端蓋零件沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)

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太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) I目 錄一.文獻(xiàn)綜述 .IV二.選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案 VI第 1 章 緒論 .- 3 -1.1 沖壓技術(shù)概念 - 3 -1.2 我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) .- 4 -1.3 沖壓模的主要特點(diǎn) - 5 -1.4 模具 CAD 技術(shù) - 6 -1.5 本課題的來(lái)源及主要任務(wù) .- 9 -第 2 章 沖壓件的工藝分析 .- 11 -2.1 工藝方案的分析及 確定 - 11 -2.1.1 毛坯直徑 D 的計(jì)算. - 11 -2.1.2 拉深次數(shù) n 的確定. - 12 -2.2 工藝方案的確定 .- 12 -第 3 章 落料--拉深--沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì) - 13 -3.1 搭邊和條料的寬度計(jì)算 - 13 -3.1.1 搭邊. - 13 -3.1.2 條料寬度和導(dǎo)尺間距計(jì)算. - 13 -3.2 沖壓件的排樣 .- 14 -3.3 沖模的壓力中心 .- 15 -3.4 沖裁力的計(jì)算 .- 15 -3.4.1 落料. - 16 -3.4.2 沖孔. - 16 -3.4.3 拉深力計(jì)算. - 16 -太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) II3.5 初選壓力機(jī) - 17 -3.6 凸凹模間隙、工作部分尺寸和公差計(jì)算 - 17 -3.6.1 落料和沖孔（凸凹模分開(kāi)加工）. - 18 -3.6.2 拉深模的凸凹模尺寸及間隙. - 19 -3.7 主要零件尺寸的確定 - 20 -3.7.1 落料--外錐拉深凸凹模. - 20 -3.7.2 錐面--筒形凸凹模. - 20 -3.7.3 落料凹模. - 21 -3.7.4 彈性元件的選用. - 21 -3.8 模具草圖的繪制 .- 24 -3.9 壓力機(jī)的選擇 .- 25 -3.10 模具總裝配圖的設(shè)計(jì) .- 25 -3.11 繪制模具零件圖 - 25 -第 4 章 整形--切邊復(fù)合模設(shè)計(jì) - 26 -4.1 工序力的計(jì)算 - 26 -4.2 凸、凹模間隙及工作部分尺寸的確定 - 26 -4.3 主要零件尺寸的確定 - 27 -4.3.1 整形凸凹模. - 27 -4.3.2 整形內(nèi)筒凸模. - 28 -4.3.3 整形凸臺(tái)凸模. - 28 -4.3.4 切邊凹模 .- 29 -4.3.5 整形橡膠. - 29 -4.3.6 頂件橡膠. - 29 -4.3.7 模架. - 30 -4.4 設(shè)計(jì)并繪制模具總設(shè)計(jì)草圖 .- 31 -4.5 選擇沖壓設(shè)備 .- 31 -太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) III4.6 繪制模具總裝配圖 .- 32 -4.7 繪制零件圖 - 32 -第 5 章 經(jīng)濟(jì)性分析. - 33 -總結(jié) - 33 -參考文獻(xiàn) - 35 -附錄 - 36 -附錄 1 英文文獻(xiàn) - 36 -附錄 2 文獻(xiàn)翻譯 - 42 -太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) IV端蓋零件沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)一.文獻(xiàn)綜述本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是桶形件的設(shè)計(jì)，課題的目的是讓我們?cè)谝酝鶎?duì)模具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上熟悉沖壓模具的設(shè)計(jì)流程；它既是一次檢閱，也是一次鍛煉，使我們系統(tǒng)地掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的技術(shù)，并與 Auto CAD，Pro/E 等模具設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合，提高了我們的模具設(shè)計(jì)能力。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(lái)越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。模具工業(yè)是技術(shù)密集型、資本密集型和投資密集型的產(chǎn)業(yè)，就冷沖模具而言，在沖模設(shè)計(jì)與制造上，模具結(jié)構(gòu)與精度正朝著兩個(gè)方面發(fā)展：一是為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，沖模正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、多工位、多功能方向發(fā)展；另一方面，為適應(yīng)市場(chǎng)上產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速的要求，各種快速成形方法和簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)沖模的設(shè)計(jì)與制造也得到了迅速的發(fā)展。同 時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在模具技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用，使模具設(shè)計(jì)與制造水平發(fā)生了深刻的革命性的變化。目前最為突出的是模具 CAD/CAE/CAM。在這方面，在這方面，國(guó)際上有許多應(yīng)用成熟的計(jì)算機(jī)軟件，我們不但能消化，應(yīng)用國(guó)外的有關(guān)軟件，少數(shù)單位還能自行開(kāi)發(fā)或正在開(kāi)發(fā)模具軟件，盡管其總體水平與國(guó)際上的還有差距，但它代表了我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展成果與發(fā)展方向。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。沖壓模具是其中重要的一種。模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。這是由于模具標(biāo)準(zhǔn)化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提，而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量、縮短模具制造周期、降低成本的關(guān)鍵。我國(guó)已經(jīng)頒布了冷沖壓術(shù)語(yǔ)、冷沖模零部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。沖模的模架等基礎(chǔ)零部件已專業(yè)化，商品化。