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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 橢圓凸緣盒模具設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
設(shè)計(jì)時(shí)間
審 閱
XXXX學(xué)校
機(jī)械工程系
目 錄
摘 要 3
第一章、引言 4
第二章、沖裁件的工藝性分析 6
2.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 7
2.1.1.沖裁件的形狀 7
2.1.2.沖裁件的尺寸精度 7
第三章、制件沖壓工藝方案的確定 9
3.1.沖壓工序的組合 9
3.2.沖壓順序的安排 9
第四章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 10
4.1.展開(kāi)尺寸的計(jì)算 10
4.2.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 12
4.2.1.搭邊與料寬 12
4.2.2.送料步距和條料寬度的確定 13
4.3.材料利用率的計(jì)算 14
第五章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 15
5.1.落料拉伸模 15
5.2.切邊力的計(jì)算 16
5.3.壓力中心的計(jì)算 16
5.4.壓力機(jī)的選用 17
第六章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 18
6.1.拉伸模 18
6.2.落料,切邊凸、凹模刃口尺寸 19
6.2.1.計(jì)算原則 19
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 22
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
8.1.落料拉深凹模的設(shè)計(jì) 24
8.2.拉伸凸模的設(shè)計(jì) 24
8.3.凸凹模的設(shè)計(jì) 26
8.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 27
8.5.切邊凸模的設(shè)計(jì) 27
8.6.切邊凹模的設(shè)計(jì) 27
8.7.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 29
第九章、模具零件的加工工藝 31
9.1.拉深凸模的加工工藝 31
9.2.落料凹模的加工工藝 31
9.3.凸凹模的加工工藝 31
9.4.切邊凹模的加工工藝 32
9.5.切邊凸模的加工工藝 32
第十章、模具的總裝配 34
設(shè)計(jì)小結(jié) 35
參考文獻(xiàn) 36
摘 要
隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展，逐漸由以前手動(dòng)方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來(lái)輔助設(shè)計(jì)的完成。冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專(zhuān)業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí),設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專(zhuān)業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)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(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫(xiě)設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個(gè)方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上的各項(xiàng)技術(shù)要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫(xiě)設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
第一章、引言
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(zhuān)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。
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(chē)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。
（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。
但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專(zhuān)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。
沖壓件、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén)越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過(guò)去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn) 的。
沖壓加工在汽車(chē)、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?，F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)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(dòng)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。
第二章、沖裁件的工藝性分析
沖壓主要是按工藝分類(lèi)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)。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(duì)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(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無(wú)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(guò)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(zhǎng)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(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_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?zèng)_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)。
在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問(wèn)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(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(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
2.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.1.沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較簡(jiǎn)單，且對(duì)稱，有圓角過(guò)渡，便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開(kāi)裂的現(xiàn)象，同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過(guò)快磨損。產(chǎn)品拉伸高度為25毫米,相對(duì)拉伸的形狀,屬于淺拉伸,但還是要計(jì)算拉伸系數(shù).具體需要通過(guò)計(jì)算獲得數(shù)據(jù).
2.1.2.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(lái)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(jí)普通沖壓。
產(chǎn)品材料為08鋼,此材料屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，為極軟的碳素鋼，強(qiáng)度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能。但存在時(shí)效敏感性，淬硬性及淬透性極低。大多軋制成高精度的薄板或冷軋鋼帶用以制造易加工成形，強(qiáng)度低的深沖壓或深拉延的覆蓋零件和焊接構(gòu)件。
化學(xué)成份： 碳 C ：0.05～0.12 硅 Si：0.17～0.37 錳 Mn：0.35～0.65 硫 S ：≤0.035 磷 P ：≤0.035 鉻 Cr：≤0.10 鎳 Ni：≤0.25 銅 Cu：≤0.25
力學(xué)性能： 抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥325(33) 抗剪強(qiáng)度τ (MPa)：≥255(26)屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：≥195(20) 伸長(zhǎng)率 δ5 (％)：≥33 斷面收縮率 ψ (％)：≥60 硬度 ：未熱處理,≤131HB 試樣尺寸：試樣尺寸為25mm
第三章、制件沖壓工藝方案的確定
3.1.沖壓工序的組合
該工件包括落料、拉深、切邊等基本工序，可以采用以下三種工藝方案：
方案一：先落料，拉深，切邊，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料拉深，切邊，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：拉深3次，切邊級(jí)進(jìn)沖壓；采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
各方案之間的比較
方案一、單工序模沖裁：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但模具數(shù)量多,成本高,而且生產(chǎn)效率低，不適合大批量生產(chǎn)；
方案二、復(fù)合模沖裁：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適于生產(chǎn)精度要求較高的軟材料或薄板料沖壓件,適合該鋁產(chǎn)品。
方案三、連續(xù)模沖裁：又稱級(jí)進(jìn)沖裁,屬于多工序沖壓模,其主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高,容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化.
