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東南大學(xué)成賢學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 機(jī)械工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 專業(yè) 學(xué)生姓名 樊慧杰 學(xué) 號 04108508 起訖日期 2012.2---2012.5 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 東南大學(xué)成賢學(xué)院 指導(dǎo)教師簽字 專業(yè)負(fù)責(zé)人審查簽字 課題名稱 某包箱角塊的沖壓成形工藝研究及模具設(shè)計(jì) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容和要求 1、選題背景 該包箱角塊由 Q235 板材沖壓成形，產(chǎn)量大（80 萬件/年） ，本課題擬采用級進(jìn)模沖壓成形，以提高生產(chǎn)效率， 降低生產(chǎn)成本。 2、工作內(nèi)容與需要提供的基礎(chǔ)資料 零件圖見圖：材料 Q235，板料厚度 1.5mm。 工作內(nèi)容如下： 設(shè)計(jì)合理的沖壓成形工藝方案； 完成模具總裝圖； 完成模具主要零件的零件圖； 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。 3、要求完成的成果和相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo) （1）文檔 3000 漢字的英文翻譯并附原文； 開題報(bào)告一份，總字?jǐn)?shù)不少于 3000漢字； 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）一份，字?jǐn)?shù)不少于 10000 漢字，符合規(guī)范化格式要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)總結(jié)一份（進(jìn)入學(xué)生檔案） ； （2）實(shí)物成果（如：圖紙、軟硬件、產(chǎn)品等）的規(guī)格與數(shù)量或性能指標(biāo)要求 模具總裝圖不少于一張（A0 號圖紙。首先用手工繪制完成，經(jīng)導(dǎo)師簽字確認(rèn)后方可用計(jì)算機(jī)繪 制） ， 模具主要零件的零件圖不少于八張。 二、工作進(jìn)度要求（按周次填寫） 畢業(yè)設(shè)計(jì)前一學(xué)期末 完成英文翻譯，收集、查閱、文獻(xiàn)資料并準(zhǔn)備開題報(bào)告。 第 1 周 提交英文翻譯，完成開題報(bào)告。 第 2 周 分析比較本零件的各種沖壓工藝方案，確定本次設(shè)計(jì)所采用的方案。 第 3 周 完成各種工藝計(jì)算。 第 4 周 繪制模具總裝圖草圖。 第 5 周 指導(dǎo)教師確認(rèn)后完成模具總裝圖。 第 6 周 完成模具主要零件的零件圖。 第 7 周 期中檢查 第 8 周 修改圖紙。 第 9 周 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。 第 10 周 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。 第 11 周 整理修改畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文） 第 12 周 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）提交 第 13 周 評閱、成果驗(yàn)收，規(guī)范化檢查。 第 14 周 答辯評分 三、主要參考文獻(xiàn)（35 篇） 1李集仁，翟建軍.模具設(shè)計(jì)與制造M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2010 2王孝培.沖壓手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990 3邱永成.多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)M.北京：國防工業(yè)出版社，1987 4馬冬云，郭漢華.包箱角塊的沖壓工藝及成形模具J.機(jī)械工人（熱加工） ，2001，6：45-46 5 M. Firat. Computer aided analysis and design of sheet metal forming processes: Part I The finite element modeling conceptsJ.Material &Design,2007,28:12981303
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目:包箱角鐵沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
年級、專業(yè):
姓 名:
學(xué) 號:
指 導(dǎo) 教 師:
完 成 時(shí) 間:
摘 要
本設(shè)計(jì)是對給定的產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計(jì)算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開尺寸計(jì)算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設(shè)計(jì)所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
【關(guān)鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸
目 錄
引言
一、 工藝分析
二、 工藝方案的確定
三、 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
四、 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
五、 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
六、 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
七、 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(一)、 彎曲凸模的設(shè)計(jì)
(二)、 沖孔凸模的設(shè)計(jì)
(三)、 壓窩凸模的設(shè)計(jì)
(四)、 彎曲模芯的設(shè)計(jì)
(五)、 彎曲凹模的設(shè)計(jì)
(六)、 沖廢料凸模的設(shè)計(jì)
(七)、 切斷凸模的設(shè)計(jì)
(八)、 凹模的設(shè)計(jì)
八、 模具的總裝配
小結(jié)
參考文獻(xiàn)
