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XXXX大學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書
題 目 罩圈多工序復(fù)合模設(shè)計
學(xué) 生
系 別
專 業(yè) 班 級 材料成型及控制工程
學(xué) 號
指 導(dǎo) 教 師
XXXX大學(xué)
1．畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求
內(nèi)容：如圖所示的零件，
（1）生產(chǎn)批量：大批量；
（2）材 料：Q235；
（3）材料厚度：t=1.0mm。
目 錄
摘 要 5
第一章、引言 6
1.1.冷沖壓術(shù)的發(fā)展趨勢 6
1.2.模具技術(shù)發(fā)展的幾個特點 7
1.3.畢業(yè)設(shè)計的意義 8
第二章、沖壓件的工藝性分析 10
2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 11
2.1.1.沖壓件的形狀 11
2.1.2.沖壓件的尺寸精度 11
第三章、制件沖壓工藝方案的確定 12
3.1.沖壓工序的組合 12
3.2.沖壓順序的安排 12
第四章、制件排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算 13
4.1.展開尺寸的計算 13
4.2.制件排樣圖的設(shè)計 18
4.2.1.搭邊與料寬 18
4.2.2.送料步距和條料寬度的確定 18
4.3.材料利用率的計算 19
第五章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 21
5.1.落料，沖孔力的計算 21
5.1.1.落料力計算 21
5.1.2.沖預(yù)孔力計算 21
5.2.拉深力的計算 21
5.3.翻孔力的計算 22
5.4.卸料力、推件力及頂件力的計算 22
5.5.壓力中心的計算 23
5.6.壓力機的選用 23
第六章、凸、凹模刃口尺寸計算 25
6.1.落料、沖孔凸、凹模刃口尺寸 25
6.1.1.計算原則 25
6.1.2.凸模和凹模配合加工 26
6.2.拉伸模 27
6.3.翻孔模尺寸計算方法 29
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 30
7.1.凹模周界 30
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 32
8.1.落料凹模的設(shè)計 32
8.2.沖孔凸模的設(shè)計 32
8.3.拉深凸模的設(shè)計 33
8.4.沖翻孔凸凹模的設(shè)計 34
8.5.凸凹模的設(shè)計 34
8.6.頂料塊的設(shè)計 35
第九章、模具的總裝配 36
設(shè)計小結(jié) 37
致 謝 38
參考文獻(xiàn) 39
摘 要
隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展，逐漸由以前手動方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設(shè)計的完成。冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對所學(xué)知識的一次總檢驗，是走向工作崗位前的一次實戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運用所學(xué)課程的理論和實踐知識,設(shè)計一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計與制造的方法、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、工藝計算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計資料，繪圖及編寫設(shè)計技術(shù)文件等。
沖壓工藝與模具設(shè)計應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動強度、環(huán)境的保護以及生產(chǎn)的安全性各個方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、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)計圖樣上的各項技術(shù)要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。
本文闡述了沖壓復(fù)合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作過程，通過工藝分析，采用落料沖孔工序，通過沖壓力、頂件力、卸料力等計算，確定模具類型。該模具采用中間導(dǎo)柱圓形模架，左右兩邊的導(dǎo)柱和導(dǎo)套采用同一型號。落料凹模采用整體結(jié)構(gòu)，廢料從凸凹模的開槽中卸出。本模具性能可靠，運行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動強度和生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計資料，繪圖及編寫設(shè)計技術(shù)文件等。
第一章、引言
21世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時代，向著以信息為特征的技術(shù)時代邁進，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應(yīng)市場的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對柔性自動化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。
1.1.冷沖壓術(shù)的發(fā)展趨勢
美國、德國、日本的汽車工業(yè)如此發(fā)達(dá)，得益于其冷沖壓技術(shù)及裝備的領(lǐng)先地位。當(dāng)前的世界冷沖壓技術(shù)及裝備向以下幾個方面發(fā)展：
冷沖壓設(shè)備自動化
根據(jù)不同種類的加工環(huán)境和條件，國外逐步發(fā)展了兩大類汽車車身自動化沖壓生產(chǎn)線。
1）單機聯(lián)線自動化?
配置為5-6臺壓力機，配備拆垛、上下料機械手，穿梭翻轉(zhuǎn)裝備和碼垛裝置，全線總長約60米，安全性高，沖壓質(zhì)量好。由于工件傳送距離長，工件的上下料換向和雙動拉伸必須用工件翻轉(zhuǎn)裝備。這種單機聯(lián)線自動化沖壓技術(shù)的生產(chǎn)節(jié)拍最高為6-9次/分，設(shè)備維修工件量大。?
