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任務(wù)書
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目
水壺殼體成型工藝及模具設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）工作內(nèi)容與基本要求（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計技術(shù)要求、注意事項等）（紙張不夠可加頁）
1.設(shè)計原始數(shù)據(jù)：
零件材料：1Cr13Mo，退火態(tài)；料厚t=3mm；精度：IT12；大批量生產(chǎn)；沖壓件圖另附。
2.目標(biāo)：
通過本設(shè)計，綜合訓(xùn)練所學(xué)知識，全面掌握沖壓模具設(shè)計的特點和設(shè)計全過程；使學(xué)生利用既有文獻(xiàn)和參考資料獨立進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，從而具有查閱和檢索文獻(xiàn)的能力；理論聯(lián)系實際，使學(xué)生的實際動手能力得到一定的鍛煉。訓(xùn)練應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行綜合工程設(shè)計的能力。
3.設(shè)計要求：1)完成沖壓件的工藝設(shè)計(工藝分析、工藝方案確定、工藝計算等)；
2)進(jìn)行沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算(主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)模具工作部分尺寸計算等)；
3)完成模具總裝配圖和模具主要零件圖；
4)編寫設(shè)計說明書及進(jìn)行畢業(yè)答辯。
4.設(shè)計內(nèi)容：
1)與設(shè)計相關(guān)的文獻(xiàn)綜述1篇(不少于3000字)；
2)與專業(yè)相關(guān)的文獻(xiàn)翻譯1篇(不少于3000字)；
3)模具總裝配圖1套；
4)模具零件圖1套；
5)設(shè)計計算說明書1份(不少于8000字)；
6)包含本次設(shè)計的所有內(nèi)容的光盤一張。
5.主要參考資料：
[1]李奇涵主編. 沖壓成形工藝與模具設(shè)計. 科學(xué)技術(shù)出版社，2007.
[2]湯酞則主編. 冷沖模課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo).湖南大學(xué)出版社，2008.
[3]肖祥芷等.中國模具設(shè)計大典第3卷.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.
[4]羅益旋主編.最新沖壓新工藝新技術(shù)機(jī)模具設(shè)計實用手冊.銀聲音像出版社，2004.
6.時間進(jìn)度安排：
第1周：對課題進(jìn)行調(diào)研、完成開題報告；
第2-4周：完成文獻(xiàn)綜述與專業(yè)相關(guān)的文獻(xiàn)翻譯；
第5-10周：完成工藝和結(jié)構(gòu)分析、工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、裝配圖和零件圖；
第11周：完成設(shè)計說明書的編制；
第12-13周：修改論文與圖紙，準(zhǔn)備答辯；
第14周：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
工作任務(wù)與工作量要求：原則上查閱文獻(xiàn)資料不少于12篇，其中外文資料不少于2篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；文獻(xiàn)翻譯不少于3000字；畢業(yè)論文或設(shè)計說明書不少于8000字（同時提交有關(guān)圖紙和附件）。 提交相關(guān)圖紙、實驗報告、調(diào)研報告、譯文等其它形式的成果。畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范及有關(guān)要求，請查閱《黃河科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)手冊》。
專業(yè)（教研室）審批意見：
審批人（簽字）：
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
水壺殼體成型工藝及模具設(shè)計
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)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10日
XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計
文獻(xiàn)綜述
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)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3月10日
沖壓模具的發(fā)展歷史及趨勢
1 引言
沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，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。
2005年—2008年，我國沖壓模具產(chǎn)品均出口較大幅度的增長。2009年在全球高壓鍋爐管市場總需求量下降的情況下，國際采購商通過國內(nèi)某網(wǎng)站采購沖壓模具的數(shù)量仍逆勢上揚(yáng)。我國沖壓模具的國際競爭力正在不斷提升。
根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計資料顯示，2005年—2008年，我國沖壓模具產(chǎn)品均出口較大幅度的增長。2008年，即使遭受全球金融危機(jī)，我們沖壓模具出口金額達(dá)4.11億美元，比2007年的3.26億美元增長了26%。
另外，2009年在全球高壓鍋爐管市場總需求量下降的情況下，國際采購商通過國內(nèi)某網(wǎng)站采購沖壓模具的數(shù)量仍逆勢上揚(yáng)。從全年采購情況來看，總體趨于上漲的趨勢。其中，2009年下半年回暖明顯，國際采購商借此網(wǎng)站采購頻次約616頻次，比上半年的288頻次增長了114％。
雖然近年來我國模具行業(yè)發(fā)展迅速，但是離國內(nèi)的需要和國際水平還有很大的差距。差距較大主要表現(xiàn)在：
（1）標(biāo)準(zhǔn)化程度低。
（2）模具制造精度低、周期長。
解決這些問題主要體現(xiàn)在模具設(shè)計上，故改善模具設(shè)計的水平成為拉近差距的關(guān)鍵性問題。若要很好的設(shè)計出一副沖壓模具，就必須去了解沖壓模具的歷史、現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢。
2 主體
2.1 沖壓模具的發(fā)展歷史
我國考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了溫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字，下同）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)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。
2.2 沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測，到本世紀(jì)中，機(jī)械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具來完成。因此，沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。
市場競爭劇烈，加速了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，加快了模具制造的發(fā)展。
近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)1-2μm，壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
（1）模具DBD/DBM技術(shù)狀況
我國模具DBD/DBM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DBD/DBM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具DBD/DBM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模DBD/DBM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖載模DBD/DBM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模DBD/DBM系統(tǒng)也于同年完成。20世界90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用DBD/DBM技術(shù)。國家科委863計劃將東風(fēng)汽車公司作為DIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具DBD/DBPP/DBM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和DBD/DBM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計制造中實際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計算機(jī)模擬DBE軟件并開始用于生產(chǎn)。21世紀(jì)開始DBD/DBM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DBD/DBM技術(shù)。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各DBE能力。
模具DBD/DBM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制作周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有大批模具企業(yè)推廣普及了計算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的DBD/DBM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國DV公司的DBDSS，英國DELDBM公司的DODT5，日本HZS公司的DRBDE及space-E,以色列公司的Dimatron，還引進(jìn)了ButoDBD、DBTIB等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了DBD/DBM技術(shù)。DL圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維DBD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。在沖壓成型DBE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生產(chǎn)實踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益?？焖僭停≧P）與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問題，實現(xiàn)了以三維DBD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，今年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用俄無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。
（2）模具設(shè)計與制造能力狀況
_H.zEeg{0泊頭鑄造工業(yè)網(wǎng)HA4ZNdr2R9Cr在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力反面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方面和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、進(jìn)度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。ND、DND技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。模具表面強(qiáng)化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。
（3）專業(yè)化程度及分布狀況
