定位塊沖壓模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！?/h1>
定位塊沖壓模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！?沖孔落料復(fù)合模,定位,沖壓,模具設(shè)計(jì),沖孔,復(fù)合
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專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
外文出處
附 件 1. 原文； 2. 譯文
2011年3月
熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
摘要：
熱沖壓和高強(qiáng)度鋼材在汽車行業(yè)正越來越受歡迎。熱沖壓是通過加熱和按下推進(jìn)器水冷工具來實(shí)現(xiàn)鋼板高強(qiáng)度的一種工藝，冷卻系統(tǒng)對(duì)該工藝的影響很大。本文提出了一種對(duì)冷卻管道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)過程,介紹一種在冷卻系統(tǒng)上進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法的優(yōu)化程序。通過對(duì)每個(gè)單獨(dú)程序組件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),然后讓熱沖壓工藝和thermo-mechanically熱模擬相結(jié)合的優(yōu)化方案。
關(guān)鍵詞:
熱沖壓、有限元法(FEM),優(yōu)化
1概述
近年來,在不降低安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下減輕重量已成為汽車工業(yè)的研究重點(diǎn)。熱沖壓、高強(qiáng)度鋼對(duì)此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘車的安全系數(shù)。為了達(dá)到高強(qiáng)度，利用熱沖壓將高強(qiáng)度鋼加熱奧氏體溫度范圍，然后對(duì)其進(jìn)行迅速冷卻，馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生。在熱沖壓工藝中,工件的溫度必須保持在200°C以上，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度。到目前為止,很少有對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行研究的熱沖壓模具。
本文介紹了一種系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法,熱沖壓工具與冷卻系統(tǒng)達(dá)到最佳而快速。在這個(gè)例子中,冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化幫助進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法，隨后一系列的熱成形過程的數(shù)值thermo-mechanically熱模擬以及觀察傳熱和冷卻速率來優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，在高溫的沖壓工刀具運(yùn)動(dòng)需要的時(shí)間相對(duì)整個(gè)過程的時(shí)間較短。因此,熱沖壓過程必須有足夠的工具、合理的準(zhǔn)確性計(jì)算與短時(shí)間的快速設(shè)計(jì)。
模具的冷卻系統(tǒng)分析了包括這項(xiàng)議案的一項(xiàng)形成過程是很有必要的,可以提高預(yù)測(cè)精度。在本文中，第2章介紹了一輛汽車和其相應(yīng)的熱沖壓原件，第3章中介紹了優(yōu)化有限元分析的程序及進(jìn)化算法。隨后,結(jié)果通過熱分析與熱、光的優(yōu)化為熱沖壓模具設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。
2熱沖壓模具的冷卻
2.1動(dòng)機(jī)
提高了工藝流程的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)化了成形零件的特點(diǎn)、熱沖壓才能達(dá)到設(shè)計(jì)最佳狀況。因此,本研究的主要目的是優(yōu)化設(shè)計(jì)一種在經(jīng)濟(jì)冷卻系統(tǒng)熱沖壓工具才能獲得有效的冷卻速率的工具。到目前為止,只有很少數(shù)的人進(jìn)行了有關(guān)冷卻系統(tǒng)在熱沖壓工具的應(yīng)用。因此,先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法配以適當(dāng)?shù)姆抡婺Ｐ屯瓿梢蟮膬?yōu)化調(diào)查，達(dá)到工具和產(chǎn)品的快速完成和盡可能的精確。
2.2熱沖壓和模具冷卻的工藝特點(diǎn)
在直接熱成形工藝中,quenchable boronmanganese合金鋼熱沖壓和模具冷卻是常用。同時(shí),熱沖壓和模具冷卻是其中的一個(gè)具有代表意義的材料超高強(qiáng)度鋼。因此,在此研究中,熱沖壓和模具冷卻的鋁預(yù)表(阿塞洛USIBOR)被認(rèn)為是空白的材料。材料熱沖壓和模具冷卻的拉伸強(qiáng)度600MPa在臨界狀態(tài),材料的拉伸強(qiáng)度通過熱沖壓工藝顯著增加。更高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了熱沖壓工藝是通過快速冷卻至少27°的速度C / s[2]。作為在奧氏體冷卻淬火過程非常快馬氏體相變將發(fā)生。該微結(jié)構(gòu)提供與馬氏體與硬化的最終產(chǎn)品較高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1500兆帕。
2.3工具組件和檢驗(yàn)
