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畢業(yè)設(shè)計(jì)0550555創(chuàng)建時(shí)間：06-5-20 21時(shí)14分
2006.6
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目: 定位框沖壓模具設(shè)計(jì)
學(xué)院(直屬系): 材料科學(xué)與工程學(xué)院
年級、 專業(yè): 2002級 模具專業(yè)
姓 名: 高 占 生
學(xué) 號: 20020529
指 導(dǎo) 教 師: 儲(chǔ) 凱 （教 授）
完 成 時(shí) 間: 2006年6月1日
摘 要:
本次設(shè)計(jì)是在原有沖壓件的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行批量生產(chǎn)的一系列設(shè)計(jì)和加工制造的全過程。定位框沖壓件的設(shè)計(jì)首先要從沖壓生產(chǎn)工藝上對我所要設(shè)計(jì)的定位框進(jìn)行沖壓工藝的分析與計(jì)算，然后在分析計(jì)算的基礎(chǔ)上并參看相關(guān)的沖壓設(shè)計(jì)資料確定沖壓工藝方案，再在此基礎(chǔ)上確定各工序的復(fù)合關(guān)系后，再進(jìn)入沖模各具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上對各副沖壓模具的主要零部件的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，期間要參考大量與沖壓相關(guān)的資料和翻閱各種《沖壓手冊》，并通過計(jì)算以確定各副模具具體的結(jié)構(gòu)及尺寸，通過不斷的計(jì)算與修改，并在指導(dǎo)老師的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)下進(jìn)行不間斷的反復(fù)修改，最終確定劃出了三副裝配圖和18副零件圖。并在這個(gè)基礎(chǔ)上對各副沖模的主要工作零件如：落料凹模，拉深凸模，凸凹模以及翻邊凸模，翻邊凹模和一些定位零件和固定零件進(jìn)行制造工藝的設(shè)計(jì)，編制零件的制造加工工藝卡片。以通過制造工藝的編制來熟悉并掌握模具由設(shè)計(jì)到加工成型再到使用的整個(gè)工藝流程，使我們在以后的設(shè)計(jì)中能更加結(jié)合工廠的實(shí)際生產(chǎn)條件，使我們的設(shè)計(jì)更加合理，更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生產(chǎn)的實(shí)用性，可行性。
另外，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年所學(xué)各種知識的檢驗(yàn)和考查，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我了解和掌握了許多生產(chǎn)過程中的實(shí)際的東西，結(jié)合我在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所看所想的一些東西，有了自己的一些小體會(huì)和小心得。在此我特別感謝學(xué)校，學(xué)院各位老師給我的這次機(jī)會(huì)和悉心指導(dǎo)。
關(guān) 鍵 詞：沖壓工藝性、沖模設(shè)計(jì)、總布置與校核，制造工藝的編制
Abstract: This design is at originally possessed hurtle as to it's foundation of press the piece is the batch quantity produce a series design for carry on，Only for a pole box press the piece of the design want first from hurtled to press to produce the craft to carry on to a pole of limit box that I want to design hurtled to press the craft of analysis and calculation, then on the analytical and calculating foundation also see also relatedly hurtled to press to design the data assurance to hurtle to press the craft project, again after this foundation up made sure the compound relation of each work preface, then enter blunt the mold is each the design of the concrete structur，On this foundation to main parts of each blunt mold of size carry on the design and calculation, the period want to consult a great deal of related data and browse the manual, and pass the calculation with the concrete structure and sizes of the assurance, pass the continuous calculation and modify, and at guide the teacher to be concerned with concentrated effort and guide patiently under carry on modifying again and again without a break, most the assurance rowed three assemble diagrams and 18 spare parts diagrams.
Thanks every teacher and the school of leaders!
Key words:Hurtle to press the craft, The blunt mold design, Total arrange to check with school, manufacture .
