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XXXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
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
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 排氣管墊片沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2016 年 04 月 27 日
目 錄
摘 要 5
第一章、引言 8
1.1.模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景 8
1.2.課題來(lái)源和研究意義 9
1.3.題目研究方法 9
1.4.論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 10
第二章、沖裁件的工藝性分析 11
2.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 11
2.1.1.沖裁件的形狀 11
2.1.2.沖裁件的尺寸精度 12
第三章、制件沖壓工藝方案的確定 13
3.1.沖壓工序的組合 13
3.2.沖壓順序的安排 13
第四章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 14
4.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 14
4.1.1.搭邊與料寬 14
4.2.材料利用率的計(jì)算 15
第五章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 16
5.1.沖壓力 16
5.1.1.沖裁力的計(jì)算 16
5.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 16
5.2.壓力中心的計(jì)算 17
5.3.壓力機(jī)的選用 18
第六章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 19
6.1.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 19
6.2.凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算方法 20
6.2.1.凸模和凹模分開(kāi)加工 20
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 22
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
8.1.凸凹模的設(shè)計(jì) 23
8.2.落料凹模的設(shè)計(jì) 23
8.3.沖頭固定板的設(shè)計(jì) 24
8.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 26
8.5.卸料、壓邊彈性元件的確定 26
第九章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
9.1.模具類形的選擇 27
9.2.定位方式的選擇 27
9.3.卸料、出件方式的選擇 27
9.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 27
結(jié)束語(yǔ) 28
設(shè)計(jì)小結(jié) 29
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
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(lái)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)。
隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完所有機(jī)械課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是對(duì)我綜合能力的考核，是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，也是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的回顧與檢查。
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此, 我表示衷心的感謝他們對(duì)我的教誨。
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。
Summary
With mold manufacturing skills to the scientific development of progressive, gradual development from the previous manually using software and other high-tech ways to assist the design is complete. Die is one of them.
Graduation is a practical teaching after teaching the theory of professional mold. Is the knowledge of the lump-sum test, is a combat exercise to work before. Its purpose is the integrated use of theoretical and practical knowledge of the course of study, a complete mold design training, culture and improve their ability to work. Consolidation and expansion of mold professional courses what they learn, master mold design and manufacturing methods, procedures and relevant technical specifications. Skilled access to relevant technical information. Master mold design and manufacturing of basic skills, such as parts of the process analysis, mold technology demonstration program, process calculation, the selected processing equipment, manufacturing processes, and access to design data collection, preparation of design drawings and technical documents.
Stamping process and die design should be combined with the actual situation of the factory equipment, personnel, etc., from the quality of parts, productivity, production costs, labor intensity, environmental protection and security of all aspects of the production account, choose the advanced technology, economic rationality, safe and reliable use of the scheme and the mold to make stamping parts production guarantee the achievement of the technical requirements of design drawings on minimizing process costs punched and ensure safety in production.
With the rapid development of the mold, in modern industrial production, the mold has become the production of various industrial products indispensable process equipment. The graduation project is based on the study completed all courses conducted on machinery, comprehensive ability is my assessment, is the integrated use of my knowledge, but also on the knowledge I review and inspection.
This design is under the guidance of teachers serious, patient guidance of the lower mold economy, life of the mold, the production cycle, and the cost of production and other indicators to conduct a comprehensive, detailed analysis carried out under the design. Here, I express my heartfelt thanks for their teachings.
Key words:
Process analysis, mold technology demonstration program, process calculation, the selected processing equipment, manufacturing processes, and access to design data collection, preparation of design drawings and technical documents.
