機電工程系本科畢業(yè)設計（論文）開題報告畢業(yè)設計（論文）題目：端蓋沖壓復合模設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 學生姓名： 學 號： 畢業(yè)時間： 2016 年 7 月 一、選題依據 （目的意義、國內外研究現(xiàn)狀、學術準備情況、研究思路及方法）1、設計的目的和意義選擇端蓋沖壓復合模具的設計為本課題，是由于機器表面高速運動的部分帶有一定的危險性，容易給生產帶來隱患。在生產中需要加上端蓋，來保護操作工人不受機器高速運動部分的傷害。在某些情況下還有其他的作用。所以端蓋的設計在很多時候都是必須的。隨著經濟的發(fā)展，沖壓技術應用范圍越來越廣泛，在國民經濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關，而且與人們的生活緊密相連。端蓋的用途多種多樣它可以密封，防塵，使其內部零件緊密和靠，支撐，防噪音等，本課題最要是為了改進噪音對大家造成的困擾，噪聲是指發(fā)聲體做無規(guī)則振動時發(fā)出的聲音。聲音由物體的振動產生，以波的形式在一定的介質（如固體、液體、氣體）中進行傳播。通常所說的噪聲污染是指人為造成的。從生理學觀點來看，凡是干擾人們休息、學習和工作以及對你所要聽的聲音產生干擾的聲音，即不需要的聲音，統(tǒng)稱為噪聲。當噪聲對人及周圍環(huán)境造成不良影響時，就形成噪聲污染。產業(yè)革命以來，各種機械設備的創(chuàng)造和使用，給人類帶來了繁榮和進步，但同時也產生了越來越多而且越來越強的噪聲。噪聲不但會對聽力造成損傷，還能誘發(fā)多種致癌致命的疾病，也對人們的生活工作有所干擾。制作改善這種現(xiàn)象的端蓋的沖壓復合模成了本次最基本的任務了，通過設計實踐，逐步樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意識，基本上掌握零件及產品外形設計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；通過計算、繪圖和運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等有關設計資料，進行全面的基本技能訓練，為以后從事模具設計工作打下一個良好的實踐基礎。機械裝備在給人類帶來便利的同時，也制造了污染的難題，噪音污染是其中之一，它已經與水污染、大氣污染、固體廢棄物污染一起，成為世界范圍內四大環(huán)境問題。在各種噪音中，交通噪音是最普遍、影響最大的一種。在這種嚴厲的條件下逐步的改善作為自己最大的努力，制作減小噪音的端蓋模具已經迫在眉睫。本次端蓋沖壓模具的設計主要有以下意義：(1)工藝性好。該模具的結構簡單、合理，便于制造，裝配。(2)成本低。結構簡單，制造容易，容易保證精度。(3)操作簡單。對工人的要求不高。2、國內外研究現(xiàn)狀隨著經濟的發(fā)展，沖壓技術應用范圍越來越廣泛，在國民經濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關，而且與人們的生活緊密相連。 沖壓工藝與沖壓設備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結合金、硬質合金模具的推廣，模具各種表面處理技術的發(fā)展，沖壓設備和模具結構的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。 由于沖壓工藝具有生產效率高、質量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產品的不斷發(fā)展和生產技術水平的不斷提高，沖壓模具作為各部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標。 目前國內模具技術人員短缺，要解決這樣的問題，關鍵在于職業(yè)培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應該掌握扎實的專業(yè)基礎，現(xiàn)在學好理論基礎。畢業(yè)設計是專業(yè)課程的理論學習和實踐之后的最后一個教學環(huán)節(jié)。希望通過這次設計，能掌握模具設計的基本方法和基本理論。我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝，模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命，效率、加工精度、生產周期等方面與發(fā)達國家的模具相比差距相當大。例如啊，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型，精密、復雜和長壽命的模具依賴進口。隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，沖壓加工作為現(xiàn)代工業(yè)領域內重要的生產手段之一，更加體現(xiàn)出其特有的優(yōu)越性。技術轉變。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/E、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并且成功應用于沖壓模的設計中。模具是高新技術產業(yè)的一個組成部分，是工業(yè)生產的重要基礎裝備．用模具生產的產品，其價值往往是模具價值的幾十倍。模具技術是一門技術綜合性強的精密基礎工藝裝備技術，涉及新技術、新工藝、新材料、新設備的開發(fā)與推廣應用．是冶金、材料、計量、機電一體化、計算機等多門學科以及鑄、鍛、熱處理、機加工、檢測等諸多工種共同打造的系統(tǒng)工程。用模具生產制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復雜程度等特點，這是其他任何加工制造方法所不及的。目前，模具制造業(yè)已成為與高新技術產業(yè)互為依托的產業(yè)，模具工業(yè)技術水平的高低已成為衡量國家制造業(yè)水平的重要標志之一。對任何國家來說，制造產業(yè)是綜合國力及技術水平的體現(xiàn)．而模具行業(yè)的發(fā)展是制造產業(yè)的基礎和關鍵。針對這種情況，國家出臺了相應的政策，正積極發(fā)展模具制造產業(yè)。冷沖壓加工工藝在我國已有悠久的歷史。據文獻記載：我國勞動人民遠在青銅時期就發(fā)現(xiàn)了金屬具有錘擊變形的性能，到了戰(zhàn)國時代(公元前 403 一前221 年)已經能煉劍淬火。我們的祖先在 2300 年前已掌握了錘擊金屬制造兵器和各種日用品技術。在漫長的封建社會時期，我國勞動人民在金、銀、銅裝飾品和日用品的制作中，更是顯示出了精巧的工藝技術和高超的藝術水平，令人嘆為觀止。 近代，從上個世紀 20 年代開始，金屬制品、玩具和小五金等行業(yè)就開始使用沖床、壓力機等簡易機械設備及相應的模具加工產品的毛坯或某些零部件，其中的“刀口模子”專門用于落料、沖孔， “塢工模子”可用于金屬拉伸。由于生產力較為低下，技術水平不夠．當時各廠使用的沖壓設備功率都不大，甚至大多還是手扳腳踏。模具加工業(yè)以手工為主，故而模具的精度不高，損壞率大。直到 20 世紀 40 年代初，出現(xiàn)水壓機冷沖模具。50 年代公私合營后．增添了磨床、銑床和鋸床等設備，又配上硬度計、外徑內徑測定器和塊規(guī)等較為精密的測量設備，冷沖模具的精度得以提高。六七十年代，隨著產品生產大量使用沖壓機床，冷沖模具已從原來單沖落料、單沖孔模具發(fā)展為落料、沖孔復合模。同時由于冷沖模架標準件的出現(xiàn)，使模具設計結構形式多樣化，精度也由此提高。與此同時．