原稿-YB240-鏈輪沖壓工藝及模具設(shè)計【沖壓模具設(shè)計稿】

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The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; the size.第一章、緒論模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。模具所涉及的工藝繁多，包括機械設(shè)計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實踐之后的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計，能掌握模具設(shè)計的基本方法和基本理論。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。1.1.沖壓的概念、特點及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）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（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。沖壓件、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。1.2.沖壓的基本工序及模具由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級進和復(fù)合-級進三種組合方式。復(fù)合沖壓在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復(fù)合-級進在一副沖模上包含復(fù)合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。1.3.本次設(shè)計的目的：本次設(shè)計從零件的結(jié)構(gòu)和要求入手，結(jié)合精沖工藝的特點,論述了鏈輪精沖工藝及模具設(shè)計時的選取和模具設(shè)計的主要技術(shù)問題。該零件材料為Q235,材料厚30.1mm，中等批量生產(chǎn),該零件是對稱性的,需經(jīng)過一次淺拉伸，沖孔,再經(jīng)一次復(fù)合精沖完成，精度較高。畢業(yè)設(shè)計是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個重要的專業(yè)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強，應(yīng)用知識面寬。隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產(chǎn)加工。模具已成為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當(dāng)代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟水平。為了更進一步加強我們的設(shè)計能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。一、綜合運用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實際知識，進行一次沖壓模設(shè)計的實際訓(xùn)練，從而提高我們獨立工作能力。二、鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設(shè)計到模具制造整個工藝流程。三、掌握模具設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。由于本人設(shè)計水平有限，經(jīng)驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導(dǎo)，不勝感激。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)。2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性2.1.1.沖壓件的形狀圖1.零件及尺寸此制件的外形是齒輪，形狀較簡單，且對稱，產(chǎn)品材料為Q235，厚度3.0mm。2.1.2.零件的工藝性分析沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差等技術(shù)要求。沖裁件的工藝性是否合理對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。 沖裁件的形狀和尺寸，沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、排樣廢料少。在滿足質(zhì)量要求的條件下，把沖裁件設(shè)計成少廢料、無廢料的排樣形狀。A. 除在少廢料無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時允許工件有尖銳的清角外沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應(yīng)采用圓角過度避免產(chǎn)生清角。B. 盡可能避免沖裁件上過長產(chǎn)生懸臂與狹槽，而應(yīng)使它們的最小寬度b1.5t。C. 