保溫瓶?jī)?nèi)膽底沖壓工藝模具設(shè)計(jì)【工藝過(guò)程卡】
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大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
題目名稱 保溫瓶?jī)?nèi)膽低沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
姓 名
學(xué) 號(hào)
一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容
根據(jù)給定的沖壓零件圖進(jìn)行產(chǎn)品的沖壓工藝分析和比較，制定合理的沖壓工藝方案，進(jìn)行有關(guān)工藝計(jì)算，確定沖壓模具的類型和結(jié)構(gòu)，選擇沖壓設(shè)備，繪制模具的裝配圖及零件圖，編制沖壓工藝卡，并撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)
1. 課程設(shè)計(jì)時(shí)間共2周，按時(shí)獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，符合學(xué)校對(duì)課程設(shè)計(jì)的規(guī)范化要求；
2. 繪制所設(shè)計(jì)模具的裝配圖和非標(biāo)件零件圖：圖紙整潔，布局合理，圖樣和標(biāo)注符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；
3. 編制沖壓工藝卡，撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（約20頁(yè)）：要求公式使用準(zhǔn)確，計(jì)算正確，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫工整，插圖清晰整齊；
4. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)與圖紙按學(xué)校規(guī)定裝訂成冊(cè)。
三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作
1. 沖壓工藝設(shè)計(jì)：包括分析零件的沖壓工藝性，擬訂沖壓件的工藝方案，確定合理的排樣形式、裁板方法，并計(jì)算材料的利用率；確定模具結(jié)構(gòu)及尺寸等；
2. 根據(jù)總沖壓力及考慮模具的結(jié)構(gòu)尺寸選擇成形設(shè)備的型號(hào)；
3. 模具結(jié)構(gòu)及其零部件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一道工序的沖模，繪制沖?？傃b配圖及主要零件圖；
4. 沖壓工藝過(guò)程卡片；
5. 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排
序號(hào)
設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容
地點(diǎn)
起止日期
1
布置題目，工藝分析與工藝計(jì)算
教1-211
6.24～6.25
2
工藝方案比較與模具結(jié)構(gòu)草圖
教1-211
6.26～6.27
3
繪制模具總裝配圖
教1-211
6.28
4
繪制零件圖，編沖壓工藝卡
教1-211
7.01～7.05
5
編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
教1-211
7.06～7.07
6
答辯，提交所有資料
教1-211
7.08
五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
[1] 自編. 沖模設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)[M]. 廣東工業(yè)大學(xué)，2011.
[2] 自編. 沖模圖冊(cè)[M]. 廣東工業(yè)大學(xué)，2011.
[3] 姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999.
[4] 李志剛主編. 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典[M]. 南昌: 江西科學(xué)技術(shù)出版社, 2003.
[5] 羅益旋主編. 最新沖壓新工藝新技術(shù)及模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M]. 長(zhǎng)春: 吉林出版發(fā)行集團(tuán), 2004.
[6] 肖景容, 姜奎華主編. 沖壓工藝學(xué)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000.
[7] 郝濱海編著. 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）[M]. 北京:化工工業(yè)出版社, 2009.