但總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)沖模的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化還是比較低的。主要是模具制造商對(duì)模具制造的認(rèn)識(shí)還不夠，對(duì)模具新技術(shù)的應(yīng)用力度不大，對(duì)在模具制造過(guò)程中模具標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)還沒(méi)有足夠的認(rèn)識(shí)，還停留在老的手工制作又一有經(jīng)驗(yàn)的模具師傅帶隊(duì)的水平線上，試觀國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具制太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) V造，把標(biāo)準(zhǔn)化的模具設(shè)計(jì)放在了最重要的位置上，其次是設(shè)備問(wèn)題。性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件。高效率、高精度、長(zhǎng)壽命的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備與之相匹配；為了適應(yīng)沖壓新工藝的需要，研制了許多新型結(jié)構(gòu)的沖壓設(shè)備；為了滿足新產(chǎn)品少批量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備朝多功能、數(shù)控方向發(fā)展；為提高生產(chǎn)率和安全生產(chǎn)，應(yīng)用各種自動(dòng)化裝置以及沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線。在桶形件的設(shè)計(jì)中，拉深是最重要的模具工序，它是把把剪裁或沖裁成一定形狀的平板毛坯利用某種特定的模具在拉應(yīng)力的作用下，使金屬板料變成杯形零件；拉深零件的尺寸精度一般可達(dá) IT9～11 級(jí)，利用拉深方法可以制成筒形、階梯形、錐形、方盒形以及其他不規(guī)則形狀的薄壁形零件，這次設(shè)計(jì)的桶形件，其實(shí)就是一個(gè)內(nèi)直外錐桶形零件。就該形狀零件的拉深來(lái)說(shuō)，在變形性質(zhì)上與筒形零件的拉深是相同的，區(qū)別就在于錐形拉深件的回彈。在實(shí)際的拉深過(guò)程中，簡(jiǎn)單彎曲只是在直邊中部占很小的部分，而純粹的拉深只是集中于圓角分角線的附近很小的區(qū)域。在二者中間的金屬變形情況則是相當(dāng)復(fù)雜的。它包括周邊的壓縮、豎向的伸長(zhǎng)和零件上面壁部的略為變厚。在拉深該零件的時(shí)候，為了使得毛坯的變形過(guò)程進(jìn)行順利，得到口部平整的零件、保證零件的質(zhì)量，以及節(jié)省板料，就必需正確地確定毛坯的形狀和尺寸。如果毛坯的尺寸過(guò)大，則能使危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力無(wú)謂地增大。這對(duì)提高變形程度和減少工序都不利；即使是毛坯的局部尺寸過(guò)大，這在拉深過(guò)程中，過(guò)大的部分也會(huì)從變形區(qū)突出出去。不但使突出部分的變形減小，而且也使其臨近部分的板料變形比較困難。毛坯尺寸過(guò)大部分的變形程度減小必然使拉深變形較多地集中到其余的部分上去。于是增加了沿毛坯周邊變形分布的不均勻程度，最后造成零件的壁厚不均勻，而且也容易引起變形過(guò)分集中部位的材料局部起皺，降低了沖件的質(zhì)量。該零件拉深時(shí)，確定毛坯的原則也是根據(jù)變形前后毛坯的面積等于零件的表面積。但是，毛坯的形狀必修保證材料在整個(gè)周邊上的分布恰好在零件周邊每個(gè)點(diǎn)上都形成等高的側(cè)壁的需要。由于在零件周邊上各個(gè)點(diǎn)金屬的切向壓縮變形和縱向拉深變形的數(shù)值都不同，其毛坯的形狀和尺寸的計(jì)算對(duì)于不同的錐形尺寸比例時(shí)有很大的不同。在拉深此形狀零件時(shí)，沖件的口部同樣也會(huì)出現(xiàn)高低不齊的現(xiàn)象。因此，在計(jì)算零件的毛坯尺寸時(shí)，同樣也必須要加入修邊余量。太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) VI自從 2001年加入世貿(mào)組織以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速步入快車道階段，其中制造業(yè)的發(fā)展更是迅速。為此，世界著名的制造業(yè)跨國(guó)企業(yè)集團(tuán)紛紛落戶中國(guó)，不斷將中國(guó)發(fā)展成自己的研發(fā)和制造基地，提高自身產(chǎn)品的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，以角逐全球市場(chǎng)，致使中國(guó)的傳統(tǒng)制造業(yè)面臨前所未有的生存挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。中國(guó)的模具行業(yè)產(chǎn)值躋身于世界的第三位，但中國(guó)模具行業(yè)的質(zhì)量并不是世界上最好的，目前還趕不上德國(guó)和日本。但我們相信，中國(guó)不會(huì)因此而停頓，中國(guó)模具的發(fā)展，不僅僅是要量上考慮，更應(yīng)該要從質(zhì)上考慮，中國(guó)模具行業(yè)大有發(fā)展的空間。參考文獻(xiàn)1.模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè)/彭建聲.—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.62.模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè).第 2版/王樹(shù)勛，蘇樹(shù)珊.-廣州：華南理工大學(xué)出版社， 2003.63.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).第 2版./王伯平主編.-北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2004.44.沖壓工藝模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)/鄭家賢編著.—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.15.沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)/翁其金，徐新成主編.—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.76.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)/王芳編著—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19987.模具實(shí)用技術(shù)叢書(shū)編委會(huì).沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000二.選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案(1)選題依據(jù)：用拉深的方法來(lái)制造薄壁空心件，生產(chǎn)效率高，省材料，零件的強(qiáng)度和剛度好，精度較高，拉深可加工范圍非常廣泛，直徑從幾毫米的小零件直至 2～3m 的大型零件。