非圓形工件落料模具設(shè)計(jì)(復(fù)合模-UG）【說明書+CAD+UG】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文
任 務(wù) 書
課題名稱 非圓形工件落料模具設(shè)計(jì)
院 系 機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院
專業(yè)班級(jí)
學(xué)生姓名
起止時(shí)間 2013年1月14日 至 2013年6月7日
指 導(dǎo) 教 師 （簽字） 2013年1月 9日撰寫
教 研 室 主 任（簽字） 2013年1月10日審查
院 系 負(fù) 責(zé) 人（簽字） 2013年1月11日批準(zhǔn)
華中科技大學(xué)武昌分校
畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文類型（打“√”）
畢業(yè)設(shè)計(jì)□ 畢業(yè)論文 □ 創(chuàng)新成果 □
課題目標(biāo)簡(jiǎn)介：
掌握落料模具的設(shè)計(jì)要領(lǐng)及工藝過程。依據(jù)給定零件圖樣，為材料為銅，材料厚度2mm，生產(chǎn)批量為大批量的非圓形件件設(shè)計(jì)落料模具，包括完成非圓形件的工藝分析，模具零部件設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
課題內(nèi)容及具體要求：
零件簡(jiǎn)圖：
具體要求：
1.深入了解落料模具的設(shè)計(jì)過程及要領(lǐng)。
2.對(duì)給定零件進(jìn)行工藝分析，討論分析工藝方案。
3.按照給出的零件，繪出工件模型，并設(shè)計(jì)出制造該零件的模具及構(gòu)成的相關(guān)零部件。
4.采用UG或Pro/E設(shè)計(jì)出模具三維總裝圖、零部件三維圖，并繪制標(biāo)準(zhǔn)的二維圖。
5. 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫，字?jǐn)?shù)不少于10000字。
主要中外文參考文獻(xiàn)（由指導(dǎo)教師選定，至少三篇）
[1] 姜奎華．沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998．
[2] 鄭家賢．沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998．
[3] 陳秀寧，施高義．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．杭州：浙江大學(xué)出版社，2004．
[4] 郝濱海．沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004．
[5] 劉朝儒．機(jī)械制圖．北京：高等教育出版社，2001．
[6] 李慶華．材料力學(xué)．成都：西南交通大學(xué)出版社，2002．
[7] 黃毅宏，李明輝．模具制造工藝．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．
[8] 王存堂．AutoCAD2004模具設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
[9] 袁定福．Pro/ENGINEER Wildfire 模具設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社，2005．
[10] 太田哲，張玉良．沖壓模具結(jié)構(gòu)圖解與設(shè)計(jì)圖解．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1980．
[11] 趙昌盛．實(shí)用模具材料應(yīng)用手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．
同組設(shè)計(jì)者
注：1. 此任務(wù)書一式兩份，一份下達(dá)給學(xué)生，一份由所在系留存。本任務(wù)書應(yīng)由指導(dǎo)教師親自填寫，不得由學(xué)生代填。
2. 此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文開始前一周下達(dá)給學(xué)生。
3. 此任務(wù)書適用于全校各專業(yè)，部分特殊專業(yè)需要變更的，由所在系在此基礎(chǔ)上提出調(diào)整方案，報(bào)學(xué)校審批后執(zhí)行。
2
華中科技大學(xué)武昌分校本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文工作進(jìn)度計(jì)劃表
序號(hào)
學(xué) 期
畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文工作內(nèi)容
學(xué)期教學(xué)周數(shù)
第七學(xué)期
第八學(xué)期
20
21
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2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2012-2013
第一、二學(xué)期
下達(dá)《畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文任務(wù)書》，翻譯外文文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告
2
2012-2013
第二學(xué)期
開題報(bào)告答辯
3
2012-2013
第二學(xué)期
學(xué)生根據(jù)擬定的課題實(shí)施方案，進(jìn)行深入研究
4
2012-2013
第二學(xué)期
撰寫并提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文初槁，指導(dǎo)教師批改論文，給出指導(dǎo)意見，學(xué)生修改論文，定稿。
5
2012-2013
第二學(xué)期
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文格式審查，答辯資格審查
6
2012-2013
第二學(xué)期
答辯前專項(xiàng)檢查〔教研室自查、院（系）復(fù)查與學(xué)校檢查相結(jié)合〕，未通過學(xué)校檢查的專業(yè)不得進(jìn)入答辯環(huán)節(jié)
7
2012-2013
第二學(xué)期
學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文修改，完成答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定工作
8
2012-2013
第二學(xué)期
院（系）整理畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文成績(jī)單，根據(jù)教務(wù)處學(xué)務(wù)指導(dǎo)科的要求及時(shí)上交。
9
10
注：1．此表由指導(dǎo)教師親自填寫，不得由學(xué)生代寫，經(jīng)教研室、系審批后下發(fā)給所指導(dǎo)的學(xué)生人手一份，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文檢查工作進(jìn)度的依據(jù)。
2．“畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文工作內(nèi)容”一欄中，請(qǐng)參照本規(guī)范附件1和附件2的相應(yīng)安排填寫。
3
xxxx學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)
系 部： 指導(dǎo)老師：
專 業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)：
小 組 號(hào)： 組 長(zhǎng)：
同 組 人：
日 期： 年 月 日
目 錄
摘要 3
1.引言 5
1.1模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景 5
1.2.課題來源和研究意義 7
1.3題目研究方法 8
1.4論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 9
2．沖裁件的工藝性分析 10
2.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 11
2.1.1 沖裁件的形狀 11
2.1.2 沖裁件的尺寸精度 12
3 制件沖壓工藝方案的確定 13
3.1 沖壓工序的組合 13
4 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 14
4.1制件排樣圖的設(shè)計(jì) 14
4.1.1 搭邊與料寬 14
4.2 材料利用率的計(jì)算 16
5. 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 17
5.1 沖壓力 17
5.1.1 沖裁力的計(jì)算 17
5.1.2 卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 17
5.2 壓力中心的計(jì)算 18
5.3 壓力機(jī)的選用 19
6. 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 19
6.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 19
6.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法 21
6.2.1 凸模和凹模分開加工 21
6.2.2 凸模和凹模配合加工 21
7 模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 24
8、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
8.1.凸凹模的設(shè)計(jì) 25
8.2.落料凹模的設(shè)計(jì) 25
8.3.沖頭固定板的設(shè)計(jì) 26
