罩圈的落料拉深沖孔翻邊復合模具設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含12張CAD圖紙+帶外文翻譯+35頁加正文1.24萬字】-cymj08

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摘  要

沖壓模具成型技術是屬于少切削或無切削的加工方法，沖壓成型的生產(chǎn)效率比較高，沖壓件的質量好，其產(chǎn)品的一致性好、應用范圍廣泛等特點已經(jīng)得到了越來越多的企業(yè)的認可。沖壓工藝廣泛應用于汽車、電器、儀器儀表、航天航空以及各種民用輕工業(yè)的行業(yè)，是如今工業(yè)上生產(chǎn)的重要工藝方法和研究方向。

本套模具設計的是我們日常生活中較為常見的罩圈，涉及的工藝方法都是沖壓模具中應用比較廣泛的工序，其包括落料、拉深、沖孔、翻邊等工序。我所設計的模具是采用復合模在一次成型過程中完成落料、拉深、沖孔、翻邊這四個過程，在設計的過程中我首選分析了沖壓件的工藝性能，再選擇工藝方案，接下來進行一系列的有關工藝參數(shù)計算，再選擇合適的沖壓設備，再對模具的總體結構進行設計，最后完成整套模具設計。     

通過這一次的畢業(yè)設計，讓我對所學的沖壓模具課程有了進一步的了解，也掌握了很多的沖壓模具設計上的技術，比如查閱資料設計和計算、采用輔助軟件PRO/E三維建模和CAD制圖，很好的完成了一次理論結合實際的綜合知識應用，對我以后的工作有了很大的提升。

關鍵字：沖壓模、模具設計、復合模、罩圈。

ABSTRACT

Stamping die molding technology is a small cutting or no cutting of the processing methods, stamping production efficiency is relatively high, stamping parts of good quality, and its products consistent, wide range of applications and other characteristics have been more and more enterprises The approval. Stamping process is widely used in automobiles, electrical appliances, instrumentation, aerospace and a variety of civilian light industry industry, is now an important industrial production methods and research direction.

This set of mold design is our daily life more common hood, involving the process are stamping die application in a wide range of processes, including blanking, drawing, punching, flanging and other processes. I designed the mold is the use of composite mold in a molding process to complete the blanking, drawing, punching, flanging these four processes, in the design process I preferred to analyze the stamping parts of the process performance, and then select the process , Followed by a series of calculation of the process parameters, and then select the appropriate stamping equipment, and then the overall structure of the mold design, and finally complete the entire mold design.

Through this graduation design, let me learn the stamping die course has a better understanding, but also mastered a lot of stamping die design technology, such as access to information design and calculation, the use of auxiliary software PRO / E three-dimensional modeling And CAD mapping, a good completion of a theory combined with the actual application of the comprehensive knowledge of my future work has been greatly improved.

Keywords: stamping die, mold design, composite mold, hood ring.

