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任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 摩托車從動盤沖壓工藝分析及其模具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作內(nèi)容與基本要求 一、原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻） 1．沖壓模工作原理圖及裝配圖資料； 2．計算機，繪圖機； 3. 設(shè)計室。 二、設(shè)計目標與任務(wù) 對所提供的零件進行結(jié)構(gòu)分析，在充分分析該件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，確定沖壓工藝并進行模具設(shè)計，完成模具主要零件的設(shè)計與計算；選擇沖壓設(shè)備及工具；用電腦繪制一張模具總裝圖及五張主要零件圖。 三、基本要求及成果形式 1．寫出開題報告； 2. 文獻翻譯不少于3000字，與材料成型相關(guān)； 3. 文獻綜述不少于3000字，參考文獻不少于12篇，其中外文不少于兩篇； 4. 繪制零號裝配圖一張及主要非標零件的零件圖五張，畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書一份,字數(shù)不少于8000字。 四、時間安排 1----2周 考察調(diào)研，工廠調(diào)研，完成開題報告； 3----4周 完成文獻綜述，文獻翻譯，擬定設(shè)計初步方案； 5----9周 完成畢業(yè)設(shè)計論文初稿及模具工作原理圖； 10---11周 繪制模具結(jié)構(gòu)原理圖，完成畢業(yè)論文； 12周 做好答辯前的所有準備工作，準備畢業(yè)答辯； 畢業(yè)設(shè)計（論文）時間： 20xx 年 2 月 13 日至 20xx 年 5月 15 日 計 劃 答 辯 時 間： 20xx 年 5 月 19日 專業(yè)（教研室）審批意見： 審批人簽名 金屬板成型時易變原因的驗證 卡爾·馬杰斯卡 美國安娜堡大阪街701號密歇根大學(xué)商學(xué)院 帕德里·哈梅特 摘要：生產(chǎn)商用傳統(tǒng)的流程控制圖程序來檢測金屬板沖壓成型過程時常會這樣處理：失控信號意味著沖壓成型工序發(fā)生了改變，然而在可控或失控的條件下，金屬板沖壓成型控制進程在流程變量輸入設(shè)置里并沒有必要的校正。結(jié)果信號常常被忽略，生產(chǎn)商常常不明白那些變化已經(jīng)對成品產(chǎn)生了什么樣的影響。 我們用一個預(yù)定實驗來定量分析金屬板沖壓成型變量對進程改變的影響。我們把沖壓成型變量分為三部分：局部間、批量間和批次內(nèi)三個變量，局部間變量指的是短期的既定的平穩(wěn)變量或趨勢批次變量，批次間的變化代表的個別批次的變化之間的沖壓模具設(shè)置。批次內(nèi)變量代表的是在一個既定的批次運行中任何運轉(zhuǎn)進程。借助于二位嵌套變量模型分析，制造商可能會估測這三個變量。將變量分為三種并假以分析之后，制造商會在變量削減計劃中驗證對策是否合理。并且，通過驗證短期變量制造商可以預(yù)測潛在流程的可行性和平穩(wěn)進程的固有變量。我們通過運用汽車車身側(cè)面面板案例分析來著重闡述一下該研究法。 關(guān)鍵詞：變量分析, 特定實驗, 運動批次法 ,金屬板沖壓成型 ,變量削減 1 引言 大部分客車均是由100到150個沖壓成型金屬板構(gòu)成，從小的已成型的安裝支架到大的復(fù)雜的金屬板（比如防護板、車蓋和車身面板），用了敘述成型面板的質(zhì)量特點指的是性能的集合（諸如剪邊和用了集中多金屬板板的寬底）。用來測量金屬板材質(zhì)的典型方法是測定它沿著制定平面設(shè)計規(guī)范的背離度。 金屬板沖壓過程的特殊特點下定量分析金屬板材質(zhì)構(gòu)造變化的分析方法論。 對于每一個機動車身面板來說，金屬板沖壓成型過程需要兩種獨特類型的裝備：沖壓機和打印模，打印模指的是用來制作特殊形狀產(chǎn)品的常規(guī)生產(chǎn)設(shè)備；沖壓機指的是靈活的生產(chǎn)設(shè)備。通過簡單改變例如在車前部的前后或在車中心的里外。（羅恩和胡）這個分析研究法提供了在打印模，沖壓機就能生產(chǎn)出多種不同的機動車身面板，為此一個特殊的沖壓機能生產(chǎn)出一批獨立的面板，使打印模的安裝在控制流程方面更加關(guān)鍵。 為了監(jiān)測車身面板的質(zhì)量，大部分制造商采用統(tǒng)計分析模型，例如SPC(統(tǒng)計過程控制)。沿用SPC，生產(chǎn)流程包括兩款變量：一般起因和特殊起因。普通起因變量指的是當所有的輸入變量保持平衡時產(chǎn)出過程中固有的變量。特殊起因變量指的是產(chǎn)品變量的增加超過了普通起因變量。生產(chǎn)商通過控制圖上的失控信號檢測特殊起因變量。生產(chǎn)者必須能調(diào)整流程來校正失控條件和消除相關(guān)特殊起因變量。 在改變打印模后很多北美制造商的沖壓設(shè)備在控制平均變化的打印模設(shè)定時缺乏細節(jié)方面的關(guān)注。當開始生產(chǎn)批量面板的時候，生產(chǎn)商會評估面板樣本來創(chuàng)建SPC分組。如果這個子分組測算失控，沖壓流程沒有簡單的調(diào)整機制來改變性能維度。在調(diào)整流程方面的無能已經(jīng)讓在沖壓工序方面運用SPC的北美汽車制造商倍感沮喪。為此制造商必須持續(xù)的調(diào)整他們的下游流程來彌補在沖壓鋼板形狀的改變。不過日本的沖壓設(shè)備就能通過優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)的沖壓模改變流程來避免失控情況。通過消除那些設(shè)置的失控條件，日本的制造商有能力清除傳統(tǒng)的控制流程圖。 2 沖壓鋼板質(zhì)量的測量和提高 制造商用控制圖來分析產(chǎn)出過程中的穩(wěn)定性。X棒表和R表是汽車行業(yè)運作協(xié)會廣泛使用的用來繪制長期的擁有偶發(fā)特征（例如鋼板與正常測量的偏差）的產(chǎn)品圖紙的方法。X棒表跟蹤樣本均值來探測流程中的改變。R表作為流程變量測試儀來跟蹤樣品。隨著時間的推移，當大量的統(tǒng)計技術(shù)能設(shè)定一個平穩(wěn)的流程時，一些人士卻已經(jīng)解決了非穩(wěn)定流程問題。武道兒和托馬斯提出的追蹤生產(chǎn)流程的X棒的普通起因變量有兩個來源：它們也體現(xiàn)了一個模型，這個模型有第三個變量：測量錯誤。武道兒和托馬斯慎用他們的技術(shù)“直到所做的努力清除了每一個普通起因變量來源才······”。蘇羅和范德芬運用運行變量對該流程進行了研究，通過假定二次損失函數(shù)和0-1損失函數(shù)，他們提出了分析法來為生產(chǎn)流程設(shè)定。金屬板特性質(zhì)量評定包括測量工序能力測定，主要指在規(guī)格上限(USL)和規(guī)格下限(LSL)以內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)品，即是設(shè)計標準。布雷佛歌提出了Cp和Pp兩個潛在流程的測量。按照設(shè)計規(guī)范各部分的比例值是獨立的，有如下關(guān)系 Cp = Pp=(USL-LSL)/ 6σx (1) 兩個指數(shù)的不同在于相關(guān)流程穩(wěn)定性的假定和評價標準差方法的運用。Cp假定了一個可控工序流程；而Pp則是長期的能力指數(shù)，它不要求標準穩(wěn)定性的假定。在Cp里面，生產(chǎn)商可以評估生產(chǎn)流程的標準差和樣本的標準，并拿它們作比較S。S=σx== ˉR /D2.。對于PP ，生產(chǎn)商需要從整體工序中拿出樣本，把工序的標準差與樣本標準差作對比得出σx = S. 3 金屬板沖壓過程的特點 在沖壓線通過單個或多個沖壓，金屬板需要多膜操作。沖壓模和沖壓機有多個能影響沖壓鋼板質(zhì)量的輸入變量（例如噸位、閉合高度、沖壓平行、平衡壓力、沖壓模氮壓、沖壓速度等），尤其是在沖壓模設(shè)置過程中。 在組合版生產(chǎn)過程中，運用相同的沖壓設(shè)定，一個特定的沖壓膜一旦設(shè)定就會減少整體過程的變量。不幸的是，制造商并不能很好的發(fā)現(xiàn)和領(lǐng)悟金屬幾何板結(jié)構(gòu)里大量沖壓設(shè)置跟輸入過程要素之間的關(guān)系。例如在整個金屬板成型過程中很多輸入變量都是一個單一的值。然而個別面板在不同方面有多元化特性，這些特性必須通過相同系列的輸入變量設(shè)置來控制。當SPC顯示某些特性失控時，把生產(chǎn)工序恢復(fù)到目標值就不可能了，尤其是當別的特性沒有發(fā)生改變時。另外，在金屬板特性里過程輸入變量是沒有因果關(guān)系的。例如，增加噸位在金屬板特性里引起的改變沒有加工過程中的明顯，不過調(diào)整切割工具的方位對生產(chǎn)工序有客觀的影響。 哈梅特，瓦爾和巴倫闡述了簡單的輸入變量調(diào)整的缺失是如何激發(fā)機身制造商運用函數(shù)概念的，這些輸入變量是用來調(diào)整生產(chǎn)過程的。