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盧俊
1.
圖2-1 零件圖
工件名稱：端蓋
生產(chǎn)批量：大批量
材料：10#鋼
料厚：2mm
設(shè)計(jì)任務(wù)及具體要求
1、 結(jié)合設(shè)計(jì)課題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，撰寫2000字左右的專題綜述報(bào)告一篇；
2、 沖壓模圖紙?jiān)O(shè)計(jì)；
3、 沖壓模工藝參數(shù)計(jì)算及設(shè)備選型；
4、 完成2～3篇的專業(yè)外文資料翻譯，字?jǐn)?shù)不得少于5000字；
5、 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書8000字以上，學(xué)會(huì)幻燈片PPT的制作。
王志林
題目5：油檔拉深模具設(shè)計(jì)及仿真優(yōu)化
零件名稱：油擋 材料：10鋼 料厚：1.5mm
設(shè)計(jì)任務(wù)及具體要求
1、 結(jié)合設(shè)計(jì)課題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，撰寫2000字左右的專題綜述報(bào)告一篇；
2、 沖壓模圖紙?jiān)O(shè)計(jì)；
3、 沖壓模工藝參數(shù)計(jì)算及設(shè)備選型；
4、 完成2～3篇的專業(yè)外文資料翻譯，字?jǐn)?shù)不得少于5000字；
5、 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書8000字以上，學(xué)會(huì)幻燈片PPT的制作。
說明：畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙量不少于4張0號(hào)圖，其中至少有一張為計(jì)算機(jī)繪圖
XXXX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
系 部： 指導(dǎo)老師：
專 業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)：
小 組 號(hào)： 組 長(zhǎng)：
同 組 人：
日 期： 年 月 日
目 錄
摘 要 3
引 言 4
第一章、沖壓件的工藝性分析 6
1.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 6
1.1.1.沖壓件的形狀 6
1.1.2.沖壓件的尺寸精度 7
第二章、制件沖壓工藝方案的確定 8
2.1.沖壓工序的組合 8
2.2.沖壓順序的安排 8
第三章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 9
3.1.展開尺寸的計(jì)算 9
3.2.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 10
3.2.1.搭邊與料寬 11
3.3.材料利用率的計(jì)算 12
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 13
4.1.端蓋落料拉伸模 13
4.2.端蓋切邊沖孔力的計(jì)算 14
4.3.壓力中心的計(jì)算 15
4.3.1.落料拉伸模 15
4.3.2.切邊沖孔模 16
4.4.壓力機(jī)的選用 18
4.4.1.落料拉伸模壓力機(jī)的選擇 18
4.4.2.切邊沖孔模壓力機(jī)的選擇 18
第五章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 20
5.1.拉伸模 20
5.2.落料，切邊，沖孔凸、凹模刃口尺寸 21
5.2.1計(jì)算原則 21
5.2.2.凸模和凹模配合加工 23
第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 25
6.1.端蓋落料拉伸模結(jié)構(gòu)形式： 25
6.2.端蓋切邊沖孔模的結(jié)構(gòu)形式 26
第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
7.1.端蓋拉伸凸模的設(shè)計(jì) 27
7.2.端蓋拉伸凸凹模的設(shè)計(jì) 27
7.3.端蓋落料凹模的設(shè)計(jì) 28
7.4.端蓋沖孔凸模的設(shè)計(jì) 29
7.5.端蓋切邊凹模的設(shè)計(jì) 30
7.6.端蓋切邊凸凹模的設(shè)計(jì) 30
第八章、模具的總裝配（以端蓋落料拉深模為例） 32
設(shè)計(jì)小結(jié) 33
致 謝 34
參考文獻(xiàn) 35
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，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
引 言
模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，就我國(guó)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(dāng)初只能靠進(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)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(chǎn)只能通過進(jìn)口來(lái)滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計(jì)更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計(jì)和制造也越來(lái)越趨近于國(guó)際化?，F(xiàn)在模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計(jì)和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)和制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)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(yīng)用更進(jìn)一步推動(dòng)了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進(jìn)于自動(dòng)化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對(duì)一些通用件的使用應(yīng)用的越來(lái)越多。其大大的提高了它們的互換性。加強(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對(duì)整個(gè)模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。
利用模型來(lái)生產(chǎn)和加工，更容易獲得其它加工方法如機(jī)械加工，所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件，而且生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品穩(wěn)定。
