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XXXX學院
畢業(yè)設(shè)計說明書
系 部： 指導老師：
專 業(yè)：模具設(shè)計與制造 班 級：
小 組 號： 組 長：
同 組 人：
日 期： 2016年 03月 28日
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 頂蓋沖壓工藝與落料拉深復合模具設(shè)計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級：
學 號：
作者姓名：
2016 年 5 月 20 日
目 錄
摘 要 4
第一章、緒論 5
1.1.沖壓的概念、特點及應(yīng)用 5
1.2.沖壓的基本工序及模具 6
第二章、沖裁件的工藝性分析 8
2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 8
2.1.1.沖壓件的形狀 8
2.1.2.零件的工藝性分析 9
2.1.3.沖裁件的尺寸精度 9
第三章、制件沖壓工藝方案的確定 10
3.1.沖壓工序的組合與選擇 10
第四章、制件排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算 12
4.1.展開尺寸的計算 12
4.2.制件排樣圖的設(shè)計 15
4.2.1.搭邊與料寬 15
4.3.材料利用率的計算 17
第五章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 19
5.1.落料拉深模 19
5.2.壓力中心的計算 20
5.3.壓力機的選用 21
第六章、凸、凹模刃口尺寸計算 23
6.1.拉深模 23
6.2.落料凸、凹模刃口尺寸 24
6.2.1.計算原則 24
6.2.2.凸模和凹模配合加工 25
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 27
7.1.落料拉深沖孔模結(jié)構(gòu)形式： 27
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 29
8.1.拉深凸模的設(shè)計 29
8.2.拉深凸凹模的設(shè)計 29
8.3.落料凹模的設(shè)計 30
8.4.卸料零件 31
第九章、壓力機的校核 33
9.1.壓力機的校核 33
設(shè)計小結(jié) 34
致 謝 35
參考文獻 36
摘 要
本設(shè)計是對給定的產(chǎn)品圖進行沖壓模具設(shè)計。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對產(chǎn)品形狀仔細分析的基礎(chǔ)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(chǔ)上進行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計算是在方便建設(shè)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(guān)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(chǎn)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(shè)計所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
【關(guān)鍵詞】工藝、工藝性、沖壓工序、沖壓模具、尺寸
Abstract
This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.
【key words】The craft； the technology capability； press process; punch die; the size.
第一章、緒論
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機械設(shè)計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。
目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應(yīng)該掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)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(shè)計，能掌握模具設(shè)計的基本方法和基本理論。
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(chǎn)只能通過進口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)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(shè)計和制造（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)計和制造人員的重復勞動，使設(shè)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(yīng)用更進一步推動了模具產(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于自動化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)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(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應(yīng)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。
1.1.沖壓的概念、特點及應(yīng)用
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使板料產(chǎn)生分離，或塑性變形，從而獲得某個形狀的零件的一種冷加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，主要是采用板料或者片料來加工成所需零件，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)。
沖壓模是將板材批量加工成所需的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行。沖壓工藝，沖壓模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的四大要素，只有它們相互結(jié)合才能加工出合格的產(chǎn)品。
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。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、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)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇螅賱t60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=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，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。