隨著熱處理技術的進步和檢測手段的完善，冷沖模具使用壽命提高 5～7 倍。這一時期．還由于成型磨削、電脈沖和線切割機等機床相繼使用，又采用硬質合金為模具材料，冷沖模具的制作工藝有了新的發(fā)展。設計人員改進制模工藝，具有自動送料、自動理片和接料裝置的復合模具大量問世?？磕ｃ姶惨M后，用石膏、術?；驅嵨锛纯煞瞥鱿嗤螤畹哪Ｐ?，使復合托深模具的制作方便了許多，確保了精度。70 年代以后，使用斜度線切割機加工冷沖模具．其凸模(沖頭)和凹模可先淬火處理再切割裝配，取代了原來冷沖模具制作需要熱處理一裝配一變形修正的繁瑣工藝，模具的精度可達到 0．01ram?？梢哉f這段時間我國的模具產業(yè)發(fā)展日新月異。到了 21 世紀．隨著計算機軟件的發(fā)展和進步．CAD／CAE／CAM 技術日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應用越來越廣泛。目前我國沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經濟需求和世界先進水平相比，仍具有較大的差異，一些大型、精密、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具。目前仍主要依靠進口。而一些低檔次的簡單沖模，則已供過于求，市場競爭非常激烈。 根據中國模具工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數據，2009 年中國模具進出口總額為 38．07億美元，比上年下降 3．03％。其中進口總額為 19．64 億美元，同比減少2％；出口總額為 18．43 億美元，同比減少 4．1l％。按模具種類分．進出口最高的仍是塑料橡膠模具，分別占了進出口額的 50．12％和 70．26％；其次是沖壓模具，分別占了進出口額的 42．42％和 22．07％。按進口貨源地分，進口模具主要來自日本、韓國、德國，其次是中國臺灣、美國、加拿大、意大利、新加坡、丹麥和法國；按出口目的地分，中國出口模具的市場主要是香港、美國和日本．其次是德國、印度、中國臺灣、法國、巴西、韓國和越南；按出口貨源地分，出口模具主要來自廣東、浙江和江蘇。從進出口模具價格方面分析．2009 年出口沖壓模具平均每噸價 8894．5 美元．比上年上升 13．5％；出口塑料橡膠模具平均每套價 963 美元，比上年上升 15．6％。如果與進口價相比較，沖壓模具平均每噸進出口之比為 1．8：1；塑料橡膠模具平均每套進出口之比為 2．5：l。與上年相比，差距明顯縮小。中國模具工業(yè)協(xié)會的分析指出，從上述價格可看出，中國出 El 模具的技術含量和附加值比上年又有了上升，與進口模具相比，技術和價格差距也在不斷縮小，充分體現(xiàn)出了 2009 年中國模具產業(yè)的技術進步。3、學術準備情況在確定論文題目后主要做了以下準備工作： （1）搜集并記錄與該課題相關的最新、最真實的數據及有關的科技研究信息。（2）確定研究方向和思路，查閱相關書籍、期刊，并且瀏覽相關網頁，從中摘抄相關理論與模型數據，以備論文需要。 （3）在中國知網，維普網等知名網站下載查閱優(yōu)秀論文作為參考。（4）列出論文提綱4、研究思路及方法改進端蓋隔音消音效果為主設計出來的沖壓復合模，端蓋主要是防止其內部件的摩擦產生的噪音而得以改進的。模具的工作過程：將條料送入帶側壓裝置的導料板內，條料送進時采用活動擋料銷作為送進步距控制。當壓力機滑塊帶著上模下行時，彈壓卸料板下表面首先接觸條料，并壓緊條料，落料凸模進行落料，同時，拉深凸、凹模進行拉深，拉深結束后，沖孔凸、凹模進行工作；當沖孔結束后，壓力機滑塊帶著上模上行，落料后的條料由彈壓卸料板從凸凹模上卸下，沖壓成形的工件由裝在壓力機工作臺下的標準緩沖器通過頂桿、推件塊從拉深凸模取下，用手將工件取走后。將條料繼續(xù)往前送進，通過活動擋料銷定位，進行下一個工件的生產。我們主要是通過對比的方法來設計我們的模具，對原有的進行改進從而達成我們的目的。2、論文結構框架（一）論文提綱摘要前言1.工件的工藝性分析2.沖壓工藝方案的確定3.模具的技術要求及材料選用4.主要設計尺寸的計算4.1 毛坯尺寸的計算4.2 沖壓力的計算4.3 拉深間隙的確定4.4 沖裁件的排樣5.工作部分尺寸計算5.1 拉深凸凹尺寸的確定5.2 圓角半徑的確定6.模具的總體設計6.1 模具的類型及定位方式的選擇6.2 推件零件的設計7.主要零部件的結構設計7.1 工作零件的結構設計7.2 其他零部件的設計與選用8.模具的總裝圖9.模具的裝配（二）參考文獻[1]《沖壓模具設計與制造》.高等教育出版社： 劉建超、張寶忠主編[2]《公差配合與技術測量》.機械工業(yè)出版社：薛彥成主編[3]《冷沖模設計及制造》.機械工業(yè)出版社： 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編[4]《冷沖模設計》.機械工業(yè)出版社：丁松聚主編[5]《冷沖壓模具設計指導》.機械工業(yè)出版社：王芳主編[6]《沖模設計應用實例》 .機械工業(yè)出版社： 模具實用技術叢書編委會 編 （許發(fā)樾主編）[7]《沖模設計手冊》.模具手冊之四 機械工業(yè)出版社：《沖模設計手冊》編寫組編著 責任編輯：劉彩英[8]《沖壓手冊》.機械工業(yè)出版社： 王孝培主編[9]《沖壓模具簡明設計手冊》.化學工業(yè)出版社：郝濱海主編[10]《沖壓工藝與模具設計》.機械工業(yè)出版社：馬正元、韓啟主編三、論文寫作安排第一周：按照任務書要求查閱論文相關參考資料進行分析第二周：進行工件的工藝性分析以及沖壓工藝方案的確定第三周：確定模具的技術要求及材料選用第四周：工件的主要尺寸計算第五周：工件的部分尺寸計算第六周：模具的總體設計第七至八周：主要零部件的結構設計第九至十周：模具的總裝圖設計四、審核意見指導教師意見：1、通過 2、完善后通過 3、未通過指導教師（簽字） 年 月 日系部（專業(yè)）意見：1、通過 2、完善后通過 3、未通過負責人（簽字） 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）題 目 端蓋復合模設計院 （系） 專業(yè)班級學生姓名指導教師成 績年 月 日I端蓋復合模設計摘要沖壓模具在工業(yè)生產中應用廣泛。 沖壓模具的設計充分利用了機械壓力機的功用特點在室溫的條件下對坯件進行沖壓成形，生產效率提高，經濟效益顯著。沖壓模具的 設計充分利用了機械壓力機的功用特點，在室溫的條件下對坯件進行沖壓成形，生產效 率提高，經濟效益顯著。 本文介紹的模具實例是端蓋結構，簡單實用，使用方便可靠，對類似工 件的大批量生產具有一定的參考作用。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產中，工人生產的勞動強度大、 勞動量大，嚴重影響生產效率的提高。隨著當今科技的發(fā)展， 工業(yè)生產中模具的使用已 經越來越引起人們的重視，而被大量應用到工業(yè)生產中來。沖壓模具的自動送料技術也投入到實際的生產中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產效率，減輕工人負擔，具有重要的技術進步意義和經濟價值。