機械設計制造及自動化畢業(yè)設計-軸蓋沖壓工藝分析與模具設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　軸蓋沖壓工藝分析與模具設計</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立

2、完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　設計題目：軸蓋沖壓工藝分析與模具設計</p><p>　　1．設計的主要任務及目標</p>

3、<p><b>　?。?）任務： </b></p><p>　　1)模具裝配圖及零件圖</p><p><b>　　2)設計說明書一本</b></p><p><b>　　3)電子資料一份</b></p><p><b>　　（2）目標：</b&g

4、t;</p><p>　　在教師的指導下，鍛煉學生綜合運用所學的基礎與專業(yè)知識，分析與解決工程實際問題的能力。</p><p>　　2．設計的基本要求和內容</p><p>　　（1）設計的基本要求： </p><p>　　1) 收集、學習和掌握有關資料，熟練使用有關沒計手冊；</p><p>　　2) 同學間互

5、相討論，按時向老師匯報和討論，獨立完成設計任務；</p><p>　　3) 模具圖紙符合機械制圖規(guī)范，使用計算機繪制； </p><p>　　4) 設計說明書內容充實、語句通順，計算準確、論點和公式有據(jù)可查。</p><p>　　(2)設計的主要內容：</p><p>　　1) 對給定工件進行工藝分析，確定工藝方案；</p>&

6、lt;p>　　2) 進行沖壓工藝計算</p><p>　　3) 模具的總體設計</p><p>　　4) 模具主要工作零件的設計計算：</p><p>　　5) 編寫設計說明書</p><p><b>　　3．主要參考文獻</b></p><p>　　1） 張如華，趙向陽，章躍榮.沖壓工藝與

7、模具設計[M]：清華大學出版社，2006.3.</p><p>　　2） 郝濱海，沖壓模具簡明設計手冊[M]：化學工業(yè)出版社，2005.1.</p><p>　　3） 付建軍，模具制造工藝學[M]：機械工業(yè)出版社，2007.11.</p><p>　　4） 周玲，沖模設計實例詳解[M]：化學工業(yè)出版社，2007.3.</p><p>　　5）

8、 周本凱，沖壓模具設計實踐100例[M]：化學工業(yè)出版社，2008.3.</p><p>　　6） 《沖模設計手冊》編寫組，沖模設計手冊——模具手冊之四[M]：機械工業(yè)出版社，1988.7.</p><p>　　7） 廖念釗，莫雨松，李碩根，等.互換性與技術測量[M]：中國計量出版社，2007.6.</p><p>　　8） 丁松聚.冷沖模設計[M]：機械工業(yè)出版社

9、，2001.10</p><p><b>　　進度安排</b></p><p><b>　　附圖 </b></p><p>　　制件材料：10鋼，板料厚度t=2mm，生產(chǎn)批量：大批量</p><p>　　軸蓋沖壓工藝分析與模具設計</p><p>　　摘要：拉深件在日常生活中

10、十分常見。而且沖壓加工在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)中占有重要的地位，廣泛應用于汽車、軍工、家電、電機、儀表等工業(yè)領域，從精細的儀表指針、電子原件到重型汽車的內、外覆蓋件以及飛機蒙皮等都需沖壓加工。而沖壓件的質量好壞在很大程度上取決于模具設計、制造的技術水平。在市場競爭日趨激烈的今天，怎樣快速、高質量地設計、制造處產(chǎn)品模具，使所生產(chǎn)的產(chǎn)品質量高、成本低、上市快，已成為贏得競爭的重要因素。</p><p>　　本文主要介紹拉

11、深件模具的設計、制造方法。在進行模具設計時，通過對軸蓋沖壓件的沖壓工藝性綜合分析，毛胚直徑，修邊余量，是否需要壓邊圈，拉伸次數(shù)從而確定了沖壓件的最佳工藝方案；通過計算板料的利用率，詳細分析板料排樣設計的合理性；通過對沖裁件的沖裁方式的分析及沖裁過程中所需力的計算，選用了模架總體結構和沖壓設備。在查閱多種資料后，確定模具各零部件的尺寸。在進行模具制造時，綜合考慮生產(chǎn)成本和現(xiàn)有的加工水平。</p><p>　　關鍵詞

12、 ：工藝性分析，工藝方案選擇，模具設計與制造</p><p>　　Shaft cover stamping process analysis and die design</p><p>　　Abstract：It is very common to see stretching components in our daily life.And in the process of nati

13、onal economic punching produce has a very important position, it is extensively used in the industry like automobile war industry home appliances electrical engineering from the refined indicator, electronically products

14、 to spare parts of the heavy automobile. But the good quality mainly depends on the high level of products to spare parts of the heavy automobile. But the good quality mainly depen</p><p>　　We mainly introdu

15、ce the method of design and production of stretching components in this article.Based on axial cover stamping technology, comprehensive analysis, trimming surplus embryos diameter, whether to need blank-holder, tensile r

16、ate and gets rummaged through before the parameters are calculated to punch size determined the optimum scheme stamping, Through calculation, a detailed analysis of sheet metal utilization layout design reasonable. Throu

17、gh the hedge cutting blanking mode analysis</p><p>　　Key words：Craft feasibility analysis；Craft scheme selection；Die design and made</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

18、;　　1 前言1</b></p><p>　　2 軸蓋沖壓工藝性分析3</p><p>　　2.1 產(chǎn)品結構形狀分析4</p><p>　　2.2 產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度、斷面質量分析4</p><p>　　2.2.1 尺寸精度4</p><p>　　2.2.2 沖裁件斷面質量4<

19、;/p><p>　　2.2.3 產(chǎn)品材料分析4</p><p>　　2.2.4 生產(chǎn)批量4</p><p>　　3 確定工藝方案5</p><p>　　4 沖模結構的確定5</p><p>　　4.1 模具的結構形式5</p><p>　　4.2 模具結構的選擇6</p