2）大型多工位壓力機
八十年代中期，國外沖壓技術(shù)發(fā)展到大型三坐標(biāo)多工位壓力機自動化連續(xù)沖壓，由拆垛機，大型壓力機，三坐標(biāo)工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位組成，生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)16-25次/分。其主要特點是：生產(chǎn)效率高，是手工送料流水線的4-5倍，是單機聯(lián)線自動生產(chǎn)線的2-3倍；全自動化、智能化，整個多工位壓力機系統(tǒng)只需2-3人進行監(jiān)控，當(dāng)模具更換時，只需輸入要換模具的編號，其余工作自動完成，整個換模時間只需5分鐘，換模的同時對多工位壓力機運行特征作智能化調(diào)整；特別是配有電子三坐標(biāo)送料多工位的壓力機，可以根據(jù)模具隨意調(diào)節(jié)運動路徑和時間，不僅能沖壓大型覆蓋件，而且能沖壓小型零件。當(dāng)沖壓小型零件時，送料距減短，節(jié)拍提高，通過合理的模具布置，可一次沖壓2-3零件，具有充分的自由度，柔性極強。電子多工位送料壓力機的優(yōu)點是生產(chǎn)率高，工件處理最優(yōu)化，工件轉(zhuǎn)換迅速，維修量低，診斷性能好，成本低，與現(xiàn)有壓力機的適應(yīng)性強，售后服務(wù)遠(yuǎn)程通訊好。美國的多工位壓力機基本都采用了電子伺服三坐標(biāo)送料。
高速化復(fù)合化相結(jié)合，提高加工效率 ，提高生產(chǎn)率是永恒的追求目標(biāo)，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機械的高速化研究，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機械的高速化研究，在數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機上，主要采用伺服控制的液壓主驅(qū)動系統(tǒng)來提高壓機的行程次數(shù)。在追求高速化加工的同時，還必須盡可能縮短生產(chǎn)輔助時間，以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。在數(shù)控壓機上配備伺服電機驅(qū)動的三坐標(biāo)上下料裝置，可使沖壓中心實現(xiàn)高效板材加工。?
將幾種工藝或幾個工序復(fù)合在一臺機床上完成，是當(dāng)前各類機床大幅壓縮生產(chǎn)輔助時間，提高生產(chǎn)率的重要技術(shù)途徑，在鍛壓機械上也得到了成功應(yīng)用，效果十分顯著。如：德國、美國、日本已相繼開發(fā)出激光一步?jīng)_復(fù)合機，將模具沖切與激光切割有機地結(jié)合起來，工件一次上料即可完成沖孔、沖切、翻邊、淺拉伸、切割等多道工序，最大限度地節(jié)省了輔助時間，特別適合孔型多而復(fù)雜的面板類工件的加工及多品種小批量板料加工。
1.2.模具技術(shù)發(fā)展的幾個特點
模具與壓力機是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個關(guān)鍵因素。先進的壓力機只有配備先進的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。模具的發(fā)展方向為：
充分運用IT技術(shù)發(fā)展
模具設(shè)計、制造用戶對壓力機速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動機是汽車兩個關(guān)鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，技術(shù)密集，體現(xiàn)當(dāng)代模具技術(shù)水平，是車身制造技術(shù)的重要組成部分。車身模具設(shè)計和制造約占汽車開發(fā)周期三分之二的時間，成為汽車換型的主要制約因素。目前世界上汽車的改型換代一般約需48個月，而美國僅需30個月，主要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了CAD/CAE/CAM技術(shù)和三維實體汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載體，實現(xiàn)異地設(shè)計和異地制造。虛擬制造等IT技術(shù)的應(yīng)用，將推動模具工業(yè)的發(fā)展。
縮短金屬成型模具的試模時間
主要發(fā)展液壓高速試驗壓力機和拉伸機械壓力機，特別是在生產(chǎn)型機械壓力機上的模具試驗時間可減少80%，具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機械壓力機的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機，它配備數(shù)控液壓拉伸墊，具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。
車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速
在自動沖床上用級進沖壓?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)。近些年來，級進組合沖壓模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應(yīng)用，用級進模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件，加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。級進組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應(yīng)用，其優(yōu)點是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機上使用的階梯模相比，節(jié)約30%。但是，級進組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗浦饕糜诶焐疃缺容^淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機，絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)先考慮在多工位壓力機上加工。
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。
沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、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)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
1.3.畢業(yè)設(shè)計的意義
