汽車制動(dòng)器底板沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)

中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)題目名稱：汽車制動(dòng)器底板沖壓工藝分析及模具設(shè) 汽車制動(dòng)器底板沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)Stamping Technology and Die Designof Brake Bottom-Blank 院系名稱：機(jī)電學(xué)院 班 級(jí)：車輛091班 學(xué) 號(hào)：200900374106 學(xué)生姓名：張戰(zhàn)濤 指導(dǎo)教師：史建茹 2013年 05 月摘要本課題的任務(wù)是為汽車制動(dòng)器底板制定出合理的工藝方案、設(shè)計(jì)出一套精良的實(shí)用的冷沖壓模具。在設(shè)計(jì)中要充分討論工藝方案的合理性與模具結(jié)構(gòu)方案的適用性。本設(shè)計(jì)介紹了該零件的沖壓工藝、零件的沖壓工藝方案的確定、合理的沖壓模具的設(shè)計(jì)，具體介紹了該零件工藝方案確定方法，合理選取凸、凹模間隙及最佳模具的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。使用復(fù)雜的復(fù)合模具，解決常規(guī)沖壓工藝模具套數(shù)多、工藝路線長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高、效率低等缺點(diǎn)并且保證了零件質(zhì)量。就實(shí)際生產(chǎn)狀況而言，經(jīng)過(guò)綜合比較確定了模具結(jié)構(gòu)，并對(duì)模具的各個(gè)部分進(jìn)行了必要的設(shè)計(jì)分析；參考了相關(guān)模具設(shè)計(jì)資料，同時(shí)進(jìn)行了必要的理論計(jì)算，使本設(shè)計(jì)更加規(guī)范合理，符合實(shí)際生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：沖壓 工藝分析 模具 設(shè)計(jì)The task of this issue is formulating a reasonable process plan and designing a set of practical well-stamping die of cold and a complete set of auto-feed mechanism for the driver of the automobile fan. The rationality and the applicability of the programme die structure must be fully discussed in the design.The parts stamping process, stamping process scheme and the design of reasonable stamping dies are introduced in this design, and the process scheme determined method, the appropriate selection of convex and concave mold gap and the best method and process of the mold design is specially introduced. Through using the complex composite mold, the Shortcoming of the molds large number, long routes, high production costs and low efficiency of the conventional stamping process is solved, and the quality of the part is ensured.According the actual production, after comprehensive comparison die structure was identified and a necessary design analysis about the various parts of the mold was made. The reference of design information related to mold, at the same time the necessary theoretical calculation were made, so that the design is more standardized reasonable and in line with actual production.Keywords：stamping process analysis stamping die mold design中原工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文1 緒論1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下：(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。（2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén)越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、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(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過(guò)去用鍛造鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn) 的。1.2 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。