沖裁件中孔與孔之間孔與零件邊緣之間的壁厚，因受模具強度和零件質(zhì)量的限制，起值不能太小。一般要求c1.5t;ct。D. 沖裁件的孔徑因受孔凸模強度和剛度的限制不宜太小，否則凸模容易折段和壓彎。沖孔最小尺寸取決與材料的機械性能凸模強度和模具結(jié)構(gòu)。用自由凸模和帶護套的凸模沖制。 沖裁件的尺寸精度和表面粗槽度要求沖裁件的精度要求，沖裁件的精度要求應(yīng)在經(jīng)濟精度范圍以內(nèi)，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟精度不高于I711級，沖孔件比落料件高一級。沖裁件的外形與內(nèi)孔尺寸公差如表2、6、5所示。如果工件精度高與上述要求，則需在沖裁件后進行整修或采用精密沖裁。 沖裁件的尺寸基準(zhǔn)沖裁件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能和制模時的定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差?？孜恢贸叽鐟?yīng)盡量選擇在沖裁過程中不參加變形的變形線上，切不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。產(chǎn)品所用的材料為Q235。屬于普通碳素鋼，其力學(xué)性能如下：=310380Mpa,b=440470Mpa,s=210Mpa。（冷沖壓工藝與模具設(shè)計P322），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT12級確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點應(yīng)該注意：該沖裁件的材料，具有較好的可沖壓性能。由于板料厚度一般，且在各個轉(zhuǎn)角出均有圓角過渡，比較適合沖裁。有一定的生產(chǎn)批量，應(yīng)重視模具材料的選擇和模具結(jié)構(gòu)的確定，保證模具的壽命。 制件較小，從安全考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞?，模具結(jié)構(gòu)上設(shè)計好推件和取件方式。結(jié)合以上工藝分析，本次設(shè)計的課題需要采用精沖模加工。第三章、制件排樣圖的設(shè)計3.1.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。3.1.1 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=3.0mm，由于精沖模具需要增加齒圈壓板，齒圈壓料處于搭邊位置，所以需要增加搭邊值，確定搭邊工作間a1為4.5mm, a為5mm。具體可見排樣圖2。2. 送料步距和條料寬度的確定（1） 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 S=87.5+4.4=91.9mm式中 D平行于送料方向的沖裁寬度；a1沖裁之間的搭邊值。采用定位銷進行定距，步距精度經(jīng)經(jīng)驗估算得到步距公差為正負0.05。（2） 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-=(Dmax+2a)- =(87.5+25)-0.5 =97.5-0.5mm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；條料寬度的單向（負向）公差；第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心4.1.壓力計算精沖總壓力:P=Ps+Pr+Pg 式中:Ps沖裁力，KN; Pr壓料力，KN; P g推件板的反壓力KN; P精沖所需要的總壓力，KN。精沖過程中沖裁力:為精沖時的沖裁力Ps，影響沖裁力的因素主要有:零件尺寸,材料機械性能,材料厚度等.計算公式:Ps=L.S.f式中 L裁切線周長,mm,437.16mm。 S材料厚度,mm;3.0mm?？辜魪姸?KN/mm; f 系數(shù),其值為0.60.9,常取0.9.所以Ps=437.163.03800.9 =448526.16N=448.526KN(三) 齒圈壓板的壓料力齒圈壓料力Pr在精沖過程中的主要作用是:固定材料;對板料沿剪切力周圍施加靜壓力,以利塑剪變形,并在沖裁完后起退料的作用.根據(jù)Pr=L.h.f式中L剪切線周長mm;h齒高度mm;抗拉強度N/mm;f系數(shù),常取4.2.:根據(jù)其他經(jīng)驗:按沖裁力Ps的百分數(shù)選取,即 Pr=(40-60)Ps按齒圈和內(nèi)齒根到型孔邊的面積取 Pr=(F1+F2).式中F1齒形的投影面積,mm F2齒圈內(nèi)齒根到型孔邊間的面積,mm被沖材料的屈服極限,N/mm;因為齒形的角度是固定的,為了計算的方便,可以用齒高進行計算,可以在計算時先查出每毫米周長所需的壓力,再乘以齒圈的總長度,即可得出齒圈壓板的壓料力。本次設(shè)計零件比較小，外形又是齒輪，形狀復(fù)雜，因此建議采用百分數(shù)的比例來計算 計算得:Pr=0.5448.526KN=224.263KN.(四) 推件板的反壓力.頂件器的反壓力Pg對精沖零件的彎曲,沖裁表面錐度,塌角大小,尺寸精度等都有影響.但是過大的反壓力,使凸模過載,影響其壽命。反壓力按下示計算:Pg=F.P式中F零件的受壓面積,mmP零件的單位反壓力,P=2070 N/mm;大面積零件取70N/mm,小面積薄零件取20N/mm。根據(jù)經(jīng)驗公式:Pg=0.2Ps按其它:Pg=(0.10.25)Ps示中Ps沖裁力,N.