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畢業(yè)設計說明書
題 目:沖壓工藝及模具設計
年級、 專業(yè):
姓 名:
學 號:
指 導 教 師:
完 成 時 間:
摘 要
本設計是對給定的產品圖進行沖壓模具設計。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關資料和和對產品形狀仔細分析的基礎上進行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟性、零件的沖壓工藝性以及復雜程度等諸多因素的基礎上進行的；產品毛坯展開尺寸的計算是在方便建設又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關零件的選擇原則及選擇方法進行了說明，另外還介紹了幾種產品形狀的毛坯展開尺寸計算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設計所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
【關鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸
目 錄
摘要
第一章 零件圖及工藝方案的擬訂
1.1 零件圖及零件工藝性分析 ………………… 5
1.2 工藝方案的確定 …………… 6
第二章 工藝設計
2.1確定排樣方案 ………………………………… 8
2.2確定裁板方案 ………………………………… 9
2.3工序的合并與工序順序………………………… 11
2.4計算各工序的壓力……………………………… 11
2.5壓力機的選取…………………………………… 12
第三章 模具類型及結構形式的選擇
3.1落料拉深復合模的設計 ……………………………15
3.2沖孔翻孔復合模的設計……………………………16
第四章 模具工作零件刃口尺寸及公差的計算
4.1模具刃口的計算 ……… …………………………17
第五章 模具零件的選用，設計及必要的計算 ………19
第六章 壓力機的校核
6.1壓力機的校核…………………………………… 26
第七章 模具的動作原理及綜合分析
7.1 模具的動作原理 ……… ………………………27
第八章 凸凹模加工工藝方案
8.1 凹模、凸模加工工藝路線………………………29
8.2 模具裝配…………………………………………33
第九章 設計心得………………………………………35
第十章 致謝辭 ………………………………………36
【參考文獻】……………………………………………37
前 言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，沖壓技術應用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結合金、硬質合金模具的推廣，模具各種表面處理技術的發(fā)展，沖壓設備和模具結構的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產效率高、質量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產品的不斷發(fā)展和生產技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標。
目前國內模具技術人員短缺，要解決這樣的問題，關鍵在于職業(yè)培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應該掌握扎實的專業(yè)基礎，現(xiàn)在學好理論基礎。畢業(yè)設計是專業(yè)課程的理論學習和實踐之后的最后一個教學環(huán)節(jié)。希望能通過這次設計，能掌握模具設計的基本方法和基本理論。
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(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經(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?，F(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。
沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2?~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。
模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為15000~40000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min,加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經(jīng)濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPM技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。
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(jīng)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?，F(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。
