康明斯汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管墊片沖壓模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！?/h1>

康明斯汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管墊片沖壓模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！?沖孔落料復(fù)合模,康明,汽車發(fā)動(dòng)機(jī),排氣,歧管,墊片,沖壓,模具設(shè)計(jì),沖孔,復(fù)合 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) B070203 姓 名 李超 學(xué) 號(hào) B07020310 外文出處Expert Systems With Applications 34(2008)1586-1598 附 件 1. 原文； 2. 譯文 2011年3月11日 附錄B外文翻譯—譯文部分 沖壓成型鉚釘?shù)淖詣?dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng) 摘要： 這篇論文論述了沖壓成型鉚釘自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。為預(yù)先設(shè)計(jì)的語言和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)提供了有利條件， 這個(gè)系統(tǒng)能夠計(jì)算輸出沖壓成型鉚釘主要部分的設(shè)計(jì)，例如鉚釘上表面，下表面和沖切座，在上面使用者輸入設(shè)計(jì)的沖割線信息，鉚釘?shù)娜忻?，敞開的穿孔線，壓力的數(shù)據(jù)和次要的部分如彎曲，滑槽，限動(dòng)座。這個(gè)鉚釘設(shè)計(jì)系統(tǒng)是建立在CATIA V5之上，利用它固有的模塊化，包括局部設(shè)計(jì)，自動(dòng)設(shè)計(jì)和草圖繪制，對話框語言。我們的系統(tǒng)也包括一個(gè)推理核心和人機(jī)交互界面。我們用沖壓成型鉚釘為了主要外部板料的凸緣和外部板料的機(jī)罩作為固態(tài)實(shí)體來展示我們的系統(tǒng)。實(shí)踐證明我們的系統(tǒng)能提高質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，減少成本。 1.引言： 沖壓部分，例如機(jī)座，機(jī)身和門點(diǎn)，都被廣泛用在自動(dòng)化工廠。為了制造商的驅(qū)動(dòng)在今天的競爭市場被提出來。這個(gè)發(fā)展是一個(gè)載體需要在高效和有用滿足客戶要求的方式被執(zhí)行的過程。鉚釘設(shè)計(jì)是整體設(shè)計(jì)過程中極限決定性的一部分。有三種沖壓模，基本的過程是：繪制鉚釘，切削鉚釘，給鉚釘卷刃。以前許多沖壓模是為了自動(dòng)化設(shè)計(jì)大的和復(fù)雜的板金，沖壓模設(shè)計(jì)過程是很費(fèi)時(shí)的。 近來，由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和3D CAD軟件的高速發(fā)展，3D CAD軟件已被廣泛用在設(shè)計(jì)繪制鉚釘上實(shí)際模型在設(shè)計(jì)時(shí)提供了一個(gè)直覺感受和固定的鉚頭實(shí)體，它基本上節(jié)約了時(shí)間。然而大多3D CAD軟件為了建立一個(gè)實(shí)際模型僅僅有給使用者提供幾何尺寸的例子這種功能，但缺點(diǎn)是沒能開發(fā)一種強(qiáng)大的設(shè)計(jì)知識(shí)庫，必需在設(shè)計(jì)方面幫助工程設(shè)計(jì)人員。 因此，自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)有所發(fā)展，全世界許多研究者對知識(shí)庫和智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)。Myung and Han (2001)在外形設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上開發(fā)出了專家系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)允許使用者在3D環(huán)境下進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。為船的設(shè)計(jì)Roh and Lee (2006)擬制了一種船體結(jié)構(gòu)模型系統(tǒng)，它的開發(fā)使用了C++和建立在3D CAD軟件上。Lee, Hsu, and Su (1999)為了冷鍛壓使用Auto-LISP開發(fā)出了參數(shù)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。為了提高制作模型過程時(shí)的效率，Kong et al. (2003)在Solid Works基礎(chǔ)上用Visual C++開發(fā)出了界面自然的3D塑料注塑模設(shè)計(jì)系統(tǒng)。為了3D墊圈的生產(chǎn)Chu, Song, and Luo(2006)在CATIA中用CAA開發(fā)出了參數(shù)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 在沖壓鉚釘設(shè)計(jì)部分，Cheok and Nee (1998)在AutoCAD下開發(fā)出了一種帶狀知識(shí)庫設(shè)計(jì)系統(tǒng)。利用局域網(wǎng)和CAD軟件的便利，為了自動(dòng)生成最佳的鉚釘面設(shè)計(jì)在鉚釘面成型的參數(shù)基礎(chǔ)上，Pilani, Narasiman, Maiti, Singh, and Date (2004)擬制了一種方案。Ismail, Chen, and Hon (1996)用一般的CAD軟件開發(fā)出了一種標(biāo)準(zhǔn)件的漸進(jìn)沖壓工具。在板金使用上Singh and Sekhou(1999)開發(fā)出一種穿孔機(jī)床終端專家系統(tǒng)，它使用Auto-LISP和建立在AutoCAD上的。為了金屬材料成型中的零件工序計(jì)劃，Tisza(1995)在AutoCAD上開發(fā)出了專家系統(tǒng)。 雖然沖壓成型鉚釘?shù)脑O(shè)計(jì)過程是極其復(fù)雜和需要大量的專業(yè)知識(shí)，但是為了沖壓成型鉚釘這篇論文的意圖還是開發(fā)出了一種自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。利用了多功能的鉚釘設(shè)計(jì)語言，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和集成3D CAD軟件環(huán)境，我們的系統(tǒng)能夠輸出繪制鉚釘?shù)闹饕脑O(shè)計(jì)部分，如上表面，下表面和沖切座，在上面使用者輸入設(shè)計(jì)的沖割線信息，鉚釘?shù)娜忻妫ㄩ_的穿孔線，壓力的數(shù)據(jù)和次要的部分如彎曲，滑槽，限動(dòng)座。實(shí)踐證明我們的系統(tǒng)用高效的方式能在沖壓成型鉚釘?shù)闹饕糠值钠鸬礁哔|(zhì)量設(shè)計(jì)。 2.沖壓成型鉚釘?shù)脑O(shè)計(jì)： 2.1 沖壓成型鉚釘?shù)耐庑卧O(shè)計(jì) 沖壓成是一種冷作過程在平整的金屬表面無大的損傷，微細(xì)的，或是無裂縫下傷鉆一個(gè)槽穴(Wick, Benedict, & Veilleux, 1984)。經(jīng)典地是，在沖壓成型鉚釘?shù)耐庑卧O(shè)計(jì)中有兩個(gè)組成部分。第一個(gè)組成部件是標(biāo)準(zhǔn)的組成部件包括滑動(dòng)板，定位工具和支撐板，它是第三部必需的。另一種是主要的組成部件包括上表面，下表面和沖切座，如圖1所示。主要的部件不同于從一種沖壓到另一種。它們也傾向于客戶的需求。因此，這篇論文側(cè)重沖壓成型鉚頭的主要部件的設(shè)計(jì)。 圖1 繪制螺釘主要部件的結(jié)構(gòu)圖：(a)上表面 （b）沖切面 （c）底座 2.2 設(shè)計(jì)沖壓成型鉚釘?shù)闹饕考? 許多沖壓成型鉚釘是一次性的。因此，設(shè)計(jì)者們帶著專業(yè)的需求和預(yù)先的打算，考慮為了提供最佳的鉚釘設(shè)計(jì)去滿足客戶的需要。多數(shù)鉚釘結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，沖壓成型鉚釘?shù)闹饕考O(shè)計(jì)過程由三個(gè)部分組成：鉚釘設(shè)計(jì)信息，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和特征設(shè)計(jì)。鉚釘設(shè)計(jì)信息是設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要信息最少的設(shè)計(jì)部分，包括沖割線信息，鉚釘?shù)娜忻妫ㄩ_的穿孔線，壓力的數(shù)據(jù)。 沖割線是未加工材料周圍的線。雖然大多未加工材料形狀是矩形，但還有一些是不規(guī)則的矩形，為了節(jié)省成本或是提高它們的可成形性。鉚釘?shù)某叽缛Q于沖割線。 圖二 鉚釘繪制中機(jī)罩底板的圖解資料：（a）極角和空白線（b）螺釘表面 鉚釘?shù)娜忻妫ㄩ_的穿孔線，如圖2所示。鉚釘?shù)娜忻姘óa(chǎn)品的形狀，齒頂，沖壓焊縫和結(jié)合面。這個(gè)產(chǎn)品形狀是沖壓過程后的最終目的。而齒頂，繪制焊縫和結(jié)合面過去有利于沖壓過程。另外，敞開的穿孔線把鉚釘面分為兩部分，正好直接作為下表面和沖切座的外部形狀。 壓力的數(shù)據(jù)是鉚釘設(shè)計(jì)過程中，涉及機(jī)床所需要的數(shù)據(jù)，其包括壓力機(jī)床的沖程量，滑座的較低的沉靜指數(shù)，模墊的大小，“T”型槽的尺寸和的位置，墊銷的行程，墊銷孔的徑向位置?！癟”型槽可以用做定位指數(shù)。