1.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(shí)，我國的模具產(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(jì)，2005年國內(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)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國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)國家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)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(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，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(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對整個(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(shí)現(xiàn)機(jī)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(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。現(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)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(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．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)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進(jìn)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(shí)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(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，有圓角過渡，便于模具的加工和減少沖壓時(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。
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(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)級普通沖裁。
2 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?yàn)槟＞咧圃彀惭b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，選擇連續(xù)沖裁方式，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
為保證條料送進(jìn)的剛性和穩(wěn)定性以及正確處理工件彎曲成型與載體的連接關(guān)系，應(yīng)考慮沿零件寬度方向橫向排樣，方案有二，一是單邊做載體，每沖次只能生產(chǎn)一件，生產(chǎn)效率低，彎曲是單邊受力，產(chǎn)品不穩(wěn)定，模具壽命短。方案二是成型時(shí)中間做載體，以孔做工藝孔，定位，彎曲時(shí)雙邊受力，受力均勻，產(chǎn)品穩(wěn)定，模具壽命長。最后切斷成兩個(gè)產(chǎn)品，每沖次做兩個(gè)零件，生產(chǎn)效率提高一倍。具體的排樣圖如下：1、切雙面?zhèn)热?、沖工藝孔，2、以工藝孔定位，壓8個(gè)窩，3、沖中間8個(gè)小孔，4、切中間廢料，5、切中間廢料，6、彎曲，7、空工步，8、切中間廢料，9、切斷，產(chǎn)品脫離模具。
3 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
3.1展開尺寸的計(jì)算
根據(jù)應(yīng)變中性層在板料彎曲前后長度保持不變的特性，可將其作為確定彎曲件毛坯長度的依據(jù)。板料在塑性彎曲時(shí)，中性層的曲率半徑的位置同彎曲變形程序有關(guān)，當(dāng)其變形程度較小（r/t>5）時(shí)，應(yīng)變中性層與彎曲毛坯斷面中心的軌跡相重合，即=r+t/2，但當(dāng)變形彎曲程度較大（r/t<5）時(shí)，因變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)榱Ⅲw狀態(tài)，中性層發(fā)生了內(nèi)移。相對彎曲半徑(r/t)愈小，中型層內(nèi)移量愈大，且不是圓弧形狀而類似拋物線形狀，同時(shí)板料變薄也愈顯著。這時(shí)，應(yīng)變中型層的位置，可以按彎曲前后體積不變條件確定。
根據(jù)以上原理，計(jì)算中型層尺寸：
公式是L=L1 + L1 +R
經(jīng)過實(shí)際計(jì)算 L1=147.5
此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。
展開圖紙如下圖所示：
3.2制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)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(qiáng)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(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=1.5mm，產(chǎn)品雙面切側(cè)刃定位，確定搭邊工作間a1為4.0mm, a為2.5mm。兩工件之間切斷部分，由于需要加上工藝導(dǎo)正孔，導(dǎo)正孔直徑一般取5-8毫米，這里取6毫米，加上切斷余量，所以中間切斷寬度取8毫米。
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 S=30+4.0=34mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；
（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。
當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(147.5×2+8+2×2.5) -0.5 =308-0.5 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=3080.5 。
導(dǎo)料板間距離：B0=B+Cmin=308+0.5=308.5 mm
Cmin——條料與導(dǎo)料板間的最小間隙。
具體的排樣圖如下：
3.2 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=2×147.5×30/34×308×100%=84.5%
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；
4. 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
4.1 沖壓力
沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力、彎曲力，卸料力的總稱。
