車軸蓋沖壓模具設(shè)計(jì)【直徑90】,直徑90,車軸,沖壓,模具設(shè)計(jì),直徑,90
摘 要
本次設(shè)計(jì)了復(fù)合沖壓模具。首先要對(duì)沖壓模具進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對(duì)比確定模具架及壓力機(jī)，確定壓力機(jī)的型號(hào)。再分析對(duì)沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計(jì)的模具。得出將設(shè)計(jì)的模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計(jì)過程表達(dá)出來。
在說明書中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計(jì)的意義，對(duì)沖壓件的工藝分析，工藝方案的確定。通過，對(duì)零件排樣圖的設(shè)計(jì)，完成了材料利用率的計(jì)算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算和沖裁模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算。最后對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計(jì)模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計(jì)方案畫出模具各零件圖和裝配圖。
關(guān)鍵字：沖壓；工藝:模具結(jié)構(gòu)
Abstract
A molding tool for designing a set ofly hurtling bore, falling anticipating.Want to proceed the craft analysis to the washer first, analyze through craft with contrast certain molding tool a model number for and pressure machine, making sure pressure machine.Analyze again to wash to press a molding tool for processing apply the type the choice a molding tool for needing design.Get a molding tool for will designing type empress expresses out each work zero parts design process of the molding tool.
In text file the first part, described to wash the development condition that press the molding tool primarily, explain to wash the importance that press the molding tool and the meaning of this design, to craft that washing and pressing the piece analyzes, the craft project really settles.Pass, line up the design of the kind diagram to the spare parts, complete the calculation of the material utilization.Proceed again the calculation that wash cut the craft dint with wash to cut mold work part of designs calculation.Finally to the design of the main the parts of zero with the choice of the standard piece, draw for this design molding tool to take shape the offering with the molding tool according to, and for assemble each size of diagram offering according to.The design project passing before draws an each spare parts of molding tool diagram with assemble the diagram.
Keyword:Wash to press;Fall to anticipate to hurtle the bore;Molding tool construction
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
第1章 零件的分析 5
1.1 零件的工藝性分析 5
1.1.1 設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)容 5
1.1.2 材料的性能 5
1.2 工藝方案分析 6
1.2.1 方案種類 6
1.2.2 方案比較 6
1.3 拉深工藝計(jì)算 7
1.4 一次翻邊工藝的計(jì)算 8
第2章 設(shè)備的選擇 9
2.1 落料所需要的力的計(jì)算 9
2.2 拉深所需要的力的計(jì)算 10
2.3 沖孔所需要的力的計(jì)算 10
2.4 翻邊所需要的力的計(jì)算 11
2.5 選擇壓力機(jī) 11
第3章 模架的確定 13
第4章 排樣設(shè)計(jì) 14
第5章 工作零件的設(shè)計(jì) 15
5.1 落料工序的計(jì)算 15
5.2 拉深工序的計(jì)算 16
5.3 沖孔工序的計(jì)算 17
5.4 翻邊工序的計(jì)算 18
第6章 輔助結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)及選用 19
6.1 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
6.2 凸凹模固定板 19
6.3凸模固定板 19
6.4 墊板 19
6.5 卸料板 20
6.6操作與定位方式 20
第7章 模具工作過程 21
結(jié)論與展望 22
致謝 23
參考文獻(xiàn) 24
第1章 零件的分析
1.1 零件的工藝性分析
1.1.1 設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)容
圖2-1 工件圖
原始資料：如圖2-1所示