原型的組成及其熱沖壓工具運(yùn)動(dòng)學(xué)是如圖1所示,最初的空白，該試驗(yàn)的一部分,在圖2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽簽儀式提出了一種深度的檢驗(yàn)的一部分是30毫米。
2.4沖壓模具冷卻系統(tǒng)
該工具設(shè)計(jì)必須考慮能夠達(dá)到的最大的降溫速率和熱沖壓零件的溫度分布均勻性。因此,冷卻系統(tǒng)需要被整合到工具。這冷卻系統(tǒng)冷卻管靠近工具輪廓目前認(rèn)為是一種有效的解決方案。然而,冷卻管的幾何形狀限制因在鉆井和約束也應(yīng)放置導(dǎo)管盡可能在盡可能的靠近但足以有效的冷卻遠(yuǎn)離工具輪廓,以避免任何塑性變形在熱成形工藝的工具。保證滿意繪制部分的特點(diǎn),整個(gè)活躍部位，該工具(沖壓、模具、壓邊及解決沖床)需要設(shè)計(jì)冷卻充分。
3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1優(yōu)化的進(jìn)化算法
圖3為每個(gè)工具的優(yōu)化程序。為優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)呈現(xiàn)在圖3。在這個(gè)過程中,冷卻在每個(gè)通道可優(yōu)化工具通過具體的進(jìn)化算法(EA),這是在發(fā)達(dá)的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大學(xué)德國),為優(yōu)化注塑工具適用于設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)在熱沖壓件工具[3、4]。作為約束條件進(jìn)行優(yōu)化,可得到的大小的連接器和插座,最低的墻以及nonintersection厚度的鉆孔因素也被考慮在內(nèi)。反推最小距離冷卻風(fēng)管和卸之間/裝載工具輪廓(a / x)和最小距離冷卻管(s)通過有限元分析確定。參數(shù)的冷卻系統(tǒng)如通道的數(shù)量(一根鏈條上的序貫孔),鉆孔每通道和直徑的孔洞每個(gè)工具組件也提供作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)的優(yōu)化。這些輸入?yún)?shù)可從現(xiàn)有的設(shè)計(jì)通過有限元模擬指南或?；谳斎氤跏冀馍呻S機(jī)參數(shù)通過EA或手動(dòng),由用戶。從初始解,EA創(chuàng)造新的解決方案經(jīng)過重組的電流修改他們的解決方案和隨機(jī)的。定義了隨后被用于約束的校正生成的解決方案和消除作廢的解決方案。所有的生成方案最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行有效的冷卻率和均勻冷卻。最后,最好的解決辦法為優(yōu)化冷卻通道選擇對(duì)選定的工具組件
3.2冷卻通道的優(yōu)化
在我們的研究,選定的管的直徑對(duì)8毫米和12mm 8毫米,12mm沖床、毫米到16毫米之間死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米為空白持有人。EA是用于儲(chǔ)放冷卻通道根據(jù)給定的輸入翻案和約束條件每個(gè)工具組件。優(yōu)化后的型材的8毫米直徑的渠道,為管道在圖4。
4最佳冷卻系統(tǒng)的評(píng)價(jià)
冷卻通道的渠道設(shè)計(jì)產(chǎn)生EA每個(gè)工具組件以不同的孔直徑和其冷卻性能進(jìn)行了評(píng)估,采用鐵模擬。
4.1熱學(xué)分析
在設(shè)計(jì)和開發(fā)階段的熱沖壓件工具,這是很重要的,估計(jì)熱沖壓工藝定性和定量地在很短的時(shí)間經(jīng)濟(jì)制造的工具。為了這個(gè)目的,兩個(gè)瞬態(tài)熱模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行利用ABAQUS /標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)隱式方法。在這個(gè)分析1.2379曾被選為鋼的刀具材料。這仿真模型包含4工具組件:沖床,死亡,壓邊和反拳。如表1所,選擇與優(yōu)化組合的零件冷卻通道的方法。V1是這種變體組合優(yōu)化工具和小冷卻風(fēng)管直徑大,而變種冷卻風(fēng)管。V2直徑。表1:設(shè)計(jì)工具的組合進(jìn)行有限元分析。摘要為了代表一系列生產(chǎn)流程,一個(gè)循環(huán)數(shù)的熱沖壓的過程模擬為一個(gè)周期傳熱分析。圖5的表明有限元模型包括邊界conditionsFigure 5:有限元模型和邊界條件。這種熱成形工藝的部分的樣機(jī)這樣的設(shè)計(jì)周期時(shí)間是30秒。在一個(gè)周期內(nèi),沖壓運(yùn)動(dòng)的形成需要3秒,這種工具關(guān)閉了17秒的空白,它可以使淬火另一個(gè)10秒開發(fā)工具和定位的下一步空白的工具。然而,在這種熱分析運(yùn)動(dòng)和變形工具坯料的卻沒有考慮到減少了計(jì)算量。因此,只有進(jìn)行了傳熱分析是在一個(gè)封閉的工具。在熱分析、淬火過程耗時(shí)的地方2017秒秒來代替,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)沖壓不考慮。假定空白有一個(gè)最初的穩(wěn)態(tài)溫度(Tb,0°C)由于850從950°C冷卻免費(fèi)在轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)境。最初的工具的溫度(Tt,0)假設(shè)為20°C在第一個(gè)周期和變化周期周期。冷卻介質(zhì)的溫度(Tc)假設(shè)為室溫。邊界的旁邊條件、材料性能的熱沖壓和模具冷卻的工藝要求從熱拉伸試驗(yàn),獲得了LFT舉辦(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大學(xué)Erlangen-Nurnberg、德國),和他在一起共同研究在熱沖壓被帶領(lǐng)[2]。在分析中,對(duì)流從空白和工具的環(huán)境(他),辦理在每一個(gè)工具,對(duì)流從工具融入到冷卻通道(hc)和傳熱熱空白是considered. c)工具(Here,??c,是the(CHTC接觸傳熱系數(shù)),描述了熱通量的數(shù)量從毛坯到工具。這通常取決于系數(shù)之間的差距的工具和d空白和接觸壓力p .它增加通常是作為接觸壓力的增加而增加。然而,在熱分析了CHTC壓力是無效的,依賴但是差距是使用相關(guān)系數(shù)。CHTC是假設(shè)為5000W°C / m2在零距離之間的空白和工具(缺口)和保持常數(shù),直到差距的增加而增加超越批判價(jià)值。
