密封件復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì)【圓形雙孔墊片】(CAD圖紙+說明書)
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大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
2015 屆 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
題 目： 密封件復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì)
子 題：
學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)：
指導(dǎo)教師： 職 稱：
所在系（教研室）：機(jī)電與信息工程系
下達(dá)日期：2014年7月4日 完成日期：2015年6月12日
摘 要
模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長(zhǎng)，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場(chǎng)環(huán)境。本次綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)墊片的復(fù)合沖壓模具，從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)再到工藝計(jì)算，一直到最后的模具裝配圖。同時(shí)，模具也是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量?jī)?yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車性能不斷提高，汽車零部件中對(duì)高精度、形狀復(fù)雜鍛件的需求量越來越大，鍛造新工藝、省材、節(jié)能工藝等技術(shù)的開發(fā)對(duì)于新型汽車零件的生產(chǎn)尤為重要。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，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、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。
本文主要是以密封件為例，設(shè)計(jì)和制定密封件的工藝設(shè)計(jì)和工藝設(shè)備的選擇以及沖壓模具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞： 密封件； 工藝設(shè)計(jì)； 沖壓模具； 模具設(shè)計(jì)
Abstract
With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety.
Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure,floatcompressedneceengththdirectionprocedurework.The?inverted?pendulum?is?a?typical?high?order?system,?with?multi?variable,?non-linear,? strong-coupling,?fleet?and?absolutely?instable.?It?is?representative?as?an?ideal?model?to?prove?new?control?theory?and?techniques.?During?the?control?process,?pendulum?can?effectively?reflect?many?key?problems?such?as?equanimity,?robust,?follow-up?and?track,?therefore.This?paper?studies?a?control?method?of?double?inverted?pendulum?.?First?of?all,?the?mathematical?model?of?the?double?inverted?pendulum?is?established,?then?make?a?control?design?to?double?inverted?pendulum?on?the?mathematical?model,?and?determine?the?system?performance?index?weightmatrix?,??by?using?genetic?algorithm?in?order?to?attain?the?system?state?feedback?control?matrix.?Finally,?the?simulation?of?the?system?is?made?by?.?After?several?test?matrix?value?the?results?are?not?satisfactory?response,?then?we?optimize?matrix?by?using?Genetic?Algorithm.?Simulation?results?show:?The?system?response?can?meet?the?design?requirements?effectively?after?Genetic?Algorithm?optimization.?Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and otherfood, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structuredesign.
Key word: pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop；Fout degreesfreedom
目 錄
摘要............................................................................................................2
Abstract.....................................................................................................3第一章緒論 9
1.1模具工業(yè)簡(jiǎn)介........................................................................................................................5
1.2模具分類..................................................................................................................................5
1.3沖壓模具簡(jiǎn)介........................................................................................................................5
1.4我國(guó)沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì).....................................................................................6
第二章零件的工藝分析擬定 6
2.1沖裁件的工藝性分析 7
2.2確定沖壓工藝方案 7
2.3選擇模具結(jié)構(gòu)形式 7
2.3.1 模具的形式 8