畢業(yè)設計是一種綜合性的訓練，也是一個重要的專業(yè)實訓環(huán)節(jié)，它綜合性強，應用知識面寬。隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產品增多，產品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產的重要工藝裝備。在國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產加工。模具已成為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)。模具已成為當代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產品的品種和生產效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術經(jīng)濟水平。
為了更進一步加強我們的設計能力，鞏固所學的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎理論課，技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。
本次設計的目的：
一、綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產實際知識，進行一次沖壓模設計的實際訓練，從而提高我們獨立工作能力。
二、鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設計到模具制造整個工藝流程。
三、掌握模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
由于本人設計水平有限，經(jīng)驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導，不勝感激。
第一章 零件圖及工藝方案的擬訂
1.1零件圖及零件工藝性分析
一、零件圖
圖（1—1）
工件圖：如圖1—1所示
材料：08鋼
板厚：1.5mm
二、零件的工藝性分析
產品所用的材料為08鋼，其力學性能如下：τ=260-360Mpa,σb=330-450 Mpa, σs=200Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設計》P322），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT12級確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點應該注意：
①該沖裁件的材料08鋼，具有較好的可沖壓性能。
②由于板料厚度一般，比較適合沖裁。
③有一定的生產批量，應重視模具材料的選擇和模具結構的確定，保證模具的壽命。
④制件較小，從安全考慮，要采取適當?shù)娜〖绞?，模具結構上設計好推件和取件方式。
1.2、工藝方案的確定
對工序的安排，擬有以下幾種方案：
①落料— 多次拉深—沖孔—沖孔—翻孔—切邊等多道工序，單工序模生產。
②落料拉深—拉深2—切邊沖孔—沖孔翻孔等復合沖壓，
③切廢料—多次拉深—沖孔—沖孔—翻孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。
方案①模具結構簡單，容易制造。但成形制件需要多道工序才能完成零件的加工，工序分散，搬運半成品要浪費大量時間。生產效率較低；工件的精度也難以保證。
方案②復合模結構一般，比較容易制造。節(jié)約了半成品搬運的時間提高了生產效率且易于保證孔的質量和制件精度。
方案③級進模結構復雜；難以制造。有較高的生產效率且能保證制件的精度。
綜上所述，根據(jù)生產效率、精度、所使用的機床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案二。
第二章 工藝設計
2.1 確定排樣方案
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=29/88=0.329，查表的修邊余量為2
計算產品展開尺寸
公式是D×D=d×d－1.72d1×2×r+4dH
其中
D——展開尺寸
d——拉伸直徑，91
r——拉伸圓角，2.25
H——拉伸高度，29
經(jīng)過實際計算 L1=116.3
此尺寸目前是待定，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=29/88=0.329
(t/D)*100=1.28
d/d1=1.03
m=d/D=0.417
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＞0.417（實際拉伸系數(shù)），故不能一次拉伸成型，另外根據(jù)數(shù)據(jù)查表，首次拉伸的最大相對高度H1/d1=0.29，由于0.29＜0.329，也能說明不能一次拉身成型。
1、 確定首次拉深系數(shù)和尺寸。假設取凸緣相對半徑為1.1，由數(shù)據(jù)表查得最小m1=0.56,則d1=m1D=0.56×116.3=65.2mm,
因首次拉深時，拉入凹模的材料面積要比制件實際需要的面積增加3-5%，設取5%，則選用毛坯直徑D1應為
D×D=[116.3×116.3-（91×91-88×88）]×1.05+91×91-88×88
D=119
則首次拉深高度為（取R=r=4）
h1=0.25×（119×119-88×88）÷65.2+0.43×（4+4）
=28.04mm
驗算首次拉深系數(shù)m1=0.56是否合理，根據(jù)d/d1=91/88=1.03，(t/D)*100=1.28，查表得，h1/d1最大為0.82，而首次拉深的相對高度為h1/d1=28.04/48.5=0.578，0.82＞0.578，所以首次拉深系數(shù)m1=0.56合理。