目  錄

第一章  引言 1

1.1.冷沖壓術的狀況 1

1.2沖壓模具技術發(fā)展 2

第二章  沖壓件的工藝分析 4

2.1沖壓件的結構工藝性 4

2.1.1.沖壓件的形狀 4

2.1.2沖壓件的尺寸精度 5

第三章  制件沖壓方案的確定 6

3.1沖壓工序的組合 6

3.2沖壓工序的安排 6

第四章  制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 7

4.1展開尺寸的計算 7

4.2制件排樣圖的設計 11

4.2.1搭邊與料寬 12

4.2.2送料步距和條料寬度的確定 12

4.3材料利用率的計算 13

第五章  確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 14

5.1落料，沖孔力計算 14

5.1.1落料力計算 14

5.1.2沖孔力計算 14

5.2拉深力計算 14

5.3翻孔力的計算 15

5.4卸料力、推件力及頂件力的計算 15

5.5壓力中心的計算 15

5.6壓力機的選用 16

第六章 凸、凹模刃口尺寸計算 17

6.1落料、沖孔凸、凹模刃口尺寸 17

6.1.1設計原則 17

6.1.2凸模和凹模具配合加工 18

6.2拉深模 19

6.3翻孔模尺寸計算方法 20

第七章  模具整體結構形式設計 21

7.1凹模周界 21

第八章 模具的零件結構設計 23

8.1落料凹模的設計 23

8.2沖孔凸模的設計 23

8.3拉深凸模的設計 24

8.4沖翻孔凸凹模的設計 25

8.5凸凹模的設計 25

8.6頂料快的設計 26

結束語 28

致  謝 29

參考文獻 30

of DM DM EM 5.0 a iC a 7μon is an LT 34% 10%, of iC of is of 1]. is is a 5]. of in 6] of 16 is (2016)1400–1415) 20162,3]et [4] on of of of 06 – t.,6001, 01623 of it is of +(,*on to : 1302: 2215: 1308at of to DM 7,8]. in as to a et 9 (2016) 1400?1415 1401in of of in et [9] DM l—on on of of by on DM on 0–15]of iC LT)by 5.0 of as as DM . of . of . 3699of 0 × 24 × 24 000is is of in of as a it as of of in in 1. 305, 16]. 30 × to of 305 as of of 68117]DM P(140V), 0 20μs), 4 0μs), P(8 2 A), = 75%), iC g/L)of is iC of % P% S% V% 0 0 – – to an of OE 12]. A as a of of 00 × 300 × 23000 × 230an 300to a a as 2 a of in 1 in by of DM LT)by M)of to An in 8]he of 19]DM is as a on of 20,21]8,22]he is 0 μm of a 23,24]. et [20], et [25] et [26]is is of a of of P% S% 2. et 9 (2016) 1400?14151402of to w, is a of r)of at of a a R), w(r) at r of is by 18]:Qw b =?????457 45.?.??π1)w*P,w R is m, w et [19],et [20] et [21] of is to w % as in % of in et [22]is to is 0V, 30% R) 5μm, w r( ) = 6802MW m K of 0% on n n 27] an (t) or of m),P) t I =? ?204 043 044.. . (2)by of =×20% ×075. )DM 1), to w r()=?????×457 45.?-.??b )1) 2)3. 1 ) DM of n DM μs)μs))RR)20 40 8 20 40 22 0 14 8 0 14 22 20 40 8 20 40 22 0 14 8 0 14 22 et 9 (2016) 1400?1415 1403. by EM 2) . in of iC )in 1) by ) 4. In a is to 2 E a 076,664, of 44 2,963. is of of of .0 to 5 1,is h大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 1 中文翻譯 摘 要 在連鑄鋼鑄造廠中，將模具中的鋼水平衡穩(wěn)定在最終產(chǎn)品質量和生產(chǎn)率上是非常重要的。模具中的駐波會導致鋼水周期的波動，從而使產(chǎn)品質量和生產(chǎn)率下降。然而，對于它們沒有任何有效的對策，因為它們不同于其他擾動，因為它們不是鋼水流量的變化，因此不應該通過操縱質量流量來控制。本文提出了一種可以防止駐波有害影響的駐波模型和模具穩(wěn)定技術。該技術可以通過從原始模具級信號中去除駐波分量來防止模具級別控制與模具中的駐波之間的相互作用。在線實驗結果表現(xiàn)出良好的性能，該技術已經(jīng)在 關鍵字 ： 連鑄機，模具級穩(wěn)定，鋼鐵工業(yè)，煉鋼 近幾年來，世界鋼鐵消費量大幅上漲，特別是在亞洲。為了滿足這一需求，已經(jīng)進行了許多連續(xù)鑄造工藝的研究和開發(fā)，以提高最終產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量。 連續(xù)鑄造是將鋼水凝固成板坯或坯料進行后續(xù)軋制的過程。在該過程中，將鋼水連續(xù)鑄造到水冷模具中，并且將凝固的鋼從模具的下側以長股線取出。通過操縱進入模具的流入來使模具中的鋼水位 控制在其設定點周圍，以保持產(chǎn)品的質量。當模具水平大幅波動時，模具鑄造粉末和漂浮在鋼水表面的其他雜質被夾帶在凝固鋼中。這些現(xiàn)象對最終產(chǎn)品的質量有不良影響。因此，如果模具水平波動大于可接受極限，則操作者必須逐漸降低鑄造速度，從而降低生產(chǎn)率。為了防止這些不合適的情況，近年來已經(jīng)進行了大量關于模具穩(wěn)定化的研究（ 2006， 人， 1998， 人， 1998）。 一般來說，模具級別控制中的干擾被分類為周期性和非周期性（ 2008）。周期性擾動包括模 具本身的凸起，駐波和振蕩。非周期性擾動包括在噴嘴中的沉積物的收集和排放 （ 1995）以及鑄造速度和中間包重量的變化。在這些干擾中，許多研究已經(jīng)被推出（ 1998， ， 2008， 2011）。另一方面，幾乎沒有關于駐波的研究。 本文介紹了一種防止駐波不利影響的技術。如上所述，駐波是周期性擾動，但是與凸起相反，它們不應該通過操縱流入模具來控制，因為它們不是質量流動大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 2 干擾。所提出的技術可以通過從模具級信號中去除駐波分量來防止模具級別控制與駐波之間的相互作用 。 首先，要討論模具水平穩(wěn)定方法，應該說明連續(xù)鑄造工藝。 圖 1示出了模具級控制的技術圖。 大型船舶中的鋼鐵 “ 鋼包 ” 使用起重機運輸?shù)竭B鑄廠。 將鋼水從鋼包倒入中間包中，中間包是液態(tài)鋼的儲存器。 鋼水通過滑動閘門和管道（通常為浸入式噴嘴 中間包流入模具。 模具的壁由水冷卻。 液態(tài)鋼的凝固從模具內部開始形成一個薄的外殼，它從模具中提取出來，通過放置在二級冷卻區(qū)域的夾送輥形成一條股線。 