零件材料：為10；厚度：為1.2mm；生產(chǎn)批量：屬于大批量生產(chǎn)
根據(jù)圖1可以知道，零件為拉深翻邊圓筒件。根據(jù)GB/T15055-2007f沖壓件未注公差尺寸極限偏差可查得寬，，翻邊尺寸為。要生產(chǎn)此零件，需要在模具上進(jìn)行四個(gè)工序，分別是落料，拉深，沖孔，翻邊。這四個(gè)工序可以在一副模具上完成，也可以在兩、三或者四副模具上完成，其需要在幾副上完成主要根據(jù)零件的外型和翻邊的次數(shù)以及拉深的次數(shù)來確定
1.1.2 材料的性能
10并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。保證機(jī)械性能,不保證化學(xué)成分,不能熱處理,機(jī)械性能較低,比較常用,價(jià)格便宜。
1.1.3 沖壓成型工藝分析
此工件為10，厚度為1.2mm, 具有良好的沖壓性能，適合沖裁，具有良好的沖壓工藝性。主要工藝難點(diǎn)在于兩個(gè)精度要求，及其零件的形狀不規(guī)則，在大批量的生產(chǎn)條件下，要保證生產(chǎn)效率。選取合理的模具類型、結(jié)構(gòu)，采用最經(jīng)濟(jì)的制模工藝。因?yàn)樵摿慵寺淞稀_孔、拉深,翻邊這4道工序
1.2 工藝方案分析
1.2.1 方案種類
根據(jù)制件工藝性分析，要加工此零件，分析出以下兩種方案。
方案一：落料拉深沖孔翻邊單工序,共4道工序
方案二：先落料單工序模具,然后復(fù)合沖裁模方案一次性實(shí)現(xiàn)沖孔,翻邊和拉深零件的生產(chǎn)。
1.2.2 方案比較
方案二屬于復(fù)合沖裁模。模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但需要兩道工序，再加之此制件生產(chǎn)批量大，尺寸較小，這種方案生產(chǎn)率低，一般不宜采用。
方案一為單工序，在同一部位同時(shí)完成了零件的生產(chǎn)，對(duì)于這種大批量生產(chǎn)零件，大大的提高了生產(chǎn)效率。故選用方案二。
1.3 拉深工藝計(jì)算
題目：如圖，求圖示的筒形件的毛坯展開尺寸
拉深次數(shù)，各次成品尺寸。
材料：10#。
料厚：1.2mm。
解：
1、 在實(shí)際計(jì)算中，要增加修邊余量，
由 ，查表8-15得
當(dāng)H=20~50mm時(shí)，取1mm。
2、 計(jì)算毛坯展開尺寸
如圖，d=90mm，h=20mm，H=1+20，r=2mm。
由公式8-54得
=117.66
3、 確定是否采用壓力圈
根據(jù)上面附表，第一次拉深時(shí)，采用壓邊圈。
查表8-14得，第一次許用極限拉深系數(shù)為0.55，
得，
，由上面知，不需要壓邊。
隨著D減小，增大，以后各次都不需要壓邊。
4、 確定拉深次數(shù)
由
，查表8-14得
首次拉深的極限拉深系數(shù) 0.55。
工件總的拉深系數(shù) =0.68
因m>m1，故工件能一次拉深成形。
1.4 一次翻邊工藝的計(jì)算
d0=Dm-2(h-0.43r-0.72t)=26.2-2x(6-0.43*1.5-0.864)=26.2-22.552=17.218mm
板料的相對(duì)厚度d/t=17.636/1.2=14.7查得模具最小翻邊系數(shù)為0.55，而：>，所以可以一次翻邊成功。通過以上分析可知拉深和翻邊均能一次成形，零件可以一次實(shí)現(xiàn)落料、拉深、沖孔、翻邊4道工序。由于拉深為無凸緣、無壓邊圈拉深，先落料（落料尺寸為拉深毛坯尺寸），再拉深（拉深到設(shè)計(jì)深度），最后沖孔和翻邊。需要指出的是沖孔、翻邊2個(gè)工序必須放在拉深完成后進(jìn)行，否則，會(huì)影響所沖孔的大小，并會(huì)出現(xiàn)翻邊后R1.5mm處開裂，翻邊高低不平的現(xiàn)象。綜上可知，模具類型選選用復(fù)合模具更為經(jīng)濟(jì)
第2章 設(shè)備的選擇
由于該零件的生產(chǎn)過程要經(jīng)過落料，拉深，沖孔，還有翻邊四道工序，且是先落料，再拉深，再?zèng)_孔，最后翻邊，其模具類型選擇復(fù)合模形式。所以在選設(shè)備的時(shí)候要先計(jì)算哪個(gè)工序需要的力大些，其次還需考慮最大的力是否在壓力機(jī)安全范圍內(nèi)等等，以下是壓力機(jī)選擇要考慮的基本因素：
1 沖壓設(shè)備的類型和工作形式是否使用于應(yīng)完成的的工序；是否適合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求；
2 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要；
3 沖壓設(shè)備的裝模高度，臺(tái)面尺寸，行程等是否適合完成工序所用的模具；
4 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。
以下分別計(jì)算各個(gè)工序所需的力：
2.1 落料所需要的力的計(jì)算
1 沖裁力的計(jì)算 =Ltτ
其中 --------沖裁力，單位為N；
t---------材料厚度，單位為mm；
τ---------材料抗剪強(qiáng)度，單位為MPa；對(duì)10鋼 取296MPa；
L---------沖裁周長(zhǎng)，單位為mm。
考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動(dòng)，材料機(jī)械性能的變化，材料厚度的偏差等因素，實(shí)際所需沖裁力還必須增加30%，即 F=1.3=1.3Ltτ
所以=98204.62N F=127666.02N
2 頂件力：
卸料力：
因?yàn)椴牧蠟?0鋼，查得：，（取0.05）
所以：，
3 總沖裁力 =F+ +=1384.69KN
2.2 拉深所需要的力的計(jì)算
1 拉深力的計(jì)算
=1021.9KN
------工件直徑
------材料抗拉強(qiáng)度極限在(300----440)Mpa之間，取最大值440Mpa
-------拉深系數(shù)
t -------材料厚度
2 壓邊力的計(jì)算
式中：拉深比：k=D/d
最大拉伸力： （近似計(jì)算）
3 拉深總工藝力
=P+ =1024.4KN
2.3 沖孔所需要的力的計(jì)算
沖裁力 =Ltτ
其中--------沖裁力，單位為N；
t---------材料厚度，單位為mm；
τ---------材料抗剪強(qiáng)度，單位為MPa；對(duì)10鋼 (半硬)取296MPa；
L---------沖裁周長(zhǎng)，單位為mm。
考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動(dòng)，材料機(jī)械性能的變化，材料厚度的偏差等因素，實(shí)際所需沖裁力還必須增加30%，即
F=1.3=1.3Ltτ
所以=19669.92N
