壓邊圈沖壓件成形復合模具設計與三維造型【三維SW】

壓邊圈沖壓件成形復合模具設計與三維造型【三維SW】,三維SW,壓邊圈,沖壓,成形,復合,模具設計,三維,造型,SW 李瑞 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 沖壓件成型復合模具設計 及三維造型 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學 生： 李瑞 指導老師： 李益民 完成日期： 2014年6月 1 揚州大學廣陵學院 摘要 模具屬于精密機械的產(chǎn)品，它主要機械零件和機構組成。如成形工作零件、導向零件、定位零件、支撐零件及送料機構、抽芯機構、推出機構等。模具與相應的成形設備（如沖床、塑料注射機、壓鑄機等）配套使用時，可直接改變金屬或非金屬材料的形狀、尺寸、相對位置和性能，使之成形為合格的制件。 在文檔中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展狀況，說明了沖壓模具的重要性與本次設計的意義，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對零件排樣圖的設計，完成了材料利用率的計算。再進行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設計計算，對選擇沖壓設備提供依據(jù)。最后對主要零部件的設計和標準件的選擇，為本次設計模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設計方案畫出模具各零件圖和裝配圖。 關鍵詞：模具設計；復合模 Abstract Mold products are precision machinery, it mainly consists of mechanical parts and bodies，such as forming working parts, parts orientation, positioning parts, supporting parts, positioning components and feed mechanism, core-pulling mechanism, introduced institutions. Mold and the corresponding forming equipment supporting the use of, may directly alter the shape of metal or non-metallic materials, size, relative position and performance, shaping the work piece for qualified. In the first part of the document mainly describes the development of stamping die, stamping die illustrate the importance and significance of this design, and then stamping parts of the process analysis, completed a process to identify programs. The second part of the nesting parts of the design plans to complete the calculation of the utilization of the material further edge blanking process of calculation and Die Design and Calculation of the work of some of the stamping equipment to provide a basis to choose. Finally, the main components of standard design and the choice of design-based mapping tool and provide a basis for forming mold, as well as the assembly drawing to provide the basis of the size. Through the draw in front of mold design and assembly of the parts diagram Fig. 目錄 摘要 2 Abstract 3 1.