在第二冷卻區(qū)中，用輥支撐，通過水噴霧冷卻線以獲得完全凝固。 最后，通過切割機將線材切成規(guī)定長度的板坯。 圖 1還顯示了模具級別控制方案。 從中間包流入模具的鋼水由滑動閘門控制，鋼水位由液位傳感器測量。 基于對規(guī)定的電平設定值與測量電平之間的差的控制計算，滑動門位置由伺服驅動器操縱。 式波動： 如圖所示。 2，駐波是具有始終位于相同位置的節(jié)點和波腹的波。 因此，平均鋼水表面是恒定的。 這些現(xiàn)象的原因之一被認為是來自具有分叉出口的 駐波的頻率由以下理論方程式計算 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 3 其中 3示出了實際連續(xù)鑄造設備中的時間序列數(shù)據(jù)的典型實例。在這種情況下，隨著鑄造速度的增加，模具水平變化較大，最終超過質量波動的標準。一旦發(fā)生這種情況，操作員會降低鑄造速度。在這種情況下，模具 1的寬度為 2100此，駐波的頻率為（ m = 1）， m = 2）， m = 3） 1）。 圖 4（ a）和（ b）分別示出了模具級別和滑動門位置的功率譜。在這兩個圖中，在 階駐波（ 頻率 與峰值一致。因此，這些波動可以被判斷為駐波。該結果還表明，通過滑動噴嘴操縱增強駐波。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 4 波模式 為了驗證駐波對模具級控制的影響，引入了駐波模型。在這項研究中，我們假設有一種模式的駐波可以通過擺錘模型近似（ 2001， et 2004），如圖 1所示。在圖 5中。 5， x &&是導致一種模式駐波的加速度。 在圖 5，以下關于 θ 的微分方程成立 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 5 在這種駐波模型（ 5）和（ 6）中，阻尼系數(shù) ζ 取決于鋼水的粘度和壁與鋼水之間的摩擦力。然而，這個值難以測量，因此 ζ 是基于模具級仿真結果進行調整的。角度頻率 （ 1）和（ 7）計算，以及模具的寬度。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 6 波觀察員 圖 6示出了所提出的駐波觀測器的框圖。該觀察者可以使用基于觀察者的濾波技術從原始模具級信號中去除駐波分量。該系統(tǒng)由駐波模型和 具級傳感器的信號與駐波模型的輸出之間的差異被饋送到 察者被設計成使得它只能被對應于駐波的信號激發(fā)，駐波的頻率被并入駐波模型中。該系統(tǒng)還能夠輸出估計的駐波。 圖 7和 8示出了駐波觀測器對真實工廠中的模具級信號的濾波效果。在這種情況下，由于一階駐波的頻率為 以將阻尼因子 ζ 調整為 明顯，這種方法可以從原始模具級別信號中去除具有特定 頻率的波形。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 7 真結果 通過使用結合在駐波模型和駐波觀測器中的模具級控制模擬器來檢查駐波的影響。 仿真器的框圖如圖 9所示。 模具本身是一個簡單的儲存器，可以被建模為一個積分器如下 滑動噴嘴可以被建模為增益，一階滯后和延遲。 延遲結合了噴嘴中液態(tài)鋼的下落時間和伺服系統(tǒng)的其他延遲。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 8 液位傳感器可以建模為簡單增益和一階滯后，如下所示： 應用以下 將具有與駐波相同頻率的周期性信號作為干擾加入。 具有一階駐波頻率的駐波模型與模具模型平行放置。 與前述相同的模型應用于駐波模型和駐波。 在駐波模型和駐波觀測器中的阻尼因子 ζ 設定為 該模擬器具有可以選擇駐波觀察者的功能的“開 /關 ” 的開關。 圖 10 示出了沒有駐波觀測器的模擬結果。在這種情況下，隨著鑄造速度的增加，由于過度 的滑動噴嘴操作，模具水平的變動變大，最終模具水平變得不穩(wěn)定。 圖 11 示出了駐波觀測器的模擬結果。即使當鑄造速度增加時，通過滑動噴嘴操作也不會增強駐波，并且模具水平保持恒定。結果表明，該技術可以消除模具水平信號中的駐波分量，并可以避免鋼水位波動與滑動噴嘴操作之間的相互作用。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 9 所提出的控制方案已被納入實際的連續(xù)鑄造 。圖 12 顯示了實際工廠的控制方案。如圖所示。如圖 13 所示，通過 模具級信號的功率譜分析來確認 第一，第二和第三階駐波。因此，控制器中安裝有三個駐波觀測器。 圖 14 示出了這種情況下的駐波觀察者的框圖。觀察者串聯(lián)連接，該結構可以從原始模具級信號中去除第一，第二和第三階駐波分量。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 10 模具的寬度根據(jù)鑄坯的寬度而變化。駐波觀測器中的角頻率 據(jù)寬度設定。在所有觀察者中，阻尼因子 ζ 被調整為 據(jù)提出的功能的開 /關， 為通過應用所提出的方法可以獲得更強的增益 所提出的控制方案已經(jīng)應用于商業(yè)連續(xù)鑄造操作以與常規(guī)控制方案進行 比較。 這些試驗是在相同的鋼種和相同的操作條件下進行的，除了 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 11 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)設計 （論文） 外文翻譯 12 圖 15 和圖 16 示出了不應用駐波觀察者的常規(guī)方法的測試結果的示例。 模具水平的幅度非常接近可接受的極限 。 圖 16 示出了發(fā)生第一，第二 和第三階駐波，并且滑動噴嘴響應于測量的駐波而進行不必要的操縱。 圖 17和 18示出了駐波觀測器的測試結果的示例。 可以通過從模具級信號中除去駐波分量來防止過度的滑動噴嘴動作，這允許使用比常規(guī)方法更高的 結果，模具水平的幅度要小得多 作者 ： a, a, 處： 2016） 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 摘 要 沖壓模具成型技術是屬于少切削或無切削的加工方法，沖壓成型的生產(chǎn)效率比較高，沖壓件的質量好，其產(chǎn)品的一致性好、應用范圍廣泛等特點已經(jīng)得到了越來越多的企業(yè)的認可。沖壓工藝廣泛應用于汽車、電器、儀器儀表、航天航空以及各種民用輕工業(yè)的行業(yè)，是如今工業(yè)上生產(chǎn)的重要工藝方法和研究方向。 本套模具設計的是我們日常生活中較為常見的罩圈，涉及的工藝方法都是沖壓模具中應用比較廣泛的工序，其包括落料、拉深、沖孔、翻邊等工序。我所設計的模具是采用復合模在一次成型過程中完成落料、拉深、沖孔、翻邊這四個過程，在設計的過程中我首選分析了沖壓件的工藝性能，再選擇工藝方案，接下來進行一系列的有關工藝參數(shù)計算，再選擇合適的沖壓設備，再對模具的總體結構進行設計，最后完成整套模具設計。 通過這一次的畢業(yè)設計，讓我對所學的沖壓模具課程有了進一步的了解，也掌握了很多的沖壓模具設計上的技術，比如查閱資料設計和計算、采用輔助軟件 三維建模和 好的完成了一次理論結合實際的綜合知識應用，對我以后的工作有了很大的提升。 關鍵字 ： 沖壓模、模具設計、復合模、罩圈。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 is a or no of is of of he is in a of is an of is in a of I is of in a to in to of by a of of of me a a of as to of E AD a of a of of my 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 目 錄 第一章 引言 .....................................................................................................................................