端蓋沖壓模的設計畢業(yè)設計

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1、畢業(yè)設計（論文） 摘要隨著模具的迅速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)市場中，模具已成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品中不可或缺的重要工藝設備分析了零件的沖壓工藝方案，本文闡述端蓋沖壓模具結構特點及工作過程，最后提出了模具設計應注意的問題。本設計主要進行了端蓋沖壓模的設計。首先，對工件進行了工藝性分析根據(jù)制件尺寸和生產(chǎn)效率的特點，采用了復合模。其次，根據(jù)沖壓力的計算選擇了J31-160A壓力機；采用后側導柱結構，對成型零部件進行了詳細的設計計算；模具采用導柱、導套實現(xiàn)導向，采用頂桿推出工件。最后，對壓力機及模具的強度進行了校核，在實際生產(chǎn)中要具體問題具體分析，根據(jù)實際狀況進行模具調整也是必需的。在設計中的工藝分析是正確引導設計

2、的關鍵所在，生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。且借助AutoCAD和Pro/E三維設計軟件繪制了模具的裝配圖和實體圖。關鍵詞： 沖壓；模具；Pro/E；復合模AbstractAlong with the rapid development of the mould, modern industrial market, the mold has become an indispensable in the production of various industrial products processing equipment parts stamping process scheme is

3、 analyzed, this paper expounds the mold structure characteristics and working process, finally puts forward the mould design problems should be paid attention to.This design mainly has carried on the end cover of stamping die design. First of all, the product manufacturability analysis, according to

4、 the characteristics of the parts size and production efficiency, the composite modulus. Secondly, according to the calculation of blanking force, chose the J31-160 - a press; In order to facilitate the replacement of damaged parts, structure by side guide pillar, carried on the detailed design and

5、calculation for the molding parts; Die guide pin, guide sleeve, is adopted to realize the guidance, using the push rod parts. Finally, on the strength of the press and die, and with the help of AutoCAD and Pro/E 3 d design software to draw the mold assembly drawing and entity graph.Keywords: stampin

6、g; The mold; Pro/E.目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1課題背景11.2模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位11.3模具的分類及占有量21.4模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢31.5國外模具工業(yè)的發(fā)展狀況41.6中國模具的發(fā)展現(xiàn)狀41.7本章小結6第2章 沖壓設計的工藝分析72.1設計題目72.2沖壓件的化學成分和力學性能82.3 沖壓件的尺寸精度82.4零件及其沖壓工藝分析92.5零件工藝性分析92.6拉深工藝的計算102.7本章小結10第3章 模具分析及制定工藝方案113.1 方案的確定113.2 方案比較113.3 確定模具類型和模具結構113.4本章總結12第4章 排

7、樣設計及材料利用率的計算134.1排樣方式和布局的選擇134.2搭邊設計134.3材料利用率計算144.4本章小結15第5章 沖裁力與壓力中心的計算165.1 沖載力的計算校核16 5.2 壓力中心的計算175.3 模具閉合高度的計算及壓力機的選擇185.4本章小結19第6章 模具主要零件設計206.1 模具間隙的選擇206.2 凸凹模尺寸的計算226.3 定位元件的設計266.4 彈性卸料元件的設計266.4.1 彈性元件的設計266.4.2 卸料螺釘?shù)脑O計276.5 導向元件的設計與選擇286.5.1 導柱的設計286.5.2 導套的設計286.6 緊固件的設計與選擇296.6.1 緊固螺

8、釘?shù)脑O計與選擇296.6.2 銷釘?shù)脑O計與選擇306.7本章小結30第7章 模具的壽命317.1 模具的失效形式317.2 提高模具壽命的途徑337.3本章總結35結論36致謝37參考文獻38附錄39IV第1章 緒論 1.1課題背景隨著社會不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)力不斷增強，機械不斷更新?lián)Q代，端蓋隨之也有著廣闊的市場空間，成本低利潤比較理想，前景非?？陀^。材料利用率也較高，降級成本，工業(yè)和農(nóng)業(yè)需求，使機械工具大批量投入生產(chǎn)中，可見端蓋前途一片美好。近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套。重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到1-2m，壽命2億

9、次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平.進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技術含量較低的中低檔模具，因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率，這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn)，而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率；二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多，具有一定的競爭力，因此其在國際市場的前景看好.美、日等國模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)超過機床工業(yè)。美國1982年模具年產(chǎn)值57.70億美元，機床則為55億美元，日本1982

10、年模具年產(chǎn)值8600億日元，機床則只有7842億日元。1.2模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。第一，模具工

11、業(yè)是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分。第二，模具工業(yè)又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的制造技術水平，是推動模具工業(yè)技術進步的關鍵環(huán)節(jié)。第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個組成部分。在1998年以前，許多人把機械工業(yè)當作一般的加工工業(yè)。1998年11月召開的中央經(jīng)濟工作會議，首次明確提出了加大裝備工業(yè)的開發(fā)力度，推進關鍵設備的國產(chǎn)化。將機械工業(yè)作為裝備工業(yè)，把它同一般的加工工業(yè)區(qū)別開來，是對機械工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位與作用的重新定位。模具作為基礎工藝裝備，在裝備工業(yè)中自然有其重要地位。因為國民經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)部門需要的裝備，其零部件有很大一部分是用模具做出來的。第四，模具工業(yè)地位之重要，