因此，拉深在汽車、航空航天、國(guó)防、電器和電子等工業(yè)部門以及日用品生產(chǎn)中，占據(jù)相當(dāng)重要的地位。本畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)內(nèi)直外錐桶形件的設(shè)計(jì)，是對(duì)沖裁模的一次綜合學(xué)習(xí)。（2）主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案：太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) VII制件圖由于該沖裁件是內(nèi)直外錐桶形件,不但要沖孔-落料,還要拉深,由于精度等級(jí)為 IT12--IT13,無(wú)需切邊，所以選取的方案如下：①方案一：落料 拉深 沖孔 切邊②方案二：落料拉深錐面復(fù)合模 內(nèi)筒拉深沖孔復(fù)合模 切邊 ③方案三：落料拉深沖孔復(fù)合模 整形切邊模三種方案的比較:方案一:優(yōu)點(diǎn):較易實(shí)現(xiàn)操作化,通用性好,適合中小批量生產(chǎn),沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量較輕,尺寸較小,制造周期短,價(jià)格低,成本低廉.缺點(diǎn):沖壓生產(chǎn)效率較低,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大,沖載件的累計(jì)誤差大,精度較低,因模具數(shù)量多,所需的沖壓設(shè)備也多,壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)工序.模具的壽命低,操作不夠安全.方案二:優(yōu)點(diǎn):使用復(fù)合模進(jìn)行落料拉深,然后再拉深沖孔和切邊，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成多個(gè)工序,生產(chǎn)效率較高,沖載件的精度也較高,不受送料誤差影響,內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好,沖件表面較為平整,適宜沖薄料,也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料,可充分利用短料和邊角條料,沖模的面積小.缺點(diǎn):復(fù)合模難以實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化和自動(dòng)化,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較單工序低,制件廢料排除較復(fù)雜,沖件不能自動(dòng)漏下,存在出件問(wèn)題,可實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械化,但通用性差,僅適用于大批量生產(chǎn),且模具制造較復(fù)雜,價(jià)格較高.方案三: 優(yōu)點(diǎn):該模具在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)能完成多個(gè)工序(包括沖孔,落料,拉深),所以生產(chǎn)效率高,并容易容易實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化和自動(dòng)化,尤其適用于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化,太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) VIII可采用高速壓力機(jī)生產(chǎn),操作安全,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度低,模具強(qiáng)度較高,壽命較長(zhǎng).缺點(diǎn):通用性較差,僅適用于中小型零件的大批量生產(chǎn),模具制造與價(jià)格都較高,要求沖床的運(yùn)動(dòng)精度高,剛度好,振動(dòng)小,對(duì)沖壓的運(yùn)動(dòng)精度高,板料的要求高,模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造精度高,調(diào)試,維修困難,價(jià)格昂貴.綜合考慮，由于該零件要大批量生產(chǎn)，為了提高工效，采用第三種方案。3.工作進(jìn)度及具體安排：2010.3.21～5.3 完成開(kāi)題報(bào)告\工藝計(jì)算\翻譯稿2010.5.4～5.25 完成模具圖紙，小論文2010.5.26～5.31 整理全部畢業(yè)設(shè)計(jì)資料2010.6.1～6.5 準(zhǔn)備答辯4.指導(dǎo)教師意見(jiàn):指導(dǎo)教師： 年 月 日說(shuō)明：開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報(bào)告應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫，將作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)考查的重要依據(jù)，經(jīng)導(dǎo)師審查后簽署意見(jiàn)生效太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 1 -端蓋零件沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)材料科學(xué)與工程學(xué)院 成型 061404 杜 偉 指導(dǎo)老師：曹建新摘 要本次設(shè)計(jì)了一套落料--拉深--沖孔復(fù)合模具和一套整形--切邊復(fù)合模。經(jīng)過(guò)查閱資料，首先要對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過(guò)工藝分析和對(duì)比，采用沖孔落料工序，通過(guò)沖裁力、頂件力、卸料力等計(jì)算，確定壓力機(jī)的型號(hào)。再分析對(duì)沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計(jì)的模具。得出將設(shè)計(jì)的模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計(jì)過(guò)程表達(dá)出來(lái)。 在文檔中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說(shuō)明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計(jì)的意義，接著是對(duì)沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對(duì)零件排樣圖的設(shè)計(jì)，完成了材料利用率的計(jì)算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算和沖裁模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計(jì)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(guò)前面的設(shè)計(jì)方案畫出模具各零件圖和裝配圖。 本次設(shè)計(jì)闡述了沖壓正裝復(fù)合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過(guò)程。