20、><p>　　5 零件沖壓工藝計算6</p><p>　　5.1 確定修邊余量6</p><p>　　5.2 初算毛坯直徑6</p><p>　　5.3 判斷一次能否拉出6</p><p>　　5.4 拉深系數(shù)的確定7</p><p>　　5.5 壓邊圈的確定7</p&

21、gt;<p><b>　　6 排樣7</b></p><p><b>　　6.1 搭邊7</b></p><p>　　6.2 送料步距和條料寬度8</p><p>　　6.3 板料利用率8</p><p>　　7 沖裁力，拉深力的計算8</p><

22、;p>　　7.1 落料工序9</p><p>　　7.2 拉深工序9</p><p>　　7.3 沖孔工序10</p><p>　　7.4 計算完成零件沖壓所需的力，并選擇壓力機10</p><p>　　8 主要工作尺寸的計算11</p><p>　　8.1 拉深間隙的計算11</p

23、><p>　　8.2 拉深凸、凹模圓角半徑的計算11</p><p>　　8.2.1 凹模圓角半徑的計算11</p><p>　　8.2.2 凸模圓角半徑的計算11</p><p>　　8.3 計算模具刃口尺寸12</p><p>　　8.3.1 落料模刃口尺12</p><p>

24、;　　8.3.2 拉深模工作部分尺寸計算13</p><p>　　8.3.3 沖孔模刃口尺寸計算13</p><p>　　9 計算模具其它尺寸14</p><p>　　9.1 凹模14</p><p>　　9.1.1 凹模壁厚14</p><p>　　9.1.2 凹模厚度14</p>

25、<p>　　9.1.3 刃壁高度14</p><p>　　9.2 上凸凹模14</p><p>　　9.3 下凸凹模16</p><p>　　9.4 凸模17</p><p>　　9.5 校核凸模強度、剛度18</p><p>　　9.5.1 凸模的強度校核18</p>

26、<p>　　9.5.2 凸模剛度的校核18</p><p>　　10 選用標準模架19</p><p>　　10.1 模架的類型19</p><p>　　10.2 模架的尺寸19</p><p>　　11 選用輔助結構零件20</p><p>　　11.1 導向零件的選用20<

27、/p><p>　　11.2 模柄的選用21</p><p>　　11.3 卸料裝置21</p><p>　　11.4 推件、頂件裝置21</p><p>　　11.5 定位裝置22</p><p>　　11.6固定擋料銷的選用22</p><p>　　12 編制沖壓工作零件工藝卡

28、22</p><p>　　12.1 落料凹模的選材、加工及熱處理工藝過程22</p><p>　　12.2 上凸凹模的選材、熱處理及加工工藝過程23</p><p>　　12.3 下凸凹模的選材、熱處理及加工工藝過程24</p><p>　　12.4 凸模的選材、熱處理及加工工藝過程24</p><p&g

29、t;　　13 編制制件沖壓工藝卡26</p><p><b>　　總 結27</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　1 前言</b></p

30、><p>　　本設計課題是軸蓋沖壓工藝分析與模具設計，通過這次設計使我們對沖壓中經(jīng)常遇到的問題以及沖壓中最需要考慮的問題做了深入的了解和探究。設計說明書的書寫使我們更清晰地更詳細地了解了整套模具的設計步驟和思路。通過設計過程中查閱各種資料，不僅豐富了我們的見識也使我們更加直觀清晰地了解到冷沖壓技術的廣闊應用前景和發(fā)展趨勢。</p><p>　　隨著近代工業(yè)的發(fā)展，冷沖壓技術得到了進一步的研究和

31、推廣，它是金屬塑性加工（或壓力加工）的主要方法之一,旨在提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質量，降低成本和擴大沖壓技術的應用范圍。為了減少拉深件的成型次數(shù)提高生產(chǎn)率又發(fā)明了多種拉深方法如反向拉深、雙向拉深等。為了提高沖壓件的精度，采用的是精密沖壓。沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件，模具的結構和精度正朝著高效、精密、長壽命、多工位的方向發(fā)展；為了適應產(chǎn)品的更新?lián)Q代，快速成形方法——爆炸成形、激光沖擊成形、超塑性成形等方法以及簡易經(jīng)濟沖模的設計與制造也得到迅速發(fā)

32、展。模具設計與制造的現(xiàn)代化，目前最為突出的是模具CAD/CAE/CAM，為了提高試沖率節(jié)約材料可以預先通過CAE/CAM軟件進行計算機模擬，這一點極大地提高了工件成型的設計成功率節(jié)約了各種成本。模具的加工方法迅速現(xiàn)代化，各種加工中心、高速銑削、精密磨削、電火花銑削加工、慢走絲線切割等技術已全面走向數(shù)控（NC）或計算機數(shù)控（CNC）化。</p><p>　　沖壓加工在國民經(jīng)濟各個領域應用范圍相當廣泛。例如，在宇航，

33、航空，軍工，機械，農(nóng)機，電子，信息，鐵道，郵電，交通，化工，醫(yī)療器具，日用電器及輕工等部門里都有沖壓加工。不但整個產(chǎn)業(yè)界都用到它，而且每個人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機，火車，汽車，拖拉機上 就有許多大，中，小型沖壓件。小轎車的車身，車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來的。據(jù)有關調查統(tǒng)計，自行車，縫紉機，手表里有80%是沖壓件；電視機，收錄機，攝像機里有90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼，鋼精鍋爐，搪瓷盆碗及不銹鋼餐具，全都是使用模具的