12、還在于國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。機械、電子、汽車工業(yè)需大量的模具，特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產(chǎn)品的精密塑料模具和沖壓模具，目前在質與量上都遠不能滿足這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。這幾年，我國每年要進口近10億美元的模具。我國石化工業(yè)一年生產(chǎn)500多萬噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能生產(chǎn)和生活的消費。生產(chǎn)建筑業(yè)用的地磚、墻磚和衛(wèi)生潔具，需大量的陶瓷模具;生產(chǎn)塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的模具成形。五大支柱產(chǎn)業(yè)對模具的需求當中，可看到模具工業(yè)地位之重要。1.3模具的分類及占有量模具主要類型:沖模.鍛

13、模.塑料模.冶金模.玻璃模.橡膠模.陶瓷模等。除沖模以外的各種模具都屬于型腔模具,因為他們一般都靠三維模具型腔來成型。 沖模：沖模就是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。 據(jù)調查沖模占模具總數(shù)的50%以上。沖模的分類方法很多，按組合工序分，沖?？煞譃閱喂ば蚰＃瑥秃夏?，連續(xù)模。按工藝性質不同，沖?？煞譃槁淞夏＃瑳_孔模，切邊模，彎曲模，拉伸模，切口模，卷邊模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所有模具的總稱。按工藝用途不同，鍛模可分為預鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。塑料模：塑料模具，是塑料加工工業(yè)中和塑料成型機配

14、套，賦予塑料制品以完整構型和精確尺寸的工具。由于塑料品種和加工方法繁多，塑料成型機和塑料制品的結構又繁簡不一，所以，塑料模具的種類和結構也是多種多樣的。 按照成型方法的不同以劃分出對應不同工藝要求的塑料加工模 具類型，主要有注射成型模具、擠出成型模具、吸塑成型模具、高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具等。壓鑄模： 用于液態(tài)金屬壓鑄成形的模具。通常由定模和動模兩部分組成。根據(jù)壓鑄模的總體結構特征，可將壓鑄模分為單分型面壓鑄模、多分型面壓鑄模、多分型面壓鑄模、側向分型抽芯機構壓鑄模、螺紋旋出機構壓鑄模、兩次推出機構壓鑄模等。按照壓鑄模中布置的型腔數(shù)目不同，可將壓鑄模分為單型腔和多型腔壓鑄模。按照應用的壓鑄機類型

15、不同，可將壓鑄模對應的分為熱室壓鑄機用壓鑄模、臥式冷室壓鑄機用壓鑄模等。根據(jù)所應用的壓鑄材料，壓鑄?？煞譃殍F合金壓鑄模和非鐵合金壓鑄模。1.4模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20世紀80年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15% 左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”已經(jīng)取得了共識。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企

16、業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。進入21世紀，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，這是各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求根據(jù)我國模具技術的發(fā)展現(xiàn)狀，今后應朝著如下幾個方面發(fā)展模具CAD/CAE/CA

17、M正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展；模具制造向精密、高效、復合和多功能方向發(fā)展； 快速經(jīng)濟制模技術得到應用；特種加工技術有了進一步的發(fā)展； 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展； 模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速；模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同。1.5國外模具工業(yè)的發(fā)展狀況近年來，外資對我國模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。日本的模具產(chǎn)能約占全球的40%，居世界第一位，每年向國外出口大量模具?，F(xiàn)在模具市場競爭日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生產(chǎn)成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有70%以

18、上是非核心技術人員。因此，現(xiàn)在日本模具業(yè)正逐漸將技術含量不高的模具轉向人力成本低的地區(qū)生產(chǎn)，只在本國生產(chǎn)技術含量較高的產(chǎn)品。其次是日本使用模具的主要企業(yè)有加快向國外轉移的趨勢，這使日本本國模具使用量減少。隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。德國主要世界上主要的制造大國之一，在模具制造方面具有領先的技術。德國擁有世界領先的汽車、船舶等制造技術，受上游行業(yè)需求影響，德國模具在世界上具有較為重要的地位。1.6中國模具的發(fā)展現(xiàn)狀 （1）沖模。以大型覆蓋件沖模為代表，我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎

19、車覆蓋件模具設計和制造難度大，質量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設計制造方法、手段上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，在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步。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的差距。標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，與國外多工位級進模和多功能模具相比，仍存在一定差距。 （2）模具CAD/CAE/CAM 技術。模具CAD/CAE/CAM 技術是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量。以生產(chǎn)家用電器