函數(shù)構(gòu)造（嗎杰斯克和哈梅特，2000）包括：評定在下游集裝工序里變量的影響后才決定完善沖壓模。 大量的潛在重要變量已經(jīng)使調(diào)整輸入設(shè)置的缺失更加復(fù)雜。大量的案例分析闡述了金屬板沖壓跟過程輸入變量之間的復(fù)雜關(guān)系。謝克爾克（1986）將大量生產(chǎn)的薄金屬板成型描述為是一種“藝術(shù)······”，用兩個特定實驗來分析了沖壓過程中成品的質(zhì)量跟輸入過程的關(guān)系。謝克爾克發(fā)現(xiàn)了五個過程變量的重要性：空白的大小、空白的位置、潤滑、壓邊力、金屬板厚度。 周和曹驗證了沖壓門內(nèi)工序，還驗證了金屬板成型中的兩個變量：運轉(zhuǎn)內(nèi)變量和運轉(zhuǎn)間變量。他們研究了在運行內(nèi)三個過程變量的影響。運用既定實驗，他們驗證了三個變量的影響程度，提出了能更好控制和削減運行內(nèi)變量54%的方法。 王和漢克也研究了門內(nèi)沖壓工序，他們驗證了金屬板沖壓過程中的十五個變量的影響，他們得出如下結(jié)論：影響金屬板無裂縫成型的三個變量是金屬表面本身的粗糙度、沖壓設(shè)備的外噸位、潤滑度。 貝利（1996）討論了金屬板的構(gòu)成和金屬板沖壓質(zhì)量的關(guān)系。他指出日本的制造商一般用統(tǒng)計控制的方式來運轉(zhuǎn)他們的沖壓過程，而美國的制造商則非如此。貝利指出制造商從相同的源頭購買金屬，而美國的制造商強調(diào)從非金屬相關(guān)的變量上來提高質(zhì)量。 總之，大量的潛在重要輸入變量并沒有被很好的理解和控制。例如，輸入變量的因果關(guān)系常常是未知的。該調(diào)研以在輸入變量中發(fā)現(xiàn)的典型變量為基礎(chǔ)，提出了定量分析產(chǎn)品產(chǎn)出變量的方式，而非探索沖壓參數(shù)和鋼板幾何結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。它提供了一個用來決定變量削減是否必須的一個分析攻擊。 4 模型發(fā)展 通過減少一些沖壓模和植入一些別的沖壓模，制造商用相同的沖壓機生產(chǎn)出了許多不同的鋼板。沖壓過程中放置一些沖壓模就是通常所說的沖壓模設(shè)置。沖壓模設(shè)置包括設(shè)置沖壓模過程變量，例如閉合高度和壓邊力。因此沖壓模設(shè)置強調(diào)了沖壓過程的再配置。伴隨著沖壓模設(shè)置而生產(chǎn)的部件的數(shù)量就叫一批 圖1 沖壓工藝數(shù)據(jù)（注：水平線代表一批手段） 圖1 展示了一個來自批量生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，每一批量都有自己的方法，從長期看，批量方法能隨機的改變一些整體生產(chǎn)工序。整體生產(chǎn)流程和設(shè)定的正常值或目標值之間的差異代表了生產(chǎn)過程中的平均偏差。我們把關(guān)于當時工序的變量定義為固有變量。 4.1 總體過程（TP） TP代表著被顧客感受到的長期產(chǎn)出，這個變量代表著質(zhì)量特征變量的所有來源。對于金屬板成型，歷史數(shù)據(jù)展示的是TP會按正常的分配而不是一個工作的假定。TP的期望值代表了長期生存過程中產(chǎn)品質(zhì)量的平均值，E[TP] = μTP = μx .TP變量Var[TP] =σTP·σTP=σx·σx。代表了傳遞到下游工序和消費者的變量。當為了實現(xiàn)工程規(guī)格而評定沖壓能力時我們就會用到TP變量。 4.2 批量過程（B） 大量的沖壓工序變量會影響到單一的批量工序，沖壓工和沖壓模設(shè)置人員常常無法每次都進行同樣的沖壓工序設(shè)置?？刂戚斎胱兞康囊恍├щy（金屬材料或潤滑度）都可能影響到批量工序，因此我們的模型過程代表了隨機變量，每一個批量Bi代表了第i批量的平均數(shù)。假定相等的批量規(guī)模，B的期望值跟長期工序平均數(shù)是相等的，即E[B] = E[TP].變量B代表著跟批對批流程轉(zhuǎn)換相關(guān)的金屬板變量，即Var[B] = σBB·σBB 4．3 批量內(nèi)方法（PP） 盡管Bi代表了第i批金屬板沖壓工序的平均值，這個模型允許批內(nèi)工序的非穩(wěn)定性。即是它允許非速成的動態(tài)批量方法，批內(nèi)工序改變被認為是輸入改變和流程參數(shù)改變（例如在購進的材料中金屬材質(zhì)的差異）或因為氮氣罐泄露而導(dǎo)致沖壓模壓力改變造成的。我們讓W(xué)B代表即時平均數(shù)或金屬板批量沖壓工序平均數(shù)，作為從整體批量平均數(shù)的偏差Bi，即E[WB] = 0。在一個批量中WB變量包括所有的批量工序改變Bi。因此，批量內(nèi)變量Var[WB] = Var[Bi ] =σWB·σWB。代表著批量內(nèi)工序變量。 4.4 PP PP代表著給固有變量賦予一個特定的值，我們假定沖壓工序在一定條件下正常分配，即時給現(xiàn)有的批量工序一個特定的值，該生產(chǎn)工序生產(chǎn)出正常分配的產(chǎn)出。PP變量旨在干擾變量捕獲干擾變量，干擾變量常被看做是正常生產(chǎn)運作的一部分。PP變量的期望值是E[PP] = 0。Var[PP] = σPP·σPP。PP變量代表的是TP變量的潛變量或TP變量的程度，而這些都是通過消除批量內(nèi)工序變量和批量對批量工序變量可以實現(xiàn)的。 4.5 變量模型的源泉 該模型假定變量是附加的即TP = B +WB+PP。我們進一步假定各要素是獨立的，由方差派生模型σTP·σTP= σBB·σBB+ σWB·σWB+ σPP·σPP 。PP變量在該模型中代表的是短期過程變量。如果制造商想要控制沖壓過程，PP方差將等于TP方差，等式CPP = （USL ? LSL）/6σPP （2） 與Pp相結(jié)合評定沖壓 過程的能力，Cpp代表的是潛在的能力，制造商將會通過控制過程標準值來獲取Cp的水平。 5 評估模型參數(shù) 我們提出用既定實驗或DOE來評估變量成分。然而關(guān)于該模型的性質(zhì)，抽樣方案不可能是完全隨機的。抽樣方案應(yīng)該更加貼近控制圖標合理抽樣，即是從總流程中獲取連續(xù)的部分。該模型并不要求查看樣品是連續(xù)件的，他們應(yīng)當從相對短的間隔獲取。例如每隔一個或每隔兩個選一個。當進行該實驗時，我們應(yīng)當讓工序按照它本來的方式運行，制造商不應(yīng)當嘗試影響金屬板變量的任何工序， 估計模型參數(shù)，我們提出從吧b批量或沖壓模設(shè)置里進行觀察。從多批量里抽樣將會允許估計批量對批量方差，在批量內(nèi)或在沖壓模設(shè)置里，制造商應(yīng)當不同時多次采樣，來評估批量內(nèi)方差標準值。最后，每次過程采樣時制造商應(yīng)當采樣n尺寸的，N=bsn。運用對應(yīng)的變量X，這種方法將會產(chǎn)生形式數(shù)據(jù)： Xijk, i = 1, . . . , b (batch), j = 1, . . . , s (sample within batch), and k = 1, . . . , n (observation in sample). 適應(yīng)本文概述的模型需要三個樣本指標的選擇：批量數(shù)，每批量的數(shù)目，單個樣本的尺寸。樣本尺寸計劃優(yōu)先于做實驗可以幫助制造商用最低的成本獲取信息。制造商可以用統(tǒng)計法來決定樣本尺寸計劃的三個要素。在隨機影響的模型里，這就要求特殊化制造商喜歡探測變量成分和他們可能探測該狀況的可能性。 另外，當開展既定實驗時，我們應(yīng)該按照正常的生產(chǎn)流程進行。我們需要批量平均方值、批量內(nèi)平均方值、平均平方差來估量實驗中的方差數(shù)據(jù)。這可以通過統(tǒng)計軟件包來實現(xiàn)，統(tǒng)計軟件包有三個變量：對應(yīng)的Xi jk,值、批量（i）和批量內(nèi)樣本數(shù)量(j).我們提出了嵌入式二因素隨機影響變量分析模型。該模型不包括互動的流程，但是在批量因素下，我們必須嵌入樣本因素。該軟件將向我們提供標準方的評估 第二我們應(yīng)該用標準房誤差來估算PP變量。 σPP·σPP = MSE (3) 批量內(nèi)方差，如果是已知的，用 σWB·σWB= （MSWB ? MSE）/n. (4) 如果批梁內(nèi)方差是已知的，估量BB方差如下 σBB·σBB= （MSB ? MSWB）/sn. (5) 如果批次內(nèi)方差是未知的，估計BB變量如下 σBB·σBB= (MSB ? MSE)/sn. (6) 未知要素會從該模型中清除，該模型適合估測方差要素 6 案例分析 我們運用從機動車身沖壓成型設(shè)備中獲取的數(shù)據(jù)展現(xiàn)該技術(shù)。正像圖表2那樣，那些數(shù)據(jù)代表了從車身側(cè)面金屬板測量的數(shù)據(jù)，該特殊鋼板有十六個特征，不同的運作和輸入變量常會影響到個體性能的質(zhì)量。盡管那些特征并不是完全獨立的，沖壓生產(chǎn)商將那些特性看作是相互獨立的。在一些案例里，生產(chǎn)商消除相關(guān)特性，因為生產(chǎn)驗證要優(yōu)先于固定生產(chǎn)。 