4.2 機(jī)械分析
仿真與傳統(tǒng)熱成形是不同的板料成形過程模擬,其中的分布規(guī)律在溫度或壓力的工具被忽視。為快速又簡(jiǎn)單的方法去分析熱成形工藝的工具與空白被建成有殼單元在其他的研究[5,6]。在這些研究中,研究溫度可能是分布式沿厚度的殼元素和用戶自定義函數(shù)的溫度,但這件工具是內(nèi)溫度不考慮。同時(shí),在仿真模型的加熱,在一系列的工具熱沖壓過程不被考慮。此外,殼模型,對(duì)接觸熱的問題只是足夠于相對(duì)較短的接觸時(shí)間[6]。因此,我們?cè)谘芯抗ぞ吆涂瞻着c體積元模擬仿制的順序的在一系列的傳熱過程。熱力的進(jìn)行仿真是ABAQUS /顯性。在熱分析、比較,整個(gè)形成和淬火工藝是仿制,而動(dòng)態(tài)溫度和應(yīng)力響應(yīng)的工具進(jìn)行了模擬接觸熱利用空白time-temperature依賴流動(dòng)應(yīng)力曲線。熱更準(zhǔn)確地表達(dá)了轉(zhuǎn)會(huì)應(yīng)該使用在接觸壓力CHTC場(chǎng)所依賴改變?cè)谛纬蛇^程。此外,氣溫依賴的熱導(dǎo)率和比熱也會(huì)考慮。然而,在通過熱分析,為號(hào)元素的增加,鐵的復(fù)雜性問題顯著的增加。在傳統(tǒng)的成形有限元模擬提出了一種自適應(yīng)網(wǎng)格可以通常用來閑了仿真時(shí)間,來獲得更多的精確解接觸面積。然而,自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化在計(jì)算在熱力不穩(wěn)定的原因分析。因此,一個(gè)雅致的網(wǎng)格更高的沖壓速度被認(rèn)為是減少模擬時(shí)間。傳熱系數(shù)的結(jié)垢因此,獲得相同的熱通量[7]。
學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
課 題：定位塊沖壓模具設(shè)計(jì)
專 業(yè)
學(xué)生姓名
班 組
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
完成日期
摘要
摘要
關(guān)于學(xué)校這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)了零件的沖孔落料復(fù)合模一套經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)課題精心制作，對(duì)我所學(xué)的模具設(shè)計(jì)與制造所有知識(shí)得到了一個(gè)全面的復(fù)習(xí)，經(jīng)過查詢我們的教材還有我們學(xué)校圖書館里的和我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題有關(guān)的書本，根據(jù)模具設(shè)計(jì)的相關(guān)流程進(jìn)行一步一步的不折不扣制作，把我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)設(shè)計(jì)過程給很清楚的寫在這份說明書上了。
在這次設(shè)計(jì)零件同樣先進(jìn)行了工藝的分析，工藝的計(jì)算，確定壓力機(jī)型號(hào)，再將各主要零部件的設(shè)計(jì)表達(dá)出來。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)零件設(shè)計(jì)說明書的第一個(gè)部分是對(duì)我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的第一套模具，零件坯料的沖孔落料復(fù)合模的工藝的分析，工藝的計(jì)算，主要零部件的設(shè)計(jì)。這次零件設(shè)計(jì)說明書的工藝計(jì)算，主要零件的設(shè)計(jì)。這都為選擇沖壓設(shè)備提供重要依據(jù)。也為本次模具設(shè)計(jì)的AutoCAD裝配圖，以及AutoCAD主要零件圖繪制提供了依據(jù)。
關(guān)鍵詞：沖壓模、定位塊、沖壓、模具設(shè)計(jì)
Ⅰ
- 15 -
目錄
摘要··················································································································Ⅰ
Abstract···········································································································Ⅱ
第一張 概述····································································································4
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的·························································································4
1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求·························································································4