F =25570.90N
2.4 翻邊所需要的力的計(jì)算
翻邊力的計(jì)算P=1.1 t (D-d)=7454.17N
t-------材料的厚度
------材料的屈服強(qiáng)度
D-------翻邊后孔中徑
d-------預(yù)沖孔直徑
2.5 選擇壓力機(jī)
根據(jù)以上幾個(gè)工序所計(jì)算的結(jié)果，落料的沖裁力最大，且該沖壓件選擇的模具類型為復(fù)合模，這類模具在工作的時(shí)候是一道工序一道工序完成，在受力的時(shí)候各個(gè)工序所受的力不和其他的工序重疊，就是說在選設(shè)備的時(shí)候根據(jù)在各個(gè)工序里的最大力來選，且所受的力在安全范圍內(nèi)。所以此副模具就是根據(jù)落料工序的總工藝力來初選壓力機(jī)。
1 對(duì)于落料沖裁工序,壓力機(jī)的公稱力應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的1.1-1.3倍 P≥(1.1-1.3)
其中P-------壓力機(jī)的公稱力
F-------沖裁力的總沖壓力
P ≥ 1800.11KN
2 沖壓設(shè)備的選擇
沖壓設(shè)備選擇的要求：
1) 壓力機(jī)的行程大小，應(yīng)能保證成型零件的取出與毛坯的放入。
2) 壓力機(jī)的工作臺(tái)面尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，還需留有安裝固定的余地，但是在過大的工作臺(tái)上安裝很小尺寸的沖模時(shí)，工作臺(tái)的受力條件也是不理想的。所選的壓力機(jī)的工作臺(tái)面尺寸應(yīng)與沖模的平面尺寸相適應(yīng)。
3) 模具的閉合高度：模具在閉合時(shí)，上模座的上表面到下模座的下表面之間的距離。壓力機(jī)的閉合高度H：滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)面到滑塊下端面的距離。該距離一般是可以調(diào)整的，故一般的壓力機(jī)均由最大閉合高度和最小閉合高度。
4) 壓力機(jī)的噸位要與總的沖壓力相適應(yīng)。
根據(jù)所計(jì)算出的總沖壓力F=1800.11kN。初步選擇公稱壓力為2500kN的閉式單點(diǎn)單動(dòng)壓力機(jī)J31-250。其基本參數(shù)如下表1：
表1 J31-250基本參數(shù)
公稱壓力
2500kN
滑塊行程
315mm
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)
20次/min
最大閉合高度
490mm
閉合高度調(diào)節(jié)量
200mm
工作臺(tái)尺寸（左右）
1000mm
工作臺(tái)尺寸（前后）
950mm
標(biāo)稱壓力行程
10.4mm
導(dǎo)軌間距離
900mm
滑快底面前后尺寸
850mm
拉深墊壓緊力
400KN
第3章 模架的確定
模架是標(biāo)準(zhǔn)件，各類模架的結(jié)構(gòu)和尺寸已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。模架由五部分組成，上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套和模柄，但標(biāo)準(zhǔn)模架不帶模柄。導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間的導(dǎo)向?qū)δ＞咛峁?dǎo)向。
按照導(dǎo)柱和導(dǎo)套布置的位置和數(shù)量，模架分為四類。
后側(cè)導(dǎo)柱式：其開敞性好，便于操作，導(dǎo)柱分布不對(duì)稱，受力不平衡，拔模不方便，適于沖裁形狀比較簡(jiǎn)單、小型、間隙較大的零件時(shí)使用的模具。
對(duì)稱導(dǎo)柱式：僅限于前后操作，受力平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，拔模方便，兩根直徑不同，防止誤裝配。
對(duì)角導(dǎo)柱式：條料可從前后、左右兩個(gè)方向送進(jìn)，操作教方便，導(dǎo)柱對(duì)稱分布，受力平衡，拔模方便。多用于窄長(zhǎng)的級(jí)進(jìn)模
四導(dǎo)柱式：導(dǎo)向平穩(wěn)，精度高，用于高精度級(jí)進(jìn)模，重載荷沖模。
經(jīng)分析考慮，車軸蓋零件屬于形狀不復(fù)雜，小型，且所選用的模具類型為復(fù)合模，各工序依次按一定順序進(jìn)行，所以要求要方便操作，依次選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架。
模架的外形尺寸主要由凹模尺寸決定。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、且對(duì)于此副模具的話，主要有落料的凹模來確定長(zhǎng)以及寬，模具的閉合高度則有設(shè)計(jì)的上模，下模，以及模具的一些配件來決定，對(duì)于此復(fù)合模，應(yīng)該先考慮他的閉合高度，其次才是它的寬度和長(zhǎng)度，所以要合理選擇模架，就有必要考慮它的工作零件以及配件的合理高度，這樣才能合理的選擇模架。
第4章 排樣設(shè)計(jì)
根據(jù)工件的開關(guān)，確定采用無廢料的排樣方法不可能做到，但能采用有廢料和少廢料的排樣方法。經(jīng)多次排樣計(jì)算決定采用，
1）搭邊設(shè)計(jì)
板料厚度t=1.2mm, 工件邊長(zhǎng)L>50mm, 所以a=2.9mm, a=3mm。
送料步距A=127mm, 條料寬度B=130mm。
2）排樣布局
3）材料利用率計(jì)算：
S=6035.22mm
=×100%=×100%=×100%
=72.9%
式中，—材料利用率；
S—工件的實(shí)際面積；
S—所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；
A—步距（相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離）
B—條料寬度。
第5章 工作零件的設(shè)計(jì)
5.1 落料工序的計(jì)算
沖裁件的尺寸精度主要決定于凸、凹模刃口尺寸及公差，模具的合理間隙也是靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。其計(jì)算方法是：
（1）因?yàn)闆_出的孔，落下的料都有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模刃口尺寸，而沖孔的小端尺寸等于凸模刃口尺寸。
（2）在測(cè)量與使用中，沖孔能測(cè)量到小端尺寸，落料件能測(cè)量大端尺寸。
（3）從產(chǎn)品的使用性能看，孔必須控制最小端尺寸，落料的外形尺寸要控制最大端尺寸。