畢業(yè)設(shè)計是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個重要的專業(yè)實訓(xùn)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(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)濟水平。
為了更進一步加強我們的設(shè)計能力，鞏固所學(xué)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(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)置的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
本次設(shè)計的目的：
一、 綜合運用本專業(yè)所學(xué)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(xùn)練，從而提高我們獨立工作能力。
二、 鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識，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(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)，不勝感激。
第二章、沖壓件的工藝性分析
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖壓，其目的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。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。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖壓、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。
在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。
模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。
沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。
在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。
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、材料及厚度等是否符合沖壓的工藝要求，對沖壓件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
2.1.沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.1.沖壓件的形狀
此制件的形狀為圓形，其中工序有拉伸，沖孔，翻孔等，且對稱，有圓角過渡，便于模具的加工和減少沖壓時在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時也可以防止尖角部位刃口的過快磨損。
2.1.2.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、毛刺高度三個方面的指標(biāo)來衡量，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)濟級普通沖壓。 Q235鋼板屬于普通碳素鋼，屈服極限是240MPa，抗拉強度380-470 MPa，抗剪強度310-380MPa，具有很好的可沖壓性，工件結(jié)構(gòu)形狀簡單，外形均無尖銳清角，對模具壽命不影響，孔與邊緣間的距離大于1.5t，工件的直徑d>t滿足沖孔模可沖壓的最小孔徑。
第三章、制件沖壓工藝方案的確定
3.1.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)批量來確定 對于年產(chǎn)量需求100萬件的該產(chǎn)品來說采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模較合適。
（2） 根據(jù)沖壓件尺寸和精度等級來確定 復(fù)合沖壓所得到的沖壓件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖壓比復(fù)合沖壓的沖壓件尺寸精度等級低。
（3） 根據(jù)對沖壓件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 產(chǎn)品的尺寸比較大，考慮到連續(xù)模送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖壓。復(fù)合沖壓又可以加工形狀復(fù)雜、寬度比較大的異形沖壓件。
（4） 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定, 對復(fù)雜形狀的沖壓件來說，采用復(fù)合沖壓比采用連續(xù)沖壓較為適宜，因為模具制造安裝調(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，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
3.2.沖壓順序的安排
落料，拉伸，切邊，沖孔，翻孔等多道工序，考慮到模具成本，多次定位，尺寸不穩(wěn)定等因素，這里考慮多次工序復(fù)合的方法來實現(xiàn)，根據(jù)實際情況，本設(shè)計將落料，拉深，沖孔，翻孔復(fù)合，設(shè)計一套四工序復(fù)合模。本次設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難度大，建議借助于電腦軟件設(shè)計。
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
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)先精確地計算，這是因為拉伸件壁部在拉伸過程中厚薄程序，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。所以在計算毛坯之前，要在拉伸件上增加切邊余量。
計算展開尺寸是將制件按工序反過來推算，本工件按工序，最后一道工序是沖孔，翻孔，也就是說翻孔之前的工序是拉伸，可以設(shè)計出沖孔翻孔之前的工序圖，根據(jù)相對凸緣直徑H/d=16/99=0.16，查表的修邊余量為1.0，所以切邊之前的拉伸高度應(yīng)該是17mm，如下圖：
由于拉伸件是帶臺階的零件，形狀規(guī)則，材料流動均勻，所以查找資料，根據(jù)經(jīng)驗公式計算展開尺寸，或者可以采用數(shù)學(xué)計算法計算展開尺寸。
數(shù)學(xué)計算法是將制件分解成若干簡單幾何形狀，然后疊加起來，求出制件表面積，再根據(jù)面積相等原則，求出毛坯直徑。
根據(jù)以上產(chǎn)品形狀，可以將整個產(chǎn)品分5個形狀，具體計算如下：