結(jié)論：通過(guò)以上工藝比較，結(jié)合實(shí)際，宜采用方案二為佳。
3.2.沖壓順序的安排
落料拉伸，切邊，共兩道工序,拉伸系數(shù)在以下計(jì)算中會(huì)有詳細(xì)數(shù)據(jù)。
第四章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
4.1.展開(kāi)尺寸的計(jì)算
帶凸緣矩形件的拉深，大多是一次成型的，一次拉深的高度，以及最佳圓角半徑值，在沒(méi)有條件相仿的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能引用時(shí)，可以參考模具設(shè)計(jì)手冊(cè)附錄。
帶凸緣矩形件的再次拉深，應(yīng)用范圍比較狹窄的，它與不帶凸緣矩形拉深件的多道拉深根本不同。一般來(lái)說(shuō)，帶凸緣矩形件的再次拉深，并不增加高度，主要用于以下兩個(gè)方面，或兩者兼而有之
1、整形，減小底面與側(cè)壁連接處的圓弧半徑，以及凸緣與側(cè)壁連接處的圓弧半徑，但往往只見(jiàn)效半徑，整形后工件長(zhǎng)度和寬度，以及凸緣尺寸保持不變。
2、再拉深，通過(guò)減小側(cè)壁與側(cè)壁連接處的圓角半徑，少量減小矩形件的長(zhǎng)度和寬度，凸緣外形尺寸保持不變，高度也可以視為不變。
拉伸件的毛坯尺寸，很難預(yù)先精確地計(jì)算，這是因?yàn)槔旒诓吭诶爝^(guò)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(guān)。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(jì)算毛坯之前，要在拉伸件上增加切邊余量。根據(jù)拉伸高度和拉伸長(zhǎng)寬的比例,本次設(shè)計(jì)的切邊余量為1.5-2毫米。所以在切邊之前,拉伸的凸緣直徑應(yīng)該是130×102的橢圓型.
計(jì)算產(chǎn)品展開(kāi)尺寸
長(zhǎng)度公式是D×D=d1×d1－3.44dr+4dH
其中： D——展開(kāi)尺寸
d1——凸緣長(zhǎng)度尺寸，130
d——拉伸尺寸，61
r——拉伸圓角,6.5
H——拉伸高度,24
經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算D×D=130×130－3.44×61×6.5+4×61×24
=16900-1245.01+5856
=21392.04
D=146.26，這里取146，
寬度公式是D×D=d1×d1－3.44dr+4dH
其中： D——展開(kāi)尺寸
d1——凸緣長(zhǎng)度尺寸，102
d——拉伸尺寸，41
r——拉伸圓角,6.5
H——拉伸高度,24
經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算D×D=102×102－3.44×41×6.5+4×41×24
=10404-916.76+3936
=13423.24
D=115.86，這里取115，
此產(chǎn)品是帶狹邊凸緣的矩形拉深件，對(duì)于這樣的產(chǎn)品，計(jì)算展開(kāi)尺寸時(shí)，可將矩形盒件看作是一個(gè)寬度為B的方盒件對(duì)開(kāi)后，中間增加槽形部分（槽寬為B，槽長(zhǎng)為A-B組合而成），如下圖所示：
毛坯的外形可以是由長(zhǎng)度為L(zhǎng)、寬度為K，由R=K/2連接的長(zhǎng)圓，或者是由長(zhǎng)度為L(zhǎng)，寬度為K，短邊半徑為R1，長(zhǎng)邊半徑為R2的橢圓。根據(jù)以上計(jì)算,毛坯的尺寸初步確定為146×115的橢圓.