確定以后各次拉深系數(shù)及工序尺寸
查表得，取m2=0.74
則計算得：
d2=m2d1=0.74×65.2=48.28mm＜48.5 mm
所以需要用兩次拉深。調整各次拉深系數(shù)如下：
m1=0.56 m2=0.74
得各次拉深工序的直徑為
d1=m1D=65.2
d2=m2d1=48.5
取各次拉深工序R角半徑分別為R2=4，R3=1.5
為計算各工序的實際拉深高度，需將首次多拉入凹模型腔的材料進行分配，使其在隨后各次拉深過程中既要保證凸緣不會受到拉深作用，又要便于將多余的材料逐漸轉移到凸緣上來。在首次多拉入的5%的材料中，設第二次拉深時多拉入3%，其余2%的材料返回到凸緣上。第三次拉深時多拉入1.5%，其余1.5%的材料返回到凸緣上。
以后第一次拉深工序的高度分別是
h2=0.25×（116.3×116.3-91×91）÷65.2+0.43×（4+4）
=23.4mm，
此為最大拉深高度，這里取20，實際加工好后，需要根據(jù)實際材料，模具間隙等情況來調整。
翻孔預孔尺寸的計算
可根據(jù)公式
d=D-2(H-0.43r-0.72t)
式中 d——預孔直徑（mm）；
D——翻孔直徑（mm）；
H——翻孔高度（mm）；
t——材料厚度；(mm)
r——翻孔圓角
經(jīng)計算 d=20.5-2（5.5-0.43×1.5-0.72×1.5）=12.95,取13。
落料直徑最大尺寸為長度Dmax=116.3，材料厚度為1.5，根據(jù)材料性能，由《沖壓工藝與模具設計》P45表2.5.2 確定搭邊值：
工件間：a1=2.0；沿邊： a=2.0，
條料下料寬度為116.3+2×2=120.3，剪切公差：δ=0.5
條料與導料板之間的間隙：c=0.5
送料步距為116.3+2=118.3；
一．計算工件實際面積
通過電腦計算得工件實際面積為3.14×58.15×58.15=10617.66，
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% （3）
η=1×10617.66/118.3×120.3×100%=74.6%
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；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
二．分析排樣方案
為保證條料送進的剛性和穩(wěn)定性以及正確處理工件送料與載體的連接關系，應考慮沿零件縱向排樣和橫向排樣，由于本設計中產品外形是圓的，縱向和橫向，無論是操作，還是在材料利用率上是完全一樣的，所以無需考慮如何排樣。具體排樣圖如下：
圖2—2）
2.4 計算各工序的壓力
已知工件的材料為材料是08鋼,厚度為1.5mm，抗剪切強度τ=260-360Mpa,抗拉強度σb=330-450Mpa, 屈服強度σs=200Mpa。
落料力： F1=n1.3 Ltτ
=1.3×3.14×116.3×1.5×360
=256357.76（N)
=256.4KN
拉伸力用理論計算很復雜，一般采用經(jīng)驗計算方法，經(jīng)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
F2=3.14Kd1tδ (4-1)
F2=3.14×0.72×66.5×1.5×450=101481.66N
=101.48KN
式中 F——拉伸力（N）；
d1——拉伸直徑（mm）；
τ——材料抗剪強度（MPa）；
t——材料厚度；(mm)
K——修正系數(shù)（查表可得），K=1.3；
卸料力： P2=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設計》得：k卸=0.025～0.08）
沖壓力大小為F=F1+F2=256.4+101.48=357.88KN
P2=k卸F=357.88×0.06
=21.47KN
落料拉深工序的最大總壓力為：
P=F+ P2
=357.88+21.47
=379.35KN
沖孔力計算
F=KLδτ (4-1)
F=1.3×3.14×13×1.5×360=28655.64N
=28.66KN
翻孔力一般不大，可按以下公式近似計算
P=1.1×3.14（D-d）tσ
其中 P——翻孔力（N）；
D——翻孔后的孔徑（mm）；
d——翻孔預孔的孔徑（mm）；
t——材料厚度（mm）；
σ——材料屈服極限；(MPa)
計算P=1.1×3.14×（22-13）×1.5×200=6217.2=6.22KN
F卸=K卸F (4-4)
=0.045×（28.66+6.22）=1.57KN
沖孔翻孔工序的最大總壓力為：
P=F+ P2
=28.66+6.22+1.57
=36.45KN
2.6 壓力機的選擇
根據(jù)以上計算和分析，再結合車間設備的實際情況，選用公稱壓力為630KN的單柱固定臺壓力機（型號為JC23—63）能滿足使用要求。
壓力機的具體參數(shù)如下
公稱壓力：630KN
滑塊行程：80mm
滑塊行程次數(shù)：40次/min
最大封閉高度： 300mm
最大裝模高度： 250mm
封閉高度調節(jié)量：60mm
模柄孔尺寸：直徑50mm，深度70mm
工作臺面尺寸：400mm（前后）×600mm（左右）
墊板厚度60mm
壓力中心的確定，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。采用解析法求壓力中心，
F1——落料力 F1= KLδτ ，得F1=256.4KN
F2——拉深力 P2=3.14Kd1tδ 得F2=101.48KN
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）/（F1+ F2）