8.4選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 27
8.5卸料、壓邊彈性元件的確定 27
9模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
9.1模具類形的選擇 29
9.2定位方式的選擇 29
9.3卸料、出件方式的選擇 29
9.4導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 29
10.模具的動(dòng)作原理 30
11.模具的裝配 31
11.1模裝配 31
11.2模裝配 31
12.結(jié)束語 32
設(shè)計(jì)小結(jié) 33
致 謝 34
參考文獻(xiàn) 35
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(dòng)方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設(shè)計(jì)的完成。冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí),設(shè)計(jì)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(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個(gè)方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上的各項(xiàng)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)。
隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完所有機(jī)械課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是對(duì)我綜合能力的考核，是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，也是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的回顧與檢查。
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此, 我表示衷心的感謝他們對(duì)我的教誨.
沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，通過學(xué)習(xí)這門課程，使我對(duì)沖壓模具有了新的認(rèn)識(shí)，從中也學(xué)到了不少知識(shí)，激發(fā)了我對(duì)沖壓模具的愛好。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
1.引言
1.1模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)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(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在700億至850億美元，同時(shí)，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長(zhǎng)率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年國(guó)內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到700多億，同時(shí)，有近250個(gè)億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)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(zhǎng)到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2005年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預(yù)計(jì)2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國(guó)家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，中國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)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(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，就我國(guó)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(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)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(jìn)口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計(jì)更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計(jì)和制造也越來越趨近于國(guó)際化?，F(xiàn)在模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)和制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)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(jìn)一步推動(dòng)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(jìn)于自動(dòng)化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對(duì)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(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對(duì)整個(gè)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(shí)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(shí)，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(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)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(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)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(jī)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(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、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(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個(gè)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
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(gè)方面：
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
1.2.課題來源和研究意義
本設(shè)計(jì)題目由實(shí)習(xí)單位提供，經(jīng)系指導(dǎo)老師審核通過的。本設(shè)計(jì)題目涉及的主要內(nèi)容是對(duì)沖壓模的設(shè)計(jì), 研究目的是在廠原有的基礎(chǔ)上，對(duì)模具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效益。
在二十世紀(jì)中期甚至更早,國(guó)外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對(duì)模具及模具工業(yè)的高度評(píng)價(jià)與精辟的比喻。例如: “模具是美國(guó)工業(yè)的基石”(美國(guó))；“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富強(qiáng)的原動(dòng)力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國(guó))；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀(jì)未,中國(guó)人才開始認(rèn)識(shí)到其極端重要性,作出了科學(xué)的評(píng)價(jià):“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國(guó))。
21世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代，向著以信息為特征的技術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟(jì)全球化和世界市場(chǎng)一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)，提出了快速反應(yīng)市場(chǎng)的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對(duì)柔性自動(dòng)化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強(qiáng)烈。同時(shí)，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動(dòng)化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動(dòng)化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。
