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xxxx學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)
系 部： 指導(dǎo)老師：
專 業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí)：
小 組 號(hào)： 組 長(zhǎng)：
同 組 人：
日 期： 年 月 日
目 錄
引言
一、 工藝分析
二、 工藝方案的確定
三、 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
四、 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
五、 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
六、 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
七、 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(一)、 落料凹模的設(shè)計(jì)
(二)、 凸凹模的設(shè)計(jì)
(三)、 拉伸凸模的設(shè)計(jì)
(四)、 翻孔凹模的設(shè)計(jì)
(五)、 沖孔凸模的設(shè)計(jì)
(六)、 凸凹模的設(shè)計(jì)
八、 模具的總裝配
小結(jié)
參考文獻(xiàn)
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(dòng)方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設(shè)計(jì)的完成。冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí),設(shè)計(jì)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(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個(gè)方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)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(jì)圖樣上的各項(xiàng)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)。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
1.引言
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)國家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，中國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)國家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，就我國而言，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(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。
1．沖裁件的工藝性分析
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。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)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(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、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(duì)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(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。
在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)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(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)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(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)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(shí)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(gè)非常重要的問題。
沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
1.1.1 沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較簡(jiǎn)單，且對(duì)稱，有圓角過渡，便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過快磨損。
1.1.2 沖裁件的尺寸精度
沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個(gè)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(jì)級(jí)普通沖壓。
2 制件沖壓工藝方案的確定
2.1 沖壓工序的組合
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
沖裁方式根據(jù)下列因素確定：
（1） 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 對(duì)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)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。
（3） 根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 該產(chǎn)品的尺寸較大，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件。
（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(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來說，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因?yàn)槟＞咧圃彀惭b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)合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。
綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇單工序模的沖裁方式，其模具壽命較長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。
2.2 沖壓順序的安排
落料拉深，沖孔翻孔兩道工序
3 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
3.1展開尺寸的計(jì)算
產(chǎn)品材料的分析，產(chǎn)品材料 08F，碳素結(jié)構(gòu)鋼，抗剪強(qiáng)度220-310MPa，抗拉強(qiáng)度280-390Mpa，屈服極限180 Mpa，延伸率32%，具有很好的延伸率和沖裁性，從工件結(jié)構(gòu)形狀來看，屬于淺拉深，需要計(jì)算展開尺寸。
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。本設(shè)計(jì)中采用解析法將工件按一定的形狀分解，計(jì)算各單元的表面積f，坯料的表面積F=∑f由于F=π×d×d/4所以d×d=4∑f/π。
根據(jù)拉伸件的形狀，將產(chǎn)品分成以下幾個(gè)部分，形狀如下圖所示：
1、
計(jì)算表面積公式S1=d×d=46.22×46.22=2136.3
2、
計(jì)算表面積公式S2=2(d1+d2)l
其中l(wèi)×l=h×h+(d2-d1) ×(d2-d1)/4
=9.9×9.9+(84-46.22) ×(84-46.22)/4
=454.84
l=21.33
S2=2(d1+d2)l
=2×(84+46.22)×21.33=5555.18
3、
計(jì)算表面積公式S3=4hd=4×13.2×83
=4382.4
計(jì)算表面積公式S=S1+S2+S3
=2136.3+5555.18+4382.4
=12073.88
所以d×d=4∑f/π，d=124.02，這里取124。
此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。
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=22/83=0.265
(t/D)*100=0. 8
d/d1=124/83=1.49
m=d1/D=83/124=0.669
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次最小拉伸系數(shù)m1=0.63，由于m1＜0.845（實(shí)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(duì)高度H1/d1=0.18，由于0.18＜0.265，也能說明該產(chǎn)品能一次拉身成型。
翻孔預(yù)孔尺寸的計(jì)算
可根據(jù)公式
d×d=D×D-2(H-0.43r-0.72t)
式中 d——預(yù)孔直徑（mm）；
D——翻孔直徑（mm）；
H——翻孔高度（mm）；
t——材料厚度；(mm)
r——翻孔圓角
經(jīng)計(jì)算 d=23.99,取24
3.2制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)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(dòng)強(qiáng)度低且安全。