XG = （X1F1+ X2F2）/（F1+ F2）
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
沖孔翻孔模的壓力中心計算原理同上，
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
第三章 模具類型及結構形式的選擇
根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預選設備的主要技術參數(shù)，模具的制造條件及安全生產等，選定模具類型及結構形式。
3.1 復合模的設計
本設計中采用倒裝落料拉深復合模。工件厚度一般（t=1.5mm）,故下模采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置除了卸料的作用外，在落料時還起到壓緊工件的作用。下模彈性力由彈簧產生，上模采用打料裝置。
落料拉深復合模的結構形式如圖3—1所示。
圖3—1）
沖孔翻孔復合模的結構形式如圖3—2所示。
圖3—2）
第四章 模具工作零件刃口尺寸及公差的計算
4.1 落料拉深，沖孔翻孔模
① 拉伸模
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。
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
L d=（Lmax –0.75Δ）
凸模尺寸為
L p=（Ld–0.75Δ–Z）
（2）、制件標注內尺寸
凸模尺寸為
L p=（Lmin +0.4Δ）
凹模尺寸為
L d=（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，制件標注外形尺寸，按此公式計算
凹模尺寸為
L d=（Lmax –0.75Δ）
=66.5
凸模尺寸為
L p=（Ld– 0.75Δ–Z）
=66.5-3×1.1=63.2
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。
② 落料，沖孔尺寸刃口設計和計算
該沖裁件外形尺寸為落料件，選凹模為設計基準件，只需計算落料凹模刃口尺寸由凹模的實際尺寸按間隙要求配做。
工件精度要求為IT12級查《沖壓工藝與模具設計》P31附表2.2.1：
沖模制造精度為IT9～IT11級，取IT10級。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時 dp=(dmin+XΔ)- δp (5-2)
落料時 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）；
落料凹模尺寸：Dp1=(Dmax-XΔ -Zmin)+ Δ/4
=116.3-0.5×0=116.3+0.02;
落料凸模尺寸： Ah1=(Dp1-2Z)+ Δ/4
=116.3-2×0.05=116.2+0.02;
沖孔凸模尺寸：dp1=(dmin+XΔ)- Δ/4
=13+0.5×0=13-0.02
沖孔凹模尺寸： Bh1=(dp1+2Z)- Δ/4
=13+2×0.05=13.1-0.02
③ 翻孔模尺寸計算方法
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。
本次設計為內孔翻邊設計，也叫翻孔，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0.52-0.57，而實際計算K=13/19=0.68，由于0.68＞0.57，所以能一次翻孔。
在設計模具時，可以采用拉深的外形定位。
第五章 模具零件的選用，設計及必要的計算
5.1、模具零件的選用
①成形零件
一、拉深凸模
沖頭材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用直接式凸模（如圖5-1所示），圓形凸模采用臺階式固定，在固定板中間，固定板與下模板螺釘固定
圖5-1）
二、落料凹模
凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結構，與上模板配合，這樣簡化了模具的結構，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸
三、凸凹模
凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凸凹模采用與固定板過盈配合，鉚接，固定板與上模板螺釘固定。
②支撐固定零件
上、下模座中間聯(lián)以導向裝置的總體稱為模架。通常都是根據(jù)凹模最大外形尺寸D。選用標準模架。凹模最大外形直徑尺寸D=220 mm，選用13#中間導柱圓形模架，模具的閉合高度h = 189～229mm ，
上下模座選用材料為HT200，下模板厚度55，上模板厚度45。
再由凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下：
上墊板：φ220×10
凸模固定板：φ220×18
凹模：φ220×43
四、沖孔凸模
沖頭材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用直接式凸模（如圖5-1所示），圓形凸模采用臺階式固定，在固定板中間，固定板與下模板螺釘固定
五、沖翻孔凸凹模
凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凸凹模采用與固定板過盈配合，鉚接，固定板與上模板螺釘固定。
③卸料零件
采用彈性卸料板卸料，根據(jù)卸料力的大小取卸料板的厚度為18mm。 由《沖壓手冊》表10-1選用彈簧，設使用彈簧的個數(shù)為4個，F(xiàn)=6088N則每個彈簧所承受的負荷為F頂=6088/4=1522（N），由Fj> F頂,選擇彈簧直徑規(guī)格為：φ19 Fj=1890, hj=55 h頂=hj/FjxF頂=55/1890x1522=44.29