沖壓術的狀況 .............................................................................................................................. 1 壓模具技術發(fā)展 .......................................................................................................................... 2 第二章 沖壓件的工藝分析 ................................................................................................................壓件的結構工藝性 ...................................................................................................................... 4 .......................................................................................................................... 4 壓件的尺寸精度 ................................................................................................................... 5 第 三章 制件沖壓方案的確定 .............................................................................................................壓工序的組合 .............................................................................................................................. 6 壓工序的安排 .............................................................................................................................. 6 第四章 制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 .................................................................................開尺寸的計算 .............................................................................................................................. 7 件排樣圖的設計 ........................................................................................................................ 11 邊與料寬 ............................................................................................................................ 12 料步距和條料寬度的確定 ................................................................................................... 12 料利用率的計算 ........................................................................................................................ 13 第五章 確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 ......................................................................... 14 料，沖孔力計算 ........................................................................................................................ 14 料力計算 ............................................................................................................................ 14 孔力計算 ............................................................................................................................ 14 深力計算 ................................................................................................................................... 14 孔力的計算 ............................................................................................................................... 15 料力、推件力及頂件力的計算 .................................................................................................. 15 力中心的計算 ............................................................................................................................ 15 力機的選用 ............................................................................................................................... 16 第六章 凸、凹模刃口尺寸計算 .......................................................................................................... 