（4）凸、凹模的設(shè)計(jì)原則
沖孔時(shí)，設(shè)計(jì)計(jì)算以凸模為準(zhǔn)，間隙放大在凹模刃口上。
落料時(shí)，設(shè)計(jì)計(jì)算以凹模為準(zhǔn)，間隙縮小在凸模刃口上。
（5）考慮磨損（名義尺寸）
沖孔時(shí)，凹模越磨越小，凸模設(shè)計(jì)應(yīng)取制件尺寸公差范圍內(nèi)移大尺寸
落料時(shí)，凹模越磨越大，凹模設(shè)計(jì)應(yīng)取制件尺寸公差范圍內(nèi)移小尺寸
（6）凸、凹模刃口的制造公差：制件上未注公差，非圓形件按級(jí)精度，模具比其高2~3精度即級(jí)或級(jí)，圓形件按~級(jí)精度
凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算與加工方法有關(guān)，有分開加工和配合加工，分開加工是指凸模和凹模分別按各自圖樣上標(biāo)注的尺寸及公差進(jìn)行加工，沖裁間隙由凸、凹模刃口尺寸及公差保證。其可以凸、凹模具有互換性，便于成批制造，但受沖裁間隙的限制，要求凸、凹模的制造公差較小，主要適用于簡(jiǎn)單規(guī)則形狀（圓形、方形或矩形）的沖件。配合加工是指先按圖樣設(shè)計(jì)制造其中一件（沖孔先做好凸模，落料先做好凹模），再以此件做為基準(zhǔn)件，以基準(zhǔn)件為標(biāo)準(zhǔn)來加工另一件，使它們之間保持一定的間隙，圖紙上只要在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差；另一件只需要標(biāo)注基本尺寸（名義尺寸），并在技術(shù)要求中注明此件與那件（基準(zhǔn)件圖號(hào)）配合加工，保證雙面間隙，此時(shí)，和不受限制，取.=這種方法不僅容易保證凸、凹模間隙很小，而且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制做容易，故目前一般工廠都采用此種方法。在此模具中，用分開加工較為經(jīng)濟(jì)。
由表查得： =0.072 =0.096 則：-=0.090-0.063=0.024
又：=0.6(-)=0.0144 =0.4(-)=0.0096
x=0.5 =0.40
所以：
其中：---------模具的最大(最小)間隙
-----------落料凹模（凸模）尺寸
------------凹模（凸模）的制造公差
---------------磨損量
5.2 拉深工序的計(jì)算
（1）凹模圓角半徑
與毛坯厚度、零件的形狀尺寸和拉深方法有關(guān)，可查設(shè)計(jì)資料確定，當(dāng)無法蘭拉深且料厚在1.5-1.0時(shí)：
=（5-8）t=6-9.6 取=6
（2）凸模的圓角半徑
原則上，=，但是由于本制件由一次拉深而成，所以等于零件的圓角半徑，即：=2
（3）凹、凸模的間隙C
決定間隙C時(shí)，不僅要考慮材質(zhì)和料厚，還要考慮工件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求。用壓邊圈時(shí)，C=kt，查表得k=1.2，所以C=1.44mm。
（4）凹、凸模的工作尺寸
由于零件是外形尺寸有要求，故拉深以凹模為基準(zhǔn)，按合理間隙確定凸模尺寸。
查得： 所以：
凹模尺寸：
凹模尺寸：
其中：------------凹模（凸模）工作部分尺寸
------------ 凹模（凸模）的制造公差
----------------磨損量
C------------------拉深時(shí)凹、凸模的單面間隙
D------------------拉深件的外形尺寸
5.3 沖孔工序的計(jì)算
在第一章已計(jì)算沖孔的孔徑，根據(jù)本章的落料工序的敘述可以計(jì)算出沖孔的凹、凸的刃口尺寸。
由表查得： =0.072 =0.096 則：-=0.090-0.063=0.024
又：=0.6(-)=0.0144 =0.4(-)=0.0096
x=0.5 =0.30
所以：
其中：---------模具的最大(最小)間隙
------------沖孔凹模（凸模）尺寸
------------凹模（凸模）的制造公差
----------------磨損量
5.4 翻邊工序的計(jì)算
（1）第一章計(jì)算了該零件可以一次翻邊完成，且在根據(jù)圖1知翻邊凸模的直徑：D=25
（2）凸模的圓角半徑 R=4.335 R取4
其中：D--------翻邊孔直徑
d--------預(yù)沖孔直徑
t--------材料厚度
（3） 翻孔間隙: 單邊間隙： Z/2=（0.75-0.85）t=0.9-1.02 取1.02 Z=2.04
第6章 輔助結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)及選用
6.1 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
廢料由凸模入凹模洞口中，積累到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大，因此凸凹模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。
6.2 凸凹模固定板
凸凹模固定板形狀與凹模板一致，如圖所示：
6.3凸模固定板
凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸與凹模板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩９潭ò宓耐鼓０惭b孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。凸模固定板為圓形，厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍。
6.4 墊板
沖裁時(shí)，如果凸模的端部對(duì)模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時(shí)需要在凸模端部與模座之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。即下列情況下雨加墊板。
式中 —凸模端面的壓應(yīng)力，其數(shù)值為；
—模座材料下雨壓應(yīng)力，其數(shù)值：鑄鐵約為100MPa，鋼約為200 MPa；
—沖裁力；
—凸模上端面面積。
墊板的下載與凸模固定板一致，厚度一般取4～12mm。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度Ra≤0.32～0.63。
由于本套模具選用壓入式模柄，在上模座與凸模固定板之間也必須安裝墊板
6.5 卸料板
卸料板同樣為和凹模板一致，卸料板材料選A3或（45）鋼，不用熱處理淬硬。
取卸料板與凸凹模的雙面間隙為0.1～0.3mm.