目錄
第一章 前言………………………………………………………6
第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書…………………………………… 6
第三章 沖壓件工藝分析………………………………………7
第四章 沖壓件工藝方案的確定………………………………8
第五章 模具總裝圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………… 10
1.落料，沖孔，拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………… 11
1）沖裁排樣方式的確定與計(jì)算…………………………………11
2）工序壓力的計(jì)算……………………………………………… 13
3）模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定與計(jì)算…………………………14
4）模具工作部分刃口尺寸的計(jì)算………………………………15
5）模具其它零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………… 17
2.第二副模具裝配圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………… 21
1）工序壓力的計(jì)算…………………………………………………21
2）模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定與計(jì)算…………………………22
3）模具工作部分刃口尺寸的計(jì)算……………………………… 22
4）模具其它零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)……………………………… 23
3.第三副翻邊?？傃b圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………… 24
1）工序壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的初步選用………………………24
2）翻邊預(yù)制孔尺寸的計(jì)算……………………………………… 25
3）模具工作部分刃口尺寸的計(jì)算……………………………… 27
4）模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定與計(jì)算…………………………27
5）模具其它零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………27
第六章 模具經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析………………………………… 30
第七章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………………… 31
第八章 設(shè)計(jì)資料的選用……………………………………… 32
第九章 致謝詞………………………………………………… 32
第一章 前言
大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，使我對模具知識有了一定的了解，而本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年所學(xué)的無論是基礎(chǔ)知識還是專業(yè)知識都是一次全面的檢查和考核，同時(shí)也是培養(yǎng)我解決具體問題的一種能力和一次深入再學(xué)習(xí)的過程。
通過上學(xué)期末對壓鑄模具的課程設(shè)計(jì)和本學(xué)期的模具制造課程設(shè)計(jì)，我對模具設(shè)計(jì)的思路和程序有了一定的掌握，初步具備了設(shè)計(jì)模具的能力。這次是沖壓模具的設(shè)計(jì)，要求對沖壓件進(jìn)行沖壓工藝的設(shè)計(jì)，沖模的裝配圖設(shè)計(jì)，利用電腦設(shè)計(jì)模具的零件圖以及模具零件的制造工藝設(shè)計(jì)。這就需要我對以前所學(xué)過的知識進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的復(fù)習(xí)與回顧，并且通過借助于資料、手冊、圖冊等設(shè)計(jì)所需的工具書，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，進(jìn)行一次全面而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中要進(jìn)行反復(fù)的修改以不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，以順利完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)，同時(shí)也要力求自己設(shè)計(jì)的模具盡可能地有低成本、高生產(chǎn)率和生產(chǎn)的產(chǎn)品高合格率的要求，使它具有較高的性價(jià)比。
本次設(shè)計(jì)包括模具總裝配圖三張，工件圖一張，模具各零件圖二十張左右，以及若干張沖模零件制造工藝卡和畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份。
由于本人水平有限和失誤等原因，因此在本次設(shè)計(jì)圖紙中還存在不少錯(cuò)誤和不足之處，懇請各位老師批評、指正。
在此感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)特別是儲(chǔ)凱教授的悉心指導(dǎo)！
第二章 零件的沖壓工藝分析
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的沖壓件是定位框沖壓件的生產(chǎn)過程的設(shè)計(jì)。該沖壓件是一個(gè)高27mm，長84mm，寬75mm的矩形件。該盒形件是10#鋼，厚度t為1mm，底部圓角半徑與壁與壁之間的圓角半徑相等，均為6mm。在該盒形件底部一側(cè)有一直徑為12mm的圓孔，另一側(cè)有一非規(guī)則的孔，但他的外形具有對稱性，而且非規(guī)則的孔還向矩形件內(nèi)部翻邊深度為3mm。此外，盒形件短邊兩側(cè)壁上有四個(gè)小圓孔，直徑為5mm，均勻分布在矩形件兩側(cè)對稱位置上。
從以上對定位框的形狀分析當(dāng)中不難看出，它需要經(jīng)過落料，拉深，沖孔，翻邊，修邊等沖壓工序，但它需要幾次拉深，翻邊預(yù)制孔尺寸如何計(jì)算以及沖側(cè)孔應(yīng)該采用哪種方式和如何布置等成為本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
另外從沖壓件的用途分析可知，該沖壓件是定位框的上半件，它主要是防塵除塵的作用，因此其本身精度要求并不高，而且底部的圓孔是觀察孔，兩側(cè)壁4小孔是通氣孔，底部非規(guī)則孔是為了工藝的需要而添加的工藝孔，因此，翻邊的精度要求也不是很高。綜合上述可知，本次設(shè)計(jì)的模具精度并不需要很高，達(dá)到IT10-IT9均可滿足要求。
至于需幾次拉深，拉深的圓角半徑等以及沖壓件工藝的計(jì)算將在后面加以敘述，在此就不在敘述，（后附零件圖一份）
第三章 零件沖壓工藝方案的計(jì)算
（1）:展開零件毛坯形狀和尺寸的計(jì)算。
在確定毛坯的形狀和尺寸之前,先確定盒形件的拉深高度H. 盒形件的拉深高度為H=h+Δh,式中Δh盒形件的修邊余量。查表得：
Δh=(0.03~0.05)H 取h=0.04H
h=27
H=27+0.04H 得H=28
將直邊按彎曲變形,1/4的圓角部分按圓筒拉深變形分別展開,其中彎曲部分的展開長度為：
LZ=H+0.57 r d=28+0.57X7=32
拉深部分展開后的毛坯半徑R為：
當(dāng)r= r D時(shí), R=(2rH)1/2
R=(2X7X28) 1/2=20
然后平滑連接圓弧和直線,如圖2—1所示;
圖2—1
圖1—1
（2）零件的必要的工藝計(jì)算
a. 拉深深度。一般拉深深度H一般不大于2d，當(dāng)一次可拉成時(shí)，其高度應(yīng)符合如下條件：
矩形件 H≤（0.3~0.8）B
且r角=（0.05~0.2）B
又圖可知H=27<0.8B=60
r角=7=（0.05~0.2）B=3.75~15
所以拉深深度滿足一次拉深成形的條件
b. 拉深件的圓角半徑. 拉深件的圓角半徑應(yīng)盡可能大一些,以利于成型和減少拉深次數(shù).
矩形件:應(yīng)滿足rD≥t,rj≥3t,并盡可能采用rj≥1H/5,以便一次拉深成形.