17 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 料、沖孔凸、凹模刃口尺寸 ...................................................................................................... 17 計原則 ................................................................................................................................ 17 模和凹模具配合加工 .......................................................................................................... 18 深 模 .......................................................................................................................................... 19 孔模尺寸計算方法 .................................................................................................................... 20 第七章 模具整體結構形式設計 ........................................................................................................ 21 模周界 ....................................................................................................................................... 21 第八章 模具的零件結構設計 ............................................................................................................. 23 料凹模的設計 ............................................................................................................................ 23 孔凸模的設計 ............................................................................................................................ 23 深凸模的設計 ............................................................................................................................ 24 翻孔凸凹模的設計 .................................................................................................................... 25 凹模的設計 ............................................................................................................................... 25 料快的設計 ............................................................................................................................... 26 結束語 .............................................................................................................................................. 28 致 謝 .............................................................................................................................................. 29 參考文獻 ........................................................................................................................................... 30 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 1 第一章 引言 況 總所周知 ， 美國、德國和日本的汽車工業(yè)是世界上最發(fā)達的汽車工業(yè)，得益于其在冷沖壓技術和設備方面的領先地位。 。 其冷沖壓設備基本 上 都是自動化 的 。 根據(jù)不同類型的加工環(huán)境和條件的逐步發(fā)展，現(xiàn)在國外已經(jīng)基本形成了如下兩種 自動 沖壓 生產(chǎn)線 。 1）單機聯(lián)線自動化 配置 又 5， 6臺壓力機， 設備拆裝 、上下 卸 料機械 手，穿梭 的 翻轉裝備和碼垛裝置等 ，全 生產(chǎn) 線總長約 60 米，安全性高，沖壓 產(chǎn)品 質量好。由于工件傳 動 距離 較 長，工件的上下料 的 換向和雙動拉伸必須 使 用工件翻轉裝備。 所以導致 這種單機聯(lián)線自動化沖壓技術 在 生產(chǎn)節(jié)拍 上 最高為 6分， 導致 設備 的 維修工件量大。 2）大型多工位壓力機 在 八十年代中期，國外 在沖壓技術上開發(fā)了 大型三坐標 的 多工位壓力機自動 連續(xù)沖壓 模 ，由大型壓力機 、 三坐標工件傳送系統(tǒng) 、 碼垛工位 和 碼垛 機 組成， 其 生產(chǎn)節(jié)拍可以 達 16分。其主要特點是： 沖壓 生產(chǎn)效率高， 送料速度 是手工 流水線的 4約 是單機聯(lián)線 自動 化 的 2并且是 自動化、智能化，整個多工位壓力機系統(tǒng)只 靠2可完成操控 ，當模具 需要 更換時， 僅僅需要 輸入要換模具的 對應 編號，其余工作 可以全 自動完成， 而且 整個換模時間只需 5分鐘 不到 ，換模的同時 可 對多工位壓力機操作特征 智能化 的 調整；特別是 裝 配有電子三坐標 的 送料多工位的壓力機，可以根據(jù)模具 任意的 調節(jié) 其 運動路徑和時間，不僅 沖壓大型 的 覆蓋件，而且 還 能 夠 沖壓小型零件。當沖壓小型零件時， 其 送料距 較 短，節(jié) 拍 會比較 高， 再 合理的模具布置，可 以 一次 就 沖壓 2件，具有充分的自由度， 靈活性強 。電子多工位送料壓力機的 另外一個 優(yōu)點是生產(chǎn)率高，工件 加工精度高 ，工件轉換 快 ，維修 保養(yǎng)性好 ，診斷性能好，成本 較 低，與現(xiàn)有 的 壓力機 相比 適應性強，售后服務 和 遠程通訊 也比較 好。美國的多工位壓力機基本 上 都采用了電子伺服三坐標 進給 送料。 