我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響。現(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進(jìn)模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川 有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強(qiáng)的精密沖模的能力，而模具的用戶都不在本地。
目前全世界模具總產(chǎn)值約為680億美元，中國只占8%左右，自2002年以來，貿(mào)易逆差均在10億美元以上，致使我國仍為世界上模具進(jìn)口量較大的國家。我國目前的模具產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步調(diào)整，增長方式也需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)變。泊頭鑄造工業(yè)網(wǎng) ]2^/yt}5E
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2.3 沖壓模具的發(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(dá)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(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)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(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機(jī)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(jī)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”。
（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(jī)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(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。
（6）優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)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。
（7）模具研磨拋光 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(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)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)。CNC雕刻機(jī)在國內(nèi)的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關(guān)加工廠和使用單位時刻以敏銳的眼光盯著廠家的動向，這也是身為雕銑機(jī)主機(jī)生產(chǎn)廠一點也不敢松懈的真正原因所在。作為用戶當(dāng)然要選合適的設(shè)備，如果選型不當(dāng)，不但不能賺錢反而令陷入為機(jī)器打工的苦澀局面。那么什么樣的機(jī)床才是好機(jī)床？我們認(rèn)為好機(jī)床的定義是這樣的：能夠在短期內(nèi)收回投資的機(jī)床才是好機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的設(shè)計使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準(zhǔn)，這樣花錢和掙錢的比例關(guān)系將直接影響您的生意，所以仔細(xì)分析功能進(jìn)行選型是有效投資的必要條件。在國外很早就有雕銑機(jī)的名詞(CNC engraving and milling machine)，嚴(yán)格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機(jī)還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機(jī)床(HSC MACHINE)。三個機(jī)型主要區(qū)別是：數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備；數(shù)控雕銑機(jī)用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設(shè)備；高速切削機(jī)床用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設(shè)備。
模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計技術(shù)來說，發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAE技術(shù)應(yīng)向宣人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實用性 十分重要。從加工技術(shù)來說，發(fā)展重點在于高速加工和高精度加工。高度加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電 加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Pa≤0.1μm的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點之一。為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點。對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點。
3 總結(jié)
目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，但在整個模具設(shè)計制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國、美國、日本的發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距。存在的問題和差距主要表現(xiàn)在下列5個方面：（1）總量供不應(yīng)求。（2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不合理。（3）模具產(chǎn)品水平低很多，生產(chǎn)周期長。（4）開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益較差。（5）與國際水平相比，模具企業(yè)的管理落后。
根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)學(xué)會提供的資料顯示，機(jī)械零件粗加工的75%和精加工的50%都將由模具成形來完成。因此模具被譽(yù)為“金屬加工中的帝王”，是“進(jìn)入富裕社會的原動力”、“模具就是黃金”。
在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，我國沖壓模具必須盡快提高水平。通過改革與發(fā)展，采取各種有效措施，在沖壓模具行業(yè)全體職工的共同努力奮斗之下，我國沖壓模具也一定會不斷提高水平，逐漸縮小與世界先進(jìn)水平的差距?！笆晃濉逼陂g，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，不斷提高自主開發(fā)能力、重視創(chuàng)新、堅持改革開放、走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型軌道上來，我國的沖壓模具的水平也必然會更上一層樓。
本次參與的墊圈沖壓模具設(shè)計包含了產(chǎn)品的工藝分析、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、零部件尺寸的計算以及大量CAD制圖任務(wù)等，可以讓人更深入的了解整個設(shè)計過程。雖然不會給模具業(yè)帶來什么影響，但對于我來說是一次不錯的體驗，希望能有更深的認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
［1］ 成虹．沖壓工藝與模具設(shè)計（第2版），2006.7
［2］ 徐政坤．沖壓模具設(shè)計與制造．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.7
［3］ 余銀柱．沖壓工藝與模具設(shè)計．北京：北京大學(xué)出版社，2005.11
［4］ Koric, Seid. Journal of Materials Processing Technology. Feb2008, Vol.
［5］ 張六玲．國內(nèi)外模具工業(yè)的基本現(xiàn)狀與市場預(yù)測[J]．模具制造，2002，(01)
［6］ 徐政坤．沖壓模具與設(shè)備．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1
［7］ Jae Yeo Lee and Kwangsoo Kim.A feature-based approach to extracting machining features[J]. Computer-Aided Computer-Aided Design, Vol.30,No.13, pp.101959-1035, 1998
［8］ 周永泰．模具設(shè)計和加工技術(shù)的發(fā)展方向[J]．制造技術(shù)與機(jī)床，2003，(05)
［9］ 高佩福．實用模具制造技術(shù)．中國輕工業(yè)出版社，2000
［10］ 陳劍鶴，吳云飛．模具設(shè)計基礎(chǔ)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.3
［11］ 程培源．模具壽命與材料．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.5
［12］ 楊櫂，陳國香．機(jī)械制造與模具制造工藝學(xué)．北京：清華大學(xué)出版社，2006.5
［13］ 呂慧英．機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)．交通大學(xué)出版社，2000
［14］ 王謨金．機(jī)械制圖．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
［15］ 張春水．國內(nèi)外冷沖模技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢．模具工業(yè)出版社，2001
XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計
文獻(xiàn)翻譯
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)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3月10日
有限元方法在PDC模具設(shè)計中的應(yīng)用
摘要:本文介紹了聚晶金剛石復(fù)合片（ PDC ）鉆頭的模具結(jié)構(gòu)。通過使用有限元方法設(shè)計出模具形狀，并和分析結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較?；谟邢拊治龅慕Y(jié)果，確定應(yīng)力集中的一些地區(qū)，并對PDC （聚晶金剛石）模具作出修改。列出了位移圖和幾個應(yīng)力等高線圖并對模具設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了討論。
關(guān)鍵詞：有限元方法，PDC，模具，設(shè)計。
1.前言
自從PDC鉆頭在20世紀(jì)70年代初推出以來，它因使用性能柔和、耐磨性能較好已幾乎完全取代三牙輪鉆頭。如果統(tǒng)一劃分的話，它們有時也會替換更硬或轉(zhuǎn)速較慢鉆孔中的三牙輪鉆頭。然而，公平地說，鉆機(jī)即使是在軟地層中通常也不會考慮選擇PDC鉆頭去鉆一些難以形成的或不經(jīng)常用的的硬斑，這是因為鉆頭使用壽命過短。一個PDC鉆頭包括一頂冠包，柄和針。冠包含有必要的結(jié)構(gòu)組件來構(gòu)成鉆(Gaddy ，1999年),耐久性高的關(guān)鍵組件需要用鉆頭聚晶金剛石(復(fù)合片)(圖1 ，來源于Gaddy，1999年)。
圖1聚晶金剛石
金剛石復(fù)合片生產(chǎn)廠家必須用玩具和汽車行業(yè)生產(chǎn)過程中使用的類似壓鑄或注塑成型程序進(jìn)行生產(chǎn)。
圖2 PDC模具(1-模具，2-鋼帶)
PDC 模具設(shè)計是非常重要的。具有更高壓力和溫度的 PDC的制造需要設(shè)計生產(chǎn)出非常錯綜復(fù)雜的模具(圖 2)。
特殊合金和復(fù)雜幾何形狀的使用需要先進(jìn)的分析方法來優(yōu)化模具設(shè)計?；谧钚菽茉淼挠邢拊治鲆殉蔀閺V為接受的一個強(qiáng)大的設(shè)計工具。這種技術(shù)被成功的用于消除多余的重量和準(zhǔn)確預(yù)測應(yīng)力。
2 三維有限元分析理論
理論簡要總結(jié)如下。詳細(xì)信息請參閱附錄（欽科維奇，1971）。有限元方法是求解