設(shè)置墊銷孔的目的是當(dāng)成形完成時(shí)允許墊銷把板件金屬從鉚頭上推出。 鉚釘結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：在這個(gè)階段，主要部分的大體結(jié)構(gòu)確定下來，包括大小，鉚釘面的厚度，預(yù)留結(jié)構(gòu)，板條導(dǎo)向座和上表面肋結(jié)構(gòu)，下表面和沖割面。 以上表面肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，它的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下： 任一肋的距離超過300mm。 肋不能放在墊枕的“T”型槽上。 肋必須放在止動(dòng)座的下面。 肋不能妨礙任一墊銷孔。 技術(shù)要求如下： 外部肋的厚度和肋邊穿孔線長是40mm。 里面的肋是30mm。 特征結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：在這個(gè)階段確定了所有的支撐結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)向，墊銷，彎鉤，制動(dòng)器座，安全區(qū)域，“U”型凹槽，輔助版，三角形肋和板件支撐座上的凹槽，下表面和上表面。以一種彎鉤設(shè)計(jì)為例，它的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下： 四個(gè)彎鉤上表面，下表面和板件支撐座上。 考慮到鉚釘?shù)囊苿?dòng)穩(wěn)定性，因此，彎鉤放在零件的方角上。 為了上表面和板件支撐座上每一個(gè)彎鉤必須支持最少55%構(gòu)件的重量。下表面三個(gè)彎鉤必須要支持鉚釘?shù)目傊亓俊? 圖3所示它的設(shè)計(jì)工序說明。 圖三 螺栓的一種彎鉤的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 3.系統(tǒng)組成 接受所要設(shè)計(jì)的信息和用戶合理的需求，在設(shè)計(jì)導(dǎo)向和準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上這個(gè)系統(tǒng)能完成鉚釘主要部件的設(shè)計(jì)。圖4所示系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。包括設(shè)計(jì)知識(shí)庫，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，CAD軟件，推理機(jī)構(gòu)和交互式對話框。每一部分詳細(xì)敘述如下： 3.1 交互式對話框 交互式對話框提供給用戶一種高效靈活便捷的方式。我們的系統(tǒng)對話框允許用戶輸入文字和圖解信息。這個(gè)對話框也給用戶展示了最后的設(shè)計(jì)。這個(gè)對話框輸入文字信息將挑選壓力機(jī)床，導(dǎo)向機(jī)床，彎鉤，止動(dòng)座，而當(dāng)輸入圖解信息將改變鉚釘面，敞開的穿孔線和沖切線。 3.2 推理機(jī)構(gòu) 推理機(jī)構(gòu)是該系統(tǒng)的中心部分。在用戶投入的基礎(chǔ)上為生成實(shí)體結(jié)構(gòu)主要部件的設(shè)計(jì)是準(zhǔn)確的。這個(gè)機(jī)構(gòu)包括四個(gè)單元：模型生成，亞成分選擇器，樣型圖表和推理協(xié)調(diào)程序。代替用戶使用的交互式方式，實(shí)體模型的參數(shù)通過這個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算。因此，實(shí)體模型通過3D CAD自動(dòng)生成。事實(shí)上在模型生成時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)送錯(cuò)誤信息給用戶。 亞成分選擇器是決定質(zhì)量，位置和在約束和公式的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上通過從總設(shè)計(jì)信息里推出的亞成分的大小。在這個(gè)系統(tǒng)里亞成分選擇器有227個(gè)約束和公式。 造型計(jì)算表是為亞成分造型準(zhǔn)確而做的。亞成分的種類和大小（獨(dú)立參數(shù)）確定以后，以設(shè)計(jì)表為準(zhǔn)造型計(jì)算表可能調(diào)出放在亞成分的造型里。在這個(gè)系統(tǒng)造型計(jì)算表有328種造型種類。 模型生成是在設(shè)計(jì)參數(shù)基礎(chǔ)上為生成亞成分的3D實(shí)體模型而確定的，如種類，質(zhì)量，位置和大小，還有用在造型中的幾何運(yùn)算。在該系統(tǒng)里計(jì)算圖表有42個(gè)不同的造型運(yùn)算和135樣特征。 推理協(xié)調(diào)人員的工作在推理機(jī)構(gòu)上協(xié)調(diào)其它三個(gè)單元。用戶輸入設(shè)計(jì)信息以后，推理協(xié)調(diào)人員在他們的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上開始設(shè)計(jì)沖壓鉚釘?shù)闹饕Y(jié)構(gòu)。為了每一個(gè)亞成分，這種亞成分不是通過用戶精確確定而是通過亞成分選擇器確定的。亞成分選擇器也用來確定質(zhì)量，位置和亞成分的大小。這時(shí)，造型計(jì)算圖表開始計(jì)算亞成分的造型，觸動(dòng)生成器完成亞成分實(shí)體模型的設(shè)計(jì)。 西南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目名稱 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器墊片復(fù)合模設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 蔣莉 準(zhǔn)考證號(hào) 070114366427 題目來源 □教師科研 ■社會(huì)實(shí)踐 □實(shí)驗(yàn)室建設(shè) □其他 題目類型 □理論研究 □應(yīng)用研究 ■設(shè)計(jì)開發(fā) □其它 選題背景及目的 模具業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，也標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)水平以及產(chǎn)品開發(fā)能力。沖壓工藝具有：1生產(chǎn)效率高；2精度高，質(zhì)量穩(wěn)定；3材料利用率；4操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，適合大批量自動(dòng)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)墊片在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中起到至關(guān)重要的作用。隨著汽車市場的需求日益增大，汽車個(gè)個(gè)部件的需求量也隨之增大，大批量的生產(chǎn)，是該零件生產(chǎn)模式的必然選擇。 故通過沖壓模具來成形的發(fā)動(dòng)機(jī)墊片零件具有典型的代表性，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)能夠使學(xué)生的專業(yè)能力、方法能力，都會(huì)得到極大提高，能較好的促進(jìn)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，分析和解決實(shí)際問題的能力，為以后的實(shí)際工作打下良好的基礎(chǔ)。 工作任務(wù)及要求 任務(wù)：對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器墊片進(jìn)行工藝分析，并設(shè)計(jì)出一套可靠的模具。 設(shè)計(jì)要求： 1、沖壓件工藝性分析，確定總體方案；完成材料選取及尺寸精度的相關(guān)分析。 2、工藝尺寸計(jì)算，完成排樣設(shè)計(jì)，工藝力壓力機(jī)公稱壓力的確定，刃口尺寸計(jì)算。 3、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定模具類型定位與卸料方式及模架的選取。 4、主要零部件的設(shè)計(jì)，完成工作零部件的結(jié)構(gòu)及定位零件的設(shè)計(jì)。 5、最終完成整套模具的設(shè)計(jì)。要求模具設(shè)計(jì)符合現(xiàn)代模具企業(yè)規(guī)范，結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、安全、可靠，能完成250000次合格產(chǎn)品批量的生產(chǎn)任務(wù)。 6、完成整套沖壓模具的設(shè)計(jì)：要求用AUTO或UG畫出模具零件三維圖、二維工程圖及總裝圖，制圖要符合最新國家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4458.1-2002。 7、設(shè)計(jì)任務(wù)量：論文（不低于1.5萬字），要求思路清晰、論述充分、語句通順、格式圖表編排規(guī)范。裝配圖及零件圖（折合圖紙不低于2.5張A0），演講文稿。 