緒論 6 1.1 模具研究的意義 6 1.2 沖壓技術的發(fā)展 6 1.3 沖壓工藝的基本工序和分類 7 1.4 沖壓成型的特點 7 1.5 此次沖壓模具設計的目的和意義 8 2 零件沖壓工藝分析 9 2.1 材料工藝性分析 9 2.2 零件結構 10 2.3 尺寸精度分析 10 2.4 分析制造零件所需方案 10 2.5 方案的比較 10 2.6 方案的確定 10 2.7 工序的確定 11 3 工藝計算 13 3.1 排樣的設計與計算 13 3.1.1 毛坯形狀的確定 13 3.1.2 毛坯尺寸確定 13 3.1.3 確定搭邊 14 3.1.4 確定條料寬度 14 3.1.5 確定條料的進距 15 3.1.6 材料的利用率 15 3.1.7 排樣圖 15 3.2落料的相關計算 16 3.2.1 落料所需沖裁力、卸料力、頂件力、推件力的確定 16 3.2.2 沖裁模刃口尺寸計算 17 3.3 拉深相關計算 19 3.3.1 拉深次數(shù)的確定 19 3.3.2 拉深所需拉深力、壓料力、彎曲力、翻邊力的計算 20 3.3.3 拉深模工作部分尺寸計算 21 3.4 壓力中心的確定 22 4 模具結構與零件的設計 23 4.1 模具結構形式的確定 23 4.2 模具零件的設計 24 4.2.1 凸模、凹模的確定 24 4.2.2 壓邊圈的確定 25 4.2.3 卸料版的確定 25 4.2.4 推件塊的確定 25 4.2.5 定位零件的選擇 26 4.2.6 緊固零件的選擇 26 4.2.7 模架的選擇 26 4.2.8 導向零件的選擇 27 4.2.9 模柄的選擇 27 4.3 凸模、凹模高度及強度校核 27 4.3.1 高度確定 27 4.3.2 強度校核 28 4.3.3 確定模具的總高度 29 4.4 繪制模具裝配圖及非標準件零件圖 29 5 使用SoildWorks繪制三維圖 30 6 設計總結 31 7 參考文獻 33 1.緒論 1.1 模具研究的意義 模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備。德國人說模具工業(yè)是金屬加工業(yè)中之王，美國人說模具工業(yè)是美國的基石，羅馬尼亞人說模具就是黃金，而日本則說模具是促進社會繁榮富裕的動力。模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”或“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍甚至上百倍。 車、拖拉機、飛機、家用電器、工程機械、動力機械、冶金、機床、兵器、儀器儀表、輕工、日用五金等制造業(yè)中，起著極為重要的作用，模具是實現(xiàn)上述 行業(yè)的鈑金件、鍛件、粉末冶金件、鑄件、壓鑄件、注塑件、橡膠件、玻璃件和陶瓷件等生產(chǎn)的重要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)毛坯或成品零件， 是材料成形的重要方式之一，與切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高和成本低等顯著特點。 模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代經(jīng)濟的基礎工業(yè)。現(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用。 1.2 沖壓技術的發(fā)展 近幾十年來，沖壓技術有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝和新技術的生產(chǎn)中的廣泛應用上，更重要的是人們對沖壓技術認識與掌握的程序有了質(zhì)的飛躍。 在20世紀50年代，沖壓技術還處于主要依靠從實踐中總結出來的沖壓工藝方法和工藝參數(shù)，能夠制造出具有典型特征與規(guī)則形狀的沖壓件。但是對所應用的沖壓成形方法的變形處理和沖壓成形的規(guī)律并不十分了解，缺少必要的理論基礎知識作為實踐工作的指導。因此，當沖壓生產(chǎn)中遇到與變形機理有關較為復雜的問題時，就會感到束手無策，無從下手，只是問題長時間的不到解決。 到20世紀末，沖壓技術有了很大的進步，人們已經(jīng)對常用的各種方法的成形機理有了基本的了解，也總結出一些可以作為沖壓成形理論內(nèi)容的沖壓變形規(guī)律，可以在對沖壓成形機理深入了解的基礎上開發(fā)更為先進的沖壓工藝方法和改進沖壓工藝過程。即使遇到復雜的與變形機理有關的難題也知道用什么方法解決。 沖壓自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結合現(xiàn)代技術信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式—計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer?Integrated?Manufacturing?System）。