高速化復合化相結合， 可以顯著 提高加工效率 ， 提高生產(chǎn)率是 工業(yè)屆 永恒 追求 目標 ，各 各 鍛壓廠家均致力于 高速化的 鍛壓機械 研究， 例如 在數(shù)控回轉頭壓力機上， 大多采用伺服控制 下 的液壓主驅動系統(tǒng)來提高 壓力機 的行程次數(shù)。在追求高速化 的 加工時，還必須 盡快 縮短生產(chǎn)輔助時間， 便于 取得良好的 經(jīng)濟效益。 故 在數(shù)控壓 力 機上配備伺服電機驅動 和 三坐標 的 上下料裝置， 可以 使沖壓中心實現(xiàn) 高效快速的 加工。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 2 當前機床大幅 的縮短 生產(chǎn)輔助時間 和 提高生產(chǎn)率的重要技術 手段是將機床上的幾個工序復合再一起 ， 復合加工 在鍛壓機械上也 取得 了成功 地 應用， 其 效果十分顯著。 例如： 在 德國、美國、日本已 經(jīng) 相繼開發(fā)出 了 激光一步?jīng)_ 壓 復合機， 可以 將模具沖切 和 激光切割有機 的 結合 在一起 ，工件 只需要 一次上料 就可以 完成沖孔、沖切、翻邊、淺拉 深 、切割等多道 沖壓 工序，最大限度 上 地節(jié)省了 加工 輔助時間，特別 在對 孔型 較 多而復雜的面板類工件 進行 加工 或者 多品種小批量板料加工 時能有顯著效果 。 壓 模具技術 發(fā)展 壓成形過程的模擬 (用更加凸顯、模具三維設計地位得以鞏固、數(shù)字化模具技術已成主流方向、模具加工自動化迅猛發(fā)展、高強度鋼板沖壓技術是未來發(fā)展方向、新型模具產(chǎn)品適時推出、模具材料與表面處理技術將受到重用、管理的科學化與信息化是模具企業(yè)發(fā)展方向、模具的精細化制造是必然趨勢。 近年來，隨著計算機軟件和硬件的快速發(fā)展，沖壓成形過程的模擬技術 (揮著越來越重要的作用。在美國、日本、德國等發(fā)達國家， 術已成為 模具設計制造 過程的必要環(huán)節(jié)，廣泛用于預測成形缺陷，優(yōu)化沖壓工藝與模具結構，提高了模具設計的可靠性，減少了試模時間。 國內許多汽車模具企業(yè)在 應用中也取得了顯著進步，獲得了良好的效果。 短 沖壓模具 的開發(fā)周期，已成為保證模具質量的重要手段。 術正逐步使模具設計 由經(jīng)驗設計轉變?yōu)榭茖W設計。 模具三維設計地位得以鞏固 模具的三維設計是數(shù)字化模具技術的重要內容，是實現(xiàn)模具設計、制造和檢驗一體化的基礎。日本豐田、美國通用等公司已實現(xiàn)了模具的三維設計，并取得了良好的應用效果。國外在模具三維設計中采取的一些做法值得我們借鑒。模具三維設計除了有利于實現(xiàn)集成化制造外，另一個優(yōu)點就是便于干涉檢查，可進行運動干涉分析，解決了二維設計中的一個難題。 數(shù)字化模具技術已成主流方向 近年來得到迅速發(fā)展的數(shù)字化模具技術，是解決汽車模具開發(fā)中所面臨的許多問題的有效 途徑。所謂數(shù)字化模具技術，就是計算機技術或計算機輔助技術 (模具設計制造過程中的應用。 總結國內外汽車模具企業(yè)應用計算機輔助技術的成功經(jīng)驗，數(shù)字化汽車模具技術主要包括以下方面： 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 3 ① 可制造性設計 (即在設計時考慮和分析可制造性，保證工藝的成功。 ② 模具型面設計的輔助技術，發(fā)展智能化的型面設計技術。 ③ 助分析和仿真沖壓成形的工藝過程，預測和解決可能出現(xiàn)的缺陷和成形問題。 ④ 用三維的模具結構設計取代傳統(tǒng)的二維設計。 ⑤ 模具的制造過程采用 術。 ⑥ 在數(shù)字化技術指導下處理解決試模過程中和沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題。 模具加工自動化迅猛發(fā)展 先進的加工技術與裝備是提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質量的重要基礎。在先進的汽車模具企業(yè)中，配有雙工作臺的數(shù)控機床、自動換刀裝置 (自動加工的光電 控制系統(tǒng) 、工件在線測量系統(tǒng)等已不鮮見。數(shù)控加工已由單純的型面加工發(fā)展到型面和結構面的全面 加工，由中低速加工發(fā)展到高速加工，加工自動化技術發(fā)展十分迅速。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 4 第二 章 沖壓件的工藝分析 沖壓 成型根據(jù)其工藝分類，可分為分離過程和成型 過程兩種 。分離工序也稱 為 沖壓 ，沖壓 是使沖壓 部 件沿 著 一定輪廓線從板料上分離 下來，同時確保分離部件 的質量要求。成形工序的目的 則是讓板料在不被破壞 的條件下發(fā)生塑性變形， 以 制成所需 工件 形狀和尺寸 。在實際生產(chǎn) 過程 中， 往往將多種工序集成 應用于一個工件 上 。 沖裁 、彎曲、拉深、翻邊、脹形、旋壓、 是幾種主要的沖壓工藝。 【 3】 沖壓 所 用板料的表面和 其內在 性能對沖壓成品的質量有很大的影響，要求沖壓板料 的 厚度精確、均 勻；表面光滑 ，無斑 點、無疤痕、無磨損 、無表面裂紋等； 屈服強度均勻，各 方向性 不明顯 ；均勻延伸率高； 低加工硬化等。 在實際 的 生產(chǎn) 過程中，常用的沖壓工藝類似于工藝試驗，比如拉深性能試驗與脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，確保成品質量和高 合格率。 沖壓件的成形和精度 很大程度取決于模具的精度和結構 。 而 模具制造成本和 使用壽命則是沖壓件成本和質量的決定因素。模具設計 制造 一般需要較多的時間，從而 延長了生產(chǎn) 新型沖壓件的 準備時間。 如今再模座、模架、導向件等工件的 標準化 下 和發(fā)展簡易 的 模具、復合模、多工位級進模 ，以及 快速換模裝置 的研制，可大大減少在沖壓生產(chǎn)準備時工作量并 縮短準備時間 【 5】 。 沖壓設備除了厚板與液壓沖壓成型外，一般 采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速 的 多工位機械壓力機為中心，配置 有開卷、矯平、成品收集、輸送等機械模具庫和快速換模裝置，并通過計算機程序控制，可形成 生產(chǎn)率 高 的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘 生產(chǎn)數(shù)十或者 數(shù)百件沖 壓件的情況下，并在短時間內要完成進料、沖壓、出件、排廢料等沖壓工序，往往會 發(fā)生人身、設備和質量 安全 事故。因此， 在沖壓的 生產(chǎn) 過程中安全保障 是一個非常重要 的問題。 沖壓 件的工藝性 能的好壞 是指 沖壓 件在 沖壓 工序 中的 加工難易程度。所說的 沖壓工藝性好一般是指再 用普通的 沖壓 方法 的情況下、模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下也能得 到質量合格的 沖壓 件。因此， 沖壓 件 本身的結構形狀、尺寸大小、精度等級、材料和 厚度等是否 都 符合 沖壓 的加工 要求，對 最后 沖壓 件質量、模具 使用 壽命和 總的 生產(chǎn)效率有很大的影響。 壓件的結構工藝性 的形狀 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 5 此制件的形狀 為圓形 ， 其中工序有落料、拉深，沖孔，翻邊 等， 且 結構 對稱， 具有過渡 圓角 ， 易于模具的加工和避免在沖壓時可能產(chǎn)生 尖角處 開裂的現(xiàn)象， 也 防止 了 尖角部位 得 刃口的過快磨損。 壓件的尺寸精度 沖壓 件的精度主要由 尺寸精度、 沖壓 斷面 粗糙度和 毛刺高度三個方面的 綜合指標來衡量。