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵字：沖壓，沖壓模，標(biāo)準(zhǔn)模架，壓力設(shè)備太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 2 -Internal external conical straight bucket of punch die designCollege of Material Science and Engineering Material Forming The piercing matrix and blanking matrix are fixed by the overall plate.Fell in the blanking punch is loaded by pilot pin, guarante the relative position of the hole and the contour , increase the processing precision.This structure may guarantee the die move reliably and the request of mass production. KEY WORDS: stamping， press mold， standard die sets， press equipment 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 3 -第 1 章 緒論1.1 沖壓技術(shù)概念沖壓加工是借助于常規(guī)或?qū)Ｓ脹_壓設(shè)備的動(dòng)力，使板料在模具里直接受到變形力并進(jìn)行變形，從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。板料，模具和設(shè)備是沖壓加工的三要素。沖壓加工是一種金屬冷變形加工方法。所以，被稱之為冷沖壓或板料沖壓，簡(jiǎn)稱沖壓。它是金屬塑性加工（或壓力加工）的主要方法之一，也隸屬于材料成型工程技術(shù)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。 沖壓的優(yōu)勢(shì)與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。（2） 沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3） 沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 4 -（4） 沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。由于沖壓具有如此優(yōu)越性，沖壓加工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。例如，在宇航，航空，軍工，機(jī)械，農(nóng)機(jī)，電子，信息，鐵道，郵電，交通，化工，醫(yī)療器具，日用電器及輕工等部門里都有沖壓加工。不但整個(gè)產(chǎn)業(yè)界都用到它，而且每個(gè)人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機(jī)，火車，汽車，拖拉機(jī)上就有許多大，中，小型沖壓件。小轎車的車身，車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來(lái)的。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，自行車，縫紉機(jī)，手表里有80%是沖壓件；電視機(jī)，收錄機(jī)，攝像機(jī)里有90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼，鋼精鍋爐，搪瓷盆碗及不銹鋼餐具，全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益的。當(dāng)然，沖壓加工也存在著一些問(wèn)題和缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)在沖壓加工時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)兩種公害，而且操作者的安全事故時(shí)有發(fā)生。不過(guò)，這些問(wèn)題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來(lái)的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題一定會(huì)盡快而完善的得到解決。1.2 我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)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)。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。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的發(fā)展方向，模具和工件的檢測(cè)數(shù)字、模具軟件功能集成化、模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化、模具產(chǎn)業(yè)的逆向工程以及模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化是主趨勢(shì)。新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺(jué)來(lái)設(shè)計(jì)模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析、模具可制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成形過(guò)程模擬（CAE）及信息的管理與共享。值得強(qiáng)調(diào)的是，模具數(shù)字化不是孤立的計(jì)算機(jī)輔助功能或數(shù)太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 5 -控技術(shù)的集合，其關(guān)鍵是它們與人工智能的有機(jī)集成，不僅可以整理知識(shí)、保存知識(shí)，還可以挖掘知識(shí)、繁衍知識(shí)。新一代的模具數(shù)字化將是一個(gè)集工程師的智慧和經(jīng)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)的硬件和軟件、數(shù)值模擬和數(shù)控技術(shù)、工藝及工程管理為一體的模具優(yōu)化的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和認(rèn)證的系統(tǒng)工程。模具制造向精密、高效、復(fù)合和多功能方向發(fā)展精密數(shù)控電火花加工機(jī)床（電火花成形機(jī)床、快走絲線切割和慢走絲線切割機(jī)床）不斷在加工效率、精度和復(fù)合加工上取得突破，國(guó)外已經(jīng)將電火花銑削用于模具加工。加工精度誤差小于1μm的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復(fù)合加工將得到發(fā)展。國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削技術(shù)和機(jī)床（HSM）開(kāi)始在國(guó)內(nèi)應(yīng)用，將大幅提高加工效率。模具拋光的自動(dòng)化、智能化也是發(fā)展趨勢(shì)之一，日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具的自動(dòng)化研磨拋光。