式中
r D—— 拉深件的底部半徑
rj—— 拉深件的角部半徑
在該零件圖中rD=6≥t=1,
rj=6≥3t=3
而且rj=6≥1H/5=27/5=5.4
所以該拉深件的圓角半徑滿足一次拉深成形的條件
c. 材料的極限拉深系數(shù)
根據(jù)毛坯相對厚度選取拉深極限系數(shù)
（t/do）X100%=(1/125)X100%=0.8
查表得 m1min=0.53 m1max=0.55
m1=d1/d0=75/125=0.6
0.6> m1min=0.53
所以該拉深件的極限拉深系數(shù)滿足一次拉深成形的條件。
由以上三點(diǎn)可知, 拉深件滿足一次拉深成形的條件
d.翻邊的工藝性的分析
翻邊工藝計(jì)算有兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是根據(jù)翻邊工件的尺寸，計(jì)算毛坯預(yù)孔的尺寸；二是根許允許的極限翻邊系數(shù)，校核一次翻邊可能達(dá)到的翻邊精度。
由圖可知該翻邊屬于非圓孔翻邊，可以分別按圓孔翻邊、彎曲、拉深展開，然后用作圖法把各展開線光滑連接即可。
1.計(jì)算毛坯預(yù)孔的尺寸。圓角處按圓孔翻邊
do=D-2(H-0.43r-0.72t)
do=11-2(3-0.43x1.5-0.72x1)=7.73
2.計(jì)算一次翻邊的極限高度
KO"= (0.085~0.9)KO 查表得KOmin=0.68
所以KOmin"=0.578~0.618
Hmax=D(1- KOmin")/2+0.43r+0.72t
Hmin=11(1-0.618)/2+0.43X1.5+0.72X1
=3.125>3
所以可以一次翻邊。尺寸如圖1-2所示
圖1-2
第四章 零件沖壓工藝方案的計(jì)算
根據(jù)以上的計(jì)算和對零件結(jié)構(gòu)的分析，總體確定以下方案：
方案一：
落料、拉深、沖孔、翻邊復(fù)合 沖孔（兩側(cè)） 修邊
因?yàn)榉吀叨容^小，所以沖孔、翻邊不能復(fù)合。
方案二：
落料、拉深、沖孔復(fù)合 翻邊、沖孔（兩側(cè)） 修邊
在這個(gè)工藝方案中，翻邊和沖兩側(cè)孔不能復(fù)合，因?yàn)閺?fù)合以后造成頂出工件比較比較困難，所以不選用此方案。
方案三：
落料、拉伸復(fù)合 沖孔（兩側(cè)） 翻邊 修邊
方案三雖然工序較多，但思路較清晰，各副模具的設(shè)計(jì)比較簡單，且都具有可行性。
綜合分析選取方案三
第一副：該副模具完成的主要任務(wù)為落料，拉深，沖底部圓孔及底部翻邊預(yù)制孔并為后續(xù)工序做好準(zhǔn)備。該副模具所完成的工序內(nèi)容多，比較復(fù)雜，也是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在，其計(jì)算工作量也是最大的。
第二副： 該副模具完成的工序內(nèi)容是沖出矩形盒短邊兩側(cè)壁上的4個(gè)小圓孔，由于該矩形盒是先拉深后再?zèng)_孔的，因此，在側(cè)壁上沖孔的難度就比較的大，而且沖孔的直徑比較的小，因此要對沖孔凸模的強(qiáng)度，剛度進(jìn)行嚴(yán)格的校核。初步考慮有兩種方式來完成該工序的內(nèi)容。一種方案是采用側(cè)壓裝置，即斜契斜滑塊沖側(cè)孔裝置，采用此裝置可一次性將側(cè)壁上的4小孔同時(shí)沖出，。第二種方案是將工件毛坯直接套在凹模支架上直接沖壁上同一側(cè)的2小孔，然后，再對調(diào)沖另一側(cè)的2小孔，但是效率沒有前一種的高，浪費(fèi)工時(shí).所以采用第一種方案。
第三副：該副模具是一單工序模具，主要任務(wù)是完成工件底部上非規(guī)則形狀的孔的翻邊。由于該工件在底部對非規(guī)則孔翻邊高度為3mm，其目的是為了避免矩形件底部的應(yīng)力過于集中所引起的變形甚至是損壞，因此，它是一種工藝孔，翻邊的精度要求并不高，但是本副模具的難點(diǎn)之處在翻邊的形狀是一非規(guī)則形狀孔翻邊，計(jì)算比較困難，故此把它作為單工序模設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)比較簡單，暫時(shí)不進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。
第四副：該副模具的主要任務(wù)是完成工件的切邊修邊工作，由于拉深后的工件存在修邊余量和局部凸緣，而所要求生產(chǎn)的工件沒有凸緣，因此要進(jìn)行修邊工序，同時(shí)也把它作為最后的一道工序來安排。該模具主要是為了提高工件的精度和質(zhì)量而設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。設(shè)計(jì)中主要搞前一、二、四副模具的設(shè)計(jì)，第三副暫時(shí)不進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。
第五章 模具總裝圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1落料，拉深，沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì)
1） 沖裁排樣方式的設(shè)計(jì)及計(jì)算：
根據(jù)前邊的作圖及計(jì)算確定零件的毛坯尺寸最大為：134x125mm，綜合各種因素及查看相關(guān)的資料后決定采用單排形式，為了進(jìn)料方便，采用橫排方式。并根據(jù)《沖壓手冊》p44頁表2-17查得：搭邊值a=2mm，間距a1=1.5mm為
1.排樣 用有搭邊值的排樣:直排
搭邊值查表得 a=2 a1=1.5
a是側(cè)邊的搭邊值
a1是相鄰兩工件的搭邊值
寬度B=129
如圖3-1所示排樣
圖3-1
2. 材料利用率
η=FO/ FX100%
η=(13911X4)/(129X(134X4+1.5X5)
=79.4%
2）第一副模具各工序壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的初步選用
（1） 計(jì)算沖裁力