34、沖壓加工產(chǎn)品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。因此，沖壓設計作為沖壓生產(chǎn)的技術準備工作，在沖壓生產(chǎn)中占據(jù)重要地位。本設計為軸承蓋的拉深、沖孔、落料連續(xù)模，材料為10鋼。研究此課題，目的是全面系統(tǒng)的歸納整理基礎理論和專業(yè)知識, 對工件進行工藝分析和模具設計，同時從生活一些很小的方面尋找我們在工藝上與國外的差距，不斷的學習、吸收先進的模具工藝和制造技術，進一步使我們的設計制造水平有所提高。</p><p>　　按照

35、中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10 大類，其中，沖壓模具占主要部分。按產(chǎn)值計算，目前我國沖壓模占50%左右。 </p><p>　　我國沖壓大多為簡單模、單工序模等，精沖模、精密復合模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命可達到1億次以上，精度達到3～5μm，有50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次，精度達到2～3μm相比，處于20世紀80年代中期國際先

36、進水平。 </p><p>　　近年來，沖壓成形工藝有了很多新的進展，特別是精密沖裁，精密成形，精密剪切，復合材料成形，超塑性變形，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(chǎn)率也有很大的提高，正在把沖壓加工提高到高品質的，新的發(fā)展水品。前幾年的精密沖壓主要指對平板零件進行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲，精密拉深，壓印等，可以進行復雜零件的立體精密成形。過去的精密沖裁只能

37、對厚度為5~8mm以下的中板或薄板進行加工，而現(xiàn)在可以對厚度達25mm的厚板實現(xiàn)精密沖裁，并可對抗拉強大大于900MPA 的高強度合金材料進行緊密沖裁。 </p><p>　　目前，我國沖壓模具工業(yè)技術水平參差不齊，分布差異性較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家先進水平相比，還有較大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術設計和制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CA

38、D 技術設計模具方面，僅有20%的模具在設計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應用CAE 進行模具方案設計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多數(shù)還處于試用階段；在應用CAM技術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設備聯(lián)網(wǎng)率較低，只有15%左右的模具制造裝備近年來才開展這項工作；在應用CAPP技術進行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進行大量的標準化工作。 </p><p>

39、　　我國大部分模具廠、車間的模具加工設備陳舊、在周期長、精度差、效率低，至今任在使用普通的鍛、車、銑、刨、磨、鉆設備加工模具，熱處理加工任在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗，設備簡陋，能耗高。設備更新速度緩慢，技術進步力度不大。雖然今年來也引進了不少先進的模具加工設備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設備的一些先進功能也未能得到充分的發(fā)揮。 </p><p>　　我國的模具工業(yè)相對較落后，至今任

40、不能稱其為一個獨立的行業(yè)。我國目前的模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類：專業(yè)模具廠，專業(yè)生產(chǎn)外供模具； 產(chǎn)品廠的模具分廠或車間，以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務；三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專業(yè)模具廠相似，以小而專為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模 具企業(yè)，與專業(yè)模具廠相似、其中以第一類數(shù)量最多，模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%以上。我國模具行業(yè)管理體制分散。目前有19 個大行業(yè)部門制造和使用模具，沒有統(tǒng)一管理的部門。僅靠中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)籌規(guī)劃，集 中攻關，跨行業(yè)

41、、跨部門管理困難很多。 </p><p>　　模具適合中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國技術改造投資向大中型企業(yè)傾斜時，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車間、分廠在內，技術改造后不能很快收回其投資，甚至負債累累，影響發(fā)展。 </p><p>　　盡管與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國沖壓技術還比較落后，但也形成了一 套比較成熟的體系。而端蓋， 形狀簡單對稱，無狹槽，沖壓技術完全可行。轉子軸承

42、端蓋并不是精密零件，尺寸精度和位置精度要求不是很高，而沖壓具有精度高的特點，完全可以滿足精度要求。模具是技術密集型產(chǎn)品，其制造屬單位小批量生產(chǎn)，具有難加工，精度高，技術要求高，生產(chǎn)成本高的特點。所以，只有在沖壓生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的有點才能充分體現(xiàn)。而軸承端蓋市場需求量比較大，要求大批量生產(chǎn)，符合沖壓成形加工的要求。生產(chǎn)效率得到提高，從而獲得更好的經(jīng)濟效益。</p><p>　　2 軸蓋沖壓工藝性

43、分析</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　2.1 產(chǎn)品結構形狀分析</p><p>　　如圖1所示，該拉深零件為軸對稱結構，圓筒形拉深件，其外形最大尺寸為75mm，屬中小型沖壓件，材料厚度為t=2mm，相對厚度較小，滿足沖裁工藝性要求，并且沖壓經(jīng)濟性良好。</p><p>　　2.2 產(chǎn)品尺

44、寸精度、粗糙度、斷面質量分析 </p><p>　　2.2.1 尺寸精度</p><p>　　零件圖上的未注尺寸公差要求為IT13。</p><p>　　2.2.2 沖裁件斷面質量</p><p>　　板料厚度為2，查表2.2，生產(chǎn)時毛刺允許高度為≤0.15mm，本產(chǎn)品在斷面質量和毛刺高度上沒有嚴格的要求，所以只要模具精度達到一定要求，沖

45、裁件的斷面質量可以保證。</p><p>　　2.2.3 產(chǎn)品材料分析</p><p>　　對于沖裁件材料一般要求的力學性能是強度低，塑性高，表面質量和厚度公差符合國家標準。本設計產(chǎn)品所用的材料是10鋼，為優(yōu)質碳素結構鋼，其力學性能是強度、硬度和塑性指標適中，經(jīng)熱處理后，用沖裁的加工方法是完全可以成形的。另外產(chǎn)品對于厚度和表面質量沒有嚴格要求，所以采用國家標準的板材，其沖裁出的產(chǎn)品的表面

46、質量和厚度公差就可以保證。</p><p>　　2.2.4 生產(chǎn)批量</p><p>　　產(chǎn)品生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，適于采用沖壓加工的方法，最好是采用復合?；蚣夁M模，這樣將很大地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。</p><p><b>　　3 確定工藝方案</b></p><p>　　對于此零件的沖裁工藝，先進行工藝分析