[k]{δ}={R} (1)
括號內(nèi)所有變量的矩陣。[k]代表一個含有×矩陣剛度常數(shù)為每個變量的線性方程系統(tǒng)。{δ}是模具有限元素的所有節(jié)點劃分后的節(jié)點位移矩陣。矩陣{R} 是代表反應(yīng)或負(fù)載系統(tǒng)的1×n列矩陣。求解方程（1），可以得到位移和應(yīng)力。該element-stiffness矩陣的三維元素是
這里：
x,y,z—為統(tǒng)一坐標(biāo)
ξ，η，ζ—為局部坐標(biāo)
J—為雅可比矩陣
[D]—為彈性矩陣
[B]—為應(yīng)變矩陣
3 有限元建模
圖2顯示了沒有任何修改的聚晶金剛石模。在此配置基礎(chǔ)上一個三維模型可以被建立。
圖3已經(jīng)建立（1/4）了一個完整的網(wǎng)格，并且，為更好的角度觀察，圖4顯示了一個隱藏的線圖。在有限元模型，三維等參8節(jié)點實體單元已經(jīng)被應(yīng)用。（Fluggé，1960；周，1997；1998）。節(jié)點元素的總數(shù)由308個減少到了180個。
圖3 PDC模具的網(wǎng)格生成圖 圖4 模具的隱藏線圖
4 應(yīng)力分析
結(jié)合測試的有限元分析可以計算出PDC復(fù)合模具內(nèi)部和外部表面的壓力分布。圖5顯示了壓力分布。
圖6和圖7是切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力輪廓分布圖。最大應(yīng)力值顯示在圖6中。如圖6和圖7所示：
圖5 壓力分布圖 圖6 切應(yīng)力輪廓圖
圖7徑向應(yīng)力輪廓圖
圖8是一個實驗?zāi)＞叩奈灰茍D，圖9顯示了一個隱藏的初始幾何圖。
圖8 位移圖 圖9 隱藏的初始幾何圖
表1包含了在重要點的分析結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)。圖10顯示了測量點的位置。
表1 關(guān)鍵點的分析結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)
圖10 關(guān)鍵測量點的位置
表中的σ是基于有限元分析的主應(yīng)力，σ1基于實
驗數(shù)據(jù)的測量應(yīng)力。方程的測量應(yīng)力可以表示為：
式中，E 和μ是用于PDC復(fù)合模具的彈性系數(shù)，其中
E=597.8 GPa, μ=0.215
5 模具設(shè)計
根據(jù)彈性理論，如果單層缸的內(nèi)外半徑比率（k）
超過4（k>4），增加外半徑不能改善缸的使用價值。在
今天金剛石模具制造合成中K的使用等于3.27，接近臨界值。
模具制造中的金剛石是由碳化鎢合成的。制造人造金剛石時的壓力要超過60000個大氣壓力。碳化鎢的極限抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度是不同的。它的可用壓縮強(qiáng)度極限是6200mpa。但在工作狀態(tài)值時不能達(dá)到?？捎玫睦鞆?qiáng)度極限約1000至1200兆帕，這是模具設(shè)計中的一個關(guān)鍵值。
模具設(shè)計中的主要內(nèi)容是確定壓力（內(nèi)部和外部的壓力）和模具內(nèi)部的切向應(yīng)力
之間的關(guān)系。有限元模型是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)而發(fā)展的（Zienkiewicz, 1971；Fluggé，1960）。作用于模具表面的各種可用的壓力（內(nèi)部表面的壓力）有：4000，4500，5000，5500，6000，6500mpa，外表面的壓力有：1700，1750，1800，1850，1900，1950，2000，2050，2100，2200 MPa。模具設(shè)計計算的重點在每個組內(nèi)部和外部表面壓力的計算。表2顯示了計算的結(jié)果。
圖11顯示了模具外部和內(nèi)部表面的切向應(yīng)力。本圖中線一，二，三，四表示內(nèi)表面的壓力分別為4000，4500，5000，5500mpa。
表2 模具內(nèi)壁的切應(yīng)力（不同內(nèi)部和外部表面壓力情況下）
圖11 外表面壓力和內(nèi)壁切向應(yīng)力之間的關(guān)系
從表2和圖11中，我們可以看到一個特殊的內(nèi)部壓力關(guān)系，外表面壓力和內(nèi)部的切向應(yīng)力大致成線性關(guān)系。在模具設(shè)計時，壓力值作用于邊的模具可根據(jù)需要確定一個低切應(yīng)力（或1000 MPa級）。內(nèi)壁的切應(yīng)力將直接影響模具壽命。
表3和表4表明了在不同的的內(nèi)部切向應(yīng)力下內(nèi)部壓力和外部壓力之間的關(guān)系。
表3 內(nèi)壁切應(yīng)力為600MPa時
表4 內(nèi)壁切應(yīng)力為1000MPa時
在模具內(nèi)壁有特殊切應(yīng)力時內(nèi)部壓力和外部壓力呈線性關(guān)系，如圖12和圖13所示。當(dāng)內(nèi)部工作壓力6000mpa時，作用于模具的外部壓力應(yīng)為1915.66mpa，內(nèi)壁相應(yīng)的切壓力為1748.53mpa到1000 mpa。圖2所示為這些外部壓力值。
圖12 內(nèi)部壓力和外部壓力之間的關(guān)系 圖13內(nèi)部壓力和外部壓力之間的關(guān)系
（內(nèi)壁切向應(yīng)力為600 MPa） （內(nèi)壁切向應(yīng)力為1000 MPa）
6 結(jié)論
用于多晶金剛石（PDC）鉆頭模具的機(jī)械設(shè)計計算模型已開發(fā)。利用該模型產(chǎn)生的交互作用和效應(yīng)變化研究修改校準(zhǔn)模具。一旦校準(zhǔn)實現(xiàn)，有限元方法將被證明在許多原型測試中非常節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本。有限元的應(yīng)力分析提供了一個全面的位移和應(yīng)力的圖片和輪廓。根據(jù)應(yīng)力輪廓識別領(lǐng)域的濃度進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷募纯?。這些都是在工業(yè)應(yīng)用中的一些有用方法。
參考文獻(xiàn)
[1] Fluggé, W. (1960) Stresses in Shells, Springer-Verlag, Berlin Gaddy, Dean E. (1999) PDC Bit Technology Conclusion: CAM,
[2]Intranet Technologies Shorten Manufacturing Cycle Time. Oil & Gas Journal, Nov.1, 76-82
[3]Zhou, Sizhu (1997) 3-D Finite Element Analysis of the Link on a Power Engine under Thermal and Matching Loads. ASME,
[4] Advances in Industrial Engineering Applications and Practice, Nov.
[5]Zhou, Sizhu (1998) Safety Analysis for a High Pressure Cylinder of Oilfield Truck-mounted Compressor. ASME, Safety Engineering and Risk Analysis, Nov. Zienkiewicz, O.C. (1971) The Finite Element Method in Engineering Science, McGraw Hill Publishing Co.
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
水壺殼體成型工藝及模具設(shè)計
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)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10日
水壺殼體成型工藝及模具設(shè)計
摘 要
本次設(shè)計了一套水壺殼體落料、拉深、脹形的模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，采用落料、拉深脹形，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定壓力機(jī)的型號。再分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計的模具。得出將設(shè)計的模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計過程表達(dá)出來。
在文檔中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計的意義，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了水壺殼體工藝方案的確定。第二部分，對零件排樣圖的設(shè)計，完成了材料利用率的計算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設(shè)計計算，對選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對主要零部件的設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計方案畫出模具各零件圖和裝配圖。
本次設(shè)計闡述了沖壓倒裝復(fù)合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作過程。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：水壺殼體、落料，沖孔，模具，模具間隙
The molding process and mold design of Kettle shell
Abstract
The design of a set of blanking,punching mold of kettle shell . through access to information, the first parts to the process analysis, through process analysis and comparison, the use of blanking, punching process, through the blanking force, the top piece, and in terms of discharge power to determine the model press. Further analysis of the stamping dies for processing the application to select the desired type of mold design. The mold will be designed to draw upon the type of mold parts of the work expressed in the design process.
In the first part of the document mainly describes the development of stamping die, stamping die illustrate the importance and significance of this design, and then stamping parts of the process analysis, completed a process to identify programs. The second part of the nesting parts of the design plans to complete the calculation of the utilization of the material further edge blanking process of calculation and Die Design and Calculation of the work of some of the stamping equipment to provide a basis to choose. Finally, the main components of standard design and the choice of design-based mapping tool and provide a basis for forming mold, as well as the assembly drawing to provide the basis of the size. Through the draw in front of mold design and assembly of the parts diagram Fig.
The design of the flip-stamping the structure of compound mold design and working process. Reliable performance of the mold, smooth running, improved product quality and production efficiency, reduce labor intensity and production costs.