1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)··················································································4
第二章 零件坯料工藝設(shè)計(jì)··············································································5
2.1分析零件坯料的工藝性···············································································5
2.1.1零件坯料工藝分析··················································································5
2.1.2確定零件坯料沖壓工藝方案····································································5
2.2 零件坯料的工藝計(jì)算·················································································6
第三章 零件坯料沖孔落料復(fù)合模模具零部件設(shè)計(jì)······································7
3.1零件坯料沖孔落料復(fù)合模，沖Φ6mm孔凸模的設(shè)計(jì)·······································7
3.2零件坯料沖孔落料復(fù)合模落料凹模設(shè)計(jì)·····················································8
3.3零件坯料沖孔落料復(fù)合模凸凹模設(shè)計(jì)·······················································8
3.4 零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸模固定板設(shè)計(jì)············································9
3.5零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸凹模固定板設(shè)計(jì)··········································10
3.6 零件坯料沖孔落料復(fù)合模，推件塊設(shè)計(jì)··················································11
3.7零件坯料沖孔落料復(fù)合模，墊板設(shè)計(jì)······················································12
第四章 零件坯料沖孔落料復(fù)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·········································14
4.1 零件坯料沖孔落料復(fù)合模模架的選擇····················································14
4.2 零件坯料沖孔落料復(fù)合模壓力中心計(jì)算·················································14
4.3零件坯料沖孔落料復(fù)合模模具裝配圖和零件的繪制··································14
總結(jié)··················································································································22
致謝··················································································································23
參考文獻(xiàn)·········································································································24
第一章 概述
1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的
1、在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題制作，對(duì)我們?cè)趯W(xué)校老師所教的專業(yè)知識(shí)和我們自己所自學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行一個(gè)鞏固。
2、在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中培養(yǎng)我們模具專業(yè)的學(xué)生在遇到問題時(shí)的分析能力和解決問題能力，還有能獨(dú)立的完成對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程的熟練制作。
3、在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我們模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的學(xué)生工作作風(fēng)以及責(zé)任心還有安全意識(shí)得到較大跨度的一個(gè)提升。
1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求
1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的圖紙圖幅量：一共要最少3張零號(hào)的圖幅工作量（其中最少要有1張零號(hào)裝配圖，剩下的不做要求）。
2、圖紙：最后答辯前上交的圖紙必須用AutoCAD繪制，畫圖時(shí)要更具繪圖標(biāo)準(zhǔn)去畫，最后要交1份AutoCAD圖紙和1份1：1打印出來的圖紙。