把產(chǎn)品概念形成、設計、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務全過程通過計算機等技術融為一體，將會給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟效益，使現(xiàn)代沖壓技術水平提高到一個新的高度。 1.3 沖壓工藝的基本工序和分類 由于沖壓件的形狀、尺寸、精度要求、原材料性能等的不同。目前在生產(chǎn)中所采用的沖壓工藝方法是多種多樣的。概括起來可以分為分離工序與成型工序。 分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等。目的是在沖壓過程中，使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離。成型工序可分為彎曲、拉伸、翻孔、翻邊、脹形、縮口、旋壓等。目的是使沖壓毛坯在不破裂的條件下，產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件。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。 1.4 沖壓成型的特點 由于沖壓成形中的毛坯是厚度遠小于板平面尺寸的板料以及由此決定的外力作用方式與大小等原因，致使沖壓成形具有如下幾個非常突出的特點。 （1）由于垂直于板面方向的單位壓力的數(shù)值遠小于板面方向上的內(nèi)應力，所以大多數(shù)的沖壓變形都可以近似的當作平面應力狀態(tài)來處理，是變形力學的分析和工藝參數(shù)的計算等工作，都得到很大的簡化。 （2）在各種沖壓成形方法中，以拉應力作用為主的伸長類沖壓成型過程多于以壓應力為主的壓縮類成形過程。 （3）在沖壓成形時，板料毛坯離得內(nèi)應力數(shù)值接近或等于材料的屈服應力，有時甚至小于板料的屈服應力。而在模鍛和擠壓時，有時毛坯的內(nèi)應力可能超過其屈服應力許多倍。 （4）在沖壓成形中，大多數(shù)情況下，板料毛坯都有某種程度的自由度，常常是只有一個表面與模具接觸，而另側表面是非接觸的自由表面，甚至有時存在板料兩側表面都不與模具接觸的變形部分。 1.5 此次沖壓模具設計的目的和意義： （1）培養(yǎng)學生綜合運用新學知識與技能，提高解決實際問題的能力，從而鞏固、深化已學知識； （2）培養(yǎng)學生調(diào)查研究、熟悉技術政策、運用國家標準、手冊等工具書進行設計、計算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術文件等獨立工作的能力； （3）讓學生建立正確的設計和科學研究思維，樹立實事求是、嚴肅認真的科學工作態(tài)度。 （4）能綜合運用在學校所學的理論和生產(chǎn)實際知識，進行一次沖壓模具的設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高自身獨立學習和工作的能力； （5）為今后走入社會，進入工作崗位進一步深造打下良好的基礎。 2 零件沖壓工藝分析 2.1 材料工藝性分析 設計要求如零件圖（圖2-1）所示。材料為10鋼，厚度為2mm。 圖2-1零件圖 力學性能 硬度HBS≤ δb/MPa δs/MPa δ5/（%） τ/MPa Ψ/（%） 未經(jīng)處理 355 205 31 300 55 137 2.2 零件結構 零件為非旋轉(zhuǎn)體對稱圖形，需進行拉深、沖裁、脹形、翻邊工藝。 2.3 尺寸精度分析 由于圖1-1 未標注公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差。 2.4 分析制造零件所需方案 方案一：全部使用單一模具； 方案二：先使用拉深、落料復合模做出零件基本形狀，再用脹形、落料復合模進一步加工，最后用沖孔及翻邊模具完成零件。 方案三：先用沖孔、落料復合模進行加工，再使用拉深、脹形及翻邊模具完成。 2.5 方案的比較 分析比較上述三種工藝方案，可以看到： 方案一，從生產(chǎn)效率、模具結構和壽命方面考慮，這種方案有利于降低沖裁力合提高模具壽命，同時模具結構比較簡單，操作比較方便。但工序復合程度低，生產(chǎn)率低，需要多道工序，多幅模具的累計誤差大。 方案二，相比方案一節(jié)省了工序，沖孔工序安排在拉深成形后進行，可以保證零件的各孔距尺寸，缺點是復合模具結構復雜。 方案三，相比方案一節(jié)省了工序，但模具結構比方案一復雜，而且拉深安排在沖孔以后進行，孔距不易保證，影響零件精度； 2.6 方案的確定 通過以上的方案分析，可以看出，選用方案二是比較合理的。 考慮到零件的厚度及相關要求，本設計應選用四種模具，第一種為落料、拉深復合模，第二種為落料、脹形復合模，第三種為沖孔模具，第四套為翻遍模具。布置及固定方式應合理。 