此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。
展開(kāi)圖紙如下圖所示：
4.2.制件排樣圖的設(shè)計(jì)
4.2.1.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=1.0mm，確定搭邊工作間a1為1.5mm, a為1.8mm。具體可見(jiàn)排樣圖2。
4.2.2.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=115+1.5=116.5mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
（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
=(146+2×1.8) -0.5 =149.6-0.5 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=149.6-0.5 。
導(dǎo)料板間距離：B0=B=150.1mm
4.3.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%
η=1×13186.83/149.6×116.5×100%=75.66%
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；
第五章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
5.1.落料拉伸模
落料力計(jì)算
F=KLδτ
F=1.3×411.26×1.0×260=139005.88N
=139KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；411.26
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；260
δ——材料厚度 (mm) ；1.0
K——系數(shù)，通常K=1.3；
拉伸力用理論計(jì)算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險(xiǎn)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(shí)驗(yàn)確定。
拉伸力可按下式計(jì)算
P=lKtδ
P=(48+48+28+28+3.14×6×2)×0.72×1.0×330=81374.112N
=45.068KN
式中 F——拉伸力（N）；
l——拉伸周長(zhǎng)（mm）；
τ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；330
t——材料厚度 (mm) ；1.0
K——修正系數(shù)（查表可得），K=0.72;
壓料力可按下式計(jì)算
P1=0.08F=0.08×45.068
=3.61KN
所以落料拉深的總的沖壓力為F總=F+P1+F=187.678KN
5.2.切邊力的計(jì)算
落料力計(jì)算
F=KLδτ
F=1.3×353.1×1.0×260=119347.8N
=119.35KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；353.1
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；260
δ——材料厚度 (mm) ；1.0
K——系數(shù)，通常K=1.3；
卸料力
F卸＝K卸F切
式中：
K卸—卸料力因數(shù)，其值表2-15查得K卸＝0.05。
則卸料力：
F卸=0.05×119.35
=5.97(KN)
F總＝ F落＋F卸
＝119.35+5.97=125.32KN
5.3.壓力中心的計(jì)算
采用解析法求壓力中心，
該產(chǎn)品兩副模具中，尺寸都是沿X軸Y軸對(duì)稱
所以力到X軸和到Y(jié)軸的力臂都是0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）
XG=（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）
所以沖壓力到X軸的力臂；YG=0，到Y(jié)軸的力臂；XG=0
所以兩副模具的壓力中心為(0,0).
5.4.壓力機(jī)的選用
初步確定壓力機(jī)的型號(hào)：
F公稱≥F總
因此選擇壓力機(jī)的型號(hào)為：
拉深，J23—40開(kāi)式壓力機(jī)
型號(hào)為J23—40壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表二）
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
200
厚度80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最小封閉高度/mm
120
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
80
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
30°
立柱距離/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
前后420
左右630
工作臺(tái)孔尺寸
第六章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
6.1.拉伸模
凸凹模圓角半徑對(duì)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(guò)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(guò)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。
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(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)為有壓邊圈的，在選擇間隙時(shí)可以直接查表，拉伸一次成型，所以查表可知間隙為(1-1.3t)，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(shè)計(jì)只有一次拉伸，所以在設(shè)計(jì)模具和計(jì)算刃口尺寸時(shí)，要考慮到產(chǎn)品的尺寸符合要求.。
1）、制件標(biāo)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(biāo)注內(nèi)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(nèi)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
對(duì)于本次設(shè)計(jì)，制件標(biāo)注內(nèi)形尺寸，按此公式計(jì)算
凸模尺寸為
Lp1=（Lmin +0.4Δ）
=60
Lp2=（Lmin +0.4Δ）
=40
Lp3=（Lmin +0.4Δ）
=6
凹模尺寸為
Ld1=（Lp+0.4Δ+Z）
=60+2+0.4
=62.4
Ld2=（Lp+0.4Δ+Z）
=40+2+0.4
=42.4
Ld3=（Lp+0.4Δ+Z）
=6+1.2
=7.2
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(yīng)達(dá)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。
6.2.落料,切邊凸、凹模刃口尺寸
6.2.1.計(jì)算原則
設(shè)計(jì)落料模,切邊模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。
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(guò)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(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)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。