20、的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM 系統(tǒng)，實現(xiàn)了CAD/CAM 的集成，并采用CAE 技術對成形（型）過程進行計算機模擬等，數(shù)控加工的使用率也越來越高，取得了一定的經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAE/CAM 技術的發(fā)展。 （3）模具標準件。模具標準件對縮短模具制造周期，提高質量、降低成本，能起很大作用。因此，模具標準件越來越廣泛地得到采用。模具標準件主要有冷沖模架、塑料模架、推桿和彈簧等。新型彈性元件如氮氣彈簧亦已在推廣應用中。 （4）模具材料與熱處理。模具材料的質量、性能、品種和供貨是否及時，對模具的質量和使用壽命以及經(jīng)濟效益有著直接的重大影響。近年來，國內(nèi)一些模具鋼

21、生產(chǎn)企業(yè)已相繼建成和引進了一些先進工藝設備，使國內(nèi)模具鋼品種規(guī)格不合理狀況有所改善，模具鋼質量有較大程度的提高。但國產(chǎn)模具鋼鋼種不全，不成系列，多品種、精料化、制品化等方面尚待解決。另外，還需要研究適應玻璃、陶瓷、耐火磚和地磚等成型模具用材料系列。模具熱處理是關系能否充分保證模具鋼性能的關鍵環(huán)節(jié)。國內(nèi)大部分企業(yè)在模具淬火時仍采用鹽熔爐或電爐加熱，由于模具熱處理工藝執(zhí)行不嚴，處理質量不高，而且不穩(wěn)定，直接影響模具使用壽命和質量。近年來，真空熱處理爐開始廣泛應用于模具制造。1.7本章小結 通過本章知道我國模具工業(yè)處于現(xiàn)狀和模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位以及我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。模具是工業(yè)生產(chǎn)的

22、基礎工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注。模具主要類型:沖模.鍛模.塑料模.冶金模.玻璃模.橡膠模.陶瓷模等。第2章 沖壓設計的工藝分析2.1設計內(nèi)容如下圖所示：圖2-1零件圖設計內(nèi)容：題目：端蓋沖壓模具設計零件要求：材料：Q235 壁厚：2mm 批量：大批量 根據(jù)沖壓件零件圖，分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸規(guī)格和力學性能,并結合可供選用的沖壓設備規(guī)格以及模具制造條件/生產(chǎn)批量等因素，分析零件的沖壓工藝性能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質、供序數(shù)目、工序順序及組合方式等。工藝參數(shù)指制定工藝方案所依據(jù)的數(shù)據(jù),計算有兩種情況,第一種是工藝參數(shù)可以計算的

23、比較準確，如零件材料的排樣利用率、沖裁壓力中心、工件面積等；第二重視工藝參數(shù)只能作近似計算，如一般彎曲或拉深成形力、復雜零件的坯料展開尺寸。工藝性分析：該沖裁件外形簡單對稱，是由圓弧和直線組成，無過長的懸臂和狹槽。該沖裁件無尖角但有圓角，并且圓角半徑符合要求，且該沖裁件上四個孔分布均勻模具制造費用很高，約占沖壓件總成本的10%30%。該沖裁件是在大批量生產(chǎn)條件下，沖壓加工能取得明顯的經(jīng)濟效益。選用連續(xù)?；驈秃夏：透咝У臎_壓設備。(1) 外形工藝分析 此工件為有緣圓筒形，工件要求內(nèi)形尺寸。沒有厚度不變要求。此工件的形狀滿足拉伸的工藝要求，可用拉伸工序加工。工件底部圓角半徑r=10mm,大于拉伸凸

24、模圓角半徑。滿足拉伸對圓角半徑的要求。尺寸262mm,按公差查的為IT14級滿足拉伸工序對公差等級的要求。對于所沖孔35,按表2-1查得，一般沖孔模對該種材料以沖壓的最小孔徑為dt,t=2mm,因而35孔符合工藝要求。（2） 精度工藝分析 根據(jù)該工件尺寸，技術要求，采取IT12級精度進行加工。（3） 材料工藝分析 材料Q235普通碳素結構鋼又稱在A3板。在235MPa左右。并會隨著材質的厚度的增加而使其屈服值減?。ò搴?由于含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能較好彈性模量（E/Gpa）：200210泊松比（）：0.250.33抗拉強度（b/MPa）：375-500伸長率（5/%）：2

25、6（a16mm）25（a16-40mm）24（a40-60mm）23（a60-100mm）22（a100-150mm）21（a150mm）其中 a 為鋼材厚度或直徑。在板材里，是最普通的材質，屬普板系列。金相組織：鐵素體+珠光體。 熱處理規(guī)范：正火 920 空冷。 如圖2-1所示，該零件為圓形零件形，簡單且對稱，無懸臂、凹槽。 結論：從結構分析，該零件適合沖裁生產(chǎn)。 該零件材料為Q235，其抗拉強度： =322441Mpa，抗剪強度：=265343Mpa，延伸率：=29%。而該零件要求拉深性能較好，即塑性較好，從該結論：綜上分析，符合零件要求?？梢圆捎肍,b,z分別表示為沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜

26、鋼。A級和B級鋼各有F、b和Z三種脫氧方法，C級鋼只有鎮(zhèn)靜鋼，D級鋼只有特殊鎮(zhèn)靜鋼。沸騰鋼是脫氧不完全的鋼，塑性和韌性較差。用這種材料制成的焊接結構，受動力載荷作用時接頭容易出現(xiàn)裂縫。不宜在低溫下工作，有時會產(chǎn)生硬化現(xiàn)象。相比之下，鎮(zhèn)靜鋼質優(yōu)而勻，塑性和韌性都好。該零件落料尺寸按IT14級，普通沖裁落料可達IT10級，故普通沖裁可以達到該零件精度要求。該零件斷面粗糙度、飛邊毛刺都無特殊要求，普通沖裁可以達到=3.26.4m，故普通沖裁可達到零件要求。結論：綜上所述，該零件適合普通沖裁。2.2沖壓件的化學成分和力學性能Q235是目前應用最廣泛的沖壓材料，因為它們允許有相當數(shù)量的雜質，可以回收利用

27、，提高原材料的利用率。Q235由于含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。在高溫和常溫下都具有良好的力學性能，尤其是沖擊韌性好。機械切削性能也很好。但是，韌性一般。Q235的化學成分和機械性能：化學成分：Q235分A、B、C、D四級(GB/T 700-2006)Q235A級含 C 0.22% Mn 1.4% Si 0.35% S 0.050 P 0.045Q235B級含 C 0.20% Mn 1.4% Si 0.35% S 0.045 P 0.045Q235C級含 C 0.17% Mn 1.4% Si 0.35% S 0.040 P 0.040Q235D級含 C

28、 0.17% Mn 1.4% Si 0.35% S 0.035 P 0.035機械性能：彈性模量（E/Gpa）：200210泊松比（）：0.250.33抗拉強度（b/MPa）：375-500伸長率（5/%）：26（a16mm）25（a16-40mm）24（a40-60mm）23（a60-100mm）22（a100-150mm）21（a150mm）其中 a 為鋼材厚度或直徑。 2.3沖壓件的尺寸精度1.影響沖壓件精度的主要因素：沖壓件的空間輪廓尺寸基本尺寸模具結構對該尺寸的影響。材料種類設計模具選用收縮率與該尺寸實際表現(xiàn)收縮率的差值模具直至達到工作壽命，制造維修對其精度的保證壓力機合模系統(tǒng)的結構

29、精度和剛性2. 根據(jù)要求，零件配合部位高精尺寸選取IT12。2.4拉伸工藝的計算 1.在實際計算中，要增加修邊余量，由，得 當H=2050mm時，取2.5mm。2.計算毛坯展開尺寸 （2-1） 式中，D平面毛坯直徑; d拉伸后的圓筒直徑; h拉伸后的高度 r零件圓角半徑 3153.確定是否采用壓力圈 （2-2） 式中，t料厚; D平面毛坯直徑;根據(jù)，第一次拉深時，采用壓邊圈。4.確定拉深次數(shù) （2-3） 式中，M拉伸次數(shù); d拉深后零件直徑; D平面毛坯直徑; = =0.69由(2-2)可知 m=0.53 M總,所以一次能拉深出來.2.7本章小結 對設計題目有了初步的認識，明確任務要求，設計的

30、主要內(nèi)容及步驟包括：成本、勞動強度、環(huán)境的保護以及生產(chǎn)的安全。對沖壓件材料進行了化學成分和力學性能分析，去頂沖壓件尺寸精度，并對零件進行沖壓工藝分析，還對拉深工藝進行計算分析，初步明確設計題目的設計方向。 第3章 模具分析及制定工藝方案3.1 方案的分析 確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應在不同的工藝分析進行全面的分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟技術效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。該零件包括落料,拉深，沖孔3個基本工序，可以采用以下3種工藝方案：方案一：直接每道工序一個模具。方案二：采用先落料拉深沖孔的復合模具。方案三：采用拉深級進

31、模具。3.2 方案比較和確定方案一:模具結構相對而言比較簡單，經(jīng)濟性高，但相對精度較低，不能很好的保證產(chǎn)品的允許公差尺寸。方案二:先采用落料在拉深，然后再落下成品，沖孔,復合模具。既能很好的保證工件有一定的定位精度，又能減少一次沖壓的合力，并且保證機構能在相對小的載荷下工作。方案三：采用此種生產(chǎn)方式可以大大的提高工作效率，而且可以提高毛坯料的利用效率，但是該種方式會大大增加壓力機的噸位，在實際生產(chǎn)中還得考慮減噪、安全、靈活等。況且該零件墊片本來就已經(jīng)屬于尺寸較大的工件了，采用一次落兩個會使模具的體積擴大，不便于裝卸等。綜上所述以及實際生產(chǎn)的相關條件和要求，我決定選擇第二種方案。3.3 確定模具

