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河南機電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
系 部： 材料工程系
專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造
學(xué)生姓名: 趙偉 學(xué) 號: 111304136
設(shè)計(論文)題目： 鏈輪的沖壓工藝及模具設(shè)計
起 迄 日 期: 2013年11月2日~ 2014年4月30日
指 導(dǎo) 教 師: 程芳
2013年11月2日
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題來源及應(yīng)達到的目的：
該課題由生產(chǎn)實踐確定，在完成該課題之后，應(yīng)對沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練掌握相關(guān)設(shè)計手冊的使用，能獨立完成一套模具的設(shè)計及模具工作零件加工工藝的編制。能夠運用模具設(shè)計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。
2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
名稱：鏈輪沖壓工藝及模具制造
材料：Q235 厚度：3mm
（1） 零件的工藝性分析；
（2） 模具主要設(shè)計計算；
（3） 模具總體設(shè)計；
（4） 模具主要零部件設(shè)計；
（5） 模具裝配圖的確定及工作原理；
工件成型出現(xiàn)的質(zhì)量問題及解決措施；
所在專業(yè)審查意見：
負責(zé)人：
年 月 日
系部意見：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
鏈輪的沖壓工藝及模具設(shè)計
摘 要
通過對制件的工藝計算及拉深翻邊時的受力，應(yīng)力及金屬流動狀態(tài)進行分析，設(shè)計并改進了反拉深模的結(jié)構(gòu)，保證了零件尺寸的要求，消除了料厚變薄等缺陷，此模具結(jié)構(gòu)簡單，實用性強，提高勞動生產(chǎn)率，為防止制件起皺和拉裂常通過改善材料力學(xué)性能和合理確定凹模圓角半徑，同時分析了該制件的工藝性。設(shè)計了拉深模具，并介紹了所用模具材料特點。
拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心工件或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其他形狀空心件的一種沖壓加工方法。翻邊時將毛坯或半成品的外邊緣或孔邊緣沿一定的曲線翻成豎立的邊緣沖壓方法的鏈輪是需要經(jīng)過拉深翻邊，沖孔等工序才可完成。
當(dāng)前模具工業(yè)發(fā)展有兩個特點：一是要縮短制模周期、降低制模成本。由于人們對工業(yè)晶的品種、數(shù)量和質(zhì)量要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越短，而且多品種小批量生產(chǎn)較多，因此對模具制造提出了嚴格的要求。二是模具向大型化、復(fù)雜化、精密化和自動化發(fā)展。模具制造要求越來越高，制造工藝越來越復(fù)雜。
關(guān)鍵詞：拉深模 設(shè)計 料厚變薄 改進
鏈輪的沖壓工藝及模具設(shè)計
Abstract
Through the technological calculation of the product and the analysis of the exerted force ,stree and metal flowing status when drawing for ward and backward,the back ward drawing die was desingal and improved in its structure,which ensured the requirement of the part dimensions and eliminated some defects such as the material thickness becoming thinner,The structure of the die for the technological process is simple and practical,it can increase the production efficiency,in order to ensure the uniformity of the blanking clearance of the die ,inorganic adhesive is used to bord and fix the punch to eliminate manufacturing errors,after an analysis of the technological property of the producte,the dimensions of the blank were determined and the drawing die for the part was designeal the characteristics of the die material were introduced at last.