1.2.沖壓的基本工序及模具
在實際生產(chǎn)中，當沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。
復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。
級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。
復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。
沖模的結(jié)構(gòu)類型，按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉延和脹形模，成形模等；按多個工序工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。所有模具都是由上半模和下半模兩部分組成，下模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模，壓料板等）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或產(chǎn)生一定的塑形形狀，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。
畢業(yè)設(shè)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(yīng)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(chǎn)品增多，產(chǎn)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(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)加工。模具已成為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)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(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟水平。
為了更進一步加強我們的設(shè)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(shè)計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。
本次設(shè)計的目的：
一、 綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產(chǎn)實際知識，進行一次沖壓模設(shè)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(shè)計到模具制造整個工藝流程。
三、 掌握模具設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
由于本人設(shè)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。
第二章、沖裁件的工藝性分析
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序。分離工序也稱沖裁，是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求和產(chǎn)品尺寸要求。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。
2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.1.沖壓件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較簡單，且對稱，便于模具的加工，產(chǎn)品材料為Q235鋼，厚度2.3mm。
2.1.2.零件的工藝性分析
產(chǎn)品所用的材料為Q235,查文獻：屬于普通結(jié)構(gòu)鋼（GB699-88摘錄），碳的質(zhì)量百分數(shù)是0.07%～0.22％，屈服點σs=240MPa，抗拉強度380-470Map，抗剪強度310-380Map，延伸率不小于25％，塑性好，焊接性好，適合沖裁。零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT10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。
本零件采用的是2.3mm的鋼板料帶沖壓而成,由圖而知該圖的零件外形尺寸不大且外形簡單，要求的精度也不高。
從產(chǎn)品形狀看，該產(chǎn)品有落料，拉伸，彎曲，切邊，沖孔，等工序，在設(shè)計模具時可以考慮一些工序的復合，即設(shè)計成復合模，這樣可以減少工序，減少模具和沖次，具體工序如何安排及工序計算見下章。
2.1.3.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、毛刺高度三個方面的指標來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT10—IT11的經(jīng)濟級普通沖壓。
第三章、制件沖壓工藝方案的確定
3.1.沖壓工序的組合與選擇
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
沖裁方式根據(jù)下列因素確定：
（1） 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 對于年產(chǎn)量需求100萬件的該產(chǎn)品來說采用復合?；蜻B續(xù)模較合適。
（2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定 復合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖裁比復合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。
（3） 根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 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，因此常采用復合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復雜、寬度很小的異形沖裁件。
（4） 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定, 對復雜形狀的沖裁件來說，采用復合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因為模具制造簡單，安裝方便，調(diào)整較容易，且成本較低。
（5） 根據(jù)操作方便程度，安全系數(shù)來確定 復合模沖裁脫模困難，操作不方便，排除廢料也比較困難，很多都要人工操作，安全系數(shù)比較差，連續(xù)沖裁較相反，安全系數(shù)高，很多都實現(xiàn)全自動。
對工序的安排，擬有以下幾種方案：
產(chǎn)品中有孔，且外形相對復雜，所以要落料，拉深，切邊，彎曲，沖孔共5種工序。
①落料—拉深—切邊—沖孔—彎曲，單工序模生產(chǎn)。
②落料拉深復合—切邊沖孔復合—彎曲沖壓，復合生產(chǎn)。