現(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產(chǎn)值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產(chǎn)值。而在亞洲,最高屬于日本,年產(chǎn)值達(dá)200億美元上下。美國(guó)的年產(chǎn)值為50億美元。中國(guó)也在后來居上,現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術(shù)質(zhì)量。雖然我國(guó)沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。而技術(shù)含量低的模具已供過于求,市場(chǎng)利潤(rùn)空間狹小。近五年來,平均每年進(jìn)口模具約為11.2億美元,2003年就進(jìn)口了近13.7億的模具,這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來的模具。這表示中國(guó)大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。
我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。華中工學(xué)院和北京模具廠等在1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開發(fā)的第一個(gè)沖壓模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。21世紀(jì)開始，CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)，其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。
模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADSS，英國(guó)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(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低和制造難等問題，實(shí)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(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
1.3題目研究方法
本論文主要通過具體例子的方式對(duì)沖壓模具的生產(chǎn)流程進(jìn)行介紹、分析、研究。通過對(duì)非圓形工件模具設(shè)計(jì)的說明，詳細(xì)地闡述了沖壓模具生產(chǎn)的一般流程。對(duì)零件加工工藝性分析、零件的加工方式、沖壓模具的結(jié)構(gòu)組成等進(jìn)行介紹并對(duì)沖壓模具生產(chǎn)中常常出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行分析研究。
步驟如下：
（1）零件成型方案確定；
（2）零件零件形狀分析，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)一步提出工藝改良方案；
（3）使用CAD等軟件對(duì)零件進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)模具裝配圖和零件圖；
（4）完成沖壓零件設(shè)計(jì)的文字說明。
1.4論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容
論文主要由緒論、零件的成型工藝分析、工藝方案制定、及設(shè)計(jì)計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，模具缺陷分析等五大部分構(gòu)成。論文主要圍繞該零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)展開，綜合運(yùn)用沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)理論以及AUTOCAD等輔助設(shè)計(jì)軟件，完成設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制模具的裝配圖和零件圖。
2．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(shí)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(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)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(duì)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(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。
在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)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(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)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(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)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(shí)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(gè)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(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
2.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.1 沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
產(chǎn)品材質(zhì)為銅，選用黃銅H62,此材質(zhì)抗拉強(qiáng)度300，抗剪強(qiáng)度260。
此制件的形狀較簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品四周無圓角過渡，這樣設(shè)計(jì)模具時(shí)，凹模熱處理后應(yīng)力集中于尖角處，加工時(shí)容易開裂，便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過快磨損，應(yīng)在產(chǎn)品的四周加上R角，根據(jù)產(chǎn)品材料厚度2.0，確定這里R角最小應(yīng)為R1，更改后的產(chǎn)品圖如下：
2.1.2 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(gè)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(jì)級(jí)普通沖裁。
3 制件沖壓工藝方案的確定
3.1 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(duì)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(jí)來確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。
根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 產(chǎn)品的尺寸較小，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。
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(duì)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?yàn)槟＞咧圃彀惭b調(diào)整較容易，且成本較低。
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，選擇倒裝復(fù)合沖裁方式，其模具壽命較長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
4 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
4.1制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)需考慮如下原則：
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）
合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。
保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
4.1.1 搭邊與料寬
1．搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)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(bǔ)償補(bǔ)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(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)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(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=2.0mm，確定搭邊工作間a1為2.5mm, a為2.5mm。具體排樣圖如下：