時(shí)間安排 1、開題報(bào)告： 2015年 04 月 22 日至 2015年 05 月 20 日 2、完成初稿： 2015年 05 月 21 日至 2015年 08 月 26 日 3、答 辯： 2015年 08 月 28 日至 2015年 09 月 16 日 以上內(nèi)容由指導(dǎo)教師填寫 指導(dǎo)教師簽 字 教師姓名： 年 月 日 助學(xué)點(diǎn)審核 審核意見： 組長簽字： 年 月 日 學(xué)生接受任務(wù)簽字 接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日 學(xué)生簽名： 西南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）申報(bào)表 學(xué)生姓名 蔣莉 性別 女 年齡 20 準(zhǔn)考證號(hào) 070114366427 學(xué)生住址 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代制造工程系 聯(lián)系電話 18380808246 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目名稱 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器墊片沖壓模設(shè)計(jì) 擬請指導(dǎo)教師 郭晟 指導(dǎo)教師職稱 講師 指導(dǎo)教師電話 13881396969 指導(dǎo)教師單位 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代制造工程系 選題背景及目的 模具業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，也標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)水平以及產(chǎn)品開發(fā)能力。沖壓工藝具有：1生產(chǎn)效率高；2精度高，質(zhì)量穩(wěn)定；3材料利用率；4操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，適合大批量自動(dòng)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)墊片在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中起到至關(guān)重要的作用。隨著汽車市場的需求日益增大，汽車個(gè)個(gè)部件的需求量也隨之增大，大批量的生產(chǎn)，是該零件生產(chǎn)模式的必然選擇。 故通過沖壓模具來成形的發(fā)動(dòng)機(jī)墊片零件具有典型的代表性，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)能夠使學(xué)生的專業(yè)能力、方法能力，都會(huì)得到極大提高，能較好的促進(jìn)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，分析和解決實(shí)際問題的能力，為以后的實(shí)際工作打下良好的基礎(chǔ)。 工作任務(wù)及要求 任務(wù)：對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器墊片進(jìn)行工藝分析，并設(shè)計(jì)出一套可靠的模具。 設(shè)計(jì)要求： 1、沖壓件工藝性分析，確定總體方案；完成材料選取及尺寸精度的相關(guān)分析。 2、工藝尺寸計(jì)算，完成排樣設(shè)計(jì)，工藝力壓力機(jī)公稱壓力的確定，刃口尺寸計(jì)算。 3、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定模具類型定位與卸料方式及模架的選取。 4、主要零部件的設(shè)計(jì)，完成工作零部件的結(jié)構(gòu)及定位零件的設(shè)計(jì)。 5、最終完成整套模具的設(shè)計(jì)。要求模具設(shè)計(jì)符合現(xiàn)代模具企業(yè)規(guī)范，結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、安全、可靠，能完成250000次合格產(chǎn)品批量的生產(chǎn)任務(wù)。 6、完成整套沖壓模具的設(shè)計(jì)：要求用AUTO或UG畫出模具零件三維圖、二維工程圖及總裝圖，制圖符合國標(biāo)GB/T4457.4—2002。 7、設(shè)計(jì)任務(wù)量：論文（不低于1.5萬字），要求思路清晰、論述充分、語句通順、格式圖表編排規(guī)范。裝配圖及零件圖（折合圖紙不低于2.5張A0），演講文稿。 時(shí)間安排 1、開題報(bào)告： 2015年 04 月 22 日至 2015年 05 月 20 日 2、完成初稿： 2015年 05 月 21 日至 2015年 08 月 26 日 3、答 辯： 2015年 08 月 28 日至 2015年 09 月 16 日 助學(xué)中心評審意見 主考院校評審意見 西南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度檢查及成績評定表 日期 工作內(nèi)容 執(zhí)行情況 指導(dǎo)教師簽字 15.4.22-15.5.20 查閱文獻(xiàn)資料，完成選題報(bào)告 15.5.21-15.6.20 工藝分析、模具設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算 15.6.21-15.8.27 繪制零件圖，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15.8.28-15.9.16 完成PPT的制作，準(zhǔn)備答辯 學(xué)生姓名 蔣莉 專業(yè)班級(jí) 模具11304 準(zhǔn)考證號(hào) 070114366427 成績匯總 評分項(xiàng)目 評分 比例（%） 分?jǐn)?shù) 總分 指導(dǎo)教師評分 40 評閱教師評分 30 答辯小組評分 30 指導(dǎo)教師畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 過程評語 評分 簽字： 年 月 日 評閱教師畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 成果評語 評分 簽字： 年 月 日 答辯組畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 答辯評語 評分 簽字： 年 月 日 主考院校評審意見 蓋章 年 月 日 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 康明斯汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管墊片 沖壓模具設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)為一康明斯汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管墊片的冷沖壓模具設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)零件 的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模 具結(jié)構(gòu)方案，然后通過工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，確定排樣和裁板，計(jì)算沖壓力和壓力中心， 初選壓力機(jī)，計(jì)算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設(shè)計(jì)選用零、部件，對壓力機(jī)進(jìn) 行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進(jìn)行編制。其中 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要對凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、 沖壓設(shè)備、緊固件等進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對于部分零部件選用的是標(biāo)準(zhǔn)件，就沒深入設(shè)計(jì)， 并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，對部分零部件進(jìn)行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè) 設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：模具 沖裁件 凸模 凹模 凸凹模 Abstract The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in- depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project. KEY WORD: mold stamping parts punch die punch and die 目錄 第一章 緒言 ................................................................................................................................................1 第一節(jié) 材料的工藝分析 .............................................................................................2 第二節(jié) 材料選擇 .........................................................................................................3 第三節(jié) 工件結(jié)構(gòu)形狀 .................................................................................................3 第二章 沖裁工藝方案的確定 ..................................................................................................................5 第三章 模具總體設(shè)計(jì) .................................................................................................................................6 