沖壓加工屬于冷加工，生產(chǎn)廢料少，所以不但節(jié)能，還省材，所加工的零件表面質(zhì)量好，生產(chǎn)效率也高，所使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓生產(chǎn)工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、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。
第一章、沖壓件的工藝性分析
沖壓件的工藝性是指沖壓件在沖壓加工中的難易程度。所謂沖壓工藝性好是指能用普通的沖壓方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖壓件。因此，沖壓件的結(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壓的工藝要求，對(duì)沖壓件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
1.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性
1.1.1.沖壓件的形狀
圖1.零件及尺寸
本次設(shè)計(jì)的課題為端蓋，從產(chǎn)品的形狀來(lái)看，端蓋屬于拉深件，工藝有拉深，落料，沖孔，切邊等工序，由于工序比較多，可以考慮工序的復(fù)合，即可以考慮設(shè)計(jì)復(fù)合模。形狀的形狀較簡(jiǎn)單，且對(duì)稱，有圓角過渡，便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過快磨損。
產(chǎn)品的材料為10#鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗剪強(qiáng)度為260-340MPa，抗拉強(qiáng)度為300-440MPa，延伸率29%。此材料狀態(tài)為熱處理退軟狀態(tài)，有很好的可沖壓性，工件結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，沖壓件內(nèi)，外形均無(wú)尖銳清角，對(duì)模具壽命不影響，孔直徑是5，孔邊到邊的距離為4.9，大于1.5t，工件的直徑d>t滿足沖孔?？蓻_壓的最小孔徑。
1.1.2.沖壓件的尺寸精度
沖壓件的精度主要以其尺寸精度、沖壓斷面粗糙度、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。
第二章、制件沖壓工藝方案的確定
2.1.沖壓工序的組合
沖壓工序可以分為單工序沖壓、復(fù)合工序沖壓和連續(xù)沖壓。
沖壓方式根據(jù)下列因素確定：
1. 根據(jù)生產(chǎn)批量來(lái)確定 對(duì)于年產(chǎn)量需求100萬(wàn)件的該產(chǎn)品來(lái)說，采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模較合適。
2.根據(jù)沖壓件尺寸和精度等級(jí)來(lái)確定 復(fù)合沖壓所得到的沖壓件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖壓比復(fù)合沖壓的沖壓件尺寸精度等級(jí)低。
3.根據(jù)對(duì)沖壓件尺寸形狀的適應(yīng)性來(lái)確定 該產(chǎn)品的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖壓或連續(xù)沖壓。連續(xù)沖壓又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖壓件。
4.根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來(lái)確定, 對(duì)復(fù)雜形狀的沖壓件來(lái)說，采用復(fù)合沖壓比采用連續(xù)沖壓較為適宜，因?yàn)槟＞咧圃彀惭b調(diào)整較容易，且成本較低。
5.根據(jù)操作是否方便與安全來(lái)確定 復(fù)合沖壓其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖壓較安全。
綜上所述分析，在滿足沖壓件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇復(fù)合沖壓方式，其模具壽命較長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
2.2.沖壓順序的安排
落料拉伸，多次拉深，切邊沖孔，具體幾次拉深需要通過計(jì)算拉深系數(shù)，下章將具體計(jì)算拉伸系數(shù)，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出最后的零件沖壓工藝。結(jié)合計(jì)算和工序的合理安排，本次設(shè)計(jì)，可以將落料拉深沖孔一起合并成落料拉深沖孔模，切邊沖孔合并成一副復(fù)合模，具體工藝計(jì)算見下章。
第三章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
3.1.展開尺寸的計(jì)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(yù)先精確地計(jì)算，這是因?yàn)槔旒诓吭诶爝^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)相對(duì)凸緣直徑dφ/d=75/46=1.63，查表的修邊余量為3.0，
計(jì)算產(chǎn)品展開尺寸
公式是D2=dφ2－3.44dr+4dH
其中： D——展開尺寸
d——拉伸直徑，中間值42+2=44
dφ——凸緣直徑，加上切邊余量單邊3毫米，即75+3+3=81
r——拉伸圓角，2.0+1=3
H——拉伸高度，20
經(jīng)過實(shí)際計(jì)算D2=812-3.44×44×3+4×44×20
=9626.92
D=98.1168,這里取98，尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)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=20/44=0.4545
(t/D) ×100=2.04
dφ/d1=81/44=1.8409
m=d1/D=44/98=0.4489
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次最小拉伸系數(shù)m1=0.42，由于m1＜0.4489（實(shí)際拉伸系數(shù)），故能一次拉伸成型。
3.2.制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)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(dāng)改變沖件的形狀）
2.合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
3.模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。
4.保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
3.2.1.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。
搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠，沖壓時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖壓件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖壓力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。
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=2.0mm，確定搭邊工作間a1為1.5mm, a為1.8mm。
2．送料步距和條料寬度的確定
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 (3-1)
S=98+1.5=99.5mm
式中 D——平行于送料方向的沖壓寬度；
a1——沖壓之間的搭邊值。
3.條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖壓時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖壓時(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 (3-2)
=(98+2×1.8) -0.5 =101.6-0.5mm
式中 B——條料的寬度（mm）；
Dmax——沖壓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, 因此端蓋B=101.6-0.5。排樣圖如下：
3.3.材料利用率的計(jì)算
端蓋一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100% （3-3）
η=1×3.14×49×49/99.5×101.6×100%=74.577%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖壓件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個(gè)步距內(nèi)沖壓件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
4.1.端蓋落料拉伸模
落料力計(jì)算
F=KLδτ (4-1)
F=1.3×3.14×98×2.0×340=272024.48N
=272.02KN
式中 F——沖壓力（N）；
L——沖壓件周邊長(zhǎng)度（mm）；直徑98的圓
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；260-340MPa
δ——材料厚度；(mm)；2.0
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=3.14Kd1tδ (4-2)
F=3.14×0.72×46×2.0×440=70717.824N
=70.72KN
式中 F——拉伸力（N）；
d1——拉伸直徑（mm）；平均46
τ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；300-440MPa
t——材料厚度；(mm)；2.0
K——修正系數(shù)（查表可得），K=0.72
壓料力可按下式計(jì)算
F=AP (4-3)
F=（3.14×49×49-3.14×21×21）×2.5=15386N
=15.386KN
式中 F——壓料力（N）；
A——壓料圈下坯料的投影面積；
P——單位面積壓料力；查表得2.0-2.5MPa
沖孔力計(jì)算
F=KLδτ (4-4)
F=1.3×3.14×20×2.0×340=55515.2N
=55.515KN
F卸=K卸F (4-5)
=0.045×（272.02+70.72+15.386+55.515）=18.614KN
式中 F——沖壓力；
F卸、F頂——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù)
綜上所述，總的落料拉伸力為
F總=272.02+70.72+15.386+55.515+18.614=532.255KN
4.2.端蓋切邊沖孔力的計(jì)算
切邊力計(jì)算
F=KLδτ (4-6)
F=1.3×3.14×75×2.0×340=208182N
=208.182KN
式中 F——沖壓力（N）；
L——沖壓件周邊長(zhǎng)度（mm）；直徑75的圓
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；260-340MPa
δ——材料厚度；(mm)；2.0
K——系數(shù)，通常K=1.3；
沖孔力計(jì)算
F=nKLδτ (4-7)
F=4×1.3×3.14×5×2.0×340=55515.2N
=55.515KN
式中 F——沖壓力（N）；
L——沖孔件周邊長(zhǎng)度（mm）；直徑5的圓
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；260-340MPa
δ——材料厚度；(mm)；2.0
K——系數(shù)，通常K=1.3；
F卸=K卸F (4-8)
=0.045×（208.182+55.515）=11.866KN
式中 F——沖壓力；
F卸、F頂——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù)
綜上所述，切邊沖孔力F總=F+F+F卸=208.182+55.515+11.866=275.563KN
4.3.壓力中心的計(jì)算
采用解析法求壓力中心，求XG，YG
4.3.1.落料拉伸模
建立坐標(biāo)系如下圖：
F1——落料力 F1=KLδτ， 得F1=272.02KN
F2——拉伸力 F2=3.14Kd1tδ，得F2=70.72KN
F3——壓料力 F3=AP=37.56， 得F3=15.386KN
F4——沖孔力 F4=KLδτ， 得F4=55.515KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=0
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=0
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=0
X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）
XG=（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0
所以該模具壓力中心為（0,0）。
4.3.2.切邊沖孔模
建立坐標(biāo)系如下圖：
F1——沖孔力 F1=KLδτ， 得F1=13.878KN
F2——沖孔力 F2=KLδτ， 得F2=13.878KN
F3——沖孔力 F3=KLδτ， 得F3=13.878KN
F4——沖孔力 F4=KLδτ， 得F4=13.878KN
F5——切邊力 F5=KLδτ， 得F5=208.182KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=-30.1
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=-30.1
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=0
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=30.1
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=30.1
X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=0
Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0
X5——F5到Y(jié)軸的力臂 X5=0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3+Y4F4）/（F1+F2+F3+F4）
XG=（X1F1+X2F2+X3F3+X4F4）/（F1+F2+F3+F4）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0
所以該模具壓力中心為（0,0）。
4.4.壓力機(jī)的選用
4.4.1.落料拉伸模壓力機(jī)的選擇
根據(jù)模具壓力，模具高度及模具外形大小，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：J23—63壓力機(jī)
型號(hào)為J23—63壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
630
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
270
直徑80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
22
模柄孔尺寸/mm
直徑60
深度80
最小封閉高度/mm
190
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
20°
工作臺(tái)尺寸/mm
前后450
左右400
4.4.2.切邊沖孔模壓力機(jī)的選擇
根據(jù)模具壓力，模具高度及模具外形大小，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：J23—40壓力機(jī)
型號(hào)為J23—400壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
厚度80
滑塊行程/mm
100
直徑200
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最大封閉高度/mm
300
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
20°
工作臺(tái)尺寸/mm
前后450
左右630
第五章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
5.1.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。
拉伸的凸凹模之間的間隙對(duì)拉伸力、制件質(zhì)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(dǎo)致之間邊薄嚴(yán)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(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(1-1.1t)，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(shè)計(jì)只有一道拉伸，所以要考慮。
（1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
Ld=（Lmax–0.5Δ）
凸模尺寸為
Lp=（Ld–0.5Δ–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
Lp=（Lmin +0.4Δ）
凹模尺寸為
Ld=（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
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注內(nèi)外尺寸，且都有公差要求，所以只能凸模按內(nèi)尺寸標(biāo)注方法計(jì)算，凹模按外尺寸標(biāo)注方法計(jì)算，按此公式計(jì)算
凹模尺寸為
Ld1=（Lmax–0.5Δ）
=46-0.15×0.5=45.925
凸模尺寸為
Lp=（Lmin +0.4Δ）
=42+0.4×0.3=42.12
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。臺(tái)階高度30尺寸要保證。
5.2.落料，切邊，沖孔凸、凹模刃口尺寸
5.2.1計(jì)算原則
設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖壓過程中，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。
沖壓間隙對(duì)沖壓力的影響：
雖然沖壓力隨沖壓間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，沖壓力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖壓力的影響不大。
沖壓間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖壓間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖壓件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過以上分析可以看出，沖壓間隙對(duì)斷面質(zhì)量、模具壽命、沖壓力、斜料力、推件力、頂件力以及沖壓件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖壓模具壽命最長(zhǎng)，沖壓力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖壓件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖壓件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來(lái)，當(dāng)對(duì)沖壓件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖壓件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選?。毫慵菼T10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。
不管落料還是沖孔，沖壓間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時(shí)，一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選??；對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來(lái)選??；對(duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標(biāo)注公差，則可按IT14級(jí)取值。
零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無(wú)變化的尺寸除外。
5.2.2.凸模和凹模配合加工