復(fù)合沖壓在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級(jí)進(jìn)沖壓在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復(fù)合-級(jí)進(jìn)在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。1.3 冷沖壓發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。（1）沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始應(yīng)用塑性成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過(guò)程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，并通過(guò)在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無(wú)模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá)25mm，精度可達(dá)IT1617級(jí)；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效成形方法對(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無(wú)模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。無(wú)模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。（2）在沖模的設(shè)計(jì)制造方面沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過(guò)程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá)25微米，進(jìn)距精度23微米，總壽命達(dá)1億次。我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)外相比還存在一定差距。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為1500040000r/min）,加工精度一般可達(dá)10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無(wú)人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到300mm/min,加工精度可達(dá)1.5微米，表面粗糙度達(dá)Ra=010.2微米;精度磨削及拋光已開(kāi)始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過(guò)程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹(shù)脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過(guò)陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹(shù)脂澆注成形的樹(shù)脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開(kāi)辟了新的途徑。（3）沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；（4）沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá)70%80%，模具廠只需設(shè)計(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)買(mǎi)，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來(lái)越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢＃@樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問(wèn)題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。2 零件的工藝性分析及方案選擇沖件的工藝性是指制件的形狀結(jié)構(gòu)、精度要求、形狀公差及技術(shù)要求等對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性，制件的工藝性不好，要影響沖裁件的質(zhì)量、模具壽命、材料消耗和沖件成本，嚴(yán)重的影響到?jīng)_裁工藝的實(shí)施。2.1 汽車制動(dòng)器底板零件圖汽車制動(dòng)器底板零件圖如圖21所示：圖21汽車制動(dòng)器底板零件圖沖壓技術(shù)要求:1.材料:08F鋼2.材料厚度:5mm2.2 汽車制動(dòng)器底板零件工藝分析制動(dòng)器底板是汽車制動(dòng)系統(tǒng)的重要零件，其質(zhì)量的好壞直接影響汽車的安全性和可靠性。上圖是汽車制動(dòng)器底板零件圖，該圖比較簡(jiǎn)單，根據(jù)設(shè)計(jì)的不同，底板有很多的形式。制動(dòng)底板是制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，應(yīng)保證各安裝零件相互間的正確位置。制功底板承受著制動(dòng)器工作時(shí)的制動(dòng)反力矩，因此它應(yīng)有足夠的剛度。為此，由鋼板沖壓成形的制動(dòng)底板均只有凹凸起伏的形狀。剛度不足會(huì)使制動(dòng)力矩減小，踏板行程加大，襯片磨損也不均勻。2.3 材料的利用率在繪制排樣圖的過(guò)程中，應(yīng)注意提高沖壓原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高沖裁模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度為代價(jià)。