第一部分：
面積計算公式F1=ΠR2=3.14×35×35=3846.5
第二部分：
面積計算公式F2=Π×（2ΠRd+8R2）/4
=3.14×(2×3.14×5.5×70+8×5.5×5.5) ÷4=2087.943
第三部分：
面積計算公式F3=Π×（R2-r2）
=3.14×(46×46-40×40)=1620.24
第四部分：
面積計算公式F4=Π×（2ΠRd+8R2）/4
=3.14×(2×3.14×3.5×92+8×3.5×3.5) ÷4=1664.3256
第五部分：
面積計算公式F5=Πdh
=3.14×99×7=2176.02
所以五部分總面積為∑=F1+F2+F3+F4+F5
=3846.5+2087.943+1620.24+1664.3256+2176.02
=11395.0286
即展開毛坯的面積為11395.0286，那么反過來計算毛坯直徑
11395.0286=ΠD2/4
D=120.48,
本次設(shè)計取整數(shù)120。
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=16.5/99=0.1667
(t/D) ×100=0.8333
m=d1/D=99/120=0.825
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次最小拉伸系數(shù)m1=0.53-0.55，由于m1＜0.825（實際拉伸系數(shù)），故能一次拉伸成型，另外根據(jù)數(shù)據(jù)查表，首次拉伸的最大相對高度H1/d1=0.64，由于0.64＞0.1667，也能說明該產(chǎn)品能一次拉深成型。
翻孔預(yù)孔尺寸的計算
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）；61
H——翻孔高度（mm）；8
t——材料厚度(mm)；1.0
r——翻孔圓角(mm)；4.0
經(jīng)計算 d=61-2×（8-0.43×4-0.72×1）=49.88,調(diào)整至49.8。
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(dāng)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，沖壓時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖壓件毛刺，有時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)驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.0mm，確定搭邊工作間a1為0.8mm, a為1.0mm。
4.2.2.送料步距和條料寬度的確定
（1） 送料步距 條料在模具上每次送進的距離成為送料步距。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為
S=D+a1
S=120+0.8=120.8mm
式中 D——平行于送料方向的沖壓寬度；
a1——沖壓之間的搭邊值。
（2） 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零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖壓時順利地在導(dǎo)料板之間送進，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
當(dāng)用孔定距時，可按下式計算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(120+2×1) -0.5 =122-0.5mm
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B=244.5-0.5 。
導(dǎo)料板間距離：B0=B+Cmin=122+0.5=122.5 mm
具體可見排樣圖2
4.3.材料利用率的計算
一個步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=1×3.14×60×60/122×120.8×100%=76.70%
式中 F——一個步距內(nèi)沖壓件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個步距內(nèi)沖壓件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
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，沖孔力的計算
5.1.1.落料力計算
F=KLδτ
F1=1.3×3.14×120×1.0×380=186139.2N
=186.139KN
式中 F——沖壓力（N）；
L——沖壓件周邊長度（mm）；
τ——材料抗剪強度（MPa）；Q235的是310-380Mpa，
δ——材料厚度(mm)；1.0mm
K——系數(shù)，通常K=1.3；
5.1.2.沖預(yù)孔力計算
沖孔力計算
F2=nKLδτ
F2=1×1.3×3.14×49.8×1.0×380=77247.768N
=77.25KN
5.2.拉深力的計算
拉伸力用理論計算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗計算方法，經(jīng)驗公式建立的基點是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險斷面的斷裂力；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)值由實驗確定。
拉伸力可按下式計算
P=3.14Kd1tδ
F=3.14×0.72×100×1.0×470=106257.6N
=106.26KN
式中 F——拉伸力（N）；
d1——拉伸直徑（mm）；100mm
τ——材料抗拉強度（MPa）；400-470MPa
t——材料厚度(mm)；1mm
K——修正系數(shù)（查表可得），K=0.72；
5.3.翻孔力的計算
翻孔力一般不大，可按以下公式近似計算
P=1.1*3.14（D-d）tσ
其中 P——翻孔力（N）；
D——翻孔后的孔徑（mm）；61mm
d——翻孔預(yù)孔的孔徑（mm）；49.8
t——材料厚度（mm）；1mm
σ——材料屈服極限；(MPa)
計算P=1.1×3.14×（61-49.8）×470=18181.856N
=18.18KN
5.4.卸料力、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
=0.045×（186.139+77.25+106.26+18.18）
=0.045×387.829=17.4523KN
式中 F——沖壓力；
F卸——卸料系數(shù)
F頂=K頂F
=0.055×（186.139+77.25+106.26+18.18）
=0.055×387.829=21.33KN
式中 F——沖壓力；
F頂——頂料系數(shù)
F推=K推F
=0.05×（186.139+77.25+106.26+18.18）
=0.05×387.829=19.39KN