關鍵詞：端蓋，沖壓模具，壓力機，生產效率IIAbstractStamping dies are widely used in industrial production. Stamping die design takes full advantage of the characteristics of the function of the mechanical press at room temperature conditions were stamping blank production efficiency, significant economic benefits. Stamping die design takes full advantage of the characteristics of the function of the mechanical press at room temperature conditions of the press-formed blank, improve production efficiency, significant economic benefits. This article describes a simple example of the structure of the mold and practical, easy to use and reliable, high-volume production of similar work piece has a certain reference. In conventional industrial production, production workers in labor-intensive, labor intensive, serious impact on production efficiency. With today's technology, the use of industrial production molds have been increasingly attracted people's attention, and been widely applied to industrial production in the past. Stamping die automatic feeding technology into actual production, stamping dies can greatly improve labor productivity, reduce the burden on the workers, technical progress has significance and economic value important.Keywords: cover, stamping dies, presses, production efficiencyIII目 錄摘要 .IAbstractII第 1 章 引言 11.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 .11.2 課題來源和研究意義 11.3 國內外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 21.4 沖壓的概念、特點及應用 41.5 沖壓工藝分析 51.6 畢業(yè)設計的意義與目的 6第 2 章 本課題沖壓件的工藝性分析 82.1 沖裁件的結構工藝性 92.1.1 沖裁件的形狀 92.1.2 沖裁件的尺寸精度 92.2 制件沖壓工藝方案的確定 92.2.1 沖壓的基本工序 92.2.2 沖壓工藝分類 102.2.3 沖壓工序的組合 11第 3 章 制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 123.1 展開尺寸的計算 .123.2 制件排樣圖的設計 .143.2.1 搭邊與料寬 143.2.2 材料利用率的計算 15第 4 章 確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 164.1 落料拉伸模 164.2 壓力中心的計算 174.3 壓力機的選用 19第 5 章 凸、凹模刃口尺寸計算 205.1 拉伸模 205.2 凸模和凹模配合加工 21第 6 章 模具整體結構形式設計 23IV6.1 落料拉伸模結構形式 236.2 切邊沖孔模的結構形式 236.3 模具的動作原理 246.4 沖壓模具材料的選用及熱處理要求 24第 7 章 模具零件的落料拉伸模結構設計 287.1 拉伸凸模的設計 287.2 拉伸凸凹模的設計 287.3 落料凹模的設計 29總結 33致 謝 34參考文獻 361第 1 章 引言1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在 700 億至 850 億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持 15%的年增長率：據不完全統(tǒng)計，2005 年國內模具進口總值達到 700 多億，出口近 250 個億，2007 年，模具產值預計為 700 億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000 多萬美元增長到 2006 年的 2 億美元左右。單就汽車產業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有 80%的模具需要更換。2005 年我國汽車產銷量均突破550 萬輛，預計 2007 年產銷量各突破 700 萬輛，轎車產量將達到 300 萬輛。另外，電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的 20%之多。目前，中國 17000 多個模具生產廠點，從業(yè)人數約 50 多萬。1999 年中國模具工業(yè)總產值已達 245 億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其它各類模具約占11%。模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產只能通過進口來滿足生產需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化。現(xiàn)在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產周期。采用模具 CAD/CAM 技術，還可提高模具質量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是 pro/E 和 UG 等軟件的應用更進一步推動了模具產業(yè)的發(fā)展。。數控技術的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。21.2 課題來源和研究意義本設計題目由實習單位提供，經系指導老師審核通過的。本設計題目涉及的主要內容是對沖壓模的設計, 研究目的是在廠原有的基礎上，對模具進行改進設計，提高產品質量與效益。在二十世紀中期甚至更早,國外就已經出現(xiàn)很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的比喻。例如: “模具是美國工業(yè)的基石”(美國)；“模具是促進社會繁榮富強的原動力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國)；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀未,中國人才開始認識到其極端重要性,作出了科學的評價:“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)。21 世紀的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術時代，向著以信息為特征的技術時代邁進，即用信息技術改造和提升傳統(tǒng)產業(yè)。經濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應市場的要求，與之相適應，制造業(yè)對柔性自動化技術及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術和信息通信技術的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術支撐，工業(yè)裝備的數控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢?，F(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產值約為 650 億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產值。而在亞洲,最高屬于日本,年產值達 200 億美元上下。美國的年產值為 50 億美元。中國也在后來居上,現(xiàn)在已經達到 70 億美元。然而,產值并不等同于技術質量。雖然我國沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。而技術含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹小。近五年來,平均每年進口模具約為 11.2 億美元,2003 年就進口了近 13.7 億的模具,這還未包括隨設備和生產線作為附件帶進來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。1.3 國內外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析在世界上大多數國家和地區(qū)，模具及模具工業(yè)早已成為了一個行業(yè)，有專門的行業(yè)組織機構指導和推動模具工業(yè)的發(fā)展。比如日本有“型技術協(xié)會” ，臺灣地區(qū)有“臺灣模具工業(yè)同業(yè)公會” ，我國有“中國模具工業(yè)協(xié)會”,各省市均有其分會。模具行業(yè)已成為一個大行業(yè)，僅我國的模具企業(yè)已達到了數萬家之多。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單套重量達 50 多噸的模具，中檔轎車配套的覆蓋件模具和多工位級進模也能生產了。3模具精度達到 1~2μm，壽命 2 億次左右。表面粗糙度達到 Ra≤1.5μm 的精沖模、大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展已有 20 多年歷史。由原華中工學院和武漢 733 廠于 1984 年共同完成的精沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具 CAD/CAM 系統(tǒng)。華中工學院和北京模具廠等在 1986 年共同完成的冷沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模 CAD/CAM 系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)也于同年完成。21 世紀開始，CAD/CAM技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了 CAD/CAM技術，其中部分骨干重點企業(yè)還具備各 CAE 能力。模具 CAD/CAM 技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數量 CAD/CAM 系統(tǒng)。如美國 EDS 的 UG，美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer，美國 CV 公司的 CADSS，英國 DELCAM 公司的DOCT5，日本 HZS 公司的 CRADE 及 space-E, 以色列公司的 Cimatron 還引進了 AutoCAD CATIA 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。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了CAD/CAM 技術/DL 圖的設計和模具結構圖的設計均已實現(xiàn)二維 CAD，多數企業(yè)已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。在沖壓成型 CAE 軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產權的軟件，并已在實踐中得到成功應用，產生了良好的效益?？焖僭停≧P）傳統(tǒng)的快速經濟模具相結合，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、制件精度低和制造難等問題，實現(xiàn)了以三維 CAD 模型作為制模依據的快速模具制造。它標志著 RPM 應用于汽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，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法。例如，目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點?，F(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在 600 億至 650 億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產業(yè) 總產值保持 13%的年增長率（據不完全統(tǒng)計，2004 年國內模具進口總值達到 600 多億，同時， 有近 200 個億的出口），到 2005 年模具產值預計為 600 億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在 的每年9000 多萬美元增長到 2005 年的 2 億美元左右。單就汽車產業(yè)而言，一個型號4的汽車所需 模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有 80%的模具需要更換。2003 年我國汽 車產銷量均突破 400 萬輛，預計 2004 年產銷量各突破 500 萬輛，轎車產量將達到 260 萬輛。另外， 電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的 20%之多。目前，中國 1.7 萬多個模具生產廠點，勞動人數大約 500000 多。一九九九年中國模具工業(yè)總產值已達二百四拾五億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。 在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其它各 類模具約占 11%。1.4 沖壓的概念、特點及應用沖壓的概念是通過使用安裝在沖壓設備/壓力機上的模具對材質施加壓力，使材料產生分離或塑性變形，由些制造出所要零件（一般叫作沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。主要是在常溫下沖壓，材料冷變形加工，主要用于板材到所需的部分，也稱為鈑金沖壓工藝的冷沖壓。沖壓是材料加工或塑性加工的壓力，材料操縱的部分技術的最重要的方法之一。沖壓模具沖壓模具使用的是所謂的，去死的意思。這是一種材料（金屬或非金屬）要求批處理過程的特殊工具件。