第一節(jié) 模具類型的選擇 .............................................................................................6 第二節(jié) 操作與定位方式 .............................................................................................6 第三節(jié) 卸料、出件方式 .............................................................................................6 第四節(jié) 確定送料方式 .................................................................................................7 第五節(jié) 確定導(dǎo)向方式 .................................................................................................7 第四章 模具工藝參數(shù)確定 .......................................................................................................................8 第一節(jié) 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 .............................................................................................8 第二節(jié) 搭邊值的確定 .................................................................................................8 第三節(jié) 進(jìn)距與條料寬度計(jì)算 .....................................................................................9 第四節(jié) 材料利用率的計(jì)算 .......................................................................................11 第五章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選 .................................................................................................12 第一節(jié) 沖裁力 Fp的計(jì)算 ..........................................................................................13 第二節(jié) 卸料力 Fq1的計(jì)算 .........................................................................................13 第三節(jié) 頂件力 Fq2的計(jì)算 .........................................................................................13 第四節(jié) 總的沖壓力 F 的計(jì)算 ..................................................................................14 第五節(jié) 壓力機(jī)的初選 ...............................................................................................14 第六章 模具壓力中心的確定 ...............................................................................................................15 第七章 沖裁模間隙的確定 ....................................................................................................................16 第一節(jié) 沖裁間隙 Z ...................................................................................................16 第二節(jié) 沖裁間隙分析 ...............................................................................................16 第八章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算 ......................................................................................................18 第一節(jié) 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 ...........................................................................18 第二節(jié) 刃口尺寸的計(jì)算 ...........................................................................................18 第九章 主要零部件的設(shè)計(jì) ....................................................................................................................21 第一節(jié) 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...............................................................................21 第二節(jié) 橡膠的選用 ...................................................................................................28 第三節(jié) 模架及其零件的設(shè)計(jì) ...................................................................................29 第十章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù) .............................................................................30 第一節(jié) 閉合高度的計(jì)算 ...........................................................................................30 第二節(jié) 沖壓設(shè)備的選定 ...........................................................................................31 第十一章 模具的總體裝配 ..................................................................................................................31 設(shè)計(jì)總結(jié) .........................................................................................................................................................33 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................................................34 致謝 ...................................................................................................................................................................35 1 第一章 緒言 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國在沖壓 基礎(chǔ)理論及成形工藝，模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè) 發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命，效率、加工精度、生產(chǎn)周期等 方面與發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的 比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛 等等，致使相當(dāng)一部分大型，精密、復(fù)雜和長壽命的模具依賴進(jìn)口。