發(fā)出任務(wù)書(shū)日期： 2011 年 6 月 10 日 指導(dǎo)教師簽名：
計(jì)劃完成日期： 2011 年 7 月 8 日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：
主管院長(zhǎng)簽章：
目錄
課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ……………………………………1
引言………………………………………………………………… 4
工藝分析…………………………………………………………… 5
工藝方案的確定 ……………………………………………………9
必要的尺寸計(jì)算……………………………………………………9
主要零部件設(shè)計(jì)……………………………………………………16
其他零件結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算……………………………………………18
沖壓設(shè)備的選用……………………………………………………20
模具零件的加工……………………………………………………21
模具的裝配…………………………………………………………22
結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………22
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………23
附錄1：工藝卡
附錄2：產(chǎn)品圖
附錄3：裝配圖
附錄4：零件圖
項(xiàng)目
設(shè)計(jì)及計(jì)算過(guò)程
計(jì)算結(jié)果
一、引言
二、零件的沖壓工藝分析
三、工藝方案的確定
四、必要的尺寸計(jì)算
五、落料沖孔復(fù)合模主要零部件設(shè)計(jì)
六、落料拉深復(fù)合模的其他零件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算
七、落料拉深工序模具整體結(jié)構(gòu)的說(shuō)明和確定
八、設(shè)備的選用
九、模具零件的加工
十、模具的裝配
十一、結(jié)束語(yǔ)
十二、參考文獻(xiàn)
1引言
從課題所給定的零件圖，結(jié)合其外形結(jié)構(gòu)和尺寸，首先分析工件的工藝類型，根據(jù)工件的尺寸，分析并選擇適合的設(shè)計(jì)方案；其次，進(jìn)行模具的棑樣設(shè)計(jì)，查閱相關(guān)的資料，計(jì)算工件的坯料尺寸，合理選擇排樣的搭邊值；最后，計(jì)算模具的壓力中心和沖壓力，選擇相對(duì)應(yīng)的壓力機(jī)；最后選擇模具常用標(biāo)準(zhǔn)件，繪制模具總裝圖及零件圖并編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。除此之外，結(jié)合工件的結(jié)構(gòu)，從生產(chǎn)的角度出發(fā)，為了節(jié)約模具制造成本，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，保證工件的生產(chǎn)精度，該工件的沖裁模具設(shè)計(jì)方案采用了復(fù)合模具沖裁。在模具設(shè)計(jì)前主要查找工件圖紙中未標(biāo)注公差的尺寸公差，根據(jù)尺寸公差來(lái)確定模具制造的精度，開(kāi)始進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)沖壓工藝過(guò)程要從分析產(chǎn)品的零件圖入手，分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面：
（1） 沖壓加工方法的經(jīng)濟(jì)性分析
①?zèng)_壓是一種高生產(chǎn)效率、低材料消耗的加工方法。沖壓工藝適用于較大批量零件制品的生產(chǎn)，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，有較高的生產(chǎn)效率，同時(shí)，沖壓生產(chǎn)不僅能努力做到少?gòu)U料和無(wú)廢料生產(chǎn)，而且即使在某些情況下有邊角余料，也可以充分利用。
②操作工藝方便，不需要操作者有較高水平的技藝。
③沖壓出的零件一般不需要再進(jìn)行機(jī)械加工，具有較高的尺寸精度。
④沖壓件有較好的互換性。沖壓加工穩(wěn)定性較好，同一批沖壓件．可相互交換使用，不影響裝配和產(chǎn)品性能。
⑤由于沖壓件用板材作材料，它的表面質(zhì)量較好，為后續(xù)表面處理工序(如電鍍、噴漆)提供了方便條件。
⑥沖壓加工能獲得強(qiáng)度高、剛度大而重量輕的零件。
⑦用模具批量生產(chǎn)的沖壓件成本低廉。
⑧沖壓能制造出其它金屬加工方法難加工出的形狀復(fù)雜的零件。
（2） 沖壓件的工藝性分析
在室溫下，通過(guò)力的作用將材料發(fā)生變形或分離從而得到一定形狀和尺寸的一種特殊的設(shè)備稱為冷沖壓模具，多為安裝在壓力機(jī)上的工作，沖壓模具是一種特殊的工藝裝備,所生產(chǎn)的沖壓件具有“一模一樣”的關(guān)系,且沒(méi)有通用性，是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備。冷沖壓模具生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)制程度、高一致性、高生產(chǎn)率低消耗，所生產(chǎn)加工的工件不再需要進(jìn)一步加工，可以直接與其他的零部件裝配，且同一副模具生產(chǎn)的工件具有互換性。
2 本設(shè)計(jì)的工件為規(guī)則旋轉(zhuǎn)拉深體的工件，尤其材料比較薄，外形落料及沖孔工序所能達(dá)到精度為IT14，工件無(wú)尖角，工件要求表面無(wú)毛刺、劃痕、壓印、起皺、撕裂等不良缺陷。工件信息如下：