32、類型和模具結構根據(jù)上述分析，采用后導柱式復合模具（導柱式落料拉深沖孔模）。雖然零件生產(chǎn)批量大，一般選用手工送料操作方式，故選擇手工送料。定位方式分析如下：采用導料銷導料；擋料銷擋料。由于該零件形狀簡單且工作環(huán)境要求滑動平穩(wěn)，導向準確，故選用導柱式模座。該零件精度要求不高，因此選擇I級模座精度。3.4本章總結本章對設計進行方案的確定和方案的比較，考慮沖壓件精度和生產(chǎn)效率和實際生產(chǎn)的相關要求選取復合模，并且確定模具類型及模具結構。采用后導柱式復合模具，選擇手工送料，采用導料銷導料，擋料銷擋料，并且采用導柱式I級精度座。第4章 排樣設計及材料利用率的計算4.1排樣方式和布局的選擇方案一：有廢料排樣

33、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：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。方案三：無廢料排樣 沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。圖4-1排樣圖4.2搭邊設計沖裁模搭邊：排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。 搭邊的作用： 1)補償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距

34、誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。 2)還應保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行，從而提高制件質量，沿整個封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質量。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗確定的?？紤]：1)材料的力學性能。塑性好的材料，搭邊值要大些，硬度高與強度大的材料，搭邊值小一些。 2)材料的厚度。材料越厚，搭邊值也越大。 3)工件的形狀和尺寸。工件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值也越大。 4)排樣的形式對排的搭邊值大于直排的搭邊。 5)運

35、料及擋料方式用手工送料，有側壓板導向的搭邊值可小一些。根據(jù)工件的開關，確定采用無廢料的排樣方法不可能做到，但能采用有廢料和少廢料的排樣方法，經(jīng)多次排樣計算決定采用。板料厚度t=2mm,所以a=2mm, a=2mm。送料步距A=317mm, 條料寬度B=319mm。4.3材料利用率計算 (4-2) 式中 ,材料利用率; S工件的實際面積; S0所用材料面積; =100% =34.2%4.4本章小結本章進行搭邊設計，并進行排樣布局，確定搭邊值,步距和條料寬度，也對條料進行材料利用率的計算，材料利用率為34.2%。第5章 沖裁力與壓力中心的計算5.1 沖裁力的計算校核落料力 (5-1) 式中： K系

36、數(shù)，K=1.3； L沖裁周邊長度（mm）； t沖裁件的厚度（mm）； 材料的抗剪強度（MPa）。 =1.3659.733502 =600.35(kN）沖孔力 （5-2） 式中： K系數(shù)，K=1.3； L沖裁周邊長度（mm）； t沖裁件的厚度（mm）； 材料的抗剪強度（MPa）。 =1.31103502 =100.1(kN）卸料力 （5-3）式中： K卸料卸料力系數(shù) =0.034600.35 =20.41（kN）頂件力 （5-4）式中： K頂件頂件力系數(shù) =0.06600.35 =36.01（kN）5.2拉深力計算拉深力 (5-5) 式中， d-拉伸件的直徑（mm)； t-材料厚度（mm)； F

37、-拉深力（N)； K-修正系數(shù)； -材料的強度極限（MPa)； =0.62182350 =287.5(KN)5.2 壓力中心的計算如對毛坯進行加工必須要用到壓力機。而壓力機位置的確定必須先確定壓力中心。其出公式如下： (5-6) 壓力中心即在零件幾何中心，如圖5-1所示 (5-7) 圖5-1 壓力中心5.3 模具閉合高度的計算及壓力機的選擇沖壓設備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的形狀、尺寸及精度要求等因素來決定的。沖壓生產(chǎn)中常用的設備種類很多，選用設備時主要應考慮下述因素：1.沖壓設備的類型和工作形式是否適用于應完成的工序，是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求。2.沖壓設備的壓力和

38、功率是否滿足應完成任務工序的要求。3.沖壓設備裝模高度、工作臺尺寸、行程等是否適合應完成工序所所使用的模具。4.沖壓設備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。一般情況下所選壓力機的標稱壓力大于或等于成型工藝力和輔助工藝力總和的1.3倍，對于工作行程小于標稱壓力行程的工序也可直按壓力機的標稱壓力選擇設備。綜上所述，選用閉式雙柱壓力機J31-160A,技術參數(shù)如表5-1所示。表5-1 J31-160A壓力機的技術參數(shù)公稱壓力/kN最大裝模高度/mm滑快行程/mm行程次數(shù)/次min-1最大閉和高度/mm160037516032480連桿調節(jié)長度/mm工作臺尺寸/mm滑塊中心線至床身距離/mm模柄孔尺寸/