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工作為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域 內(nèi)重要的生產(chǎn)手段之一，更加體現(xiàn)出其特有的優(yōu)越性。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，由于市 場競爭日益激烈，產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求越來越高，更新?lián)Q代的速度越來越快，沖壓 產(chǎn)品正朝著復(fù)雜化，多樣化高、性能、高質(zhì)量方向發(fā)展，模具也正朝著復(fù)雜化，高 效率、高精度、長壽命方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模 具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)，依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔 助設(shè)計(jì)（CAD） ，數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 （CAD/CAM） 技術(shù)轉(zhuǎn)變。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展 的重要?jiǎng)恿ΑＲ恍﹪鴥?nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/E、I- DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C- Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并且成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 未來沖壓模具的發(fā)展趨勢: 模具行業(yè)在今后的發(fā)展中，首先要更加關(guān)注其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，使結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。我們的模具行業(yè)要緊緊的跟著市場的 需求發(fā)展。沒有產(chǎn)品的需求、產(chǎn)品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，也就 沒有模具產(chǎn)品的上規(guī)模、上檔次。如汽車生產(chǎn)中90％以上的零部件，都要依賴模具 成型，在電子產(chǎn)品中，沖壓件約占80％~85％；在汽車，農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中，沖壓件約 占75％~80％；在輕工產(chǎn)品中，沖壓件約占90％以上。此外，在航空及航天工業(yè)生產(chǎn) 2 中，沖壓件也占有很大的比例。在珠三角和長三角，為汽車行業(yè)配套的模具產(chǎn)值增 長達(dá)40％左右。而模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和 新產(chǎn)品的開發(fā)能力。已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。 其次，要積極推進(jìn)中西部地區(qū)模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達(dá)地區(qū)和不發(fā)達(dá)地 區(qū)的差距。中西部很多地區(qū)已經(jīng)意識(shí)到模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對制造業(yè)的重要作用。如陜 西、四川、河北等模具生產(chǎn)有了很大的發(fā)展，河北興林車身制造集團(tuán)有限公司作為 河北泊頭地區(qū)的骨干企業(yè)帶動(dòng)了一片模具企業(yè)的開拓；四川宜賓普什模具有限公司 憑借強(qiáng)有力的資金投入，將在未來寫下新的篇章。 第三，要積極推進(jìn)模具企業(yè)特別是國有企業(yè)的體制的創(chuàng)新，轉(zhuǎn)換經(jīng)營機(jī)制，大 力發(fā)展混合所有制經(jīng)濟(jì)，明確產(chǎn)權(quán)和完善法人治理結(jié)構(gòu)。充分發(fā)掘企業(yè)發(fā)展的內(nèi)在 動(dòng)力。要積極推進(jìn)中、西部地區(qū)工業(yè)基礎(chǔ)較好地區(qū)的制造業(yè)大中型企業(yè)主輔分離， 使其模具車間、分廠在不太長的時(shí)間里，采用多種有效實(shí)現(xiàn)形式，轉(zhuǎn)換機(jī)制，大力 發(fā)展產(chǎn)權(quán)明晰、獨(dú)立自主經(jīng)營，適應(yīng)市場運(yùn)作和模具生產(chǎn)快速反應(yīng)的現(xiàn)代專業(yè)模具 企業(yè)，培養(yǎng)能代表行業(yè)水平的“龍頭” 企業(yè)，帶動(dòng)地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。 第一節(jié) 材料的工藝分析 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對材料施加壓力，使其 產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方 法。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件， 所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸 屬于材料成型工程。 工件名稱：康明斯汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管墊片 工件簡圖：如圖 1.1 所示 生產(chǎn) 批量：大批量 材料：Q235 厚度：2mm 工件精度：IT14 3 圖 1.1 工件簡圖 第二節(jié) 材料選擇 根據(jù)表 1.1，Q235 為碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性， 主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機(jī)械零件。綜合評比均適合沖裁加工。 第三節(jié) 工件結(jié)構(gòu)形狀 工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，屬軸對稱結(jié)構(gòu)，除有一個(gè)孔,其余皆為直線，孔與邊緣 之間的距離也滿足要求，可以沖裁。 表 1.1 黑色金屬的力學(xué)性能 極限強(qiáng)度 材料名 稱 材料牌 號(hào) 材料狀 態(tài) 抗剪 MPa/?抗拉 ab/? 伸長率 %/?屈服強(qiáng)度 MPas/? 彈性模 量 E/MPa Q235 216-304 275-383 32 177 08 255-353 324-441 32 196 186000 10F 216-333 275-412 30 186 10 255-333 294-432 29 206 194000 碳素結(jié) 構(gòu)鋼 15F 已退火 的 245-363 314-451 28 4 15 265-373 333-471 26 225 198000 20F 275-383 333-471 26 225 196000 2O 275-392 353-500 25 245 206000 25 314-432 329-539 24 275 198000 30 353-471 441-588 22 294 197000 35 392-511 490-637 20 314 197000 40 412-530 511-657 18 333 209000 45 432-549 539-686 16 353 200000 50 432-569 539-716 14 373 216000 表 1.2 部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.3—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 ＞50～80 19 30 46 74 120 190 0.30 0.46 0.74 1.20 ＞80～120 22 35 54 87 140 220 0.35 0.54 0.87 1.40 從表 1.1 中查出 Q235 抗拉強(qiáng)度：σ=275～383Mpa 抗剪強(qiáng)度：τ=216～304Mpa 伸長率： δ=32% 分析其力學(xué)性能較好，故選擇 Q235 材料。 5 第二章 沖裁工藝方案的確定 該制件的沖裁工序包括落料和沖孔，其沖裁加工有以下三種方案： 方案一：先沖孔，后落料單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔—落料復(fù)合沖壓復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，投資少，且每次沖裁所需的沖裁力較小，可以解決沖壓 設(shè)備噸位不夠的問題。其缺點(diǎn)在于零件的精度難于保證，并且零件比較小，在第二 次沖孔時(shí)，準(zhǔn)確定位不宜，容易使人受傷，生產(chǎn)率低。 方案二也只需 2 副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸 凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度 較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小，制造比方案三簡單。 