配合加工方法，就是保證其中一個(gè)零件的尺寸要求，另一個(gè)零件的尺寸根據(jù)基準(zhǔn)尺寸配做，配合的間隙按查表所得數(shù)據(jù)，就是先基準(zhǔn)要求制造出凹?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€(gè)，然后依此為基準(zhǔn)再按合理模具間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖壓間隙，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。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算：
沖孔時(shí) dp=(dmin+XΔ)- δp (5-2)
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp (5-3)
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(duì)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——最小沖壓間隙（mm）；
落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)- Δ
=98.1-0.5×0.2=98-0.02 0;
落料凸模尺寸：Hj1=（Aj1-2Z)+ Δ
=98-2×0.08=97.840 +0.02;
沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin+XΔ)+Δ/4
=4.95+0.5×0.05=4.9750 +0.02;
Bj2=(Amin+XΔ)+ Δ/4
=19.9+0.5×0.1=19.950 +0.02;
沖孔凹模尺寸：Nj1=(Bj1+2Z)- Δ/4
=4.975+2×0.08=5.14-0.02 0;
Nj2=(Bj2+2Z)- Δ/4
=19.95+2×0.08=20.11-0.02 0
切邊凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)- Δ
=75.1-0.5×0.2=75-0.02 0;
切邊凸模尺寸：Hj1=（Aj1-2Z)+ Δ
=75-2×0.08=74.840 +0.02;
第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
6.1.端蓋落料拉伸模結(jié)構(gòu)形式：
下模采用小型氮?dú)飧醉斄涎b置，上模采用打料結(jié)構(gòu)。根據(jù)凹模大小及模具結(jié)構(gòu)閉合高度，選用12#圓形導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。
6.2.端蓋切邊沖孔模的結(jié)構(gòu)形式
采用前道工序拉深件的外形定位，上模采用打料裝置。根據(jù)模具凹模大小及結(jié)構(gòu)閉合高度，選用11#圓形導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。
第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1.端蓋拉伸凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與固定板過盈配合，過盈量0.02-0.03。與下模板螺釘連接，同時(shí)也是中間沖孔的凹模。
7.2.端蓋拉伸凸凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與固定板過盈配合，過盈量0.02-0.03。
7.3.端蓋落料凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC，形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
7.4.端蓋沖孔凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC，形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與固定板過盈配合，過盈量0.02-0.03。
7.5.端蓋切邊凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與固定板過盈配合，過盈量0.02-0.03。
7.6.端蓋切邊凸凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC，形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與下模板螺釘和銷釘固定。
第八章、模具的總裝配（以端蓋落料拉深模為例）
1、確定裝配基準(zhǔn)件
應(yīng)以凹模為裝配基準(zhǔn)件。首先要確定凹模在模架中的位置，安裝凹模組件，然后用平行板將凹模組件和下模座夾緊，在下模座上劃出彎曲孔線，進(jìn)而安裝下模座其他組件。
2、安裝上模部分
檢查上模部分各個(gè)零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝上模，調(diào)整沖壓間隙， 將上模系統(tǒng)各零件分別裝于上模座內(nèi)。
3、安裝下模部分
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)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它具知識(shí)面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我鞏固了以前學(xué)過的知識(shí)，提高了查閱資料的能力，使我更加認(rèn)識(shí)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。
在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多的東西。首先對(duì)于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練；其次，通過模具設(shè)計(jì)我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。這次設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。
設(shè)計(jì)過程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。
總之，學(xué)海無(wú)涯，在以后的時(shí)間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！
致 謝
對(duì)三年來(lái)辛勤教導(dǎo)我的老師和學(xué)校致以最崇高的敬意！
對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!畢業(yè)設(shè)計(jì)開始以來(lái)，多次打擾老師，聆聽老師的指導(dǎo)和教誨。老師以他寬廣的知識(shí)、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)識(shí)、在實(shí)際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)。拓寬了我的視野和思維，學(xué)習(xí)了更多的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。為我以后步入社會(huì)，參加工作，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，讓我受益終身。
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