3、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的字?jǐn)?shù)要求：不少于6000字。
4、查看和畢業(yè)設(shè)計(jì)課題有關(guān)的各種資料，為順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)以及能順利畢業(yè)做好充分的準(zhǔn)備工作。
5、要求計(jì)算準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、圖面整潔，圖樣及標(biāo)注符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
6、要求編制的工藝規(guī)程符合生產(chǎn)實(shí)際。
7、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書要求文字通順，書寫工整。
1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)的的注意事項(xiàng)
1、相關(guān)安全的事宜：在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的樣品加工時(shí)一定要遵守各類加工機(jī)械的操作規(guī)范，確保人生安全，器械安全。
2、服從命令聽指揮:在進(jìn)行任何加工都前都要聽從老師的安排，認(rèn)真負(fù)責(zé)，精心制作，保質(zhì)保量完成模具加工任務(wù)。
3、畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容必須自己獨(dú)立完成，可以請(qǐng)教同學(xué)或老師，但嚴(yán)禁抄襲，做，在模具加工時(shí)同樣要獨(dú)立完成。
第二章 零件工藝設(shè)計(jì)
2.1 分析零件坯料的沖壓工藝性
零件坯料如圖2-1零件坯料
圖2-1零件坯料
2.1.1零件坯料工藝分析
由圖2-1可見,零件坯料的形狀比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)成對(duì)稱分布，零件尺寸通過一般的沖壓能滿足零件坯料的尺寸精度要求。尺寸的公差為自由公差，孔Φ20mm的孔邊距離外輪廓的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于凸、凹模所允許的最小壁厚，沒有凸、凹模強(qiáng)度的困擾，所以可以采用沖壓工序完成零件的生產(chǎn)。
2.1.2確定零件坯料沖壓工藝方案
1、方案的種類 零件坯料需要沖孔落料2個(gè)基本的工序，我們用以下3種加工的工藝方案來進(jìn)行加工：
方案一：先把坯料沖下來，然后再利用另外的一套沖孔的模具進(jìn)行孔的加工，用單個(gè)工序的模具來對(duì)零件坯料的制作。
方案二：采用沖孔落料，級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模具來完成零件坯料的生產(chǎn)加工任務(wù)。
方案三：采用落料和沖孔同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合模具完成零件坯料的生產(chǎn)任務(wù)。
2、方案的比較 每種加工方案的特點(diǎn)以及方案比較如下。
方案一：所需要的模具的結(jié)構(gòu)不怎么復(fù)雜，在加工模具時(shí)比較容易，但要2個(gè)工序才能將加工中心坯料加工出來，用兩個(gè)模具整個(gè)生產(chǎn)，這樣生產(chǎn)的成本有點(diǎn)高，并且加工時(shí)的效率很低，最為重要的是這個(gè)方案加工不能保證零件坯料的尺寸精度。這個(gè)方案我們不要。
方案二：雖然用級(jí)進(jìn)模他的加工效率是比較高的。但是級(jí)進(jìn)模具外形很大，制造模具時(shí)麻煩，這樣他的成本代價(jià)太高，本身這種模具就不適合加工這種形狀很小，結(jié)構(gòu)還很簡(jiǎn)單的零件，因而這種案我們也不要。
方案三：這個(gè)就要一個(gè)模具就行了，而且零件坯料的零件精度還有生產(chǎn)的速度要求都能夠達(dá)到要求，關(guān)鍵成本也不太高。
3、方案的最終確定 綜上所訴，零件坯料沖壓模具采用沖孔落料復(fù)合模具進(jìn)行產(chǎn)品的加工。
2.1.2確定零件坯料沖孔落料復(fù)合模結(jié)構(gòu)形式的確定
有正裝復(fù)合模具還有倒裝復(fù)合模具2種復(fù)合模?？紤]到成型后拿料問題。最終確定我們用倒裝式復(fù)合模具進(jìn)行零件的沖壓加工。
2.2 工藝計(jì)算
2.2.1零件坯料零件的排樣設(shè)計(jì)如圖2-2排樣
圖2-2排樣
1、搭邊值的確定[1]冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表2.10得出工件的搭邊對(duì)于本次的設(shè)計(jì)，我們a1選取2mm，工件側(cè)面a=2.5mm
2、條料步距的確定 步距值：33mm+2mm=35mm 寬度150mm+2.5mm+2.5mm=155mm。
根據(jù)三維軟件進(jìn)行測(cè)量得出，面積為816.77平方毫米，周長(zhǎng)192.72mm
3、材料的利用率計(jì)算 η=S工/S總=816.77/40mm×44.5×100％=64.09％
2.2.2凸模和凹模的工作部分尺寸
零件圖上所注公差經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)公差表1.2為IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。
表1.2部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1720.3—1998）
公差等級(jí)
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
IT15
基本尺寸
/μm /mm
＞3～6
8
12
18
30
48
75
0.12
0.18
0.30
0.48
＞6～10
9
15
22
36
58
90
0.15
0.22
0.36
0.58
