汽車電機防塵蓋沖壓工藝及模具設計-落料拉伸、翻邊沖孔復合模2副模具含26張CAD圖帶開題報告+工藝卡-獨家.zip
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汽車電機防塵蓋沖壓工藝及模具設計
摘 要
隨著模具制造的技能化逐步向科學化發(fā)展，逐漸由以前手動方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設計的完成。冷沖模是其中的一種。
本次課題為汽車電機防塵蓋沖壓工藝及模具設計，其目的是，綜合運用所學課程的理論和實踐知識,設計一副完整的模具訓練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學內容，掌握模具設計與制造的方法、步驟和相關技術規(guī)范。熟練查閱相關技術資料掌握模具設計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術文件等。
沖壓工藝與模具設計應結合工廠的設備、人員等實際情況，從零件的質量、生產效率、生產成本、勞動強度、環(huán)境的保護以及生產的安全性各個方面綜合考慮，選擇技術先進、經濟合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產在保證達到設計圖樣上的各項技術要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產。
關鍵詞：汽車電機防塵蓋；沖壓工藝；模具設計；工藝計算
Abstract
With the gradual development of mould manufacturing technology to science, gradually from the manual way to the use of software and other high-tech means to assist the completion of design. Cold die is one of them.
This subject is the stamping process and die design of automobile motor dust cover. The purpose is to design a complete mold training, training and improvement of their work ability by using the theoretical and practical knowledge of the course. Consolidating and expanding the contents of the mold specialized course, mastering the methods, steps and relevant technical specifications of mold design and manufacturing. Skilled access to relevant technical data to master the basic skills of mold design and manufacture, such as technical analysis of parts, demonstration of mould process plan, process calculation, processing equipment selection, manufacturing process, collection and consulting design data, drawing and writing design technical documents.
The stamping process and die design should be combined with the actual conditions of the equipment and personnel of the factory. From the aspects of the parts quality, production efficiency, production cost, labor intensity, environmental protection and production safety, the technology is advanced, economical and safe to use. The production of stamping parts guarantees to meet the technical requirements of the design drawings, reduces the process cost of stamping as much as possible and ensures safe production.
Key words: Automobile Motor dust cover; stamping process; mold design; process calculation
目錄
摘 要 I
Abstract II
第一章、引言 1
第二章、沖裁件的工藝性分析 3
1.1.沖裁件的結構工藝性 4
1.1.1.沖裁件的形狀 4
1.1.2.沖裁件的尺寸精度 4
第二章、制件沖壓工藝方案的確定 5
2.1.沖壓工序的組合 5
2.2.沖壓順序的安排 5
第三章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 6
3.1.展開尺寸的計算 6
3.2.制件排樣圖的設計 8
3.2.1.搭邊與料寬 9
3.3.材料利用率的計算 10
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 11
4.1.落料拉伸模沖壓力計算 11
4.1.1.沖裁力的計算 11
4.1.2.拉伸力計算 11
4.2.翻邊沖孔力的計算 12
4.3.壓力中心的計算 13
4.4.壓力機的選用 15
第五章、凸、凹模刃口尺寸計算 16
5.1.沖裁凸模和凹模刃口尺寸計算 16
5.2.拉伸模 17
5.3.翻邊模尺寸計算方法 18
第六章、模具整體結構形式設計 20
6.1.拉伸模結構形式： 20
6.2.翻邊沖孔模的結構形式 21
第七章、模具零件的結構設計 22
7.1.拉伸凸模的設計 22
7.2.凸凹模的設計 22
7.3.拉深凸模固定板的設計 23
7.4.壓邊板的設計 24
7.5.翻邊凹模設計 24
7.6.翻邊凸模設計 25
7.7.沖孔凸模設計 26
第八章、模具零件的加工 28