第一章、引言
1.1.模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景
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。沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作方便，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工，可以獲得其它加工冷加工方法所不能做到，或者難以制造、形狀復(fù)雜的零件，沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具和壓力機(jī)保證的，所以質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，一般不需要后續(xù)加工。
沖壓加工屬于冷加工，所以它不但加工成本低，材料利用率也高，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(guò)程中材料表面不會(huì)二次破壞。
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(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個(gè)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來(lái)越大的作用。可以說(shuō)，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
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。
1.2.課題來(lái)源和研究意義
本設(shè)計(jì)題目由實(shí)習(xí)單位提供，經(jīng)系指導(dǎo)老師審核通過(guò)的。本設(shè)計(jì)題目涉及的主要內(nèi)容是對(duì)沖壓模的設(shè)計(jì), 研究目的是在廠原有的基礎(chǔ)上，對(duì)模具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效益。
在二十世紀(jì)中期甚至更早,國(guó)外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對(duì)模具及模具工業(yè)的高度評(píng)價(jià)與精辟的比喻。例如：“模具是美國(guó)工業(yè)的基石”(美國(guó))；“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富強(qiáng)的原動(dòng)力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國(guó))；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀(jì)未,中國(guó)人才開(kāi)始認(rèn)識(shí)到其極端重要性,作出了科學(xué)的評(píng)價(jià)：“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國(guó))。
現(xiàn)今，全世界模具工業(yè)年總產(chǎn)值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產(chǎn)值。而在亞洲,最高屬于日本，年產(chǎn)值達(dá)200億美元上下。美國(guó)的年產(chǎn)值為50億美元。中國(guó)也在后來(lái)居上，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術(shù)質(zhì)量。近五年來(lái),平均每年進(jìn)口模具約為11.2億美元,2003年就進(jìn)口了近13.7億的模具,這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來(lái)的模具。這表示中國(guó)大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。
我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開(kāi)發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。華中工學(xué)院和北京模具廠等在1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的第一個(gè)沖壓模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。21世紀(jì)開(kāi)始，CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)，其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。
1.3.題目研究方法
本論文主要通過(guò)具體例子的方式對(duì)沖壓模具的生產(chǎn)流程進(jìn)行介紹、分析、研究。通過(guò)對(duì)排氣管墊片模具設(shè)計(jì)的說(shuō)明，詳細(xì)地闡述了沖壓模具生產(chǎn)的一般流程。對(duì)零件加工工藝性分析、零件的加工方式、沖壓模具的結(jié)構(gòu)組成等進(jìn)行介紹并對(duì)沖壓模具生產(chǎn)中常常出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行分析研究。
步驟如下：
（1）零件成型方案確定；
（2）零件零件形狀分析，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)一步提出工藝改良方案；
（3）使用CAD等軟件對(duì)零件進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)模具裝配圖和零件圖；
（4）完成沖壓零件設(shè)計(jì)的文字說(shuō)明。
1.4.論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容
論文主要由緒論、零件的成型工藝分析、工藝方案制定、及設(shè)計(jì)計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，模具缺陷分析等五大部分構(gòu)成。論文主要圍繞該零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)展開(kāi)，綜合運(yùn)用沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)理論以及AUTOCAD等輔助設(shè)計(jì)軟件，完成設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪制模具的裝配圖和零件圖。
第二章、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，其目的是使所需要的形狀的零件沿一定所需要的尺寸從板料上分離，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表面質(zhì)量的前提下發(fā)生塑性變形，壓制成所需求的形狀和尺寸的工件。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，這叫復(fù)合沖裁。
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。
2.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.1.沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較復(fù)雜，四角圓角過(guò)渡，這樣設(shè)計(jì)模具時(shí)，凹模熱處理后加工時(shí)不容易開(kāi)裂，為便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開(kāi)裂的現(xiàn)象，同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過(guò)快磨損。
產(chǎn)品材料為1Cr13,，此材料屬于不銹鋼，其抗剪強(qiáng)度320-380Mpa,抗拉強(qiáng)度400-470Mpa，具有良好的沖裁性。
2.1.2.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(lái)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)普通沖裁。
第三章、制件沖壓工藝方案的確定
3.1.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(lái)確定 對(duì)于年產(chǎn)量需求100萬(wàn)件的該產(chǎn)品來(lái)說(shuō)采用復(fù)合模或連續(xù)模較合適。
（2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來(lái)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。