根據(jù)制件的特點，保證加工尺寸精度，落料、拉深復合模要求先拉深，后進行沖裁落料；落料、脹形復合膜應先脹形，后沖裁落料。 為了保證生產(chǎn)的制件精度達到一定的要求，在設計條料的排樣圖時應該有準確的定位，還應考慮沖裁凸模布置會不會發(fā)生干涉的問題，以及應不應該設置空工位。另外還應計算完成零件所需拉深次數(shù)。 2.7 工序的確定 （1）工序一：拉深、落料。 模具：拉深、落料復合模具； 將毛坯拉深出拉深體，保留法蘭邊；將拉深體外部法蘭邊沖裁出下圖形狀。 如圖2-7-1 圖2-7-1工序一圖 （2）工序二：脹形、落料 模具：脹形、落料復合模具 在拉深面實施脹形加工，下方大圓同拉深方向脹形，上方兩個小圓向拉深方向的反方向脹形。 將拉深體外邊沖裁出零件圖所畫出外形。 如圖2-7-2 圖2-7-2 工序二圖 （5）工序三：沖孔 模具：沖孔、落料復合模具 沖裁出零件所要求的孔：位于拉深面上的三個孔、處于中間脹形圓上的孔和外邊上的六個孔； 如圖2-7-3 圖2-7-3 工序三圖 （6）工序四：翻邊 模具：翻邊模具 對需要翻邊的三個孔實行翻孔加工； 如圖2-7-4 圖2-7-4 工序四圖 3 工藝計算 3.1 排樣的設計與計算 由于該制件毛坯的的形狀，采用無廢料的排樣方法是不可能做到的，但能采用有廢料和少廢料的方法。 3.1.1 毛坯形狀的確定 零件為非旋轉(zhuǎn)體對稱零件，要經(jīng)過多次加工，逐漸成型，因此毛坯形狀應盡可能規(guī)則，以免使得模具形狀過于怪異。 3.1.2 毛坯尺寸確定 零件為非旋轉(zhuǎn)體，毛坯各個部位的尺寸應分開處理。 可將拉深面看作一個大圓與兩個小圓組成，小圓與大圓的連接線按翻邊處理，兩個小圓的連接線按彎曲處理。 將三個圓看作圓筒形拉深件，并設置寬為52的法蘭 根據(jù)帶法蘭的圓筒拉深件計算公式，可算得： 小圓 D毛坯=D2+4dh=1602+4×56×52=197.33mm； 大圓 D毛坯=D2+4dh=3002+4×146×52=353.88mm； d——拉深面直徑（mm）；D——拉深外邊直徑（mm）；h——拉深高度（mm） 因此，毛坯圖為下圖所示：如圖3-1-2 圖3-1-2 毛坯圖 3.1.3 確定搭邊 根據(jù)毛坯外形，由《模具設計與制造簡明手冊》表1-4-14，查得： 使用直排有廢料排樣 根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》表1-4-15，查得搭邊值： 當t=2mm時，a=2mm，b=2mm 3.1.4 確定條料寬度 B=（D+2b+2?）-δ0 D——沖裁件直徑（mm）； b——搭邊值（mm）； ?——材料剪裁時公差，由《模具設計與制造簡明手冊》表1-4-17，查得：?=0.9； 則B=300+2×2+2×0.9=305.8-0.210mm 3.1.5 確定條料的進距 A=B制+a=300+2=302mm 3.1.6 材料的利用率 材料利用率是沖壓工藝中一個非常重要的經(jīng)濟技術指標，其計算可用一個進距內(nèi)沖裁件的實際面積與毛坯面積的百分比表示： η =nAB×100% 式中 n── 一個進距內(nèi)沖裁件數(shù)量； A── 沖件實際面積，單位mm； B── 條料寬度，單位mm。 所以材料的利用率為：η =nAB×100%≈75% 3.1.7 排樣圖 如圖3-1-7所示 圖3-1-7 排樣圖 該零件采取縱向送料方式。 3.2落料的相關計算 3.2.1 落料所需沖裁力、卸料力、頂件力、推件力的確定 （1）沖裁力 選擇平刃口沖裁 P=Ltτ L——刃口周長（mm）;τ——材料抗剪強度（MPa）； 在生產(chǎn)使用中，考慮到刃口變鈍、間隙不均和材料性能波動等因素，通常按以下式計算沖裁力。 P=1.3Ltτ≈1.3Ltδa=850.63×2×300=510.38KN （2）卸料力 Px=KxP Kx——卸料力系數(shù)； 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-2查得，Kx=0.05； Px=510.38×0.05=255.19KN （3）頂件力 Pd=KdP Kd——頂件力系數(shù)； 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-2查得，Pd=0.06； Pd=510.38×0.06=30.23KN （4）推件力 Pt=nKtP Kt——推件力系數(shù)； n——同時梗塞在凸模內(nèi)的工件數(shù)；n=h/t，h為凸模直臂刃口高度（mm），t為材料厚度（mm）； h取5mm，則n=2.5； 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-2查得，Pd=0.55； Pt=2.5×0.55×501.38=701.77KN 3.2.2 沖裁模刃口尺寸計算 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表2-1查得， 凸模尺寸Dp=（D-x?