第九章、模具的總裝配（以拉伸模為例） 29
設計小結 30
致 謝 32
參考文獻 33
III
第一章、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求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產值預計為700億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產銷量均突破550萬輛，預計2007年產銷量各突破700萬輛，轎車產量將達到300萬輛。另外，電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產值已達245億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產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)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產只能通過進口來滿足生產需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化。現(xiàn)在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產周期。采用模具CAD/CAM技術，還可提高模具質量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應用更進一步推動了模具產業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(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，板料在模具的作用下，于其內部產生使之變形的內力。當內力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產生與內力的作用性質相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。
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、形狀復雜的零件。
沖壓產品的尺寸精度是由模具保證的，所以質量穩(wěn)定，一般不需要再經過機械加工便可以使用。
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。沖壓產品的表面質量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產品質量好而且成本低的加工工藝。用它生產的產品一般還具有重量輕且剛性好的特點。
沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產品以及航空、航天和兵工等的生產方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產占有重要的地位。
當今，隨著科學技術的發(fā)展，沖壓工藝技術也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設計及制造技術的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產的機械化和自動化
（4）新的成型工藝以及技術的出現(xiàn)
（5）不斷改進板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
第二章、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，同時保證分離斷面的質量要求。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。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。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在性能對沖壓成品的質量影響很大，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；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。
在實際生產中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質量和高的合格率。
模具的精度和結構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量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。
沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產率的自動沖壓生產線。
在每分鐘生產數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質量事故。因此，沖壓中的安全生產是一個非常重要的問題。
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，在模具壽命和生產率較高、成本較低的條件下得到質量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結構形狀、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，對沖裁件質量、模具壽命和生產效率有很大的影響。
1.1.沖裁件的結構工藝性
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在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時也可以防止尖角部位刃口的過快磨損。所使用的材料為08F鋼，其抗拉強度為280-390MPa，抗剪強度為220-310MPa，屈服點180MPa。
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、毛刺高度三個方面的指標來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經濟級普通沖壓。
第二章、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)生產批量來確定 對于年產量需求100萬件的該產品來說，采用復合模或連續(xù)模較合適。