根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來(lái)確定，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。
根據(jù)操作是否方便，生產(chǎn)是否安全來(lái)確定 復(fù)合沖裁其出件或清除廢料較快，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，選擇倒裝復(fù)合沖裁方式，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。
3.2.沖壓順序的安排
倒裝式落料沖孔復(fù)合模，下模彈壓卸料裝置，上模彈壓卸料裝置。
第四章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
4.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)需考慮如下原則：
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）
合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。
保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
4.1.1.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(guò)大，材料利用率低；值過(guò)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=3.0mm，確定搭邊工作間a1為2.5mm, a為2.8mm。
2．送料步距和條料寬度的確定
（1） 送料步距 條料在模具上每一步送進(jìn)的距離成為送料步距。由于本次設(shè)計(jì)的課題排樣是錯(cuò)位排法，所以每送一步，可以沖兩個(gè)零件。步距S的計(jì)算公式為：
S=D+a1
S=175+2.5=177.5mm
式中 D——和送料方向一致的沖裁件寬度；
a1——沖裁之間的搭邊距離。
（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
=(306.8+2×2.8)-0.5=312.4-0.5mm
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=312.4-0.5。
具體排樣圖如下：
4.2.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%
η=1×43987.857/312.4×177.5×100%=79.327%
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；
第五章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
5.1.沖壓力
沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力的總稱。
5.1.1.沖裁力的計(jì)算
平刃口沖裁力可按下式計(jì)算
落料力計(jì)算
F=KLδτ
F=1.3×788.427×3.0×380=1168448.8N
=1168.448KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；788.427
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；320-380MP
δ——材料厚度；(mm)；3.0
K——系數(shù)，通常K=1.3；
沖方孔力計(jì)算
F=nKLδτ
F=1×1.3×（3.14×35+80+80+55+55）×3.0×380
=563011.8N
=563.011KN
沖圓孔力計(jì)算
F=nKLδτ
F=2×1.3×3.14×35×3.0×380=325743.6N
=325.74KN
5.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算
生產(chǎn)中常用下列公式計(jì)算
F卸=K卸F落
=0.045×1168.448=52.58KN
F退=K退F沖
=0.05×（563.011+325.74）=44.437KN
式中 F——沖裁力；
F卸、F退——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù)
綜上所述
總的沖裁力為
F總= F落+F沖+F卸+F退
=1168.448+563.011+325.74+52.58+44.437
=2154.216KN
5.2.壓力中心的計(jì)算
采用解析法求壓力中心，求XG，YG
建立坐標(biāo)系如下圖：
F1—沖圓孔力 得F1=162.87KN
F2—沖方孔力 得F2=563.011KN
F3—沖腰孔力 得F3=162.87KN
F4—落料力 得F4=1168.448KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=-113.4
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=0
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=113.4
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=0
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=0
X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG=（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3）
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=10
所以該模具壓力中心為（0,0），與模具中心吻合，所以復(fù)合要求。
5.3.壓力機(jī)的選用
根據(jù)模具外形大小，壓力大小及模具高度，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：閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)JA—250壓力機(jī)
型號(hào)為JA—250壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
2500
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
400
厚度160
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
17
模柄孔尺寸/mm
直徑60
深度80
最大裝模高度/mm
590
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
250
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
20°
工作臺(tái)尺寸/mm
前后1250
左右2780
第六章、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
6.1.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則
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(guò)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×?。一般當(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)于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過(guò)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(guò)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(shuō)來(lái)，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。
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(lái)選??；對(duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)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(méi)有標(biāo)注公差，則可按IT14級(jí)取值。
6.2.凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算方法
6.2.1.凸模和凹模分開(kāi)加工
這種方法設(shè)計(jì)和加工都簡(jiǎn)單，主要適用于圓形或簡(jiǎn)單刃口。設(shè)計(jì)時(shí)，需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸精度及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足：δd+δp≤Zmax-Zmin。此方法適合材料相對(duì)比較厚的產(chǎn)品。