卸料板上設(shè)置幾個(gè)卸料螺釘。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。如下圖所示：
6.6操作與定位方式
零件中批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和固定擋料銷。
第7章 模具工作過程
有上面可知模具為倒裝復(fù)合沖裁模。上模部分有凹模與沖孔凸模，通過沖孔凸模固定板、墊板由銷釘定位、螺釘固定裝在上模座上。凸凹模通過凸凹模固定、墊板裝在下模座上。采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，導(dǎo)柱布置在兩側(cè)。為防止裝反，兩個(gè)導(dǎo)柱的直徑有同。為了推件與卸料，上模裝有由推桿、推板、推桿與推件板組成的剛性系統(tǒng)。下模裝有由卸料、卸料螺釘與橡皮組成的彈性卸料系統(tǒng)。彈性卸料對(duì)條料起校平作用。沖載時(shí)，落料凹模將彈性卸料板壓下，沖孔凸模也進(jìn)入沖孔凹模孔中，同時(shí)完成沖孔與落料。當(dāng)上?；爻虝r(shí)，彈性卸料板在橡作用下將條料從凸凹模上卸下，而推桿受到橫桿的推動(dòng)，通過推板、推桿與推件板將沖件從凹中推出，沖孔廢料由凸凹?？字新┏?。條料的定位依靠左側(cè)的兩個(gè)活動(dòng)導(dǎo)料的方法在復(fù)
合模中的應(yīng)用較多，它不影響彈性卸料板對(duì)條料的壓平作用。
而倒裝復(fù)合模的主要的優(yōu)點(diǎn)是廢料能直接從壓力機(jī)漏料孔落下，沖載件從上模落下，比較容易取出這些排出件，因此操作方便安全，有利于倒裝復(fù)合模的安裝送料裝置，生產(chǎn)效率較高，所以應(yīng)用比較廣泛。
結(jié)論與展望
本次沖壓模具的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用了大學(xué)期間所學(xué)的相關(guān)知識(shí)。通過本次設(shè)計(jì)，基本上已經(jīng)掌握了沖壓模具的設(shè)計(jì)過程和方法，查閱文獻(xiàn)收集資料途徑，培養(yǎng)了良好的設(shè)計(jì)思路，為以后從事模具設(shè)計(jì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
為了提高生產(chǎn)效率和降低成本，在設(shè)計(jì)中盡量對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。但這也帶來如模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于安裝等問題。原模存在著最小壁厚的問題，最小壁厚取值大，浪費(fèi)材料，取值小模具的強(qiáng)度不能保證，設(shè)計(jì)時(shí)解決了最小壁厚與搭邊值之間的矛盾；使用定位裝置，避免了毛坯的偏移；凸模在工作時(shí)保證其強(qiáng)度時(shí)存在問題；給清理工作帶來不便，應(yīng)該改進(jìn)。
致謝
本設(shè)計(jì)的撰寫是在我的指導(dǎo)教師的精心指導(dǎo)和關(guān)心下完成的。從課題的選擇、方案制定、工作實(shí)施到設(shè)計(jì)的撰寫、修改無不滲透著老師的心血。老師以他們淵博的學(xué)識(shí)、卓越的才智、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和求實(shí)創(chuàng)新的工作作風(fēng)使我受益非淺，在學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)過程中給予我很大的啟迪與幫助，給我留下了極為深刻的印象，使我對(duì)以后的工作充滿信心。
在此設(shè)計(jì)完成之際，謹(jǐn)向幾年來關(guān)心我的工程技術(shù)學(xué)院所有老師致以崇高的敬意和衷心的感謝!同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中得到了同組同學(xué)的大力幫助和支持，在此一并致謝。
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智能沖壓工藝規(guī)劃系統(tǒng)的研究
摘要：本文對(duì)建立一個(gè)智能沖壓工藝設(shè)計(jì)知識(shí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。研究該系統(tǒng)的框架，對(duì)模型和知識(shí)推理模式進(jìn)行了介紹。對(duì)有些關(guān)鍵技術(shù)如沖壓工藝的可行性、排樣的最佳算法、智能地帶的布局和內(nèi)力計(jì)算進(jìn)行了研究。該系統(tǒng)可以改善工藝規(guī)劃效率。
關(guān)鍵詞： 排樣 KBS 知識(shí)模型 帶狀排樣法
1簡(jiǎn)介