查看《沖壓簡明手冊》以確定10號鋼（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼）的抗拉強(qiáng)度，
τb=400MPa，
則：P落料=1.3P
式中 P——計(jì)算沖裁力
p=L.t.σcp
L——沖裁周邊長
t——沖件材料厚度
σcp——抗剪強(qiáng)度（0.8～0.86）σb（抗彎強(qiáng)度）
由圖形用CAD查詢面積得
L1=422.4
L2=144.78
L3=15.08
L= L1+ L2+ L3=582.26
p=582.26X1X0.8X400=186.32KN
P落料=1.3X186.32=242.22KN
（2）第一工序的卸料力、推件力、頂件力
a. 卸料力
查課本P43頁表2-9，取卸料力系數(shù)K1=0.05則：
F卸= K1 F落料
=0.05X242.22
=12.11KN
b. 推件力
P2=n.K2.P
=6X0.055X242.22
=79.8KN
c.頂件力
P3=K3.P
=0.06X242.22
=14.53KN
（3）壓邊力的計(jì)算
查沖壓手冊P310頁表4—83。得單位壓邊力P=2.25MPa
F=PA其中A為沖壓件的底部表面積
F壓邊力=PA
其中 A=5320mm2
故F壓邊力=2.25XA
=11.970（KN）
其中由《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》P33頁表2-40查得凹模刃口高度h=6mm，
則：n=6/t=6/1=6（個(gè)）
(4)沖翻邊預(yù)制孔各壓力的計(jì)算：（各參數(shù)與上步取相同數(shù)據(jù)）
L=5320（mm）2
則：F沖=1.3Ltτb
=1.3x(154+41)x1x400
=101.40（KN）
卸料力：
F=0.05x F沖
=0.05x101.40
=5.07（KN）
推件力：
F推=6x0.063x101.4
=38.2（KN）
(5)壓力機(jī)的選擇
綜上計(jì)算所知，因?yàn)檫x用的是彈性卸料結(jié)構(gòu),所以總壓力F總為各力的總和，其中包括卸料力.故
F總=242.22+12.11+79.8+14.53+11.970+101.40+5.07+38.2
=505.3KN
在考慮各因素后，取一安全系數(shù)0.7左右，所以必須選用大于7721.86KN的公稱壓力機(jī).則根據(jù)所需總壓力初選公稱壓力為1250KN的開式壓力機(jī)。（參看《沖壓手冊》相關(guān)章節(jié)543頁
公稱壓力
滑塊行程/mm
行程次數(shù)/min-1
最大閉合高度/mm
1250
140
50
430
技術(shù)參數(shù)如下表1所示
合高度調(diào)節(jié)量
工作臺(tái)
模柄孔尺寸
前后
左右
直徑
深度
120
970
650
60
75
表1
3）．模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇與計(jì)算：
本次設(shè)計(jì)第一副模具采用落料，沖孔，拉深的復(fù)合模結(jié)構(gòu)。雖然本次設(shè)計(jì)的沖壓件可一次拉深到所要求的高度，原則上屬于淺拉深矩形件，但是實(shí)際情況是該矩形件高度達(dá)到27mm，只是由于矩形件的長寬的參數(shù)都比較的大，因此才使拉深的相對高度，相對圓角半徑比較的小。因此，采用落料和拉深復(fù)合的裝置。另外基于矩形件的長寬參數(shù)都比較的大，從而使凸凹模的壁厚能夠滿足強(qiáng)度和剛度的要求。而沖底部2孔時(shí)，相對于沖壓件外形尺寸，沖孔尺寸較小，對拉深凸模強(qiáng)度影響不大，能保證該零件有足夠的強(qiáng)度和剛度。所以無論從結(jié)構(gòu)上，經(jīng)濟(jì)上，還是生產(chǎn)效率綜合考慮都可采用將落料，拉深，沖孔的復(fù)合模結(jié)構(gòu)。
另外在下模座下部設(shè)有緩沖器，它驅(qū)動(dòng)托桿向上運(yùn)動(dòng)，使壓邊圈兼做頂件和壓邊的作用，且在上模上設(shè)有剛性推件裝置，并在下模上設(shè)有剛性卸料板裝置，采用這些結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要是，結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理且制造使用都簡單方便，唯一的不足是，拉深件有可能留在剛性卸料板內(nèi)不易出件，有時(shí)還需要工人用手工去把它拿出，帶來了操作的不便，但是只要托桿長度設(shè)計(jì)合理，緩沖器橡皮彈力足夠，就能克服這點(diǎn)不足。另外考慮到裝模方便，模具采用后側(cè)布置導(dǎo)柱，導(dǎo)套的模架。
下附第一副模具裝配簡圖
圖表 1（ 第一副模具剖視圖及主要結(jié)構(gòu)）
4）.模具工作部分刃口尺寸和公差的計(jì)算
（1） 落料凸、凹模的刃口尺寸
由表可查出間隙范圍為（7%-10%）t，
則Zmin=0.07,Zmax=0.1
Zmax-Zmin=0.03
由表可查出32.11的K=1，32.11為IT11精度?！?0.16。凸、凹模的制造精度都取IT8級，則Tp=Td=0.039。但因?yàn)門p+Td=0.078> Zmax-Zmin=0.03，所以應(yīng)該選用凸模和凹模配合加工。
落料沖裁模應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件配制凸模。
由圖可知，32.11尺寸為凹模磨損后尺寸變大，它們在落料沖裁模上，相當(dāng)于沖孔凸模計(jì)算。
Ad=
=(32.11+1x0.16)
=32.27
其它尺寸同理算出20.86 、32.27 、 41.11 、 125.19 134.19
配制凸模的圖樣上須注明：“凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制，保證上面間隙值
“0.07～0.1”
2.拉深凸、凹模的刃口尺寸
(1)凸、凹模圓角半徑。矩形件拉深時(shí)，圓角部分的間隙應(yīng)較直邊部分間隙大0.1t。
所以 ra=7,rt==6+0.1=6.1
ra——凹模圓角半徑
rt——凸模圓角半徑
（2）凸、凹模的間隙值Z