為了研究車身面板沖壓形成過程，我們設(shè)定了如下的抽樣方案，為獲取批量間轉(zhuǎn)換的平均值，我們抽樣b=6，兩個月生產(chǎn)的非連續(xù)批量，制造商常常感受到批量內(nèi)標準值可能已經(jīng)改變，鋼卷的改變導(dǎo)致了原材料的改變，最終導(dǎo)致了那種結(jié)果。因為單獨運行的時間是4小時，我們有有限的時間來檢測批量內(nèi)轉(zhuǎn)變。因此我們選擇每批量S=2樣本，這兩個樣本分別是該批量的第一個和最后一個，使跟蹤樣本間均值變化的可能性最大化。樣本規(guī)模計劃的最后一個要素是決定替代品數(shù)量的，在SPC批量的開始生產(chǎn)商已經(jīng)既定了n=3的樣本規(guī)模。因為成本原因，在批量最后，我們選擇把那些樣本增加到額外的n=3，而不是產(chǎn)生額外的整體研究數(shù)據(jù)。 表1由N=36的車身側(cè)面金屬板滋生的在圖形2地點3的測量滋生包括了精確到厘米的立體數(shù)據(jù)。制造商在機身側(cè)面面板測量金屬板偏離正常設(shè)計的程度，例如第一批量第一組的第一個面板偏離0.62毫米。我們利用原始數(shù)據(jù)組建控制圖表來評定沖壓過程的穩(wěn)定性。我們也讓在第五部分講述ANOVA模型跟該數(shù)據(jù)一致來評價變量成分。 為了評價長期的車身側(cè)面特性的流程穩(wěn)定性，我們構(gòu)造了控制表，如表3，為了準備圖表3，我們僅僅用了三個連續(xù)樣本的第一個進行觀察。兩個圖表都能展現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)控制，指出流程有一個穩(wěn)定的平均值和方差。在變量元素模型里，移動范圍圖標代表了全體工序的變量。因此個別圖標代表的是長期流程的穩(wěn)定性，而不是批量間的一個平均值。 為了評價批量間車身面板特性，我們把該數(shù)據(jù)放到X棒和R表里面，正如圖表4所展示的那樣，首先看一下R表，方差有統(tǒng)計的方式控制。 在該沖壓過程里，PP變量保持平衡。接下來我們看一下X棒表我們看到標準值脫軌，在該控制表里的特殊起因變量暗示了潛在提升的空間。 定量分析變量來源，我們提出嵌入式二因素ANOVA模型。使ANOVA模型和那些數(shù)據(jù)相符，就可以估量批量和批量內(nèi)的平均平方，運用等式（3）和（6）我們估算出變量因素，如表2所示，指出車身側(cè)面面板批量內(nèi)是無變化的，暗示批量內(nèi)沖壓模保持平衡。對于批量因素來說，沖壓模的設(shè)定里平均值的改變只占TP變量的79%，這表明了降低變量和讓下游受益的機會 最后我們用那些數(shù)據(jù)來評定工序能力。用傳統(tǒng)的工序能力指標和那些數(shù)據(jù)，看起來違反了平衡工序假定。然而，在批量設(shè)置里有關(guān)的固有變量，我們認為制造商可以在長期預(yù)測出某種程度的平均轉(zhuǎn)換。 從表1我們可以看出工序均值μ? x = ˉX = 0.055，樣本標準差σx = S = 0.3540. 再用等式（1）計算出Cp=0.942，該值顯示了工序產(chǎn)出分配的寬度已經(jīng)大于設(shè)計規(guī)格的寬度。換句話說，不管工序中心在哪里，都會生產(chǎn)出不合格品。在汽車行業(yè)，Cp < 1.67的工序被認為是不行的，需要提升質(zhì)量。 為了評價沖壓工序的潛能，我們用等式（5）算出Cpp=1.55,該指數(shù)顯示通過控制工序平均值制造商就能把Cp由0.942增加到1.92，也就是說工序可以了。因為這一特性，制造商必須提高安裝操作控制來降低批量間的平均轉(zhuǎn)換。 7 整體金屬板測定 對于大的復(fù)雜金屬板（例如車身側(cè)面）來說，汽車制造商測量出一系列特性，那些測量特性盡管不是完全獨立的，被用來在沖壓線檢測不同的運轉(zhuǎn)工序，例如制造商可能在某一特定方面選一個特性來檢測沖壓外鑲膜或交換寬邊上的特性來反映寬邊膜運轉(zhuǎn)情況。對于大的復(fù)雜的平板來說，如果過程輸入變量沒有相應(yīng)的影響，制造商可能會選擇被相同沖壓模影響的多種特性。例如，有一個沖壓是不平行的，在成型過程中一個角的噸位可能跟別的不同，導(dǎo)致了潛在的非正規(guī)的平均轉(zhuǎn)變，不同的金屬板的特性受到相同的沖壓模的影響。 分析整個鋼板，我們使變量成分跟機身側(cè)面面板十六個測量方位的任何一個相協(xié)調(diào)，如圖表（2）間表3.運用變量分析模型提供了整體車身側(cè)面金屬板測定，我們運用任何一個方面的測量隊的平均方差，車身側(cè)面有一個平均的TP方差是0.074mm.。用標準差來評價鋼板，我們計算出平均總方差的平方根是0.272mm，從表3我們知道不平衡的平均占據(jù)了總方差的70%。通過進一步對特性點的驗證，所有大的平均轉(zhuǎn)換問題都會發(fā)生在機身側(cè)面金屬板的擋風(fēng)玻璃開口那里。 通過運用變量源模型，我們有能力定量分析不同方差的成分，并計算出安裝過程中的改進。 當多變量工序能力指標可以評價金屬板沖壓過程時，汽車制造商通過獨立評估每一個測試點的能力已經(jīng)成功了他們的評定工序。表4包括了等式（1）的Pp,它是通過計算標準差和方根來計算出來的，表4也包括了等式（2）里面的Cpp，它是由部分對部分的方差的平方根算出短期標準差的方法算出來的。十六個測定點里的十五個Cpp大于1.77.也就是說通過平衡長期的平均數(shù)，生產(chǎn)商可以通過（8/9特性不可接受下）Cpp>1.67的限制 結(jié)論 對于用靈活生產(chǎn)設(shè)備的制造商來說，安裝點對工序變量至關(guān)重要，該調(diào)研提出了把變量分為三種：短期平均變量、批量間變量和批量內(nèi)變量。這種將變量分為三類的技術(shù)給汽車制造商提供了一個清晰的整體生產(chǎn)變量來源畫面。定量分析變量來源和相應(yīng)的值給那些要減少變量的汽車制造商一個指導(dǎo)。幫助分解了車身金屬板變量的位置。 參考文獻 [1].機動車行業(yè)協(xié)會，統(tǒng)計工序控制，第一版，AIAG,繅絲菲爾德 [2].機動車行業(yè)協(xié)會，通過的工序生產(chǎn)部分，第二版，AIAG，繅絲菲爾德 [3].貝利，B 沖壓之內(nèi)，成本在哪里，新鋼鐵 [4].哈梅特PC,瓦爾SM和巴倫JS 在產(chǎn)品發(fā)展中利用靈活標準提升生產(chǎn)效率 [5].馬杰斯克，卡爾D 哈梅特卡特萊特，函數(shù)構(gòu)造法對忍耐性發(fā)展的影響 單位代碼 學(xué)　　號 分 類 號 密 級 XX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書 摩托車從動盤工藝分析及模具設(shè)計 院（系）名稱 工學(xué)院機械系 專業(yè)名稱 材料成型及控制工程 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 20xx年 5 月 15 日 摩托車從動盤沖壓工藝分析及其模具設(shè)計 摘要 沖壓件具有自重輕、強度大、剛度好和材料利用率高等特點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。本文分析了沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性，闡述了金屬塑性成形機理及其工藝，設(shè)計了摩托車離合器從動盤沖壓件及其成型工藝，并進行了模具設(shè)計。 隨著摩托車技術(shù)的發(fā)展,對發(fā)動機技術(shù)的要求也越來越高。大功率、大的傳動比和長壽命等要求推動了發(fā)動機的研發(fā)并開始進行復(fù)雜的離合器的設(shè)計。而離合器從動盤是摩托車發(fā)動機和變速箱之間的重要傳動部件,其主要功用為傳遞發(fā)動機的扭矩、起步及換擋時切斷動力。本文設(shè)計了一種整體式離合器從動盤，能較好的滿足設(shè)計要求。 另外，對壓力機進行了選擇并對主要零件進行了校核。經(jīng)試模后，便可投入生產(chǎn)，具有可靠的使用性能和良好的經(jīng)濟效益。 