模具沖壓本質不能滿足模具沖壓生產批次難以落實的要求，可以實現(xiàn)無高級先進的模具沖壓工藝。沖壓工藝與模具，沖壓設備和沖壓設備沖壓三個要素，只有將它們結合在一起，以獲得各種在一起。與機械加工和塑性加工，沖壓的其他方法相比，在技術上和經濟上具有許多獨特的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)如下。（1）生產效率高沖壓，易于操作，易于實現(xiàn)機械化和自動化。這是因為沖壓是依靠模具和沖壓設備來完成的過程中，把每分鐘的普通沖床行程數萬壓力甚至會加速過十萬的每分鐘次，你每個沖壓過程得到一個工件。 （2）由于沖壓模具保證大小和沖壓的形狀，并且，在一般的精度，不損傷沖壓的表面質量和模具壽命，通常更長的時間，從而使質量穩(wěn)定沖壓，互換“相同的”的功能。 （3）用機器沖壓大量的格式，形狀較復雜的零件，如小秒表，大到汽車縱梁，其中鐘表零件，再加上如果沖壓件的材質，強度和剛度的冷變形硬化效應高沖。（4）沖壓一般無屑廢料生成物料消耗少，無需額外的加熱，所以它是一個節(jié)省材料，成本低，節(jié)能加工，沖壓。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數套模具才能加 工成形，且模具 制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產 批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經濟效益。 沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越 來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家 電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當的大，少則560%以上，多則 90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數也被質量輕、剛度 好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產 效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。 1.5 沖壓工藝分析板料成形一般稱為沖壓，它是對厚度較小的板料，利用專門的模具，使金屬板料通 過一定?？锥a生塑性變形，成型至所需的形狀和部分或范圍的毛坯尺寸。這種沖壓塑性加工方法可進一步分為兩種類型的分離過程和模塑過程的。沖孔分離為沿著彼此分離的給定輪廓線，如沖孔使板構件，切割等處理，坯料形成步驟塑性變形而不斷裂的，并要撤回組件，如彎曲，具有所需形狀和大小的步驟等工序。 隨著生產技術的發(fā)展，還不斷產生新的塑性加工方法，例如連鑄連軋、液態(tài)模鍛、 等溫鍛造和超塑性成形等，這些都進一步擴大了塑性成形的應用范圍。 塑性加工按成形時工件的溫度還可以分為熱成形、冷成形和溫成形三類。熱成形是充分 進行再結晶的溫度以上所完成的加工，如熱軋、熱鍛、熱擠壓等；冷成形是在不產生回 復和再結晶的溫度以下進行的加工，如冷軋、冷沖壓、冷擠壓、冷鍛等；溫成形是在介 于冷、熱成形之間的溫度下進行的加工，如溫鍛、溫擠壓等。本工件的成形屬于冷成形。 雖金屬塑性成形的方法多種多樣，具有各自的特點。但它們具有共同的特點，即都 要利用金屬的塑性，并都要借助于一定的外力使其產生塑性變形，這就是所謂的金屬塑性加工。金屬塑性加工為塑料的先決條件。可塑性比這更好的表示該金屬具有更好的適應性，注模塑料，由此變形的更大程度，反之，當金屬打破力線，它是從工藝流視圖進行的不可能塑料的工作，所以，人們希望始終金屬良好的塑性變形。 因而對金屬塑性成形工藝應提出相應的要求： 1）使金屬具有良好的塑性； 2）使變形抗力??； 3）保證塑性成形件質量，即使成形件組織均勻、晶粒細小、強度高、殘余應力小 等； 4）能了解變形力，以便為選擇成形設備、設計模具提供理論依據。沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于鈑金零件的制造，所以有時叫板沖壓。沖壓金屬板不但可以，但也可以加工非金屬板。通過沖壓，金屬板模具其內部產生的內部力的作用下變形。當內力到一定程度，內力的金屬板或坯料空白性質和作用的一部分將產生對應于該變形，使制備的特定形狀，尺寸和性能的部件。通過模具及沖壓設備來完成這一過程，使生產速度，而且還因為它的操作6簡單，而且易于實現(xiàn)機械化和自動化。利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復雜的零件。沖壓產品的尺寸精度直接由模具控制，所以質量穩(wěn)定，一般不需要再經過機械加工便可以使用。沖壓通常不需要的坯料的加熱，而相比之下，許多操作材料的切削，所以不僅是節(jié)能和材料節(jié)省。更好的表面質量沖壓產品，免受損壞沖孔表面期間在冶金工廠批量生產軋制板或帶材的所用的原料。所以沖裁工藝是優(yōu)質優(yōu)價過程的產物。其產品通常還具有重量輕和良好的剛度。沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產品以及航空、航天和兵工等的生產方面占據十分重要的地位。現(xiàn)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產占有重要的地位。當今，隨著科學技術的發(fā)展，沖壓工藝技術也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化（2）模具設計及制造技術的現(xiàn)代化（3）沖壓生產的機械化和自動化（4）新的成型工藝以及技術的出現(xiàn)（5）不斷改進板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。1.6 畢業(yè)設計的意義與目的畢業(yè)設計是一種綜合性的訓練，也是一個重要的專業(yè)實訓環(huán)節(jié)，它綜合性強，應用知識面寬。隨著社會主義市場經濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產品增多，產品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產的重要工藝裝備。在國民經濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產加工。模具已成為國民經濟的基礎工業(yè)。模具已成為當代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一。現(xiàn)代工業(yè)產品的品種和生產效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術經濟水平。為了更進一步加強我們的設計能力，鞏固所學的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎理論課，技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。本次設計的目的：一、綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產實際知識，進行一次沖壓模設計的7實際訓練，從而提高我們獨立工作能力。二、鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設計到模具制造整個工藝流程。三、掌握模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。