沖壓工藝規(guī)劃是沖壓產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)核心項(xiàng)目。它是金屬成型應(yīng)用的一個(gè)重要組成部分，它與生產(chǎn)質(zhì)量、成本、生產(chǎn)率和工具壽命有直接的影響?，F(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展對(duì)沖壓提出了更高的要求，尤其是在沖壓工藝方面。多年來，相關(guān)研究已就如何在創(chuàng)新的環(huán)境加強(qiáng)工藝規(guī)劃的集成化和智能化程度進(jìn)行研究。近年來，通過生產(chǎn)金屬成形智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)、自動(dòng)化技術(shù)，整和了工藝規(guī)劃的原則。智能工藝規(guī)劃方法可以有效地提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。
[1].對(duì)于冷鍛序列的設(shè)計(jì)開發(fā)了一種基于PC的專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用基于塑性理論和實(shí)際考慮的規(guī)則。在美國俄亥俄州立大學(xué)一個(gè)稱作FORMEX的規(guī)則系統(tǒng)被Altan和他的同事們寫入多級(jí)冷鍛的工藝規(guī)劃程序語言中。[2].它依靠冷鍛零件各種形狀的廣泛分類。[3] 實(shí)施以知識(shí)為本的冷成形序列設(shè)計(jì)系統(tǒng)，采用設(shè)計(jì)規(guī)則確定建立一個(gè)可行的序列，然后使用有限元分析優(yōu)化這個(gè)序列。一個(gè)以知識(shí)為基礎(chǔ)的模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)被Cheok和他的同事精心設(shè)計(jì)出來。[4] 在新加坡國立大學(xué)。一些零件表象技術(shù)、沖壓零件識(shí)別和模具構(gòu)成也存在于這項(xiàng)工作中。在中國，華中科技大學(xué)的科學(xué)技術(shù)研究者們也開發(fā)出了基于知識(shí)系統(tǒng)的用于對(duì)小型金屬件沖壓級(jí)進(jìn)模的程序包。[5].使用特點(diǎn)，用戶可以在3D立體構(gòu)架下設(shè)計(jì)產(chǎn)品。在手工設(shè)置排樣后，用戶可以使用交互命令來開發(fā)帶裝布局設(shè)計(jì)。來自利物浦大學(xué)工業(yè)研究部門的研究者們也在研究沖壓工藝和沖裁模的專用系統(tǒng)。[6].他們的研究集中在分解較小的橋型廢料的形狀編碼和識(shí)別技術(shù)。[7]在上海沖壓模具和工具技術(shù)研究所的研究者們也開發(fā)出了級(jí)進(jìn)模的CAD/CAM系統(tǒng)。他們研究的該系統(tǒng)依靠特殊的相關(guān)數(shù)據(jù)來描繪工件和模具結(jié)構(gòu)。
上述研究的研究工作的目的是為了促進(jìn)金屬成形的發(fā)展。從金屬智能成型的回顧和分析中，使用智能設(shè)計(jì)的理論和方法來研究沖壓工藝規(guī)劃的步驟。在本文中介紹了應(yīng)用于沖壓工藝規(guī)劃的智能的系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)在處理一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)問題時(shí)是種強(qiáng)有力的工具。由專門知識(shí)構(gòu)成的智能系統(tǒng)可以用一種交互的方式協(xié)助用戶解決各種各樣的問題或疑問。[8].智能系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它試圖代表人類知識(shí)和專業(yè)知識(shí), 以一種實(shí)際和有效的途徑提供快捷、方便的知識(shí)。智能系統(tǒng)能夠完成一般需要專家才能完成的任務(wù)。它能自動(dòng)化實(shí)時(shí)利用現(xiàn)有的專業(yè)知識(shí),并解釋它的推理過程。沖壓工藝規(guī)劃是一個(gè)含有豐富知識(shí)的復(fù)雜設(shè)計(jì)過程。整合在沖壓工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)中智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是至關(guān)重要的。使用智能理論的沖壓工藝規(guī)劃智能系統(tǒng)被提出來。對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù),如集成產(chǎn)品知識(shí)建模和戰(zhàn)略規(guī)劃的綜合沖壓成形過程進(jìn)行了研究。在沖壓設(shè)計(jì)中包括各種各樣的知識(shí)，如專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)、多任務(wù)知識(shí)、非標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)。每一種知識(shí)都需要集成到該系統(tǒng)中。沖壓模具的核心是沖壓工藝。必須考慮到多種因素,如幾何形狀、技術(shù)要求、材料性能、沖壓件的可行性、工作程序安排、模具工具的結(jié)構(gòu)。沖壓工藝規(guī)劃是一種基于專家知識(shí)的創(chuàng)造性程序。智能系統(tǒng)技術(shù)可以改善制定沖壓工藝規(guī)劃的效率。