2.根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定 復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性來確定 該產品連桿的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產效率低，因此常采用復合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復雜、寬度很小的異形沖裁件。
4.根據(jù)模具制造安裝調整的難易和成本的高低來確定, 對復雜形狀的沖裁件來說，采用復合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因為模具制造安裝調整較容易，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，在滿足沖裁件質量與生產率的要求下，選擇復合沖裁和單工序模結合的沖裁方式，其模具壽命較長，生產率高，操作較方便和工作安全性高。
2.2.沖壓順序的安排
根據(jù)下章工藝的計算，本次產品共有，落料、拉伸、壓筋，沖孔、翻邊等工序，結合計算和工序的合理安排，本次設計，可以將一些工序合并成復合模，這樣可以減少工序，減少產品的定位次數(shù)，減少誤差積累，所以建議選擇落料拉伸壓筋模，沖孔翻邊模，兩幅復合模完成，具體工藝計算見下章。
第三章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算
3.1.展開尺寸的計算
拉伸件毛坯展開尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。
拉伸件的毛坯尺寸，很難預先精確地計算，這是因為拉伸件壁部在拉伸過程中厚薄程序，隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等因素有關。因此難以保持拉伸件完全均勻一致的高度，通常需要修邊，將不平齊的部分切去。所以在計算毛坯之前，要在拉伸件上增加切邊余量。
根據(jù)工件相對高度H/d=5/120=0.041，查表，修邊余量為很小，由于產品拉深的高度要求不是很高，屬于自由公差，所以產品的修邊余量可以忽略不計。
向外凸的外緣翻邊，就變形性質，應力狀態(tài)來說與不用壓邊圈的淺拉伸原理一樣，所以計算最初的展開尺寸，可以選無凸緣的拉伸件展開尺寸計算公式：
計算產品展開尺寸
公式是D2=d2+4dh－1.72dr－0.56r2
其中
D——展開尺寸
d——拉伸直徑120-1=1129
r——拉伸圓角2+0.5=2.5
H——拉伸高度5-0.5=4.5
經過實際計算
D×D=1192+4×119×4.5-1.72×119×2.5-0.56×2.52
=15787.8
D=125.649，此尺寸目前是待定，取整數(shù)125.6，在實際生產時需調節(jié)。所以翻邊之前的工序如下：
從產品形狀看，為帶凸緣的拉伸件，拉伸部分中間有部分形狀是反拉伸，通過材料擠壓的工藝達到要求，這部分與產品外形沒多少影響，所以計算展開尺寸只需要按拉伸部分來計算：凸緣拉伸計算公式如下：
公式是D2=dφ2+4dh－3.44dr
其中 D——展開尺寸
dφ——凸緣直徑125.6
d——拉伸直徑53×2=106
r——拉伸圓角2+0.5=2.5
h——拉伸高度7.5-1=6.5
經過實際計算
D×D=125.62+4×106×6.5-3.44×106×2.5
=17619.76
D=132.739，此尺寸目前是待定，取整數(shù)132.7，在實際生產時需調節(jié)。
展開圖紙如下圖所示：
拉伸次數(shù)的確定
判斷能否一次拉伸
H/d=6.5/106=0.0613
(t/D) ×100=0.75357
m=d/D=0.7988
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉伸系數(shù)m1=0.53，由于m1＜0.7988（實際拉伸系數(shù)），故能一次拉伸成型，另外根據(jù)數(shù)據(jù)查表，首次拉伸的最大相對高度H1/d1=0.82，由于0.82＞0.06，也能說明能一次拉身成型。
3.2.制件排樣圖的設計
排樣時需考慮如下原則：
1.提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當改變沖件的形狀）
2.合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。
3.模具結構簡單、壽命長。
4.保證沖件的質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。搭邊的作用是補償補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。
搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時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。搭邊值一般由經驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.0mm，確定搭邊工作間a1為0.8mm, a為1.0mm。
2．送料步距和條料寬度的確定
送料步距 條料在模具上每次送進的距離成為送料步距。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為
S=D+a1
S=132.7+0.8=133.5mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
3.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零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。
當用孔定距時，可按下式計算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(132.7+2×1)-0.5=134.7-0.5mm
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——側搭邊值；
Δ——條料寬度的單向（負向）公差；
剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=134.7-0.5 。
3.3.材料利用率的計算
一個步距內的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=1×3.14×66.35×66.35/133.5×134.7×100%=76.871%