方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，但模具輪 廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高。 通過對上述三種方案的分析比較,采用方案二復(fù)合模是比較合理的。 6 第三章 模具總體設(shè)計(jì) 第一節(jié) 模具類型的選擇 經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚 度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性 卸料裝置的倒裝復(fù)合模具結(jié)構(gòu)方式。 第二節(jié) 操作與定位方式 一、操作方式 零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟(jì)效益。 二、定位方式 因?yàn)閷?dǎo)料銷和擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具 具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制送料步距采用固定 擋料銷。 第三節(jié) 卸料、出件方式 一、卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖 裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊 間隙取（0.2～0.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與凸模的 配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于 卸料力較大、材料厚度大于 2mm 且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料 由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若 彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落 料模、沖孔模。 工件平直度較高，料厚為 2mm，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模 7 具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是 柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。 二、出件方式 因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。 第四節(jié) 確定送料方式 因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)，采用橫向送料方式，即由右向左送料。 第五節(jié) 確定導(dǎo)向方式 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo) 柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命， 且不能使用浮動(dòng)模柄。 8 第四章 模具工藝參數(shù)確定 第一節(jié) 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料 消耗、提高生產(chǎn)率和延長模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件 質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。 根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有搭邊、少搭邊和無搭邊排樣三種， 根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排 等多重形式。 因此有下列三種方案： 方案一：有搭邊排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完 全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少搭邊排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽 命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 方案三：無搭邊排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣 方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最 佳（如圖 5.1 所示）。 第二節(jié) 搭邊值的確定 排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。 搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，保證零件質(zhì)量和送料方 便。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件 毛刺，有時(shí)還會(huì)拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。或影響送料工 作。搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨 損。根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法查表 5.1 得： 兩制件之間搭邊值 a1=2mm 9 側(cè)搭邊值 a=2.5mm 表 5.1 搭邊值和側(cè)邊值 手動(dòng)送料 圓形 非圓形 往復(fù)送料 自動(dòng)送料材料厚 度 t a a1 a a1 a a1 a a1 1 以下 1.5 1.5 2 1.5 3 2 1～2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 2～3 2.5 2 3 2.5 4 3.5 3～4 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 4～5 4 3 5 4 6 5 5 4 5～6 5 4 6 5 7 6 2.0 5 第三節(jié) 進(jìn)距與條料寬度計(jì)算 一、送料進(jìn)距 A 條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料進(jìn)距，每個(gè)進(jìn)距可沖出一個(gè)或多個(gè)零件。 A=D+a1 (5.1) 式中 D——平行于送料方向的沖裁件寬度 a1——沖裁件之間搭邊值 模具相對于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料 方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用縱向送料方式。 10 圖 5.1 排樣圖 二、條料寬度 B 計(jì)算 排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設(shè)計(jì)出。計(jì)算條料寬度有三 種情況需要考慮： 1.有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 2.無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 3.有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。 有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。 11 圖 5.2 有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度確定 本設(shè)計(jì)采用的是有側(cè)壓裝置的模具。 所謂條料寬度，是指工件最大極限尺寸加上側(cè)搭邊值。因條料是由板料剪裁下 料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值 。其計(jì)算公式如?? 下： B=[D+2a] （5.2） 0 - △ 式中 B——條料寬度基本尺寸； D——條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸； a——側(cè)搭邊值，查表 5.1； △——條料下料剪切公差； 表 5.2 剪切公差△及條料與導(dǎo)料板之間隙 C（mm） 條料寬度(mm) ≤1 ＞1～2 ＞2～3 ＞3～5條料厚度(mm) △ C △ C △ C △ C ≤50 0.4 0.1 0.5 0.2 0.7 0.4 0.9 0.6 ＞50～100 0.5 0.1 0.6 0.2 0.8 0.4 1.0 0.6 ＞100～150 0. 0.2 0.7 0.3 0.9 0.5 1.1 0.7 ＞150～220 0.7 0.2 0.8 0.3 1.0 0.5 1.2 0.7 根據(jù)零件圖查表 5.2 確定剪料公差及條料與導(dǎo)板之間的間隙△=0.6。 第四節(jié) 材料利用率的計(jì)算 一、計(jì)算沖壓件面積、周長 12 因?yàn)樵摴ぜD由多段圓弧組成，計(jì)算周長需要準(zhǔn)確的找到各段圓弧的長度，計(jì) 算面積也需要準(zhǔn)確的找到切點(diǎn)，諸多因素采用人工計(jì)算時(shí)計(jì)算量較大，因此采用三 維輔助軟件可快速準(zhǔn)確的計(jì)算出面積、周長（如圖 5.3）。 取 F=575.45mm2 L=139.24mm 二、計(jì)算材料利用率 沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。 