關(guān)鍵詞：摩托車，離合器從動盤, 沖壓件, 扭矩，模具 Motorcycle Driven Plate Stamping Process Analysis and The Mold Design Abstract Stamping with light weight, high strength, stiffness and high material utilization characteristics of a wide range of applications in industrial production. This paper analyzes the structure of the stamping process on the metal plastic forming mechanism and process, design of motorcycle clutch plate stampings and molding process and mold design. With the development of motorcycle technology, engine technology. High power, large transmission ratio and long life requirements to promote the development of the engine and begin a complex design of the clutch. The clutch disc between the motorcycle engine and gearbox transmission components, and its main function is to cut off the power to pass the engine torque to start and when shifting. This paper designs an integrated clutch disc, can better meet the design requirements. In addition, on the press to select and check the parts. After the test mode can be put into production, with reliable performance and good economic benefits. Key words: motorcycles, clutch disc, stamping parts, torque, die 摩托車從動盤沖壓工藝分析及其模具設(shè)計 摘要 沖壓件具有自重輕、強度大、剛度好和材料利用率高等特點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。本文分析了沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性，闡述了金屬塑性成形機理及其工藝，設(shè)計了摩托車離合器從動盤沖壓件及其成型工藝，并進行了模具設(shè)計。 隨著摩托車技術(shù)的發(fā)展,對發(fā)動機技術(shù)的要求也越來越高。大功率、大的傳動比和長壽命等要求推動了發(fā)動機的研發(fā)并開始進行復(fù)雜的離合器的設(shè)計。而離合器從動盤是摩托車發(fā)動機和變速箱之間的重要傳動部件,其主要功用為傳遞發(fā)動機的扭矩、起步及換擋時切斷動力。本文設(shè)計了一種整體式離合器從動盤，能較好的滿足設(shè)計要求。 另外，對壓力機進行了選擇并對主要零件進行了校核。經(jīng)試模后，便可投入生產(chǎn)，具有可靠的使用性能和良好的經(jīng)濟效益。 關(guān)鍵詞：摩托車，離合器從動盤, 沖壓件, 扭矩，模具 Motorcycle Driven Plate Stamping Process Analysis and The Mold Design Abstract Stamping with light weight, high strength, stiffness and high material utilization characteristics of a wide range of applications in industrial production. This paper analyzes the structure of the stamping process on the metal plastic forming mechanism and process, design of motorcycle clutch plate stampings and molding process and mold design. With the development of motorcycle technology, engine technology. High power, large transmission ratio and long life requirements to promote the development of the engine and begin a complex design of the clutch. The clutch disc between the motorcycle engine and gearbox transmission components, and its main function is to cut off the power to pass the engine torque to start and when shifting. This paper designs an integrated clutch disc, can better meet the design requirements. In addition, on the press to select and check the parts. After the test mode can be put into production, with reliable performance and good economic benefits. Key words: motorcycles, clutch disc, stamping parts, torque, die 目 錄 1 緒論……………………………………………………………………………………… 1 2 離合器從動盤概述……………………………………………………………………… 3 2.1離合器概述 ………………………………………………………………………… 4 2.2從動盤的結(jié)構(gòu)形式…………………………………………… …………… …… …5 3 從動盤本體的結(jié)構(gòu)工藝分析……… ……………………………………………………7 3.1沖裁件的工藝分析………………… ……… ……………………………………… 7 3.1.1 沖裁件的形狀和尺寸……… ……………… ………………………………… 7 3.1.2沖裁件的尺寸精度和表面粗槽度要求………………… ……… …… ……… 7 3.1.3沖裁件的尺寸基準 ……………… ……………………………… ……………7 3.2沖裁加工的經(jīng)濟性分析 …………………… ………………………………………8 3.2.1沖裁件的制造成本 ……………………………………………………………8 3.2.2 降低沖壓件成本的途徑 …………………………………………………… …8 3.3沖裁工藝方案的確定 …… …………………………………………………………8 3.3.1 沖裁工序的組合 …………………………………… …………………………8 4 沖裁模具的確定 ………… ……… ……………………………………………………10 4.1沖裁模刃口尺寸的確定…………… ……………………………………………… 10 4.2凸、凹模尺寸的計算………………………………………………… …………… 11 4.2.1 計算沖外形的凸凹模尺寸………… ……… …………………………………11 4.2.2 內(nèi)孔的凸凹模尺寸計算 ………………………………………………………12 4.3凸凹模刃口間隙的確定………… ………………………………………………… 13 4.3.1 間隙對沖裁件尺寸精度的影響…… …… ……………………………………13 4.3.2 間隙對模具壽命的影響……… ……… ………………………………………13 4.3.3 間隙對沖裁工藝中力的影響…… ……… ……………………………………14 4.3.4 間隙值的確定…………… ………… …………………………………………14 4.4 凹模、沖孔凸模工作部分的刃口圓角的確定…………………………………… 15 4.5 沖孔凸模的形式及固定方法……………………………………………………… 15 4.6 半沖孔零件（凸模）的選擇 ……………………………………………………… 15 4.6.1凸臺件…………………………………………………………………………… 15 4.6.2凸柱件…………………………………………………………………………… 16 5 壓力機的選擇………………………… ………………………………………………… 17 5.1 沖裁力……………………… ………………………………………………………17 5.2 齒圈壓板的壓料力…………………………………………………………………18 5.3 推件板的反壓力 …………… …………………… ………………………………19 6 模架及模柄的選擇………………………… ……………………………………………20 6.1 模架的選擇…………………………………………………………………………20 6.2 模柄的選擇…………………………………………………………………………21 7 模具主要工作零件的設(shè)計……………………………………………… ………………22 7.1 推件板的設(shè)計………………………………………………………………………22 7.2 墊板.