-Zmin）-δp0 凹模尺寸Dd=（D-x?）0+δd D——工件尺寸（mm）； x——磨損系數(shù)，取0.5； 考慮在半徑為40mm的圓弧上，如圖3-2-2-1所示 圖3-2-2-1 小圓部分凸模 由《沖壓工藝與模具設計》查得，精度IT14級，?=1.4，δp=0.2，δd=0.3，Zmin=0.246； Dp=（80-0.5×1.4-0.246）-0.20=79.5-0.20 Dd=（80-0.5×1.4）0+0.3=79.30+0.3 考慮在半徑為110mm的圓弧上，如圖3-2-2-2所示 圖3-2-2-2 小圓部分凸模 由《沖壓工藝與模具設計》查得，精度IT14級，?=1.4，δp=0.3，δd=0.3，Zmin=0.146； Dp=（220-0.5×1.4-0.146）-0.30=219.1-0.30； Dd=（220-0.5×1.4）0+0.3=219.30+0.3； 考慮在半徑為15mm的圓弧上，如3-2-2-3圖所示 圖3-2-2-3 上部突出小圓 由《沖壓工藝與模具設計》查得，精度IT14級，?=1.4，δp=0.4，δd=0.3，Zmin=0.360； Dp=（30-0.5×1.4-0.360）-0.40=28.94-0.30； Dd=（30-0.5×1.4）0+0.3=29.30+0.3； a) 拉深 零件為非旋轉(zhuǎn)體，各個部位應分開處理。 3.3 拉深相關計算 3.3.1 拉深次數(shù)的確定 可將拉深面看作一個大圓與兩個小圓組成，將三個圓看作圓筒形拉深件。小圓與大圓的連接線按翻邊處理，兩個小圓的連接線按彎曲處理。 利用極限相對高度對能否一次拉深成型進行判斷，若工件的相對高度h/d小于或等于查得的極限相對高度[h1/d1]時，則可以一次拉深成型；如果h/d>[h1/d1]時，則不能一次拉深成型，需進行多次拉深。 （1） 小圓筒形件相對法蘭直徑df/d=2.86 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-25，查得修邊余量為δ為2.6mm； 相對高度h/d=0.61mm； 毛坯相對厚度tD×100%=0.81 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-26，查得帶法蘭筒形件第一次拉深的極限相對高度，[h1/d1]=0.75mm； h/d<[h1/d1]，小圓筒形件可一次拉深成型，工序直徑為56mm。 （2）大圓筒形件相對法蘭直徑df/d=2.06mm 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-25，查得修邊余量為δ為4mm； 相對高度h/d=0.36mm。 毛坯相對厚度tD×100%=0.56 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-26，查得帶法蘭筒形件第一次拉深的極限相對高度，[h1/d1]=0.33mm； h/d<[h1/d1]，大圓筒形件可一次拉深成型，工序直徑為146mm。 綜上所述，該零件可以一次拉深成型，取圓角半徑r=4，拉深高度為52mm。 3.3.2 拉深所需拉深力、壓料力、彎曲力、翻邊力的計算 將拉深面看作一個大圓與兩個小圓組成，將三個圓看作圓筒形拉深件。小圓與大圓的連接線按翻邊處理，兩個小圓的連接線按彎曲處理。 （1）拉深力 P=Kπdtδb K——系數(shù)，由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-51查得，K大=1，K小=1.1 P大=1.1×π×56×2×335=129.7KN P小=1×π×146×2×335=307.3KN P=436KN （2）壓料力 Q=Fq F——壓料面積； q——單位壓料力。 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-56查得， q=2.5Mpa 則Q=464.3KN 將零件視作盒形件，由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-37查得， 拉深系數(shù)m1=0.32； 再由《沖模設計與制造實用計算手冊》表1-54查得， 模具需要使用壓邊圈。 （3）彎曲力 V形彎曲力 P1=0.6KBt2δbr+t K——安全系數(shù)，一般取1.3； B——彎曲寬度； r——彎曲半徑。 Pt=0.6×1.3×140×4×3550.5+2=58.5KN 壓料力P2=（0.3~0.8）P1 P2=0.5×58.5=29.3KN （4）翻邊力 P=CLtδb C——系數(shù)，一般0.5~0.8； L——翻邊線的長度 P=0.6×52×2×335=20.9KN 3.3.3 拉深模工作部分尺寸計算 以標注內(nèi)形尺寸，由《沖模設計與制造實用計算手冊》表2-3查得， 凸模尺寸dp=（d+0.4?）