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xxxx學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計
系 部： 指導(dǎo)老師：
專 業(yè)：模具設(shè)計與制造 班 級：
小 組 號： 組 長：
同 組 人：
日 期： 年 月 日
目 錄
摘 要 4
第一章、引言 5
第二章、沖裁件的工藝性分析 7
1.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 8
1.1.1.沖裁件的形狀 8
1.1.2.沖裁件的尺寸精度 8
第二章、制件沖壓工藝方案的確定 9
2.1.沖壓工序的組合 9
2.2.沖壓順序的安排 9
第三章、制件排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算 10
3.1.展開尺寸的計算 10
3.2.制件排樣圖的設(shè)計 11
3.2.1.搭邊與料寬 11
3.3.材料利用率的計算 12
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 14
4.1.落料沖孔模 14
4.2.彎曲翻孔力的計算 15
4.4.壓力中心的計算 16
4.5.壓力機的選用 17
第五章、凸、凹模刃口尺寸計算 18
5.1.彎曲模 18
5.2.落料，沖孔凸、凹模刃口尺寸 19
5.2.1計算原則 19
5.2.2.凸模和凹模配合加工 21
5.3.翻孔模尺寸計算方法 22
第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 24
6.1.落料沖孔模結(jié)構(gòu)形式： 24
6.2.彎曲翻孔模的結(jié)構(gòu)形式 25
第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 26
7.1.落料凸凹模的設(shè)計 26
7.2.落料凹模的設(shè)計 26
7.3.凸凹模固定板的設(shè)計 27
7.4.彎曲凹模的設(shè)計 27
7.5.彎曲凸模的設(shè)計 28
第八章、模具零件的加工 29
第九章、模具的總裝配（以落料沖孔模為例） 30
設(shè)計小結(jié) 31
致 謝 33
參考文獻 34
本科畢業(yè)設(shè)計
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計 托盤沖壓工藝與模具設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級：
學(xué) 號：
作者姓名：
2015 年 3 月 28 日
摘 要
隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展，逐漸由以前手動方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設(shè)計的完成。冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對所學(xué)知識的一次總檢驗，是走向工作崗位前的一次實戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運用所學(xué)課程的理論和實踐知識,設(shè)計一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計資料，繪圖及編寫設(shè)計技術(shù)文件等。
沖壓工藝與模具設(shè)計應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動強度、環(huán)境的保護以及生產(chǎn)的安全性各個方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達到設(shè)計圖樣上的各項技術(shù)要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計資料，繪圖及編寫設(shè)計技術(shù)文件等。
第一章、引言
模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內(nèi)模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計為700億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預(yù)計2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標(biāo)志，就我國而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當(dāng)初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機輔助設(shè)計和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計和制造人員的重復(fù)勞動，使設(shè)計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應(yīng)用更進一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應(yīng)用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點。
沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
第二章、沖裁件的工藝性分析
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。
在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。
模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。
沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。
在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。
沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
1.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
1.1.1.沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較簡單，且對稱，產(chǎn)品屬于彎曲件，無圓角過渡，為便于模具的加工和減少沖壓時在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時也可以防止尖角部位刃口的過快磨損，在設(shè)計模具時需要考慮增加R角。所使用的材料為08鋼，其抗拉強度為330-450MPa，抗剪強度為260-360MPa，屈服點200MPa。
1.1.2.沖裁件的尺寸精度
沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個方面的指標(biāo)來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標(biāo)注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟級普通沖壓。