③沖孔—拉深—彎曲—落料級進模沖壓，采用級進模生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。但成形制件需要5道工序、5套模具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(chǎn)效率較低；工件的精度也難以保證。
方案②復合模結(jié)構(gòu)一般，比較容易制造。制件也需三道工序；節(jié)約了半成品搬運的時間提高了生產(chǎn)效率且易于保證孔的質(zhì)量和制件精度。
方案③級進模結(jié)構(gòu)復雜；難以制造。有較高的生產(chǎn)效率且能保證制件的精度。
綜上所述，根據(jù)生產(chǎn)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。
在一副模具中，可以完成包括落料，拉深等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。
綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇復合沖壓方式，其模具壽命較長，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。產(chǎn)品外形要求不高，且年產(chǎn)量不大，屬于中等批量生產(chǎn)，所以在設(shè)計模具時可以盡量減少模具的數(shù)量，本次設(shè)計拉伸模具，具體需要幾次拉伸，需要通過計算拉伸系數(shù)得出最終的數(shù)據(jù)，本次設(shè)計只需要設(shè)計落料拉伸模即可。
第四章、制件排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算
4.1.展開尺寸的計算
對于形狀復雜的零件，計算展開尺寸需要針對工序的順序反過來計算，本次設(shè)計的課題，最終的工序是彎曲，那彎曲之前，拉伸處形狀之后要先切邊，所以，彎曲之前的工序就是切邊沖孔，所以首先要根據(jù)彎曲件的彎曲系數(shù)計算出彎曲之前的切邊尺寸及形狀。
彎曲件厚度為2.3mm，由于單看彎曲這部分，產(chǎn)品形狀簡單，屬于四角彎曲，彎曲高度也小，而且彎曲R角大，所以無法按照小R角的計算公式來計算，也不需要單獨計算彎曲系數(shù)及尺寸分析，展開尺寸需要根據(jù)實際彎曲模具的間隙和模具結(jié)構(gòu)來調(diào)試，計算結(jié)果僅僅作為參考。
彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長度不變的原理來求出的，對于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時，中性層的位置為
ρ=r+t/2
式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑
t——板料的厚度，
而當需要精確的求出彎曲毛坯的展開長度時，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進行毛坯展開長度的計算了，這需要一個中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。
本產(chǎn)品，尺寸沒標公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計算，
彎曲公式是L=L1+L2+L3+2R
經(jīng)過實際計算 L1=264,寬度不變。
此尺寸目前是待定，在實際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)，所以切邊尺寸如下圖所示：
從以上圖形看，該產(chǎn)品明顯比原始圖紙簡單易懂，此件即為帶凸緣的拉伸件，只是凸緣是不規(guī)則形狀，需要單獨計算長度和寬度方向的拉伸系數(shù)及展開尺寸。
拉深件毛坯展開尺寸，通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。
拉深件的毛坯尺寸，很難預先精確地計算，這是因為拉深件壁部在拉深過程中厚薄程序，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(guān)。因此難以保持拉深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，要在拉深件上增加切邊余量。
根據(jù)工件長度相對凸緣直徑dφ/d=264/ (115+2.3)=2.25，寬度相對凸緣直徑dφ/d=138/ (115+2.3)=1.176，查表得長度修邊余量為3.5，寬度修邊余量4，所以切邊之前的長度尺寸為264+3.5+3.5=271，寬度直徑為138+4+4=146。
所以計算產(chǎn)品展開尺寸
公式是D2=dφ2-3.44dr+4dH
其中 D——展開尺寸
d1——凸緣直徑，長度為271，寬度為146，分開計算
d——拉深直徑，115+2.3=117.3
H——拉深高度，46
r——拉深r角，3+1.15=4.15
經(jīng)過實際計算
D12=2712-3.44×117.3×4.15+4×117.3×46
=93349.6252
D1=305.53，
D22=1462-3.44×117.3×4.15+4×117.3×46
=41224.6252
D1=203.04，
此尺寸目前是待定，在實際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)。這里先取305×203設(shè)計模具。
展開圖紙如下圖所示：
拉深次數(shù)的確定
判斷能否一次拉深
長度dφ/d=264/ (115+2.3)=2.25，
(t/D)×100=（2.3/305）×100=0.754
m=d/D=117.3/305=0.3845
寬度dφ/d=146/ (115+2.3)=1.176，
(t/D)×100=（2.3/203）×100=1.133
m=d/D=117.3/203=0.5778
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次拉深系數(shù)長度m1=0.38，寬度m2=51，由于m1＜0.3845（實際拉深系數(shù)），由于m2＜0.5778（實際拉深系數(shù)），故能一次拉深成型。
4.2.制件排樣圖的設(shè)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）
2） 合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。
3） 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。
4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。
4.2.1.搭邊與料寬
1．搭邊 排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償補償定位誤差，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，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，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)驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=2.3mm，確定搭邊工作間a1為2.2mm, a為2.5mm。
2. 送料步距和條料寬度的確定
（1） 送料步距 條料在模具上每次往前送一步的距離叫送料步距，且每次只沖一個零件，這個距離的計算公式為
S=D+a1
S=203+2.2=205.2mm