配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一個(gè)，然后依此為基準(zhǔn)再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準(zhǔn)件的公差，不必檢驗(yàn)δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時(shí)還能大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)模具的繪圖工作。目前，工廠對(duì)單件生產(chǎn)的模具或沖制復(fù)雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來(lái)設(shè)計(jì)制造。
落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算：
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp
落料凸模尺寸按下列公式計(jì)算
落料時(shí) Bp=(Dp-2Z-Zmin)- δp
式中 Dp——為落料凹模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（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(duì)稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸：Dp1=(Dmax-XΔ)- Δ
=146.06-0.5×0.12=146-0.02;
Dp2=(Dmax-XΔ)- Δ
=115.06-0.5×0.12=115-0.02;
落料凸模尺寸：Bp1=(Dp1-2Z)+ Δ
=146-2×0.04=145.92+0.02;
Bp2=(Dp2-2Z)+ Δ
=115-2×0.04=114.92+0.02;
切邊凹模尺寸：Dp1=(Dmax-XΔ)- Δ
=126.05-0.5×0.10=126-0.02;
Dp2=(Dmax-XΔ)- Δ
=98.05-0.5×0.10=98-0.02;
落料凸模尺寸：Bp1=(Dp1-2Z)+ Δ
=126-2×0.04=125.92+0.02;
Bp2=(Dp2-2Z)+ Δ
=98-2×0.04=97.92+0.02;
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
落料拉伸結(jié)構(gòu)形式：
選用29號(hào)后側(cè)導(dǎo)拄標(biāo)準(zhǔn)模架
切邊的結(jié)構(gòu)形式:
選用29號(hào)后側(cè)導(dǎo)拄標(biāo)準(zhǔn)模架
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1.落料拉深凹模的設(shè)計(jì)
因制件形狀簡(jiǎn)單，總體尺寸不大，選用整體式矩形凹模較為合理。選用Cr12MoV為凹模材料。凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得出凹模周界的計(jì)算公式 厚度H=Kb（≥15mm）
式中：b——沖裁件的最大外形尺寸，b=146
K——系數(shù)，查表得K=0.28
則 H=0.25×146=36.5mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=36.5~54.75mm
所以凹模長(zhǎng)度方向?yàn)?50mm，寬度方向?yàn)?00 mm。
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-43矩形凹模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為250×200mm。硬度：58～62HRC
（如圖）
8.2.拉伸凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
由于此零件尺寸比較小,無(wú)法加工多個(gè)螺釘和銷(xiāo)釘,所以需要采用固定板固定.固定板尺寸及形狀如下:
8.3.凸凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）采用螺釘和銷(xiāo)釘與固定板連接.
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4，可得復(fù)合模的典型組合尺寸250×200（單位為mm）（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標(biāo)準(zhǔn)，即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。
其零件參數(shù)如下表所示：
凹模周界
凸模長(zhǎng)度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
250×200
67×60
189
222
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
上墊板
凸模固定板
凹模
下墊板
250×200×20
250×200×18
250×200×50
250×200×10
螺釘
圓柱銷(xiāo)
卸料螺釘
彈簧
螺釘
圓柱銷(xiāo)
圓柱銷(xiāo)
M8×60
φ8×50
M8×60
M10×60
φ8×60
φ10×60
8.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在189~222mm之間，查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-7選用標(biāo)準(zhǔn)模架：29號(hào)后側(cè)兩導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架ⅠGB/T2851.1—1990，上模座厚度40，下模座厚度50，導(dǎo)柱38×180，導(dǎo)套55×80。
8.5.切邊凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與下模板螺釘和銷(xiāo)釘連接，中間加工臺(tái)階，可以方便安裝定位板，保證臺(tái)階與外形同心。
8.6.切邊凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與上模板連接，整個(gè)模具采用倒裝結(jié)構(gòu)。
為方便脫出產(chǎn)品，退料板中需要加工拉伸部分的讓位孔，確保拉伸部分不變形，四周卸料。樹(shù)脂可以放在上墊板里，單獨(dú)加工樹(shù)脂孔。
卸料板
上墊板
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4，可得復(fù)合模的典型組合尺寸220×200（單位為mm）（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標(biāo)準(zhǔn)，即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。
其零件參數(shù)如下表所示：
凹模周界
凸模長(zhǎng)度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
220×200
139
160
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
凸模固定板
凹模
卸料板
220×200×23
220×200×50
220×200×18
螺釘
圓柱銷(xiāo)
卸料螺釘
彈簧
螺釘
圓柱銷(xiāo)
圓柱銷(xiāo)
M8×60
φ8×50
M8×60
M10×60
φ8×60
φ10×60
8.7.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在189~220mm之間，查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-7選用標(biāo)準(zhǔn)模架：29號(hào)后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架380×285×189 —220ⅠGB/T2851.1—1990，上模座380×285×40，下模座380×285×50，導(dǎo)柱35×130，導(dǎo)套55×80。
第九章、模具零件的加工工藝
9.1.拉深凸模的加工工藝
拉深凸模的加工工藝卡
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成70mmX65mmX45mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面，
銑床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M10，