2.3.2 定位裝置 8
2.3.3卸料裝置 8
2.3.4.導(dǎo)向零件 9
2.3.5.模架 9
第三章必要的工藝計(jì)算 10
3.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 11
3.2計(jì)算沖壓力 11
3.3計(jì)算模具壓力中心 12
3.4計(jì)算模具刃口尺寸 13
第四章墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 14
4.1落料凹模? 16
4.2沖孔凸模長(zhǎng)度及強(qiáng)度校核? 17
4.3凸凹模長(zhǎng)度確定及壁厚校核? 18
4.4凸凹模固定板尺寸? 20
4.5墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 22
4.6卸料板的設(shè)計(jì) 23
4.7模座的選擇 23
第五章壓力機(jī)校核? 24
5.1模柄孔的校核? 24
5.2模具閉合高度的校核? 25
5.3壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸的校核? 26
5.4沖裁力校核 27
第六章繪制模具總裝配圖 29
總結(jié) 30
致謝? 31
參考文獻(xiàn) 32
第一章緒論
1.1模具工業(yè)簡(jiǎn)介
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。
隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，模具技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。1. 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展2.模具制造向精密、高效、復(fù)合和多功能方向發(fā)展。3.快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到應(yīng)用。4.特種加工技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展。5.模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。6.模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速。7.模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同。
在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。
1.2 模具分類
模具分為冷沖壓模具、熱鍛模具、塑料模具、鑄造模具、橡膠模具和玻璃模具等。模鍛的分類根據(jù)設(shè)備不同，模鍛分為錘上模鍛，曲柄壓力機(jī)模鍛，平鍛機(jī)模鍛，摩擦壓力機(jī)模鍛等。錘上模鍛所用的設(shè)備為模鍛錘，通常為空氣模鍛錘，對(duì)形狀復(fù)雜的鍛件，先在制坯模腔內(nèi)初步成形，然后在鍛模腔內(nèi)鍛造。精密模鍛則是在模鍛基礎(chǔ)上發(fā)展而來，能夠鍛造一些復(fù)雜形狀，尺寸精度高的零件，如：錐齒輪，葉片，航空零件等。在模鍛錘或壓力機(jī)上用鍛模將金屬坯料鍛壓加工成形的工藝。
汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長(zhǎng)，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場(chǎng)環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國(guó)模具行業(yè)在2007年還呈現(xiàn)出三大亮點(diǎn)：
一、是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出，如已生產(chǎn)出了單套重量達(dá)到100噸的巨型模具及型腔精度達(dá)到0.5μm的超精模具和能與2500次/分高速?zèng)_床相匹配的精密多工位級(jí)進(jìn)模等；模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進(jìn)一步提高，如廣東模具企業(yè)的模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率大都已達(dá)到或超過了80%等；行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個(gè)以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。
二、是行業(yè)骨干隊(duì)伍正快速形成，集群式生產(chǎn)方式得到進(jìn)一步發(fā)展，勞動(dòng)生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有80多家重點(diǎn)骨干企業(yè)，現(xiàn)在，年產(chǎn)模具5000萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有100家左右。骨干隊(duì)伍正在起著帶動(dòng)行業(yè)的作用。繼2006年之后，全國(guó)的模具城得到了進(jìn)一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長(zhǎng)25%以上。模具行業(yè)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率比上年有10%以上的提高。
三、是國(guó)際合作進(jìn)一步發(fā)展，中國(guó)模具正在加速融入世界，因而也為中國(guó)模具今后的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國(guó)模具行業(yè)2007年國(guó)際合作方面的活動(dòng)都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著。在中國(guó)模具工業(yè)2007年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費(fèi)用不斷上漲，2007年又比上年漲了20%左右，致使模具企業(yè)利潤(rùn)空間進(jìn)一步受擠壓，利潤(rùn)率進(jìn)一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求，高層次人才的正常流動(dòng)現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時(shí)，人才素質(zhì)也亟待提高。
隱憂之三是在模具行業(yè)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投入，致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢(shì)和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預(yù)示著企業(yè)今后的競(jìng)爭(zhēng)更為劇烈。競(jìng)爭(zhēng)會(huì)不會(huì)造成今后的大調(diào)整而累及行業(yè)發(fā)展，這已引起一些業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)憂。目前，在部分領(lǐng)域，尤其在中低檔市場(chǎng)上，競(jìng)爭(zhēng)已造成因相互過度壓價(jià)而損害產(chǎn)品質(zhì)量的狀況。