凸模固定板的設(shè)計 …………………………………………………………22 7.3 推件桿的設(shè)計………………………………………………………………………23 8 繪制模具總裝圖…………………………………………………… ……………………25 結(jié)論……… …………………………………………………………………………………26 致謝……………………………………………… …………………………………………27 參考文獻………… …………………………………………………………………………28 4 1 緒論 摩托車由汽油機驅(qū)動，靠手把操縱前輪轉(zhuǎn)向的兩輪或三輪車型，具有輕便靈活，行駛迅速等特點，廣泛用于巡邏，客貨運輸?shù)?，也用作體育運動器械。從大的方向來說，摩托車分為街車，公路賽摩托車，越野摩托車，巡航車，旅行車等。 自1885年德國的戴姆勒發(fā)明制造產(chǎn)出世界上第一輛以汽油發(fā)動機為動力的摩托車以來，摩托車的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了100多年的滄桑巨變。限于100多年前，當時的汽油發(fā)動機尚處于低級幼稚的狀況，當時的車輛尚為馬車技術(shù)階段，原始摩托車與現(xiàn)代摩托車在外形，結(jié)構(gòu)和性能上有很大差別。原始摩托車的車架是木質(zhì)的，車輪也是木質(zhì)的。其發(fā)動機氣缸工作容積為264ML,最大功率0.37KW(700r/min)，僅為現(xiàn)代簡易摩托車的1/5，時速12 km。由于當時沒有彈簧的緩沖裝置，此車被稱為“震骨車”。盡管原始摩托車那么簡陋，但是從此以后摩托車才能不斷變革，不斷改進，才有了100多年的數(shù)億輛現(xiàn)代摩托車子孫。 與德國摩托車相映生輝的是美國摩托車，其中以哈利-戴維森公司著稱于世。1903年美國哈利公司生產(chǎn)的第1號市場銷售的車型（美國最早的商品化摩托車），該車發(fā)動機氣缸工作容積為409ML，功率2.94KW，采用自行車車架。19世紀90年代至20世紀初，早期的摩托車由于采用了當時的新發(fā)明新技術(shù)，諸如充氣橡膠輪胎、滾珠軸承、離合器和變速器、前懸掛避震系統(tǒng)、彈簧車座等，才使得摩托車開始有了實用價值，在工廠批量生產(chǎn)，成為商品，這就是第二代摩托車，即商品代的摩托車。如1912年，美國哈雷公司生產(chǎn)的X-8A型單缸摩托車。但當時還沒有解決變速器及傳動系統(tǒng)，而是用皮帶傳動附在后輪上的大皮帶輪，制動是通過手柄拉動后閘皮來制動的。當時也沒有解決后避震問題，前避震器有附在前叉上的環(huán)套式簡易避震裝置。 20世紀30年代之后，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，摩托車生產(chǎn)又采用了后懸掛避震系統(tǒng)、機械式點火系統(tǒng)、鼓式機械制動裝置、鏈條傳動等。使摩托車逐步走向成熟，廣泛用于交通、競賽以及軍事方面。這是摩托車的第三階段-成熟階段。1936年，美國哈利公司已能制造出水平較高的摩托車。該車采用100ML、OHV、27.93KW的V型雙缸發(fā)動機，最高時速達150km/h。 20世紀70年代之后，摩托車生產(chǎn)又采用了電子點火技術(shù)、電啟動、盤式制動器、流線型車體護板等，以及90年代的尾氣凈化技術(shù)、ABS防抱死制動裝置等，是摩托車成為造型美觀、性能優(yōu)越、使用方便、靈活快速的先進的機動車輛，使摩托車達到爐火純青的境界。摩托車的發(fā)展已經(jīng)進入了第四階段-鼎盛階段。 對于摩托車來說，由于它要求具有自重輕、行駛速度高、加速性好、適于各種路面上甚至無路地區(qū)行駛及機動靈活等特點，長期以來，它的發(fā)動機都采用內(nèi)燃機。但是，由內(nèi)燃機的扭矩—轉(zhuǎn)速特性曲線可知，在其整個工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)扭矩變化小，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速較高，不能適應(yīng)摩托車可能遇到的各種行駛條件：如起步、爬坡、通過各種路面和無路地區(qū)等。因此，在摩托車上需要有一套復(fù)雜的傳動系統(tǒng)，以使內(nèi)燃機能適應(yīng)摩托車行駛的需要?，F(xiàn)代摩托車上常用的是機械傳動系統(tǒng)，它是由離合器及變速器、萬向節(jié)傳動軸、主減速器、差速器和驅(qū)動車輪的傳動裝置等部件組成。 1—飛輪；2—從動盤；3—離合器踏板；4—壓緊彈簧； 5—變速器第一軸；6—從動盤轂 圖1.1 離合器工作原理圖 摩托車離合器位于發(fā)動機和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在摩托車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機向變速器輸入的動力。其功用為：（1）使摩托車平穩(wěn)起步；（2）給傳動系動力，配合換檔；（3）防止傳動系過載。 在上述機械式傳動系統(tǒng)中，離合器作為一個獨立的部件而存在。它實際上是一種依靠其主、從動件之間的摩擦來傳遞動力且能分離的機構(gòu)（見圖1.1）。 離合器是摩托車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的部件，用來分離或給發(fā)動機與變速器之間的動力傳遞。而從動盤又是離合器的重要組成部分。 2 離合器從動盤概述 2.1 離合器概述 離合器由主動部分、從動部分、壓緊機構(gòu)和操縱機構(gòu)四部分組成。主動部分與曲軸剛性連接，從動部分與后輪剛性連接。但主動部分與從動部分之間不能采用剛性連接，而是靠二者接觸面之間的摩擦作用來傳遞扭矩。離合器的主動、從動部分和壓緊機構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并傳遞動力的基本機構(gòu)；操縱機構(gòu)是使離合器分離的裝置。 離合器分為不同的形式。按分離方式分，有強制分離式和自動離心式離合器兩類。按安裝位置分，有前置式和后置式離合器兩類。推拿擦副的性質(zhì)分，有干式和濕式（浸在機油中）離合器兩類。推拿擦片數(shù)目分，有單片式和多片式離合器兩類。 在現(xiàn)代摩托車上一般都采用帶有扭轉(zhuǎn)減振的從動盤，用以避免摩托車傳動系統(tǒng)的共振,緩和沖擊，減少噪聲，提高傳動系統(tǒng)零件的壽命，改善摩托車行使的舒適性，并使摩托車平穩(wěn)起步。從動盤主要由從動片，從動盤轂，摩擦片等組成，由圖2.1可以看出， 1，13—摩擦片；2，14，15—鉚釘；3—波形彈簧片；4—平衡塊；5—從動片； 6，9—減振摩擦；7—限位銷；8—從動盤轂；10—調(diào)整墊片；11—減振彈簧；12—減振盤 圖2.1 帶扭轉(zhuǎn)減振器的離合器從動盤組合 摩擦片1，13分別用鉚釘14，15鉚在波形彈簧片上，而后者又和從動片鉚在一起。從動片5用限位銷7和減振12鉚在一起。這樣，摩擦片、從動片和減振盤三者就被連在一起了。在從動片5和減振盤12上圓周切線方向開有6個均布的長方形窗孔，在從動片和減振盤之間的從動盤轂8法蘭上也開有同樣數(shù)目的從動片窗孔，在這些窗孔中裝有減振彈簧11，以便三者彈性的連接起來。在從動片和減振盤的窗孔上都制有翻邊，這樣可以防止彈簧滑脫出來。在從動片和從動盤轂之間還裝有減振摩擦片6，9。當系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，從動片及減振盤相對從動盤轂發(fā)生來回轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)能量會很快被減振摩擦片的摩擦所吸收。 2.2 從動盤的結(jié)構(gòu)形式 從動盤主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式。 1） 整體式彈性從動盤，如圖2.2所示。其特點是從動盤本體是完整的鋼片，并開有T形槽，摩擦片直接鉚接在從動盤本體上。 圖2.2 整體式彈性從動盤 2）分開式彈性從動盤，如圖2.3所示。其特點是從動盤本體上鉚接波形彈簧片，摩擦片鉚接在波形彈簧片上。 圖2.3 分開始彈性從動盤 3） 組合式彈性從動盤，如圖2.4所示。其特點是靠近壓盤的一面鉚有波形彈簧片，靠近飛輪的一面沒有。 圖2.4 組合式彈性從動盤 本文主要研究整體式彈性從動盤的從動盤本體的設(shè)計。 3 從動盤本體的結(jié)構(gòu)工藝分析 沖裁工藝設(shè)計包含沖裁件的工藝形分析、沖裁工藝方案的確定和技術(shù)經(jīng)濟分析的內(nèi)容。良好的工藝設(shè)計和合理的工藝方案可以實現(xiàn)用最少的工序數(shù)量和工時生產(chǎn)產(chǎn)品，并使模具結(jié)構(gòu)簡單、模具壽命高，最終獲得穩(wěn)定的合格件。勞動量和工藝成本是衡量沖裁工藝設(shè)計的主要指標。 從動盤本體是從動盤上的主要零件，該件為板形沖裁件，其成型工藝采用落料、沖孔等沖裁加工。 3.1沖裁件的工藝分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差等技術(shù)要求。沖裁件的工藝性是否合理對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。 