材料利用率通常以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率 η 表示： η=(nF/AB)×100% （5.3） 式中 η——材料利用率（%）； n——沖裁件的數(shù)目； F——沖裁件的實(shí)際面積(mm2)；包括工件面積與廢料面積； B——板料寬度(mm)； A——送料進(jìn)距； 根據(jù)公式(5.3)： η=(5374.35/90×125)×100% ≈47.8% 由此可之，η 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利 用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 第五章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選 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 13 一般可以按下式計(jì)算：PF Fp=Kp Ltτ =Lt （6.1） 式中 τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； L——沖裁周邊總長（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。 第一節(jié) 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=139.24mm。 查碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能表知：Q235 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)： F p= Kp Ltτ =1.3×2×139.24×260 =59464.43(N) ≈59.5（KN） 第二節(jié) 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）： F q1= KxFp =0.05×59.5（KN） ≈2.975(KN) 表 6.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm Kx kt Kd 14 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 第三節(jié) 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）： F q2= KdFp =0.06×59.5（KN） ≈3.57（KN） 第四節(jié) 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 =59.5+2.975+3.57 =66.045(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=1.3x66.045 (KN)=85.86(KN)。 第五節(jié) 壓力機(jī)的初選 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械。常見的冷沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)。 表 6.2 部分常用開式壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 15 型號(hào)技術(shù)參數(shù) 單 位 J23-4 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-63 J23-100 滑塊公稱壓 力 KN 40 63 100 160 250 630 1000 滑塊行程次 數(shù) 次 /mm 200 160 135 115 100 70 70 最大閉合高 度 mm 160 170 180 220 250 360 360 閉合高度調(diào) 節(jié)量 mm 35 40 50 60 70 90 90 立柱間距 mm 100 150 180 220 260 250 250 左 右 mm 100 140 170 200 300 300滑塊 地面 尺寸 前后 mm 90 120 150 180 340 340 直 徑 mm 30 50模柄孔尺 寸 深度 mm 50 70 墊塊厚度 mm 35 40 50 60 70 80 90 最大傾斜角 ° 45 35 30 左 右 mm 280 315 360 450 560 630 710工作臺(tái)尺 寸 前后 mm 180 200 240 300 360 420 480 根據(jù)沖壓力的計(jì)算和壓力中心的計(jì)算，選擇開式壓力機(jī)的型號(hào)為 J23-10。 第六章 模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作， 應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn) 生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具 和壓力機(jī)的使用壽命。 模具的壓力中心，可按以下原則來確定： 16 1.對稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 2.工件形狀相同且分布對稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3.各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的 力矩。求出合力 作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置 0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。 其中 、 、 ……… 分別為各沖裁周邊長度。1L23NL 圖 7.1 壓力中心 按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系 XOY。計(jì)算出零件壓力中心為（0，0） 第七章 沖裁模間隙的確定 第一節(jié) 沖裁間隙 Z 指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸 DA與凸模刃口橫向尺寸 DT的差值（如圖 8.1）， 是設(shè)計(jì)模具的重要工藝參數(shù)。 圖 8.1 沖裁間隙 17 第二節(jié) 沖裁間隙分析 一、間隙對沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精 度越高，這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠睿?模具本身的制造偏差。 二、間隙值的確定 凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。設(shè)計(jì)模 具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求， 所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定 的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中 的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)， 就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 Zmin，最大值稱為最 大合理間隙 Zmax。考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模 具時(shí)要采用最小合理間隙值 Zmin。 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。 對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對于垂直度與 尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙 值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來確定間隙值。 根據(jù)間隙表 8.1 查得材料 Q235 的最小雙面間隙 Zmin=0.246mm，最大雙面間隙 Zmax=0.360mm 表 8.1 部分較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙 08、10、35、0 9Mn2、Q235 40、50 16Mn 65Mn材料厚 度 m Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 小于 0.5 較小間隙 0.5 0.04 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.90 0.126 18 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.5 0.360 0.500 0.380 0.540 0.380 0.540 3.0 0.460 0.640 0.480 0.660 0.480 0.660 4.0 0.640 0.880 注：08 鋼沖裁皮革、石棉和紙板時(shí)，取間隙的 25%。 第八章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算 第一節(jié) 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠 模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁 模關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則： 1.落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)， 以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹 模上。 2.考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公 差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大 尺寸。 3.確定沖模刃口制造公差時(shí)。如果對刃口精度要求過高，增加成本，如果對刃 19 口精度要求過低，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形工件 按國家“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14 級(jí)處理，沖?？