∴ F頂+h工+h修模=20+1.5+2=22.5< hj
∴選用的彈簧及數(shù)量滿足要求
上、下模座螺釘選取
由凹模周界φ220選用M10的內六角圓柱頭螺釘
參照模具各零件的具體情況，
上模座選用4顆M10X50的內六角圓柱頭螺釘固定。
下模座選用4顆M10X80的內六角圓柱頭螺釘固定。
( 螺釘)
卸料螺釘
查《沖壓模具簡明設計手冊》表15-34選取卸料螺釘
選用M8X55的圓柱頭內六角卸料螺釘
( 卸料螺釘 )
其主要參數(shù)：d1=16 l=14 d2=24 H=10
t=8 s=10 d3=14.5 d4=6.9
d5=9.5 L=55
根據(jù)模具的實際情況
上模座選用兩顆Φ10×50的圓柱銷釘定位
下模座選用四顆Φ10×80的圓柱銷釘定位
(圓柱銷釘)
參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當?shù)囊?guī)格與尺寸。
⑤導向裝置
本模具采用圓形導柱、導套式的導向裝置。導柱與導套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6 。導柱與導套相對滑動，要求配合表面有足夠的強度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經(jīng)滲碳淬火處理，表面硬度為58～62HRC。
導柱選用GB2861.2—81中的B型導柱，直徑d = 35mm 、極限偏差為R7 、長度L = 180mm 。
導套選用GB2861.6—81中的A型導套，直徑d =35 mm 、D=50、極限偏差為H7 、長度L =80mm。
第六章 壓力機的校核
6.1 壓力機的校核
1、閉合高度的校核
所選壓力機的最大裝模高度為250mm，閉合高度的調節(jié)量為60mm
Hmin=250-60=190mm
本次設計模具的的閉合高度
H=H上模座+H墊板 +H凸模+H凹模+ H固定板+ H下模座
=40+10+60+22+18+55+1.5
=211.5
Hmax-5=245 Hmin=190
∴能滿足 Hmax-5＜Hmin。。
2、工作臺面尺寸的校核
所選壓力機的工作臺尺寸為：左右：600 前后：400
而模具的外形尺寸為：435×300
根據(jù)工作臺面尺寸一般應大于模具底座50～70mm，∴工作臺面尺寸滿足。
3、 滑塊行程的校核
滑塊行程應保證方便地放入毛坯和取出零件，
所選壓力機滑塊行程為40mm,滿足。
綜上，所選壓力機JC23-63滿足需要。
第七章 模具的動作原理及綜合分析
7.1 模具的動作原理
本次模具（裝配圖如圖所示）在一次行程過程中完成制件的落料拉深，沖孔翻孔的全部工作：
當壓力滑塊下行時，毛坯料被壓在凹模與凸凹模，拉深凸模與凸凹模之間作用下一次完成工作。
本次設計的復合模，在壓力機的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時完成兩道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因為需要用導料板對條料寬度進行導向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結構較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價格相對較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運時間，提高了生產效率。這種模具適用于生產批量大,精度要求高,內外形尺寸差較大的沖裁件。沖孔廢料由凹?？紫蛳屡懦?，同時錯位落料的產品也由凹?？紫蛳屡懦?，這樣操作方便，生產效率提高很多。
所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉藴始羞x取,這樣可有效的降低成本。
第八章 凸凹模加工工藝方案
8．1凸模,凹模加工工藝路線
落料拉深凸凹模加工工藝卡
工序號
工序名稱
工序內容
設備
1
備料
備料φ130mmX65mm
2
熱處理
退火
3
車外圓
車外圓達配合尺寸，留0.2-0.3余量
車床
4
車工作尺寸
車工作尺寸達要求，留0.2-0.3余量
車床
5
倒角
倒角達要求
車床
6
鉗工
拋光達表面要求
7
熱處理
淬火,回火,保證HRC58~62
8
精車
精車內孔及外圓達到尺寸
車床
9
鉗工
磨平上下表面達要求
10
檢驗
落料凹模加工工藝卡
工序號
工序名稱
工序內容
設備
1
備料
備料φ230mmX45mm
2
熱處理
退火
3
車外圓
車外圓達配合尺寸
車床
4
車工作尺寸
車工作尺寸達要求
車床
5
倒角
倒角達要求
車床
6
鉗工
拋光達表面要求
7
熱處理
淬火,回火,保證HRC58~62
8
精車
精車內孔及外圓達到尺寸
車床
9
鉗工
磨平上下表面達要求
10
檢驗
拉深凸模加工工藝卡
工序號
工序名稱
工序內容
設備
1
備料
備料φ70mmX65mm
2
熱處理
退火
3
車外圓
車外圓達配合尺寸，留0.2-0.3余量
車床
4
車工作尺寸
車工作尺寸達要求，留0.2-0.3余量
車床
5
倒角
倒角達要求
車床
6
鉗工
拋光達表面要求
7
熱處理
淬火,回火,保證HRC58~62
8
精車
精車外圓達到尺寸
車床
9
鉗工
磨平上下表面達要求
10
檢驗
圓沖頭加工工藝卡
工序號
工序名稱
工序內容
設備
1
備料
備料φ16mmX45mm
2
熱處理
退火
3
車外圓
車外圓達配合尺寸
車床
4
車工作尺寸
車工作尺寸達要求
車床
5
倒角
倒角達要求
車床
6
鉗工
拋光達表面要求
7
熱處理
淬火,回火,保證HRC58~62