47、。由于零件底部有一圓筒拉深部分，需要考慮落料與拉深的先后順序問題。經(jīng)分析得出要有：落料、拉深、切邊、沖孔。然后進一步分析工藝，得出以下工藝分析。</p><p>　　（1）落料、拉深、沖孔、切邊各單工序依次成型。</p><p>　　設計簡單明了，設備沖裁力不必很大就可以完成工作。但每套供需都要制作一套模具，至少需要四套以上模具，模具費用昂貴，生產(chǎn)成本較高，工序繁瑣，生產(chǎn)效率低。并且坯料坯

48、料每經(jīng)過一道工序就要重新定位以便于加工，這就增加了尺寸誤差，使產(chǎn)品精度下降。</p><p>　?。?）落料拉深級進、沖孔切邊級進工序。 </p><p>　　級進模制作簡單，操作方便。 但需要工時較多，且不能在一次行程下完成。定位不準確。 </p><p>　?。?）落料、拉深、沖孔、切邊復合工序。</p><p>　　四工序復合模，生產(chǎn)效

49、率高，工件精度高，但模具制造復雜，調整和維修難度大。</p><p>　?。?）落料、拉深、沖孔復合、切邊。</p><p>　　其生產(chǎn)效率高，制件精度高，模具制造和調整維修比較麻煩。</p><p>　　綜合考慮成本、效率、精確度等方面因素，采用第四套方案。</p><p>　　4 沖模結構的確定</p><p>

50、　　4.1 模具的結構形式</p><p>　　復合模可分為正裝式和倒裝式兩種形式。</p><p>　?。?）正裝式的特點：工件和沖孔廢料都將落在凹模表面，必須清除后才能進行下一次沖裁，造成操作不方便、不安全，但沖出的工件表面比較平直。</p><p>　?。?）倒裝式的特點：沖孔廢料由沖孔凸模落入凹模洞口中，積聚到一定的數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，但

51、工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大。</p><p>　　4.2 模具結構的選擇</p><p>　　經(jīng)分析，若工件表面平直度較差，影響零件的使用，而工件和沖孔廢料在有氣源車間可以方便地清除。綜合比較兩種方式，決定采用正裝式復合模。</p><p>　　5 零件沖壓工藝計算</p><p>　　5.1 確定修邊余量</p&g

52、t;<p>　　料后大于1mm，按中線尺寸計算。</p><p>　　查表6-3，當，=75時，取修邊余量Δd=3.0mm。故實際凸緣直徑：</p><p>　　=（75+2×3.0）mm=81mm</p><p>　　5.2 初算毛坯直徑</p><p>　　由表6-5所列毛坯直徑計算公式，初算毛坯直徑為：<

53、/p><p><b>　　D＝</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　＝90.62</b></p><p><b>　　≈91</b></p><p>　　5.3 判斷一次能否拉出</p&g

54、t;<p><b>　　由</b></p><p>　　查表6-18，第一次拉深許可的相對高度=0.35≈0.45之間，0.37在其中，所以一次可以拉出。</p><p>　　5.4 拉深系數(shù)的確定</p><p>　　由坯料直徑D＝91，筒形件的中線尺寸d＝38，可得拉深系數(shù)為：</p><p>　　5

55、.5 壓邊圈的確定</p><p>　　由表6-12知，拉深時，m＝0.42，可以用壓邊圈</p><p><b>　　6 排樣</b></p><p><b>　　單排，如圖2</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p>&l

56、t;b>　　6.1 搭邊</b></p><p><b>　　查表3-10得，</b></p><p>　　6.2 送料步距和條料寬度</p><p>　　查表3-11得Δ=1，</p><p><b>　　送料步距 </b></p><p>　　條

57、料寬度 </p><p>　　6.3 板料利用率</p><p>　　選用2mm×600mm×500mm的板料。</p><p>　　采用橫裁可裁條料數(shù)為</p><p>　?。l），余17.2mm，</p><p><b>　　每條板料可沖制件數(shù)

58、</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　則每張板料可沖制件為</p><p>　　n＝6×5＝30（件）。</p><p>　　經(jīng)計算采用豎裁每張板料不如橫裁省料。</p><p><b>　　板料利用率為</b>&l

59、t;/p><p>　　7 沖裁力，拉深力的計算</p><p><b>　　7.1 落料工序</b></p><p>　　=3.14×91×2×440</p><p><b>　　=251.45KN</b></p><p>　　式中：F ——沖裁

60、力，N；</p><p>　　L ——沖裁件受剪切周長，L=d；</p><p><b>　　t ——板料厚；</b></p><p>　　——材料抗拉強度，查表2-3，取值為400MPa。</p><p>　　=251.45×0.025=6.29KN</p><p>　　=251.45

61、×0.06=15.09KN</p><p><b>　　式中：——卸料力；</b></p><p>　　——卸料力系數(shù)，查表得=0.025；</p><p><b>　　——頂件力；</b></p><p>　　——頂件力系數(shù)。查表得=0.006。</p><p>

62、　　=251.45+6.29+15.09KN</p><p><b>　　=272.83KN</b></p><p>　　式中：——沖裁工序所需力之和。</p><p><b>　　7.2 拉深工序</b></p><p><b>　　=</b></p><

63、;p><b>　　=12.10KN</b></p><p>　　=1×3.14×38×2×440</p><p><b>　　=105KN</b></p><p>　　=12.10+105KN</p><p><b>　　=117.10<

64、/b></p><p>　　式中：——壓邊力，N；</p><p>　　A——在壓邊圈下坯料的投影面積，；</p><p>　　P——單位壓力，查表6-12取2.5MPa；</p><p>　　——拉深工序所需力之和。</p><p><b>　　7.3 沖孔工序</b></p>