-δp0 凹模尺寸Dd=（d+0.4?+2z）0+δd d——拉深件的基本尺寸（mm）； ?——拉深件的公差（mm）； δp——凸模制造的公差； δd——凹模制造的公差； z——凹模單邊間隙；z=t+tn=2.2 由《沖壓工藝與模具設計》查得，精度IT14級，?=1.4，δp=0.87，δd=0.14 尺寸dp=277+0.4×1.4=277.56-0.870； 尺寸Dd=277+0.4×1.4+2×2.2=281.96-0.870； b) 壓力機的確定 本設計采用剛性卸料,下出料的方式,故總的沖壓力 P總=2346.97KN 根據(jù)P壓力機＞P總，選擇固定雙柱臺式壓力機，由《中國模具設計大典》表18.4-22，初選壓力機公稱壓力為4000KN，具體參數(shù)如下表： 公稱壓力（KN） 滑塊中心至床身距離距離(mm) 滑塊行程 (mm) 行程次數(shù) (次/min) 最大封閉高度(mm) 封閉高度調(diào)節(jié)量(mm) 4000 480 200 25 550 150 3.4 壓力中心的確定 沖模的壓力中心應與壓力機滑塊中心重合，否則沖壓時會產(chǎn)生偏斜，導致模具和壓力機的急劇磨損。 本模具有沖裁、拉深、彎曲等各種沖壓工序，其壓力中心的求法為： （1） 選擇基本坐標，如圖3-4-1-1 圖3-4-1-1 基本坐標圖 （2） 各個沖壓力相應的各個壓力中心坐標，如圖3-4-1-2 圖3-4-1-2 各壓力中心坐標圖 （3） 求出壓力中心坐標 由于零件為以y軸為對稱軸對稱圖形，因此x0=0 y0=P1X1+P2X2+…+PnXnP1+P2+…+Pn y0=28.7 壓力中心坐標為（0.28，7） 4 模具結構與零件的設計 4.1 模具結構形式的確定 設計為倒裝式落料拉深復合模，處在上模部分的工作零件既是落料凸模也是拉深凹模，即凸凹模。處在下模部分的工作零件為落料凹模、拉深凸模。 工作時，條料送進，由帶導料板的固定卸料板導向，以擋料銷定位。卸料靠固定卸料板進行。其中，落料凹模高于拉深凸模的距離應大于一個料厚，以保證先落料后拉深。如圖3-5-1所示為 圖3-5-1 落料拉深復合模 根據(jù)目前情況，當材料料厚約在0.6mm以下時，應采用彈壓卸料板，當大于0.6mm時采用固定卸料板較為貼近實際。該制件材料厚度為2mm，故采用固定卸料板。 采用倒裝模具，由于零件的形狀，很難找到凸模與凹模的標準件，因此拉深凸模、凹凸模、落料凹模等相關零部件要以零件形狀確定。 條料使用一個擋料銷釘及兩個導料板定位。 該模具的精度查《沖壓工藝與模具設計》表2-3，模具精度應在IT14級。 4.2 模具零件的設計 4.2.1 凸模、凹模的確定 （1） 拉深凸模的確定 凸模的外形由零件拉深面形狀決定，因此該拉深凸模為非標準件。其尺寸大小為之前在沖模結構尺寸計算中算得的拉深凸模尺寸。 本設計中拉深凸模采用圓柱銷定位凸模的方式，凸模上端與下模座底面接觸，用螺釘完成拉深凸模的固定。 （2） 凹凸模的確定 凹凸模的外形由零件拉深后外邊形狀以及凸模形狀決定，因此該凹凸模為非標準件。其尺寸大小為之前在沖模結構尺寸計算中算得的拉深凹模尺寸以及沖裁凸模尺寸。 凹凸模固定板高度由《中國模具設計大典》第三卷表22.5-16選取，H固定板=15。 本設計中凹凸模上端與固定板下端接觸完成定位，用螺釘將凹凸模、固定板以及上模座相連，完成固定。 （3） 落料凹模的確定 落料凹模的外形由凹凸模決定，因此該落料凹模為非標準件。其工作部分尺寸大小為之前在沖模結構尺寸計算中算得的沖裁凹模尺寸。 本設計中落料凹模采用圓柱銷定位的方式，落料凹模下模座底面接觸，用螺釘完成落料凹模的固定。 4.2.2 壓邊圈的確定 壓邊圈的外形由零件拉深面外邊決定，因此該壓邊圈為非標準件。其尺寸大小為凹凸模大小，高度配合凸模拉深高度使之工作部分高度達到拉深零件所需的高度。 本設計中壓邊圈與下模座底面接觸，用螺釘完成固定。 4.2.3 卸料版的確定 卸料版的外形由落料凹模決定，因此該卸料版為非標準件。其尺寸大小為落料凹模尺寸。 本設計采用剛性卸料，所選規(guī)格參照《中國模具設計大典》第三卷表20.1-33，從表中，查得卸料板最小厚度為12mm，取其厚度為H卸=20mm。 本設計中卸料版與導料板接觸，用螺釘完成落料凹模、卸料版、導料板的固定。 4.2.4 推件塊的確定 推件塊的外形由零件拉深后外邊形狀以及凸模形狀決定，因此該推件塊為非標準件。其尺寸大小為之前在沖模結構尺寸計算中算得的拉深凹模尺寸以及與凹凸模配合的相關尺寸。 本設計中凹凸模與推件塊接觸完成固定，推件塊連接推桿，推動凹凸模工作。 4.2.5 定位零件的選擇 （1） 擋料銷 擋料銷的作用是保證條料送進時有準確的送料進距。本設計選用固定擋料銷定位，安裝在落料凸模的工作端面上，優(yōu)點是能夠使條料準確定位，有利于提高加工精度。 