式中 D——沖裁件寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
采用定位銷進行定距，步距精度經(jīng)經(jīng)驗估算得到步距公差為正負0.05。
（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零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。
當用孔定距時，可按下式計算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(305+2×2.5)-0.5=310-0.5mm
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（負向）公差；
剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=310-0.5。
具體可見排樣圖2。
4.3.材料利用率的計算
由于沖裁件的產(chǎn)量很大，沖壓的生產(chǎn)率高，故材料費常會占沖裁的60%以上。材料利用率是很重要的經(jīng)濟因素.要提高利用率必須減少廢料的產(chǎn)生。產(chǎn)生廢料的原因可分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料。結(jié)構(gòu)廢料是由工件的結(jié)構(gòu)確定的，所以不可避免。而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式所決定的。因此，要減少工藝廢料來實現(xiàn)利用率，有時可以在不影響使用性能的情況下，可以適當?shù)母淖儧_裁件的形狀。
一個步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=1×39435.2789/205.2×310×100%=61.99%
式中 F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；1
B——條料寬度（mm）；310mm
s——步距（mm）；205.2mm
第五章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心
5.1.落料拉深模
落料力計算
F=KLδτ
F=1.3×840.125×2.3×380=954550.025N
=954.55KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長度（mm）；840.125
τ——材料抗剪強度（MPa）；310-380MPa,取380MPa。
δ——材料厚度(mm)；2.3mm
K——系數(shù)，通常K=1.3；
拉深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，拉深力的數(shù)值略小于拉深件危險斷面的斷裂力；斷裂與拉深力的比值用系數(shù)K表示；K值的大小取決于拉深件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實驗確定。
拉深力可按下式計算
P=3.14Kd1tδ
P=3.14×0.72×119.6×2.3×470=292293.4N
=292.293KN
式中 P——拉深力（N）；
d1——拉深直徑（mm）；115+2.3+2.3=119.6mm
τ——材料抗拉強度（MPa）；380-470MPa,取470MPa
t——材料厚度(mm)；2.3mm
壓料力： F=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》得：k卸=0.25～0.4）
F=292.293×0.4=116.9172KN
沖壓力大小為
F=F+P+F=954.55+292.293+116.9172=1363.7602KN
P2=k卸F=1363.7602×0.06
=81.8256KN
這一工序的最大總壓力為：
P=F+P2+F
=1363.7602+81.8256=1445.5858KN
5.2.壓力中心的計算
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，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：
（１）對稱形狀的單個沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。
（２）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。
（３）形狀復雜的零件、多孔沖模、 級進模的 壓力中心可用解析計算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
計算公式為：
因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
F1——落料力 F1=KLδτ，得F1=954.44KN
F2——拉深力 F2=3.14Kd1tδ，得F2=292.293KN
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
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(jié)軸的力臂；XG=0
由于該零件形狀對稱，受力平衡，所以壓力中心在工件中心，即模具中心。
5.3.壓力機的選用
根據(jù)F公稱≥F總，及模具外形大小，模具閉合高度，初步確定壓力機的型號：閉式單點壓力機JA31-160B
型號為JA31-160B壓力機的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
1600
墊板尺寸/mm
孔徑430×430
滑塊行程/mm
160
厚度105
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
32
模柄孔尺寸/mm
直徑75
深度100
最大封閉高度/mm
480
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
120
最大裝模高度/mm
375
床身最大可傾角
立柱距離/mm
750
工作臺尺寸/mm
前后790
左右710
第六章、凸、凹模刃口尺寸計算
6.1.拉深模
凸凹模圓角半徑對拉深工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進入凹模時，受拉深和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使拉深件表面劃傷或產(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。
拉深的凸凹模之間的間隙對拉深力、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。
拉深模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。
本次設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)為有壓邊圈的，在選擇間隙時可以直接查表，拉深一次成型，所以查表可知間隙為(1-1.2t)，t為材料厚度，本次設(shè)計選擇1.1t。
凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和拉深件的回彈。尺寸公差在最后一道工序考慮，本次設(shè)計只有一道拉深，所以要考慮。
1）、制件標注外形尺寸
凹模尺寸為
Ld=（Lmax–0.75Δ）
凸模尺寸為
Lp=（Ld–0.75Δ–Z）