本次設(shè)計(jì)的課題材料厚度為2.0，可以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法，具體刃口尺寸計(jì)算如下：
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
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)-δp
孔心距 Lp=L±δp’
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為產(chǎn)品的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為孔的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模加工公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對(duì)稱偏差，通常取δp’=Δ/4；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距離基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)Δ/4
=307.1-0.5×0.6=306.8;
Aj2=(Amax-XΔ)+ Δ/4
=175.2-0.5×0.4=175;
Aj3=(Amax-XΔ)+ Δ/4
=45.1-0.5×0.2=45;
落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+ Δ/4
=306.8-2×0.12=306.56;
Ah2=(Aj2-2Z)+ Δ/4
=175-2×0.12=174.76;
Ah3=(Aj3-2Z)+ Δ/4
=35-0.12=34.88;
沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin1+XΔ)- Δ/4
=34.85+0.5×0.3=35
Bj2=(Amin2+XΔ)- Δ/4
=149.8+0.5×0.4=150
Bj3=(Amin3+XΔ)- Δ/4
=124.8+0.5×0.4=125
沖孔凹模尺寸：Bh1=(Bj1+2Z)- Δ/4
=35+2×0.12=35.24
Bh2=(Bj2+2Z)- Δ/4
=150+2×0.12=150.24
Bh3=(Bj3+2Z)- Δ/4
=125+2×0.12=125.24
兩孔中心距離為L(zhǎng)p=L±δp’=Lmax-XΔ=226.8±0.01。
第七章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
落料沖孔模結(jié)構(gòu)形式：
下模采用彈壓卸料裝置，上模采用樹(shù)脂彈壓卸料的方法，用打料桿進(jìn)行打料的方法來(lái)卸料，整個(gè)模具結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單，容易加工和裝配，調(diào)試也方便。
第八章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1.凸凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov,硬度：58～62HRC（如圖），
與下模板螺釘和銷釘固定，與卸料板間隙配合。
8.2.落料凹模的設(shè)計(jì)
因制件形狀簡(jiǎn)單，總體尺寸不大，選用整體式方形凹模較為合理。選用Cr12MoV為凹模材料。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 厚度H=Kb（≥15mm）
式中：b——沖裁件的最大外形尺寸，b=306.8
K——系數(shù)，查表得K=0.12
則 H=0.12×306.8=36.816mm
凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=36.816~55.224mm
本設(shè)計(jì)中取c=50-55mm
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-43矩形凹模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為420×280。硬度：58～62HRC，如圖：
8.3.沖頭固定板的設(shè)計(jì)
材料：45#，（如圖），
確定其他零件的尺寸參數(shù)
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4，可得復(fù)合模的典型組合尺寸（單位為mm）（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
凸凹模長(zhǎng)度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
420×280
45
209
239
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
墊板
凸模固定板
凹模
卸料板
420×280×10
420×280×18
420×280×45
420×280×22
螺釘
圓柱銷
卸料螺釘
樹(shù)脂
螺釘
圓柱銷
圓柱銷
M10×80
φ10×80
M8×70
M8×60
φ8×60
φ10×60
8.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在189~229mm之間，查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-7，無(wú)法找到合適的模架，所以選擇非標(biāo)準(zhǔn)自制模架：模架采用鋼板Q235或者45#加工，厚度為40-45，外形尺寸為570×350×40，上下模板一樣大，選擇標(biāo)準(zhǔn)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套，為方便操作，選用一樣大3個(gè)導(dǎo)柱，所以選擇導(dǎo)柱32×180三組，導(dǎo)套32×80×45三組。
8.5.卸料、壓邊彈性元件的確定
沖壓工藝中常用的彈性元件有彈簧和橡膠，但是由于這副模具所需的卸料力較大，如果選用彈簧，即使使用8個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧所承擔(dān)的負(fù)荷也將達(dá)到F預(yù)=F卸/n=52580/8N=6572.5N。同時(shí)由于這是一落料模，產(chǎn)品材料厚度較大，模具的行程較大，也給彈簧的選用帶來(lái)困難。即使使用了彈簧，必然要選擇更多的彈簧，而導(dǎo)致要選擇更大的模具外形及模架，所以我們選用壓縮力更大的橡膠作為卸料的彈性元件。
1、確定卸料橡膠
（1）確定橡膠的自由高度H自，由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表3-9得：
H自=L工/0.25~0.30+h修模
L工 ——沖模的的工作行程（mm）。對(duì)沖裁模而言，L工=t+1
h修?！A(yù)留的修模量
式中，L工為模具的工作行程再加1~3mm。本模具的工作行程為產(chǎn)品的厚度加1mm。故L工=4mm，h修模的取值范圍為4~6mm，在這取較小值5mm。
H自=（4/0.3+5）mm=18.33mm
（2）確定L預(yù)和H裝。由表3-9可得如下計(jì)算公式：
L預(yù)——橡膠的預(yù)壓縮量
H裝——沖模裝配好以后橡膠的高度
L預(yù)=（0.1~0.15）H自=0.1×18.33mm≈1.833mm
H裝=H自-L預(yù)=（18.33-1.83）mm=16.5mm
第九章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
9.1.模具類形的選擇
由沖壓工藝分析和設(shè)計(jì)目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本套模具倒裝落料沖孔復(fù)合模。工序簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，到模具計(jì)算尺寸復(fù)雜。
9.2.定位方式的選擇
該模具活動(dòng)部件采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，固定部件采用銷釘定位。
9.3.卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖壓的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及推件力的大小,該模具采用彈壓卸料方式比較方便，因?yàn)楣ぜ虾駷?.0mm。利用剛性樹(shù)脂彈性裝置頂出模具零件，從而把產(chǎn)品頂出，即安全又可靠。
9.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定
為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該簡(jiǎn)單模自制模架，鋼板模板，導(dǎo)柱導(dǎo)套分別于上下模板過(guò)盈配合加工。3個(gè)導(dǎo)柱均勻分布，安全，穩(wěn)定，可靠。