Key words: Kettle shell, Blanking, Punching, Mold, Mold gap
目 錄
前言 1
1. 設(shè)計原始數(shù)據(jù) 3
2. 零件及沖壓工藝性分析 4
2.1 結(jié)構(gòu)與尺寸 4
2.2 精度 4
2.3 材料 4
2.4 批量 4
3. 確定沖裁工藝方案 5
3.1 拉伸方法及比較 5
3.2 脹形方法的選擇 5
3.3 工序組合方案及比較 5
4. 主要工藝參數(shù)計算 7
4.1毛坯展開尺寸計算 7
4.2 確定排樣方案和計算材料利用率 8
5. 各工序工藝、沖壓力及零部件的設(shè)計計算 9
5.1 落料工藝、沖壓力及零部件的設(shè)計計算 9
5.1.1 落料工藝計算 9
5.1.2 落料沖壓力的計算 9
5.1.3 落料模主要零部件設(shè)計計算 10
5.2 拉深工藝計算及零部件設(shè)計 13
5.2.1 拉深工藝計算 13
5.2.2 拉深工藝方案的確定 14
5.2.3 拉深力及工作部分尺寸、零部件設(shè)計計算 15
5.3 脹形模工藝計算及零部件設(shè)計 20
5.3.1 脹形工藝分析 20
5.3.2脹形模工藝計算 20
5.3.3 脹形模零部件裝配設(shè)計 21
5.4 沖側(cè)孔模工藝設(shè)計 21
5.4.1 工藝方案及模具結(jié)構(gòu) 21
6. 繪制模具總圖 23
7.繪制模具非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖 25
結(jié)束語 30
致謝 32
參考文獻(xiàn) 33
前 言
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)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。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。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(dá)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(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)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。
導(dǎo)柱式?jīng)_裁模的導(dǎo)向比導(dǎo)板模的準(zhǔn)確可靠,并能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精度較高、模具使用壽命長，而且在沖床上安裝使用方便，因此導(dǎo)柱式?jīng)_裁模是應(yīng)用最廣泛的一種沖模,適合大批量生產(chǎn)。尤其是在我國加入WTO之后，在全球化經(jīng)濟(jì)競爭的市場的環(huán)境下，為生產(chǎn)符合“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”等要求服務(wù)的模具產(chǎn)品，研究、開發(fā)、改進(jìn)模具生產(chǎn)設(shè)備與模具設(shè)計方式更具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義和緊迫性。
畢業(yè)設(shè)計是在修完所有課程內(nèi)容之后，我們走上社會之前一次綜合性設(shè)計。本次設(shè)計課題是水壺殼體成型工藝與模具設(shè)計，是對以前所學(xué)課程的一個總結(jié)。
在指導(dǎo)教師周密安排和精心指導(dǎo)下，這次畢業(yè)設(shè)計從確定設(shè)計課題、擬定設(shè)計方案、設(shè)計過程到畢業(yè)答辯都按照畢業(yè)設(shè)計工作計劃進(jìn)行。
第一，充分調(diào)研，確定應(yīng)用型畢業(yè)設(shè)計課題。
選好畢業(yè)設(shè)計題目是實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計目標(biāo)、保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的前提，我們的畢業(yè)設(shè)計的課題取自企業(yè)生產(chǎn)實際。這個課題能較全面地應(yīng)用學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識或者將來工作所需的專業(yè)技術(shù)，達(dá)到綜合運(yùn)用的目的，既能夠解決企業(yè)急需解決的生產(chǎn)技術(shù)問題，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位能力，難度不是很大，符合我們所學(xué)的專業(yè)理論知識水平和實際設(shè)計能力，工作量恰當(dāng)，能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成。
但是該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但要使設(shè)計圖紙能真接用于生產(chǎn)，去造出零件，裝配成機(jī)器，并能滿足使用要求，也是不容易的。
第二，反復(fù)論證，確定產(chǎn)品設(shè)計方案。
明確課題的性質(zhì)、意義、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計要達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和完成時間，并確定好正確合理的設(shè)計方案是完成設(shè)計任務(wù)的保證，指導(dǎo)教師、企業(yè)技術(shù)員讓我們參與設(shè)計方案的討論，使我們對課題設(shè)計方案心中有數(shù)。
第三，虛心求教，仔細(xì)認(rèn)真地進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計。
我們學(xué)生雖然有基礎(chǔ)理論知識，但設(shè)計能力較差，為了使我們很快地進(jìn)入工作狀態(tài)，指導(dǎo)教師耐心向我們介紹機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計方法、一般步驟和設(shè)計過程中應(yīng)注意的事項。在設(shè)計中能主動請教指導(dǎo)老師，培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、工程材料與熱處理、公差配合、計算機(jī)繪圖、機(jī)械制造工藝等專業(yè)知識的能力。培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實的工作作風(fēng)。明確必須有高度責(zé)任心、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作習(xí)慣，才能做好設(shè)計工作，減少工作失誤，避免給企業(yè)生產(chǎn)造成損失。充分發(fā)揮主觀能動性，積極思考，大膽創(chuàng)新。
第四，完善設(shè)計，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯
在此次設(shè)計中，主要用到所學(xué)的沖壓模設(shè)計，以及機(jī)械設(shè)計等方面的知識。著重說明了沖壓模的一般設(shè)計流程，即沖壓成型的工藝分析、壓力機(jī)的選擇及相關(guān)參數(shù)的校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具設(shè)計的相關(guān)計算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件圖的繪制等。其中模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計既是重點又是難點，主要包括沖壓方式的選擇、間隙的確定、凸凹模的設(shè)計，以及固定板、模座、橡膠、彈簧、模座等零部件的選擇和設(shè)計。通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我更加了解模具設(shè)計的含義，以及懂得如何查閱相關(guān)資料和怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題，這為我以后從事模具職業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。
由于實踐經(jīng)驗的缺乏，且水平有限，時間倉促。設(shè)計過程中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師和同學(xué)批評指正。
1 設(shè)計原始數(shù)據(jù)
零件材料：1Cr13Mo，退火態(tài)；料厚t=3mm；精度：IT12；大批量生產(chǎn)；沖壓件零件圖如圖1所示：
圖1 零件圖