式中 F——一個步距內沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）；
n——一個步距內沖裁件數(shù)目；1
B——條料寬度（mm）；134.7mm
s——步距（mm）；133.5mm
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心
沖壓力是指沖裁力、拉深力、彎曲力、壓邊力、卸料力、推件力的總稱。
4.1.落料拉伸模沖壓力計算
4.1.1.沖裁力的計算
平刃口沖裁力可按下式計算
落料力計算
F=KLδτ
F=1.3×3.14×132.7×1×310=167921.234N
=167.92KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長度（mm）直徑132.7的圓
τ——材料抗剪強度（MPa）；220-310MP
δ——材料厚度；(mm)；1.0
K——系數(shù)，通常K=1.3；
4.1.2.拉伸力計算
本次課題拉伸部分，可以將4處分開看成各個部分的拉伸，拉伸力用理論計算很復雜，一般采用經驗計算方法，經驗公式建立的基點是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險斷面的斷裂力；斷裂與拉伸力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉伸件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實驗確定。
拉伸力可按下式計算
P=nKLtδ
F=4×0.72×129.47×1×390=145420.704N
=145.42KN
式中 F——拉伸力（N）；
L——拉伸周長（mm）；129.47
τ——材料抗拉強度（MPa）；280-390MPa
t——材料厚度；(mm)；1.0
K——修正系數(shù)（查表可得），K=0.72；
壓邊力計算F=0.8P=0.8×145.42=116.336KN
F卸=K卸F落
=0.045×167.92=7.556KN
式中 F——沖裁力；
F卸——卸料系數(shù)
綜上所述，總的落料拉伸力為
F總=167.92+7.556+145.42+7.556=328.452KN
4.2.翻邊沖孔力的計算
翻邊力計算，可按以下公式近似計算
P=1.1×3.14（D-d）tσ
其中
P——翻邊力（N）；
D——翻邊前的直徑（mm）；125.6
d——翻邊后的直徑（mm）；120
t——材料厚度（mm）；1.0
σ——材料屈服極限；(MPa)，180MPa
計算P=1.1×3.14×（125.6-120）×1.0×180=3481.632N=3.48KN
F卸=K卸F
=0.06×3.48=0.21KN
沖圓孔力計算
F=nKLδτ
F=1×1.3×3.14×60×1×310=75925.2N
=75.925KN
F推=K推F沖
=0.05×75.925=3.796KN
式中 F——沖裁力；
F頂——頂件系數(shù)
綜上所述，翻邊沖孔力F總=3.48+0.21+75.925+3.796=83.411KN
4.3.壓力中心的計算
模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：
（１）對稱形狀的單個沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。
（２）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。
（３）形狀復雜的零件、多孔沖模、 級進模的 壓力中心可用解析計算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
?計算公式為：
因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
采用解析法求壓力中心，求XG，YG（以落料拉伸模為例）
建立坐標系如下圖：
F1——落料力 F1=KLδτ, 得 F1=167.92KN
F2——拉伸力 F2=nKLtδ，得F2=145.42KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y軸的力臂 X2=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軸的力臂；XG=0
所以該模具壓力中心與模具中心吻合，為（0，0）。
4.4.壓力機的選用
根據(jù)模具大小，閉合高度，沖壓力等參數(shù)，初步確定壓力機的型號：
F公稱≥F總
因此落料拉伸,翻邊沖孔模具選擇壓力機的型號為：JG23-40壓力機
型號為JG23-40壓力機的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
厚度80
滑塊行程/mm
100
直徑200
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最大封閉高度/mm
300
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調節(jié)量
80
工作臺尺寸/mm
前后450
左右650
第五章、凸、凹模刃口尺寸計算
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。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，磨檫越嚴重。在實際生產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。
5.1.沖裁凸模和凹模刃口尺寸計算
凸模和凹模分開加工，這種方法設計和加工都簡單，主要適用于圓形或簡單刃口。設計時，需在圖紙上分別標注凸模和凹模刃口尺寸精度及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足：δd+δp≤Zmax-Zmin。此方法適合材料相對比較厚的產品。
本次設計的課題材料厚度為1.0，可以采用凸模和凹模分開加工的方法，具體刃口尺寸計算如下：
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時凸模 dp=(dmin+XΔ)+δp
沖孔時凹模 Bh1=(dmin+XΔ+Zmin)-δp
落料時凹模 Dp=(Dmax-XΔ )-δp
落料時凸模 Ah1=(Dmax-XΔ -Zmin)+δp
孔心距 Lp=L±δp’