4.1.1 沖裁力的計(jì)算
平刃口沖裁力可按下式計(jì)算
1、切側(cè)刃力力計(jì)算
F1=KLδτ
F=1.3×40×1.5×2×380=59280N
=59.28KN
2、沖導(dǎo)正孔力的計(jì)算
F2=KLδτ
F2=1.3×3.14×6×1.5×380=13960.44N
=13.96KN
3、壓窩力3的計(jì)算
F3=3.14Kd1tδ
F3=8×3.14×0.72×9×1.5×380=92783.232N
=92.78KN
式中 F——壓窩力（N）；
d1——拉伸直徑（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
t——材料厚度；(mm)
K——修正系數(shù)（查表可得），K=1.3
4、沖孔力計(jì)算
F=KLδτ
F=8×1.3×3.14×4.4×1.5×380=81901.248N
=81.9KN
5、切廢料（1）力計(jì)算
F5=KLδτ
F5=2×1.3×（49+49+4）×1.5×380=151164N
=151.16KN
6、切廢料（2）力計(jì)算
F6=KLδτ
F6=2×1.3×（48+48+4）×1.5×380=148200N
=148.2KN
7、彎曲力，此工件U形彎曲時(shí)力的計(jì)算，選計(jì)算公式為
F7=(kbttδb)/(r+t)
=(1.3×30×1.5×1.5×380)/(1.5+1.5)
=11115N
=11.12KN
F7—材料在沖壓行程結(jié)束時(shí)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(qiáng)度極限
δb查表=294～432,取380
8、切廢料（3）力計(jì)算
F8=KLδτ
F8=2×1.3×（40+8）×1.5×380=71136N
=71.14KN
9、切斷力計(jì)算
F9=KLδτ
F9=2×1.3×（50.5+50.5）×1.5×380=149682N
=149.68KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長度（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
δ——材料厚度；(mm)
K——系數(shù)，通常K=1.3；
4.1.2 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
=0.045×（59.28+13.96+92.78+81.9+151.16+148.2+11.12+71.14+149.68）=0.045×779.22=37.4KN
F頂=K頂F
=0.06×779.22=46.75KN
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+F卸+F頂=779.22+46.75+37.4=863.37KN
4.2 壓力中心的計(jì)算
采用解析法求壓力中心，求YGXG
F1——沖側(cè)刃力 F1= Ltσb ，得F1=59.28KN
F2——沖導(dǎo)正孔力 F2= Ltσb ，得F2=13.96KN
F3——壓窩力 F3=3.14Kd1tδ，得F3=92.78KN
F4——沖孔力 F4= Ltσb ，得F4=81.9KN
F5——切廢料（1）力 F5= Ltσb , 得F5=151.16KN
F6——切廢料（2）力 F6= Ltσb , 得F6=148.2KN
F7——彎曲力, F7=(kbttδb)/(r+t)，得F7=11.12KN
F8——切廢料（3）力 F8= Ltσb , 得F8=71.14KN
F9——切斷力 F9= Ltσb , 得F9=149.68KN
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=136
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X1=136
Y2——F2到X軸的力臂 Y1=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=102
Y3——F3到X軸的力臂 Y2=0
X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=68
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=0
X5——F5到Y(jié)軸的力臂 X5=51
Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0
X6——F6到Y(jié)軸的力臂 X6=17
Y6——F6到X軸的力臂 Y6=0
X7——F7到Y(jié)軸的力臂 X7=-34
Y7——F7到X軸的力臂 Y7=0
X8——F8到Y(jié)軸的力臂 X8=-102
Y8——F8到X軸的力臂 Y8=0
X9——F9到Y(jié)軸的力臂 X9=-153
Y9——F9到X軸的力臂 Y9=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 =6.0
4.3 壓力機(jī)的選用
初步確定壓力機(jī)的型號：
F公稱≥F總
因此選擇壓力機(jī)的型號為：JD21—100壓力機(jī)
型號為JD21—100壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
1000
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
120
厚度100
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
75
模柄孔尺寸/mm
直徑60
深度70
最大封閉高度/mm
400
滑塊底面積尺寸/mm
前后560
封閉高度調(diào)節(jié)量
85
左右800
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
20°
立柱距離/mm
480
工作臺尺寸/mm
前后600
左右1000
5. 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
5.1 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(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(shí)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，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。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??；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。
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 (5-2)
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp (5-3)
孔心距 Lp=L±δp’ (5-4)
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）；
切廢料凸模尺寸： Aj1=(Amax-XΔ)+ Δ
=50-0.5×0=50+0.02;
Aj2=(Amax-XΔ)+ Δ
=4-0.5×0=4+0.02;