2 零件及沖壓工藝性分析
2.1 結(jié)構(gòu)與尺寸
該水壺殼體零件形狀簡單，結(jié)構(gòu)基本對稱，一邊上端有φ20mm圓孔，壺體上端尺寸為φ240mm，總高度為301mm，距離上端120mm處傾斜至下端并與下端通過R45mm圓角過渡連接，拉伸深度較深，但整體尺寸適宜沖裁加工。
2.2 精度
該零件無尺寸精度要求，也無其他特殊尺寸要求，可采取IT13—IT14加工精度，利用普通沖裁方式可以達(dá)到零件圖樣要求。
2.3 材料
1Cr13Mo 淬透性好，它具有較高的硬度，韌性，較好的耐腐性，熱強(qiáng)性和冷變形性能，減震性也很好。退回狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度為320—380Mpa，適宜沖裁加工。
根據(jù)以上分析，該零件個工藝性較好，適合沖裁加工。
2.4 批量
該零件屬于大批量生產(chǎn)，在沖壓加工下操作簡便，勞動強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高，成本低，適合沖裁。
結(jié)論：該零件的工藝性較好，可以沖裁加工。
3 確定沖裁工藝方案
首先根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序。沖壓該零件需要的基本工序有剪切（或落料）、沖圓孔、拉深和脹形。其中彎曲和脹形決定了零件的總體形狀和尺寸，因此選擇合理的拉深和脹形方法很重要。
3.1 拉深方法及比較
第一種方法為一次拉深成形，其優(yōu)點是用一副模具成形，可以提高生產(chǎn)率，減少所需設(shè)備和操作人員。缺點是毛坯的整個面積幾乎都參與激烈的拉深變形，零件表面擦傷嚴(yán)重，零件形狀與尺寸都不精確，拉深處起皺嚴(yán)重，甚至?xí)眩@些缺陷將隨拉深深度的增加而愈加明顯。
第二種方法為多次拉深成形，這種方法顯然比第一種方法拉深變形的激烈程度緩和的多，但增加了模具、設(shè)備和操作人員，且需計算拉伸系數(shù)，計算量較大。
結(jié)合水壺殼體零件尺寸，該沖裁件高301mm且底部直徑較大，深度較大，一次拉深成形難度較大，不適宜一次拉深成形，所以采用多次拉深成形。
3.2 脹形方法的選擇
第一種方法采用剛性模具脹形，其優(yōu)點是可以通過控制模具凸模的模瓣數(shù)目來控制工件的精度，但這種模具脹形方法很難得到精度較高的正確旋轉(zhuǎn)體，變形的均勻程度差，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
第二種方法采用柔性模脹形，其原理是利用橡膠、液體、氣體或鋼丸等代替剛性凸模。軟模脹形時材料的變形比較均勻，容易保證零件的精度，便于成型復(fù)雜的空心零件，在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，但該零件經(jīng)過多次拉深工序，伴隨有冷作硬化現(xiàn)象，故在脹形前應(yīng)該進(jìn)行退火，已恢復(fù)金屬的塑形。
由于水壺殼體零件精度要求不高，為了保證零件形狀，減少變形和便于成形，應(yīng)采用柔性模脹形，脹形凸模采用聚氨酯橡膠。
3.3 工序組合方案及比較
根據(jù)沖壓該零件需要的基本工序和拉深脹形方法的選擇，可以作出下列各種組合方案：
（1）先落料，再沖孔、拉深和脹形。采用單工序模生產(chǎn)
（2）落料—拉深—沖孔—脹形，采用單工序模生產(chǎn)
（3）落料—拉深—脹形—沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。
方案（1） 模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，成本低，操作簡單，但沖孔后拉伸不能保證孔的位置精度，且沖孔后拉深容易使孔周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中，發(fā)生變形難以滿足零件形狀和位置要求。
方案（2） 拉深后沖孔，沖孔模復(fù)雜，且產(chǎn)生的應(yīng)力集中使脹形時發(fā)生零件變形尺寸和形狀不精確，操作難度較大，生產(chǎn)效率低。
方案（3） 拉深脹形后沖孔，可以保證孔的位置精度，且減少了拉深脹形時的應(yīng)力集中，保證了拉深脹形時零件的完整性，使得拉深脹形時零件精度高，操作方便，生產(chǎn)效率高，但最后沖孔模結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，整個生產(chǎn)需要四套單工序模，延長了制造周期。
綜上所述，該零件使用時需要承受一定溫度，應(yīng)減少其應(yīng)力集中，同時為了保證其出水口的位置精度，減少大批量生產(chǎn)時零件的修整時間，應(yīng)采用方案（3）進(jìn)行生產(chǎn)。
4 主要工藝參數(shù)計算
4.1毛坯展開尺寸計算
（1）脹形區(qū)毛坯尺寸計算
脹形后零件的最大直徑dmax=d1+2R d1=206mm, R=45mm
所以 dmax=206+45*2=296mm
脹形系數(shù)K=dmax/d0 d0為坯料原始直徑即拉深后直徑240mm 所以K=296/240=1.23
脹形系數(shù)與坯料伸長率關(guān)系為
脹形變形區(qū)母線長度l=301-120=181mm
脹形區(qū)坯料長度（即脹形高度）L=l*[1+(0.3—0.4)* δ]+b
b為切邊余量，一般取10—20mm，系數(shù)0.3—0.4是考慮到切向伸長會引起高度縮減所加的余量。所以：
L=181*[1+0.4*0.23]+（10—20）=197.65+（10—20）mm 取b=12mm，L=210mm
即拉深后脹形前脹形區(qū)所需拉伸高度為210 mm，拉深后零件總高度為210+120=330mm
(2) 毛坯直徑計算
拉深后零件形狀如圖4.1所示：
圖4.1 拉深后零件圖
該件h＝330mm, h/d=330/240=1.375，查相關(guān)設(shè)計確定修邊余量為Δh=8.5mm，
所以拉深高度H=330+8.5=338.5mm。
所有尺寸均視為中性層尺寸，根據(jù)拉深件計算表面積相等簡化計算得坯料直徑D== =618.5mm, 取D=620mm
4.2 確定排樣方案和計算材料利用率
（1） 確定排樣方案，根據(jù)零件形狀選用合理的排樣方案，以提高材料的利用率。該零件毛坯形狀為圓形，直徑尺寸較大，為便于送料，采用單排方案。排樣圖如圖4.2所示：
圖4.2 排樣圖
搭邊值a和a1有查表得：a=2.5mm, a1=2.2mm.
（2）確定板料規(guī)格和卸料方式
根據(jù)條料的寬度尺寸選擇合適的板料規(guī)格，使剩余的邊料越小越好，該零件直徑用料為620mm,以選擇3mm*625mm*n（長度）為宜。
由于該零件尺寸較大，為了考慮沖制該零件的數(shù)量采用橫模下料為宜，以降低零件的材料費(fèi)用。
（3）計算材料利用率
一個步距內(nèi)材料的利用率η為η=nA/Bh*100% A——沖裁件面積
η=（310*310-210*20）/625*622.2=0.7727*100%=77.3%
5 各工序工藝、沖壓力及零部件的設(shè)計計算
5.1 落料工藝、沖壓力及零部件的設(shè)計計算
5.1.1 落料工藝計算
落料工藝計算主要為凸、凹模刃口尺寸計算，落料時凸、凹模刃口尺寸的設(shè)計原則是以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，設(shè)計時采用最小合理間隙值Zmin。1Cr13含C量0.1%，為軟剛，根據(jù)材料厚度3mm查表取Zmax=0.270mm,Zmin=0.210mm
落料時落料凹模尺寸為： Dd=（Dmax-xΔ）
按IT12級去φ620mm的偏差為0.63 mm,即Δ=0.63 mm,根據(jù)厚度及工件公差查的磨損系數(shù)x為0.5， Dmax=620+0.63=620.63mm
該零件形狀簡單，刃口尺寸偏差按IT6取值：=+0.033mm, =0.020mm。
所以：Dd=（620.63-0.63*0.5）=620.315mm
凸模尺寸D=( Dd- Zmin)=(620.315-0.21)=620.105
5.1.2 落料沖壓力的計算
（1） 計算沖裁力
P=KLT=1.3**620*3*350=2657382N≈2657.4kN
式中：P——沖裁力，N L——沖裁周邊長度，mm L=πD=π*620
——材料抗剪強(qiáng)度，MPa 查表為320——380Mpa,取350Mpa
K——系數(shù)，通常取1.3
（2） 計算卸料力、推件力
① 卸料力 P=KP=0.04*2657.4=106.3 kN
② 推件力P=nKP=3*0.45*2657.4=3587.5 kN
式中：n——卡在下模洞口內(nèi)的工件數(shù)，n=h/t=10/3,取n=3
h——凹模孔口高度
K——卸料系數(shù)，查表得K=0.03―0.04
K——推件系數(shù)，查表得K=0.45
（3） 計算沖壓力總和
P總=P+P+P=2657.4+106.3+3587.5=6351.2 kN
（4） 壓力機(jī)的選擇
選擇壓力為6500kN工作行程為30mm的壓力機(jī)
5.1.3 落料模主要零部件設(shè)計計算
5.1.3.1 凹模的設(shè)計計算
（1）凹?？卓谛问剑妶D5.1：
圖5.1 凹?？卓谛问?