由原始數(shù)據(jù)取Pg=448.526N/mm計算得Pg=89.71N拉伸力用理論計算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗計算方法，經(jīng)驗公式建立的基點是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險斷面的斷裂力；斷裂與拉伸力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉伸件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實驗確定。拉伸力可按下式計算P=3.14Kd1t P=3.140.72543.0470=172137.312N=172.14KN式中 F拉伸力（N）；d1拉伸直徑（mm）；材料抗拉強度（MPa）；440-470t材料厚度；(mm)沖孔力計算F=KL F=1.3114.73.0380=169985.4N=169.99KN所以精沖外形過程中所需的總壓力為P=Ps+Pr+Pg+P+F=448.526+224.263+89.71+172.14+169.99=1104.629KN。4.2.壓力中心的計算模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （）對稱形狀的單個沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。（）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級進模的 壓力中心可用解析計算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y)，即為所求模具的壓力中心。計算公式為：因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P、Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L、Ln代替，即：F1落料力 F1=KL，得F1=448.526KNF2拉深力 F2=3.14Kd1t，得F2=172.14KNF3沖孔力 F3=KL，得F3=169.99KNY1F1到X軸的力臂 Y1=0X1F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0Y2F2到X軸的力臂 Y2=0X2F2到Y(jié)軸的力臂 X2=0Y3F3到X軸的力臂 Y3=0X3F3到Y(jié)軸的力臂 X3=0根據(jù)合力距定理：YG=（Y1F1+ Y2F2+ Y3F3）/（F1+ F2+ F3）XG=（X1F1+ X2F2+ X3F3）/（F1+ F2+ F3）YGF沖壓力到X軸的力臂；YG=0XGF沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0由于該零件形狀大致對稱，受力基本平衡，所以壓力中心在工件中心，即模具中心。4.3.壓力機的選用為能滿足此壓力的需要，選擇公稱壓力為1600KN的精沖壓力機。其公稱參數(shù)： 滑塊行程：160mm; 公稱壓力行程次數(shù)：32mm; 最大裝模高度：480mm;導(dǎo)軌間距離：750mm;滑塊底面尺寸 前后左右：400630mm，工作臺板尺寸 前后左右：790910mm。第五章、凸、凹模刃口尺寸計算5.1.拉伸模凸凹模圓角半徑對拉伸工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進入凹模時，受拉伸和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使拉伸件表面劃傷或產(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。拉伸的凸凹模之間的間隙對拉伸力、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。拉伸模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。本次設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)為有壓邊圈的，在選擇間隙時可以直接查表，拉伸一次成型，所以查表可知間隙為(1-1.2t)，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拉伸件的回彈。該產(chǎn)品屬于淺拉伸，拉伸處帶有斜面，這樣很容易流進材料，所以只有一道拉伸工序。斜面上的模具間隙為3.0。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。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。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d+pZmax-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。