第二章、制件沖壓工藝方案的確定
2.1.沖壓工序的組合
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
沖裁方式根據(jù)下列因素確定：
1. 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 對于年產(chǎn)量需求100萬件的該產(chǎn)品來說，采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模較合適。
2.根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。
3.根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 該產(chǎn)品連桿的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件。
4.根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定, 對復(fù)雜形狀的沖裁件來說，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因為模具制造安裝調(diào)整較容易，且成本較低。
5.根據(jù)操作是否方便與安全來確定 復(fù)合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。
綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇復(fù)合沖裁的沖壓方式，其模具壽命較長，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
2.2.沖壓順序的安排
根據(jù)下章工藝的計算，本次產(chǎn)品共有，落料、沖孔、彎曲、翻孔等工序，結(jié)合計算和工序的合理安排，本次設(shè)計，可以將落料沖孔合并成復(fù)合模，翻孔彎曲復(fù)合模。具體工藝計算見下章。
第三章、制件排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算
3.1.展開尺寸的計算
彎曲件毛坯展開尺寸，通常按產(chǎn)品中性層不變原則確定。
彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長度不變的原理來求出的，對于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認(rèn)為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時，中性層的位置為
ρ=r+t/2
式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑
t——板料的厚度，
而當(dāng)需要精確的求出彎曲毛坯的展開長度時，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進行毛坯展開長度的計算了，這需要一個中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。
本產(chǎn)品，尺寸沒標(biāo)公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計算，
彎曲公式是L=L1+2L2+2R
經(jīng)過實際計算 L1=55.6
此尺寸目前是待定，在實際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)。本次設(shè)計取整55。
翻孔預(yù)孔尺寸的計算
可根據(jù)公式
d=D-2(H-0.43r-0.72t)
式中 d——預(yù)孔直徑（mm）；
D——翻孔直徑（mm）；18.5
H——翻孔高度（mm）；6
t——材料厚度；(mm)；1.5
r——翻孔圓角；0.5
經(jīng)計算 d=18.5-2×（5.5-0.43×0.5-0.72×1.5）=10.09,根據(jù)實際調(diào)整此尺寸為10。
展開圖紙如下圖所示，根據(jù)材料厚度及產(chǎn)品外形大小，四周增加R角選取R1：
3.2.制件排樣圖的設(shè)計
排樣時需考慮如下原則：
1.提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀）
2.合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。
3.模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。
4.保證沖件的質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。
3.2.1.搭邊與料寬
1．搭邊 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。搭邊的作用是補償補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。
搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時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，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。
搭邊值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.5mm，確定搭邊工作間a1為1.8mm, a為2.0mm。
2．送料步距和條料寬度的確定
送料步距 條料在模具上每次送進的距離成為送料步距。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為
S=D+a1 (3-1)
S=36+1.8=37.8mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
采用導(dǎo)正銷進行定距，步距精度經(jīng)經(jīng)驗估算得到步距公差為正負(fù)0.023。
3.條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導(dǎo)料板之間送進，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
當(dāng)用孔定距時，可按下式計算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ (3-2)
=(55+2×2.0) -0.5 =59mm
式中 B——條料的寬度（mm）；
Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；
a——側(cè)搭邊值；
Δ——條料寬度的單向（負(fù)向）公差；
剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=59-0.5 。
3.3.材料利用率的計算
一個步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100% （3-3）