65、;<p>　　=3.14×5×2×440</p><p><b>　　=13.816KN</b></p><p>　　=13.816×0.05</p><p><b>　　=0.70 KN</b></p><p>　　=13.816×0

66、.06</p><p><b>　　=0.83 KN</b></p><p>　　式中：——推件力，N；</p><p>　　——推件力系數(shù)，查表取值為0.05；</p><p>　　——沖孔工序所需力之和。</p><p>　　7.4 計算完成零件沖壓所需的力，并選擇壓力機</p>

67、<p>　　＝272.83+117.10+15.35=411.28KN</p><p>　　初選公稱壓力為600KN的JH21系列開式固定臺壓力機（型號為JH21-60）。其最大裝模高度為300mm，裝模高度調節(jié)量為70mm，工作臺孔尺寸為150mm，主電機功率為5.5KW。</p><p>　　8 主要工作尺寸的計算</p><p>　　8.1

68、拉深間隙的計算</p><p>　　拉深間隙指單邊間隙，即。拉深工序采用壓邊裝置，并且可一次成形，查表4-11，可得拉深間隙為</p><p><b>　　Z＝1.05t</b></p><p><b>　?。?.05×2.0</b></p><p>　?。?.1 mm，取Z＝2.1 mm

69、。</p><p>　　8.2 拉深凸、凹模圓角半徑的計算</p><p>　　8.2.1 凹模圓角半徑的計算</p><p>　　一般來說，大的可以降低極限拉深系數(shù)，而且可以提高拉深件的質量，所以盡可能大些但太大會削弱壓邊圈的作用，所以由下式確定：</p><p><b>　?。?lt;/b></p>&l

70、t;p><b>　?。?.0mm</b></p><p><b>　　?。?mm。</b></p><p>　　式中： D——坯料直徑，mm；</p><p>　　——凹模直徑，由于拉深件外徑為40 mm,此處取值為40 mm。</p><p>　　8.2.2 凸模圓角半徑的計算</

71、p><p>　　對拉深件的變形影響，不像那樣顯著，但過大或過小同樣對防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。的取值應比略小，可按下式進行計算：</p><p><b>　?。?.8×8</b></p><p><b>　?。?.4mm</b></p><p>　　對于制件可一次拉深成形的拉深模，

72、、應取與零件圖上標注的制件圓角半徑相等的數(shù)值，但如果零件圖上所標注的圓角半徑小于、的合理值，則、仍需取合理值，待拉深后再用整形的方法使圓角半徑達到圖樣要求。</p><p>　　8.3 計算模具刃口尺寸</p><p>　　8.3.1 落料模刃口尺</p><p>　　查表3-3可得 </p><p>　?。?.36 mm,=0.50

73、 mm</p><p>　　-＝0.50-0.36＝0.14 mm</p><p>　　由表3-6查得凸模和凹模的制造偏差</p><p>　?。?0.035mm，＝-0.025mm</p><p><b>　　由此可得 </b></p><p>　　故能滿足分別加工的要求。</p>

74、<p>　　查表可得磨損系數(shù)X＝0.5，落料件基本尺寸為91mm，取精度為IT13，則其公差，上偏差和下偏差分別為＝0.27mm和-0.27mm。由此可得</p><p><b>　　（mm）</b></p><p><b>　　(mm)</b></p><p>　　8.3.2 拉深模工作部分尺寸計算<

75、;/p><p>　　對于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差應按制件的要求確定。此工件要求的是外形尺寸，設計凸、凹模時，應以凹模尺寸為基準進行計算。由此可得</p><p><b>　　(mm)</b></p><p><b>　　(mm)</b></p><p>　　式中： D——拉深件

76、的基本尺寸，mm；</p><p>　　——拉深件的尺寸公差，從零件圖可知其值為0mm。</p><p>　　8.3.3 沖孔模刃口尺寸計算</p><p>　　查表5-3可得 </p><p>　?。?.36 mm,=0.50 mm</p><p>　　-＝0.50-0.36＝0.14 mm</p>

77、<p>　　由表3-6查得凸模和凹模的制造偏差</p><p>　?。?0.02mm,＝-0.02 mm</p><p><b>　　由此可得 </b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　故能滿足分別加工的要求。</p><p>　　查

78、表2.6，可得磨損系數(shù)X＝0.5，孔的基本尺寸為10mm，取精度為IT13，則公差為，上偏差和下偏差分別取值為+0.11mm和-0.11mm。由此可得</p><p><b>　?。╩m），</b></p><p><b>　?。╩m）。</b></p><p>　　9 計算模具其它尺寸</p><p

79、><b>　　9.1 凹模</b></p><p>　　9.1.1 凹模壁厚</p><p>　　查表14—5，由落料件的直徑為91，料厚為t＝2，可取凹模壁厚為40。</p><p>　　9.1.2 凹模厚度</p><p>　　查圖14—15，凹模厚度h可根據(jù)沖裁力選取。由沖裁力為272.83KN，可得凹

80、模厚度為h＝28mm。</p><p>　　9.1.3 刃壁高度</p><p>　　查刃壁高度的計算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度可按下列規(guī)則計算</p><p>　　沖件料厚t≤3 mm， </p><p>　　沖件料厚t>3 mm, </p><p>　　由零件料厚為t＝2.0 mm,可得刃壁高度

81、 。</p><p><b>　　9.2 上凸凹模</b></p><p>　　上凸凹模的結構是落料凸模和拉深凹模，其長度應根據(jù)落料凸模的要求計算，壁厚根據(jù)落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直徑計算。</p><p>　　此處落料凸模采用有固定卸料板的凸模，長度可按下公式計算：</p><p>　　式中： L——上凸凹

