扣環(huán)零件沖壓模具設(shè)計(jì)-級(jí)進(jìn)模含proe三維及27張CAD圖-獨(dú)家.zip,扣環(huán),零件,沖壓,模具設(shè)計(jì),級(jí)進(jìn)模含,proe,三維,27,CAD,獨(dú)家
扣環(huán)零件級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)是對(duì)給定的扣環(huán)產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對(duì)產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計(jì)算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡(jiǎn)化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對(duì)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(jìn)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(jì)算的方法和簡(jiǎn)化模型，以及沖壓模具設(shè)計(jì)所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
關(guān)鍵詞:扣環(huán);沖壓模具;工藝;展開尺寸;成型零件;模具設(shè)計(jì)
Abstract
This design is for the given product design of the buckle ring for stamping die design. The selection of stamping process is based on consulting relevant information and careful analysis of product shape; the selection of stamping die is based on comprehensive consideration of many factors such as economy, stamping process of parts, and complexity; the calculation of product blank development dimension is convenient for construction and no shadow. On the premise that the mold is molded, it is simplified to the familiar model. The selection principle and method of stamping forming parts and other related parts are explained. The calculation method and simplified model of blank unfolding dimension for several product shapes are also introduced. The consulting methods of several reference books for stamping die design are also introduced.
Key words: retaining ring; stamping die; technology; expanding dimension; forming parts; mold design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
前 言 - 1 -
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂 - 6 -
1.1.零件圖及零件工藝性分析 - 6 -
1.2.零件的工藝性分析 - 6 -
1.3.工藝方案的確定 - 6 -
第二章、工藝設(shè)計(jì) - 7 -
2.1.計(jì)算毛坯尺寸 - 7 -
2.2.確定排樣方案 - 8 -
2.2.1.計(jì)算工件實(shí)際面積 - 8 -
2.2.2.分析排樣方案 - 8 -
2.3.工序的合并與工序順序 - 9 -
2.4.計(jì)算各工序的壓力 - 9 -
2.5.壓力機(jī)的選擇 - 11 -
第三章、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 - 13 -
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算 - 15 -
第五章、模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算 - 17 -
第六章、壓力機(jī)的校核 - 23 -
第七章、模具的動(dòng)作原理及綜合分析 - 24 -
第八章、模具裝配工藝方案 - 25 -
設(shè)計(jì)心得 - 26 -
致 謝 - 27 -
主要參考文獻(xiàn) - 28 -
III
前 言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速?zèng)_壓、多工位自動(dòng)沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長(zhǎng)了模具的壽命和擴(kuò)大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個(gè)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用。可以說，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
目前國(guó)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(xùn)。我們做為踏入社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。
模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景:
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在700億至850億美元，同時(shí)，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長(zhǎng)率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年國(guó)內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到700多億，同時(shí)，有近250個(gè)億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為700億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長(zhǎng)到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2005年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預(yù)計(jì)2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國(guó)家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，中國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
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。
沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá)2?~5微米，進(jìn)距精度2~3微米，總壽命達(dá)1億次。我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)外相比還存在一定差距。