＞10～18
11
18
27
43
70
110
0.18
0.27
0.43
0.70
＞18～30
13
21
33
52
84
130
0.21
0.33
0.52
0.84
＞30～50
16
25
39
62
100
160
0.25
0.39
0.62
1.00
＞50～72
19
30
46
74
120
190
0.30
0.46
0.74
1.20
＞72～120
22
35
54
87
140
220
0.35
0.54
0.87
1.40
根據(jù)表1.2分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差：
零件外形： 36mm
零件內(nèi)形：20mm
1、 確定凸、凹模的間隙以及制造公差。[2]冷沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》表2-7可得凸、凹模的間隙最小值Zmin=0.040mm，凹模間隙最大值Zmax=0.060mm
沖孔凸、凹模計(jì)算
設(shè)沖孔尺寸為根據(jù)以上原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式為：
凸模 dp=(d＋x△)0- δp
凹模 dd=(＋Zmin)0+ δd＝(d＋X△＋Zmin) 0+ δd
式中dd——沖孔凹?；境叽?mm)；
dp——沖孔凸?；境叽?mm)；
d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；
Ld——同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm)；
Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)；
△——沖孔件孔徑公差(mm)；
Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，可查表9.1取值：當(dāng)工件精度IT10以上，取x=1；當(dāng)工件精度IT11～I(xiàn)T13，取x=0.75；當(dāng)工件精度IT14，則取x=0.5。
表9.1磨損系數(shù)X
料厚t(mm)
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1～2
2～4
＞4
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
0.17～0.35
0.21～0.41
0.25～0.49
0.31～0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
根據(jù)圖1.1和表9.1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.75
設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造，所以
凸模： dp =(d+X△) 0- δp
=(20+0.75×0.12)
=20.09
凹模： dd=( dp +Zmin)
=(6.09+0.04)
=20.13
二、落料凸、凹模計(jì)算
凹模： Dd=(D－X△)
凸模： Dp=( Dd－Zmin)＝(D－X△－Zmin)
式中Dd——落料凹?；境叽?mm)；
Dp——落料凸模基本尺寸(mm)；
D——落料件最大極限尺寸(mm)；
r——落料件外徑公差(mm)；
Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)。表9.1取X=0.5。
由公差表（1.2）查得：設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工。
所以凹模
36:Dd2=(D2-X)
=(36-0.5×0.62)0+0.025
=35.690+0.025mm
凸模
36:Dp2=(Dd2- Zmin)
=(35.69-0.04)
=35.65 mm
式中，由已知條件零件為非圓形，材料的厚度是0.5mm，以及零件的公差大于0.42mm，查詢《冷沖壓模具設(shè)計(jì)》表2-9磨損系數(shù)X[5]得X=0.5，制件精度為IT14級(jí)時(shí)查詢《沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》[6]得Δ=0.87mm。
2、 零件坯料沖壓模，沖壓力計(jì)算
計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計(jì)算：
Fp=Kp Ltτ =Lt （6.1）
式中τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
L——沖裁周邊總長(zhǎng)（mm）；
t——材料厚度（mm）；
系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)，取Kp =1.3。
2.1 沖裁力Fp的計(jì)算
據(jù)圖5.3可得一個(gè)零件內(nèi)外周邊之和L=192.72mm。
查碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表知：鋼板的抗剪強(qiáng)度τ=216Mpa～304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=2mm，則
根據(jù)公式(6.1)： Fp= Kp Ltτ
=1.3×0.5×192.72×260
=25485.2(N)
≈25.5（KN）
2.2卸料力Fq1的計(jì)算
Fq1=KxFp （6.2）
式中Kx——卸料力系數(shù)，查表6.1取Kx＝0.05。
根據(jù)公式（6.2）： Fq1= KxFp
=0.065×25.5（KN）
≈1.656(KN)
表6.1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1～0.5
＞0.5～2.5
＞2.5～6.5
＞6.5
0.065～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
2.3頂件力Fq2的計(jì)算
Fq2= KdFp （6.3）
式中Kd——頂件力系數(shù)。
查表6.1得Kd＝0.06.