82、模的長度，mm；</p><p>　　——上凸模固定版的厚度，mm；</p><p>　　——卸料板的厚度，mm。</p><p>　　Y——附加長度，包括凸模刃口的修磨量、凸模進入凹模的深度、凸模固定版與卸料板的安全距離。</p><p>　　在此固定版厚度取值為＝25 mm。對于卸料板，查《沖模設計手冊》，根據(jù)其料厚t＝2.0，卸料板寬度

83、與凹模外徑相當，取其寬度為B＝155，則卸料板厚度取值為＝16 mm。附加長度取值為Y＝26。則上凸凹模的總長度為</p><p><b>　　。</b></p><p>　　上凸凹模做拉深凹模的部分壁厚為</p><p><b>　　。</b></p><p>　　這部分的高度取值為20 mm，保

84、證拉深件所需的深度16mm，再附加一定的長度。其余部分的壁厚取13.34mm。上凸凹模的結構如圖3所示。</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　9.3 下凸凹模</b></p><p>　　下凸凹模的結構是拉深凸模和沖孔凹模，其長度根據(jù)拉深凸模的要求進行計算。根據(jù)模具結構，下凸凹模的長度可

85、由下凸凹模固定板厚度、下推板厚度和附加長度相加取得。下凸凹模固定板的厚度取與上凸凹模固定板厚度相等的值，即25 mm。下推板此處的作用相當于壓邊圈，其厚度取為21 mm。附加長度主要考慮滿足制件的拉深深度要求，取16 mm。由此可得下凸凹模的長度為</p><p><b>　　。</b></p><p>　　下凸凹模做沖孔凹模的部分壁厚為</p><

86、;p>　　做沖孔凹模部分的刃壁高度可參照前面凹模的計算方法，取值為3 mm。所以刃壁部分的厚度取值為12.27mm，其余部分壁厚可取的稍小，取為10 mm。下凸凹模的結構如圖4所示。</p><p><b>　　圖4</b></p><p><b>　　9.4 凸模</b></p><p>　　凸模即為沖孔凸模，其

87、長度應根據(jù)模具的結構確定。從模具結構可以看出，其長度可由凸模固定板厚度、上凸凹模長度確定?？捎邢率竭M行計算</p><p>　　式中： ——凸模固定板厚度，取為25mm；</p><p>　　——上凸凹模長度，mm；</p><p>　　Y——附加長度，由拉深件深度、料厚和凸模進入下凸凹模的深度確定。凸模進入下凸凹模的深度取為1mm，、</p>

88、<p>　　則Y＝16-2.5-1＝12.5 mm。</p><p>　　由此可得凸模的長度為</p><p><b>　　。</b></p><p>　　為增加凸模的強度，可設計成階梯式?jīng)_頭段的直徑為，此段的長度為15 mm；第二段直徑為20 mm，長度為29.5 mm；第三段與凸模固定板配合，直徑取為22 mm，長度為35 mm。

89、</p><p>　　9.5 校核凸模強度、剛度</p><p>　　9.5.1 凸模的強度校核</p><p>　　公式為P/Fmin≤</p><p>　　式中： P——沖孔沖裁力，N；</p><p>　　Fmin——凸模最小斷面面積，；</p><p>　　——凸模材料的許用壓

90、應力，MPa。此處材料選用Cr12，查表可得＝（1000～1600），MPa，?。?200 MPa。</p><p>　　由前可知凸模的沖裁力P＝13.82 KN＝13820 N，F(xiàn)min＝＝85.6。由此可得P/Fmin＝13820÷85.6=161.4MPa<，所以符合要求。</p><p>　　9.5.2 凸模剛度的校核</p><p>&l

91、t;b>　　公式為≤/</b></p><p>　　式中： ——凸模最大自由長度，mm；</p><p>　　E——凸模材料彈性系數(shù)，MPa,取E＝2.1×105MPa；</p><p>　　——凸模最小斷面慣性矩，mm4,圓形斷面＝；</p><p>　　——支承系數(shù)，取值為2；</p>&l

92、t;p>　　n——安全系數(shù)，鋼取n＝2～3。</p><p>　　代入公式可得＝131.4 mm。實際凸模長度L3＝79.5，即<,所以凸模剛度符合要求。</p><p>　　10 選用標準模架</p><p>　　10.1 模架的類型</p><p>　　模架包括上模座、下模座、導柱和導套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上，

93、為縮短模架制造周期，降低成本，我國已制定出模架標準。根據(jù)模架導向用的導柱和導套間的配合性質，模架分為滑動導向模架和滾動導向模架兩大類。每類模架中，由于導柱安裝位置和數(shù)量的不同，由有多種模架類型，如：后側導柱式、中間導柱式、對角導柱式和四角導柱式。</p><p>　　選擇模架結構時，要根據(jù)工件的受力變形特點、坯料定位和出件方式、板料送進方向、導柱受力狀態(tài)和操作是否方便等方面進行綜合考慮。</p>&

94、lt;p>　　在此選用滑動導向型的后側導柱式模架。</p><p>　　10.2 模架的尺寸</p><p>　　選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度及寬度上都應比凹模大30～40mm，模版厚度一般等于凹模厚度的1～1.5倍。選擇模架時，還要考慮模架與壓力機的安裝關系，例如模架與壓力機工作臺孔的關系，模座的寬度應比壓力機工作臺的孔徑每邊約大40～50mm。</p

95、><p>　　在本設計中，凹模采用圓形的結構，其工作部分基本尺寸為mm，壁厚為40mm，所以其外徑基本尺寸為155 mm，厚度為h＝28 mm。模具的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度與最小裝模高度之間，其關系為：</p><p><b>　?。?0≤H≤—5</b></p><p>　　由上面壓力機的選擇可知道=300 mm，= —70=23

96、0 mm。所以H應介于225mm～310mm之間。</p><p>　　查表15.2，選用的模架為、上模座、下模座分別為：</p><p>　　模架： 250×250×（240～285） GB/T2851.3</p><p>　　上模座：250×250×50 GB/T2855.5</p>