3.1.1 沖裁件的形狀和尺寸 1）沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、排樣廢料少。在滿足質(zhì)量要求的條件下，把沖裁件設(shè)計成少廢料、無廢料的排樣形狀。 2）除在少廢料無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時允許工件有尖銳的清角外沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應(yīng)采用圓角過度避免產(chǎn)生清角。 3）盡可能避免沖裁件上過長產(chǎn)生懸臂與狹槽，而應(yīng)使它們的最小寬度b≥1.5t。 4）沖裁件中孔與孔之間孔與零件邊緣之間的壁厚，因受模具強度和零件質(zhì)量的限制，起值不能太小。一般要求c≥1.5t；cˊ≥t。 5）沖裁件的孔徑因受孔凸模強度和剛度的限制不宜太小，否則凸模容易折段和壓彎。沖孔最小尺寸取決與材料的機械性能凸模強度和模具結(jié)構(gòu)。用自由凸模和帶護套的凸模沖制。 3.1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗槽度要求 沖裁件的精度要求應(yīng)在經(jīng)濟精度范圍以內(nèi)，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟精度不高于I711級，沖孔件比落料件高一級。如果工件精度高于上述要求，則需在沖裁件后進行整修或采用精密沖裁。 3.1.3 沖裁件的尺寸基準 沖裁件的尺寸基準應(yīng)盡可能和制模時的定位基準重合，以避免產(chǎn)生基準不重合誤差。孔位置尺寸應(yīng)盡量選擇在沖裁過程中不參加變形的變形線上，切不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。 3.2沖裁加工的經(jīng)濟性分析 3.2.1沖裁件的制造成本 所謂經(jīng)濟性就是以盡可能少的生產(chǎn)消費獲得盡可能大的經(jīng)濟效益。在進行沖壓工藝設(shè)計時，應(yīng)該運用經(jīng)濟分析的方法找降低成本，取得優(yōu)異經(jīng)濟效果的工藝途徑。 沖裁件的制造成本C0 包括：C0=C1+C2+C3 式中C1為材料費，C2為加工費（工人工資，設(shè)備折舊費、管理費等），C3為模具費。上述成本中模具費，設(shè)備折舊費一般與產(chǎn)量無關(guān)，加工費中的工人工資和其它經(jīng)費在一定時間內(nèi)基本上也是不變的，因此做固定費用，用Ca表示。而材料費、外購件費等將隨生產(chǎn)量大小而變化，屬于可變費用，用Cb表示（以單位計）。 若產(chǎn)量為Q，則C0=Ca+QCb 這樣，產(chǎn)品制造成本由固定費和可變費用兩部分組成。設(shè)法降低固定費用和可變費用都能使成本降低，利潤增加，并積累資金。產(chǎn)品的制造的成本和產(chǎn)量之間有著密切的關(guān)系。分別對固定費用和可變費用進行了分析。 3.2.2 降低沖壓件成本的途徑 增產(chǎn)可降低單件產(chǎn)品成本中的固定費用，相當減少消耗，而通過感節(jié)約也可以直接降低消耗，兩者都是降低成本的重要途徑。沖壓件的成本包括產(chǎn)料費、加工費、模具費等。因此，降低成本就是降低上述各項的費用。 3.3沖裁工藝方案的確定 在進行沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟分析的基礎(chǔ)上，可根據(jù)沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。 3.3.1 沖裁工序的組合 沖裁工序可分為單工序沖裁，復(fù)合件沖裁和級進沖裁。 復(fù)合沖裁是在壓機一次過程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序，級進沖裁上把完成一個沖裁件的 ，N個沖壓工序排列成一定順序，在壓機一次行程中，按順序使條料早沖模的不同位置，上分別完成所需求的工序。除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個沖裁件。組合的沖裁工序比單工序沖裁生產(chǎn)的效率高，獲得的制件精密度很高。 確定沖裁組合方式使應(yīng)根據(jù)下列一些因素。 1）生產(chǎn)批量。一般來說，小批量與試制沖裁采用單工序沖裁，中批量和大批量生產(chǎn)采用復(fù)合沖裁級進沖裁。本課題中將采用復(fù)合沖裁。 2）工件尺寸公差等級。復(fù)合沖裁所得到工件尺寸公差等級很高，因此它避免了多次沖壓的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進行壓料，工件較平整。經(jīng)過沖裁所得到的工件尺寸，公差等級較復(fù)合沖裁低。 3）模具的制造、安裝調(diào)整和成本。對復(fù)雜形狀的沖裁件,采用復(fù)合沖裁比采用級進沖裁為宜。因為采用復(fù)合沖裁時模具較容易制造、安裝、調(diào)整、成本較低。 4) 操作方便與安全。復(fù)合沖裁中出件或清除廢料較困難、工作安全性差。 綜合上述，在滿足模具制造成本低、模具壽命長、操作方便又安全的工藝方案時,采用落料-沖孔工序便可以完成。 4 沖裁模具的設(shè)計 4.1沖裁模刃口尺寸的確定 精沖零件的內(nèi)，外輪廓分別是由凹凸模，凹模和沖孔(窄槽)凸模的刃口沖裁形成的。精沖零件的外輪廓尺精度，而其內(nèi)輪廓尺寸精度，則主要取決于沖孔(窄槽)凸模的刃口尺寸精度。但是凸模和凹模刃口之間的間隙大小，刃口圓角的大小，齒圈壓板的壓力以及推件板反壓力的大小等，都對零件的尺寸精度有一定的影響。 影響精沖零件尺寸精度主要因素有： 1）齒圈壓板的壓料力及推件板的反壓力愈大,則精沖零件尺寸的收縮就愈大。 2) 材料塑性好的比塑性差的尺寸收縮大；材料厚的比材料薄的尺寸收縮大；對外輪廓來說，間隙小的比間隙大的尺寸收縮大；沖孔凸模刃口圓角值愈大，則孔的收縮就愈大。凹模刃口圓角值愈大，則孔的收縮就愈大；凹模刃口圓角值愈大，則對精沖零件的側(cè)擠壓力大，造成材料內(nèi)部的彈性變形，使精沖零件外輪廓尺寸稍有增大；沖孔凸模在長時間使用后，刃口部分都有磨損，這將直接改變精沖零件的尺寸。 其他模具零件（如：復(fù)合模中的凸凹模）工作部分刃口尺寸則按落料凹模及沖孔凸模的刃口尺寸配制，保證雙面間隙值即可。模具工作部分的尺寸計算后，還應(yīng)根據(jù)零件應(yīng)有的收縮量加以修正，尤其以在零件的精度較高。公差范圍較小時，最后的修正是確保零件的質(zhì)量合格和延長壽命的重要性。 由于加工模具的方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計算公式與制造公差的標注也不同，刃口尺寸的計算方法可以分為兩種情況，本課題中將采用凸模與凹模分開加工。 采用這種方法，凸模和凹模分別按圖加工至尺寸，要分別標注凸模和凹模的刃口尺寸和制造公差（凸模，凹模），適用與圓形或簡單形狀的制件。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2Cmax，必須滿足下列條件： ||+||2Cmax-2Cmin 或=0.4(2Cmax-2Cmin) =0.6(2Cmax-2Cmin) 也就是說，新制造的模具應(yīng)該是||+||+2Cmin2Cmax，否則制造的模具間隙已超過允許變動范圍2Cmax-2Cmin,影響模具的使用壽命，下面對落料進行討論一下。 根據(jù)計算原則，落料時以凹模為設(shè)計基準。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于制件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值2Cmin。其計算公式如下： Dd=(Dmax-x) Dp=(Dd-2Cmin) =(Dmax-x-2Cmin) Dd—落料凹?；境叽纾╩m）； Dp—落料凸模基本尺寸（mm）； Dmax—落料件最大極限尺寸（mm）； d —沖孔凹模基本尺寸（mm）； d—沖孔凸?；境叽纾╩m）； —制件公差（mm）； 2Cmin—凸凹模最小初始雙面間隙（mm）； —凸模下偏差，可按IT6選用（mm）； —凹模下偏差，可按IT7選用（mm）。 X-為系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件的公差帶的中間尺寸，P35 當制件公差為IT11—IT13， 取X=0.75； 當制件公差為IT14以下時，取X=0.5。 4.2 凸、凹模尺寸的計算 4.2.1.