39、mm電動機功/kW左右/mm前后/mm直徑深度120790710375 84 14510由壓力機的技術參數(shù)可知：壓力機的封閉高度:Hmax=480mm Hmin=105mm模具的封閉高度: (Hmax-5)mm H (Hmin+10)mm；480mm H 105mm。由后面的模架選擇可知，模具的封閉高度過小，可在壓力機臺面上加放墊板補償。5.4本章小結本章對沖裁力進行計算校核，并對壓力中心進行計算確定，也對模具閉合高度及壓力機進行計算和選擇，沖壓設備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的形狀、尺寸及精度要求等因素來決定的。選用閉式雙柱壓力機J31-160A。由壓力機的技術參數(shù)確定

40、壓力機的封閉高度和模具的封閉高度。第6章 模具主要零件設計6.1 模具間隙的選擇落料時，有沖件精度為IT14，查得；得， 、，凹模刃口: （6-1）凸模刃口: （6-2） 查得，校核間隙：說明所取凸、凹模公差不能滿足但相差不大，此時可調整如下： (6-3) (6-4) 凸模和凹模的間隙拉深模間隙是指單面間隙。間隙的大小對拉深力、拉深件的質量、拉深模的壽命都有影響。若值太小，凸緣區(qū)變厚的材料通過間隙時，校直與變形的阻力增加，與模具表面間的摩擦、磨損嚴重，使拉深力增加，零件變薄嚴重，甚至拉破，模具壽命降低。間隙小時得到的零件側壁平直而光滑，質量較好，精度較高。 間隙過大時，對毛坯的校直和擠壓作用減

41、小，拉深力降低，模具的壽命提高，但零件的質量變差，沖出的零件側壁不直。 因此拉深模的間隙值也應合適，確定時要考慮壓邊狀況、拉深次數(shù)和工件精度等。其原則是：既要考慮板料本身的公差，又要考慮板料的增厚現(xiàn)象，間隙一般都比毛坯厚度略大一些。采用壓邊拉深時其值可按下式計算： （6-5） 式中為考慮材料變厚，為減少摩擦而增大間隙的系數(shù)，可查表6-1。 表 6-1 增大間隙的系數(shù) 注：表中數(shù)值適用于一般精度（自由公差）零件的拉深。具有分數(shù)的地方，分母的數(shù)值適用于精密零件（ IT10-12 級）的拉深。 表 6-2 有壓邊時的單向間隙注：1. 材料厚度，取材料允許偏差的中間值。 2. 當拉深精密工件時，對最末

42、一次拉深間隙取為材料的名義厚度；材料的最大厚度，其值位其中為材料的正偏差。不用壓邊圈拉深時，考慮到起皺的可能性取間隙值為： （6-6） 式中較小的數(shù)值用于末次拉深或精密拉深件，較大的值用于中間拉深或精度要求不高的拉深件。 在用壓邊圈拉深時，間隙數(shù)值也可以按表 6-2 取值。 對精度要求高的零件，為了使拉深后回彈小，表面光潔，常采用負間隙拉深，其間隙值為，處于材料的名義厚度和最小厚度之間。采用較小間隙時拉深力比一般情況要增大20，故這時拉深系數(shù)應加大。當拉深相對高度的工件時，為了克服回彈應采用負間隙。 6.2 凸凹模尺寸的計算1、沖裁模刃口尺寸計算的基本原則沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺

43、寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設計沖裁模主要任務之一。從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn)：（1）由于凸模、凹模之間存在間隙(沖裁間隙，即指沖裁凸模合凹模刃口之間的距離，也就是凸模工作部分和凹模工作部分之間的尺寸差)，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。（2）在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。（3）沖裁時，凸模、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結果使間隙越來越大。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需考慮下述原則：（1）落料件

44、尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取在凹模上。 （2）考慮到?jīng)_裁中凸模、凹模的磨損，設計落料模時，凹?；境叽鐟〕叽绻罘秶妮^小尺寸；設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t應取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在凸模、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。凸模、凹模間隙則取最小合理間隙值。（3）確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高( 即制造公差過小)，會使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口精度要求過低(即制造公差過大)，則生產(chǎn)出來的制件可能不合格，會

45、使模具的壽命降低。若制件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形件，一般可按IT7IT6級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按“入體”原則標注，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件下偏差為零，上偏差為正。 2、刃口尺寸的計算方法 由于模具加工方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計算公式與制造公差的標注也不同，刃口尺寸的計算方法可分為二種情況。 凸模與凹模分別加工計算模具刃口尺寸采用這種方法，是指凸模和凹模分別按圖紙標注的尺寸和公差進行加工。沖裁間隙由凸模、凹模刃口尺寸和公差來保證。要分別標注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差(凸模p、凹

46、模d)，優(yōu)點是具有互換性，但受到?jīng)_裁間隙的限制，它適用于圓形或簡單形狀的沖壓件。常用凹模洞口類型為直筒式刃口凹模。其特點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作部分尺寸不變。廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精密制件。但因廢料或制件在洞壁內(nèi)的聚集而增大了推件力和凹模的漲裂力，給凸、凹模的強度都帶來了不利的影響。一般復合模和上出件的沖裁模用 a)、c)型，下出件的用b)或a)型。d)、e)型是錐筒式刃口，在凹模內(nèi)不聚集材料，側壁磨損小。但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大 (如30時，刃磨0.1mm，其尺寸增大0.0017mm)。圖6-1 凹模洞口類型角和洞口高度 h，均隨制件材料厚度的增加而增