2系統(tǒng)構(gòu)架和框架
智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是建立和應(yīng)用的信息化模型制作。。該產(chǎn)品信息模型,包括三個(gè)階段：一種基于幾何的模型、一種基于特征的模型、一種基于智能的模型。基于幾何的模型描述零件的幾何拓?fù)湫畔?。由于零件的?shù)據(jù)信息不能被完整的描述、數(shù)據(jù)分離水平太低，幾何模型被特征模型取代。這個(gè)信息模型包括一組幾何實(shí)體。依靠此模型的工程語義模型，許多與設(shè)計(jì)相關(guān)的功能可以被實(shí)現(xiàn)。隨著人工智能的發(fā)展，智能模型開始被應(yīng)用。專業(yè)知識(shí)、設(shè)計(jì)過程的知識(shí),和相關(guān)的知識(shí)都包含在知識(shí)模型中[9、10]。智能模型支持表達(dá)和傳遞有用的信息。
本文主要概括了一種沖壓工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的定義有效且完整。它幾何了不同模型的優(yōu)點(diǎn)且能滿足幾何設(shè)計(jì)和推理過程。面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用到整合各種各樣的知識(shí)。此集成的知識(shí)系統(tǒng)模型可被共享和用于智能設(shè)計(jì)和產(chǎn)品信息溝通。
這個(gè)關(guān)于沖壓模具工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)構(gòu)架已經(jīng)被設(shè)計(jì)出來。這個(gè)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括一個(gè)圖形用戶界面,一個(gè)應(yīng)用程序系統(tǒng)、設(shè)計(jì)資源、知識(shí)工具,混合推理機(jī)制、基礎(chǔ)模型。在這個(gè)構(gòu)架中知識(shí)模型有不同的分類。知識(shí)模型從設(shè)計(jì)資源中獲取有用的信息，支持知識(shí)獲取和知識(shí)表達(dá)的程序。這個(gè)模型把有用信息轉(zhuǎn)移到知識(shí)庫。知識(shí)庫由CAD軟件支持。設(shè)計(jì)結(jié)果以3D模型、圖畫和資料庫的形式保存在知識(shí)庫中，它對(duì)在知識(shí)庫中不同零件的知識(shí)傳遞來說非常的重要。
3 實(shí)施方法和應(yīng)用
3.1沖壓智能模型的可行性論證
智能系統(tǒng)對(duì)沖壓工件的質(zhì)量、成本、模具壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)基于成熟的智能模型。此模型集成了規(guī)則庫、零件信息和結(jié)論庫。系數(shù)根據(jù)知識(shí)規(guī)則推理在知識(shí)庫得出。沖壓成型可行性可以從信息庫中零件信息和相關(guān)系數(shù)推出。在設(shè)計(jì)過程中被新結(jié)論擴(kuò)大的結(jié)果保存在結(jié)論庫中。
模型的智能推理過程和零件的規(guī)格相比有一定限度范圍的工藝參數(shù)。此規(guī)格
包括輸入輸出半徑、孔徑、孔板、孔網(wǎng)、槽、槽網(wǎng)。結(jié)果來證實(shí)零件的形狀是否符合模具工具加工。智能推理用于自動(dòng)和交互的方式。這樣做的目的是來研究沖壓該產(chǎn)品的可行性。智能推理的關(guān)鍵是確定基于零件厚度和相關(guān)系數(shù)的加工極限值。圖二所示為產(chǎn)品可行性論證模型的流程圖。
知識(shí)規(guī)則和設(shè)計(jì)結(jié)果保存在機(jī)械推理的數(shù)據(jù)庫中。零件的形狀可以在知識(shí)模型中修改。
由知識(shí)模型決定的沖壓工藝規(guī)劃是非常重要的一步，它同時(shí)也提供了選擇一個(gè)單步工序刀具或是復(fù)合工具或是一個(gè)改進(jìn)工具的方法。各種不同領(lǐng)域的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)都被保存在工藝規(guī)劃專業(yè)系統(tǒng)中。
知識(shí)庫的發(fā)展是基于規(guī)則表達(dá)的共同原則。這一步的目的是集成專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和零件
的形狀
3.2基于優(yōu)化算法的智能排樣模型
為了達(dá)到較高的材料利用率，空白的知識(shí)模型被建立，保存在知識(shí)庫中的結(jié)果是其他模塊建立的基礎(chǔ)。
在知識(shí)庫中有四種排樣類型：
● 一排列布局模式
● 與一排列相對(duì)的模式
● 兩排列布局模式
● 與兩排列布局相對(duì)的模式
建立這個(gè)知識(shí)模型的目的是改善材料的利用。由知識(shí)庫提供的限制情況可以由人類專家來選擇。這個(gè)知識(shí)模型控制著整個(gè)排樣的設(shè)計(jì)過程。