由于本人設計水平有限，經驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導，不勝感激。8第 2 章 本課題沖壓件的工藝性分析沖壓，主要以工藝性能分類，有分離工序以及成形工序二類。分離工序就是所說的沖裁，它的目標是使沿一給定的輪廓線從片材分開沖壓，同時確保分離部分的質量。的目標是使片塑性變形成形過程而不破壞空狀態(tài)，形狀和工件的尺寸在所希望的一個。實際生產中，通常是在各種集成工件過程中使用。沖壓，彎曲，剪切，拉深，脹，紡紗，一些大型沖壓過程的修正。表面的內在性能和最終產品的質量沖壓打孔變大，需要精確沖壓材料厚度均勻，表面光滑，無污漬，無疤痕，跌打損傷，無裂縫：統(tǒng)一的屈服點，無顯著方向;均勻伸長率，低屈服比;路面。在實際生產中，常與沖壓工藝類似的測試過程中，如沖壓性能測試中的表現(xiàn)繪圖性能測試鼓鼓試驗材料，以確保產品的質量，產量高。精度和模具上形成有直接影響的結構和沖壓精度。生產和生活在沖壓和質量成本的重要因素。模具設計與制造需要更多的時間，給它的時間來準備新的沖壓生產增加。模具庫，模具，導向機構標準化和簡單的形狀（小編），復合成型，多工位級進模（批量生產），快速模具開發(fā)的開發(fā)，沖壓生產準備可以減少工作量，縮短了準備時間沖壓生產制備合適用于減少工作量和的制備時間的縮短，使適合于大量生產的先進的沖壓技術合理小批量多品種生產的。除了沖壓設備板坯成型液壓機一般采用機械壓力機。在現(xiàn)代高速多工位機械壓力機中心，配置展開，流平性，產品的收集，運輸等機械及模具庫和快速換模裝置，并采用電腦控制，全自動沖壓生產線可以由一個高生產率。在生產幾十個，每分鐘的情況下數百個沖壓件，在很短的時間喂食，沖壓件出來，廢渣等流程，人員和設備的質量事故傾銷恰巧頻繁。因此，安全的沖壓是一個非常重要的問題。隨著生產技術的發(fā)展，還不斷產生新的塑性加工方法，例如連鑄連軋、液態(tài)模鍛、 等溫鍛造和超塑性成形等，這些都進一步擴大了塑性成形的應用范圍。塑性加工按成形時工件的溫度還可以分為熱成形、冷成形和溫成形三類。熱成形是充分 進行再結晶的溫度以上所完成的加工，如熱軋、熱鍛、熱擠壓等；冷成形是在不產生回 復和再結晶的溫度以下進行的加工，如冷軋、冷沖壓、冷擠壓、冷鍛等；溫成形是在介 于冷、熱成形之間的溫度下進行的加工，如溫鍛、溫擠壓等。本工件的成形屬于冷成形。 雖金屬塑性成形的方法多種多樣，具有各自的特點。但它們具有共同的特點，即都 要利用金屬的塑性，并都要借助于一定的外力使其產生塑性變形，這就是所謂的金屬塑性加工。9沖裁件在沖裁加工中的難易程度是工藝性的問題。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在確保壽命，確保比較高生產率、成本控制好的前提下得到質量過硬的沖裁件。所以，沖裁件的結構形狀、尺寸大小、精度等級、材質和厚度達到工藝加工要求，將會對沖裁件質量、模具使用壽命以及生產效率有明顯的影響。2.1 沖裁件的結構工藝性 2.1.1 沖裁件的形狀圖 2-1 零件及尺寸此制件為端蓋，其形狀較簡單，且對稱，有圓角過渡，便于模具的加工和減少沖壓時在尖角處開裂的現(xiàn)象，所選材料為 Q235，此材料為普通碳素鋼，力學性能，抗拉強度為 380-470Mpa，抗剪強度為 310-380Mpa，具有較好的沖裁性能。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、毛刺高度三個方面的指標來衡量，根據零件圖上的尺寸標注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14 的經濟級普通沖壓。2.2 制件沖壓工藝方案的確定2.2.1 沖壓的基本工序由各種沖壓，形狀，大小和各種組件和不同的精度要求，所以用于產生施10加沖裁工藝是變化的。總之，在分離步驟可以分為兩類，并且形成步驟;分離步驟，參考鋼坯獲得特定的形狀，大小和沿輪廓分離（俗稱沖裁件）步驟中的某些部分的沖壓質量，成型步驟，參考空塑性變形而不獲得沖壓過程中的特定的形狀和大小斷裂的條件。兩者的根據基本變體，這些方法可以分為不同的沖壓，彎曲，拉深和形成四個基本步驟的每一步還幾個基本步驟。實際生產中，沖壓件生產批量較大，而小尺寸公差小，如果分散到沖壓工藝不經濟或難以滿足要求。漸進和化合物 - 在過程中的這一點上，以更濃縮的溶液，其中兩個或更多的單步濃縮在模具中完成，不同的方法的組合是，復合材料可分為使用 - 逐行三種可能的組合。復合沖壓 - 壓榨的做功沖程期間，和在同一臺同時進行兩個或不同的方法式組合模具為一個步驟。漸進沖壓 - 在根據不同的站的相同的模具表面上的排名的組合方式的兩個或更多個不同的單步上壓一個動力沖程。復合 - 進步 - 組成，并含有兩種方式對模具漸進的步驟的組合。許多死于一種結構。一般，在這個過程中的性質，可以在模具沖壓分割，彎曲的形狀，拉深模和模具，由組合處理可分為單模式處理中，模制化合物和管芯。但是，什么樣的模具，可以通過兩部分的上，下模中可以看出，上模被固定在印刷機上表或板，模具的固定部分。在操作中，坯料面的下模的，定位部分定位壓力機滑塊的驅動壓力下在模具到模具的工作部分（例如，沖頭，沖模）坯件的影響下，將塑性變形或分離，以所希望的最終形狀和尺寸件。當上模具拾取模的片和排出裝置或凸凹形狀除去或推出前的片段，對以下按周期循環(huán)。2.2.2 沖壓工藝分類前面已提到二大工序是分離工序和成形工序，而成形又有彎曲、拉深、成形三小類。分離工序中，在消隱過程相互分離，沿著一給定輪廓的毛坯沖壓，而分離部沖壓我們一定要求的質量，形成處理將采取沖壓坯件的條件下進行，而不產生塑性變形，并轉換成所需的最終產物，尺寸公差，其特征在于，同時對其他要求。冷沖壓，并通過兩種方式與媒體打交道時的溫度燙印。它取決于材料的強度，韌性，厚度，變形和設備能力的程度，考慮到原料和最終使用條件的熱處理。1. 冷沖壓 11金屬在常溫下的加工，一般適用于厚度小于 4mm 的坯料。優(yōu)點為不需加熱、無氧化皮，表面質量好，操作方便，費用較低。缺點是有加工硬化現(xiàn)象，嚴重時使金屬失去進一步變形能力。冷沖壓要求坯料的厚度均勻且波動范圍小，表面光潔、無斑、無劃傷等。2.熱沖壓將金屬加熱到一定的溫度范圍的沖壓加工方法。優(yōu)點為可消除內應力，避免加工硬化，增加材料的塑性，降低變形抗力，減少設備的動力消耗。2.2.3 沖壓工序的組合沖裁工序可以分為單工序沖裁、復合工序沖裁和連續(xù)沖裁。沖裁方式根據下列因素確定：1、根據生產批量來確定 對于年產量需求 100 萬件的該產品來說，采用復合模或連續(xù)模較合適。2、根據沖裁件尺寸和精度等級來確定 復合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖裁比復合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。3、根據對沖裁件尺寸形狀的適應性來確定 該產品連桿的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產效率低，因此常采用復合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復雜、寬度很小的異形沖裁件。4.模具制造容易，安裝和沖裁件的電平的調整的成本定義復雜形狀，復合消隱比連續(xù)沖孔更好，因為模具制造工廠和促進適應和成本相對較低。5.操作簡單，安全的定義從文件或從難廢棄物復合消隱，工作安全性差，連續(xù)沖壓安全。綜上所述分析，在滿足沖裁件質量與生產率的要求下，選擇復合沖裁和單工序模結合的沖裁方式，其模具壽命較長，生產率高，操作較方便和工作安全性高。