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(jìn)的距離成為送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為
S=D+a1 (1)
S=60+2.5=62.5mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
（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(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。產(chǎn)品總長(zhǎng)為99。
當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(99+2×2.5) -0.5 =104-0.5 mm
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=104-0.5 。
導(dǎo)料板間距離：B0=B+Cmin=104+0.5=104.5 mm
Cmin——條料與導(dǎo)料板間的最小間隙。
4.2 材料利用率的計(jì)算
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100% （3）
η=1×3790.29/104.5×62.5×100%=58.03%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
5. 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
5.1 沖壓力
沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。
5.1.1 沖裁力的計(jì)算
平刃口沖裁力可按下式計(jì)算
落料力計(jì)算
F=KLδτ (5-1)
F=1.3×312.1×2.0×260=210.98KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；260-360MP
δ——材料厚度；(mm)
K——系數(shù)，通常K=1.3；
沖孔力計(jì)算
F=nKLδτ (5-2)
F=1×1.3×3.14×16×2.0×260=33.96KN
5.1.2 卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算
生產(chǎn)中常用下列公式計(jì)算
F卸=K卸F落 (5-3)
=0.045×210.98=9.49KN
F退=K退F沖 (5-4)
=0.05×33.96=1.7KN
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，總的沖裁力為F總= F落+F沖+F卸+F頂=256.13KN
5.2 壓力中心的計(jì)算
采用解析法求壓力中心，求XG，YG
建立坐標(biāo)系如下圖：
F右——落料力 F1= Ltσb , 得F1=85.635KN
F左——落料力 F2= Ltσb , 得F2=125.34KN
F3——沖孔力 F3= Ltσb , 得F3=33.96KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=30.5
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=-27.5
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=30.5
根據(jù)合力距定理：
YG = （Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG = （X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0.82
5.3 壓力機(jī)的選用
初步確定壓力機(jī)的型號(hào)：
F公稱≥F總
因此選擇壓力機(jī)的型號(hào)為：J53—63壓力機(jī)
型號(hào)為J53—63壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
630
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
270
直徑80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
22
模柄孔尺寸/mm
直徑60
深度80
最小封閉高度/mm
190
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
80
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
20°
立柱距離/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
前后450
左右400
6. 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
6.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則
設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)。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(shí)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(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)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(duì)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(shí)，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(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)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(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和落料是不同的，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(duì)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(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長(zhǎng)，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)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(gè)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(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，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(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，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?。毫慵菼T10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(shí)，一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選?。粚?duì)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??；對(duì)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(jí)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。
6.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法
6.2.1 凸模和凹模分開加工
這種方法主要適用于圓形或簡(jiǎn)單刃口。設(shè)計(jì)時(shí)，需在圖樣上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足：
δd+δp≤Zmax-Zmin (6-1)
6.2.2 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模或凸模其中一個(gè)，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(yàn)δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時(shí)還能大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)模具的繪圖工作。目前，工廠對(duì)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(jì)制造。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算：
沖孔時(shí) dp=(dmin+XΔ)- δp (6-2)
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp (6-3)
孔心距 Lp=L±δp’ (6-4)
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(duì)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/4