Keywords: backward drawing die design material thickness getting thinner improvement
河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書
1緒 論
1.1冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中的地位
模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)。
模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度。使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的扎制剛板或剛帶為壞料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高質(zhì)量好重量輕成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，是其它加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。
目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用怒局成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機加工，一臺普通壓力機設(shè)備每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機的生產(chǎn)率已達到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計，飛機汽車拖拉機電機電器儀器儀表等產(chǎn)品，游60%左右的零件是用模具加工出來的；而自行車手表洗衣機電冰箱及電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品，有90%左右的零件是用模具加工出來的；至于日用五金，餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來進行。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識。
1.2了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1現(xiàn)狀
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻。
例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。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)雜和長壽命模具依賴進口。
1.2.2未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。
(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7)模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。
(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
1.3國外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀
由于工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前國內(nèi)外制造業(yè)廣泛地采用了無切削、少切削加工工藝，如精密沖壓、精密鍛造、壓力鑄造、冷擠壓、熱擠壓及等溫超塑成形等新工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝。模具作為主要的成形工具，已成為一種重要的加工裝備。家用電器行業(yè)約80％的零部件、機電行業(yè)約70％的零部件均采用模具成形，塑料、橡膠、陶瓷、建材、耐火材料制品大部分均采用模具成形。
一種中型載重汽車的改型，需要4000套模具，重達2000多噸。生產(chǎn)一種型號的照相機，需要500套模具，在很多行業(yè)中，模具費用已經(jīng)占產(chǎn)品成本的15％～30％。因此，工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的改進、生產(chǎn)率的提高、成本的降低、產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，在很大程度上取決于模具的制造精度和質(zhì)量、制造周期、生產(chǎn)成本、使用壽命等因素。
隨著全球經(jīng)濟一體化進程加快，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中所發(fā)揮的作用越來越明顯，機械電子、汽車、輕工、建材和國防工業(yè)等部門都大量采用模具進行生產(chǎn)，并提出越來越高的要求。模具工業(yè)已成為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要組成部分，模具技術(shù)水平的高低與產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力有密切關(guān)系，它成為衡量一個國家工業(yè)水平高低的重要標(biāo)志之一。20世紀80年代以來，日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達國家，模具工業(yè)的產(chǎn)值超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。
當(dāng)前模具工業(yè)發(fā)展有兩個特點：一是要縮短制模周期、降低制模成本。由于人們對工業(yè)晶的品種、數(shù)量和質(zhì)量要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越短，而且多品種小批量生產(chǎn)較多，因此對模具制造提出了嚴格的要求。二是模具向大型化、復(fù)雜化、精密化和自動化發(fā)展。模具制造要求越來越高，制造工藝越來越復(fù)雜。為了降低模具生產(chǎn)成本，增加效益，保證質(zhì)量，在采用先進設(shè)備和制造工藝的同時，必須采用多種工藝措施盡量延長模具使用壽命。其中合理選用模具材料，采用先進的熱處理和表面強化工藝，不斷推廣應(yīng)用新材料就是一個主要的方面。
模具鋼是制造模具的主要材料。盡管模具材料品種繁多，但是模具鋼在模具制造業(yè)中使用最多，是模具工業(yè)最重要的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來隨著模具工業(yè)的迅速發(fā)展，模具鋼的發(fā)展也極為迅速。世界各國都把模具鋼分類于合金工具鋼中，其產(chǎn)量已占合金工具鋼產(chǎn)量的70％一80％。
2 分析鏈輪的沖壓工藝并確定其工藝方案
2.1沖壓件的工藝分析
圖（1）工 件 圖
此工件為有凸緣圓筒形件，要求外形尺寸沒有厚度不變的要求，需要內(nèi)翻邊，工件形狀滿足拉深工藝要求，可用拉深翻邊復(fù)合成型。
材料為Q235，料厚3mm，適用于大批量生產(chǎn)，它主要的配合尺寸￠180、￠120、M64×1—7H為IT12級。該零件屬于典型的有凸緣圓筒形拉深件，形狀簡單、對稱。采用3mm厚的材料進行沖壓，保證了足夠的強度和剛度，而且各部分的結(jié)構(gòu)也比較合理，拉深工藝性較好，該拉深件圓角R=r≥2t，因此取R=r=6。
可有兩種方法：一種可以采用階梯拉深成型。另一種可采用拉深翻邊復(fù)合成型。這兩種方法中，第一種，生產(chǎn)效率低，費工費料，不宜采用。第二種，采用拉深翻邊復(fù)合成型，生產(chǎn)效率高且省料，翻邊端部雖不如以上好，但該零件高度40未注公差尺寸，翻邊完全可以保證要求，所以采用第二種方法比較合理的。
2.2工藝方案的確定
2.21計算坯料尺寸
計算坯料前是否要采用階梯拉深成型，需要確定翻邊前的工序件尺寸，核算翻邊前的變形程度，M64×1-7H處的高度尺寸為：
H=40-18=22(mm)
根據(jù)翻邊公式，翻邊的高度H為：
H=D/2(1-K)+0.43r+0.72t）
經(jīng)變形后 K=1-2/D(H-0.43r-0.72t)
式中 D=64mm r=6mm t=3mm 代入上式
K=1-0.539
＝0.461
即 翻邊高度H=22mm， 翻邊系數(shù)K=0.461 由此可得翻邊前孔徑
即：d=D×K=64×0.461=29.504(mm)
d/t=29.504/3=9.835(mm)
查表5.2、當(dāng)采用圓柱形凸模，孔的加工方法鉆孔時、【K】(極限翻邊系數(shù))=0.42
1.4 屬于寬凸緣筒形件
t/D×100=3/206×100
=1.456
工件總的拉深系數(shù)：M總=d/D=123/2060.51
工件的拉深相對高度：h/d=18/23=0.146
由t/D=3/206x1001.45 查手冊得，帶凸緣筒形件第一次拉深的極限系數(shù)m1=0.54查手冊得帶凸緣筒形件首次拉深的極限相對高度得h/d=0.50─0.63
由于m總=0.51
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