查表，精沖的模具間隙為2C=0.06,所以落料凹模尺寸按下列公式計算：落料時 Dp=(Dmax-X-Zmin)- p (5-2)式中 Dp dp分別為落料凸模的刃口尺寸（mm）；Dmax 為落料件的最大極限尺寸（mm）；工件公差；p凸模制造公差，通常取p=/4；p刃口中心距對稱偏差，通常取p=/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-X)-/4 =87.6-0.50.2=87.5; Aj2=(Amax-X)-/4 =73.3-0.50.2=73.2;落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+/4 =87.5-20.03=87.44;Ah2=(Aj2-2Z)+/4 =73.2-20.03=73.14;沖孔凸模尺寸：dp1=(dmin+X)+/4 =32+0.50.03=32.01；Dp2=(dmin+X)+/4 =35+0.50.04=35.02；沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+2Z)-/4 =32+20.12=32.24，Bh2=(dp2+2Z)-/4 =35+20.12=35.24，第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。6.1.落料拉伸沖孔精沖模結(jié)構(gòu)形式：本次設(shè)計的復(fù)合模，在壓力機的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時完成三道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因為需要用導(dǎo)料板對條料寬度進行導(dǎo)向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價格相對較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運時間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉?biāo)準(zhǔn)件中選取,這樣可有效的降低成本。第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計7.1.拉伸凸模的設(shè)計（如圖），凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用臺階式凸模，凸模與固定板采用過盈配合的方式，與下模板連接，中間沖孔加工刃口臺階，廢料直接從下模板排出：7.2.落料凹模的設(shè)計形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用臺階式，與固定板采用過盈配合的方式，與上模板連接：7.3.齒圈的設(shè)計齒圈壓板的作用就是在精沖前用它先壓入材料,增加對材料的三向壓力,克服精沖中的拉應(yīng)力,防止產(chǎn)生材料的撕裂現(xiàn)象。 齒圈的形狀應(yīng)與型孔的 形狀一樣,即沿型孔形狀等距離放大一圈,但型孔形狀復(fù)雜時,為了加工方便,齒圈形狀也可以簡化為相似形狀。 齒圈壓板上的齒形有尖齒、凸臺狀和斜面齒形三種形式,從齒形的強度加工工藝性能以及對精沖件的質(zhì)量效果來看,各有優(yōu)點,而目前最多采用的就是尖齒形,它的效果較好,在本設(shè)計中,就是采用這種形式的齒形。精沖模的齒形壓板相似于普通沖裁的卸料板,但它除了起卸料作用外更重要的是對精沖材料在剪切過程中施加壓力,并對凸模起導(dǎo)向作用,是精沖模具的一個高精度和高強度的重要構(gòu)件。必須選用高強度?火變形小的合金鋼。它最大優(yōu)點就是端面有尖齒圈,其齒形為銑加工,頂部呈尖齒,允許在長期使用之后變鈍,且不用整修。齒圈壓板的外形結(jié)構(gòu)及尺寸固定方法均與凹模相同.在設(shè)計中,齒高,護板高及材料厚度的尺寸關(guān)系為hHt。齒圈壓板是凸模的導(dǎo)向體,在精沖過程中作相對運動,齒圈壓板的型孔深度與凸模的工作長度須結(jié)合起來設(shè)計,保證在二者之間有適當(dāng)?shù)木嚯x。齒形參數(shù)，本次設(shè)計材料厚度3毫米，所以可以采用單面齒圈,齒高或各取材料厚度的20%即h=h=r=r=0.2t,設(shè)計中的齒圈壓板的齒形參數(shù)。齒圈的分布，齒圈與刃口形狀的關(guān)系,凹入的缺口比突出部分易于精沖。例如,缺口寬度為材料厚度的1.5倍時,不必沿刃口做齒圈,可以越過缺口。小的內(nèi)孔精沖時不需要齒圈,對于教大的孔(直徑30-40或更大)可以在頂桿面上作齒圈.這時,應(yīng)在頂桿中間開孔,安裝彈簧頂銷,以便頂出廢料。頂桿帶齒圈時,精沖模最好用凸模固定式。因為固定式頂出機構(gòu)的剛性較好,由原始數(shù)據(jù)查得,本精沖模將采用凸模固定式,且越過缺口。根據(jù)已知條件選擇中間導(dǎo)柱圓形模架作為精沖模的模架，其數(shù)據(jù)參數(shù)為：D=200mm; 閉合高度 最小：200mm，最大240mm； 上模座：GB2855.5-81 38027040 1; 下模座：GB2855.6-81 38027045 1; 導(dǎo)柱： GB2861.1-81 32200 35200 2; 導(dǎo)套： GB2861.6-81 3210545 3510550 2。 第八章、壓力機的校核8.1.壓力機的校核1、閉合高度的校核所選壓力機的最大裝模高度為480mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為120mmHmin=480-120=360mm本次設(shè)計模具的的閉合高度H=H上模座+H墊板+H墊板+H凸模+H頂料板+H下固定板+H下墊板+H下模座+2=40+35+18+35+50+10+45+3-3.5 =232.5Hmax-5=475 Hmin+5=365不能滿足 Hmax-5Hmin-5，所以在調(diào)試模具時下模需要增加等高鐵。