式中 F——沖壓力；
F推——推料系數(shù)
綜上所述，總的沖壓力為,
F總=F+F卸+F頂+F推=387.829+17.45+21.33+19.39=446KN
5.5.壓力中心的計算
采用解析法求壓力中心，
該副模具中，尺寸都是沿X軸Y軸對稱，所以力到X軸和到Y(jié)軸的力臂都是0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）
XG=（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）
所以沖壓力到X軸的力臂；YG=0，到Y(jié)軸的力臂；XG=0,即模具的壓力中心為（0，0）。
5.6.壓力機的選用
初步確定壓力機的型號：
F公稱≥F總
因此選擇壓力機的型號為：JD21-100開式雙柱固定臺壓力機
型號為JD21-100壓力機的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
1000
墊板尺寸/mm
孔直徑200
滑塊行程/mm
120
厚度100
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
75
模柄孔尺寸/mm
直徑60
深度80
最大封閉高度/mm
400
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
85
滑塊中心線至床身距離/mm
480
床身最大可傾角
工作臺尺寸/mm
前后600
左右1000
第六章、凸、凹模刃口尺寸計算
6.1.落料、沖孔凸、凹模刃口尺寸
6.1.1.計算原則
設(shè)計落料，切邊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。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，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，間隙對沖壓力的影響不大。
沖壓間隙對斜料力、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、從凸模孔口中推出或頂出零件都將省力。一般當(dāng)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。
沖壓間隙對尺寸精度的影響：
間隙對沖壓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，沖壓間隙對斷面質(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，沖壓模具壽命最長，沖壓力、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壓件斷面質(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，當(dāng)對沖壓件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對沖壓件的質(zhì)量要求不是很高時，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)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計沖孔模時，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，一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級選?。粚τ谛螤顝?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來選?。粚τ谌锌诔叽缒p后無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。磨損后無變化的尺寸除外。
6.1.2.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(zhǔn)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壓間隙，而且還可以放大基準(zhǔn)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(fù)雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設(shè)計制造。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時 dp=(dmin+XΔ)-δp
落料時 Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)-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；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
Zmin——最小沖壓間隙（mm）；
落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)- Δ
=120.2-0.5×0.4=240.5-0.02 0;
落料凸模尺寸：Ah1=(Amax-2Z)+ Δ
=120-2×0.06=119.880 +0.02;
沖孔凸模尺寸： Bj=(Amin+XΔ)- Δ/4
=49.7+0.5×0.2=49.80 +0.02;
沖孔凹模尺寸： Bh=(Amin+2Z)- Δ/4
=49.8+2×0.06=49.92-0.02 0;
6.2.拉伸模
凸凹模圓角半徑對拉伸工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進入凹模時，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模具的間隙。尺寸公差在最后一道工序考慮，本次設(shè)計只有一道拉伸，所以本次設(shè)計模具間隙選擇1.1t。
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 +0.5Δ）
凹模尺寸為
Ld=（Lp+0.5Δ+Z）
其中 L—拉伸件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—拉伸件的尺寸偏差
Ld—拉伸凹模的基本尺寸
Lp—拉伸凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計算如下，制件標(biāo)注外形尺寸，按此公式計算
凹模尺寸為
Ld=（Lmax–0.75Δ）
=100
凸模尺寸為
Lp=（Ld–0.75Δ–Z）
=97.8
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。
6.3.翻孔模尺寸計算方法
利用模具把板料上的孔緣或者是外緣翻成豎邊的沖壓加工方法叫做翻孔和翻邊，這是沖壓加工常用的加工方法。使用比較廣泛。
本次設(shè)計為內(nèi)孔翻邊設(shè)計，也叫翻孔，主要的變形是坯料受切向和徑向拉伸，越接近預(yù)孔邊緣變形越大。因此，圓孔翻邊的失敗往往是邊緣拉裂，拉裂與否取決于拉伸變形的大小，圓孔拉伸的變形程度用翻孔前預(yù)孔直徑d與翻孔后的平均直徑D的比值K表示。