12第 3 章 制件排樣圖的設計及材料利用率的計算3.1 展開尺寸的計算產品工序分為落料，拉深，計算毛坯展開尺寸，通常是將工序反過來計算，即先要計算翻邊處展開尺寸，即切邊外圓直徑。根據應變中性層在板料彎曲前后長度保持不變的特性，可將其作為確定彎曲件毛坯長度的依據。板料在塑性彎曲時，中性層的曲率半徑的位置同彎曲變形程序有關，當其變形程度較?。╮/t5）時，應變中性層與彎曲毛坯斷面中心的軌跡相重合，即=r+t/2，但當變形彎曲程度較大（r/t5）時，因變形區(qū)內應力、應變?yōu)榱Ⅲw狀態(tài)，中性層發(fā)生了內移。相對彎曲半徑(r/t)愈小，中型層內移量愈大，且不是圓弧形狀而類似拋物線形狀，同時板料變薄也愈顯著。這時，應變中型層的位置，可以按彎曲前后體積不變條件確定。根據以上原理，計算中型層尺寸 D=85，產品翻邊時，材料流動類似彎曲，展開尺寸及圖紙如下圖，此尺寸目前是待定，在實際生產時需調節(jié)。圖 3-1 端蓋展開尺寸圖按毛坯面積等于制件面積的原則確定展開毛坯尺寸。拉伸件的毛坯尺寸，很難預先精確地計算，這是因為拉伸件壁部在拉伸過程中厚薄程序，隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等13因素有關。因此難以保持拉伸件完全均勻一致的高度，通常需要修邊，將不平齊的部分切去。所以在計算毛坯之前，要在拉伸件上增加切邊余量。根據工件相對高度 H/d=26/85=0.3068，查表的修邊余量為 2.5計算產品展開尺寸:公式是 D*D=d*d－1.72d1(r1+r2) －0.56（r1*r1 －r2*r2）+4dH其中:D——展開尺寸d——拉伸直徑r——拉伸圓角H——拉伸高度經過實際計算 L1=110.4，這里取 110此尺寸目前是待定，在實際生產時需調節(jié)。展開圖紙如下圖所示：圖 3-2 展開圖拉伸次數的確定判斷能否一次拉伸H/d=26/52=0.5(t/D)*100=1.8214d/d1=1.05m=d/D=0.473根據以上數據查表得首次拉伸系數 m1=0.43，由于 m1＜0.473（實際拉伸系數） ，故能一次拉伸成型，另外根據數據查表，首次拉伸的最大相對高度H1/d1=0.82，由于 0.82＞ 0.5，也能說明能一次拉身成型。 3.2 制件排樣圖的設計排樣時需考慮如下原則：1、提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當改變沖件的形狀）2、合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。3、模具結構簡單、壽命長。4、保證沖件的質量和沖件對板料纖維方向的要求。3.2.1 搭邊與料寬 1．搭邊 排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時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。搭邊值一般由經驗確定，根據所給材料厚度 δ=2.0mm，確定搭邊工作間 a1 為 2.5mm, a 為 2.5mm。具體可見排樣圖 3-3。15圖 3-3 排樣圖2．送料步距和條料寬度的確定（1）送料步距 條料在模具上每次送進的距離成為送料步距。每次只沖一個零件的步距 S 的計算公式為S=D+a1 (1) S=110+2.5=112.5mm式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；a1——沖裁之間的搭邊值。（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零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。當用孔定距時，可按下式計算條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ (2) =(110+2×2.5) -0.5 =115-0.5 mm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——側搭邊值；Δ——條料寬度的單向（負向）公差；剪切條料寬度偏差 Δ=0.5, 因此 B=115-0.5 。16導料板間距離：B0=B+Cmin=115+0.5=115.5 mm Cmin——條料與導料板間的最小間隙。3.2.2 材料利用率的計算一個步距內的材料利用率 η為η=nF/Bs×100% （3）η=1×9503.32/115×112.5×100%=73.456%式中 F——一個步距內沖裁件面積（包括沖出的小孔在內） ；n——一個步距內沖裁件數目；B——條料寬度（mm） ；s——步距； 17第 4 章 確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心4.1 落料拉伸模落料力計算F=KLδτ (5-1)F=1.3×345.57×2.0×380=341423.16N=341.42KN式中 F——沖裁力（N） ；L——沖裁件周邊長度（mm） ；τ——材料抗剪強度（MPa） ；δ——材料厚度；(mm)K——系數，通常 K=1.3；拉伸力用理論計算很復雜，一般采用經驗計算方法，經驗公式建立的基點是，拉伸力的數值略小于拉伸件危險斷面的斷裂力；斷裂與拉伸力的比值用系數 K 表示；K 值的大小取決于拉伸件的形狀及變形方式。其數值由實驗確定。拉伸力可按下式計算P=3.14Kd1tδ (5-2)F=3.14×0.72×52×2.0×380=89346.82 N=89.35KN式中 F——拉伸力（N） ；d1——拉伸直徑（mm） ；τ——材料抗剪強度（MPa） ；t——材料厚度；(mm)K——修正系數（查表可得） ，K=0.72； F 卸=K 卸 F (5-3) =0.045×（341.42+89.35）=19.38 KN F 頂=K 頂 F (5-4) 18=0.06×（341.42+89.35）=25.85 KN 式中 F——沖裁力；F 卸、 F 頂——分別為卸料系數和頂件系數綜上所述，總的落料拉深力為 F 總=430.77+19.38+25.85=476KN4.2 壓力中心的計算模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （１）對稱形狀的單個沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。（２）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （３）形狀復雜的零件、多孔沖模、 級進模的 壓力中心可用解析計算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的座標位置 O0(x 0,y ０)，即為所求模具的壓力中心。圖 4-1 座標位置圖計算公式為：19因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３ ……Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：落料拉深模：F1——落料力 F1=KLδτ，得 F1=341.42KNF2——拉深力 F1=3.14Kd1tδ，得 F2=89.35KNY1——F1 到 X 軸的力臂 Y1=020X1——F1 到 Y 軸的力臂 X1=0Y2——F2 到 X 軸的力臂 Y2=0X2——F2 到 Y 軸的力臂 X2=0根據合力距定理：YG=（Y1F1+ Y2F2）/（F1+ F2）XG=（X1F1+ X2F2）/（F1+ F2）YG——F 沖壓力到 X 軸的力臂；YG =0XG——F 沖壓力到 Y 軸的力臂；XG =0由于該零件形狀對稱，受力基本平衡，所以壓力中心在工件中心，即模具中心。