Z=2（1～1.1）tmax t=1
取Z=2.2
(3) 凸、凹模的刃口尺寸
84為IT11精度。△=0.22，凸、凹模的制造精度都取IT9級，則Tp=Td=0.087。84=84.22
當(dāng)尺寸標(biāo)注在外行時(shí)
Dd=(Dmax-0.75△)
=（84.22-0.75X0.22）
=84.06
Dd=(Dmax-0.75△-Z) -
=（84.22-0.75X0.22-2.2）
=81.86
同理算出其它尺寸（75.05、72.85）
⑶．沖孔凸凹模刃口尺寸的計(jì)算：
a.翻邊預(yù)孔和零件的底面孔凸、凹模的刃口尺寸
a′底面孔凸、凹模的刃口尺寸
由表可查出間隙范圍為（7%-10%）t，
則Zmin=0.07,Zmax=0.1
Zmax-Zmin=0.03
由表可查出φ12的K=0.75，φ12為IT10精度?！?0.58。凸、凹模的制造精度都取IT7級，則Tp=Td=0.015。但因?yàn)門p+Td=0.03= Zmax-Zmin=0.03，所以凸模和凹?？梢苑謩e加工。
dp=(d+k△)
=(12+0.75x0.058)
=12.04
dd=( dp +Zmin)
=(12.04+0.07)
=12.11
a″翻邊預(yù)孔的凸、凹模的刃口尺寸
同上式一樣由表可查出間隙范圍為（7%-10%）t，
則Zmin=0.07,Zmax=0.1
Zmax-Zmin=0.03
同前面公式，同理得凸、凹模尺寸。（凸模在前，凹模在后）
（28..33，28.40）/（7.8、7.87）/（7.82、7.89）
（5.82、5.90）/（22..93，23.00）
⑷落料，拉深凸凹模高度的確定（參見課本P61頁圖3-100）
L=h+h1+h2+h3
其中：h1為凸模固定板厚度，一般為凸模高度的40%左右
h2為卸料板的厚度，查課本P23頁取為15mm。
h3橡皮的厚度，計(jì)算取為50mm。
h為附加長度，包括修模余量和安全長度，取30mm。
綜上，則：L=0.4L+15+50+30
故：L=145mm
即凸凹模的長度為145mm，具體長度根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整后再確定。
⑸落料凹模外形尺寸的設(shè)計(jì)與粗略計(jì)算：具體情況根據(jù)裝配圖確定
參見課本P63頁圖3-12：
凹模厚度h=Kb（大于15mm），
凹模壁厚c=（1.5——2h）（大于30——40mm）
其中：
b——沖裁件最大外形尺寸
K——系數(shù)，形狀簡單取較小值，形狀復(fù)雜取較大值。
故根據(jù)課本P64頁表3—3取K=0.18，
則：查《沖壓設(shè)計(jì)簡明手冊》P34頁：
h=Kb=0.18x134=24（mm）（但是本次模具不是落料單工序模，因此，落料凹模的對應(yīng)尺寸應(yīng)該比拉深凸模原則上高1個(gè)料厚t才可滿足強(qiáng)度要求.但是在此模具設(shè)計(jì)，凹模里面還有卸料結(jié)構(gòu)，根據(jù)作圖得初h取60mm）
凹模壁厚 ：c=（1.5—2.5）h，取48mm。(但因?yàn)槭钱愋锌?壁厚不同,在此求的為最小壁厚)
5）模具其他零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算：
⑴.模架的選用：
根據(jù)落料凹模的周界尺寸，查《沖壓手冊》P591頁相關(guān)資料，同時(shí)為了安裝方便，故采用后側(cè)導(dǎo)柱式模架，由于本次落料凹模的周界尺寸長度在250mm左右，按資料中的LXB選用則上模座為315x250x65mm(設(shè)計(jì)過程中，厚度50mm時(shí)，頂件的行程不夠，所以加大上模座的厚度)，下模座為315x250x60mm的規(guī)格，其他結(jié)構(gòu)的尺寸值不變。此時(shí)，再反過來校核所初步選用的壓力為1250KN的公稱壓力。工作臺(tái)尺寸：左右為970mm，前后650mm。工作臺(tái)的閉合高度為430mm，顯然可以放下該模座，且最大閉合高度也滿足要求，因此所選壓力機(jī)符合要求。
則模柄的規(guī)格為直徑60，高96mm，其它結(jié)構(gòu)的尺寸參見《沖壓簡明手冊》P436頁，與此同時(shí)，在模座確定以后，導(dǎo)柱，導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸也隨之確定下來由《沖壓簡明手冊》相關(guān)章節(jié)查得。
⑵.定位零件：
本副模具采用兩個(gè)導(dǎo)料銷導(dǎo)向送料，為使條料順利通過導(dǎo)料銷的間隙，在計(jì)算排樣尺寸圖時(shí)一并算出，此處不在敘述。結(jié)構(gòu)和規(guī)格與擋料銷相同。同時(shí)在本副模具中采用固定擋料銷來限制條料的送近步距，使用圓形擋料銷，規(guī)格為Φ10X13。該結(jié)構(gòu)的擋料結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用方便，適用于固定卸料板及手工送料的冷沖模結(jié)構(gòu)。
⑶.卸料與推（頂）件裝置：
由于板料厚度為1mm大于0.8mm，故要采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，卸料力大。卸料板只起卸料作用，卸料板的型孔與凸模的單面間隙為0.5mm，厚度為14mm。
打桿長度：H＞（模柄總長+凸凹模高度-推件高度）
但是由于使用了四爪推板推出機(jī)構(gòu)，因此打桿長度應(yīng)在（模柄總長-推板厚度）具體情況根據(jù)裝配圖確定。
托桿長度：L＞（l+h3）
其中：l——?dú)鈮|長度
h3——?dú)鈮|上平面與下平面之間隙
綜上，取L=90mm
⑷.固定與連接零件：
采用固定板將凸凹模固定在上模座上，固定板與凸凹模之間采用階梯固定的形式。固定板與上模座之間采用內(nèi)六角螺釘與圓柱銷來連接和定位，螺釘尺寸與圓柱銷尺寸根據(jù)被連接的兩部分零件厚度來確定。此外，由于本副模具的尺寸所需沖裁力較大，因此采用墊板的結(jié)構(gòu)。
⑸．第一副模具壓力中心的設(shè)計(jì)與計(jì)算：