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨上下平面
平面磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
線切割
線切割加工外形部分，保證尺寸
線切割
9
鉗工
鉗工加工R角，磨各配合面達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
9.2.落料凹模的加工工藝
凹模加工工藝卡
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成260mmX210mmX55mm
2
熱處理
退火
3
銑六面
銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量
車(chē)床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔4-M10，銷(xiāo)釘孔φ9.8,和型腔部分的穿絲孔φ5mm，
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨刀口平面
平面磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
線切割
線切割加工，保證內(nèi)孔尺寸
線切割
9
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
9.3.凸凹模的加工工藝
凸凹模加工工藝卡
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成150mmX120mmX55mm
2
熱處理
退火
3
銑六面
銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量
車(chē)床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔2-M8，銷(xiāo)釘孔φ7.8,和型腔部分的穿絲孔φ5mm，
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨刀口平面
平面磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
線切割
線切割加工，保證內(nèi)孔尺寸
線切割
9
加工中心
加工中心加工過(guò)度R角
加工中心
10
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
11
檢驗(yàn)
9.4.切邊凹模的加工工藝
凹模加工工藝卡
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成230mmX210mmX55mm
2
熱處理
退火
3
銑六面
銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量
車(chē)床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔4-M10，銷(xiāo)釘孔φ9.8,和型腔部分的穿絲孔φ5mm，
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨刀口平面
平面磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
線切割
線切割加工，保證內(nèi)孔尺寸
線切割
9
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
9.5.切邊凸模的加工工藝
凸模加工工藝卡
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成140mmX110mmX50mm
2
熱處理
退火
3
銑六面
銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量
車(chē)床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔4-M8，銷(xiāo)釘孔φ7.8,
鉆床
5
銑
銑床粗加工表面臺(tái)階，單邊留0.3-0.5余量
銑床
6
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
7
磨加工
磨刀口平面
平面磨床
8
退磁
鉗工退磁
9
線切割
線切割加工，保證內(nèi)孔尺寸
線切割
10
加工中心
加工中心精加工表面臺(tái)階到尺寸
加工中心
11
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
12
檢驗(yàn)
第十章、模具的總裝配
1、確定裝配基準(zhǔn)件
以落料拉深模為例，應(yīng)以落料凹模為裝配基準(zhǔn)件。 首先要確定凹模及固定板在下模板上的位置， 安裝凹模及固定板組件， 確定凹模組件在下模板上的位置， 然后用平行板將凸模組件和下模板夾緊，在下模板上劃出彎曲孔線，進(jìn)而安裝好下模板上的其他組件。
2、安裝上模部分
檢查下模部分各個(gè)零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝下模，同時(shí)調(diào)整沖裁間隙和拉深間隙， 將下模系統(tǒng)各零件分別裝于下模座內(nèi)。
3、安裝模具的彈簧壓縮部分
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)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我系統(tǒng)地鞏固了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)課程，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使我更加了解到模具加工在實(shí)際生產(chǎn)中的重要地位。
從2009年10月到12月，我們歷時(shí)兩個(gè)月，系統(tǒng)地鞏固了如：《塑料模具與沖壓模具》、《機(jī)械制圖》、《模具加工工藝》等許多課程。從分析零件圖到模具的設(shè)計(jì)與裝配圖的繪制，在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是我自己設(shè)計(jì)制作的。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，特別是模具在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。使我對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，主要零件的設(shè)計(jì)，主要工藝參數(shù)的計(jì)算，模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì)等都有了進(jìn)一步的理解和掌握。模具在當(dāng)今社會(huì)生活中運(yùn)用得非常廣泛，掌握模具的設(shè)計(jì)方法對(duì)我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。
總之，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我認(rèn)真的結(jié)果，也是我架起“工作”的關(guān)鍵一步，驗(yàn)了我大學(xué)三年學(xué)習(xí)的成果，文中上述所有內(nèi)容主要是在講述模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，利用對(duì)零件圖形的工藝性分析，設(shè)計(jì)出適合加工零件的模具，以達(dá)到生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率，零件的沖裁工藝性分析、模具結(jié)構(gòu)的確定是模具設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，只要合理就可以保證其加工精度及其各項(xiàng)指標(biāo)要求。
通過(guò)這次模具設(shè)計(jì)及編制其說(shuō)明書(shū)，增加了不少專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)，提高了動(dòng)腦、動(dòng)手的能力。只實(shí)踐也理論相結(jié)合才能達(dá)到規(guī)定的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
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