η=1×55×36/59×37.8×100%=88.78%
式中 F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心
4.1.落料沖孔模
落料力計算
F=KLδτ (4-1)
F=1.3×180.28×1.5×360=126556.56N
=126.56KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長度（mm）；CAD計算180.28
τ——材料抗剪強度（MPa）；260-360MPa
δ——材料厚度；(mm)；1.5
K——系數(shù)，通常K=1.3；
沖孔力計算
F=KLδτ (4-2)
F=1.3×3.14×（3+3+3+3+10）×1.5×360=48494.16N
=48.5KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長度（mm）；4個3mm的孔和1個10mm的孔
τ——材料抗剪強度（MPa）；260-360MPa
δ——材料厚度；(mm)；1.5
K——系數(shù)，通常K=1.3；
F卸=K卸F (4-3)
=0.05×（126.56+48.5）=8.75KN
F卸=K卸F (4-4)
=0.045×（126.56+48.5）=7.87KN
式中 F——沖裁力；
F卸、F頂——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù)
綜上所述，總的落料沖孔力為F總=126.56+48.5+8.75+7.87=191.68KN
4.2.彎曲翻孔力的計算
翻孔力一般不大，可按以下公式近似計算
P=1.1*3.14（D-d）tσ (4-5)
其中
P——翻孔力（N）；
D——翻孔后的孔徑（mm）；20
d——翻孔預(yù)孔的孔徑（mm）；10
t——材料厚度（mm）；1.5
σ——材料屈服極限；(MPa)，200MPa
計算P=1.1×3.14×（20-10）×1.5×200=10362N=10.36KN
彎曲力的計算，彎曲力和產(chǎn)品寬度和彎曲R角有關(guān)，產(chǎn)品外形尺寸要求不高，所以無需計算彎曲回彈，產(chǎn)品一次彎曲即可。
此工件彎成U形時力的計算，產(chǎn)品彎曲寬度公差1mm，所以計算彎曲力可以按自由彎曲計算，無須校正，所以無須計算校正力
P=0.7(kbttδb)/(r+t) (4-6)
=0.7×(1.3×36×1.5×1.5×450)/(2+1.5)
=9477N
=9.5KN
P—材料在沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力
b—彎曲件的寬度
t—彎曲件厚度
r—彎曲件內(nèi)彎角半徑
k—安全系數(shù)
δb—材料的強度極限
δb查表=330～450,取450
頂出力計算：
P1=（0.3-0.8）P (4-7)
=0.8×9477
=7581.6N
=7.58KN
綜上所述，彎曲翻孔力F總=10.36+9.5+7.58=27.44KN
4.4.壓力中心的計算
采用解析法求壓力中心，求XG，YG（以落料沖孔模為例）
建立坐標(biāo)系如下圖：
F1——沖孔力 F1=KLδτ， 得F1=6.61KN
F2——沖孔力 F2=KLδτ， 得F2=6.61KN
F3——沖孔力 F3=KLδτ， 得F3=6.61KN
F4——沖孔力 F4=KLδτ， 得F4=22.04KN
F5——落料力 F5=KLδτ， 得F5=126.56KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=0
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=0
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=0
X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=0
Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0
X5——F5到Y(jié)軸的力臂 X5=0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3…）/（F1+F2+F3…）
XG=（X1F1+X2F2+X3F3…）/（F1+F2+F3…）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0
4.5.壓力機的選用
根據(jù)壓力大小，模具大小及模具閉合高度，初步確定壓力機的型號：
F公稱≥F總
因此選擇壓力機的型號為：J23—25壓力機
型號為J23—25壓力機的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
250
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
80
直徑70
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
100
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最大封閉高度/mm
250
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
70
滑塊中心線至床身距離/mm
190
床身最大可傾角
20°
立柱距離/mm
260
工作臺尺寸/mm
前后300
左右560
工作臺孔尺寸
180
第五章、凸、凹模刃口尺寸計算
5.1.彎曲模
彎曲凸、凹模圓角半徑對產(chǎn)品工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進入凹模時，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使產(chǎn)品件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。
凸、凹模之間的間隙對彎曲力、制件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙過大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過小，增加摩擦，導(dǎo)致之間邊薄嚴(yán)重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。
彎曲模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。
在選擇間隙時可以直接查表，可知間隙為(1-1.1t)，t為材料厚度。
凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和彎曲的回彈。由于產(chǎn)品彎曲精度要求不高，所以彎曲時，本設(shè)計中考慮一次彎曲成型，忽略產(chǎn)品彎曲回彈的尺寸，所以本設(shè)計中凸模與凹模間隙為1.0t，即1.5。
凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應(yīng)達到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。
（1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
L d=（Lmax –0.5Δ）