由于落料，拉深和沖圓孔的凸，凹模形狀均為對稱性形狀，因此其壓力中心均為其各自的幾何形心。沖翻邊預(yù)制孔凸凹模的形狀雖然是不規(guī)則的形狀，但是它也是對稱的，因此其中心也在其形心上：（故以模座中心為原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，則落料和拉深的壓力中心均在原點(diǎn)上）。
2．第二副模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算：
1）．各工序壓力的計(jì)算與壓力機(jī)的初步選用：
沖孔力的計(jì)算：沖壓件的材料為10#，查《沖壓手冊》得:τb==400MPa則：
P沖=1.3P
式中 P——計(jì)算沖裁力
p=L.t.σcp
L——沖裁周邊長
t——沖件材料厚度
σcp——抗剪強(qiáng)度（0.8～0.86）σb（抗彎強(qiáng)度）
L=15.08X2=30.6
p=15.08X1X0.8X400=9.12KN
P沖=1.3X9.72=12.64KN
由于采用一次沖孔，1次同時(shí)沖4孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)故：
總壓力：F水平=4x12.64=50.56（KN）
所以F總=50.56/sin30°/sin60°=116.76（KN）
則根據(jù)總壓力初步選用開式壓力機(jī)公稱壓力為250KN，其模柄規(guī)格為直徑50mm,高度91mm具體結(jié)構(gòu)尺寸參見《沖壓手冊》相關(guān)章節(jié)。
2）．模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設(shè)計(jì)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)第二副模具設(shè)計(jì)的主要目的是在拉深工序完成后，在其側(cè)壁上完成4個(gè)小孔的沖裁。由于前面所述，采用斜契斜滑塊結(jié)構(gòu)，采用彈性卸料和壓料機(jī)構(gòu)，因?yàn)榭椎闹睆捷^小，所以凹模采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)，采用過盈配合和環(huán)氧樹脂連接，來降低加工難度。
3）．凸凹模工作部分刃口及公差的計(jì)算
和φ12孔的計(jì)算方式一樣，φ5的計(jì)算原理一樣φ5為IT10精度?！?0.048。Tp=Td=0.012，因?yàn)門p+Td=0.024< Zmax-Zmin=0.03，所以凸模和凹?？梢苑謩e加工。得
dp=(d+k△)
=(5+0.75x0.048)
=5.04
dd=( dp +Zmin)
=(5.04+0.07)
=5.11
孔心距尺寸：Ld=（Lmin+1/2△）±1/2Td
=35.5±（2X0.1）/8
=65±0.025（mm）
4）．模具其它零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其計(jì)算：
①模具的結(jié)構(gòu)及形式
a.本模具凹模采用鑲塊的形式，對其強(qiáng)度進(jìn)行校核。
查《沖壓手冊》P68
對凹模進(jìn)行強(qiáng)度校核：（采用Cr12MoV ）
σ彎=1.5F/h2/(1-2d/3d0)=1.5X12.64/52X（1-2X5/（3X6））=337＜[σc]=
（400——550MPa）
可見凹模的抗剪強(qiáng)度足夠。
b.本模具的凸模采用非工作部分做成逐漸增大的多級形式。
1.沖孔凸模進(jìn)行校核：（采用T10A）
dmin≥（4tτ）/[σ壓]=（4x1425）/1800=3.2（mm）
而Dp=5＞dmin可見凸模強(qiáng)度足夠。
2.凸模剛度進(jìn)行校核：（采用無導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)）
Lmax≤
=63.3（mm）
可見為了保證不發(fā)生失穩(wěn)沖孔凸模長度不應(yīng)該大于63.6mm
實(shí)際取8.5mm,所以完全滿足要求。
3.凸、凹模的連接方式
沖孔凸模與固定板之間采用臺(tái)階的方式進(jìn)行固定，然后再利用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘將固定板與斜滑塊連接固定，沖孔凹模采用鑲塊的形式,用還養(yǎng)樹脂進(jìn)行粘貼固定凹模座上。然后再利用內(nèi)六角螺釘和過盈配合的方式將它們固定在凹模支架上。而支架再采用六角頭螺釘和圓柱銷將它們與下模座連接固定起來。
⑵壓力中心的計(jì)算：
由于本副模具的沖孔位置對稱，因此它的壓力中心就在中心距的幾何中心上。
⑶沖模閉合高度的計(jì)算：
由于估算的沖模高度為296mm，而根據(jù)總壓力所選的壓力機(jī)閉合高度僅為250mm，因此初選壓力機(jī)不符合要求，重新選用更大的壓力機(jī)為400KN，閉合高度也滿足要求。
⑸模座的選用：在本副模具設(shè)計(jì)中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架選用模座的規(guī)格如下：
上模座——315x250x50mm
下模座——315x250x60m
其具體的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
上模座
L=315， B=250， H=50， h=35
L1=325， S=305， A1=160， A2=290
S2=200, R=55, d2=M16, t=32
下模座
L=315， B=250， H=60， h=45
L1=325， S=305， A1=160， A2=290
S2=280, R=55, d2=M16, t=32
導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸具體參數(shù)參考《沖壓手冊》P606-612頁相關(guān)的章節(jié)。
下附第二副模具裝配圖結(jié)構(gòu)示意圖：
圖表 2第二副模具結(jié)構(gòu)裝配間圖
3.第四副模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算：