計算沖外形的凸凹模尺寸 由原始數(shù)據(jù)知離合器板的外圓直徑為110mm，內(nèi)孔直徑為58mm，同時獲得2Cmin=0.78mm； 2Cmax=0.86mm； 則 2Cmax-2Cmin=(0.86-0.78)mm=0.08mm 由公差表查得：58為h11級，取x=0.75；110為h11級，取x=0.5 設(shè)凸凹模分別按IT6和IT7級加工制造； 則沖內(nèi)孔：dp=(dmin=x) =(58+0.750.20)mm =58.15mm d=(d+2Cmin) =(58.15+0.78)mm =58.93mm 校核: ||+||2Cmax-2Cming 0 + 0 0.86-0.78 0 0.08（滿足間隙公差條件） 落料： Dd=(Dmax-X) =（110-0.50）mm =110mm Dp=(Dd-2Cmin) =(110-0.78)mm =109.22mm 校核 0+0=00 故得 Dd=110mm Dp=109.22mm 4.2.2內(nèi)孔的凸凹模尺寸計算 由1部分知X=0.5 =0 2Cmin=0.86mm 故 Dd=(Dmax-X) =(58-0) =58m Dp=(Dd-2Cmin) =(58-0.86)mm =57.14mm 故 Dd=58mm Dp=57.14mm 4.3凸凹模刃口間隙的確定 沖裁凸模和凹模間的間隙對沖裁件斷面質(zhì)量有著極其重要的影響。此處，沖裁間隙還影響著模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。 4.3.1 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際尺寸的差值，查值越小，則精度就越高。這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。 沖裁件相對于凸.凹模尺寸的偏差尺寸的偏差，主要是制件從凹模推出（落料件）或從凸模上卸下（沖孔件）時，因材料所受的擠壓變形、纖維伸長、穹彎等產(chǎn)生彈性恢復(fù)而造成的。偏差值可能是正的，也可能是負的。影響這個偏差值的因素有：凸凹模的間隙，材料的性質(zhì)，工件的形狀與尺寸等。其中主要因素是凸凹模的間隙值。 當凸凹模間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁結(jié)束后，因材料的彈性恢復(fù)使沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑。當間隙較小時，由于材料受凸模凹模的擠壓力大，故沖裁后材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，沖孔徑變小。尺寸變化量的大小與材料性質(zhì)、厚度、扎制方向等因素有關(guān)。材料性質(zhì)直接決定了材料在沖裁過程中的彈性變形量。軟剛的變形量較小，沖裁后的彈性恢復(fù)也??；硬剛的彈性恢復(fù)量較大。若模具刃口制造精度低，則沖裁件的制造精度也就無法保證。此外，模具的結(jié)構(gòu)形式及定位方式對孔的定位尺寸精度也有較大的影響。 4.3.2 間隙對模具壽命的影響 模具壽命受各種因素的影響，間隙是其中最主要的因素之一。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間、凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙值越小，模具作用的壓力越大，磨損也越嚴重。所以過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側(cè)面與材料的間的摩擦減小，并減少制造和裝備精度對間隙的限制，放寬間隙不均勻的不利應(yīng)，從而提高模具壽命。 4.3.3 間隙對沖裁工藝中力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不明顯，當單邊間隙為材料的厚度的5％-20％左右時，沖裁力的降低不超過5％-10％。 間隙對卸料力、推件力的影響比較嚴重。間隙增大后，從凸模上卸料和從模里推出零件都省力，當單邊間隙達到材料的15％-25％左右時，卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大會使毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。 4.3.4 間隙值的確定 由以上分析，凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝中的力、模具壽命都有很大的影響。因此設(shè)計模具時一定要選擇一個合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，使所需沖裁力小，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間隙不是同一個值，只是彼此接近?？紤]到模具制造的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛橐粋€合理的間隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可沖出良好的制件。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙Cmin?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Cmin。本設(shè)計中將采用經(jīng)驗確定法來確定凸、凹模的間隙。 根據(jù)研究與使用經(jīng)驗，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精度、斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小間隙值，對于斷面垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降低沖裁力、底稿模具壽命為主，可采用較大的間隙值。其值可按下列經(jīng)驗公式選用： 對于軟材料： t＜1mm， C=(3％-4％)t t=1-3mm， C=(5％-8％)t t=3-5mm， C=(8％-10％)t 對于硬材料： t＜1mm， C=(4％-5％)t t=1-3mm， C=(6％-8％)t t=3-5mm， C=(8％-13％)t 精沖模的間隙很小，一般只有材料厚度的0.5-1。間隙的大小與材料厚度、性能以及精沖零件的形狀有關(guān)。 根據(jù)已知到的參數(shù)值和經(jīng)驗公式： 精沖凸凹模刃口間隙可取為： 外形Z1=0.06mm 內(nèi)形Z2=0.08mm 4.4 凹模、沖孔凸模工作部分的刃口圓角的確定 將模具鋒利的刃口倒成圓角，可起到擠壓材料的作用，在剪切過程中，能改善工件的剪切面的質(zhì)量。由于沖件的外形是由凹模成型的，沖件的內(nèi)形是由沖孔（槽）凸模成形的，所以應(yīng)該在凹模和沖孔凸模的刃口上倒以圓角，用這種方法可以得到表面粗糙度很好的工件剪切面。但圓角值不能太大，否則易在沖件的剪切面上形成波紋狀的粗糙表面，并且使沖件塌角增大，所以，在一般情況下試模時先取最小圓角值，待試沖后視零件的質(zhì)量情況再逐步加大。 模具刃口圓角值與材料厚度及材料的抗拉強度有關(guān)，內(nèi)形較外形易于光潔，所以凹模與沖孔（槽）凸模的刃口原角值也不一樣，根據(jù)已知道的參數(shù)值以及參考文獻⑷查得：凹模、沖孔（窄槽）凸模的刃口原角值分別為： R1=0.12mm；R2=0.10mm 4.5 沖孔凸模的形式及固定方法 沖孔凸模工作部分的形狀，與精沖零件的內(nèi)孔形狀一致。在設(shè)計中，由于弧形的窄槽的成形凸模的截面較小，在設(shè)計時其工作部分就很短（L＜10），在其后部形狀加大，以增加其強度和穩(wěn)定性。 沖孔凸模工作部分的長度，應(yīng)考慮與相配合的零件（推件板）的導(dǎo)向和活動距離應(yīng)為材料的3-5倍，導(dǎo)向部分的長度則應(yīng)為活動部分的1.5-2倍。在本設(shè)計中，沖弧形窄槽凸模的精度要求高，難于加工，可采用鑲拼結(jié)構(gòu)，其總長度為凹模厚度與固定板之和，即70。沖內(nèi)孔凸模由于截面較大，又難于加工，可作成直通道式結(jié)構(gòu)，用螺釘直推固定在墊板上，而沖窄槽凸模則采用固定板固定在凸模上作為抬階。 4.6 半沖孔零件（凸模）的選擇 半沖孔零件的結(jié)構(gòu)形式，主要有凸臺、凸柱和凸焊。它們多用于定距、定心和鉚接。 4.6.1凸臺件 其工藝特點有以下幾個方面： 1）凸模與凸臺的直徑相等，且壓入體積V1大于壓出體積V2的20％即：V1=1.2V2； 2）凸臺在毛刺側(cè)時，用復(fù)式精沖模加工； 3）凸臺在塌角側(cè)時用連續(xù)精沖模加工。 4.6.2凸柱件 其工藝特點有以下幾點： 1）凸模直徑大于凸模直徑D且D=S； 2）凸柱在毛刺側(cè)時，用復(fù)式精沖加工； 3）凸柱在塌角側(cè)時，用連續(xù)精沖模加工； 4）凸柱直徑D與材料厚和材料變形程度有關(guān)。 有零件及已知數(shù)據(jù)得該半沖孔件為凸柱件，但需選擇單獨半沖模加工。 半沖孔凸模如圖4.1所示。 圖4.1 半沖孔凸模 5 壓力機的選擇 在設(shè)計中,沖載壓力的計算是選擇機床的主要因素之一,也是考慮沖壓模具的強度依據(jù)。 由于沖壓是在三向受力狀態(tài)下進行沖裁的,所以設(shè)計模具時必須對各個壓力分別進行計算,然后求出沖壓時所需的總壓力,從而選用合適的沖壓機. 沖載總壓力：P=Ps+Pr+Pg 式中：Ps─沖裁力，KN； Pr─壓料力，KN； P g─推件板的反壓力，KN； P─沖載所需要的總壓力，KN。 