凸模尺寸為
L p=（Ld–0.5Δ–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
L p=（Lmin +0.4Δ）
凹模尺寸為
L d=（Lp+0.4Δ+Z）
其中 L—彎曲件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—彎曲件的尺寸偏差
L d—凹模的基本尺寸
L p—凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計算如下，制件標(biāo)注外形尺寸，按此公式計算
凹模尺寸為
Ld=（Lmax –0.5Δ）=45.5；
凸模尺寸為
Lp=（Ld–0.5Δ–Z）=42.5；
5.2.落料，沖孔凸、凹模刃口尺寸
5.2.1計算原則
設(shè)計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸模孔口中推出或頂出零件都將省力。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對尺寸精度的影響：
間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計落料模時，凹模基本尺寸應(yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選取：零件精度IT10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。
不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時，一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級選??；對于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來選取；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標(biāo)注公差，則可按IT14級取值。
零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無變化的尺寸除外。
5.2.2.凸模和凹模配合加工
配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€，然后依此為基準(zhǔn)再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準(zhǔn)件的公差，不必檢驗δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時還能大大簡化設(shè)計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產(chǎn)的模具或沖制復(fù)雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設(shè)計制造。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時 dp=(dmin+XΔ)+δp (5-1)
落料時 Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)-δp (5-2)
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸： Aj1=(Amax-XΔ)+ Δ
=55.1-0.5×0.2=55;
Aj2=(Amax-XΔ)+ Δ
=36.2-0.5×0.4=36;
Aj3=(Amax-XΔ)+ Δ
=1.02-0.5×0.04=1;
落料凸模尺寸： Hj1=（Aj1-2Z)+ Δ
=55-2×0.05=54.9;
Hj2=（Aj2-2Z)+ Δ
=36-2×0.05=35.9;
Hj3=（Aj3-Z)+ Δ
=1-0.05=0.95;
沖孔凸模尺寸： Bj1=(Amin+XΔ)+Δ/4
=2.9+0.5×0.2=3；
Bj2=(Amin+XΔ)+Δ/4
=9.9+0.5×0.2=10；
沖孔凹模尺寸： Nj1=(Bj1+2Z)- Δ/4
=3+2×0.05=3.1；
Nj2=(Bj2+2Z)- Δ/4
=10+2×0.05=10.1；
5.3.翻孔模尺寸計算方法
利用模具把板料上的孔緣或者是外緣翻成豎邊的沖壓加工方法叫做翻孔和翻邊，這是沖壓加工常用的加工方法。使用比較廣泛。
本次設(shè)計為內(nèi)孔翻邊設(shè)計，也叫翻孔，主要的變形是坯料受切向和徑向拉伸，越接近預(yù)孔邊緣變形越大。因此，圓孔翻邊的失敗往往是邊緣拉裂，拉裂與否取決于拉伸變形的大小，圓孔拉伸的變形程度用翻孔前預(yù)孔直徑d與翻孔后的平均直徑D的比值K表示。
K=d /D
K為翻邊系數(shù)，顯然，K值越小，變形程度越大，圓孔翻邊時孔邊瀕臨破壞的翻邊系數(shù)，稱為最小翻邊系數(shù)。（也叫極限翻邊系數(shù)）
最小翻邊系數(shù)的大小，主要取決于材料的塑性，預(yù)孔的表面質(zhì)量和硬化程度，材料的相對厚度、凸模工作部分的形狀等因素。
本次設(shè)計的材料是08鋼，厚度為1.5，屬于軟鋼，查表得極限翻邊系數(shù)為0.52-0.65，而實際計算K=10/18.5=0.54，由于0.54＞0.52，所以能一次翻孔。
在設(shè)計模具時，可以采用預(yù)孔定位。
翻孔凹模尺寸，Dj1=(Dmax-XΔ)+ Δ
=20-0.5×0.15=19.92;
翻孔凸模尺寸：dj1=(Dj1-2Z)+ Δ
=19.92-2×1.55=16.8;
第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計
6.1.落料沖孔模結(jié)構(gòu)形式：
下模采用樹脂頂料裝置，上模采用打料結(jié)構(gòu)，選擇標(biāo)準(zhǔn)后側(cè)導(dǎo)柱模架。
6.2.彎曲翻孔模的結(jié)構(gòu)形式
采用沖的落料外形定位，下模采用彈簧頂料，上模采用打料裝置，選用標(biāo)準(zhǔn)模架。
第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
7.1.落料凸凹模的設(shè)計
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與固定板過盈配合，過盈量0.02-0.03。
7.2.落料凹模的設(shè)計
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），
7.3.凸凹模固定板的設(shè)計
材料：45#
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與凸凹模過盈配合，過盈量0.02-0.03。
7.4.彎曲凹模的設(shè)計
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
7.5.彎曲凸模的設(shè)計
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
第八章、模具零件的加工
普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準(zhǔn)裝配時，零件圖上的導(dǎo)柱孔在零件加工時就不加工，若以四導(dǎo)柱導(dǎo)套作型腔，凸模相對位置控制基準(zhǔn)時，則凹模及凸模固定板的導(dǎo)柱孔應(yīng)與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。