K=d /D
K為翻邊系數(shù)，顯然，K值越小，變形程度越大，圓孔翻邊時孔邊瀕臨破壞的翻邊系數(shù)，稱為最小翻邊系數(shù)。（也叫極限翻邊系數(shù)）
最小翻邊系數(shù)的大小，主要取決于材料的塑性，預(yù)孔的表面質(zhì)量和硬化程度，材料的相對厚度、凸模工作部分的形狀等因素。
本次設(shè)計的材料是Q235，厚度為1.0，屬于軟鋼，查表得極限翻邊系數(shù)為0.65-0.68，而實際計算K=49.8/61=0.8164，由于0.8164＞0.68，所以能一次翻孔。
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計
工作時，將條料送入導(dǎo)料板12內(nèi)，壓力機滑塊下行，凸凹模14與凹模11落下圓片?；瑝K再下行，凸凹模14與拉深凸模7開始進行拉深，與此同時，沖孔凸模9與小凸凹模26沖出內(nèi)孔并與拉伸凸模7進行翻孔，同時完成兩個工序。
沖床滑塊上行，上下頂料銷10和24將沖孔的廢料頂出，下模頂料塊6通過小型氮氣缸，頂出產(chǎn)品，同時完成拉伸和翻孔工序。
為了保證沖孔翻邊等工序的正常進行，拉深凸模應(yīng)低于落料凹模上平面1.5~2mm。本模具生產(chǎn)效率雖高。但刃口部分進入凹模較長，容易磨鈍，模具制造和修理也較復(fù)雜。
凸模，沖頭，凹模材料，因制件形狀簡單，總體尺寸不大，選用整體式圓形凹模較為合理，選用Cr12MoV為凸模，凹模材料。在設(shè)計模具時，考慮到模具結(jié)構(gòu)，凹模內(nèi)腔空間比較小，只能采用打料結(jié)構(gòu)，剛性卸料。
7.1.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（3.46）、
厚度H=Kd（≥15mm）
式中：d——沖壓件的最大外形尺寸，d1=120,
K——系數(shù)，查表得K=0.36
則 H1=0.36×120=43.2mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=43.2-64.8
最小D=206.4mm，最大D=249.6mm，由《模具設(shè)計指導(dǎo)》表，凹模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為φ250。
其零件參數(shù)如下表所示：
凹模周界
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
φ250×55
220
260
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號
上墊板
凹模
固定板
φ240×10
φ250×55
φ250×18
圓柱銷
卸料螺釘
螺釘
螺釘
圓柱銷
φ10×80
M8×60
M10×80
M10×50
φ8×40
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在220~260mm之間，查《模具設(shè)計指導(dǎo)》，上模座480×330×40，下模座480×330×50，導(dǎo)柱35×140，45×140，導(dǎo)套50×80×60，導(dǎo)套55×80×60。
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
8.1.落料凹模的設(shè)計
材料Cr12MoV，硬度：58～62HRC
（如圖）
8.2.沖孔凸模的設(shè)計
材料Cr12MoV，硬度：58～62HRC
（如圖）
8.3.拉深凸模的設(shè)計
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
8.4.沖翻孔凸凹模的設(shè)計
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖）
8.5.凸凹模的設(shè)計
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖）
8.6.頂料塊的設(shè)計
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖）
第九章、模具的總裝配
1、確定裝配基準(zhǔn)件
應(yīng)以凸凹模為裝配基準(zhǔn)件。首先要確定凸凹模在上模板上的位置，安裝凸凹模組件， 確定凸凹模組件在上模板上的位置， 然后用平行板將凸凹模組件和上模板夾緊，在上模板上劃出彎曲孔線，進而安裝好上模板上的其他組件。
2、安裝上模部分
檢查下模部分各個零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝下模，同時調(diào)整沖壓間隙和拉深間隙， 將下模系統(tǒng)各零件分別裝于下模座內(nèi)。
3、安裝模具的樹脂壓縮部分
4、自檢
按沖模技術(shù)條件進行總裝配檢查。
5、檢驗
6、試沖
設(shè)計小結(jié)
此次畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)完沖壓工藝與模具設(shè)計，模具制造工藝和大部分專業(yè)課并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進行的，這次設(shè)計使我能夠綜合運用沖壓工藝與模具設(shè)計中的基本理論，結(jié)合生產(chǎn)中所學(xué)的新知識、獨立分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度的冷沖壓模具的能力。通過分析，擬定設(shè)計方案，完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等一系列復(fù)雜工作，最終完成此次的設(shè)計任務(wù)。
通過這次設(shè)計使我初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度的沖壓模具的工藝規(guī)程和掌握運用模具設(shè)計的基本原理和方法，同時也學(xué)會了熟練運用有關(guān)參考資料，圖表等基本技能，增強了自我的讀圖和繪圖能力，從而使我在能力方面又提高了一個臺階，為今后從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
致 謝
對三年來辛勤教導(dǎo)我的老師和學(xué)校致以最崇高的敬意！
對本次畢業(yè)設(shè)計指導(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)計開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)識、在實際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達(dá)的胸襟，時刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。
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