如果單純?yōu)榱颂岣咴牧系睦寐识捎萌呕蛉乓陨?、一模多件的沖裁方案，雖然確實(shí)有助于提高原材料的利用率，但模具制造成本卻隨之大幅提高，其結(jié)果往往得不償失。2.4 零件的排樣排樣的合理與否，不但影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，而且影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。同時(shí)，在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用占60%以上，因此，材料的經(jīng)濟(jì)利用是一個(gè)重要問(wèn)題。2.5.1 確定搭邊值搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值愈小愈好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。在搭邊值過(guò)小時(shí)，作用在凸模側(cè)表面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長(zhǎng)的分布將不均勻。表2-1 搭邊a與a1 的值由上表查得：搭邊和的數(shù)值：工件間=1.0mm， 側(cè)面=1.2mm2.5.2 確定毛坯尺寸1、毛培尺寸的計(jì)算為了計(jì)算方便，先按分析圖中所示尺寸，工件的展開(kāi)尺寸為盤(pán)形，根據(jù)彎曲毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度計(jì)算方法求出中性層母線的各段長(zhǎng)度并將計(jì)算數(shù)據(jù)代入式（2-1）計(jì)算，則沖壓件展開(kāi)直徑為： 代入數(shù)據(jù)得： D= 公式 (2-1) =385（mm） 2、拉伸修邊余量根據(jù)表22可確定：=3.6mm3、確定毛培直徑DD=385+3.6=388.6mm 取D=390mm表 22 凸緣筒形件拉深修邊余量/mm12.5.3 步距條料寬度：B=（L+2+b0）=(390+21.0+1.5)=393.5送料步距：S=L+=390+1.2=391.2B條料寬度，mm；L沖裁件與送料方向的最大尺寸，mm；沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊，mm； 2.5.4 條料的利用率沖裁單件材料的利用率1： 2.6 畫(huà)出排樣圖該工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計(jì)，考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用單排排樣設(shè)計(jì)，根據(jù)以上資料畫(huà)出排樣圖。排樣圖如圖2-2所示：圖22 排樣圖2.7畫(huà)出零件成形步驟圖成形流程如圖所示圖2-32.8 方案種類根據(jù)制作工藝分析，其六個(gè)基本工序：落料、沖孔，一次拉深、二次拉深、沖孔，翻邊。2.9 方案的分析綜合考慮生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率、批量生產(chǎn)等因素，可確定以下幾個(gè)方案：方案一：采用復(fù)合模，落料沖孔復(fù)合模，由于零件的約束，孔到邊的最小距離太小，小于凸凹模的最小壁厚。方案二：采用連續(xù)模，但是考慮到零件的工藝性，需要采用較多的工步，使模具太過(guò)于復(fù)雜，占地面積太大，不很實(shí)際方案三：采用落料沖孔復(fù)合模，然后再采用沖孔及拉深單工序模，定位準(zhǔn)確，精度高，比較實(shí)際，綜合考慮采用方案三。3.工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1落料沖孔模沖裁力的計(jì)算：根據(jù)公式得,其中K取1.3 公式3-1首先計(jì)算沖孔部分的沖裁力：然后計(jì)算落料部分的沖裁力：根據(jù)公式，則落料的卸料力為 查參考文獻(xiàn)1表2.6得 ，故 公式3-2根據(jù)得，其中=0.05，則沖孔部分的推件力 3.2沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算中、小型沖模通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。本設(shè)計(jì)選用由公式：得 公式3-3式中 dmin沖孔件的基本尺寸； dp沖孔凸模刃口尺寸；X磨損系數(shù)，查表取得X=0.03；工件的制造公差，查表取得0.03mm；p凸模制造公差，取，為0.02mm； 代入公式得： 3.3沖孔凹模刃口尺寸計(jì)算 由公式： 公式3-4 式中dp、dd沖孔凸、凹模刃口尺寸； Zmin凸凹模最小雙邊間隙，查得Zmin =0.36m；d凹模制造公差，取為=0.03mm； 代入公式得：3.4落料凹模刃口尺寸計(jì)算由公式得： 公式3-5式中 落料凹模尺寸,mm；落料件最大公稱尺寸，mm； 落料件公差,mm; x系數(shù)，查表取0.3 凹模制造公差，mm；代入公式得：3.5落料凸模刃口尺寸計(jì)算由公式得： 公式3-6式中 落料凸模尺寸，mm； 凸、凹模的最小雙面間隙，mm； 凸模制造公差，mm；代入公式得：3.6壓力中心的計(jì)算沖裁模的壓力中心就是沖裁合力的作用點(diǎn)。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)的工作，否則滑塊就會(huì)受到偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導(dǎo)致沖床滑塊與導(dǎo)軌以及模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以設(shè)計(jì)模具時(shí)必須使其通過(guò)模具的軸線，從而保證模具的壓力中心與沖床滑塊中心重合。由于零件形狀對(duì)稱，故其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即圓心。