隱憂之四是中國(guó)模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國(guó)外先進(jìn)水平落后許多，這對(duì)今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術(shù)落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國(guó)模具行業(yè)中也不乏可與世界先進(jìn)水平相媲美的企業(yè)，有些產(chǎn)品也并不比世界先進(jìn)水平差，但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言，我們必須承認(rèn)落后，而且總體來說，不是落后一點(diǎn)點(diǎn)，而是落后了許多。總體落后的主要表現(xiàn)是我國(guó)模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比有著較大差距。此外，當(dāng)然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。
1.3沖壓模具簡(jiǎn)介
沖壓模具(StampingTooling)是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。
沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個(gè)主要特征分類：
根據(jù)工藝性質(zhì)分類
（1）沖裁模沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
（2）彎曲模使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
（3）拉深模是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。
（4）成形模是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
1.4我國(guó)沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)
改革開放以來，隨著 民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增 。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造 整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一， 模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＲ恍﹪?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CA國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
雖然中國(guó)模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服 務(wù)。達(dá)到一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工
國(guó)外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火銑削加工電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。
(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或 定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。CNC雕刻機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關(guān)加工廠和使用單位時(shí)刻以敏銳的眼光盯著廠家的動(dòng)向，這也是身為雕銑機(jī)主機(jī)生產(chǎn)廠一點(diǎn)也不敢松懈的真正原因所在。作為用戶當(dāng)然要選合適的設(shè)備，如果選型不當(dāng)，不但不能賺錢反而令陷入為機(jī)器打工的苦澀局面。那么什么樣的機(jī)床才是好機(jī)床？我們認(rèn)為好機(jī)床的定義是這樣的：能夠在短期內(nèi)收回投資的機(jī)床才是好機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準(zhǔn)，這樣花錢和掙錢的比例關(guān)系將直接影響您的生意，所以仔細(xì)分析功能進(jìn)行選型是有效（CNC?engraving?and?milling?machine），嚴(yán)格地講雕是銑的一部分，是購(gòu)買雕刻機(jī)還是購(gòu)買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機(jī)床（HSC?MACHINE）。還是讓我們首先搞清楚三個(gè)機(jī)型區(qū)別：
1、數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備
2、數(shù)控雕銑機(jī)用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設(shè)備
3、高速切削機(jī)床用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設(shè)備深入分析上述設(shè)備的結(jié)構(gòu)可以幫我們做出正確的選擇
一、從機(jī)械角度機(jī)床的機(jī)械分為兩個(gè)部分，移動(dòng)部分和不移動(dòng)部分：工作臺(tái)，滑板，十字花臺(tái)等為移動(dòng)部分，床座，立柱等為非移動(dòng)部分
1、數(shù)控銑加工中心。非移動(dòng)部分鋼性要求非常好移動(dòng)部分鋼性要求非常好優(yōu)點(diǎn)：能進(jìn)行重切削；
缺點(diǎn)：由于移動(dòng)部分同樣龐大，犧牲了機(jī)床靈活性，對(duì)于細(xì)小的部分和快速進(jìn)給無能為力。
2、數(shù)控雕銑機(jī)非移動(dòng)部分鋼性要求好移動(dòng)部分鋼性要以靈活為前題下，盡可能的輕一些，同時(shí)保持一定的鋼性。優(yōu)點(diǎn)：可進(jìn)行比較細(xì)小的加工，加工精度高。對(duì)于軟金屬可進(jìn)行高速加工；缺點(diǎn)：由于鋼性差所以不可能進(jìn)行重切削。
第二章零件的工藝分析擬定
2.1、沖裁件的工藝性分析
（1）材料 2A14是普通鋁合金，具有良好的沖壓性能。
（2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡(jiǎn)單?？走吘噙h(yuǎn)大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。
（3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差，屬自由公差，按IT14級(jí)確定工件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。
2.2、確定沖壓工藝方案
該零件（如右圖）包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
2.3、選擇模具結(jié)構(gòu)形式
2.3.1模具的形式
此工件有兩個(gè)孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外此工件無較高平直度要求，工件要求精度也較低，沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工作表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。所以從操作方便、模具制造簡(jiǎn)單等方面考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。
2.3.2定位裝置