（2）、制件標注內(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—拉深件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—拉深件的尺寸偏差
Ld—拉深凹模的基本尺寸
Lp—拉深凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計算如下，制件標注內(nèi)尺寸，按此公式計算
凸模尺寸為
L p=（Lmin +0.4Δ）=115
凹模尺寸為
L d=（Lp+0.4Δ+Z）=115+2.3+2.3+0.23+0.23=120.06
拉深臺階高度保證一致，46
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.落料凸、凹模刃口尺寸
6.2.1.計算原則
設(shè)計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設(shè)計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，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。沖裁過程中，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，磨檫越嚴重。在實際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的摩擦減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對斜料力、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×?。一般當單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對尺寸精度的影響：
間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對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，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(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，當對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，則應(yīng)適當?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
6.2.2.凸模和凹模配合加工
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，然后依此為基準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件的公差，不必檢驗δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時還能大大簡化設(shè)計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產(chǎn)的模具或沖制復雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設(shè)計制造。本次設(shè)計根據(jù)材料厚度8%比例計算選擇雙邊間隙0.2。
落料凹模尺寸按下列公式計算：
落料時凹模，Dp=(Amax-XΔ)-Δ/8
落料時凸模，Ah=(Dmax-XΔ -Zmin)+δp
式中 Dp dp——分別為落料凸模的刃口尺寸（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=(Amax-XΔ)-Δ
=305.5-0.5×1=;
Dp2=(Amax-XΔ)-Δ
=203.4-0.5×0.8=;
Dp3=(Amax-XΔ)-Δ
=60.2-0.5×0.4=;
Dp4=(Amax-XΔ)-Δ
=20.2-0.5×0.4=;
Dp5=(Amax-XΔ)-Δ
=5.1-0.5×0.2=;
落料凸模尺寸：Ah1=(Dp1-Z)+Δ
=305-0.2=;
Ah2=(Dp2-Z)+Δ
=203-0.2=;
Ah3=(Dp3-Z)+Δ
=60-0.2=;
Ah4=(Dp4+Z/2)+Δ
=20+0.1=;
Ah5=(Dp5-Z/2)+Δ
=5-0.1=;
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計
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(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。
7.1.落料拉深沖孔模結(jié)構(gòu)形式：
本次設(shè)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(jié)構(gòu)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(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。
所選的導柱導套螺釘銷釘?shù)攘慵际菑臉藴始羞x取,這樣可有效的降低成本。
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
8.1.拉深凸模的設(shè)計
（如圖），凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用臺階式凸模，凸模與固定板采用過盈配合的方式，與下模板連接：
8.2.拉深凸凹模的設(shè)計
凸凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。與固定板采用螺釘和銷釘固定，與上模板連接。
8.3.落料凹模的設(shè)計
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結(jié)構(gòu)，與下模板配合，這樣簡化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如圖，凹模反面加工臺階，保證其高度，方便頂料。
凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》得出凹模周界的計算公式
厚度H=Kb（≥15mm）
式中：b——沖裁件的最大外形尺寸，b=305
K——系數(shù)，查表得K=0.14
則 H=0.14×305=42.7mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=42.7~64.05mm
所以凹模尺寸為長度D=305+2×(42.7~64.05)=390.4~433.1mm
寬度H=203+2×(42.7~64.05)=288.4~331.1mm
由《模具設(shè)計指導》表5-43矩形凹模標準可查到較為靠近的凹模周界尺寸為420×320×74mm
確定其他零件的尺寸參數(shù)
由《模具設(shè)計指導》表5-4，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
凸模長度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
420×320
305
零件名稱及標準編號
凹模墊板
凸模
凹模
導料板
上墊板
420×320×10
305×203×80
420×320×74
420×320×18
420×320×10
螺釘
圓柱銷
卸料螺釘
樹脂
螺釘
圓柱銷
圓柱銷
M8×60
φ8×50
M8×60
M10×90
φ10×90
φ10×60