使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設(shè)計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，在加工模具零件之前要慎重考慮各種細(xì)節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準(zhǔn)，哪些面是基準(zhǔn)面，這一般在訂購模板時會標(biāo)明哪幾個面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準(zhǔn)定下來，當(dāng)然事前必須準(zhǔn)備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當(dāng)表很靠近工件時，不能使用加速進給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個基準(zhǔn)方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點坐標(biāo)，在設(shè)置坐標(biāo)時要將分中器的半徑算進去，這樣才能使主軸對應(yīng)工件原點，x-y平面的坐標(biāo)定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當(dāng)前銑床的刀具起點相一致，否則加工位置就會錯誤，同時還要察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進給速度要根據(jù)觀察來手動調(diào)試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當(dāng)加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當(dāng)程序完成后，刀具就會回原點，繼續(xù)做下一工序。
第九章、模具的總裝配（以落料沖孔模為例）
1、確定裝配基準(zhǔn)件
應(yīng)以凸凹模為裝配基準(zhǔn)件。首先要確定凸凹模在模架中的位置，安裝凸凹模組件，然后用平行板將凸凹模組件和下模座夾緊，在下模座上劃出彎曲孔線，進而安裝下模座其他組件。
2、安裝上模部分
檢查上模部分各個零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝上模，調(diào)整沖裁間隙， 將上模系統(tǒng)各零件分別裝于上模座內(nèi)。
3、安裝下模部分
4、自檢
按沖模技術(shù)條件進行總裝配檢查。
5、檢驗
6、試沖
設(shè)計小結(jié)
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
模具是裝備制造業(yè)的核心，作為機械制造業(yè)的基礎(chǔ)，模具水平基本反映了這個國家工業(yè)水平的高低。我國的模具工業(yè)水平，雖然經(jīng)過改革開放以來30年的追趕，但畢竟底子太薄，到現(xiàn)在為止水平并不高，尤其大中型模具的實力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。30年來，我們利用全球的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的歷史機遇，投入很大資源發(fā)展模具行業(yè)，但基本上還只是一些低端模具發(fā)展較為成熟些，中高端模具發(fā)展遇到眾多瓶頸。目前我國模具遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)需求，國產(chǎn)模具在國內(nèi)市場占有率為低端模具70%，中端模具35%，高端模具不到10%，特別是大型高端模具比如汽車模需要大量進口。我國模具行業(yè)要追趕發(fā)達國家還需要很長的路，國家需要更多的政策引導(dǎo)，企業(yè)需要更加重視研發(fā)而不是代加工.對于我們這樣接受了專業(yè)系統(tǒng)的本科教育大學(xué)生也是未來的模具儲備人才來說，我們具有較高的起點，我們關(guān)注的不應(yīng)該局限于模具技術(shù)，雖然我國模具行業(yè)的進一步發(fā)展遇到的問題主要還是技術(shù)問題，但是我們應(yīng)該把視野放寬些，只有好的企業(yè)才能搞到好的技術(shù)，我們要關(guān)注更多模具市場企業(yè)的經(jīng)營與改善，模具企業(yè)十分也需要我們這樣的人才，既懂技術(shù)又懂管理又了解市場動態(tài)的人才，這才是我們應(yīng)該擔(dān)起振興模具行業(yè)的歷史使命。
畢業(yè)設(shè)計是一種綜合性較強的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學(xué)科廣、綜合性強，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我鞏固了以前學(xué)過的知識，提高了查閱資料的能力，使我更加認(rèn)識到畢業(yè)設(shè)計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設(shè)計能力和動手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。
在本次設(shè)計中，我學(xué)到了許多的東西。首先對于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練；其次，通過模具設(shè)計我對于模具設(shè)計的流程基本上熟悉。這次設(shè)計是對以前所學(xué)的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐。涉及到機械制圖、機械設(shè)計、模具設(shè)計、互換性以及CAD/CAM各個方面的內(nèi)容。
設(shè)計過程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進,力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻資料。由于經(jīng)驗不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。
總之，學(xué)海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！
致 謝
對三年來辛勤教導(dǎo)我的老師和學(xué)校致以最崇高的敬意！
對本次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!畢業(yè)設(shè)計開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)識、在實際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達的胸襟，時刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。
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