凹?？卓诟叨?t<0.5mm h=3-5mm
t=0.5-5mm h=5-10mm
t>5-10mm h=10-15mm
該落料件厚t=3 mm,取h=10 mm
（2）凹模外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計
一般圓形刃口凹模外形結(jié)構(gòu)也為圓形
(3) 凹模外形尺寸的計算
凹模厚度Ha===85.9mm, 取凹模厚度為90mm
凹模周界尺寸，即凹模壁厚C=（1.5—2）Ha，所以C=2Ha=180mm
5.1.3.2 固定板的設(shè)計計算
（1）凹模固定板的設(shè)計
凹模固定板的厚度與凹模一致，取90mm
（2）凸模固定板的設(shè)計
凸模固定板的外形尺寸與凹模固定板或卸料版尺寸相同，但本例采用的是橡膠直接卸料，故凸模固定板的外形尺寸可以小些。
凸模固定板的厚度H=(0.62-0.8)H=(0.6-0.8)*90, 取H=70mm
5.1.3.3 卸料版的設(shè)計計算
（1）卸料板類型選擇
一般常用的卸料板有固定卸料板和彈性卸料板兩種。
固定卸料板裝于下模，具有卸料力大、工作可靠、模具安裝方便等優(yōu)點；但是沖裁時卸料板壓不住材料，沖出的工件平整度差。固定卸料板與凸模的間隙一般為0.2-0.6mm,沖裁厚度大于1.5mm。
彈性卸料板除了在沖裁后卸料外，還可以在沖裁前壓住材料，使沖制的工件平整度好，一般沖制厚度小于1.5mm或材料較軟的工件。本例中的材料雖然大于1.5mm，但由于用單個毛坯，如果采用固定卸料板會給送料、定位增加難度，所以采用彈性卸料板。
彈性卸料板與凸模的雙邊間隙一般為0.1-0.2mm，或采用H9/f8等間隙配合。為了可靠卸料，彈性卸料板應(yīng)高出凸模0.2-0.5 mm。
（2）卸料板的尺寸
① 外形。彈性卸料板的外形一般與同方向上的固定板的外形一致；固定板卸料一般與凹模外形一致。
② 厚度。查《冷沖模設(shè)計指導(dǎo)》得H=40mm。
③ 成形孔。基本與凹模刃口的形狀相同。
5.1.3.4 定位零件的設(shè)計計算
本設(shè)計中定位零件采用定位銷和定位螺釘定位，其尺寸大小根據(jù)模具大小選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)件。
5.1.3.5 彈性元件設(shè)計計算
此沖模中彈性元件主要為聚氨酯橡膠，橡膠的壓縮量一般不能超過橡膠自由高度的30%，否則橡膠會過早失去彈性。
橡膠的自由高度H自=h/0.25-0.30=(100-120)mm, 取100mm
橡膠直徑P=A*p, p為與橡膠壓縮量有關(guān)的單位壓力，查《冷沖模設(shè)計指導(dǎo)》得p=1.52 Mpa。所以A= P/p=106.3*10/1.52≈70*10mm,橡膠直徑：
D===298mm, 取D=300mm。
5.1.3.6 凸模的設(shè)計計算
（1）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
① 凸模的刃口形式。 圓形凸模，可以采用加工成臺階式結(jié)構(gòu)或直接不分段結(jié)構(gòu)。
② 凸模的固定形式。 凸模根據(jù)沖制零件的形狀、尺寸、加工方法的不同而有多種固定形式。該模具以臺肩與固定板固定，凸模與凸模固定板的配合部分采用過渡配合（H7/m6或H7/n6）。
（2）凸模長度計算
L= H+H自-Y=70+100-2=168mm
式中：L——涂抹的長度，mm H——凸模固定板厚度 H自——卸料橡膠自由高度 Y——為了可靠卸料，在橡膠高度上所加的量，取2mm
5.1.3.7 其它零件的設(shè)計和計算
（1）模座的設(shè)計
模座的長度比凹模長度大300mm，寬度可與凹模的寬度相同或稍小些
模座厚度 Hs=Hx=(1-1.5)Ha=(90-135)mm, 取120mm。
Hs——上模座厚度 Hx——下模座厚度
(2) 模柄設(shè)計
模柄的作用是將上模與壓力機(jī)的滑塊相連接。在安裝模具時應(yīng)注意模柄直徑與壓力機(jī)模柄孔直徑要一致。模柄的形式采用壓入式模柄結(jié)構(gòu)，此模柄與上模座連接，采用過渡配合，模柄尺寸大小根據(jù)模具大小查標(biāo)準(zhǔn)模柄。
（3）墊板設(shè)計
該模具在壓力機(jī)安裝時加墊板，墊板厚度取40mm。
5.1.3.8 落料模閉合高度的計算
模具閉合高度H模=Hs+Hx+Ha+Lt-h1=120+120+90+168-1=497mm
5.2 拉深工藝計算及零部件設(shè)計
5.2.1 拉深工藝計算
（1）確定修邊余量
由以上毛坯直徑計算時確定得修邊余量Δh=8.5mm，毛坯直徑D=620mm
（2）確定拉深次數(shù)
確定毛坯相對高度 t/D=3/620=0.0048,工件相對高度H/d=338.5/240=1.41
查相關(guān)設(shè)計資料得n=3，故初步確定需3次拉深。
（3）計算各拉深直徑
查表得各次極限拉深系數(shù)為m=0.55 m=0.78 m=0.8,初步計算各次拉深直徑為： d= mD=0.55*620=341mm
d= md=0.78*341=266mm
d= m d=0.8*266=212.8mm
通過計算，第3次拉深直徑已小于工件直徑，需調(diào)整各次拉深系數(shù)，最后取m=0.58 m=0.8 m=0.83，計算得：
d= mD=0.58*620=360mm
d= md=0.8*360=288mm
d= m d=0.83*288≈240mm
（4）凸模與凹模圓角確定
首次拉深凹模圓角半徑ra取8t,即=8*3=24mm。由式r=(0.7-0.8)r得r=(0.7-0.8)r，確定各次拉深和凹模的圓角半徑并化整，分別為：
r=24mm r=20mm r=16mm
r=17mm r=12mm r=9mm (即工件底部圓角半徑)
（5）計算各次拉深工件的高度
由式Hn=1/4(D/d- d+1.72 r+0.57 r/ d)得：
H1=1/4（620*620/360-360+1.72*17+0.57*17/360）≈185mm
H2=1/4(620*620/288-288+1.72*12+0.57*12/288) ≈267mm
H3=1/4(620*620/240-240+1.72*9+0.57*9/240) ≈344mm
計算拉深件高度的目的是為了設(shè)計再拉深模時確定壓邊圈的高度，再拉深模壓邊圈的高度應(yīng)大于前道工序件的高度，所以在計算拉深件工序時不必很精確，可取較大整數(shù)值。
5.2.2 拉深工藝方案的確定
拉深工藝方案為：落料——首次拉深——2次拉深——3次拉深——切邊
見圖5.2：
圖5.2 拉深工序圖
5.2.3 拉深力及工作部分尺寸、零部件設(shè)計計算
5.2.3.1首次拉深拉深力及工作部分尺寸零部件設(shè)計計算
（1）拉深力計算
拉深所需的壓力：P=P拉+P壓
P拉=πdtk=3.14*360*3*600*0.75=1526 kN
P壓=Ap=π/4*（620-360）*4=800 kN
所以：P=P拉+P壓=1526+800=2326 kN
式中：P拉——拉深力，N
P壓——壓邊力，N
k——修正系數(shù)，一般取0.5—0.8，t/D與m值小時，k取大值
——拉伸件材料的抗拉強(qiáng)度，MPa，查得1Cr13>540 MPa，取600 MPa
A——有效壓面積，mm2
p——單位壓邊力，查得取p=4 MPa
（2）初選壓力機(jī)
壓力機(jī)的公稱壓力P0≧（1.6—1.8）P
取P0=1.8*2326=4186.8 kN
故初選壓力機(jī)的公稱壓力為5000 kN
（3）凸、凹模間隙的計算
拉伸間隙是指單邊間隙，即Z=（da-dt）/2。間隙過小會增加摩擦力，是拉深件容易拉裂，且易擦傷制件表面，降低模具壽命。間隙過大則對坯料的校直作用小，影響制件的尺寸精度。因此，確定間隙的原則是，既要考慮板料厚度的公差，又要考慮圓筒形件的增厚現(xiàn)象，根據(jù)拉深時是否采用壓邊圈和制件的尺寸精度、表面粗糙度要求合理確定。
此件拉深采用壓邊裝置，經(jīng)工藝計算取間隙為Z=1.05t=3.15mm
（4）凸、凹模圓角半徑的計算
經(jīng)以上計算得，一次拉深時凹模圓角半徑r=24mm，凸模圓角半徑r=17mm
（5）凸、凹模工作部分尺寸計算
此工件要求的是外形尺寸，設(shè)計凸、凹模時應(yīng)以凹模尺寸以基準(zhǔn)進(jìn)行計算，即：凹模尺寸Da=（Ｄ－0.75△）=357.75mm
式中，D——拉深件的基本尺寸，mm △——拉深件尺寸公差
（6）其它零部件的設(shè)計計算
① 壓邊圈的設(shè)計