根據(jù)零件圖紙上的尺寸標注和 公差，可以判斷 該罩圈的 尺寸精度為 。 板是 普通碳素 鋼， 其 屈服極限 是 240抗拉強度 380切 強度 310具 有良好的 沖壓 性，工件結構形狀 比較 簡單 ，外形均無尖銳 角，不影響 模具壽命 ，孔與邊緣間距 大于 而且 工件的直徑 d>t 故 滿足沖孔?？梢?沖壓的最小孔徑。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 6 第三 章 制件沖壓方案的確定 壓工序的組合 單工序 沖壓 、復合工序 沖壓 和連續(xù) 沖壓 是常見的沖壓工藝 。 沖壓 方式根據(jù)下列因素確定： （ 1） 根據(jù)生產(chǎn) 量來確定 一般 年產(chǎn)量需求 達到 100萬件的 產(chǎn)品 采用復合沖壓或連續(xù)沖壓 較合適。 （ 2） 根據(jù) 沖壓 件尺寸 大小 和精度等級來確定 復合 沖壓 得到的 沖壓 件 一般 尺寸精度等級高，而連續(xù) 沖壓 的 沖壓 件尺寸精度等級 相對較 低。 （ 3） 根據(jù) 沖壓 件尺寸形狀 適應性來確定 若 產(chǎn)品 的尺寸 較大 ，考慮到 連續(xù)模 在 送料 時不方便和生產(chǎn)效率 較低，因此常常 采用復合 沖壓 。 復合 沖壓 可以 沖壓加工 復雜 的形狀 、寬度比較大 的 沖 壓 件 等 。 （ 4） 根據(jù)模具制造使用 的難易 程度 和 成本 高低來確定 , 對 于 形狀 較為復雜 的 沖壓 件來說，使用 復合 沖壓 比采用連續(xù) 沖壓 更為 適宜，因為 復合 模具 的 制造 和 安裝調整較容易，且 模具 成本較低。 （ 5） 根據(jù)操作是否方便與 使用 安全來確定 復合 沖壓 時其出件和 清除廢料較 為 困難，導致 工作安全性較差， 因此 連續(xù) 沖壓 較安全。 根據(jù)上 述分析，在滿足 沖壓 件 的質量和生產(chǎn)率的要求下，應該采用 復合 沖 壓 的 方式，因為復合模具的壽命 較長，生產(chǎn) 效率 高，操作較 為 方便和工作安全性高。 壓工序的安排 采用的復合模包括 落料 ， 拉深 ， 沖孔，翻邊 等多道工序，考慮到模具 加工 成本，多次 重新定位和 尺寸不穩(wěn)定等因素，這里考慮 采用多次工序復合的方法來加工 ，根據(jù)實際情況，本 套模具 設計將落料，拉深 ，沖孔，翻邊等 復合，設計一套 包含 四工序 的 復合模 具 。本次 模具結構的設計較為復雜，難度大，故 借助于電腦軟件設計 較好 。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 7 第四 章 制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 開尺寸的計算 拉深 件毛坯 料的展開尺寸，通常按毛坯面積等于沖壓 件面積的原則決 定。 拉深件的毛坯尺寸難以預先 地 精確計算，這是因為拉深 件 的壁部在拉深過程中會變形，其變形程度與毛坯是否退火、壓邊力的大小和 凸凹模 的間隙等因素有關。因此難確保拉深 件完全均勻一致的高度， 故 通常需要 采用 修邊 處理 ，將不平齊的部分切去。所以在計算毛坯 尺寸之前，要在拉深 件上增加切邊余量。 展開尺寸 的計算 是將 按加工工序反過來算，本工件根據(jù)工藝工程 ，最后一道工序是沖孔，翻邊 ，也就是說翻 邊 之前 的工序是 拉深，可以設計出沖孔翻邊 之前的 加工 工序圖，根據(jù) 工件的 相對凸緣直徑 H/d=16/99=表 可知 的 所需的 修 邊余量為 所以 在切邊之前的拉深高度應為 17如下 圖 4 圖 4圈工件 由于拉深 件是帶臺階的零件， 其形狀規(guī)則，材料均勻，查找相關資料可知 ，根據(jù)經(jīng)驗公式 來 計算 該拉深件的展開尺寸，也可以 采用數(shù)學計算法計算 拉深件的 展開尺寸。 數(shù)學計算法 【 7】 的 概念 是 將零件分解成幾個簡單幾何形狀，然后疊加它們，可以求出零件的表面積，然后 根據(jù)面積相等 原理原，計算 出毛坯直徑。 根據(jù)以上零件 形狀，可以將整個產(chǎn)品 零件 分 為 5個形狀，具體計算如下： 第一部分： 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 8 圖 4狀 1 面積計算公式 R2=35× 35=二部分： 圖 4狀 2 面積計算公式 ×（ 2? R2） /4 =(2× 70+8× ÷ 4=連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 9 第三部分： 圖 4狀 3 面積計算公式 ×（ R2 =(46× 4640)=四部分： 圖 4狀 4 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 10 面積計算公式 ×（ 2? R2） /4 =(2× 92+8× ÷ 4=五部分： 圖 4狀 5 面積計算公式 99× 7=以五部分總面積為∑ =2+4+展開毛坯的面 積為 么反過來計算 毛坯直徑 D2/4 D=本次設計取整數(shù) 120， 展開圖紙如下圖 4 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 11 圖 4料 拉 深 次數(shù)的確定 ： 判斷能否一次拉深 ： H/d=9=t/D)× 100=m==99/120=據(jù)以上數(shù)據(jù)查相關資料可 得首次 最小 拉深 系數(shù) 5，由于 際的拉伸系數(shù)），故可以一次拉深 成型，另外根據(jù) 數(shù)據(jù)查 相關資料，可知首次拉深 的最大相對高度 為 H1/于 相對高度下的比較值） ，也能說明 該零件 能 一次拉 深 成型。 翻孔預孔尺寸的計算 【 6】 可根據(jù)公式 d=式中 d—— 預孔直徑（ D—— 翻孔直徑（ 61 H—— 翻孔高度（ 8 t—— 材料厚度 ( 1.0 r—— 翻孔圓角 ( 計算 d=61 1） =整至 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） 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 12 2） 合理 的排樣方法簡化操作 ， 降低勞動強度并 且安全。 3） 模具結構 設計更為 簡單、 使用 壽命長。 4） 保證沖 壓 件的質量 過關 和沖 壓件對板料各 方向 性 的要求。 邊與料寬 搭邊是值在排樣中相 鄰 的兩個零件之間的余料或者是 零件與條料邊緣 之間的余料。搭邊的作用是用來 補償定位誤差，保持條料 具 有一定的剛度，以保證零件 的加工質量和便于進料 。 搭邊值 的選擇要合理 ，值 若太 大， 會導致 材料利用率低； 而 值過小， 則會導致搭邊的強度與剛度不能達到要求 ， 從而在 沖壓 時容易 產(chǎn)生 翹曲或被拉斷 的現(xiàn)象，固然 會增大沖壓 件毛刺，有時候 甚至 會 單邊拉入模具間隙， 會 造成 沖壓 力 分配 不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度 應該 大于塑性變形區(qū)的寬度， 搭邊值 一般可取等于材料的厚度。 材料的力學性能、零件的形狀與尺寸、排 樣的形式、進 料及卸料方式等因素 往往也會影響 搭邊值的大小。搭邊值 的選擇 一般由經(jīng)驗確定， 如該罩圈材料， 根據(jù)所給材料厚度 δ =以根據(jù)經(jīng)驗選擇 搭 邊 值 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的距離成為送料步距。每次只沖一個零件的步距 S=D+ S=120+中 D—— 與進 料方向 水平的 的 沖壓 寬度； 沖壓 之間的搭邊值。 2） 條料寬度 條料寬度的選取 原則：最小條料寬度要保證 零件在 沖壓 時 周邊 具 有足夠 大 的搭邊值，最大條料寬度要能 夠 在 進行 沖壓 工序時順利地在導料板之間送入 ，并 應該 與導料板之間 留 有一定的間隙。 