由《沖壓模具設計指導》表5.2-3選取固定擋料銷標準件（JB/T7649.10-2008）,規(guī)格為d=10，d1=4，h=3，L=13 （2） 導料板 導料板是一種通用的導料裝置，一般安裝在凹模上平面的兩側，為平行的兩塊長條板。 由《沖壓模具設計指導》表5.2-17選取導料板（JB/T 768.5-2008） 4.2.6 緊固零件的選擇 緊固模具零件選擇螺釘和銷釘。 螺釘主要承受拉應力，其尺寸及數(shù)量一般根據(jù)經(jīng)驗確定，本設計中均采用標準圓柱頭螺釘，粗牙普通螺紋，規(guī)格為M20×35的四個，規(guī)格為M20×50的8個，規(guī)格為M20×80的4個。 銷釘采用標準圓柱銷，規(guī)格為M10×40的6個 4.2.7 模架的選擇 該零件采取縱向送料方式，由《沖壓模具設計指導》表5.7-1，選擇鑄鐵材料及滑動導向的中間導柱模架（GB/T 2851-2008）。 再由《沖壓模具設計指導》表5.7-3，根據(jù)凹模的最大周界L×B為390mm×314mm，查得上模座參數(shù)為400mm×315mm×55mm，下模座的參數(shù)為400m×315mm×65mm。 4.2.8 導向零件的選擇 導向零件為導柱與導套。 根據(jù)之前選擇的模架，由《沖壓模具設計指導》表5.4-1選擇出導柱標準件，選擇A形導柱（GB/T 2861.1-2008），規(guī)格為A45×300，A50×300。 根據(jù)之前選擇的模架和導柱，由《沖壓模具設計指導》表5.4-2選擇出導套標準件，選擇A形導套（GB/T 2861.3-2008），規(guī)格為A45×53×140，A50×53×140。 4.2.9 模柄的選擇 本設計采用凸緣模柄，優(yōu)點在于凸緣以下部分可加工出容納推板的形孔。此外拆裝方便，適用于比較大的模具。 根據(jù)上模座的厚度H=55mm選擇模柄，由《模具設計制造簡明手冊》表1-10-45，選擇凸緣模柄標準件（JB/T 7646.3-2008），規(guī)格為B76 JB/T 7646.3-2008。 4.3 凸模、凹模高度及強度校核 4.3.1 高度確定 （1） 拉深凸模 拉深凸模高度由零件拉深高度決定，還要考慮壓邊圈高度，因此拉深凸模高度H凸=H零件+H壓邊圈。選取H壓邊圈=48mm，則H凸=100mm。 （2） 凹凸模 凹凸模高度要考慮拉深凸模高度，以配合拉深凸模拉深零件，還應考慮到壓力機所確定的閉合高度。因此選取H凹凸模=150mm （3） 落料凹模 落料凹模位置要配合凸模位置方便送料，高度是由其固定板厚度、卸料板厚度、導料板厚度􀊢還有凹模的修模余量決定的。 故凸模長度L凹模=H凹模+H導料板+H卸料版=85mm+5mm+20mm=100mm 4.3.2 強度校核 （1） 凸模 凸模的強度，通常要核算最小斷面的壓應力和縱向保持穩(wěn)定（不產(chǎn)生彎曲）的最大長度。 凸模直徑或?qū)挾却笥跊_件料厚，由《沖模設計與制造實用計算手冊》表3-1查得壓應力公式： δk=LtτFk≤[δ]； L——沖件輪廓周長（mm）； Fk——接觸面積（mm2），取刃口四周接觸寬度為t/2的面積； [δ]——凸模材料許用壓應力，對于常用合金模具鋼，可取1800~2200（MPa）； δk=LtτFk=2050.38≤[δ]，符合壓應力公式。 凸模固定于模架，由《沖模設計與制造實用計算手冊》表3-1查得最大允許高度公式： Lmax=nEJ0P ； n——系數(shù)，由《沖模設計與制造實用計算手冊》表3-3查得，n=1.223； P——沖裁力（N）； E——凸模材料彈性模量，對于鋼材可取E=210000（MPa）； J0——凸模大端斷面最小慣距（mm4）； Lmax=nEJ0P =256.83mm＞150mm，符合最大允許高度公式。 （2） 凹模 沖模設計時，對于凹模的強度，一般只核算其受彎曲應力時的最小厚度。由《沖模設計與制造實用計算手冊》表3-3查得， 應力 δ彎=1.5PH2≤[δ彎]； 最小厚度 Hmin=1.5P[δ彎] ； P——沖裁力（N）； [δ彎]——凹模材料的許用彎曲應力（MPa），由《沖模設計與制造實用計算手冊》表3-8查得為157MPa； δ彎=1.5PH2=142.075MPa≤[δ彎]，符合公式要求。 4.3.3 確定模具的總高度 模具的閉合高度，是指沖模處于閉合狀態(tài)（工作行程最低點）時，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。模具實際閉合高度為 H=h下模板+h上模板+h凸模+h凹模+t-h h凸?！鼓８叨龋╩m）； h凹?！寄８叨龋╩m）； h下模板——下模座高度（mm）； h上模板——上模座高度（mm）； h——下模板的窩座深度（mm）； H=150mm+48mm+55mm+65mm+2mm=335mm 沖模設計時，必須使沖模的閉合高度與壓力機的閉合高度相適應，通常應滿足下列關系式： （Hmax-5）≥H≥（Hmin+10） Hmax——壓力機最大閉合高度（mm）； Hmin——壓力機最小閉合高度（mm）； 445≥H≥330，符合公式要求。 