壓邊圈的外形尺寸與凹模外形尺寸相同，壓邊圈材料與凸、凹模一致，熱處理強(qiáng)度略低于凸、凹模的硬度。取Hy =60mm
② 壓邊裝置的設(shè)計
該拉深模選在單動壓力機(jī)上進(jìn)行拉深加工，所以必須借助彈性元件在受壓時所產(chǎn)生的壓力提供壓邊力。故選用具有通用性的彈性壓邊裝置作為彈性元件，這樣可避免每副模具都設(shè)計一套專用的彈性壓邊裝置。模具只需配備壓邊圈和頂桿并采用倒裝結(jié)構(gòu)。
（7）拉深模閉合高度的計算
拉深模的閉合高度是指滑塊在下止點位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離，即：H=Hs+Hag+Ha+Hy+Htg+Hx+s+t
=120+100+100+120+70+60+(20-25)+3
=593—598mm, 取H=600mm
式中， Ha——上模座厚度，mm
Hx——下模座厚度，mm
Hag——凹模固定板厚度，mm
Ha——凹模厚度，mm
Hy——壓邊圈厚度，mm
Htg——凸模固定板厚度，mm
S——安全距離，mm, 一般取20—25mm
t——拉深件厚度， mm
5.2.3.2 2次拉深拉深力及工作部分尺寸零部件設(shè)計計算
（1）計算拉深力壓邊力
① 拉深力P=πdntk=3.14*288*3*600*0.8≈1302 kN
② 壓邊力P壓=Ap=π(d12-d22)p/4=3.14*1/4*4*(3602-2882) ≈146.5 kN
③ 總壓力P總≧1.4（P+P壓）=1.4*（1302+146.5）=2028 kN
故壓力機(jī)的總壓力為2028 kN
以上各式中，t——工件厚度
k——修正系數(shù)，一般取0.5—0.8，取k=0.8
——拉深件材料的抗拉強(qiáng)度，MPa，取600 MPa
A——有效壓面積，mm2
p——單位壓邊力，查《冷沖模設(shè)計手冊》得p=4 MPa
（2）模具工作部分尺寸計算
① 拉深模的間隙
第2次拉深模的間隙取單邊間隙Z=1.1t=1.1*3=3.3mm
② 凸、凹模工作部分尺寸和公差
由于工件要求內(nèi)形尺寸，故以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)，間隙取在凹模上
凸模工作部分尺寸dt=(d+0.5Δ)
=(360+0.5*0.57)=360.285
凹模工作部分尺寸da=(dt+2z)
=(360.285+2*3.3)=366.885
式中，d——拉深件基本尺寸
Δ——拉深件尺寸公差，基本尺寸360mm,按IT12查得Δ=0.57mm
z——單邊間隙
（3）確定凸模通氣孔
通氣孔直徑一般可在3—8mm之間選取，選取的原則一般視凸模尺寸而定。此工序通氣孔直徑選8mm。
（4）2次拉深模結(jié)構(gòu)的確定
拉深模具是在單動壓力機(jī)上拉深。由于是再次拉深，壓邊圈采用圓筒形，因此工件的毛坯會十分順利的定位，把筒形件毛坯套在壓邊圈上，因再次拉深的壓邊力一般不大，故采用兩根限位柱的壓邊力等于所計算的值。模具仍采用倒裝結(jié)構(gòu)，出件采用推桿推出。
（5）2次拉深其它零部件的設(shè)計計算
① 壓邊圈的設(shè)計
壓邊圈的外形尺寸與凹模外形尺寸相同，壓邊圈材料與凸、凹模一致，熱處理強(qiáng)度略低于凸、凹模的硬度。取Hy =60mm
② 壓邊裝置的設(shè)計
該拉深模選在單動壓力機(jī)上進(jìn)行拉深加工，所以必須借助彈性元件在受壓時所產(chǎn)生的壓力提供壓邊力。故選用具有通用性的彈性壓邊裝置作為彈性元件，這樣可避免每副模具都設(shè)計一套專用的彈性壓邊裝置。模具只需配備壓邊圈和頂桿并采用倒裝結(jié)構(gòu)。
5.2.3.3 3次拉深拉深力及工作部分尺寸零部件設(shè)計計算
（1）計算拉深力壓邊力
① 拉深力P=πdntk=3.14*240*3*600*0.8≈1085 kN
② 壓邊力P壓=Ap=π(d22-d32)p/4=3.14*1/4*4*(2882-2402) ≈75.6 kN
③ 總壓力P總≧1.4（P+P壓）=1.4*（1085+75.6）≈1161 kN
故壓力機(jī)的總壓力為1161 kN
以上各式中，t——工件厚度
k——修正系數(shù)，一般取0.5—0.8，取k=0.8
——拉伸件材料的抗拉強(qiáng)度，MPa，取600 MPa
A——有效壓面積，mm2
p——單位壓邊力，查《冷沖模設(shè)計手冊》得p=4 MPa
（2）模具工作部分尺寸計算
① 拉深模的間隙
第3次拉深模的間隙取單邊間隙Z=1.1t=1.1*3=3.3mm
② 凸、凹模工作部分尺寸和公差
由于工件要求內(nèi)形尺寸，故以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)，間隙取在凹模上
凸模工作部分尺寸dt=(d+0.5Δ)
=(288+0.5*0.52)=288.26
凹模工作部分尺寸da=(dt+2z)
=(288.26+2*3.3)=294.86
式中，d——拉深件基本尺寸
Δ——拉深件尺寸公差，基本尺寸288mm,按IT12查得Δ=0.52mm
z——單邊間隙
（3）確定凸模通氣孔
通氣孔直徑一般可在3—8mm之間選取，選取的原則一般視凸模尺寸而定。此工序通氣孔直徑選8mm。
（4）3次拉深模結(jié)構(gòu)的確定
拉深模具是在單動壓力機(jī)上拉深。由于是3次拉深，壓邊圈采用圓筒形，因此工件的毛坯會十分順利的定位，把筒形件毛坯套在壓邊圈上，因再次拉深的壓邊力一般不大，故采用兩根限位柱的壓邊力等于所計算的值。模具仍采用倒裝結(jié)構(gòu)，出件采用推桿推出。
（5）2次拉深其它零部件的設(shè)計計算
壓邊圈的設(shè)計
壓邊圈的外形尺寸與凹模外形尺寸相同，壓邊圈材料與凸、凹模一致，熱處理強(qiáng)度略低于凸、凹模的硬度。取Hy =60mm
5.3 脹形模工藝計算及零部件設(shè)計
5.3.1 脹形工藝分析
脹形屬于伸長類成形。脹形過程中不會產(chǎn)生失穩(wěn)起皺現(xiàn)象，且在脹形充分時制件表面很光滑，這是由于材料硬化的結(jié)果。
對空心毛坯的脹形，如果毛坯的長度不是很長，脹形時其長度就會縮短，這說明脹形區(qū)以外的材料向脹形區(qū)補(bǔ)充，使脹形區(qū)的徑向拉伸變形得到緩解，而使切向的拉伸變形為最主要的變形，脹形脹破就是切向拉應(yīng)力過大引起的。為了不脹破，需限制切向最大拉應(yīng)變不超過材料的許用伸長率[] 。
由此產(chǎn)品圖可知，該制件側(cè)壁是由空心毛坯脹形而成，對壁厚變化沒有要求，尺寸精度要求不高，故滿足脹形工序加工的要求。
5.3.2脹形模工藝計算
（1）毛坯尺寸計算
由以上計算得毛坯尺寸如圖5.3：
圖5.3 脹形毛坯圖
該件脹形系數(shù)K=1.23
（2）脹形力的計算
① 計算單位脹形力
單位脹形力分兩種情況計算：
兩端不固定，允許毛坯軸向自由收縮時，p為p =2t/dmax*
兩端固定時，毛坯軸向不能自由收縮時，p為p =2（t/dmax+t/2R）
上式所用到的p的計算公式均為軟模脹形空心毛坯制件時的單位壓力的計算公式。
p=2t/dmax*=2*3*600/296=12.16 MPa
② 計算脹形力
P=Ap=3.14*296*330*12.16≈3730 kN
式中，P——脹形力
A——脹形面積，mm2
p——單位脹形力，MPa
5.3.3 脹形模零部件裝配設(shè)計
脹形模采用聚氨酯橡膠進(jìn)行硬模脹形，為了使制件在脹形后便于取出，將凹模分為兩部分，上下模單邊間隙取0.2mm。
側(cè)壁受橡膠的擠壓脹形，當(dāng)模具閉合時被橡膠壓緊，然后脹形。模具的外形尺寸和閉合高度較大，壓力也較大，以模具尺寸為依據(jù)，最后確定選用壓力機(jī)。
5.4 沖側(cè)孔模工藝設(shè)計
5.4.1 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)
本沖孔為側(cè)沖孔，沖孔難度大，為保證零件尺寸的精度，該沖孔放在脹形后進(jìn)行，模具結(jié)構(gòu)為側(cè)開式，便于零件的放入和取出，凸模周界采用橡膠彈性體覆蓋，以保證沖孔的精度，同時減少沖孔后毛刺的產(chǎn)生，凹模通過螺釘和墊圈加以固定。
凸、凹模、楔塊及定位座是該模具的關(guān)鍵零件。凸模5材料為W18Cr4V，熱處理硬度60～63HRC。由于凸模厚度為3mm，低于定位座8的燕尾槽深度，這樣壓料器就不會壓死凸模， 凸?？稍诙ㄎ蛔辔膊蹆?nèi)自由滑動，燕尾的尺寸按f7／H8配合。