當 用孔定距時，可按下式計算 條料寬度 (a) =(120+2× 1) 中 B—— 條料的寬度（ 沖壓 件于進 料方向 垂直 的最大尺寸（ a—— 側搭邊值； Δ —— 條料寬度的單向公差； 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 13 剪切條料 的 寬度偏差 Δ =可知 B= 導料板間距離： +22+22.5 具體可見排樣圖 4 4樣圖 料利用率的計算 一個步距內的材料利用率 η 為 η =s× 100% η =1× 60× 60/122× 100%=式中 F—— 一個步距內 的 沖壓 件面積； n—— 一個步距內 的 沖壓 件數(shù)目； B—— 條料寬度（ s—— 步距； 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 14 第五 章 確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 料，沖孔力計算 料力計算 F=【 1】 120× 380=中 F—— 沖壓 力（ N）； L—— 沖壓 件周邊長度（ τ —— 材料抗剪強度（ 10 δ —— 材料厚度 ( —— 系數(shù)，通常 K= 孔力計算 沖孔力計算 F2= × 380=深力計算 理論計算 拉深力 很復雜，一般來說 用經(jīng)驗計算方法， 經(jīng)驗公式建立的立足點是，拉深 力的數(shù)值 應略小于拉深件危險斷面的斷裂力；斷裂與拉深力的比值可以用 系數(shù) 值的大小取決于拉深件的形狀和其 變形方式。其數(shù)值由實驗確定。 拉伸力可按下式計算 P= F=100× 470=中 F—— 拉伸力（ N）； 拉伸直徑（ 100 —— 材料抗 拉 強度（ 400t—— 材料厚度 ( 1—— 修正系數(shù)（查表可得）， K= 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 15 孔力的計算 翻孔力一般不大，可按以下公式近似計算 P=其中 P—— 翻孔力（ N）； D—— 翻孔后的孔徑（ 61mm d—— 翻孔預孔的孔徑（ 49.8 t—— 材料厚度（ 1 —— 材料屈服極限； (計算 P=（ × 470=料力、推件力及頂件力的計算 生產(chǎn)中常用 下列公式計算 F 卸 =K 卸 F = = 式中 F—— 沖壓 力； F 卸 —— 卸料系數(shù) F 頂 =K 頂 F = = 式中 F—— 沖壓力； F 頂 —— 頂 料系數(shù) F 推 =K 推 F = = 式中 F—— 沖壓力； F 推 —— 推料系數(shù) 綜上所述，總的 沖壓 力為 , F+F 卸 +F 頂 +F 推 =46力中心的計算 采用解析法求壓力中心， 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 16 該 副 模具中，尺寸都是沿 軸對稱 ， 所以力到 軸的力臂都是 0 根據(jù)合力距定理 【 2】 ： 23（ 2+ 23（ 2+ 所以 沖壓力到 小 ； ，到 Y 軸的力臂 大小 ； ,故 模具的壓力中心為（ 0， 0）。 力機的選用 初步確定壓力機的型號： 因此選擇壓力機的型號為： 壓力機 型號為 表 5公稱壓力 /000 墊板尺寸 /直徑 200 滑塊行程 /20 厚度 100 滑塊行程次數(shù) /（次 / 75 模柄孔尺寸 /徑 60 深度 80 最 大 封閉高度 /00 滑塊底面積尺寸 /封閉高度調節(jié)量 85 滑塊中心線至床身距離/80 床身最大可傾角 工作臺尺寸 /后 600 左右 1000 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 17 第六 章 凸、凹模刃口尺寸計算 料、沖孔凸、凹模刃口尺寸 計原則 設計 落料， 修 邊 模 應首 先確定 其 凹模刃口尺寸， 再以凹模作為 基準，間隙取在凸模之 上；設計沖孔模 則 先確定凸模刃口尺寸， 然后 以凸模為基準， 其 間隙取在凹模上。 間隙是影響模具壽命的最主要因素 。 在 沖壓 過程中，凸模與進行沖孔的孔之間，凹模和落 料件之間的均存在磨檫，又因為 間隙越小， 產(chǎn)生 磨檫越嚴重。 考慮 在實際 的生產(chǎn)中受到其他因素如制造誤差或者裝配精度的影響，凸模 垂直于凹模平面 幾乎不可能 ，而且 其間隙的分布也不是絕對 ， 故采用 合理的間隙 可以 使凸模、凹模 的 側面與材料間的磨檫 大大 減小，并緩減 由于間隙不均產(chǎn)生的不利影響，這樣就很大層度上 提高 了 模具的使用壽命。 沖壓 間隙對 沖壓 力的影響： 雖然 沖壓 力隨 著 沖壓 間隙的增大相應的有所減小 ，但是當單邊間隙 大小值 介于材料厚度 的 5%~20%范圍時， 沖壓 力的減小會顯的 并不明顯（僅降低 約 5%~10%左右）。因此，在正常情況下， 沖 壓 間隙對 沖壓 力 的值 的影 響不是很明顯 。 沖壓 間隙對卸料力 、頂件力的影響： 間隙對卸料力 、頂件力的影響較為顯著。 隨著間隙增大，從凸模上卸料、從凸?？卓谥型瞥?零件都將 比較 省力。一般當 零件 的 單邊間隙 值 增大到材料厚度的 約 15%~25%左右時卸 料力幾乎減到零。 沖壓 間隙對尺寸精度的影響： 在沖壓過程中，沖壓 間隙對 沖壓 件 的尺寸精度的影響規(guī)律在 對于沖孔和 切邊 是不同的，并且與 零件的 材料有關。 但總的趨向是尺寸精度會隨著材料厚度增加而減少。 通過上述分析 可以看出， 沖壓 間隙對截 面質量、模具 使用 壽命、 沖壓 力、卸 料力、頂件力以及 沖壓 件 尺寸精度的 影響規(guī)律是不 同 的。因此， 絕對合理的間隙數(shù)值 是不存在的 ， 不能 能同時滿 足截面質量最佳，尺寸精度最高 ， 沖壓 模具 使用 壽命最長， 沖壓 力、卸料力、頂件力最小等各方面的要求。在 實際 的沖壓生產(chǎn)過程中，選擇間隙 主要考慮 要沖壓 件斷面質量和模具 使用 壽命這兩個 主要方面。然而很 多研究結果表明， 在 能夠保證良好的 沖壓 件斷面質量的 情況下，與可以獲得較高的模具使用壽命的間隙數(shù)值也是不同的。一般說來，當所生產(chǎn)的 沖壓 件斷面質量要求 比較高時，應選取 小 一點 的間隙值，而當對 沖壓 件 斷面的質量要求較低時，則應適當選擇較大間隙值以便 于提高沖模的使 用壽命。 大連交通大學 2017 屆本科生畢業(yè)論文 18 根據(jù) 使用過程中 模具 的磨損規(guī)律， 在 設計落料模時， 落料 凹模 的基本尺寸應接近或等于沖壓件的最小極限尺寸；在 沖孔模 具設計 時， 沖孔 凸模 的基本尺寸則應接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。根據(jù) 沖 壓 件 的 精度和模具可能磨損程度，凸 模、凹模磨損范圍應在 損量 可 用 Δ 中 Δ 表示 沖件的公差值， 其磨損系數(shù)，取 值 可 在 間，與沖 壓 件 的 制造精度有關， 查閱相關文檔， 可按下列關系選取：零件精度 取 X=1; 零件精度 取 X=零件精度 取 X= 不管落料 工序 還是沖孔 工序 ， 沖壓 間隙 值大小應 采用最小合理間隙值（ 。 在選擇模具制造公差時，一般 情況下 沖模精度 應 較零件高 3而 對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其 模具制造偏差可根據(jù) 選??；對于形狀 較為 復雜的刃口尺寸的制造偏差可按 相應 的零件 部位公差值的 1/4 來選??；對于 在 刃口尺寸磨損后 基本 無變化的制造偏差值 則可按 沖 壓 件相應部位 的 公差值的 1/8并冠以（±） 來選取 ；若零件 圖紙 沒有標注公差，則 一般 可按 零件 的尺寸公差和沖模刃口尺寸制造偏差應遵循 “入體”原則 來 標 注單向公差，即：落料件 的 上偏差為零，只標注下偏差；沖孔件下偏差 的為零，只標注上偏差。如果零件公差是根據(jù) 雙