5.1沖載力 影響沖裁力的因素主要有：零件尺寸，材料機械性能，材料厚度等。 根據(jù)VD1-3345；Ps=L.S..f 式中 L─裁切線周長，mm； S─材料厚度，mm； ─抗拉強度，KN/mm； f ─系數(shù)，其值為0.6~0.9，常取0.9。 根據(jù)F.W.Timmerbeil公式： P=L.S（1-t’/s） 式中：Ps─最大沖裁力，KN； L─裁切線長度，mm； ─抗拉強度，KN/mm； S─料厚，mm； t’─凸模擠入深度，mm。 f=(1-t’/s)-取決于屈強比/比值，可由求得。對于精沖材料，在多數(shù)情況下/=0.6，故(1-t’/s)常取0.6~0.7。 由原始數(shù)據(jù)知L=1024.5mm；S=4.5mm。 10鋼的取為400Mpa 所以Ps=1024.54.54000.9 =1844052.056N=1844KN 5.2 齒圈壓板的壓料力 如圖5.1所示，齒圈壓料力Pr在精沖過程中的主要作用是：固定材料，對板料沿剪切力周圍施加靜壓力，以利塑剪變形，并在沖裁完后起退料的作用。 圖5.1 齒圈每毫米長度的壓力 根據(jù)VDL-3345： Pr=L.h..f 式中L─剪切線周長mm； h─齒高度mm； ─抗拉強度N/mm； f─系數(shù)，常取4。 根據(jù)其他經(jīng)驗，（1）按沖裁力Ps的百分數(shù)選取，即 Pr=(40-60)℅Ps （2）按齒圈和內(nèi)齒根到型孔邊的面積取 Pr=(F1+F2). 式中F1—齒形的投影面積，mm； F2—齒圈內(nèi)齒根到型孔邊間的面積，mm； —被沖材料的屈服極限，N/mm。 因為齒形的角度是固定的，為了計算的方便,可以用齒高進行計算，可以在計算時先查出每毫米周長所需的壓力，再乘以齒圈的總長度，即可得出齒圈壓板的壓料力。 計算得Pr=528.77KN。 5.3 推件板的反壓力 頂件器的反壓力Pg對沖壓零件的彎曲，沖裁表面錐度，塌角大小，尺寸精度等都有影響。但是過大的反壓力，使凸模過載，影響其壽命。反壓力按下式計算: Pg=F.P 式中F—零件的受壓面積，mm P—零件的單位反壓力，P=20-70 N/mm，大面積零件取70N/mm，小面積薄零件取20N/mm。 根據(jù)經(jīng)驗公式 Pg=0.2Ps Pg=(0.1~0.25)Ps 式中Ps—沖裁力，N。 由原始數(shù)據(jù)取Pg=70N/mm計算得Pg=492821.6396N所以沖載過程中所需的總壓力為P=Ps+Pr+Pg=2866KN 。為能滿足此壓力的需要，選擇公稱壓力為4000KN的沖載壓力機。 壓力機參數(shù)： 滑塊行程：130mm； 公稱壓力行程：2mm； 最大裝模高度：400mm； 導(dǎo)軌間距離：660mm； 滑塊底面尺寸 前后左右：400620mm； 工作臺板尺寸 前后左右：660640mm。 6 模架及模柄的選擇 6.1 模架的選擇 根據(jù)已知條件選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架作為精沖模的模架，型號為GB2851.3-81HT200。 其數(shù)據(jù)參數(shù)為：L=305mm； B=192mm； D=192mm； 閉合高度 最?。?75mm ；最大320mm； 上模座：GB2855.5-81 30519250 ，數(shù)量1個； 下模座：GB2855.6-81 30519265，數(shù)量1個； 導(dǎo)柱： GB2861.1-81 25275，數(shù)量2個； 導(dǎo)套： GB2861.6-81 4810558，數(shù)量2個。 根據(jù)已知條件選擇單柱模架為半沖孔模的模架， 其參數(shù)為：L=224mm， B=192mm，H=186mm。 圖6.1 半沖孔模柄 上模座GB2856.1-81 22419245，數(shù)量1個； 下模座GB2856.2-81 22419250 ，數(shù)量1個； 導(dǎo)柱 GB2861.3-81 25171 ，數(shù)量1個； 導(dǎo)套 GB2861.8-81 254851 ，數(shù)量1個。 6.2 模柄的選擇 由已知條件可查出半沖模柄應(yīng)選擇壓入式模柄:如圖6.1所示。 7 模具主要工作零件的設(shè)計 7.1 推件板的設(shè)計 推件板是沖壓模的一個重要組成部分，它的作用是在沖壓前將材料加壓，沖壓后將沖壓件從凹模里推出，在復(fù)合沖壓模里，它還是沖孔凸模的導(dǎo)向定位，因此在沖壓模中，推件板是一個既精密又要有一定強度的構(gòu)件。推件板的精度要求很高，外形與凹模型孔，內(nèi)形與沖孔（縫，槽）凸模成無松動配合。 在本設(shè)計中，推件板可做成整體帶凸圓狀的圓形件。推件板借助于頂桿傳遞推力，故頂桿的位置分布十分重要，在設(shè)計中頂桿應(yīng)分布在推件板強度較弱的截面位置，或在以它為對稱的位置上，使它承受垂直力，且不受偏載荷，這樣就可以提高推件板的使用強度，延長模具的壽命。 推件板的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖7.1所示。 圖7.1 推件板 查沖壓手冊，根據(jù)以上尺寸校核該零件，符合技術(shù)要求。 7.2 墊板.凸模固定板的設(shè)計 考慮到凸模為固定不動的，采用墊板加固。墊板的厚度取10mm，固定板的厚度取20mm，其外形直徑取192mm，其結(jié)構(gòu)如圖7.2所示。 1-墊板 2-凸模固定板 圖 7.2 凸模 7.3 推件桿的設(shè)計 推件桿是精沖模結(jié)構(gòu)中用于推出沖孔的廢料，它安裝在凸、凹模的內(nèi)形孔中，由頂板將它托住。推料板的形狀與凸凹模內(nèi)形孔一致，為了防止脫出，后部帶有凸臺。它的頭部應(yīng)高出凸模0.2，以便推出廢料，凸模內(nèi)行孔為狹長的縫槽時，推料桿可以做成板狀，再與頂板進行連接。在本設(shè)計中，凸、凹模內(nèi)狹長槽的推料桿即設(shè)計成與其形狀一致的弧形桿。 1.3-沖孔推件桿 2-凹模推件桿 圖7.3 推件桿 為了讓孔內(nèi)空氣逃走，要開出氣槽，在沖件內(nèi)外形間材料狹窄時，沖裁時產(chǎn)生的熱量不易散失，也要開氣槽，壓縮空氣經(jīng)常由此通過，可以延長模具壽命。為防止廢料粘在頂板上，頂桿頭部易帶圓弧，或按裝彈簧頂銷。如圖7.3所示。 8 繪制模具總裝圖 裝配圖應(yīng)用足夠說明模具構(gòu)造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖，一般主視圖和俯視圖應(yīng)對應(yīng)繪制。還要注明必要尺寸，如封閉高度、輪廓尺寸、壓力中心以及靠裝配保證的有關(guān)尺寸和精度。畫出工件圖、排樣圖，填寫詳細的零件明細表和技術(shù)要求。 結(jié) 論 本設(shè)計主要敘述了摩托車離合器從動盤的設(shè)計計算，初步確定了合適的離合器從動盤結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)給定的參數(shù)，完成了離合器從動盤本體的設(shè)計工作。 離合器從動盤由從動盤本體，從動盤轂和摩擦片等三部分組成，其中從動盤本體是其主要零件，該件作為沖裁件采用板材經(jīng)落料、沖孔等沖裁加工可一次成形，不僅確保了精度，同時顯著提高了生產(chǎn)率。根據(jù)離合器從動盤的基本性能參數(shù)要求，完成了離合器從動盤本體的設(shè)計及校核工作，從而能達到設(shè)計所需要的各種性能。 經(jīng)校核，本離合器從動盤本體設(shè)計計算結(jié)果符合整車性能要求，可為同類車型離合器的設(shè)計提供參考。由于時間倉促和自己水平有限，設(shè)計中難免存在一些不足之處，有待于在今后的學(xué)習(xí)工作中進一步學(xué)習(xí)研究，希望老師多多指正。 致 謝 我的畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師劉萬福教授，因為我開始不知道該怎么動手，老師就給我講解了一些離合器從動盤相關(guān)設(shè)計的資料和模板，每次都給我悉心的指導(dǎo)，指出并解答了我設(shè)計中的問題和疑問，劉老師熱情待人、認真的研究精神和嚴謹?shù)慕虒W(xué)態(tài)度也深深感染并影響了我，給了我學(xué)習(xí)的榜樣。借此論文完成之際特向老師表示我的敬意和感激之情。 在離合器從從盤的設(shè)計計算時，有些地方不清楚，又和同學(xué)們一起討論，很多同學(xué)細心地給我講解，在這里一并感謝。 通過這次課程設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了自己理論知識的缺乏，繪圖軟件使用不熟練等問題，在今后的學(xué)習(xí)中應(yīng)多加強理論知識的學(xué)習(xí)和繪圖軟件的練習(xí)，并把理論知識用運到實踐中，使所學(xué)到的知識可以靈活運用，為以后踏入社會工作做好充分的準備。 參考文獻 [1] 張鼎承 .《沖模設(shè)計手冊》.機械工業(yè)出版社，1980. 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