采用擋料銷縱向定位，安裝在卸料板上，并在凹模板開設(shè)讓位孔。
2.3.3卸料裝置
1.條料的卸除 采用彈性卸料板。因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。
2.工件的卸除 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。
3.沖孔廢料的卸除 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凹凸模內(nèi)積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。
2.3.4導(dǎo)向零件
導(dǎo)向零件有許多，如用導(dǎo)板導(dǎo)向則在模具上安裝不便，而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用鋼珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，則雖然導(dǎo)向精度高，壽命長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以不采用；針對(duì)這次加工的產(chǎn)品精度要求不高，采用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡(jiǎn)單，操作又方便，還可降低成本。
2.3.5模架
若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對(duì)稱分布，受力平衡，滑動(dòng)平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個(gè)方向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料。操作者視線不被擋住，結(jié)構(gòu)比較緊湊,本設(shè)計(jì)決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
第三章 必要的工藝計(jì)算
3.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
1、單直排
a、搭邊。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》，確定搭邊直a、a1
t = 8 mm，工件間a1 =7 mm。
側(cè)搭邊 a = 6mm。
b、條料寬度。采用無側(cè)邊裝置，所以
B=（D+2a）= （160+7+7）= 174mm
式中——條料寬度的單向偏差，mm，查表得=-0.15mm
c、送料步距：
S = L + a =100 +6 = 106 mm
d、材料利用率
利用CAD軟件，查得其面積為1163.542mm
條料一個(gè)步距內(nèi)的面積為45×34=1530 mm
=100%=100%=76.04%
排樣圖如下：
3.2計(jì)算沖壓力
沖裁力公式為
P= P+ P
式中 P —— 沖裁力；
P—— 沖孔沖裁力；
P——落料沖裁力。
（1） 沖孔沖裁力P孔。
P= Pt
式中 L ——沖孔周長(zhǎng)；
t ——材料厚度，t=8mm；
——材料抗拉強(qiáng)度，MPa，查手冊(cè)，2A14，=375~460MPa，取=400MPa。
所以 P = Lt=（2×3×2+2×8）×1×400=35168N
（2） 落料沖裁力P落。
P= Lt
所以 P= Lt=（++26×4）×1×4 00
=77605.3N
（3） 卸料力P。
P= K× P
式中 P——卸料力；
K——卸料系數(shù)，查表K=0.04~0.05，取K=0.04。
所以 P= K× P=0.04×77605.3N=3104.212N
（4） 推件力P
P = KPn
式中 K——推料系數(shù)，查表取K=0.055；
n——同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取n=3。
所以 P = KP n=0.055×35168×3N=5802.72N
（5） 總沖壓力P總。沖裁時(shí)，壓力機(jī)的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時(shí)，總的沖壓力為
P =P+ P+ P= P+ P+ P+ P=77605.3+3104.212+35168+5802.72 N=121680.26N122KN
初選壓力機(jī)型號(hào)為：JH23—25。
該壓力機(jī)的主要參數(shù)：
公稱壓力250KN
滑塊行程75mm
最大封閉高度260mm
封閉高度調(diào)節(jié)量55mm
工作臺(tái)尺寸560×370
模柄孔尺寸40×60
3.3 計(jì)算模具壓力中心
由于該零件關(guān)于中心對(duì)稱，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點(diǎn)上。
3.4計(jì)算模具刃口尺寸
落料 設(shè)工件的尺寸為,根據(jù)計(jì)算原則，落料以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。
=（）
D=（D）
=（D）
沖孔 設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基準(zhǔn)尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。
d=(d+x)
d=(d+z)=(d+x+z)
孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中，在工件上沖出孔距為L(zhǎng)兩個(gè)孔時(shí)，其凹模型孔中心距可按下式確定。
L=L
上述式中： 、D ——落料凹、凸模尺寸；
d、 d ——沖孔凸、凹模尺寸；
D ——落料件的最大極限尺寸；
d ——沖孔件孔的最小極限尺寸；
L、 L ——工件孔心距和凹?？仔木嗟墓Q尺寸；
——工件制造公差；
z——最小合理間隙；
x ——磨損系數(shù)；
——凸或凹模的制造公差，可按IT6~IT7級(jí)來選取，也可查選取，或取（），（）。
為了保證初始間隙不超過Z即++,和選取必須滿足以下條件：
+
外形由落料獲得， 16由沖孔同時(shí)得到：
查表得：Z=0.1mm,Z=0.14mm,
則 Z-Z=(0.14-0.1)mm=0.04mm
由于尺寸為自由公差，均為IT14級(jí)，所以×=0.5mm
設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造，則
沖16孔：
d=(d+×)=(16+0.5×0.43) =16.215mm
d=( d+ Z)=(16.215+0.1)=16.315mm
校核：+
0.011+0.0180.14-0.1
0.029<0.04（滿足間隙公差條件）
落料
D=(D- ×)=(30-0.5×0.15) =29.925mm
D=( D- Z)=(29.925-0.1)=29.825mm
校核：+
0.012+0.0080.14-0.1
0.002<0.04（滿足間隙公差條件）
符合精度要求。
第四章墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1落料凹模
1）厚度H
H=K
式中 K——修正系數(shù)，查表K=1.25；
P——落料沖裁力，N，P=77605.3N=78KN。
代入 H=1.25×=24.7mm
取H=20mm
2）長(zhǎng)度和寬度L、B
L=l+2W
式中 W——垂直于送料方向的凹模型孔壁間最大距離。
W1.2 H=1.2×20=24mm
所以 L= l+2W=25×2+12+24×2=110mm
B= B+2W=26+24×2=74mm
取 L=120mm
B=70mm
由于凹模內(nèi)要設(shè)置推件塊，為了使模具加工簡(jiǎn)單，將凹模分成兩塊：凹模板和空心墊板，每塊板的厚度各為10mm。
4.2 沖孔凸模長(zhǎng)度及強(qiáng)度校核
1）沖孔凸模長(zhǎng)度L.