8
鉗工
磨平上下表面達要求
9
檢驗
沖頭固定板加工工藝卡
工序號
工序名稱
工序內容
設備
1
備料
備料φ230mmX20mm
2
熱處理
退火
3
車外圓
車外圓達配合尺寸
車床
4
車工作尺寸
車工作尺寸達要求
車床
5
倒角
倒角達要求
車床
6
鉗工
拋光達表面要求
7
精車
精車內孔及外圓達到尺寸
車床
8
鉗工
磨平上下表面達要求
9
檢驗
8．2.模具的裝配:
根椐復合模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調整間隙、試沖、返修。
序號
工序
工藝說明
１
凸、凹模預配
１裝配前仔細檢查各凸模尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。
２將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯洌瑱z查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換
２
凸模裝配
以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固
３
裝配下模
１在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模、固定板；
２在下模座上，用已加工好的凹模板分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲；
４
裝配上模
１在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.3mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模；
２預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔；
３用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊；
４將卸料板裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm；
５復查凸、凹模間隙并調整合適后，緊固螺釘；
６安裝導料板；
７切紙檢查，合適后打入銷釘
５
試沖與調整
裝機試沖根椐試沖結果作相應調整
第九章 設計心得
通過本次畢業(yè)設計，在理論知識的指導下，結合認識實習和生產實習中所獲得的實踐經(jīng)驗，在老師和同學的幫助下，認真獨立地完成了本次畢業(yè)設計。在本次設計的過程中，通過自己實際的操作計算，我對以前所學過的專業(yè)知識有了更進一步、更深刻的認識，能夠把自己所學的知識比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來。同時也認識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設計與制造最基礎、最根本的知識。
本次畢業(yè)設計歷時一個月左右，從最初的領會畢業(yè)設計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結構的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進行設計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎上綜合考慮生產中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近一個月。在這段時間里，我進行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結構尺寸的計算以及主要零部件強度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關書籍和各種設計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設計的訓練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。
總之，通過本次畢業(yè)設計的鍛煉，使我對模具設計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應該有的鍛煉和考查。我很感謝學校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認認真真的做完這次畢業(yè)設計的，也應該認認真真的完成我大學三年里最后也是最重要的一次設計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導老師批評指正，不勝感激。
第十章 致 謝
首先感謝學校及學院各位領導的悉心關懷和耐心指導，特別要感謝指導老師給我的指導，在設計和說明書的寫作以及實物制作過程中，我始終得到他的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對模具設計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學風范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求，端正了我的學習態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設計。謝謝各位老師和同學！
感謝學校對我這兩年的培養(yǎng)和教導，感謝學院各位領導各位老師三年如一日的諄諄教導！
主要參考文獻
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