=60-0.5×0.04=59.98+0.02;
Aj2=(Amax-XΔ)+ Δ/4
=38-0.5×0.04=37.98+0.02;
Aj3=(Amax-XΔ)+ Δ/4
=19-0.5×0.04=18.98+0.02;
Aj4=(Amax-XΔ)+ Δ/4
=53.13-0.5×0.04=53.11+0.02;
Aj5=(Amax-XΔ)+ Δ/4
=99-0.5×0.04=98.98+0.02;
落料凸模尺寸： Ah1=(Aj1-2Z)+ Δ/4
=60-2×0.08=59.84+0.02;
Ah2=(Aj2-2Z)+ Δ/4
=38-2×0.08=37.84+0.02;
Ah3=(Aj3+Z)+ Δ/4
=19+0.08=19.08+0.02;
Ah4=(Aj4-Z)+ Δ/4
=53.13-0.08=53.05+0.02;
Ah5=(Aj5-2Z)+ Δ/4
=99-2×0.08=98.84+0.02;
沖孔凸模尺寸： Bj=(Amin+XΔ)- Δ/4
=16+0.2×0.1=16.02-0.02
沖孔凹模尺寸： Bh=(Bj+2Z)- Δ/4
=16+2×0.08=16.16-0.02
7 模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
落料沖孔模結(jié)構(gòu)形式：
下模采用彈壓卸料裝置，上模采用借力打力的方法，用打料桿進(jìn)行打料的方法來卸料，整個(gè)模具結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單，容易加工和裝配，調(diào)試也方便。
8、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1.凸凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
8.2.落料凹模的設(shè)計(jì)
因制件形狀簡(jiǎn)單，總體尺寸不大，選用整體式方形凹模較為合理。選用Cr12MoV為凹模材料。凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得出凹模周界的計(jì)算公式 厚度H=Kb（≥15mm）
式中：b——沖裁件的最大外形尺寸，b=99
K——系數(shù)，查表得K=0.32
則 H=0.32×99=31.68mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=31.68~47.5mm
本設(shè)計(jì)中取c=45mm
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-43圓形凹模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為200×160。硬度：58～62HRC
（如圖）
8.3.沖頭固定板的設(shè)計(jì)
材料：45#
（如圖）
確定其他零件的尺寸參數(shù)
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4，可得復(fù)合模的典型組合尺寸200×160（單位為mm）（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標(biāo)準(zhǔn)，即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。
其零件參數(shù)如下表所示：
凹模周界
凸凹模長(zhǎng)度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
200×160
60
189
210
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
墊板
凸模固定板
凹模
卸料板
凸凹模固定板
墊板
200×160×10
200×160×20
200×160×30
200×160×18
200×160×15
200×160×10
螺釘
圓柱銷
卸料螺釘
樹脂
螺釘
圓柱銷
圓柱銷
M8×60
φ8×50
M8×60
M10×60
φ8×60
φ10×60
8.4選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在189~210mm之間，查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-7選用標(biāo)準(zhǔn)模架：22號(hào)后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架250×2055×189 —210ⅠGB/T2851.1—1990，上模座290×245×35，下模座290×245×40，導(dǎo)柱28×180，導(dǎo)套42×80×60。
8.5卸料、壓邊彈性元件的確定
沖壓工藝中常用的彈性元件有彈簧和橡膠，但是由于這副模具所需的卸料力較大，如果選用彈簧，即使使用8個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧所承擔(dān)的負(fù)荷也將達(dá)到F預(yù)=F卸/n=9490/8N=1186.25N。同時(shí)由于這是一落料模，模具的行程較大，也給彈簧的選用帶來困難。即使試用了彈簧，也勢(shì)必造成為了安裝彈簧而選用較大的模架。因此我們選用橡膠作為卸料的彈性元件。
1、確定卸料橡膠
（1）確定橡膠的自由高度H自，由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表3-9得：
H自=L工/0.25~0.30+h修模
L工 ——沖模的的工作行程（mm）.對(duì)沖裁模而言，L工=t+1
h修?！A(yù)留的修模量
式中，L工為模具的工作行程再加1~3mm。本模具的工作行程為拉升件的厚度加1mm。故L工=3mm，h修模的取值范圍為2~4mm，在這取中間值3mm。
H自=（3/0.3+3）mm=18mm
（2）確定L預(yù)和H裝。由表3-9可得如下計(jì)算公式：
L預(yù)——橡膠的預(yù)壓縮量
H裝——沖模裝配好以后橡膠的高度
L預(yù)=（0.1~0.15）H自=0.1×15mm=1.3mm≈2mm
H裝=H自-L預(yù)=（13-2）mm=11mm
（3）確定橡膠橫截面積A（ mm2）
A=F/q
F——所需的彈壓力
q——橡膠在與壓縮狀態(tài)下的單位壓力
F由前可知為F=9490N，q=0.26~0.50Mpa。在這里由于根據(jù)模具的行程，取q=0.5Mpa
則
A=9490/0.4mm2=23725mm2
（3） 核算橡膠的安裝空間：可以安裝橡膠的空間可按凹模外形表面積與凸凹模地步面積之差的80%估算。經(jīng)計(jì)算A=200×160-3790.29=28209.71mm2，則可以安裝橡膠的面積為S=28209.71mm2，大于所需橡膠面積，因此足以安裝橡膠的需要。
9模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
9.1模具類形的選擇
由沖壓工藝分析和設(shè)計(jì)目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本套模具倒裝落料沖孔復(fù)合模。工序簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，到模具計(jì)算尺寸復(fù)雜。
9.2定位方式的選擇
該模具活動(dòng)部件采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，固定部件采用銷釘定位。
9.3卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖壓的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及推件力的大小,該模具采用彈壓卸料方式比較方便，因?yàn)楣ぜ虾駷?.0mm。利用剛性打料裝置頂出模具零件，從而把產(chǎn)品頂出，即安全又可靠。
9.4導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定
為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該簡(jiǎn)單模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。其導(dǎo)柱和導(dǎo)套則根據(jù)所選定的模架按標(biāo)準(zhǔn)選取。
10.模具的動(dòng)作原理
本模具（裝配圖如圖所示）在一次行程過程中完成制件的落料，沖孔兩道工序的全部工作：
在壓力機(jī)滑塊下行前，卸料板需要用高出凸模1-2毫米。
當(dāng)壓力滑塊下行時(shí)，毛坯料被壓在凹模與卸料板之間，繼續(xù)下行，毛坯料被凸模和凹模，沖頭和凸模之間的小間隙沖壓成出產(chǎn)品。完全將產(chǎn)品切開后，沖床滑塊到最低點(diǎn)，壓力滑塊上行，卸料板將廢料頂出，產(chǎn)品在凹模，上?；阶罡唿c(diǎn)時(shí)，沖床打料將產(chǎn)品打下。完成一次沖壓工序。
本次設(shè)計(jì)的落料沖孔模，在壓力機(jī)的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時(shí)完成兩道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對(duì)條料的定位精度也比較高，因?yàn)樾枰脤?dǎo)料板對(duì)條料寬度進(jìn)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(jià)格相對(duì)較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運(yùn)時(shí)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。
11.模具的裝配
根據(jù)簡(jiǎn)單模的工作特點(diǎn),先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙,試沖,返修.具體過程如下:
11.1模裝配
11.1.1檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
11.1.2將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調(diào)整間隙.