47、大，一般取1530、2、h10mm。 圖6-2 凸模對應凸模計算： （6-8） 對應凹模計算： （6-9）對于制件一次拉成的拉深模及末次拉深模，其凸模和凹模的尺寸及公差應按制件的要求確定。圖6-3 凸凹模此工件要求的是外形尺寸，設計凸、凹模時，應以凹模尺寸為基準進行計算，查新編實用沖壓模具設計手冊表4-51知凹模尺寸： =（218-0.75*0.75） =217.4375 （6-10）間隙取在凹模上，凸模尺寸： （6-11） =（218-0.75*0.75-2*0.84） = 215.76 式中 D拉深件的基本尺寸mm； 拉深件的尺寸公差。 6.3 定位元件的設計導料銷用以導料，數(shù)量為2個。具

48、體設計如下圖所示，圖6-4 導料銷6.4 彈性卸料元件的設計6.4.1 彈性元件的設計彈性元件的選擇模具工作平穩(wěn)，模具尺寸中等，從經(jīng)濟方面考慮，選用常用的橡膠作為彈性元件即可。彈性元件高度計算自由高度：根據(jù)其高度范圍，查標準，得H=35安裝高度：,Ha=0.9H0=0.9x35=31.5.彈性元件其他尺寸。圖6-5 橡膠位置設計注：沖壓模具標準件選用與設計指南158-160頁，沖壓模具設計指導書233頁表9-36。6.4.2 卸料螺釘?shù)脑O計螺釘類型：由于卸料螺釘無特殊要求，故采用一般的圓柱頭卸料螺釘。結構設計：由橡膠的內(nèi)徑d=8.5,查表得，卸料螺釘。查表得，其螺紋公稱直徑為，其長度查標準取h

49、=50。結論：卸料螺釘?shù)某叽鐬?。卸料螺釘?shù)亩ㄎ辉O計：注：沖壓模具標準件選用與設計指南128-129頁表5-5、133頁。6.5 導向元件的設計與選擇由于該模具為沖裁模，股選用適用于沖裁?；瑒訉蚰Ｗ腁型導柱導套。注：沖壓模具標準件選用與設計指南66頁6.5.1 導柱的設計根據(jù)模具閉合高度，查表得導柱尺寸: 圖6-6 導柱注：沖壓模具設計指導書245頁表9-46、50頁表2-27。6.5.2 導套的設計 根據(jù)模具閉合高度，查表得，導套尺寸注：沖壓模具設計指導書245頁表9-46、51頁表2-28。圖6-7 導套6.6 緊固件的設計與選擇6.6.1 緊固螺釘?shù)脑O計與選擇螺釘類型：在沖裁模中，為使

50、螺釘頭部外露，模具外形美觀，一般采用內(nèi)六角螺釘。螺釘?shù)某叽缬嬎悖焊鶕?jù)凹模厚度，查表得，所用螺釘都為上模座,凹模板 ，墊板，固定板之間的螺釘：四塊板厚度查表得，螺釘尺寸，數(shù)量為4個。下模座、墊板，固定板之間的螺釘： 查表得，螺釘尺寸，數(shù)量為4個。注：沖壓模具及設備160-161頁，沖壓模具標準件選用與設計指南124頁表5-2。6.6.2 銷釘?shù)脑O計與選擇銷釘?shù)念愋停涸撃＞邔︿N釘無特殊要求，故采用常用的圓柱銷。銷釘?shù)某叽缬嬎悖焊鶕?jù)緊固件設計參考原則，查表得，所用銷釘公稱直徑都為。凹模板 ，墊板，固定板之間的銷釘： 查表得，銷釘尺寸，數(shù)量為2個。、墊板，固定板之間的螺釘： 查表得，銷釘尺寸，數(shù)量為2

51、個。6.7本章小結 本章對凸模與凹模間隙進行計算確定，根據(jù)沖裁模刃口尺寸計算的基本原則對凸凹模尺寸進行計算，并對定位遠見進行設計確定，也對彈性元件和卸料螺釘進行設計確定，對導向元件和緊固件進行設計和選擇。對模具零件進行確定。第7章 模具的壽命模具的壽命是指模具能夠生產(chǎn)合格制品的耐用程度，一般以模具所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量來表示。模具在使用過程中，其零件將由于磨損或損壞而失效。如果磨損或損壞嚴重，導致模具無法修復時，模具就應報廢。如果模具的零件都具有互換性，零件失效后能夠得到更換，那么模具的壽命在理論上將是無限的。但是，模具在長時間使用后，零件趨于老化，故障概率大大增加，修理費用隨