3.7沖模工作零件尺寸計(jì)算3.7.1沖孔凹模的外形尺寸及其結(jié)構(gòu)1.外形尺寸（1）落料凹模厚度計(jì)算公式如下： K系數(shù)，查得K=0.30；b凹模刃口尺寸（mm）。代入得H=0.3085.51=25.7mm。為保證有足夠的強(qiáng)度取H=30mm。（2）凹模厚度：由料厚t=5mm，以及沖裁力結(jié)合參考資料1，的表3.4，最終確定C=100mm。（3）最終的外形尺寸為：LB=700mm353mm 2.結(jié)構(gòu)形式其結(jié)構(gòu)形式如下圖示： 圖3-1凹模外形材料為：T10A 硬度要求為：（62+-2）HRC 3.7.2沖孔凸模的外形尺寸及結(jié)構(gòu) 1.外形尺寸 由于采用的彈性卸料板和墊板，凸模長(zhǎng)度應(yīng)該采用公式： 式中：固定板厚度，mm; 落料凹模厚度，mm； 墊板厚度，mm; 附加長(zhǎng)度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度，取1mm，總修模量（取10mm）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離（取15mm）等因素確定。綜合考慮后選行L=350mm。 2結(jié)構(gòu)形式如下圖：圖3-2凸模外形尺寸材料為：T10A 硬度要求：HRC 6062 尾部回火 HRC 40503.7.3凸凹模的外形尺寸及結(jié)構(gòu)凸凹模存在于復(fù)合模中。凸凹模內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸，凸凹模的最小壁厚受沖模結(jié)構(gòu)的影響：凸凹模裝于上模（正裝復(fù)合模）時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，漲力小，最小厚可以小一些；凸凹模裝于下模（倒裝復(fù)合模），柱形孔口、內(nèi)孔積存廢料，漲力大，最小壁厚要大一些。根據(jù)沖模結(jié)構(gòu)的要求，凸凹模的外徑D=53.79mm，厚度a=12.24滿足最小壁厚的要求。4.模具總體結(jié)構(gòu)的確定4.1確定模具結(jié)構(gòu)形式 4.1.1模具類型選擇根據(jù)方案分析比較的情況，本設(shè)計(jì)為方案三的工序二落料沖孔模，模架選用滑動(dòng)后側(cè)導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱在后側(cè)，可以從左、右、前三個(gè)方向送料，操作比較方便。上模座外形結(jié)構(gòu)如圖： 圖4-1上模座外形尺寸上模座主要參數(shù)如下表4.1： 主要參數(shù)凹模周界HhL1LBD0數(shù)值39540011090-390主要參數(shù)SA1A2Rl2D數(shù)值390270400100180110 表4.1 上模座GB/T2855.6主要參數(shù)(mm)下模座的外形結(jié)構(gòu)如下圖：圖4-2下模座外形尺寸其下模座主要參數(shù)如下表4.2：主要參數(shù)凹模周界HhL1LBD0數(shù)值3954001109030420主要參數(shù)SA1A2Rl2d數(shù)值39027040010018014表4.2 下模座GB/T2855.6主要參數(shù)（mm）4.2操作方式選擇由于零件需要采用4道工序，此為第一工序宜采用自動(dòng)，自動(dòng)送料。4.3送進(jìn)方式和定位方式的選擇所送料為剪板機(jī)裁后的條料其尺寸為10004005，采用自動(dòng)送入模具內(nèi)。條料靠在凹模上的3個(gè)定位銷釘定位。4.4卸料、推件、壓邊裝置的選擇（1）卸料裝置卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈性卸料板和廢料切刀等幾種。卸料板除把板料從凸模上卸下外，有時(shí)也起壓料或?yàn)橥鼓?dǎo)向的作用。由于采用倒裝的復(fù)合模具，落料凹模在上模因此，采用彈性卸料，使廢料頂出與落料凸模分離。（2）推件裝置 推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于下模座下面，與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外，還能壓平工件，還可用于卸料和緩沖。剛性推件器一般裝于上模，推件力大切可靠。其推件力通過(guò)打桿推板推桿推塊傳至工件。本模具采用打料桿將工件推出。其具體工作情況參考裝配圖。4.4.1壓邊裝置由于板料夠厚，在本模具上不需壓邊裝置。4.5導(dǎo)向裝置選擇4.6導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向零件可保證模具沖壓時(shí)，上、下模有一精確的位置關(guān)系。在中、小型模具中最廣泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。本設(shè)計(jì)所選用的模架配套的是兩個(gè)導(dǎo)柱。一般導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座，分別采用過(guò)盈配合。4.7 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)尺寸導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式如下圖示： 圖4-3導(dǎo)柱外形圖 主要的參數(shù)如下：d=28mm L=149mm4.8導(dǎo)套的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式如下圖示： 圖4-4 導(dǎo)套外形圖 主要參數(shù)如下表：參數(shù)dDLHl油槽數(shù)數(shù)值18mm28mm96mm28mm15mm2表4.3 