圖1.1 工件圖
工件簡(jiǎn)圖：如圖1.1所示
名稱：保溫瓶?jī)?nèi)膽底
生產(chǎn)批量：大批量
材料：SUS304鋼
要求設(shè)計(jì)此工件的模具。
2.1 零件材料的分析
冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組成的復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí)，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計(jì)沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計(jì)。現(xiàn)將彈簧片工件材料為錫磷青銅的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下：
（1）屈服點(diǎn)：材料開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位N/。彎曲、拉深、成形等工序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取 = 200MPa。
（3）抗拉強(qiáng)度。材料受到拉深作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。=540-700MPa。
（4）抗剪強(qiáng)度τb。材料受到剪切作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。取τb = 430-550MPa。
（5）彈性模量E。材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大，表示材料受力后變形較小，或者說(shuō)，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 200 x MPa。
（6）屈服比/=0.37，是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時(shí)，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。
（7）伸長(zhǎng)率δ。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對(duì)接起來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度，其伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)度之比稱為伸長(zhǎng)率，其數(shù)值用“％”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得，材料為SUS304不秀鋼的伸長(zhǎng)率δ= 40％。
綜上所述，對(duì)SUS304不銹鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算，故在后序的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)由于材料強(qiáng)度低,塑性好,適用于制造受力不大的沖壓件和拉深件,并有利于沖壓成形和制件質(zhì)量的提高,還具有良好的沖壓成形性能,即有良好的抗破裂性,良好的貼模和定形性,所以具有良好的沖壓性能。
2．2工件沖壓工藝性的分析
沖壓工藝分析是指沖壓件在沖壓過(guò)程中的難易程度。雖然沖壓過(guò)程包括準(zhǔn)備-沖壓工藝-必要的輔助工藝，質(zhì)量檢查，和包裝的整個(gè)過(guò)程，但分析過(guò)程中的重點(diǎn)在沖壓過(guò)程的過(guò)程。沖壓過(guò)程是一個(gè)很大的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是不一樣的。即使相同的零件，由于生產(chǎn)條件的生產(chǎn)單位，工藝設(shè)備和傳統(tǒng)的海關(guān)和其他不同的生產(chǎn)，這個(gè)過(guò)程的意義是不完全一樣的。在這里，我們專注于結(jié)構(gòu)的過(guò)程中的部分。該部件是一個(gè)保溫瓶?jī)?nèi)膽底零件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。零件結(jié)構(gòu)具備對(duì)稱的形狀，屬于經(jīng)典的規(guī)則直筒旋轉(zhuǎn)體拉深工件。零件的形狀沒(méi)有公差要求。零件形狀簡(jiǎn)單，體積小。其生產(chǎn)的初步測(cè)定流程：圖紙、落料、拉深。模具設(shè)計(jì)前首先進(jìn)行拉深系數(shù)和拉深次數(shù)的計(jì)算。
1、拉深工藝計(jì)算
（1）拉深件坯料尺寸計(jì)算。
拉深件的坯料尺寸計(jì)算可分為公式計(jì)算法和體積計(jì)算法。
①公式計(jì)算法：
式中D-胚料直徑（mm）
d-拉深直徑（mm）
H-拉深高度（mm）
r-拉深半徑（mm）
②體積計(jì)算法
因拉深件的底部為兩不同半徑的相切過(guò)渡，利用公式計(jì)算法計(jì)算拉深工件的坯料尺寸難度很大，為了節(jié)約計(jì)算時(shí)間，提高設(shè)計(jì)的效率，采用體積計(jì)算法計(jì)算拉深件坯料尺寸。在工件體積計(jì)算時(shí)，因工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了避免計(jì)算中產(chǎn)生錯(cuò)誤，根據(jù)工件尺寸利用計(jì)算機(jī)三維制圖軟件計(jì)算工件的體積，進(jìn)一步計(jì)算出工件的坯料尺寸。