模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為15000~40000r/min）,加工精度一般可達(dá)10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到300mm/min,加工精度可達(dá)±1.5微米，表面粗糙度達(dá)Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機(jī)械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，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。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個(gè)重要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強(qiáng)，應(yīng)用知識(shí)面寬。隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工。模具已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當(dāng)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(jì)水平。
為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我們的設(shè)計(jì)能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)計(jì)也是我們專業(yè)在學(xué)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(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
本次設(shè)計(jì)的目的：
一、 綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而提高我們獨(dú)立工作能力。
二、 鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識(shí)，以致能融貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造整個(gè)工藝流程。
三、 掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，錯(cuò)誤難免，敬請(qǐng)老師批評(píng)、指導(dǎo)，不勝感激。
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂
1.1.零件圖及零件工藝性分析
圖（1—1）
工件圖：如圖1—1所示
材料：10#
板厚：2.0mm
1.2.零件的工藝性分析
產(chǎn)品所用的材料為10#鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,其力學(xué)性能如下：τ=260～340Mpa,σb=300～440Mpa,σs=210Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P322），零件圖上未注公差等級(jí)，屬自由尺寸，按IT12級(jí)確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點(diǎn)應(yīng)該注意：
①該沖裁件的材料10#鋼，具有較好的可沖壓性能。
②由于板料厚度一般，且在各個(gè)轉(zhuǎn)角出均有圓角過渡，比較適合沖裁。
③有一定的生產(chǎn)批量，應(yīng)重視模具材料的選擇和模具結(jié)構(gòu)的確定，保證模具的壽命。
④制件較小，從安全考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞?，模具結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)好推件和取件方式。
1.3.工藝方案的確定
對(duì)工序的安排，擬有以下幾種方案：
①落料—沖孔—翻孔—壓型，單工序模生產(chǎn)。
②落料—沖孔復(fù)合沖壓，翻孔，壓型，復(fù)合模生產(chǎn)。
③沖孔—翻孔—壓型—落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。但成形制件需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬運(yùn)半成品要浪費(fèi)大量時(shí)間。生產(chǎn)效率較低；工件的精度也難以保證。
方案②復(fù)合模結(jié)構(gòu)一般，比較容易制造。制件需兩道工序；節(jié)約了半成品搬運(yùn)的時(shí)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(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)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三，方案三還可以簡(jiǎn)潔成兩個(gè)工序復(fù)合連續(xù)沖裁，就是沖孔和翻孔在同一個(gè)工序里實(shí)現(xiàn)，然后壓型和落料一起，產(chǎn)品脫離條料。
第二章、工藝設(shè)計(jì)
2.1.計(jì)算毛坯尺寸
外形最大尺寸為直徑Dmax=79.9，材料厚度為2.0，
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P45表2.5.2 確定搭邊值：
工件間：a1=2.0；沿邊： a=3.0
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P45表2.5.3
條料下料剪切公差：δ=0.6；
條料與導(dǎo)料板之間的間隙：c=0.5,
2.2.確定排樣方案
2.2.1.計(jì)算工件實(shí)際面積
通過電腦計(jì)算得工件實(shí)際面積為3.14×39.95×39.95=5011.44785mm2
2.2.2.分析排樣方案
方案：直排（如圖2—2所示）
圖2—2）
條料寬度B=D+2a)–δ
=79.9+3+3
=85.9 取整86
進(jìn)距：A=d。+a1
=79.9+2
=81.9mm，取整82
材料利用率：η=F/AB×100%
=5011.44785/86×82×100%
=71.06%
2.3.工序的合并與工序順序
根據(jù)上面的分析與計(jì)算，此件的全部基本工序有落料、沖孔，翻孔，壓型
根據(jù)這些基本工序，可以擬出以下幾種方案：
方案⑴：落料與沖孔，翻孔，壓型，各為基本工序。
方案⑵：工序分開，但在同一模具里實(shí)現(xiàn)，就是每個(gè)工序之間增加載體，最后產(chǎn)品與條料分離，沖出合格的產(chǎn)品，這樣的模具叫級(jí)進(jìn)模，也叫連續(xù)模，此類模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，但是沖壓成本低，一次沖壓可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)工步，本次設(shè)計(jì)結(jié)合生產(chǎn)量比較大，屬于大批量生產(chǎn)，如果單?；蛘邚?fù)合模生產(chǎn)，沖壓成本必然高，所以建議選擇級(jí)進(jìn)模沖壓，所需的模具較少，其基本工序比較簡(jiǎn)單，合并生產(chǎn)后效率高，也易于保證工件精度。因此選定方案二，采用復(fù)合沖裁法設(shè)計(jì)該模具。
所以，本次需設(shè)計(jì)的模具工步為：沖孔翻孔，壓型切邊2工步級(jí)進(jìn)模；
2.4.計(jì)算各工序的壓力
已知工件的材料為材料是10#鋼,厚度為2.0mm，抗剪切強(qiáng)度τ=260～340Mpa,抗拉強(qiáng)度σb=300～440Mpa, 屈服強(qiáng)度σs=210Mpa。
該產(chǎn)品翻孔之后通過反方向壓型，將翻孔的圓弧部分反壓成所需要的形狀，而反壓后的翻孔高度為12毫米，通過中心層不變?cè)瓌t，計(jì)算反圓弧R角弧長(zhǎng)，為12.1，所以壓型之前的翻孔高度為12.1mm。
翻孔預(yù)孔尺寸的計(jì)算
可根據(jù)公式
d=D-2(H-0.43r-0.72t)
式中 d——預(yù)孔直徑（mm）；
D——翻孔直徑（mm）；46+2=48
H——翻孔高度（mm）；12.1
t——材料厚度(mm)；2.0
r——翻孔圓角(mm)；4.5
經(jīng)計(jì)算 d=30.55,取30.5，該尺寸還要根據(jù)實(shí)際模具調(diào)試。
沖壓力計(jì)算
沖孔力：P1=1.3 Ltτ
=1.3×3.14×30.5×2.0×340
=84660.68（N)
=84.66KN
翻孔力一般不大，可按以下公式近似計(jì)算
P2=1.1×3.14（D-d）tσ
其中： P——翻孔力（N）；
D——翻孔后的孔徑（mm）；
d——翻孔預(yù)孔的孔徑（mm）；
t——材料厚度（mm）；
σ——材料屈服極限；(MPa)