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為產品的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為孔的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模加工公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/4；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距離基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；查表Z=0.06-0.10，取0.08
落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)Δ/4
=132.9-0.5×0.4=132.7;
落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-Z)+ Δ/4
=132.7-0.08=132.62;
沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin1+XΔ)- Δ/4
=59.9+0.5×0.4=60.1；
沖孔凹模尺寸：Bh1=(Bj1+Z)- Δ/4
=60.1+0.08=60.18；
5.2.拉伸模
凸凹模圓角半徑對拉伸工作影響很大。毛坯經凹模圓角進入凹模時，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生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內皺。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。
拉伸的凸凹模之間的間隙對拉伸力、制件質量、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，導致之間邊薄嚴重，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。
拉伸模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。
本次設計的模具結構為有壓邊圈的，在選擇間隙時可以直接查表，拉伸一次成型，所以查表可知間隙為(1-1.1t)，t為材料厚度，本次設計選擇1.0t。
凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和拉伸件的回彈。尺寸公差在最后一道工序考慮，本次設計只有一道拉伸，所以要考慮。
（1）、制件標注外形尺寸
凹模尺寸為
Ld=（Lmax–0.75Δ）
凸模尺寸為
Lp=（Ld–0.75Δ–Z）
（2）、制件標注內尺寸
凸模尺寸為
Lp=（Lmin +0.4Δ）
凹模尺寸為
Ld=（Lp+0.4Δ+Z）
其中 L—拉伸件的外形或內尺寸
Δ—拉伸件的尺寸偏差
L d—拉伸凹模的基本尺寸
L p—拉伸凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計算如下，從產品圖上看，產品標注外形尺寸，所以應以凸模為基準，模具間隙放凹模上，由于產品拉伸部分有錐度，所以直接按公式無法準確計算其拉伸凹模尺寸，可以通過CAD偏移線段，得出最終的尺寸。
凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應達到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6，同時保證落差臺階高度為6.5毫米。
5.3.翻邊模尺寸計算方法
利用模具把板料上的孔緣或者是外緣翻成豎邊的沖壓加工方法叫做翻孔和翻邊，這是沖壓加工常用的加工方法。使用比較廣泛。
本次設計為外圓翻成豎邊，也叫翻邊，主要的變形是坯料受切向和徑向拉伸，越接近預孔邊緣變形越大。因此，圓孔翻邊的失敗往往是邊緣拉裂，拉裂與否取決于拉伸變形的大小，圓孔拉伸的變形程度用翻孔前預孔直徑d與翻孔后的平均直徑D的比值K表示。
K=d /D
K為翻邊系數(shù)，顯然，K值越小，變形程度越大，圓孔翻邊時孔邊瀕臨破壞的翻邊系數(shù)，稱為最小翻邊系數(shù)。（也叫極限翻邊系數(shù)）
最小翻邊系數(shù)的大小，主要取決于材料的塑性，預孔的表面質量和硬化程度，材料的相對厚度、凸模工作部分的形狀等因素。
本次設計的材料是08鋼，厚度為1.5，屬于軟鋼，查表得極限翻邊系數(shù)為0.65-0.67，而實際計算K=120/125.6=0.9554，由于0.9554在翻邊系數(shù)范圍內，所以能一次翻邊。
在設計模具時，可以采用前道工序拉伸的形狀定位。
第六章、模具整體結構形式設計
6.1.拉伸模結構形式：
整個模具采用正裝帶壓邊板結構，下模采用彈簧頂料裝置，上模采用樹脂卸料結構，如上圖所示。
6.2.翻邊沖孔模的結構形式
采用前道工序拉伸的形狀定位，下模采用彈簧頂料，上模采用樹脂卸料裝置。
第七章、模具零件的結構設計
7.1.拉伸凸模的設計
材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC
形狀結構：（如圖），與固定板過盈配合，過盈量0.02-0.03。
7.2.凸凹模的設計
材料：Cr12Mov，硬度：55～58HRC
形狀結構：（如圖），通過固定板與上模板螺釘和銷釘固定。與固定板之間過盈配合，過盈量0.02-0.03。
7.3.拉深凸模固定板的設計
材料：45#，形狀結構：（如圖），與拉深凸模過盈配合，過盈量0.02-0.03。
7.4.壓邊板的設計
材料：Cr12Mov，硬度：55～58HRC
形狀結構：（如圖），中間孔與拉伸凸模間隙配合；
7.5.翻邊凹模設計
材料：Cr12Mov，硬度：55～58HRC
形狀結構：（如圖），與上模板螺釘和銷釘固定；
7.6.翻邊凸模設計
材料：Cr12Mov，硬度：55～58HRC
形狀結構：（如圖），凸模與固定板過盈配合，中間孔為沖孔凹模，所以加工時，中心孔一定要在凸模的中心；
7.7.沖孔凸模設計
材料：Cr12Mov，硬度：55～58HRC
形狀結構：如圖，凸模與固定板過盈配合，通過固定板與上模板連接；
第八章、模具零件的加工
普通零件的加工是按產品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。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，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裝配時，零件圖上的導柱孔在零件加工時就不加工，若以四導柱導套作型腔，凸模相對位置控制基準時，則凹模及凸模固定板的導柱孔應與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。