在的拉深工序中，拉深前后，工件材料厚度不變的情況下稱為不變薄的拉深，然而在拉深工序中，坯料在拉伸前后體積不變，所以拉深件的坯料尺寸可按照拉伸前后體積不變的原則拉計(jì)算拉深前的坯料尺寸。在不規(guī)則的拉深工件中，利用三維軟件檢測(cè)出工件的體積8874.264mm3，根據(jù)工件的體積計(jì)算工件的表面積14790.11mm2，從而可計(jì)算出拉深件拉深前的坯料尺寸137.26mm。
（2）拉深次數(shù)與拉深系數(shù)的計(jì)算。
拉深系數(shù)是以拉深后的直徑與拉深前的坯料（工序件）直徑之比表示：
第一次拉深系數(shù)
第二次拉深系數(shù)
. .
. .
. .
第n次拉深系數(shù)
式中：D-坯料直徑
-各次拉深后的直徑。
當(dāng)總拉深系數(shù)大于最小拉深系數(shù)時(shí)，拉深件可一次拉深完成，否則需要多次拉深，其拉深次數(shù)的確定有以下的幾種方法：
（1） 查表法
（2） 推算法
（3） 計(jì)算法
采用推算法計(jì)算拉深系數(shù)，根據(jù)各次極限拉深系數(shù)計(jì)算每一次拉伸的直徑推算，直到第n次拉深的直徑小于等于工件的直徑，則n的值就是工件需要拉深的次數(shù)。計(jì)算拉深件的坯料相對(duì)厚度0.44，根據(jù)坯料的相對(duì)厚度查表3-1的工件的個(gè)次拉深系數(shù)分別為0.55,0.78,0.80,......,根據(jù)拉深系數(shù)公式計(jì)算的各次拉伸的直徑為75.49mm,58.88mm，47.11mm因工件拉深直徑為84mm大于75.49mm，所以需一次拉升即可。
表3-1圓形筒件的極限拉深系數(shù)（帶壓料圈）
極限拉深系數(shù)
坯料相對(duì)厚度（t/D）×100
2.0~1.5
1.5~1.0
1.0~0.6
0.6~0.3
0.3~0.15
0.15~0.08
m1
0.48~0.50
0.50~0.53
0.53~0.55
0.55~0.58
0.58~0.50
0.60~0.63
m2
0.73~0.75
0.75~0.76
0.76~0.78
0.78~0.79
0.79~0.80
0.80~0.82
m3
0.76~0.78
0.78~0.79
0.79~0.80
0.80~0.81
0.81~0.82
0.82~0.84
m4
0.78~0.80
0.80~0.81
0.81~0.82
0.82~0.83
0.83~0.85
0.85~0.86
m5
0.80~0.82
0.82~0.84
0.85~0.86
0.85~0.86
0.86~0.87
0.87~0.88
3．1選擇基本工序
由零件圖分析可得，基本工序包括落料（外輪廓）、拉深。
3.2確定沖壓順序
沖裁工藝及設(shè)計(jì)方案的選擇決定了后期模具生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)和使用性能和使用壽命，沖裁工藝和方案通常分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種。
（1）單工序沖裁是在壓力機(jī)（沖床）一次運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁。單工序模具適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)批量小，精度等級(jí)較低的生產(chǎn)。單工序模具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)、制造的周期短；
（2）復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)（沖床）一次運(yùn)行周期同時(shí)完成兩個(gè)或者兩個(gè)以上的工序，復(fù)合模具適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)批量度，精度等級(jí)較高的工件；
（3）級(jí)進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個(gè)沖壓工序經(jīng)過(guò)有規(guī)律的排列放在一副模具中來(lái)生產(chǎn)，級(jí)進(jìn)模具適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)批量和件數(shù)大，精度要求非常高的工件，級(jí)進(jìn)模具容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料及生產(chǎn)。
課題中所規(guī)定和要求的精度等級(jí)IT14為較低的公差等級(jí)，工件的工序比較少且產(chǎn)量很低，所以采用復(fù)合模具沖裁則可達(dá)到要求。
3.3排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
（1）排樣方法的確定
沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。
排樣的方法有：直排、斜排、對(duì)直排、混合排 ，根據(jù)設(shè)計(jì)模具制件的形狀、厚度、材料等方面全面考慮。因此考慮以下三種方案：
方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。
方案二：少?gòu)U料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
方案三：無(wú)廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。