選擇標準模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在199~259mm之間，查《模具設(shè)計指導》表5-7選用模架：無法找到合適的標準模架，所以建議選擇非標準自制鋼板模架，材料選擇Q235，上模座厚度45，下模座厚度45。
8.4.卸料零件
壓料用彈性元件常用的主要由彈簧、橡膠及氣墊三種，但查有關(guān)資料了解到，目前國內(nèi)中小型壓力機中安裝氣墊的較少，所以常用的彈性元件是彈簧和橡膠。本設(shè)計中由于材料比較厚，卸料力大，考慮壓縮量的大小，建議選擇氮氣缸，其優(yōu)點是購買方便，更換方便，安裝調(diào)整很方便，卸料壓邊能力都很強。
上、下模座螺釘選取
由凹模周界420×320×74選用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘
參照模具各零件的具體情況，
上模座選用6顆M10X50的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
下模座選用6顆M10X80的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。
( 螺釘)
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
下模座選用兩顆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45～48HRC。
導柱、導套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都要規(guī)定一定的公差等級。這些技術(shù)條件可保證整個模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達到一定的要求，整個模具達到一定的精度就有了基本的保證。
導柱選用GB2861.2—81中的B型導柱，直徑d=28mm、極限偏差為R7、長度L=220mm，直徑d=32mm、極限偏差為R7、長度L=220mm，。
導套選用GB2861.6—81中的A型導套，直徑d=28mm、D=42mm；極限偏差為H7、長度L=80mm。直徑d=32mm、D=45mm；極限偏差為H7、長度L=80mm。
第九章、壓力機的校核
9.1.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375mm，閉合高度的調(diào)節(jié)量為120mm
Hmin=375-120=255mm
本次設(shè)計模具的的閉合高度
H=H上模座+H墊板+H凸凹模+H頂料板+H下固定板+H下墊板+H下模座+t
=45+18+80+24+18+10+45+2.3
=242.3
Hmax-5=370 Hmin+5=260
∴不滿足Hmax-5＜Hmin-5，所以在調(diào)試模具時，模具下方需要增加墊板。
2、工作臺面尺寸的校核
所選壓力機的工作臺尺寸為：左右：710 前后：790
而模具的外形尺寸為：560×400
根據(jù)工作臺面尺寸一般應(yīng)大于模具外形40～70mm，
∴工作臺面尺寸滿足。
3、滑塊行程的校核
滑塊行程應(yīng)保證方便地放入毛坯和取出零件，
所選壓力機滑塊行程為160mm,滿足。
綜上，所選壓力機JD21-160滿足需要。
設(shè)計小結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是一種綜合性較強的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學科廣、綜合性強，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我鞏固了以前學過的知識，提高了查閱資料的能力，使我更加認識到畢業(yè)設(shè)計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設(shè)計能力和動手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。
在本次設(shè)計中，我學到了許多的東西。首先對于AUTOCAD的應(yīng)用更加熟練；其次，通過模具設(shè)計我對于模具設(shè)計的流程基本上熟悉。了解到?jīng)_裁間隙，拉深系數(shù)，拉深間隙的計算，復合模的設(shè)計過程，這次設(shè)計是對以前所學的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐。涉及到機械制圖、機械設(shè)計、模具設(shè)計、互換性以及CAD/CAM各個方面的內(nèi)容。
本次畢業(yè)設(shè)計歷時一個月左右，從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)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(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進行設(shè)計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)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(jié)構(gòu)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(guān)書籍和各種設(shè)計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)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(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)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(yīng)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(shè)計的，也應(yīng)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(shè)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。
設(shè)計過程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進,力求數(shù)據(jù)準確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻資料。由于經(jīng)驗不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。
總之，學海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學習！
致 謝
首先感謝學校及學院各位領(lǐng)導的悉心關(guān)懷和耐心指導，特別要感謝指導老師給我的指導，在設(shè)計思路和論文寫作過程中，我始終得到老師的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和繪圖能力都有了很大的提高與進步，對模具設(shè)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(guān)心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學！
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