97、<p>　　下模座：250×250×65 GB/T2855.6</p><p>　　由此可知其最大裝模高度為285mm，最小裝模高度為240mm，符合H的要求。下模座周界尺寸為250×250，而凹模的外徑為155mm，所以周界尺寸符合要求。下模座厚度為65mm，而凹模的厚度為28mm，也符合要求。工作臺孔尺寸為150mm，模座的寬度也比工作臺孔尺寸大

98、，也符合要求。</p><p>　　根據(jù)模具的結構，可知其閉合高對為</p><p>　　式中： ——模具的閉合高度，mm；</p><p>　　——上模座厚度，mm，由前可知＝50 mm；</p><p>　　——上墊板厚度，mm，此處選＝5 mm；</p><p>　　——凸模固定板厚度，mm，由前可知＝25 m

99、m；</p><p>　　——上凸凹模長度，mm，由前可知＝67mm；</p><p>　　——制件厚度，mm，此處＝2 mm；</p><p>　　——下推板厚度，mm，由前可知＝21 mm；</p><p>　　——下凸凹模固定板厚度，mm，由前可知＝25 mm；</p><p>　　——下墊板厚度，mm，選?。?

100、 mm；</p><p>　　——下模座厚度，mm，由前可知=65 mm。</p><p>　　綜上可得 ＝50+5+25+67+2+21+25+5+60＝265 mm，所以介于225mm和310mm之間，符合設計要求。</p><p>　　11 選用輔助結構零件</p><p>　　11.1 導向零件的選用</p><

101、;p>　　導向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質量，而且還能節(jié)省調試模具的時間，導向裝置設計的主意事項：</p><p>　　(1) 導柱與導套應在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時應保證導柱上端距上模座上平面有10～15 mm的間隙；</p><p>　　(2) 導柱、導套與上、下模板裝配后，應保持導柱與下模座的下平面、導套上端與模座的上平面均留2～3 mm的間隙

102、；</p><p>　　(3) 對于形狀對稱的工件，為避免合模安裝時引起的方向錯誤，兩側導柱直徑或位置應有所不同；</p><p>　　(4) 當沖模有較大的側向壓力時，模座上應裝設止推墊，避免導套、導柱承受側向壓力；</p><p>　　(5) 導套應開排氣孔以排除空氣。</p><p>　　根據(jù)所選擇的模架，選用導柱的規(guī)格為：35&#

103、215;230（GB/T 2861.1），選用導套的規(guī)格為35×125×48（GB/T 2861.6）。</p><p>　　11.2 模柄的選用</p><p>　　根據(jù)壓力機模柄孔的尺寸：直徑: 50 mm，深度: 60 mm，選擇凸緣式模柄，查表15-20，可知其參數(shù)如下：</p><p>　　d=50㎜，極限偏差±0.05 m

104、m，=132 mm,總高度L=91 mm，凸緣高=23 mm，模柄倒角高度=5 mm，打桿孔=15 mm，凸緣螺釘環(huán)繞直徑=91 mm，凸緣固定螺釘沉孔的直徑=11 mm，沉孔臺階直徑=18 mm，臺階高度h=11 mm，材料為Q235。</p><p>　　11.3 卸料裝置</p><p>　　固定卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導

105、向和保護凸模。設計時應保證卸料板有足夠的剛度，其厚度H=（0.5～0.8）落料凹模的厚度。前面已對固定卸料板進行選擇，其厚度為14 mm，寬度為155 mm。</p><p>　　11.4 推件、頂件裝置</p><p>　　推件裝置裝在上模內，通過沖床滑塊內的打料機構完成推件的動作。利用彈性元件定出。剛性推件裝置的典型結構應考慮推力均衡分布和盡可能減少對模柄和模座強度的削弱的原則來設計

106、。頂件裝置的作用是將工件從凹模中定出，利用彈簧和氣墊驅動頂桿訂出工件。</p><p>　　上模座的3個頂桿查[2]第463頁表15.44，選取的規(guī)格為：直徑d＝12 mm，長度L=80 mm，材料45鋼，頂桿12×80 JB/T7650.3。</p><p>　　11.5 定位裝置</p><p>　　為限定被沖材料的進給步距和正確地將工件安放在

107、沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導料銷、導料板、擋料銷、定位板、導向銷。定位裝置應可靠并具有一定的強度，以保證工作精度、質量的穩(wěn)定；定位裝置應可以調整并設置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位精度要求高時，要考慮粗定位和精定位兩套裝置。</p><p>　　11.6固定擋料銷的選用</p><p>　　落料凹模上部設置固定擋料銷，采用固定擋料銷

108、進行定距。擋料裝置在復合模中,主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。在此選鉤形擋料銷,因其固定孔離刃口較遠,因凹模強度要求,結構上帶有防轉定向銷。</p><p>　　查表15.49，選取的固定擋料銷的具體參數(shù)為：</p><p>　　大頭端直徑：d＝8 mm,極限偏差為；</p><p>　　銷部直徑：＝4 mm，極限偏差為；</p><p

109、>　　頭部高度：h＝3 mm；</p><p>　　總長度：L＝13 mm。</p><p>　　標記為：固定擋料銷 A8 JB/T 7649.10。</p><p>　　12 編制沖壓工作零件工藝卡</p><p>　　12.1 落料凹模的選材、加工及熱處理工藝過程</p><p>　　沖裁模的凹模承受較

110、大的拉應力，凸模承受較大的壓應力。凸、凹模正常失效一般是由于刃口部位的磨損。因為這類磨具，特別是工件批量、加工板料強度高的模具，要求模具材料必須具有較高的強度和耐磨性。根據(jù)沖壓的板料和批量情況表，選取落料凹模的材料為GrWMn。其加工工藝過程卡如表1所示：</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　12.2 上凸凹模的選材、熱處理及加工工藝過程&