根據(jù)公式（6.3）： Fq2= KdFp
=0.14×25.5（KN）
≈3.57（KN）
2.4總的沖壓力F的計(jì)算
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力F=FP+Fq1+Fq2
=25.5+1.656+3.57
=30.726(KN)
選用的壓力機(jī)公稱壓力P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為1.3，則：
P≥1.3F=1.3x30.726 (KN)=39.9438(KN)。
從滿足加工的工藝要求考慮，可擬選用J23-6.3查《沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》表9-9開式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格[2]
J23-6.3參數(shù)：公稱壓力/KN ：63
滑塊行程次數(shù)/次?min-1 ：160
最大封閉高度/mm:170
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm: 40
立柱距離/mm: 150
工作臺(tái)尺寸/mm：315×200
墊板尺寸/mm：厚度： 40
模柄尺寸/mm：直徑： 50
深度： 70
第三章 零件坯料沖孔落料復(fù)合模工作部分零件設(shè)計(jì)
3.1零件坯料沖孔落料復(fù)合模，沖Φ20mm孔凸模的設(shè)計(jì)
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，沖Φ20mm孔凸模材料選擇：為保證模具的壽命以及零件的精度和材料供應(yīng)問題我們選擇Cr12MOV。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，沖Φ20mm孔凸模形式確定： 采用國家規(guī)定形式中的(GB2863.2-81)。 材料選擇：為保證模具的壽命以及零件的精度和材料供應(yīng)問題零件坯料沖孔落料復(fù)合模，沖Φ20mm孔凸模的熱處理： 58—62HRC。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模。沖Φ20mm凸模的冷處理： 加超深冷冷處理（零下400C°）因?yàn)楣饪繜崽幚頉]法完全的去除材料的內(nèi)應(yīng)力。在材料剛剛經(jīng)過熱處理后接著進(jìn)行材料的加超深冷冷處理。這樣可以最大限度的去除材料的內(nèi)應(yīng)力。以增加模具的使用壽命。保證產(chǎn)品的尺寸精度穩(wěn)定性。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，沖Φ20mm凸模的固定方式：采用壓入式固定。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，沖20mm凸模具體設(shè)計(jì)圖紙如：圖3-1沖孔凸模所示。
圖3-1沖孔凸模
3.2零件坯料沖孔落料復(fù)合模落料凹模設(shè)計(jì)
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，落料凹模材料的選擇： 同凸模的材料一樣選擇Cr12MoV。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，落料凹模的熱處理： 60—64HRC。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，落料凹模的冷處理： 加超深冷冷處理（零下400C°應(yīng)為光靠熱處理沒法完全的去除材料的內(nèi)應(yīng)力，在材料剛剛經(jīng)過熱處理后接著進(jìn)行材料的加超深冷冷處理，這樣可以最大限度的去除材料的內(nèi)應(yīng)力，以增加模具的使用壽命，保證產(chǎn)品的尺寸精度穩(wěn)定性）。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，落料凹模的具體設(shè)計(jì)圖紙如：圖2-4落料凹模所示。
圖3-2落料凹模
3.3零件坯料沖孔落料復(fù)合模凸凹模設(shè)計(jì)
- 16 -
致謝
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸凹模材料的選擇： 和凸模的材料一樣我們用Cr12MoV。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸凹模的熱處理： 58—62HRC。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸凹模的冷處理： 加超深冷冷處理（零下400C°應(yīng)為光靠熱處理沒法完全的去除材料的內(nèi)應(yīng)力，在材料剛剛經(jīng)過熱處理后接著進(jìn)行材料的加超深冷冷處理，這樣可以最大限度的去除材料的內(nèi)應(yīng)力，以增加模具的使用壽命，保證產(chǎn)品的尺寸精度穩(wěn)定性）。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸凹模設(shè)計(jì)圖紙如：圖2-5凸凹模所示。
圖3-3凸凹模
3.4 零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸模固定板設(shè)計(jì)
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸模固定板材料選擇：45。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸模固定板熱處理要求：45—50HRC。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸模固定板設(shè)計(jì)如：圖2-6凸模固定板所示。
圖3-4凸模固定板