為了綜合考慮排樣條料的強(qiáng)度，決定采用有廢料的排樣方案。
圖4-1 排樣示意圖
（2）搭邊值與條料寬度的確定
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表3—4和3—5可取條料寬度的單向偏差0.6，條料與導(dǎo)板之間的間隙0.7。通過(guò)查最小搭邊值的工件間搭邊值a為1.0mm，側(cè)面搭邊值1.2mm則板料的寬度為：
故按公式5-1計(jì)算：
B=（Dmax+2a1+C）
=（137.26+2×1.2+0.7）-00.6 mm
=140.36-00.6 mm
為了方便模具設(shè)計(jì)和條料的采購(gòu)，條料寬度盡量取整數(shù)值，所以最終條料寬度取141mm。
（3）材料利用計(jì)算
η=A/BS×100%
式中， A-一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面；
B-條料寬度；
S-步距。
A= 14797.14mm2
η=A/BS×100%
=[14797.14÷（139×141）]×100%
≈75.5%
落料拉伸復(fù)合模的相關(guān)計(jì)算
3）、計(jì)算沖壓力
（1）落料力
SUS304不銹鋼的抗剪強(qiáng)度為550MPa
F落=KtLτ
=1.3×0.6×431.2×550
=185KN
（2）卸料力、推件力和頂件力
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表3—8得,，K卸=0.05，K推=0.055，K頂=0.06夾在凹模刃口的沖孔廢料塊數(shù)n=4。
頂件力：F2=K頂F1= 0.06×185=11.1KN
卸料力：F3=K卸F1=0.05×185=9.25KN
推件力：F4=K推F1= 0.055×185=10.17KN
(3) 計(jì)算拉深力
按照公式計(jì)算需要拉深力為：
=1×253.84×0.6×700
=106.6KN
(4)計(jì)算壓邊力
在生產(chǎn)中，一次拉伸時(shí)的壓邊力可按拉伸力的1/4選取。
F落=106.6/4
=26.7KN
(5)計(jì)算總沖壓力
F= F落+F卸+F推+F頂+F拉+F壓
=185+11.1+9.25+10.17+106.6+26.7
=348.82KN
4）、確定模具的壓力中心
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來(lái)確定：
１．對(duì)稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。
２．工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。
３．形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級(jí)進(jìn)模的 壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。解析法的計(jì)算依據(jù)是：各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和 等于諸力的 合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
計(jì)算公式為：
因沖裁力與沖裁周邊長(zhǎng)度成正比， 所以式中的各沖裁力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖裁周邊長(zhǎng)度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
由于設(shè)計(jì)的為對(duì)稱形狀的單個(gè)圓形沖裁件，所以沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。
5）、沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算
（1）加工方法的確定
模具制造有凸模和凹模分開(kāi)加工和凸模和凹模配合加工兩種方法，凸模和凹模分開(kāi)加工是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸，此種方法適用于圓形和簡(jiǎn)單的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互換性，便于模具成批制造，但需要較高的公差等級(jí)才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。所以此方法是與加工形狀復(fù)雜或薄板制件的模具。
結(jié)合模具制造及工件的形狀特點(diǎn)，選用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法。
（2）落料部分
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表3—25查得凸、凹模的制造公差查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表3—24得磨損系數(shù)x=0.5，查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表3—20，取
C=(7%~10%)，Cmin=7%t0=0.042；Cmax=10%t0=0.06，則可計(jì)算刃口尺寸。
=（?137.26-0.5×0.74）0+0.02
=?136.890+0.02mm
=（?137.26-0.5×0.74-0.018）0-0.02
=?136.8720-0.02mm
保證雙邊間隙值2Cmin ~ 2Cmax: 0.084~0.12mm.