L=H+l
H=(0.6~0.8)H
H=K
l= H
以上各式中 H——凸模固定板厚度；
H——沖孔凸模厚度；
P——沖孔沖裁力；
K——系數(shù)；
l——凸模自由長(zhǎng)度；
H——落料凹模厚度，H=20mm。
所以H=K=1×=15.2mm，取H=16mm
H=(0.6+0.8)H=(0.6~0.8)×16 = 9.6~12.8mm，取H=10mm
l= H=20mm
所以L= H+l=10+20=30mm
2）凸模強(qiáng)度——壓應(yīng)力校核
校核公式為：
式中 P——沖孔沖裁力，N，P=7536N，
F——凸模最小斷面積，F(xiàn)=r=3.14×3×3=28.26mm，
[]——凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa，材料為Cr12，查手冊(cè)，[]=(1000~1600)MPa,取[]=1200MPa.
因?yàn)? ==266.7MPa<[]
所以凸模強(qiáng)度符合要求。
4.3 凸凹模長(zhǎng)度確定及壁厚校核
1）凸凹模長(zhǎng)度H確定
H=H-F+H-1+H=50-20+10-1+20=59mm60mm
式中 H——彈簧的自由長(zhǎng)度，mm，H=50；
F——彈簧壓縮量，mm；
H——卸料板厚度，mm，取H=10mm；
H——固定板厚度，mm，取H=20mm。
2）凸凹模壁厚校核。
查表，倒裝復(fù)合模最小壁厚n=2.7mm，（料厚t=1mm）
此例中n=6-3=3mm> n
所以滿足最小壁厚n> n的要求。
4.4 凸凹模固定板尺寸
凸凹模形狀為矩形120×70,厚度取20mm，與凸凹模過盈配合。
4.5 墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
理論上，確定是否需要墊板的方法如下：
條件：沖裁時(shí)，如果凸模的端部對(duì)模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時(shí)需要凸模端部與模座之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。
式中 ——凸模端面壓應(yīng)力，MPa；
——模座材料許用壓應(yīng)力，鑄鐵約為100MPa，鋼約為200MPa；
P——沖裁力，N；
F——凸模上端面面積，mm；
D——凸模上端面直徑，mm。
墊板形狀和凸模固定板一致，矩形，墊板厚度一般為3~10mm。
墊板材料常用T7或T8工具鋼，熱處理硬度為48~52HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度R0.32~0.63um。
本例中上模部分已有墊板。下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板：本例中，由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合，所以其表面積按固定板面積計(jì)算，很顯然不需要加墊板。因?yàn)榧訅|板之后與沒加之前（下表面積）沒有區(qū)別。
4.6卸料板的設(shè)計(jì)
1）卸料板的形狀和尺寸。
卸料板取矩形板，厚度為H=10mm，卸料板材料選A3或（45鋼），不用熱處理淬硬。
2）卸料板上成形孔的設(shè)計(jì)。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1~0.3mm。
4.7 模座選擇
由于模板周界為120×70mm，所以選
上模座 125×80×30 GB/T2855.5—1990
下模座 125×80×30 GB/T2855.6—1990
材料 HT200 GB9436—88 閉合高度最小140mm，最大165mm。
導(dǎo)柱20×130 GB/T2861.1—1990
導(dǎo)套20×70×28 GB/T2861.6—1990
第五章壓力機(jī)校核
初選壓力機(jī)型號(hào)為：JH23—25.
該壓力機(jī)的主要參數(shù)：公稱壓力250KN 滑塊行程75mm 最大封閉高度260mm
封閉高度調(diào)節(jié)量55mm 工作臺(tái)尺寸560×370 模柄孔尺寸40×60
1.模柄孔的校核
模柄的尺寸為40×80，上模座厚度為30mm，則模柄伸出上模座的高度為50mm<60mm，因此合適。
2.模具閉合高度的校核
模具的閉合高度H=30+15+10+10+10+60+30-1=164mm，而壓力機(jī)的最大封閉高度260mm，其調(diào)節(jié)量為55mm，則壓力機(jī)的最小閉合高度為205mm，大于模具的閉合高度，可以在模具下模座下加墊板，所以此項(xiàng)也可滿足要求。
3.壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸的校核
查手冊(cè)，該型號(hào)模座的外形尺寸為：194×142mm，壓力機(jī)的工作臺(tái)尺寸為560×370mm，符合每邊留出60~100mm的要求，用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板，所以合適。
4.沖裁力校核
沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力P為122KN<壓力機(jī)的公稱壓力250KN，所以合適。
綜上所述：型號(hào)為JH23—25的壓力機(jī)符合要求。
第六章 繪制模具總裝配圖
結(jié) 論
在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度本文所設(shè)計(jì)的是管套壓裝專機(jī)的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。
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致 謝
在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時(shí)，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，實(shí)事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。
經(jīng)過近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動(dòng)。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)樗俏矣眯摹⒂煤顾删偷?，也是我在大學(xué)四年來對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。
四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。
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