圖三所示為平面布局的等級(jí)體系結(jié)構(gòu)
第一種模式的作用是選擇粗略數(shù)值和計(jì)算工作區(qū)域的總體輪廓。此模式提供了原始參數(shù)。粗略數(shù)值的全部信息都由此得到，不管這個(gè)數(shù)字是否被概略畫出或是被選中。
第二種模式用來確定布局類型、角度范圍、布局大小和條帶區(qū)的寬度。
第三種模式中應(yīng)用了優(yōu)化算法。設(shè)計(jì)結(jié)果包括材料利用率、材料寬度和每步間隙都被保存在此模式中，不同布局的繪圖也同時(shí)生成。
在第四種模式中可以修改布局規(guī)劃的結(jié)果。最終參數(shù)包括每步間隙、材料寬度、各類網(wǎng)格和轉(zhuǎn)換能力。當(dāng)參數(shù)有所改變時(shí)，布局規(guī)劃圖可以被更新。
該知識(shí)的主要作用是布局規(guī)劃的算法優(yōu)化。該算法共有六步。
1.在圖形周圍最適合的矩形第一次生成。復(fù)制件和原件之間的距離是包含在接洽網(wǎng)中的。圖四說明了此種算法。
2.在兩個(gè)環(huán)形中間的值是經(jīng)過計(jì)算的。這兩個(gè)環(huán)形分解成線和圓弧的單元。每對(duì)元素中間的距離需要重新補(bǔ)償。然后就可以找到最短的距離。
3.計(jì)算出的最小值和所要求的值之間的差異就是誤差。當(dāng)誤差小于允許值時(shí)，排樣規(guī)劃就可以完成。另外，布局圖形需要沿著視野的方向移動(dòng)。
4.材料利用率可以以布局規(guī)劃的角度上被計(jì)算出來。
5.排樣圖形旋轉(zhuǎn)一定的角度。旋轉(zhuǎn)中心是矩形中心點(diǎn)附近的粗略數(shù)值。材料利用率在當(dāng)前角度下被計(jì)算出來。
6.排樣圖形旋轉(zhuǎn)到另外一個(gè)角度。重復(fù)第三部的的步驟，直到角度達(dá)到180度。 3.3帶狀布局的開發(fā)
帶狀布局的工序規(guī)則被集成于知識(shí)基礎(chǔ)級(jí)進(jìn)刀具設(shè)計(jì)。該智能模型的功能是：選擇零件位置，設(shè)計(jì)方位和安排帶狀工步距離。為了解決運(yùn)行程序，該規(guī)則應(yīng)該被制定的合理和有效。
自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊是智能模型中最重要的模塊。人工智能技術(shù)被應(yīng)用于此模塊中。此模型中的預(yù)處理模塊，包括定位產(chǎn)品模塊和從產(chǎn)品模塊中提取精確的信息。為了在修改模塊中生成一個(gè)模型，最初的設(shè)計(jì)工程被修改[11]。被修改的模塊代替了處理模塊。
3.3.1 自動(dòng)帶狀布局設(shè)計(jì)的預(yù)處理
1）確定零件的位置和排列。用戶可以用界面來確定預(yù)處理模塊中的一些參數(shù)。確定位置的過程可以和其他元素一起來做，例如：零件形狀、尺寸精度、和用戶要求。
零件的形狀也在智能模型中定義，結(jié)果被保存在知識(shí)庫中。
2）獲取零件精確信息。此精確信息應(yīng)該在帶狀布局知識(shí)庫中得到。有用的信息包括沖孔的精確信息和相對(duì)位置信息。由此種類型信息組成的知識(shí)模型將會(huì)決定零件的沖壓順序。這個(gè)設(shè)計(jì)過程的主要要求是為位置精度開發(fā)一種知識(shí)模型[12]。首先，零件的形狀被分成封閉的輪廓。輪廓的數(shù)目為n
K = {k1, k2, . . ., ki, . . ., kn} (1)
這里 ki 表示零件的第i個(gè)輪廓。所有輪廓間的相對(duì)關(guān)系包含在關(guān)系P中。如果在輪廓ki 和kj 之間要求精準(zhǔn)，這里存在(ki , kj) ∈ p。
p = {. . ., (ki , kj), . . .} ki , kj ∈ K, 1 ≤ i, j ≤ n(i _= j). (2)
每種類型的精確信息通過相關(guān)矩陣被保存在知識(shí)模型中。
3.3.2帶狀布局自動(dòng)設(shè)計(jì)
帶狀布局的自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊在知識(shí)模型中是最重要的一個(gè)。在知識(shí)模型中包含很多重要的規(guī)則，例如在一次單沖程中沖壓所有內(nèi)輪廓比較好。在下一個(gè)階段這個(gè)部分被切斷。有時(shí)候，如果沖壓點(diǎn)之間的距離非常小，一些內(nèi)輪廓就要被搬到下一階段進(jìn)行加工。如果沖壓點(diǎn)離分餾點(diǎn)太近的話，分餾點(diǎn)就需要被更改到下一階段。如果這里仍然有不合適的尺寸，一些點(diǎn)可以被移動(dòng)到下一階段。重復(fù)整個(gè)過程直到矩陣點(diǎn)間的每個(gè)尺寸都可以被接受。布局智能設(shè)計(jì)的核心是開發(fā)干涉點(diǎn)的智能模型[13]。
零件坯料被分成許多點(diǎn)的形式。這些點(diǎn)的名字是k1, k2, . . ., kn. 這里dij
是ki和 kj 之間最小的距離。矩陣的臨界值是S。如果dij
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