（1）各工序壓力的計(jì)算：
（2） 沖裁力計(jì)算沖裁力
查看《沖壓簡明手冊》以確定10號鋼（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼）的抗拉強(qiáng)度；
τb=400MPa，
則：P沖裁=1.3P
式中 P——計(jì)算沖裁力
p=L.t.σcp
L——沖裁周邊長
t——沖件材料厚度
σcp——抗剪強(qiáng)度（0.8～0.86）σb（抗彎強(qiáng)度）
由圖形用CAD查詢面積得
L= 305.7
p=305.7X1X0.8X400=97.824KN
P沖裁=1.3X97.824=127.17KN
因此，初選壓力機(jī)為開式壓力機(jī)，公稱壓力為400KN，最大閉合高度300mm，模柄孔規(guī)格為直徑50，高度91mm。
⑶沖裁凸、凹模刃口的計(jì)算
由表可查出間隙范圍為（7%-10%）t，
則Zmin=0.07,Zmax=0.1
Zmax-Zmin=0.03
由表可查出尺寸75的K=1，75為IT9精度?！?0.074。凸、凹模的制造精度都取IT7級，則Tp=Td=0.03。但因?yàn)門p+Td=0.06> Zmax-Zmin=0.03，所以應(yīng)該選用凸模和凹模配合加工。
沖裁模應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件配制凹模。
由圖可知，75尺寸為凸模磨損后尺寸變小，應(yīng)按沖孔凸模尺寸計(jì)算刃口尺寸。
AP=
=(75+1x0.074)
=75.074
其它尺寸同理算出 84.087
配制凹模的圖樣上須注明：“凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制，保證上面間隙值
“0.07～0.1”
⑷.模具結(jié)構(gòu)形式的選擇計(jì)算:
本副模具主要目的是為了修邊工序, 因?yàn)椴牧显诶畹倪^程中，常因受到材料力學(xué)性能的方向性影響，模具間隙分布不均勻，磨擦阻力不均勻以及定位誤差的影響，使拉深件的口部或凸圓周邊不齊，以至拉深成型后不得不進(jìn)行修邊。
在本副修邊模的設(shè)計(jì)中,它需在第一次拉深時(shí)，盒形件底部需要一定的小凸緣,其目的只是在此副模具中利用沖裁的原理把它切除。
在本副修邊模的設(shè)計(jì)中,修邊凹模設(shè)計(jì)在上模座上。預(yù)先拉深后的矩形毛坯件也放在定位塊上,然后用凸模內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘將其連接與緊固在凸模上。利用利用臺(tái)階的方式由固定板固定,而固定板利用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘將其連接與緊固在上模座上。卸料時(shí),上模采用打桿和推件塊的方式將坯料從修邊凹模中推出。廢料采用廢料切刀切斷，排除廢料。
⑸模具其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算:
①模座的選用: 在本副模具設(shè)計(jì)中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架選用模座的規(guī)格如下：
上模座——315x250x50mm
下模座——315x250x60m
其具體的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
上模座
L=315， B=250， H=50， h=35
L1=325， S=305， A1=160， A2=290
S2=200, R=55, d2=M16, t=32
下模座
L=315， B=250， H=60， h=45
L1=325， S=305， A1=160， A2=290
S2=280, R=55, d2=M16, t=32
導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸具體參數(shù)參考《沖壓手冊》P606-612頁相關(guān)的章節(jié)。
②壓力中心的計(jì)算:
由于本副模具翻邊中心位置雖然在盒行件的底部的中心位置上,但由于翻邊的形狀屬于對稱形狀，其幾何中心位置就是壓力中心的位置所在處。
下附第四副模具裝配結(jié)構(gòu)簡圖：
圖3. 邊模具裝配圖結(jié)構(gòu)簡圖
第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)需要完成的是要求年產(chǎn)上萬件的定位框沖壓件的沖模設(shè)計(jì)。根據(jù)對零件尺寸,形狀,結(jié)構(gòu)等諸因素的分析,綜合沖壓生產(chǎn)的實(shí)際情況,我采用的方案是：落料，拉深，沖底面圓孔，沖預(yù)制孔復(fù)合?！獩_側(cè)壁4小孔——翻邊模——切邊模。在制定本次設(shè)計(jì)的工藝時(shí),工序的分散與集中是比較復(fù)雜的問題,它取決于零件的批量,結(jié)構(gòu),質(zhì)量要求,工藝特點(diǎn)。對于板材沖壓件,一般來說,考慮到生產(chǎn)批量較大,應(yīng)盡量把工序集中起來,同時(shí)對模具結(jié)構(gòu)盡可能的采用鑲拼形式,以便于即時(shí)更換損壞部件。故我在設(shè)計(jì)第一張模具時(shí)將落料,拉深沖孔等復(fù)合在一起,這樣一來既提高了生產(chǎn)效率,又能保證安全生產(chǎn),而且在模具制造中節(jié)約了成本。而在第二副模具的設(shè)計(jì)中由于要沖盒形件側(cè)壁的4個(gè)小孔,為了提高工作的效率，所以4個(gè)孔盡量一次沖出。因此造成模具的設(shè)計(jì)相對較復(fù)雜，但提高了效率。在第三副模具的設(shè)計(jì)中，由于翻邊本來就只是為了滿足沖壓件的工藝結(jié)構(gòu)要求，因此精度要求并不高，故在設(shè)計(jì)模具時(shí)可以采用比較簡單的結(jié)構(gòu)來完成本道工序的任務(wù)（在此沒有涉及）。