結(jié)束語(yǔ)
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。
模具是裝備制造業(yè)的核心，作為機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，模具水平基本反映了這個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的高低。我國(guó)的模具工業(yè)水平，雖然經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放以來(lái)30年的追趕，但畢竟底子太薄，到現(xiàn)在為止水平并不高，尤其大中型模具的實(shí)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。30年來(lái)，我們利用全球的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的歷史機(jī)遇，投入很大資源發(fā)展模具行業(yè)，但基本上還只是一些低端模具發(fā)展較為成熟些，中高端模具發(fā)展遇到眾多瓶頸。目前我國(guó)模具遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)需求，國(guó)產(chǎn)模具在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率為低端模具70%，中端模具35%，高端模具不到10%，特別是大型高端模具比如汽車模需要大量進(jìn)口。我國(guó)模具行業(yè)要追趕發(fā)達(dá)國(guó)家還需要很長(zhǎng)的路，國(guó)家需要更多的政策引導(dǎo)，企業(yè)需要更加重視研發(fā)而不是代加工.對(duì)于我們這樣接受了專業(yè)系統(tǒng)的本科教育大學(xué)生也是未來(lái)的模具儲(chǔ)備人才來(lái)說(shuō)，我們具有較高的起點(diǎn)，我們關(guān)注的不應(yīng)該局限于模具技術(shù)，雖然我國(guó)模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展遇到的問(wèn)題主要還是技術(shù)問(wèn)題，但是我們應(yīng)該把視野放寬些，只有好的企業(yè)才能搞到好的技術(shù)，我們要關(guān)注更多模具市場(chǎng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)與改善，模具企業(yè)十分也需要我們這樣的人才，既懂技術(shù)又懂管理又了解市場(chǎng)動(dòng)態(tài)的人才，這才是我們應(yīng)該擔(dān)起振興模具行業(yè)的歷史使命。
本設(shè)計(jì)就是本著這個(gè)思想對(duì)產(chǎn)品模具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益好的模具，同時(shí)也圍繞著對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個(gè)理念展開(kāi)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)零件圖的綜合分析與實(shí)習(xí)單位的實(shí)際生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點(diǎn)，加工過(guò)程又不會(huì)影響制品尺寸，這非常符合實(shí)習(xí)公司的實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)單位能保持全國(guó)模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進(jìn)作用。
整套模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中使用了先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，在保證模具高精度的同時(shí)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過(guò)程，使得設(shè)計(jì)更為便捷。由此可以看到，在大型級(jí)進(jìn)模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進(jìn)模具的設(shè)計(jì)中，使用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)會(huì)是一條必經(jīng)之路。
設(shè)計(jì)小結(jié)
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在理論知識(shí)的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在老師和同學(xué)的幫助下，認(rèn)真獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)自己實(shí)際的操作計(jì)算，我對(duì)以前所學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)有了更進(jìn)一步、更深刻的認(rèn)識(shí)，能夠把自己所學(xué)的知識(shí)比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處。到此時(shí)才深刻體會(huì)到，以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)還是有用的，而且都是模具設(shè)計(jì)與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識(shí)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，從最初的領(lǐng)會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，到對(duì)拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算，諸如對(duì)沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)形狀的分析等，不斷地分析計(jì)算，對(duì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較全面深刻的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工藝方案。然后是對(duì)排樣方式的計(jì)算，直到模具總裝配圖的繪制，用時(shí)近一個(gè)月。在這段時(shí)間里，我進(jìn)行了大量的計(jì)算：從材料利用率的計(jì)算，到工序壓力的計(jì)算，再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計(jì)資料。因此從某種意義上講，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價(jià)值信息的能力。
總之，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)與模具制造的整個(gè)過(guò)程都有了比較深刻的認(rèn)識(shí)和全面的掌握。使我接受了一個(gè)模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機(jī)會(huì)。我是認(rèn)認(rèn)真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的，也應(yīng)該認(rèn)認(rèn)真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計(jì)。但是由于水平有限，錯(cuò)誤和不足之處再所難免，懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師批評(píng)指正，不勝感激。
致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)和說(shuō)明書的寫作以及實(shí)物制作過(guò)程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識(shí)和動(dòng)手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。對(duì)模具生產(chǎn)工藝和加工流程也有很大的了解和提高。這里要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們?cè)趯ふ屹Y料，解答疑惑，實(shí)驗(yàn)操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對(duì)我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！
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