計(jì)算P=1.1×3.14×（46-30.5）×440N=23.56KN
壓型的結(jié)構(gòu)類似產(chǎn)品向外圓翻邊，所以其壓型力可以用外圓翻邊的公式來計(jì)算：
P3=1.1×3.14（D-d）tσ
=1.1×3.14×(52-46)×2.0×440
=18237.12（N)
=18.24KN
落料力 P4=ktLτ
=1.3×3.14×79.9×2.0×340
=221783.224(N)
=221.78KN
卸料力： P2=k卸P1 （查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得：k卸=0.025～0.08）
=（84.66+23.56+18.24+221.78）×0.06
=20.89KN
這一工序的最大總壓力為：
P=P1+P2+P3+P4+P5
=84.66+23.56+18.24+221.78+20.89=369.13KN
2.5.壓力機(jī)的選擇
根據(jù)以上計(jì)算和分析，再結(jié)合車間設(shè)備的實(shí)際情況，選用公稱壓力為1000KN的單柱固定臺(tái)壓力機(jī)（型號(hào)為JD21—100）能滿足使用要求。
壓力機(jī)的具體參數(shù)如下
公稱壓力：1000KN
滑塊行程：10～120mm
滑塊行程次數(shù)：75次/min
最大封閉高度： 400mm
最大裝模高度： 300mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：85mm
模柄孔尺寸：直徑60mm，深度80mm
工作臺(tái)面尺寸：600mm（前后）×1000mm（左右）
墊板厚度：100mm
壓力中心的確定，模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作。采用解析法求壓力中心，建立坐標(biāo)系，如圖：
首先：
F1——沖孔翻孔力 F1=84.66+23.56=108.22KN
F2——壓型落料力 F2=18.24+221.78=240.02KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=41
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=-41
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=-15.52
所以該模具壓力中心為（-15.52,0）,在模柄直徑范圍內(nèi)，所以符合設(shè)計(jì)原理。
第三章、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇
根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)，精度要求，預(yù)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。
級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)如下：
本設(shè)計(jì)中采用沖孔翻孔壓型落料級(jí)進(jìn)復(fù)合模。工件厚度一般（t=2.0mm）,故采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置除了卸料的作用外，在沖孔時(shí)還起到壓緊工件的作用。上模彈性力由橡皮產(chǎn)生。
級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)形式如圖3—1所示。
圖3—1）
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算
落料、沖孔、翻孔模計(jì)算如下：
① 落料刃口
該沖裁件外形尺寸為落料件，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需計(jì)算落料凹模刃口尺寸由凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求配做。
工件精度要求為IT12級(jí)查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P31附表2.2.1：
沖模制造精度為IT9～I(xiàn)T11級(jí)，取IT10級(jí)。
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
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ)- δp
孔心距 Lp=L±δp
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——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸：Dp1=(Dmax-XΔ )-Δ/4
=79.9-0.5×0.3=79.75；
落料凸模尺寸：Ah1=(Dp1-2Z)+Δ/4
=79.75-2×0.08=79.59；
沖孔凸模尺寸：dp1=(dmin+XΔ)+Δ/4
=30.3+0.5×0.4=30.5；
沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+2Z)-Δ/4
=30.5+2×0.08=30.66；
孔心距 Lp=L±δp
Lp1=82±0.01
每工位之間的節(jié)距是Lp=82±0.01
第五章、模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算
成形零件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)如下：
一、沖預(yù)孔凸模
凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用直接式凸模（如圖5-1所示），圓形凸模采用臺(tái)階式固定，異形凸模與固定板采用過盈配合的方式，通過螺釘與固定板固定。
圖5-1）
二、翻孔凸模
翻孔凸模，也是沖孔凹模，其材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用直接式凸模（如圖5-2所示），圓形凸模采用臺(tái)階式固定，如下圖
圖5-2）
三、凹模
凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結(jié)構(gòu)，本次結(jié)構(gòu)采用倒裝級(jí)進(jìn)復(fù)合模，所以凹模在上，與上模板配合，這樣簡(jiǎn)化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸
圖5-3）
四、支撐固定零件
上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。通常都是根據(jù)凹模最大外形尺寸D。選用標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模最大外形尺寸L=240mm，B=170mm，卸料板最大外形尺寸為L(zhǎng)=300mm，B=170mm，上模板需要加工打料裝置，彈性卸料裝置，所以模板很厚，選用自制的鋼板模板，為方便操作，選用四導(dǎo)柱模架。模具的閉合高度h=259～289mm ，
上下模座選用材料為Q235，下模板厚度60mm，上模板厚度80mm。
模柄選用材料為Q235的B型凸緣式模柄，參見GB2862.1—81。
其具體參數(shù)為：
d=50mm D=100mm h=78mm
h2=18mm D1=62mm d1=13mm
d2=18mm d3=11mm b1=11mm
(模柄)
再由凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下：
上墊板：240×170×28
凹模：240×170×45
卸料板：300×170×25
固定板：300×170×18
上模板：350×300×80
下模板：350×300×60
五、卸料零件
采用彈性卸料板卸料，根據(jù)卸料力的大小取卸料板的厚度為20mm。由于卸料板需要加工側(cè)面孔，固定斜頂，因此，卸料板需要加厚，本設(shè)計(jì)中，卸料板厚度采用25， 由《沖壓手冊(cè)》表10-1選用樹脂，設(shè)使用樹脂的個(gè)數(shù)為8個(gè)，F(xiàn)=20890N則每個(gè)樹脂所承受的負(fù)荷為F頂=20890/8=2611.25（N），由Fj> F頂,選擇樹脂直徑規(guī)格為：φ25 Fj=1390, hj=28 h頂=hj/FjxF頂=28/2611.25x1000=10.75，
∴ F頂+h工+h修模=10.72+3+3=16.72
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