2、工作臺面尺寸的校核所選壓力機的工作臺尺寸為：左右：910 前后：790而模具的外形尺寸為：380270根據(jù)工作臺面尺寸一般應(yīng)大于模具底座4070mm，工作臺面尺寸滿足。 滑塊行程的校核滑塊行程應(yīng)保證方便地放入毛坯和取出零件，所選壓力機滑塊行程為75mm,滿足。綜上，所選壓力機J23-160滿足需要。第九章、模具的總裝配模具的質(zhì)量取決于模具零件質(zhì)量和裝配質(zhì)量。裝配質(zhì)量又與零件質(zhì)量有關(guān)，也與裝配工藝有關(guān)。裝配工藝視模具結(jié)構(gòu)以及零件加工工藝而有所不同，拼合結(jié)構(gòu)的比整體結(jié)構(gòu)的裝配工藝復(fù)雜；級進模和復(fù)合模的裝配比單工序模要求高。關(guān)于本次設(shè)計的模具裝配，大致有以下幾個要點：1、 裝配時先要選擇基準(zhǔn)件，原則上按照模具主要零件加工時的依賴關(guān)系來確定。可作裝配時基準(zhǔn)件的有：導(dǎo)向板、固定板、凹模和凸模。2、 裝配次序是按照基準(zhǔn)件裝有關(guān)零件：以導(dǎo)向板作基準(zhǔn)件進行裝配時，通過導(dǎo)向板將凸模裝入固定板，再裝入上模座，然后再裝凹模和下模座。 當(dāng)模具零件裝入上、下模座時，先裝作為基準(zhǔn)的零件，在裝妥檢查無誤后，鉆鉸銷釘孔，打入銷釘。后裝的在裝妥無誤后要在試沖達到要求后再鉆鉸銷釘孔及打入銷釘。3、 控制凸模、凹模的間隙裝配時必須控制間隙均勻。4、 沖模試沖沖模在裝配并檢查間隙符合要求后，可進行切紙試沖，檢查切下處是否都是光邊或毛邊。如不一致時說明間隙不夠均勻，需要校正后再切紙，直到合乎要求為止。然后將在裝配時未固定銷釘?shù)纳夏Ｗ蛳履Ｗ娩N釘固定，進行試沖，如不符合要求時再進行調(diào)整間隙，重新鉆鉸銷釘孔。設(shè)計小結(jié)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。了解到?jīng)_裁間隙，拉深系數(shù)，拉深間隙的計算，復(fù)合模的設(shè)計過程，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。本次畢業(yè)設(shè)計歷時一個月左右，從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進行設(shè)計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近一個月。在這段時間里，我進行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計算以及主要零部件強度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力?？傊?，通過本次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認認真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計的，也應(yīng)該認認真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導(dǎo)老師批評指正，不勝感激。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?？傊?，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。參考文獻1朱光力主編. 模具設(shè)計與制造實訓(xùn).第1版. 北京：高等教育出版社. 2002. 1341562吳詩 主編. 沖壓工藝及模具設(shè)計 . 第1版. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社. 2001. 40453溫松明主編. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ). 第2版. 長沙：湖南大學(xué)出版社. 1998. 454馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森編. 模具設(shè)計與制造簡明手冊. 第1版.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社. 1985. 1 805劉朝儒 彭福蔭 高政一主編. 機械制圖. 第3版. 北京：高等教育出版社.20016張代東主編. 機械工程材料應(yīng)用基礎(chǔ). 第1版.北京：機械工業(yè)出版社.2001.851037王衛(wèi)衛(wèi)主編. 材料成型設(shè)備. 第1版.北京：機械工業(yè)出版.2004. 47488傅建軍主編. 模具制造工藝. 第1版.北京：機械工業(yè)出版社.2005. 24259王新華主編. 沖模設(shè)計與制造實用計算手冊. 北京：機械工業(yè)出版社.2004年8月第1版. 2 1510王新華 袁聯(lián)富主編.沖模結(jié)構(gòu)圖冊. 第1版. 北京：機械工業(yè)出版社. 2003. 11李志剛.中國模具設(shè)計大典M 江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.1.12成大先.機械設(shè)計手冊M 化學(xué)工業(yè)出版社 2006.13鐘毓斌.沖壓工藝與模具設(shè)計M2000.5.32