此外，特種研磨方法如擠壓研磨、電化學(xué)拋光、超聲拋光也應(yīng)是發(fā)展趨勢(shì)。其他方面，如采用氮?dú)鈴椈蓧哼?、卸料、快速換模技術(shù)、沖壓?jiǎn)卧M合技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)及實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)等。1.3 沖壓模的主要特點(diǎn)沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 6 -與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多 獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下：1:沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。2:沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。3:沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。4:壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。1.4 模具 CAD 技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會(huì)的高速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來(lái)越快。無(wú)論是工業(yè)產(chǎn)品還是家電產(chǎn)品，大多數(shù)應(yīng)用模具成型。因此，產(chǎn)品對(duì)模具的精度要求越來(lái)越高、越來(lái)越普及。由于模具是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)品，為了表達(dá)清楚設(shè)計(jì)意圖，設(shè)計(jì)人員必須花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)繪制模架、頂桿、滑塊等結(jié)構(gòu)相對(duì)固定的零部件。目前，CAD的發(fā)展，為廣大模具設(shè)計(jì)人員提供了方便。特別是近幾年來(lái)，模具CAD技術(shù)發(fā)展很快，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。(一)模具CAD的基本概念CAD（Computer Aided Design）是利用計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析與技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱，是一項(xiàng)綜合性技術(shù)。太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 7 -(二)CAD技術(shù)的發(fā)展過(guò)程第一，20世紀(jì)50年代后期至70年代初期，此階段為初級(jí)階段——線框造型技術(shù)。第二，20世紀(jì)70年代初期至80年代初，此階段是第一次CAD技術(shù)革命——曲面（表面）造型技術(shù)。第三，20世紀(jì)80年代中期至90年代初期，此階段是第三次CAD技術(shù)革命——參數(shù)化技術(shù)。參數(shù)化設(shè)計(jì)是用幾何約束、工程方程與關(guān)系來(lái)定義產(chǎn)品模型的形狀特征，也就是對(duì)零件上的各種特征施加各種約束形式，從而達(dá)到設(shè)計(jì)一組在形狀或功能上具有相似性的設(shè)計(jì)方案。目前能處理的幾何約束類型基本上是組成產(chǎn)品形體的幾何實(shí)體公稱尺寸關(guān)系和尺寸之間的工程關(guān)系，故參數(shù)化技術(shù)又稱為尺寸驅(qū)動(dòng)幾何技術(shù)。(三)CAD技術(shù)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用相應(yīng)的CAD軟件，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能、外觀和結(jié)構(gòu)要求，先設(shè)計(jì)草圖，然后生成相應(yīng)的實(shí)體，接著子裝配和總體裝配，仿真模具開(kāi)模過(guò)程，檢查干涉情況，并進(jìn)行真實(shí)渲染。整個(gè)過(guò)程也可以從上到下進(jìn)行修改，每個(gè)過(guò)程的參數(shù)都可以改變，并可以設(shè)定參數(shù)間的關(guān)聯(lián)性。（1）草圖重建技術(shù)草圖設(shè)計(jì)是整個(gè)模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。現(xiàn)在的草圖重建技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，這種技術(shù)是模具設(shè)計(jì)人員用二維和三維設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行三維建模的關(guān)鍵技術(shù)。這種技術(shù)能夠?qū)Σ輬D的各個(gè)尺寸和相關(guān)的約束進(jìn)行修改和重建。目前草圖重建技術(shù)已經(jīng)比較成熟，一些大型的CAD軟件系統(tǒng)如Pro/Engineer、UG等都提供草圖設(shè)計(jì)模塊。（2）曲面特征設(shè)計(jì)隨著人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和美觀性要求的不斷提高，又由于曲面特征具有的諸多有點(diǎn)，在產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)重，曲面特征設(shè)計(jì)成為模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。目前CAD業(yè)界涌現(xiàn)出一批像EDS的UG、PTC的Pro/Engineer等等一系列的優(yōu)秀的CAD軟件，它們的三維實(shí)體建模、參數(shù)建模及復(fù)合建模技術(shù)，實(shí)體與曲面相結(jié)合的造型方法，以及自由形式特征技術(shù)為模具設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具。（3）變量裝配設(shè)計(jì)技術(shù)裝配設(shè)計(jì)建模的方法主要有自底向上、概念設(shè)計(jì)、自頂向下等三種方法。自底太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 8 -向上方法是先設(shè)計(jì)出詳細(xì)零件，再拼裝產(chǎn)品。而自頂向下是先有產(chǎn)品的整個(gè)外形和功能設(shè)想，再在整個(gè)外形里一級(jí)一級(jí)地劃分出產(chǎn)品的部件、子部件，一直到底層粗糙的零件。在模具中，由于有些模具的結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜，在模具設(shè)計(jì)時(shí)只有采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，變量裝配設(shè)計(jì)才支持自頂向下的設(shè)計(jì)。