（3）拉深部分
該工件要求外形尺寸，因此拉深時(shí)以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表3—25取凸凹模的制造公差為：。
凹模尺寸按相關(guān)公式得
=（?84-0.5×0.74）0+0.01
=?83.630+0.01mm
凸模尺寸按公式得
=（?84-0.5×0.74-1.3）0-0.02
=?82.33
圓角處的尺寸經(jīng)分析，其以凸模成形，則以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
5、有關(guān)模具的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）確定落料外形尺寸：
凹模厚度：H=Kb=0.2×137.26=27.45mm，因模具設(shè)計(jì)為落料拉深，結(jié)合工件的拉深高度，凹模厚度取65mm。
C—剪切輪廓線到凹模外形最近邊緣的尺寸
C=(1.5-2.0)H ,C＞（30-40），取,30mm。
凹模直徑：30×2+137.26=197.26≈200mm。
圖 5.1落料凹模尺寸
（2）確定拉深凸模與凹模的外形尺寸
拉深凸模結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸凹模設(shè)計(jì)成帶肩臺(tái)階式凸凹模，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換，與凸凹模固定板的配合按H7/m6。凸凹模長(zhǎng)度Lp=110mm
圖5.2凸凹模外形尺寸
凸模采用臺(tái)階式，與凸模固定板的配合按H7/m6的配合。 凸模長(zhǎng)度L=83.4 mm
圖5.3凸模外形尺寸
6、有關(guān)模具的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、選擇模架、上模版和下模版及模柄
采用GB2851.6—81的后側(cè)導(dǎo)柱圓形模架。根據(jù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)GB2855.11—81確定上模座厚度為40mm，根據(jù)GB2855.12—81確定下模座厚度為45mm，根據(jù)GB2862.1—81確定模柄 B50X 95。
2、導(dǎo)柱、導(dǎo)套
按GB2861.1—81選d=28mm,其中導(dǎo)柱長(zhǎng)度為200mm。
按GB2861.6—81選d=28mm的導(dǎo)套為100mm。
3、墊板
查表按相關(guān)規(guī)格，直徑200mm，厚度15mm。
4、剛性卸料板
查表按相關(guān)規(guī)格，直徑200mm，厚度15mm。
5、凸凹模固定板
根據(jù)凸凹模的結(jié)構(gòu)和相關(guān)規(guī)格，直徑200mm，厚度25mm。
6、凹模
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，直徑200mm，厚度65mm。
7、凸模固定板
根據(jù)相關(guān)規(guī)格和模具結(jié)構(gòu)，直徑200mm，厚度20mm。
8、閉合高度
這里模具的閉合高度為上模座、下模座、凹模、上下墊板和固定板等的厚度總和，即
H=40+15+25+20+15+65+20+45=245mm
所選壓力機(jī)的閉合高度Hmin=180mm，Hmax=360mm。滿足
Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm
9、沖壓模具零件的精度與配合
導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為H7/r6。擋料銷與凹模之間的配合為H7/n6,凸模與凸模固定板之間的配合為H7/m6, 凸凹模與凸凹模固定板之間的配合為H7/m6,圓柱銷與凸模固定板、上下模座等H7/n6,
7.2 定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)步距和導(dǎo)向采用活動(dòng)擋料銷實(shí)現(xiàn)。活動(dòng)擋料銷d=8mm。
7.3 卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖裁的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及考慮材料的厚度,該模具采用彈壓式卸料。
7.6 凸模的固定
拉深凸模采用凸臺(tái)式凸模，凸臺(tái)鑲嵌在凸模固定板上，而凸模固定板用螺釘緊固在下模座上。
7.7 落料凹模的固定
凹模、凸模固定板以及下模座用螺釘緊固。
7.8 凸凹模的緊固
因?yàn)橥拱寄啥硕荚O(shè)計(jì)成臺(tái)階式固定于凹凸模固定板上?？刹椤独錄_壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表8-8和8-9：
8 落料拉深復(fù)合模設(shè)備的選用：
為保證工作的正常安全使用選擇以下公稱壓力較大的J23-40開(kāi)式壓力機(jī)，該壓力機(jī)參數(shù)見(jiàn)表9.1.1：
公稱壓力（KN）
400
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm
7
滑塊行程/mm
100
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于）/(次/min)
80
最大閉合高度/mm