凹模材料采用Crl2或CrWMn，熱處理硬度58～62HRC。凹模制作的關(guān)鍵是刃口帶不能大于3mm，否則凹模腔內(nèi)會因存廢料太多而加大沖裁力，影響凸模和楔塊的壽命。
6 繪制模具總圖
本設(shè)計零件加工工序有落料、1次拉深、2次拉深、3次拉深、脹形、沖測孔，其中繪制落料模、2次拉深模和脹形模各一幅，其模具總圖如下:
圖6.1 落料模結(jié)構(gòu)裝配圖
圖6.2 拉深模結(jié)構(gòu)裝配圖
圖6.3 脹形模結(jié)構(gòu)裝配圖
7 繪制模具非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖
非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖主要是指凸模和凹模和其它零部件，其零件圖如下：
圖7.1 落料凸模
圖7.2 落料凹模
圖7.3 落料凹模固定板
圖7.4 落料凸模固定板
圖7.5 2次拉深凸模
圖7.6 2次拉深凹模
圖7.7 脹形凹模
結(jié) 束 語
歷經(jīng)近兩個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，本套模具的設(shè)計也終于完成了。在這次畢業(yè)設(shè)計中，通過參考，查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認(rèn)識有了質(zhì)的飛躍。模具在當(dāng)今社會里運(yùn)用的非常廣泛，掌握模具設(shè)計方法對我以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。
在整個設(shè)計過程中我主要從以下方面來開展設(shè)計工作的。第一，根據(jù)工件的要求和尺寸繪制了零件的零件圖。第二，對零件進(jìn)行沖壓工藝性能分析。第三，確定沖裁方案。第四，排樣設(shè)計。第五，工藝計算，包括沖裁力和凸凹模刃口尺寸的計算等。第六，根據(jù)沖裁力選擇沖壓設(shè)備。第七，模具的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，包括設(shè)計一些典型的零件盒附件，并繪制其零件圖。第八，模具的工作過程介紹和繪制模具裝配圖。在設(shè)計過程中我發(fā)現(xiàn)了許多問題，也解決了許多問題。就是在這個發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中，我將自己在模具方面的知識進(jìn)行了系統(tǒng)的運(yùn)用和再次提升，將理論知識很好的運(yùn)用到了實踐中，提高了自己的設(shè)計能力。更重要的是，在整個設(shè)計過程中，我對模具行業(yè)的前景和現(xiàn)狀有了更深入的了解，掌握了模具設(shè)計的一般方法和主要設(shè)計思想以及設(shè)計過程中的注意事項，在思想上，我們樹立起了工程思想，不在死扣書本上的公式和理論，一切以實際生產(chǎn)為主，一切不再是簡單的，死板的知識，而是一個活靈活現(xiàn)的真實的例子。
在這次設(shè)計中，我受益匪淺！首先，它讓我知道了什么是一絲不茍，為什么要一絲不茍。在一次次的計算，繪圖的修改中，我認(rèn)識到了認(rèn)真的力量，沒有踏踏實實的工作，不會有最后的成功。再就是，我知道了什么是態(tài)度決定一切！倘若有一個良好的工作心態(tài)、態(tài)度，那么你的成功就完成了一半。
至此，畢業(yè)設(shè)計已完成。通過本次設(shè)計證明了自己的綜合能力，能將所學(xué)專業(yè)知識應(yīng)用在對實際問題的具體分析和解決上。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到因考慮問題不周而導(dǎo)致前后矛盾，甚至使下一步工作無法進(jìn)行。然而經(jīng)查閱許多相關(guān)資料和在老師的精心指導(dǎo)下，問題都一一得到了解決，使整個大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識也得到了系統(tǒng)的鞏固和提高。
同時，這次設(shè)計使我對冷沖壓模具的設(shè)計有了更深刻的認(rèn)識，專業(yè)知識掌握得更牢固，對以前遺留的那些似懂非懂的問題也理解透徹了。這次設(shè)計對我來說是一次很好的鍛煉，而在這之中的收獲對我以后的工作來說是一種很大的幫助。?通過本文以上一系列的計算和討論，已經(jīng)大致給出了正裝復(fù)合沖模設(shè)計的全貌。由于本人的專業(yè)水平有限，以及對國家標(biāo)準(zhǔn)的理解程度不夠深入和透徹，還有對理論過程與實際過程之間的差異的考慮較少，在對一些設(shè)計參數(shù)的估計上也存在著或多或少的偏差，這是本設(shè)計論文最大的不足之處。
致 謝
畢業(yè)論文已經(jīng)結(jié)束，這也意味著我在黃河技術(shù)學(xué)院的四年的學(xué)習(xí)生活既將結(jié)束?；厥准韧?，自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中，能在眾多老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這四年的時間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺。
這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的
論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。在老師的諄諄誘導(dǎo)、同學(xué)的出謀劃策及家長的支持鼓勵，是我堅持完成論文的動力源泉。在此，我特別要感謝我的導(dǎo)師張保豐老師。從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點，他都費(fèi)盡心血。
同時感謝我的各位同學(xué)，與他們的交流使我受益頗多。
時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤。懇請閱讀此篇論文的老師同學(xué)，多予指正，不勝感激！
參考文獻(xiàn)
[1] 湯酞則主編.冷沖模課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)[M].長沙：湖南大學(xué)出版社，2008.
[2] 周玲主編.沖模設(shè)計實例詳解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.
[3] 李奇涵主編.沖壓成型工藝與模具設(shè)計 [M]北京：科學(xué)出版社，2007.
[4] 姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1995.10
[5] 張正修.導(dǎo)板式?jīng)_模技術(shù)及應(yīng)用[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社.2006,
[6] 杜東福.實用板料沖模設(shè)計[M].北京能源出版社.1990
[7] 洪慎章.連接板沖孔落料級進(jìn)模[CT].模具制造.2008
[8] 中國機(jī)械工程學(xué)會.中國模具設(shè)計大典[EB/OL].2010
[9] Koric, Seid. Journal of Materials Processing Technology[J]. Feb2008, Vol.
[10] 王謨金．機(jī)械制圖[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[11] 高佩福．實用模具制造技術(shù)[M]．中國輕工業(yè)出版社，2000
[12] Fluggé, W. (1960) Stresses in Shells, Springer-Verlag, Berlin Gaddy, Dean E[J]. (1999) PDC Bit Technology Conclusion: CAM,
[13] 朱冬梅 胥北瀾主編.畫法幾何及機(jī)械制圖[M].北京:高等教育出版社，2007
附錄：文獻(xiàn)綜述-沖壓模具的發(fā)展歷史及趨勢
附錄：中英文文獻(xiàn)翻譯名稱——有限元方法在PDC模具設(shè)計中的應(yīng)用
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