另外由于平板毛坯在拉深成型的過程中，常因受到材料力學(xué)性能的方向性影響，模具間隙分布不均勻，磨擦阻力不均勻以及定位誤差的影響，使拉深件的口部或凸圓周邊不齊，以至拉深成型后不得不進(jìn)行修邊，因此最后一道工序——修邊是必不可少的。此次設(shè)計(jì)能夠基本上達(dá)到高效率，低成本的要求。在本副模具的制造中可采用較為簡單的方式進(jìn)行加工，但還存在許多不足之處。
第七章 總結(jié)
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在理論知識的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在老師和同學(xué)的幫助下，獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)的過程中，通過自己實(shí)際的操作計(jì)算，我對以前所學(xué)過的專業(yè)知識有了更進(jìn)一步更深刻的認(rèn)識，也認(rèn)識到了自己的不足之處。到此時(shí)才深刻體會(huì)到，以前所學(xué)的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設(shè)計(jì)與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)四個(gè)月左右，從最初的領(lǐng)會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算，諸如沖壓件對結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，通過不斷地分析計(jì)算，對要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較全面深刻的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工藝方案。然后是對排樣方式的計(jì)算，直到模具總裝配圖的繪制，歷時(shí)近兩個(gè)月左右。在這段時(shí)間里，我進(jìn)行了大量的計(jì)算：從材料利用率的計(jì)算，到工序壓力的計(jì)算，再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)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(jì)資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價(jià)值信息的能力。
總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，使我對模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個(gè)過程都有了比較深刻的認(rèn)識和全面的掌握。先后幾次不同的設(shè)計(jì)，從壓鑄模的設(shè)計(jì)，到模具制造工藝卡的設(shè)計(jì)，再到本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的沖壓模的設(shè)計(jì)與制備，使我接受了一個(gè)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(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會(huì)。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)四年里最后也是最重要的一次設(shè)計(jì)。但是由于水平有限，錯(cuò)誤和不足之處再所難免，懇請各位導(dǎo)師、各位教授批評指正，不勝感激。
第八章 參考資料
1、萬戰(zhàn)勝 《沖壓模具設(shè)計(jì)》 中國鐵道出版社
2、彭建聲 《沖壓技術(shù)問答》 機(jī)械工業(yè)出版社
3、王孝培 《沖壓設(shè)計(jì)資料》 機(jī)械工業(yè)出版社
4、王孝培 《沖壓手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社
5、涂光祺 《沖模技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社
6、黃毅宏 《模具制造工藝》 機(jī)械工業(yè)出版社
7、胡石玉 《模具制造技術(shù)》 東南大學(xué)出版社
第九章 致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝儲(chǔ)凱教授給我的指導(dǎo)，在實(shí)驗(yàn)和論文寫作過程中，我始終得到儲(chǔ)老師的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識和動(dòng)手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對模具設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。在他身上，時(shí)刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們在尋找資料，解答疑惑，實(shí)驗(yàn)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(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對我這四年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝材料學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師四年如一日的諄諄教導(dǎo)！
學(xué)生：李定強(qiáng)
2005年6月
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第 32 頁
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