4.3 壓力機的選用初步確定壓力機的型號：F 公稱≥F 總因此落料拉深，工序選擇壓力機的型號為：J23—63 摩擦壓力機，其基本參數如下表格：（表 4-1）公稱壓力/KN 630滑塊行程/mm 120墊板尺寸/mm直徑 50滑塊行程次數/（次/min）70 模柄孔尺寸/mm深度 70最大封閉高度/mm 360封閉高度調節(jié)量 90滑塊底面積尺寸/mm立柱間距離 340 床身最大可傾角 20°前后 480工作臺尺寸/mm左右 710工作臺厚度 9021第 5 章 凸、凹模刃口尺寸計算5.1 拉伸模凸凹模圓角半徑對拉伸工作影響很大。毛坯經凹模圓角進入凹模時，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使拉伸件表面劃傷或產生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數值查表可得。拉伸的凸凹模之間的間隙對拉伸力、制件質量、模具壽命等都有影響。間隙過大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過小，增加摩擦，導致之間邊薄嚴重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。拉伸模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。本次設計的模具結構為有壓邊圈的，在選擇間隙時可以直接查表，拉伸一次成型，所以查表可知間隙為(1-1.2t)，t 為材料厚度。凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和拉伸件的回彈。尺寸公差在最后一道工序考慮，本次設計只有一道拉伸，所以要考慮。由于產品計算拉深系數時，數值比較小，勉強大于最小拉深系數，所以合理的模具間隙才能確保產品能夠順利拉深而不破。本設計中取間隙為1.15t，1.15×2=2.3 ，雙邊間隙為 4.6。1） 、制件標注外形尺寸凹模尺寸為L d=（Lmax –0.75Δ）凸模尺寸為L p=（Ld–0.75Δ–Z）2） 、制件標注內尺寸凸模尺寸為L p=（Lmin +0.4Δ）凹模尺寸為L d=（Lp+0.4Δ+Z）其中 L—拉伸件的外形或內尺寸Δ—拉伸件的尺寸偏差L d—拉伸凹模的基本尺寸22L p—拉伸凸模的基本尺寸Z—凸凹模雙面間隙具體計算如下，制件標注內形尺寸，按此公式計算凸模尺寸為L p=（Lmin +0.4Δ）=50凹模尺寸為L d=（Lp+0.4Δ+Z）=50+4.6=54.6凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應達到 0.8；圓角處的表面粗造度一般要求 0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求 0.8-1.6。5.2 凸模和凹模配合加工 配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€，然后依此為基準再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準件的公差，不必檢驗 δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時還能大大簡化設計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產的模具或沖制復雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設計制造。沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：沖孔時 dp=(dmin+XΔ)- δp (5-1)落料時 Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)- δp (5-2)式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（ mm） ；Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm） ；dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm） ；Δ——工件公差；Δp——凸模制造公差，通常取 δp=Δ/4；δp’— —刃口中心距對稱偏差，通常取 δp’=Δ/8；Lp——凸模中心距尺寸（mm） ；23L——沖件中心距基本尺寸（mm） ；Zmin——最小沖裁間隙（mm） ；落料凹模尺寸：Aj1= (Amax-XΔ)+ Δ=110-0.5×0.04=109.98+0.02;落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+ Δ=110-2×0.08=109.84+0.02; 24第 6 章 模具整體結構形式設計6.1 落料拉伸模結構形式圖 6-1 落料拉伸結構形式裝配圖6.2 切邊沖孔模的結構形式圖 6-2 切邊沖孔模的結構形式裝配圖256.3 模具的動作原理落料拉深模具，切邊沖孔模具（裝配圖如圖所示）在一次行程過程中完成制件的落料、拉深，切邊、沖孔全部工作。模具上模采用剛性卸料裝置，將條料插入定位，頂到前面定位，這時下模的頂件板與落料凹模一樣平。當壓力滑塊下行時，毛坯料被壓在凹模與凸凹模之間，繼續(xù)下行，毛坯料被四周落料，繼續(xù)下行，凸模中間頂出，毛坯料沿凹模 R 角往里拉深，到達拉深跟部，達到要求，壓力滑塊上行，產品在凹模里，這時反拉伸圖模又起到卸料的作用，將產品打下，下模的頂料板靠模具下面的樹脂壓縮頂出復位，完成一次沖壓過程。本次設計的復合模，在壓力機的一次行程中，經一次送料定位，在模具的同一部位同時完成兩道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因為需要用導料板對條料寬度進行導向。沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結構較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價格相對較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運時間，提高了生產效率。這種模具適用于生產批量大,精度要求高,內外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產效率提高很多。所選的模架螺釘等零件都是從標準件中選取,這樣可有效的降低成本。6.4 沖壓模具材料的選用及熱處理要求選用沖裁模具材料應考慮工件生產的批量，若批量不大就沒有必要選擇高壽命的模具材料；還應考慮被沖工件的材質，不同材質適用的模具材料亦有所不同。對于沖裁模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質點相的狀況和基體的硬度，兩者的硬度越高，碳化物的數量越多，則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性的劣優(yōu)依次為碳素工具鋼—合金工具鋼—基體鋼—高碳高鉻鋼—高速鋼—鋼結硬質合金—硬質合金。 此外還必須考慮工件的厚度、形狀、尺寸大小、精度要求等因素對模具材料選擇的影響。 1. 傳統(tǒng)模具用鋼 長期以來，國內薄板沖裁模用鋼為 T10A、CrWMn、9Mn2V、Cr12 和Cr12MoV 等。 其中 T10A 為碳素工具鋼，有一定強度和韌性。但耐磨性不高，淬火容易變形及開裂，淬透性差，只適用于工件形狀簡單、尺寸小、數量少的沖裁模具。 T10A 碳素工具鋼的熱處理工藝為：760~810 ℃水或油淬，160~180 ℃回火，