使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設計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節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準，哪些面是基準面，這一般在訂購模板時會標明哪幾個面是經過打磨，之后就是把加工基準定下來，當然事前必須準備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，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，在打表時要非常小心，當表很靠近工件時，不能使用加速進給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時，最好先來回走幾遍，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，把兩個基準方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點坐標，在設置坐標時要將分中器的半徑算進去，這樣才能使主軸對應工件原點，x-y平面的坐標定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點，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，必須使程序和當前銑床的刀具起點相一致，否則加工位置就會錯誤，同時還要察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運行。不同刀具要使用不同轉速，鉆孔要比銑槽的轉速慢，進給速度要根據(jù)觀察來手動調試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當程序完成后，刀具就會回原點，繼續(xù)做下一工序。
第九章、模具的總裝配（以拉伸模為例）
1、確定裝配基準件
應以凹模為裝配基準件。首先要確定凹模在模架中的位置，安裝凹模組件，然后用平行板將凹模組件和上模座夾緊，在上模座上劃出彎曲孔線，進而安裝上模座其他組件。
2、安裝下模部分
檢查下模部分各個零件尺寸是不是滿足裝配技術條件要求。 安裝下模，調整沖裁間隙， 將下模系統(tǒng)各零件分別裝于下模座內。
3、安裝下模部分
4、自檢
按沖模技術條件進行總裝配檢查。
5、檢驗
6、試沖
設計小結
模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。經國務院批準，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還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)了國務院和國家有關部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
模具是裝備制造業(yè)的核心，作為機械制造業(yè)的基礎，模具水平基本反映了這個國家工業(yè)水平的高低。我國的模具工業(yè)水平，雖然經過改革開放以來30年的追趕，但畢竟底子太薄，到現(xiàn)在為止水平并不高，尤其大中型模具的實力遠遠不夠。30年來，我們利用全球的產業(yè)轉移的歷史機遇，投入很大資源發(fā)展模具行業(yè)，但基本上還只是一些低端模具發(fā)展較為成熟些，中高端模具發(fā)展遇到眾多瓶頸。目前我國模具遠不能滿足國內需求，國產模具在國內市場占有率為低端模具70%，中端模具35%，高端模具不到10%，特別是大型高端模具比如汽車模需要大量進口。我國模具行業(yè)要追趕發(fā)達國家還需要很長的路，國家需要更多的政策引導，企業(yè)需要更加重視研發(fā)而不是代加工.對于我們這樣接受了專業(yè)系統(tǒng)的本科教育大學生也是未來的模具儲備人才來說，我們具有較高的起點，我們關注的不應該局限于模具技術，雖然我國模具行業(yè)的進一步發(fā)展遇到的問題主要還是技術問題，但是我們應該把視野放寬些，只有好的企業(yè)才能搞到好的技術，我們要關注更多模具市場企業(yè)的經營與改善，模具企業(yè)十分也需要我們這樣的人才，既懂技術又懂管理又了解市場動態(tài)的人才，這才是我們應該擔起振興模具行業(yè)的歷史使命。
畢業(yè)設計是一種綜合性較強的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學科廣、綜合性強，通過這次畢業(yè)設計，我鞏固了以前學過的知識，提高了查閱資料的能力，使我更加認識到畢業(yè)設計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設計能力和動手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎。
在本次設計中，我學到了許多的東西。首先對于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應用更加熟練；其次，通過模具設計我對于模具設計的流程基本上熟悉。這次設計是對以前所學的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐。涉及到機械制圖、機械設計、模具設計、互換性以及CAD/CAM各個方面的內容。
設計過程中按照任務書的要求和目的，循序漸進,力求數(shù)據(jù)準確，結構合理。參考了許多文獻資料。由于經驗不足，還有許多地方沒有考慮全面，有待于完善。
總之，學海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學習！
致 謝
對三年來辛勤教導我的老師和學校致以最崇高的敬意！
對本次畢業(yè)設計指導我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!畢業(yè)設計開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識、高瞻遠矚的學識、在實際生產中所積累的經驗。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)度和豁達的胸襟，時刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。
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