3tLτ</b></p><p>　　=1.3×117×3.14×1×382</p>&l

106、t;p><b>　　=182KM</b></p><p>　　卸料力：查《冷沖壓工藝手冊》表2-7.2，得K卸=0.04</p><p>　　F卸=K卸×F落=7.82N</p><p>　　4.1.2翻邊力計算：</p><p><b>　　查表知=196MP</b></p&

107、gt;<p>　　F翻=1.1Пt(D-d)</p><p><b>　　=50.3KN</b></p><p>　　4.1.3切邊力計算： </p><p>　　F切=1.3Ltτ=105KN</p><p>　　卸料力：F卸‘=0.02F切=2.1KN</p><p>　　4.1

108、.4推件力計算： </p><p>　　n為工件在凹模內個數(shù)n=2 查表得：K推=0.05</p><p>　　K推=nK推F切=10.5KN</p><p>　　4.1.5總壓力計算：</p><p>　　F總=F落 +F卸+ F翻+F切+F卸+K推=357.3KN</p><p>　　4.2油封外夾圈計算&l

109、t;/p><p>　　4.2.1拉深力的計算：</p><p>　　查《沖壓模具簡明設計手冊》表4.36得：第一次拉深系數(shù)K1=0.55</p><p>　　則拉深力P=лdtσbK1</p><p><b>　　式中σb—抗拉強度</b></p><p><b>　　d—零件中徑</

110、b></p><p><b>　　K1—拉深系數(shù)</b></p><p>　　查《沖壓模具簡明設計手冊》表21.12得：08鋼σb=382MP </p><p>　　P=лdtσbK1=48KN</p><p>　　4.2.2壓邊力的計算：</p><p>　　查《沖壓模具簡明設計手冊》表4

111、.47：08鋼單位壓邊壓力為2.5N</p><p>　　即 F壓=[D2-（d1+2r) ]Л/4*q</p><p><b>　　式中D—毛坯直徑</b></p><p><b>　　d1—零件孔中徑</b></p><p><b>　　q—單位壓力</b></

112、p><p>　　則 F壓=[D2-（d1+2r) ]Л/4*q</p><p><b>　　=12.73KN</b></p><p>　　4.2.3拉深總工藝力計算：</p><p>　　F總=F拉+ F壓=60.65KN</p><p>　　4.2.4翻邊力計算：</p><

113、p><b>　　查表知=196MP</b></p><p>　　F翻=1.1Пt(D-d)</p><p><b>　　=9.64KN</b></p><p>　　4.2.5卸料力的計算：</p><p>　　查《沖壓模具簡明設計手冊》表2.32得：卸料系數(shù)K=0.045</p>

114、<p>　　則 F卸=F落×K=7KN</p><p>　　4.2.6沖裁力計算：</p><p>　　查表得知：08鋼的抗剪強度為382MP</p><p><b>　　F沖=KLtb</b></p><p>　　=1.3×3.14×73×0.8×382=

115、91KN </p><p>　　4.2.7落料力計算：</p><p><b>　　F落=KLtb</b></p><p>　　=1.3×3.14×125×0.8×382=155.9KN</p><p>　　4.2.8總沖壓力的計算：</p><p>　　F

116、總=F落+F翻+F拉+F沖=305KN</p><p>　　4.3壓力中心的計算：</p><p>　　計算壓力中心的目的是使模柄軸線和壓力機滑塊的中心線重合，避免滑塊受偏心載荷的影響而導致滑塊軌道和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模具。從內外夾圈制件的形狀可以看出，該制件是回轉體結構，形狀對稱，故模具壓力中心就在圓心部位，即無須再來計算了。</p><p>

117、　　5、主要工作部分尺寸計算</p><p>　　5.1油封內夾圈尺寸計算</p><p>　　5.1.1落料刃口尺寸計算：</p><p>　　由手冊知道，對于零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度IT14，因制件形狀簡單且對稱，在這里保證精度IT13。</p><p>　　查《冷沖壓工藝手冊》表2-10，凹模制造公差=0.035，凸模

118、制造公差 =0.025，Zmax=0.045mm ，Zmin=0.015mm </p><p>　　由0.06>Zmax-Zmin=0.03，不符合間隙的計算要求，因此在這里采用單配方法加工。從新選擇和的值</p><p>　　=0.4×（Zmax-Zmin）</p><p>　　=0.4×0.03 </p>

119、<p><b>　　=0.012mm </b></p><p>　　=0.6×（Zmax-Zmin）</p><p><b>　　=0.6×0.03</b></p><p><b>　　=0.018mm</b></p><p>　　查表得x=0.

120、75，得</p><p>　　凹模尺寸：Dd=(D-x)0+</p><p>　　=1170+0.018</p><p>　　凸模尺寸：Dq=(D-x-Zmin)0-</p><p>　　=116.9850-0.012</p><p>　　對于落料，先做凹模，并以它作為基準配做凸模，落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其雙面

121、間隙為0.10～0.14mm </p><p>　　5.1.2沖孔切邊刃口尺寸計算：</p><p>　　切邊尺寸為Ø920+0.14，尺寸精度為IT11級。切邊間隙對切邊質量和模具壽命影響較大，雙邊間隙Z過小則模架導向精度高，模具壽命低。Z過大則制件口部毛刺大，取Z=0.02~0.03mm為宜。</p><p>　　由上查得：Zmax=0.045mm