（四）CAD技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的發(fā)展方向模具CAD技術(shù)在傳統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)上還要不斷的適應(yīng)新的環(huán)境和新的挑戰(zhàn)，尋求新的發(fā)展。（1）逐步提高CAD系統(tǒng)的智能化程度人工智能是計(jì)算機(jī)的幾大功能之一，將人工智能引入CAD系統(tǒng)，使其具有專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，具有學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和判斷的能力，從而達(dá)到設(shè)計(jì)自動(dòng)化的目的。目前提高智能化程度的路徑有兩條：一是繼續(xù)研究專家系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用；二是開(kāi)展KBE（基于知識(shí)工程）技術(shù)的研究，主要是開(kāi)發(fā)基于KBE的專用工具，如UGII中的KF（KnowledgeFusion） 。（2）研究模具的運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)，即沖模的沖壓過(guò)程與注射模的運(yùn)動(dòng)仿真因?yàn)闆_模與注射模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在沖壓與注射過(guò)程中，一些模具零件的運(yùn)動(dòng)難免產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，特別是級(jí)進(jìn)模還可能存在條料運(yùn)動(dòng)與模具運(yùn)動(dòng)的干涉，而在設(shè)計(jì)中這些現(xiàn)象難以發(fā)現(xiàn)，故只有采用仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)上顯示其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即時(shí)改正錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)，以避免生產(chǎn)中出現(xiàn)問(wèn)題。（3）協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)將成為模具設(shè)計(jì)的主要方向制造業(yè)垂直整合的模式使得世界范圍內(nèi)的產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)和模具制造分工更明確。模具企業(yè)間通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異地協(xié)同設(shè)計(jì)和制造。根據(jù)企業(yè)自身的信息化程度和企業(yè)間合作的層次不同，采用的技術(shù)手段和方案有很大不同。隨著科技的不斷進(jìn)步，制造業(yè)正向數(shù)字化、全球化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，新產(chǎn)品的上市速度越來(lái)越快。模具是制造業(yè)的基本工藝設(shè)備，模具設(shè)計(jì)的、制造的效率對(duì)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率有決定性影響。因此在模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，利用先進(jìn)的 CAD技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)省事、省力，而且最為重要的是保證了成型后制品的準(zhǔn)確性，減少了試模的次數(shù)，縮短了模具的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的周期。模具 CAD技術(shù)發(fā)展的幾種趨勢(shì)：太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 9 -1．模具 CAD的參數(shù)化參數(shù)化造型方法是 CAD技術(shù)中較先進(jìn)的造型方法，也是提高 CAD工作效率的有效手段。它是針對(duì)各種沖壓模具總體結(jié)構(gòu)一般均具有較規(guī)范形式的特點(diǎn)，為各個(gè)零件的基本尺寸建立相應(yīng)的參變量，在實(shí)際的幾何和拓?fù)涞幕A(chǔ)上建立各零件要素之間的相互關(guān)系。當(dāng)由于模具結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致模具零件尺寸發(fā)生變化時(shí)，改變參數(shù)文件中有關(guān)變量的取值，則與之相關(guān)的零件模型中的相應(yīng)尺寸標(biāo)注值亦發(fā)生變化，通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng)模塊處理后即可生成大小符合實(shí)際尺寸標(biāo)注的零件。2．模具 CAD的智能化沖壓件模具設(shè)計(jì)的難度主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)理論的不完備性以及只能意會(huì)而難以言傳的專家經(jīng)驗(yàn)表達(dá)和利用上。同手工設(shè)計(jì)一樣，在利用通用 CAD軟件（包括新型集成化 CAD軟件）進(jìn)行覆蓋件模具設(shè)計(jì)時(shí)，在很大程度上必須依賴于模具專家的干預(yù)。為了實(shí)現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，減少對(duì)模具專家的依賴性，必須開(kāi)發(fā)專用的汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智能化軟件，把總結(jié)出來(lái)的以往設(shè)計(jì)、制造中的成功經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到模具設(shè)計(jì)中去，形成計(jì)算機(jī)里的知識(shí)庫(kù)和智能庫(kù)，生成專家系統(tǒng)，從而使 CAD系統(tǒng)能夠勝任模具設(shè)計(jì)專家的工作，設(shè)計(jì)出符合要求的汽車覆蓋件模具，這也就是所謂的模具 CAD的智能化。智能 CAD以人類思維的認(rèn)識(shí)理論為基礎(chǔ)，將設(shè)計(jì)人員擅長(zhǎng)的邏輯判斷、綜合推理、形象思維能力與計(jì)算機(jī)的高速、精確計(jì)算能力相結(jié)合，從而使 CAD系統(tǒng)能夠勝任模具設(shè)計(jì)專家的工作，設(shè)計(jì)出符合要求的沖壓件模具。3．模具 CAD的一體化模具 CAD的一體化就是從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式向 CAD/CAE/CAM一體化方向發(fā)展。模具設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)信息處理、交換流通和管理的過(guò)程，采用彈塑性大變形有限元模擬技術(shù)可以分析材料的塑性成形過(guò)程，提高工藝分析和模具 CAD/CAM系統(tǒng)的功能，有利于創(chuàng)造更高級(jí)的 CAD/CAM系統(tǒng)，因而，CAD/CAE /CAM一體化能夠?qū)υO(shè)計(jì)和制造過(guò)程中信息的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、流通管理進(jìn)行分析和控制，將它們有機(jī)地“集成”在一起，這樣有利于取得最佳效益。