3） 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。
4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
3.2.1 搭邊與料寬
1．搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)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(bǔ)償補(bǔ)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(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，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(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.0mm，確定搭邊工作間a1為3.0mm, a為3.0mm。具體可見排樣圖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(jìn)的距離成為送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為
S=D+a1 (1)
S=124+3.0=127mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
（2） 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(124+2×3) -0.5 =130-0.5 mm
式中 B——條料的寬度（mm）；
Dmax——沖裁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=130-0.5 。
導(dǎo)料板間距離：B0=B+Cmin=130+0.5=130.5 mm
3.2 材料利用率的計(jì)算
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100% （3）
η=1×3.14×62×62/127×130×100%=73.1%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
4. 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
4.1 落料拉伸模
落料力計(jì)算
F=KLδτ (4-1)
F=1.3×3.14×124×1.0×380=192343.84N
=192.34KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
δ——材料厚度；(mm)
K——系數(shù)，通常K=1.3；
F卸=K卸F (4-4)
=0.045×192.34=8.65KN
式中 F——沖裁力；
F卸——卸料系數(shù)
綜上所述，總的力為F總=192.34+8.65=200.99KN
拉伸力用理論計(jì)算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險(xiǎn)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(shí)驗(yàn)確定。
拉伸力可按下式計(jì)算
P=3.14Kd1tδ (4-1)
F=3.14×0.72×84×1.0×380=72164.74N
=72.16KN
式中 F——拉伸力（N）；
d1——拉伸直徑（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
t——材料厚度；(mm)
K——修正系數(shù)（查表可得），K=1.3；
綜上所述，總的落料拉深力為F總=273.15KN
4.2 沖翻孔模
沖孔力計(jì)算
F=KLδτ (4-1)
F=1.3×3.14×24×1.0×380=38779N
=38.8KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
δ——材料厚度；(mm)
K——系數(shù)，通常K=1.3；
翻孔力一般不大，可按以下公式近似計(jì)算
P=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×（34－24）×1×380=13125.2N=13.13KN
綜上所述，總的力為F總=38.8+13.13=51.93KN
4.2 壓力中心的計(jì)算
采用解析法求壓力中心，求XG，YG
由于落料和拉深的模具，產(chǎn)品都是圓的，對(duì)稱，所以落料力，拉深力到模具中心的力臂均為0，所以：
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
根據(jù)合力距定理：
YG = （Y1F1+ Y2F2+ Y3F3）/（F1+ F2+ F3）
XG = （X1F1+ X2F2+ X3F3）/（F1+ F2+ F3）
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 =0
4.3 壓力機(jī)的選用
初步確定壓力機(jī)的型號(hào)：
F公稱≥F總
因此選擇壓力機(jī)的型號(hào)為：JC23—63閉合壓力機(jī)
型號(hào)為JC23—63壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
630
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
80
厚度80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度80
最大封閉高度/mm
300
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
110
滑塊中心線至床身距離/mm
300
立柱距離/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
前后650
左右800
5. 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
5.1 落料凸、凹模刃口尺寸
5.1.1計(jì)算原則
設(shè)計(jì)落料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(jì)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(gè)。沖裁過程中，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(shí)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(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)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。
沖裁間隙對(duì)沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁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(shí)，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)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?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×ΑＲ话惝?dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)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，沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長(zhǎng)，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(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(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，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(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模基本尺寸則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，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時(shí)，一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選?。粚?duì)于形狀復(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?duì)于刃口尺寸磨損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(jí)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。
5.1.2 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?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€(gè)，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裁間隙，而且還可以放大基準(zhǔn)件的公差，不必檢驗(yàn)δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時(shí)還能大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)模具的繪圖工作。目前，工廠對(duì)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(jì)制造。
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 (5-2)
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp (5-3)
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：Aj1=(Amax-XΔ)+ Δ