滑動(dòng)導(dǎo)套尺寸4.9初步確定模具外形尺寸初步確定模具的外形尺寸為HLB=400mm600mm500mm5選用設(shè)備5.1壓力機(jī)的選用根據(jù)所計(jì)算所需的總的力，選用壓力機(jī)型號(hào)JH21其技術(shù)規(guī)格如下表所示：公稱壓力/Kn滑塊行程/mm滑塊行程次數(shù)/（次/min）最大封閉高度/mm封閉高度調(diào)節(jié)量/mm滑塊中心線至床身距離/mm立柱距離/mm工作臺(tái)尺寸/mm工作臺(tái)孔尺寸/mm前后左右前后左右直徑315200305001504256508001250650350460墊板厚度尺寸/mm模柄孔尺寸/mm滑塊底面尺寸/mmT形槽直徑/mm深度/mm前后左右-150 表5.1 JH21系列開(kāi)式固定臺(tái)壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)5.2模柄的選用模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺(tái)階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，為防止松動(dòng)，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大的模具。（5）浮動(dòng)式模柄，它由模柄，球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過(guò)球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對(duì)對(duì)沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精密沖裁。中小型沖模通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。本設(shè)計(jì)采用凸緣模柄，（JB/T 7646.11994），其基本的外形尺寸如下圖： 圖5-1 凸緣模柄六、拉深過(guò)程計(jì)算6.1 拉深力、壓邊力的計(jì)算與壓力機(jī)的選擇1）拉伸力的計(jì)算 P=kdtb式中 k-拉深力系數(shù) ，查表得k=1D-沖件直徑（mm） T-板料厚度（mm）b-材料的抗拉強(qiáng)度（MPa），查表得，08鋼的b=350MPa. 拉伸力為P=1*3.14*58.51*5*350=321512.45N2)壓邊力Q=/4*(D*D-d*d)q q=2.5mpaD-毛坯直徑（mm） D-沖件直徑（mm）q-單位壓邊力（MPa）這樣，壓邊力為Q=0.875*（390*390-58.51*58.51）*2.5=325230N拉伸力與壓邊力之和為P=321512+325230=646742N3） 壓力機(jī)此次拉深為淺拉深 P=（0.70.8）P基取K=1，P=kP=646742N取63t機(jī)械壓力機(jī)沖床最大閉合高度360mm，沖床工作臺(tái)面710mm*480mm沖床工作臺(tái)孔尺寸340mm*180mm，臺(tái)孔直徑200mm模柄孔50mm*70mm機(jī)床滑塊行程120mm6.2拉深模具間隙t=D/d t0=5.8C=kt+tmax=1.4*5.8=8.為此，凸模和凹模工作部分的尺寸分別為 6.3拉深模具的圓角半徑 凹模Rd=0.8 =14.5mm凸模Rp=14.5mm凹模洞口直壁部分的高度h=913mm七、彎曲及彎曲模設(shè)計(jì)7.1彎曲力F自=0.7KBttb/(r+t)F自-沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力K-安全系數(shù)，一般取K=1.3B-彎曲件的寬度，單位mmt-材料的厚度，單位mmr-彎曲件的彎曲半徑，mmb-材料的極限強(qiáng)度，MpaF自=0.7*1.3*18.12*5*5*350/（5+6）=13116.4N7.2頂件力 推件力Fq=（0.30.8）F自=10493N3.3.3沖床噸位的選擇F沖F自+Fq=23610N彎曲 凸模圓角半徑r=6mm凹模圓角半徑r凹=2t=10mm彎曲模凸模和凹模之間的間隙板料為08F鋼，為黑色金屬Z=tmax+CtTmax-板料最大厚度C-間隙系數(shù)，表4-38T-板料厚度，mm單邊間隙Z=tmax+ct=5.68+0.3=6mm8 模具經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的分析模具的經(jīng)濟(jì)性涉及到成本的高低供應(yīng)是否充分，加工過(guò)程是否復(fù)雜、成品率的高低以及同一產(chǎn)品中使用金屬或鋼材型號(hào)的多少等。在我國(guó)當(dāng)前情況下，考慮以鐵代鋼和以鑄代鍛還是符合經(jīng)濟(jì)性要求的，故選擇一般彈鋼和鑄鐵能滿足要求的，就不要選用合金鋼。對(duì)一些只要求表面性能高的零件，可選用廉價(jià)鋼種，然后進(jìn)行表面強(qiáng)化處理來(lái)達(dá)到。另外，在考慮材料經(jīng)濟(jì)性時(shí)，切記不宜單純以單價(jià)來(lái)比較材料的好壞，而應(yīng)以綜合效益來(lái)評(píng)價(jià)材料的經(jīng)濟(jì)性高低。模具的技術(shù)分析，包括模具的結(jié)構(gòu)、形狀以及尺寸等方面的分析。模具的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算完畢之后，要對(duì)模具的加工質(zhì)量、使用條件提出基本要求，這些要求主要是：1、有適中而均勻的硬度，模具經(jīng)淬火、回火處理后，其硬度值為HRC40-52（根據(jù)模具的尺寸而定，尺寸越大，要求的硬度越低）。 2、有足夠高的制造精度，模具的形位公差和尺寸公差應(yīng)符合圖紙的要求（一般按負(fù)公差制造），配合尺寸具有良好的互換性。3、有足夠高的表面粗糙度，配合表面應(yīng)達(dá)Ra3.2-1.6m，工作帶表面達(dá)Ra1.6-0.4m，表面應(yīng)進(jìn)行氮化處理、磷化處理或其它表面強(qiáng)化處理，如多元素共滲處理及化學(xué)熱處理等。 4、有良好的對(duì)中性、平行度、直線度和垂直度，配合面的接觸率應(yīng)大于80。 5、模具無(wú)內(nèi)部缺陷和表面缺陷，一般應(yīng)進(jìn)行超聲波探傷和表面質(zhì)量檢查后才能使用。