111、lt;/p><p>　　上凸凹模的結構是落料凸模和拉深凹模?？紤]到上凸凹模有階梯結構，所以不能采用線切割方法加工，外表面屬凸模加工，采用成形磨削，內表面屬凹模加工，采用電火花成形加工。選取凸凹模的材料為Gr5Mo1V，其加工工藝過程為： </p><p>　　（1） 外表面加工工藝過程：準備毛坯——車削外形——熱處理（硬度要求達到58～62HRC）——成形磨削——精修。&

112、lt;/p><p>　?。?）內表面加工工藝過程：準備毛坯——粗車內形面——熱處理（硬度要求達到58～62HRC）退磁處理——電火花加工型孔。</p><p>　　12.3 下凸凹模的選材、熱處理及加工工藝過程</p><p>　　下凸凹模的結構是拉深凸模和沖孔凹模，結構和上凸凹模類似，所以可采用與之相似的工藝過程進進行加工。材料也選用Gr5Mo1V。</p&g

113、t;<p>　　12.4 凸模的選材、熱處理及加工工藝過程</p><p>　　沖裁沖孔凸模必須具有良好的韌性，以防止由于承受較強的彎曲和沖擊載荷造成折斷、崩刃而早起失效。更加應該重視模具材料的淬透性，形狀復雜的模具應重視其熱處理變形性、可加工性和磨削性。查表選凸模的材料為Cr12，加工工藝過程如表2所示：</p><p><b>　　表2</b>&l

114、t;/p><p>　　13 編制制件沖壓工藝卡</p><p>　　該制件的沖壓工藝過程卡及相應沖壓工藝說明如表3所示：</p><p><b>　　表3總 結</b></p><p>　　經(jīng)過這學期的努力，我完成了沖壓模具設計的畢業(yè)設計。通過這次畢業(yè)設計，我獲得了不小的收獲。</p><p>　

115、　在這個學期的學習中，了解了一定的沖壓模具設計基礎知識。但是由于沒有深入地應用，對所學的知識都沒能很好地掌握，比如對于一些計算公式的適用，就沒有很好地了解。在這次畢業(yè)設計中，進行了大量的計算，比如沖裁力的計算、模具刃口尺寸的計算和模具長度的計算等。通過這些計算，我對課程基礎知識有了比較深入的理解，達到了鞏固理論知識的目的。</p><p>　　在畢業(yè)設計中，參考了不少的文獻，對知識的擴充有了很大的幫助。在實際中我

116、基本沒有接觸過沖壓模具，所以對沖壓模具的了解很少。在參考文獻中，通過閱讀大量的模具裝配圖，對模具的結構有了一定的了解，對以后走向工作有很大的幫助。</p><p>　　畢業(yè)設計要求用Auto CAD出圖，通過繪制模具裝配圖和部分零件圖，我的Auto CAD操作水平也有所提高。</p><p>　　在這次畢業(yè)設計中，我得到了很大的收獲，多方面的知識得到了鞏固和提高。但我的收獲離不開老師的指導

117、和同學們的幫助，在此我對他致以衷心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張如華，趙向陽，章躍榮.沖壓工藝與模具設計[M]：清華大學出版社，2006.3.</p><p>　　[2] 郝濱海，沖壓模具簡明設計手冊[M]：化學工業(yè)出版社，2005.1.</p><p>　　[

118、3] 付建軍，模具制造工藝學[M]：機械工業(yè)出版社，2007.11.</p><p>　　[4] 周玲，沖模設計實例詳解[M]：化學工業(yè)出版社，2007.3.</p><p>　　[5] 周本凱，沖壓模具設計實踐100例[M]：化學工業(yè)出版社，2008.3.</p><p>　　[6] 《沖模設計手冊》編寫組，沖模設計手冊——模具手冊之四[M]：機械工業(yè)出版

119、社，1988.7.</p><p>　　[7] 廖念釗，莫雨松，李碩根，等.互換性與技術測量[M]：中國計量出版社，2007.6.</p><p>　　[8] 丁松聚.冷沖模設計[M]：機械工業(yè)出版社，2001.10</p><p>　　[9] 孫林夫．三維CAD關鍵技術及其發(fā)展[J]．中國制造業(yè)信息化，2003．4:25-54</p><p

120、>　　[10] 《沖壓工藝及沖模設計》編寫委員．沖壓工藝及沖模設計[M].北京:國防工業(yè)出社,1993．42:165-272</p><p>　　[11] 肖祥芷等．沖壓工藝與模具計算機輔助設計[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1996:563—651</p><p>　　[12] 《沖模設計手冊》編寫組.沖壓設計手冊模具手冊之四.北京：機械工業(yè)出版社1988．7: 343—361<

121、;/p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我終于完成了我的畢業(yè)設計。從拿到畢業(yè)設計任務書起，我查閱了大量書籍、期刊和電子資料，盡可能多的了解目前國內模具行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。充分運用自己所學知識、借鑒前人的資料，對給定的塑件進行認真分析，最終確定成型工藝方案。并進一步選擇設備、確定模具結構、動作原理分析、計算零件尺寸、推出機構設計。中期檢查過后，我

122、對自己的思路和設計做了一些調整，最終確定了整個模具的結構。并涉獵了相關英語資料，翻譯了其中一部分。我順利完成了這次畢業(yè)設計。在這里首先要感謝老師在收集材料以及設計過程中給予的指導和幫助。通過老師的指導，我在這段時間內掌握了模設計基本原則以及設計中參數(shù)的選擇方法。中期檢查時檢查老師給予的意見對我以后的設計和進度也有很大的幫助，在這里表示感謝。設計中還引用了不少專家學者的著作，從中學到了很多設計技巧。使我初步認識到了以后工作中可能出現(xiàn)的問題