固定臺(tái)和可傾/mm
300
活動(dòng)臺(tái)位置
最低/mm
400
最高/mm
200
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
80
滑塊中心到機(jī)身距離/mm
220
工作臺(tái)尺寸/mm
左右
630
直徑
420
工作臺(tái)孔尺寸/mm
左右
300
前后
150
直徑
200
立柱間距離（不小于）/mm
300
模柄孔尺寸（直徑×深度）/mm
50×70
工作臺(tái)板厚度/mm
70
表8.1.1 J23-40 開(kāi)式壓力機(jī)參數(shù)
模具的閉合高度H模具應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，否則就不能保證下常的安裝與工作。其關(guān)系為：
Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm
若模具的閉合高度H模具>Hmax，則該壓力機(jī)不能用，若H模具< Hmin，則可以加墊板。
實(shí)際由以上已經(jīng)算得H模具=245mm
則滿足Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm的要求。
9模具零件的加工
普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進(jìn)行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時(shí)修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來(lái)，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準(zhǔn)裝配時(shí)，零件圖上的導(dǎo)柱孔在零件加工時(shí)就不加工，若以四導(dǎo)柱導(dǎo)套作型腔，凸模相對(duì)位置控制基準(zhǔn)時(shí)，則凹模及凸模固定板的導(dǎo)柱孔應(yīng)與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r(shí)加工出來(lái)。
使用銑床加工一個(gè)零件時(shí)，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來(lái)，保證加工能順利完成，同時(shí)，設(shè)計(jì)方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，在加工模具零件之前要慎重考慮各種細(xì)節(jié)。在買回來(lái)的模板里，要確定模板的加工基準(zhǔn)，哪些面是基準(zhǔn)面，這一般在訂購(gòu)模板時(shí)會(huì)標(biāo)明哪幾個(gè)面是經(jīng)過(guò)打磨，之后就是把加工基準(zhǔn)定下來(lái)，當(dāng)然事前必須準(zhǔn)備好零件圖，根據(jù)零件圖來(lái)定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點(diǎn)定出來(lái)。定好加工方案后，就可以開(kāi)始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時(shí)要非常小心，當(dāng)表很靠近工件時(shí)，不能使用加速進(jìn)給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時(shí)，最好先來(lái)回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個(gè)基準(zhǔn)方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點(diǎn)坐標(biāo)，在設(shè)置坐標(biāo)時(shí)要將分中器的半徑算進(jìn)去，這樣才能使主軸對(duì)應(yīng)工件原點(diǎn)，x-y平面的坐標(biāo)定下來(lái)后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點(diǎn)，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當(dāng)前銑床的刀具起點(diǎn)相一致，否則加工位置就會(huì)錯(cuò)誤，同時(shí)還要察看刀具路線是否會(huì)超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒(méi)錯(cuò)，就可以傳到數(shù)控銑床運(yùn)行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進(jìn)給速度要根據(jù)觀察來(lái)手動(dòng)調(diào)試，加工時(shí)要時(shí)刻觀察走刀情況，同時(shí)適當(dāng)加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當(dāng)程序完成后，刀具就會(huì)回原點(diǎn)，繼續(xù)做下一工序。
10 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(guò)程如下:
1、 上模裝配
①仔細(xì)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.