4.4 繪制模具裝配圖及非標準件零件圖 使用CAD繪制模具裝配圖和零件圖，具體見圖紙，各零件材料選擇根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》選取。 5 使用SoildWorks繪制三維圖 使用SoildWorks軟件繪制模具三維造型，如圖5所示。模具尺寸參照前面的繪制的零件圖，先繪制各個模具單體，最后組裝為三維裝配圖，具體見三維裝配圖與零件圖。 圖5-1 裝配圖 圖5-2 拉深凸模零件圖 圖5-3 凹凸模零件圖 圖5-5 落料凹模零件圖 圖5-6 下模座零件圖 圖5-7 裝配體爆炸視圖 6 設計總結 大學即將結束了，我在這次的畢業(yè)設計中體會到了許多，也學到了許多，主要體現(xiàn)在畢業(yè)設計對自己技能提升的幫助，還有畢業(yè)設計促使我去更好的了解模具的各個結構從而將自己的模具設計的更加的合理，最后就是畢業(yè)設計讓我更好的去了解模具制造過程中的工藝過程。 ??剛開始做畢業(yè)設計的時候不知道從那下手，但是這促使我在工作中去了解模具的結構，然后結合自己的課程設計作品一點一點的去比較，比較相同點和共同點。慢慢的我發(fā)現(xiàn)一切都不在那么復雜了，模具的結構我也開始了解了。 零件是個軸對稱圖形，這與我之前在課程設計中遇到的旋轉(zhuǎn)體有所不同，不能直接從書上套公式了，這讓我有些我從下手，毛坯的形狀確定，計算模具刃口尺寸，我不知道應該如何拉深出這個形狀，也不會計算該凸凹模的刃口尺寸及偏差。最后我找到指導老師，在他的建議下，我想了一個辦法，就是將拉深面分為各個不同的規(guī)則體部分，這樣就可以用公式了，刃口尺寸則一段一段的算，最終完成了任務。 以上是我本次設計遇到的主要問題，有一些小的問題我通過問同學都一一解決了。通過本次設計我感覺不管是在思想上還是在知識積累上都有很大的收獲。在思想上，我應該做事細心，將應該做對的要認真，否則會耽擱自己的設計進展的。 經(jīng)過多方位的學習，在指導老師的幫助下，我認真學習SoildWorks軟件了解了冷沖模具設計時應注重的要點，重新溫習了一遍模具制造工藝。懂得模具成本與設計方案的重大聯(lián)系?？梢哉f本次畢業(yè)設計我學到了很多書本上沒有出現(xiàn)的東西。 在知識積累上，我掌握了將冷沖模具設計的整個過程，并且學會了用相關的工具書。本次設計主要用的工具書是是《中國模具設計大典》第三卷等，通過對模具零件相關參數(shù)的選擇，我慢慢熟悉了這些工具書，知道模架、模柄、模板等零件的選擇和計算。 設計是源頭，設計雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個模具成本的70%～80%。所以，本人在設計時詳盡地考慮了模具結構?；诹慵?mm的厚度，本人采用了剛性卸料裝置，以提高精度和穩(wěn)定性，當然，生產(chǎn)效率不足是個嚴重的缺陷。由于本人知識水平有限，對實踐的缺乏，當中不乏有不足之處，我不會停止學習的腳步，在以后的工作實踐當中不斷地完善和創(chuàng)新。 致謝 行文至此，我的這篇論文已接近尾聲；歲月如梭，我四年的大學時光也即將敲響結束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個轉(zhuǎn)折點上，心中難免思緒萬千，一種感恩之情油然而生。生我者父母。感謝生我養(yǎng)我，含辛茹苦的父母。是你們，為我的學習創(chuàng)造了條件；是你們，一如既往的站在我的身后默默的支持著我。沒有你們就不會有我的今天。謝謝你們，我的父親母親！ 在這四年中，老師的諄諄教導、同學的互幫互助使我在專業(yè)技術和為人處事方面都得到了很大的提高。感謝湖南商學院在我四年的大學生活當中對我的教育與培養(yǎng)，感謝湖南商學院信息學院的所有專業(yè)老師，沒有你們的辛勤勞動，就沒有我們今日的滿載而歸，感謝大學四年曾經(jīng)幫助過我的所有同學。在制作畢業(yè)設計過程中我曾經(jīng)向老師們和同學們請教過不少的問題，老師們的熱情解答和同學們的熱心幫助才使我的畢業(yè)設計能較為順利的完成。在此我向你們表示最衷心的感謝。 7 參考文獻 《沖壓工藝及模具設計》 吳詩惇 機械工業(yè)出版社 《CAD/CAM綜合實訓指導書》 宋愛平 機械工業(yè)出版社 《模具設計與制造簡明手冊》 馮炳堯 上?？茖W技術出版社 《模具設計與制造實用計算手冊》 王新華 機械工業(yè)出版社 《中國模具設計大典》 中國機械工程協(xié)會 江西科學技術出版社 《沖壓模具結構與設計圖解》 （日）太田哲 國防工業(yè)出版 《沖壓工藝學》 李碩本 機械工業(yè)出版社 《沖壓模具設計指導》 伍先明 國防工業(yè)出版社 《沖模結構圖冊》 37