小結(jié)我所選的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是制動(dòng)器底板沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)，該課題的主要任務(wù)是冷沖壓模具設(shè)計(jì)，之所以選擇這個(gè)題目，是因?yàn)槲易约焊杏X(jué)冷沖壓模具這門(mén)課很有意思，除此以外是因?yàn)樽约涸谶@方面比較薄弱，大三的時(shí)候我們開(kāi)了這門(mén)課，但我們那是只學(xué)了基本的理論知識(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)還是很薄弱，越是自己薄弱的環(huán)節(jié)越要去嘗試。畢業(yè)設(shè)計(jì)剛開(kāi)始感覺(jué)沒(méi)有很難沒(méi)有思路不知道從何出下手，在老師的指導(dǎo)下我終于對(duì)自己的課題有了更進(jìn)一步的了解，經(jīng)過(guò)自己的努力和老師的諄諄教導(dǎo)，我最后完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)始是搜集資料。在指導(dǎo)老師的指點(diǎn)下，通過(guò)各種渠道開(kāi)始準(zhǔn)備工作通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、圖書(shū)館搜集相關(guān)書(shū)籍、去圖書(shū)館借閱相關(guān)手冊(cè)等。通過(guò)一個(gè)月的深入學(xué)習(xí)，搜集了一大堆與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，在史老師的指導(dǎo)下，摒棄了一些無(wú)關(guān)緊要的內(nèi)容，保留了有參考價(jià)值的資料作為備用。由于我看圖的能力不是很高，老師就介紹我借了一本圖冊(cè)，這本圖冊(cè)里有很多與機(jī)械相關(guān)的圖，我花了幾個(gè)周的時(shí)間在圖書(shū)館里好好研究這些圖冊(cè)，剛開(kāi)始的時(shí)候看這些圖確實(shí)感覺(jué)很難，但我看了幾天后就發(fā)現(xiàn)這些圖看懂其實(shí)也不是很難，這就驗(yàn)證了那句話：功夫不負(fù)有心人?？炊讼嚓P(guān)的圖后，我后來(lái)的設(shè)計(jì)就顯得簡(jiǎn)單多了。接下來(lái)，我制定了設(shè)計(jì)工藝與方案，由于經(jīng)驗(yàn)不足我指定的方案有的不合理，經(jīng)過(guò)史老師的指導(dǎo)我修改我的工藝與方案。機(jī)械設(shè)計(jì)就是這樣要不斷的修改和改進(jìn)。時(shí)間過(guò)的很快不知不覺(jué)的就到了中期答辯的時(shí)間，中期答辯我們要撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，在撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告的過(guò)程中對(duì)自己的可以又有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。完成了開(kāi)題報(bào)告之后就進(jìn)入了最重要的環(huán)節(jié)：繪圖。機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)的繪圖工具是Autocad,這個(gè)軟件是我們?cè)诖蠖臅r(shí)候?qū)W的，學(xué)完之后再?zèng)]有怎么用過(guò)，在以前的課程設(shè)計(jì)中老師為了防止我們抄襲老師不讓我們用軟件繪圖，就讓我們用手工繪圖，因此在使用軟件時(shí)有點(diǎn)困難。剛開(kāi)始的時(shí)候好多命令都忘記怎樣使用了，通過(guò)兩天的熟練基本上會(huì)使用這個(gè)軟件了。俗話說(shuō)萬(wàn)事開(kāi)頭難，有了這個(gè)開(kāi)頭后面的工作就好做了。后面的工作是繪制模具裝配圖和零件圖，在開(kāi)始繪制模具裝配圖時(shí)，不知道從哪里下手，史老師定期給我們安排工作量，她抽時(shí)間給我們指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)中遇到不懂的問(wèn)題她都能及時(shí)的給我講解，讓我收到事半功倍的效果。我首先繪制的總裝配圖，在繪制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)原來(lái)用Autocad繪制裝配圖效果這么好，在以往做課程設(shè)計(jì)繪圖的時(shí)候老是感覺(jué)有的線條畫(huà)不直，用這個(gè)軟件繪制時(shí)不再擔(dān)心這些問(wèn)題了。熟悉了軟件后在加上老師的指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)做起來(lái)就不是那么難。在繪制裝配圖時(shí)，邊思考邊繪制會(huì)發(fā)現(xiàn)好多問(wèn)題。通過(guò)老師的指導(dǎo)加上自己的理解有個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，其基本原理也理解了。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們要繪制四張A0的圖紙，為了提高自己的設(shè)計(jì)能力我繪制完裝配圖后又繪制了幾張零件圖。畢業(yè)設(shè)計(jì)后期很忙，有時(shí)候?yàn)榱送瓿扇蝿?wù)有工作要深夜。我們?cè)O(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)不足設(shè)計(jì)的好多東西要修改，有的都完成了又發(fā)現(xiàn)了很多嚴(yán)重的問(wèn)題，每當(dāng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自己的想法或者運(yùn)行不下去的時(shí)候，我就會(huì)出現(xiàn)浮躁的情緒，但是我沒(méi)有放棄，而是適時(shí)地調(diào)節(jié)自己的心態(tài)，在同學(xué)老師的幫助下，完成了初次的設(shè)計(jì)。至此，我發(fā)