②先將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調(diào)整間隙.
③把已裝配好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.
2、下模裝配
①仔細(xì)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.
②先將凸凹模放在下模座上,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.
③將經(jīng)調(diào)整后的上下模按導(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.
11結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)《沖裁模課程設(shè)計(jì)》，讓我初步掌握沖壓模具工藝設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和步驟。把已學(xué)的各門專業(yè)課程基礎(chǔ)理論綜合的應(yīng)用在模具的計(jì)算過(guò)程中去。培養(yǎng)了我們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力、實(shí)踐動(dòng)手能力。
在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們按照實(shí)際生產(chǎn)需求，生產(chǎn)批量是怎么樣的，零件的形狀是怎么樣的，要選用那一種模具形式是最經(jīng)濟(jì)的，從各個(gè)方面去考慮自己的零件要怎么去加工，從而設(shè)計(jì)出不同的模具。這對(duì)我們將來(lái)的工作來(lái)說(shuō)打下了一個(gè)很好的基礎(chǔ)，而不是說(shuō)到了企業(yè)再去適應(yīng)他們的要求。剛開(kāi)始知道我要對(duì)那個(gè)制件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)后，我一眼看上去，好像很簡(jiǎn)單，就用落料、拉深和沖孔、翻邊四道工序就可以完成，用單工序模可以，用復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模都可以，當(dāng)時(shí)還想找別的換一副難一點(diǎn)的制件圖來(lái)設(shè)計(jì)，可是，當(dāng)我進(jìn)行計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，事實(shí)并不是我想象的那樣，每一副模具都需要仔細(xì)計(jì)算，做起來(lái)并不容易，尤其是對(duì)于我們這種初學(xué)者來(lái)說(shuō)。
同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)也加強(qiáng)了自己用電腦繪圖的能力。在這次設(shè)計(jì)的過(guò)程中我也遇到了許許多多的問(wèn)題，但在廖老師和章老師的指導(dǎo)下這些問(wèn)題都迎刃而解。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西，也堅(jiān)信自己要走的道路。
感謝課程設(shè)計(jì)中兩位老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，沒(méi)有你們，我不會(huì)有如此多的收獲，我的課程設(shè)計(jì)也不會(huì)這么順利地完成。祝您：身體健康！萬(wàn)事勝意！
1. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)/姜奎華主編。－北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5（2006.9重?。?；
2.畫法幾何與機(jī)械制圖/馮開(kāi)平，左宗義主編。－廣州：華南理工大學(xué)大學(xué)出版社，2001.9（2004.7重?。?
3．沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)/肖小亭 廖毅娟 鄺衛(wèi)華 章?tīng)?zhēng)榮；
4．沖模設(shè)計(jì)圖冊(cè)。
5.王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)。機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)/王昆等主編.-北京：高等教育出版社，1996（2006重?。?
6．沖壓手冊(cè)/王孝培主編。－1990年11月北京第2版·1994年1月北京
7．沖壓模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)/二代龍震工作室，－北京：電子工業(yè)出版社，205.11（模具設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程系列）
8．沖壓模具設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)與竅門/薛啟翔等編著，－北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.7
9．沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)/牟林，胡建華主編，－北京：中國(guó)林業(yè)出版社：北京大學(xué)出版社，2006.8
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