砂?IT11 級(jí)制造；對于圓形 工件按 IT6～I(xiàn)T7 級(jí)制造。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料 件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 第二節(jié) 刃口尺寸的計(jì)算 根據(jù)模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法分為兩種情況。凸模 與凹模分開加工和凸模與凹模配合加工。對于該制件應(yīng)該選用凸模與凹模分開加工 方法。 凸模與凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模 與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙 Zmax必須滿足 下列條件： minmaxpd Z—??? 或者 、????inmaxd6.0???? ????minax4.0????? 一、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 ??0 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 d p=(d＋x△) 0- δp 凹模 d d=( ＋Z min)0+ δd ＝(d＋X△＋Z min) 0+ δd 在同一工步中沖出制件兩個(gè)以上孔時(shí)，凹模型孔中心距 Ld按下式確定： Ld=(Lmin＋0.5△)±0.125△ 式中 dd——沖孔凹?；境叽?mm)； dp——沖孔凸?；境叽?mm)； 20 d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)； Ld——同一工步中凹?？拙嗷境叽?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 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 料厚 t(mm) 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=0.5 設(shè)凸、凹模分別按 IT20 和 IT7 級(jí)加工制造，所以 凸模： d p =(d+X△) 0- δp =(20+0.75×0.21) 075.? =20.120 075.? 凹模： d d=( dp +Zmin) d?? =(20.120+0.10) 012. =20.220 012.? 二、落料凸、凹模計(jì)算 凹模： D d=(D－X△) d??0 凸模： D p=( Dd－Z min) ＝(D－X△－Z min)P??0P?? 式中 Dd——落料凹?；境叽?mm)； Dp——落料凸?；境叽?mm)； 21 D——落料件最大極限尺寸(mm)； ?——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：53.5 mm、22.5 mm、13 mm 設(shè)凸、凹模分別按074.?052.?036.? IT6 和 IT7 級(jí)加工。 所以凹模 53.5 :Dd2=(D2-X )074.?? d??0 =(53.5-0.5×0.74)0+0.021 =53.13+0.021mm 22.5 :Dd2=(D2-X )052.? d??0 =(22.5-0.5×0.52)0+0.021 =22.24+0.021mm 13 :Dd4=(D4-X )036.?? d??0 =(13-0.5×0.36) 03.? =12.82 mm 03.? 凸模 53.5 :Dp2=(Dd2- Zmin)74.0? 0P?? =(53.13-0.04) 013.? =53.09 mm13.0? 13 :Dp4=(Dd4- Zmin)036.?P? =(12.82-0.1) 019.? =12.72 mm. 校核因?yàn)? ｜ ｜＋｜ ｜=0.018+0.011=0.029mm1p?2d ｜ ｜＋｜ ｜=0.013+0.021=0.034mm2 ｜ ｜＋｜ ｜=0.016+0.025=0.041mm3p3d ｜ ｜＋｜ ｜=0.019+0.030=0.049mm4?4 Zmax－Z min =0.24-0.132=0.108mm(Zmax、Z min是凸、凹模最大初始雙面間隙，查 22 表 8-1 得 Zmax =0.24、Z min =0.132)滿足｜ ｜＋｜ ｜≤Z max－Z min。p?d 第九章 主要零部件的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 一、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模：在沖壓過程中與凸模配合直接對沖壓制件進(jìn)行分離或成形的工作零件。 凹模洞口的類型如圖 10.1 所示，其中 a、b、c 型為直筒式刃口凹模，其特點(diǎn)是 制造方便，刃口強(qiáng)度高，本設(shè)計(jì)選用 c 型筒口。 圖 10.1 凹模類型 2.外形尺寸計(jì)算 凹模結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式兩大類，本設(shè)計(jì)凹模采用整體式凹模。 凹模厚度： H=Kb(≥15mm) (10.1) 凹模壁厚： C=(1.5～2)H(≥30mm) (10.2) 凹模外形尺寸： B=b+2C (10.3) 式中 b——沖裁件的最大外形尺寸；（mm）； K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響（見表 10.1）； H——凹模厚度； C——凹模壁厚； B——凹模外形最大尺寸。 23 表 10.1 系數(shù) K 的數(shù)值 厚度 t/mm b/mm 0.5 1 2 3 ＞3 ＜50 0.3 0.35 0.42 0.5 0.6 ＞50-100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 ＞100-200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 ＞200 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22 根據(jù)圖 1.1 查表 10.1，取 K=0.25，又 b=75mm，則由公式 10.1 和公式 10.2 得： 凹模厚度： H=Kb=0.25×107=26.75mm； 凹模壁厚： C=(1.5～2)H=(1.5～2) ×26.75=40.125～53.5mm 根據(jù)表 10.2 取凹模厚度：H=30mm；取凹模壁厚 C=45mm。 根據(jù)公式（10.2）： B=b+2C =107+2×45 =197mm L=b+2C =30+2×45 =120mm 查表 10.2，選取凹模外形尺寸 L×B=100mm×100mm。 表 10.2 矩形和圓形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994) 矩形凹模的長度和寬度 L×B 矩形和圓形凹模厚度 H 63×50、63×63 10、12、14、16、18、20 80×63、80×80、100×63、100×80、100 ×100、125×80 12、14、16、18、20、22 125×100、125×125、140×80、140×80 14、16、18、20、22、25 140×125、140×140、160×100、160×125 、160×140、200×100、200×125 16、18、20、22、25、28 160×160、200×140、200×160、250×125 、250×140 16、20、22、25、28、32 凹模輪廓尺寸為 100mm×100mm×40mm。 二、沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 24 1.凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)榱慵愋校捎镁€切割方法進(jìn)行加工，所以采用整體直通式凸模（如圖 10.3），與凸模固定板采用 H7/m6 配合，按凸模的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格選取。 2.凸模外形尺寸計(jì)算 凸模長度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖堑寡b式復(fù)合模， 采用的是彈壓卸料上出件方式，其總長按相關(guān)公式計(jì)算： L = H1 + H2 + H + t 式中 H1——凸模固定板厚度；得 H1=0.8×H 凹=0.8×40=32mm。 H2——卸料板厚度查表 10.4； t——材料的厚度； H——沖裁件厚度和凸模進(jìn)入凸凹模一般 4～10mm。則： L =32+20+6.5+1.5=60mm 凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長桿，強(qiáng)度足夠。 圖 10.3 沖孔凸模尺寸 3.凸模材料的選用 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力，因此應(yīng)有高的硬度 與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀復(fù)雜且壽命要求較高的凸模選用 Cr12、Cr12MoV 等制造。 該凸模材料應(yīng)選 Cr12MoV，熱處理 58～62HRC。 三、凸凹模的設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 1.凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸凹模是復(fù)合沖裁中的主要零件。他的內(nèi)外邊緣均為刃口，內(nèi)外邊緣之間的壁 厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小限制。當(dāng)模具為正裝結(jié) 構(gòu)

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