=124-0.5×0.04=123.98+0.02;
落料凸模尺寸：Bj=(Amin-2Z)- Δ/4
=124-2×0.04=123.92-0.02
沖孔凸模尺寸：Tj=(Amin+XΔ)- Δ/4
=24+0.5×0.04=24.02-0.02
沖孔凹模尺寸：Hj=(Amin+2Z)- Δ/4
=24+2×0.04=24.08-0.02
5．2 拉伸模
凸凹模圓角半徑對(duì)拉伸工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時(shí)，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(duì)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(jì)的模具結(jié)構(gòu)為有壓邊圈的，在選擇間隙時(shí)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件的回彈。尺寸公差在最后一道工序考慮，本次設(shè)計(jì)只有一道拉伸，所以要考慮。
1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
L d=（Lmax –0.75Δ）
凸模尺寸為
L p=（Ld–0.75Δ–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
L p=（Lmin +0.4Δ）
凹模尺寸為
L d=（Lp+0.4Δ+Z）
其中 L—拉伸件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—拉伸件的尺寸偏差
L d—拉伸凹模的基本尺寸
L p—拉伸凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注外形尺寸，按此公式計(jì)算
凹模尺寸為
L d=（Lmax –0.75Δ）
=84
凸模尺寸為
L p=（Ld–ΔZ）
=84－1.1×1=81.8
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。
5.3 翻孔模尺寸計(jì)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(jì)為內(nèi)孔翻邊設(shè)計(jì)，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(shí)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(duì)厚度、凸模工作部分的形狀等因素。
本次設(shè)計(jì)的材料是08F，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(shí)際計(jì)算K=24/34=0.706，由于0.706＞0.68，所以能一次翻孔。
在設(shè)計(jì)模具時(shí)，可以采用拉深的形狀定位。
6 模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
落料拉伸模結(jié)構(gòu)形式：
下模采用彈簧頂料，上模采用打料裝置卸料。
凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得出凹模周界的計(jì)算公式（3.46）、（3.47）、（3.48）
厚度H=Kd（≥15mm）
式中：d——沖裁件的最大外形尺寸，d1=124,
K——系數(shù)，查表得K=0.22
則 H1=0.26×124=32.24mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=33-49.5
計(jì)算D1=230mm。
由《模具設(shè)計(jì)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φ230。
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4，可得此模具典型組合尺寸為φ230mm（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標(biāo)準(zhǔn)，即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。
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
S
S1
φ230×50
178
228
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
上墊板
凹模
固定板
卸料板
φ230×10
φ230×45
φ230×18
φ230×18
圓柱銷
卸料螺釘
螺釘
螺釘
圓柱銷
φ10×80
M8×40
M10×80
M10×50
φ8×40
沖孔翻孔模的結(jié)構(gòu)形式
凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得出凹模周界的計(jì)算公式（3.46）、（3.47）、（3.48）
厚度H=Kd（≥15mm）
式中：d——沖裁件的最大外形尺寸，d1=84,
K——系數(shù)，查表得K=0.18
則 H1=0.18×84=15.12mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H=16-24
結(jié)果D1=100。
由《模具設(shè)計(jì)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φ100。
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4，可得此模具典型組合尺寸為φ100mm（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標(biāo)準(zhǔn)，即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。
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
S
S1
φ100×25
138
198
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
上墊板
凹模
固定板
卸料板
240×230×10
φ100×25
φ100×15
φ100×15
圓柱銷
卸料螺釘
螺釘
螺釘
圓柱銷
φ10×80
M8×40
M10×80
M10×50
φ8×40
7、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、 落料凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：58～62HRC
（如圖），厚度為50，采用4個(gè)M10的螺釘和2個(gè)銷釘與下模板固定。
2、凸凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），凹模比較大，可以采用螺釘和銷釘與固定板連接，這里采用2個(gè)M8的螺釘和銷釘。
3、拉伸凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖）
4、翻孔凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖），用螺釘和銷釘與下模板固定
5、沖孔凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖）
6、凸凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov
硬度：55～58HRC
形狀結(jié)構(gòu)： （如圖）
8、模具的總裝配
1、確定裝配基準(zhǔn)件（以落料拉深模為例）
應(yīng)以凸凹模為裝配基準(zhǔn)件。 首先要確定凸凹模在模架中的位置， 安裝凸模組件， 確定凸模組件在上模座的位置， 然后用平行板將凸模和上模座夾緊，在上模座上劃出彎曲孔線，進(jìn)而安裝上模座其他組件。
2、安裝下模部分
檢查上模部分各個(gè)零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝上模，調(diào)整沖裁間隙， 將上模系統(tǒng)各零件分別裝于上模座內(nèi)。
3、安裝下模部分
4、自檢
按沖模技術(shù)條件進(jìn)行總裝配檢查。
5、檢驗(yàn)
6、試沖
設(shè)計(jì)小結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它具知識(shí)面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我鞏固了以前學(xué)過的知識(shí)，提高了查閱資料的能力，使我更加認(rèn)識(shí)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。
在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多的東西。首先對(duì)于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練；其次，通過模具設(shè)計(jì)我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。這次設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。
設(shè)計(jì)過程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。
總之，學(xué)海無涯，在以后的時(shí)間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！
致 謝
對(duì)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(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識(shí)、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)識(shí)、在實(shí)際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對(duì)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(shí)刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。
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