Aj3=(Amax-XΔ)+ Δ
=50-0.5×0=50+0.02;
Aj4=(Amax-XΔ)+ Δ
=8-0.5×0=8+0.02;
切廢料凹模尺寸：Ah1=(Aj1+2Z)+ Δ
=50+2×0.05=50.1+0.02;
Ah2=(Aj2+2Z)+ Δ
=4+2×0.05=4.1+0.02;
Ah3=(Aj3+2Z)+ Δ
=50+2×0.05=50.1+0.02;
Ah4=(Aj4+2Z)+ Δ
=8+2×0.05=8.1+0.02;
沖孔凸模尺寸： Bj=(Amin+XΔ)- Δ/4
=4.2+0.5×0.48=4.4-0.02
Bj2=(Amin+XΔ)- Δ/4
=6+0.5×0=6-0.02
沖孔凸模尺寸： Bh1=(Aj1+2Z)- Δ/4
=4.4+2×0.05=4.5-0.02
Bh2=(Aj2+2Z)- Δ/4
=6+2×0.05=6.1-0.02
5.3彎曲
對于U形彎曲件，必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙值，因?yàn)橥拱寄ｉg隙小了，摩擦力和彎曲力就大,當(dāng)間隙過小時(shí)，還會使制件直邊料厚減薄和出現(xiàn)話痕，同時(shí)還降低凹模壽命。若間隙過大，制件回彈量增大，誤差增加，從而降低制件精度，所以彎曲模具間隙的大小對制件質(zhì)量、彎曲力和模具壽命有較大的影響。
生產(chǎn)中是根據(jù)彎曲件材料的力學(xué)性能，材料厚度，制件精度和彎邊長度來確定其凸凹模間隙。
Z/2=t+nt
其中Z/2----彎曲凸凹模的單邊間隙
t----材料厚度的基本尺寸
n----間隙系數(shù)
經(jīng)查表格，
n=0.05
凸模及凹模尺寸計(jì)算是依據(jù)彎曲件的使用要求來確定的。起原則是彎曲件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，則以凹模為基準(zhǔn)件，間隙放在凸模上。當(dāng)彎曲件標(biāo)注的是內(nèi)尺寸時(shí)，是以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。同時(shí)應(yīng)該注意彎曲件精度，回彈趨勢和模具的磨損規(guī)律。
（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 –Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
L p=（Lmin +0.5Δ）
凹模尺寸為
L d=（Lp+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—彎曲凹模的基本尺寸
L p—彎曲凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注外形尺寸，按此公式計(jì)算
凹模尺寸為
L d=（Lmax –0.5Δ）=158
凸模尺寸為
L p=（Ld –Z）=158-1.5×2=155
壓窩尺寸計(jì)算
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(jìn)入凹模時(shí)，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。
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(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。
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(jì)的模具結(jié)構(gòu)為壓窩，有壓料板的，在選擇間隙時(shí)可以直接查表，單邊偏材料厚度，1.5毫米，凸模按制件圖來計(jì)算。即凸模上口尺寸為9，下口尺寸為14，臺階2.5，角度45度。
6 模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
如圖：
7、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、彎曲凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
2、沖孔凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
形狀結(jié)構(gòu)：h=h固＋h卸料＋樹脂
=18＋35+45+2=100mm （如圖）
3、壓窩凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
4、彎曲模芯的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
5、彎曲凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
6、沖廢料凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
7、切斷凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
8、凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖）
8、模具的總裝配
1、確定裝配基準(zhǔn)件
應(yīng)以凹模為裝配基準(zhǔn)件。 首先要確定凹模在模架中的位置， 安裝凹模組件， 確定凹模組件在下模座的位置， 然后用平行板將凹模和下模座夾緊，在下模座上劃出彎曲孔線，進(jìn)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(gè)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(jìn)行總裝配檢查。
5、檢驗(yàn)
6、試沖
設(shè)計(jì)小結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，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(jì)的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)我對于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。這次設(shè)計(jì)是對以前所學(xué)的專業(yè)知識的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。
設(shè)計(jì)過程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(jì)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(jì)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(shí)際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)。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(dá)的胸襟，時(shí)刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。
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