3.5零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸凹模固定板設(shè)計(jì)
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸、凹模固定板材料選擇：45。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸、凹模固定板熱處理要求：45—50HRC。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，凸、凹模固定板設(shè)計(jì)圖紙如：圖2-7凸、凹模固定板所示。
圖3-5凸凹模固定板
3.6 零件坯料沖孔落料復(fù)合模，推件塊設(shè)計(jì)
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，推件塊材料選擇：45。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，具體設(shè)計(jì)如：圖2-8推薦號(hào)。
圖3-6推件塊
3.7零件坯料沖孔落料復(fù)合模，墊板設(shè)計(jì)
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，墊板材料選擇：45。
零件坯料沖孔落料復(fù)合模，墊板具體設(shè)計(jì)如：圖2-9所示。
圖3-7墊板
第四章 零件坯料沖孔落料復(fù)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1零件坯料沖孔落料復(fù)合模模架的選擇
模架形式的選用后側(cè)導(dǎo)動(dòng)，結(jié)合設(shè)計(jì)的凹模等，先大概的確定一下模架的尺寸，最后再通過查詢資料選取標(biāo)準(zhǔn)模架。
上模座尺寸72mm×72mm×20mm，材料選用，HT250
下模座尺寸72mm×72mm×25mm，材料選用，HT250
4.2 零件坯料沖孔落料復(fù)合模壓力中心計(jì)算
由零件坯料圖就可以看出壓力中心，因?yàn)榱慵髁狭慵菍?duì)稱的，沒有必要進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。
4.3零件坯料沖孔落料復(fù)合模模具裝配圖和零件的繪制
見圖紙
總 結(jié)
將近1個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已近進(jìn)入尾聲，請(qǐng)各位老師對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)—零件做最后的檢查。
在我們目前的生活中絕大部分的用品都是利用模具做出來，無論是精密零件還是普通精度的零件，用模具都能高效率的生產(chǎn)出來，并且成本還很低，模具對(duì)我們影響的不單單是生活中的方方面面，也包括其它的各個(gè)行業(yè)。
我們國家的起步不是太早，所以目前一些比較大型的還有比較精密的大部分都是依靠國外進(jìn)口，就連好的材料和刀具也是依賴于進(jìn)口，不過根據(jù)目前我們國家的發(fā)展速度，在不久我們就能趕上與世界先進(jìn)水平的差距，我們就能獨(dú)立的做出先進(jìn)的模具。
所以我們學(xué)院安排的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。對(duì)我們學(xué)生來說意義非常的大。可以將我們所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一個(gè)完美的組合。同時(shí)還提高了我對(duì)于問題的思考能力。對(duì)于問題的解決能力。也讓我體會(huì)到了只要努力去做，付出了，“面包“總是會(huì)有的，只是時(shí)間問題。
致謝
這次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題零件能夠成功個(gè)完成，首先要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師模具教研室的主任，老師不僅借給我?guī)妆娟P(guān)于本次零件畢業(yè)設(shè)計(jì)非常好的資料，而且還幫我把控整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向。
在我遇到瓶頸時(shí)也耐心的輔導(dǎo)我，幫助我順利的完成我的零件課題設(shè)計(jì)。同時(shí)也感謝我們學(xué)院教過我的老師，在我AutuCAD工程繪圖時(shí)遇到不會(huì)時(shí)她耐心的教我如何用AutuCAD繪圖，這才使我的設(shè)計(jì)圖能夠順利的用繪圖軟件畫出來，并在設(shè)計(jì)說明書中插入部分圖紙，還有教我們模具設(shè)計(jì)在我的設(shè)計(jì)出現(xiàn)于實(shí)際生產(chǎn)不相符的時(shí)候及時(shí)的指導(dǎo)我，讓我設(shè)計(jì)的零件彎曲模和零件坯料沖孔落料復(fù)合模復(fù)合實(shí)際生產(chǎn)。
但是由于老師時(shí)間比較緊，不可能完全的將所有的問題都找出了，加之我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的各方面知識(shí)學(xué)得還不到位，有很多的東西還沒學(xué)好，無法避免的會(huì)出現(xiàn)一些不足之處，這點(diǎn)將在以后的工作中會(huì)進(jìn)一步完善。
這次零件課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程中參考了很多書籍還有一些網(wǎng)站，并且我們宿舍的舍友和班級(jí)里面的同學(xué)都給與我了我很大的幫助，在此表示衷心的感謝。
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參考文獻(xiàn)
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