52、之增加，同時模具經(jīng)常需要修理會直接影響制件的生產(chǎn)。因此，當修理模具在經(jīng)濟上并不合理時，也應考慮將其報廢。模具在報廢前所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量稱為模具的總壽命。除此以外，還應考慮模具在兩次修理之間的壽命，如沖裁模的刃磨壽命。在設計和制造模具時，作為用戶都會提出關于模具壽命的要求，這種要求稱為模具的期望壽命。確定模具的期望壽命應綜合考慮兩方面的因素：一是技術上的可能性；二是經(jīng)濟上的合理性。一般而言，當制件生產(chǎn)批量較小時，模具壽命只需滿足制件生產(chǎn)量的要求就足夠了，此時在保證模具壽命的前提下應盡量降低模具的成本；當制件為大批大量生產(chǎn)時，即使需要很高的模具成本，也應盡可能地提高模具的使用壽

53、命和使用效率。7.1 模具的失效形式模具失效的基本形式有五種，即磨損失效、疲勞失效、熱疲勞失效、塑性變形失效和斷裂失效。磨損失效模具在使用時的磨損是不可避免的，使用時間越長，則磨損量也越大，磨損就越嚴重。磨損的形式有磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。判斷模具是否因磨損而失效的主要標準是制件的尺寸精度，當制件的尺寸超出允許的公差范圍時即宣告模具失效。如果模具的磨損導致制件的表面質量嚴重下降，那么制件的表面質量要求也是判斷模具是否失效的依據(jù)。沖裁模的凸、凹模刃口由于磨損而逐漸鈍化，嚴重時將顯著地劣化模具的工作條件和制件的質量。制件的毛刺高度隨著凸、凹模刃口的鈍化而逐漸增高，因而可以作為判斷

54、凸、凹模刃口鈍化程度的標志，當毛刺高度超過規(guī)定值時，表明刃口鈍化嚴重，需要重新刃磨刃口后模具才能繼續(xù)使用。疲勞失效模具一般都以間歇工作的方式進行工作，頻繁的反復加載和卸載使模具受力零件處于交變應力作用下。模具使用一段時間后，由于交變應力的作用，在零件表面或內(nèi)部存在微觀缺陷及應力集中的部位將會萌生許多微裂紋。模具繼續(xù)使用時，這些微裂紋將逐漸擴展，當微裂紋擴展到一定程度時，模具零件的承載能力被嚴重削弱，最終導致模具開裂或破損。熱疲勞失效熱加工模具一般都在急冷急熱條件下工作。當模具零件急劇受熱時，溫度較高的表層材料的受熱膨脹受到溫度較低的內(nèi)層材料的約束，使表 層材料產(chǎn)生壓應力；當模具零件急劇冷卻時，

55、溫度較低的表層材料的冷卻收縮又受到溫度較高的內(nèi)層材料的約束，使表層材料產(chǎn)生拉應力。在工作一段時間后，這種循環(huán)熱應力將使模具零件表層材料出現(xiàn)許多細小的裂紋，導致模具失效。熱疲勞裂紋的形狀有網(wǎng)狀、放射狀、平行狀等。塑性變形失效當模具零件承受的載荷使零件內(nèi)部的應力超過其自身材料的屈服強度時，零件就會產(chǎn)生塑性變形。常見的塑性變形失效有工作零件出現(xiàn)表面皺紋、局部塌陷和棱角倒塌，凸模、型芯出現(xiàn)鐓粗、縱向彎曲，型腔、型孔出現(xiàn)脹大等。斷裂失效模具在正常工作時，因為某種原因而突然出現(xiàn)較大的裂紋，甚至分裂成幾個部分，使模具立即喪失工作能力的失效形式稱為斷裂失效。常見的斷裂失效有開裂、破裂、崩刃、折斷等。模具失效的

56、五種基本形式中，熱疲勞失效一般只出現(xiàn)于冷熱溫差較大的熱加工模具，其他的四種形式在各類模具上都有可能出現(xiàn)。不同的失效形式之間常常有密切的聯(lián)系和交互促進作用。磨損產(chǎn)生的溝痕往往成為萌生疲勞裂紋和熱疲勞裂紋的發(fā)源地，同時深而尖銳的溝痕本身就可成為一次性斷裂的起裂點。零件表面出現(xiàn)疲勞裂紋和熱疲勞裂紋后，表面質量嚴重惡化，將使磨損加劇，裂紋的尖端出現(xiàn)應力集中，將成為斷裂源，促進一次性斷裂的產(chǎn)生。磨損雖然會導致模具失效，但在正常的工作條件下，模具在失效前都能在較長的時間內(nèi)穩(wěn)定有效地工作。大部分模具的有效壽命決定于磨損失效，對于這些模具，磨損失效是它們的正常失效形式，其有效磨損壽命是確定模具期望壽命的依據(jù)。部分重載模具如冷擠壓模的有效壽命主要決定于疲勞失效，部分冷、熱溫差很大的模具如壓鑄模的有效壽命主要決定于熱疲勞失效。在疲勞和熱疲勞失效前，模具一般也