4．模具 CAD的專業(yè)化未來(lái)的模具 CAD將走向更加專業(yè)化的道路。一些通用的軟件由于其功能繁多，專業(yè)性較差，已不能滿足大型模具 CAD的需要，更好的方法是軟件公司與專業(yè)模具太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 10 -廠密切合作，開(kāi)發(fā)專用性很強(qiáng)的模具 CAD軟件，如美國(guó) PTC軟件公司與日本 TOYOTA汽車公司在 PRO/E軟件基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的模具型面設(shè)計(jì)模塊 PRO/DIEFACE等，這也是模具 CAD的一個(gè)發(fā)展方向，對(duì)于國(guó)內(nèi)的模具廠家來(lái)說(shuō)，在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn) CAD軟件（如UG、Pro/E 等）的基礎(chǔ)上，利用二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，針對(duì)本部門產(chǎn)品的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)專用的模具 CAD系統(tǒng)是一條可行和經(jīng)濟(jì)之路.1.5 本課題的來(lái)源及主要任務(wù)1)選題依據(jù)：用拉深的方法來(lái)制造薄壁空心件，生產(chǎn)效率高，省材料，零件的強(qiáng)度和剛度好，精度較高，拉深可加工范圍非常廣泛，直徑從幾毫米的小零件直至 2～3m 的大型零件。因此，拉深在汽車、航空航天、國(guó)防、電器和電子等工業(yè)部門以及日用品生產(chǎn)中，占據(jù)相當(dāng)重要的地位。本畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)內(nèi)直外錐桶形件的設(shè)計(jì)，是對(duì)拉深的一次綜合學(xué)習(xí)。（2）主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案：制件圖圖示零件，材料為電鍍鋅鋼板，料厚 t=0.5mm，大批量生產(chǎn)。零件為淺拉深內(nèi)筒外錐形件，圓筒底部中間有一凸臺(tái)及 ?17mm的孔。由于該沖裁件是內(nèi)直外錐桶形件,不但要沖孔-落料,還要拉深,由于精度等級(jí)為 IT12--IT13,需切邊。太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 11 -第 2 章 沖壓件的工藝分析2.1 工藝方案的分析及確定2.1.1 毛坯直徑 D 的計(jì)算圖（1）通過(guò) CAD面積測(cè)量功能測(cè)得：f1=4303.82mm2, f2=2419.68mm2, f3=3454.43mm2, f4=415.48mm2, 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 12 -f5=4726.13mm2, f6=18.77mm2, f7=272.94mm2, f8=37.71mm2, f9=430.01mm2, f10=226.97mm2, 凸緣的相對(duì)直徑 d 凸/ d =98.2/87=1.13,由凸緣的相對(duì)直徑 d 凸/ d 和 d 凸 查表 1-3-5得修邊余量 δ=3.5mm。 【2】??2f4?????????凸 凸修 邊=3.14÷4×[(98.2+2×3.5)2-98.22]=1117.68mm毛坯表面積10F=if??修 邊=4303.98+2419.68+3454.43+415.48+4726.13+18.77+272.94+37.71+430.01+226.97+1117.68=17423.62 mm毛坯直徑 4D=F17423.6.??441723.6DF???=148.98 mm2.1.2 拉深次數(shù) n 的確定a.?87mm圓筒的計(jì)算圖形簡(jiǎn)化為帶凸緣筒形件拉深毛坯相對(duì)厚度10D????????????????凸緣相對(duì)直徑 d 凸 / d=1.13，由此兩數(shù)據(jù)查表 1-3-13得，h 1/ d1=0.45~0.53. 【4】h/d=0.2, h1/d1h1/d1，故能一次拉成。b.凸臺(tái)的拉深按錐形件進(jìn)行工藝計(jì)算，h/ d=2.1/35=0.060.1,因此屬于淺錐形且又有壓邊，能一次拉深成形。 【10】太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 13 -c. 外錐形的拉深h/ d=17.5/104.76=0.17,其值介于 0.1~0.25,屬于淺錐形。由于制件精度等級(jí) IT12~IT13,故無(wú)需加工藝凸緣，可以一次拉成 。2.2 工藝方案的確定 綜合以上分析，考慮采用落料--拉深--沖孔復(fù)合模一套和整形--切邊復(fù)合模一套。第 3 章 落料--拉深--沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì)3.1 搭邊和條料的寬度計(jì)算3.1.1 搭邊 次模具采用手工送料且制件毛坯直徑 D=148.98mm，料厚 t=0.5mm。查表 1.1，得a=1.5mm，a 1=1.5mm. 【2】表 1.1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值圓件及 r＞2t 圓角 矩形邊長(zhǎng) l≤50 矩形邊長(zhǎng) l＞50 或圓角 r≤2材料厚度t工件間a1側(cè)邊 a 工件間 a1 側(cè)邊 a 工件間 a1 側(cè)邊 a0.25 以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.00.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.50.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.00.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.81.2～1.5 1.0 1.2 1.5 1.8 1.9 2.01.6～2.0 1.2 1.5 2.0 2.2 2.0 2.2太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 14 -3.1.2 條料寬度和導(dǎo)尺間距計(jì)算條料寬度 ： 導(dǎo)尺間距離：00(2)BDaz??????2ABzDaz??式中：D--沖裁件垂直于送料方向的尺寸a--側(cè)搭邊最小值Δ --條料寬度的單向偏差Z--導(dǎo)尺與最寬條料之間的最小間隙查表 1.2，得 z=8mm，查表 1-2，得 Δ=-0.7 ，用龍門剪床下料。 【2】表 1.2 剪裁下的下偏差△（mm）條料寬度(mm)條料厚度(mm)≤50 ＞50～100 ＞100～200 ＞200≤１ 0.5 0.5 0.7 1.0＞１～３ 0.5 1.0 1.0 1.0＞3～４ 1.0 1.0 1.0 1.5＞4～６ 1.0 1.0 1.0 2.0則 0 0.7(148.92.58)B??????159.8A??0.75m?67m太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 15 -3.2 沖壓件的排樣排樣圖一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率 10nFBh????