11.1.3的凸模及凹模與上模座,并在次檢查間隙是否合理后,打入銷釘及擰入螺絲.
11.2模裝配
11.2.1要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
11.2.2放在下模座上,再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙,以免發(fā)生干涉及工件損壞.接著依次按順序裝入銷釘,活動(dòng)擋料銷,彈頂橡膠塊及卸料板,檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘,再擰入緊固螺釘,并再次檢查調(diào)整.
11.2.3的上下模按導(dǎo)柱,導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝,檢查間隙及其它裝配合理后裝機(jī)進(jìn)行試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作出相應(yīng)調(diào)整,直到生產(chǎn)出合格制件.
12.結(jié)束語
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q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(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對(duì)80多家國(guó)有專業(yè)模具廠實(shí)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(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
本設(shè)計(jì)就是本著這個(gè)思想對(duì)產(chǎn)品模具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益好的模具，同時(shí)也圍繞著對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個(gè)理念展開設(shè)計(jì)。汽車彎曲件零件形狀較為簡(jiǎn)單，所以加工工藝也不復(fù)雜。通過對(duì)零件圖的綜合分析與實(shí)習(xí)單位的實(shí)際生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點(diǎn)，加工過程又不會(huì)影響制品尺寸，這非常符合實(shí)習(xí)公司的實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)單位能保持全國(guó)模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進(jìn)作用。
整套模具的設(shè)計(jì)過程中使用了先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，在保證模具高精度的同時(shí)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過程，使得設(shè)計(jì)更為便捷。由此可以看到，在大型級(jí)進(jìn)模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進(jìn)模具的設(shè)計(jì)中，使用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)會(huì)是一條必經(jīng)之路。
設(shè)計(jì)小結(jié)
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在理論知識(shí)的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在老師和同學(xué)的幫助下，認(rèn)真獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)的過程中，通過自己實(shí)際的操作計(jì)算，我對(duì)以前所學(xué)過的專業(yè)知識(shí)有了更進(jìn)一步、更深刻的認(rèn)識(shí)，能夠把自己所學(xué)的知識(shí)比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處。到此時(shí)才深刻體會(huì)到，以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)還是有用的，而且都是模具設(shè)計(jì)與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識(shí)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，從最初的領(lǐng)會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，到對(duì)拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算，諸如對(duì)沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)形狀的分析等，不斷地分析計(jì)算，對(duì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較全面深刻的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工藝方案。然后是對(duì)排樣方式的計(jì)算，直到模具總裝配圖的繪制，用時(shí)近一個(gè)月。在這段時(shí)間里，我進(jìn)行了大量的計(jì)算：從材料利用率的計(jì)算，到工序壓力的計(jì)算，再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)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(jì)資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價(jià)值信息的能力。
總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個(gè)過程都有了比較深刻的認(rèn)識(shí)和全面的掌握。使我接受了一個(gè)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(jī)會(huì)。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)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(jì)。但是由于水平有限，錯(cuò)誤和不足之處再所難免，懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師批評(píng)指正，不勝感激。
致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)和說明書的寫作以及實(shí)物制作過程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識(shí)和動(dòng)手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。在他身上，時(shí)刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們?cè)趯ふ屹Y料，解答疑惑，實(shí)驗(yàn)操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對(duì)我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！
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