式中 F--沖裁件面積n--一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目B--條料寬度h--進(jìn)距（步距）17423.61059.8()??????【8】3.3 沖模的壓力中心沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)地工作，減少導(dǎo)向件的磨損，提高模具及壓力機(jī)的壽命。此沖壓件為回轉(zhuǎn)體，其沖裁時(shí)的壓力中心與工件的幾何中心重合。 【14】太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 16 -3.4 沖裁力的計(jì)算沖用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力 F 一般按下式計(jì)算：F=KLtτ 式中 F— 沖裁力(N)；L—沖裁周邊長(zhǎng)度(mm)；t—材料厚度(mm)；τ b—材料抗剪強(qiáng)度（ MPa)； K—系數(shù)，系數(shù)Ｋ是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3 。料厚為 1 mm，查表得鍍鋅鋼板的抗剪強(qiáng)度 τ=400Mpa裁力的計(jì)算。 【12】3.4.1 落料 Dt=3.148.9054562NP????落 料QK卸 卸 落 料 QKP?頂 頂 落 料查表 1-1-25 ,K 卸 = 0.055，K 頂=0.08。 【5】Q 卸 =0.055×54966.2 =3023.14N3.4.2 沖孔1Dt=3.470.562NP????沖 孔由于采用剛性卸料，故不用計(jì)算卸料力。太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 17 -3.4.3 拉深力計(jì)算a) 凸臺(tái) Pdbtk???凸拉3.140.5230.4??569Nb)內(nèi)筒 1Pdbtk???拉 筒3.4870.523.8269N??c) 外錐Pdbtk???拉 錐 小3.1498.2053.626N??1QK?頂 頂 落 料查表 2-31,得 K 頂 1=0.14。 【6】10.4596.2?頂=7N3.5 初選壓力機(jī)由于凸臺(tái)采用剛性卸料，卸料力不加入計(jì)算。由于落料、拉深、沖孔，有先后之分，故只需計(jì)算其中較大的一項(xiàng)。P??拉 拉 凸 拉 筒 拉 錐 +53798.?沖 孔 拉 落 料取 P 落料 =54966.2N帶入計(jì)算：太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 18 -PQ =5496.2+30.147695.28N ??y頂 頂落 料因而，壓力機(jī)應(yīng)選用大于或等于 100KN壓力機(jī)。 【6】3.6 凸凹模間隙、工作部分尺寸和公差計(jì)算凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 Zmin，最大值稱為最大合理間隙 Zmax。考慮到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值 Zmin。確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗(yàn)，在確定間隙值時(shí)要按要求分類選用。對(duì)于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對(duì)于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來(lái)確定間隙值。經(jīng)驗(yàn)公式；軟材料： t＜1mm，Z=(3%~4%)tt=1~3mm，Z=(5% ~8%)tt=3~5mm，Z=(8% ~1%)t硬材料： t＜1mm，Z=(4%~5%)tt=1~3mm，Z=(6% ~8%)tt=3~8mm，Z=(8% ~13%)t零件材料為鍍鋅鋼板，料厚為 0.5mm，凸凹模間隙為 0.040~0.060mm。 【13】太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 19 -3.6.1 落料和沖孔（凸凹模分開(kāi)加工）a)落料 工作尺寸：00.14Dm???????????b)沖孔 工作尺寸：0d???????查表 1-2-26, 得Zmax=0.060 Zmin=0.040 【7】Zmax—Zmin=0.060—0.040=0.020 0.14m?????????對(duì) 落 料 尺 寸 的 凹 凸 模 偏 差 查 表 -32得???凹 0.???凸maxin.7Z?凹 凸(圖紙只在凸?；虬寄Ｒ粋€(gè)零件上標(biāo)注偏差，而另一個(gè)則說(shuō)明配作間隙）查表 1-1-34得，磨損系數(shù) X=0.75 【2】maxin1320.4Z???????+.8凹 凸對(duì) 沖 孔 尺 寸 17的 凸 凹 模 偏 差 查 表 得(圖紙只在凸模或凹模一個(gè)零件上標(biāo)注偏差，而另一個(gè)則說(shuō)明配作間隙）查表 1-1-34得，磨損系數(shù) X=0.75 【2】尺寸計(jì)算如下： mm沖裁種類工件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸落 料00--.14D=89??0minD-xZ????凸-凸 （ ） 0-.30-.3(8975.142)6?0D-x????凹凹 （ ） +0.4+0.4(189751)??0D-x????凹min凸 （ Z）太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 20 -3.6.2 拉深模的凸凹模尺寸及間隙查表 1-3-42得，有壓邊圈拉深時(shí)單邊間隙值 Z=t=0.5mm【15】工作部分尺寸計(jì)算如下： mm3.7 主要零件尺寸的確定3.7.1 落料--外錐拉深凸凹模查表 3-75得，凸凹模最小壁厚 1.6mm，落料直徑 D=15mm，該模具 D=148.98mm，最小壁厚 20.1mm，凹模圓角半徑 R=3mm，其高度 H應(yīng)該大于 22mm，故 H=40mm，強(qiáng)度滿足沖 孔.00d?????????0d+x???凸-凸 （ ）0.20.2(1758)6??-- min0.2.20d+x178Z?????凹凹 （ ）（ 5）尺寸標(biāo)注方法工件尺寸 凹模尺寸 凸模尺寸???????????++0.5+0.5Dd.42Z(867)9?????凹凹 0（ ） 0.030.3d.4(867)9?????凸-凸 --（ ）標(biāo)注內(nèi)形尺寸???????????++0.4+0.4d.2Z(3765)59?????凹凹 0（ ） 0.030.3d.4(76)9?????凸-凸 --（ ）標(biāo)注外形尺寸0.3.69825???+0.5+0.5D-.(876)9????凹凹 0（ ） 0--0.30-.3dD.52Z(87.65)9?????凹凸 （ ）太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 21 -要求。材料選擇 CrWMn，熱處理 58~62HRC。 【16】3.7.2 錐面--筒形凸凹模查表 3-75得，最小壁厚 1.6mm，取壁厚 5.76mm，高度取 50mm，圓角半徑和粗糙度如圖，未注粗糙度 12.5。材料選用 CrWMn，熱處理 58~62HRC。 【16】太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 22 -3.7.3 落料凹模料厚 1.5mm，故 h取 10mm，H=53mm，D=230mm，錐角 a=40′【12】,具體細(xì)節(jié)見(jiàn)零件圖。材料選用 T10A，內(nèi)壁熱處理 52~56HRC。 【16】3.7.4 彈性元件的選用a. 壓邊卸料用橡膠