軸承保持架沖壓模具設(shè)計(jì)

1、編號無錫太湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：軸承保持架的沖壓模具設(shè)計(jì)機(jī)電系機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)號：0923181學(xué)生姓名：呂金勇指導(dǎo)教師：黃敏（職稱：副教授 ）2013年 5 月 25 日無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠信承諾書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）軸承保持架沖壓模具設(shè)計(jì)是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。班級：機(jī)械 94學(xué)號：0923181作者姓名：2013年5月25日無錫太湖學(xué)院信 機(jī)系機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書一、題目及專

2、題：1、題目軸承保持架沖壓模具設(shè)計(jì)2、專題二、課題來源及選題依據(jù)在工業(yè)生產(chǎn)中， 模具是重要的工藝設(shè)備之一。 模具工業(yè)也是用來衡量一個(gè)國家的工業(yè)水平之一。 其模具也具有生產(chǎn)效率高， 材料利用率高，制件質(zhì)量優(yōu)良， 工藝適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。 其各個(gè)優(yōu)點(diǎn)也決定了其市場逐漸增加，其應(yīng)用范圍越來越廣闊，對其研究也會(huì)越來越深入。沖壓模具是模具行業(yè)的重要組成部分之一也是應(yīng)用最為廣泛的模具之一。本課程通過對軸承保持架沖壓模具的總體和零件設(shè)計(jì)， 幫助自身加深對模具專業(yè)知識的理解和提高對其專業(yè)知識的運(yùn)用能力。三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：了解沖壓加工的工作原理，國內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀； 完成軸承保持架沖壓模具的總

3、體方案設(shè)計(jì)；完成有關(guān)零部件的選型計(jì)算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；熟練掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)繪圖軟件，并繪制裝配圖和零件圖紙，折合A0 紙不少于 3 張； 完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫，并翻譯外文資料1 篇 。四、接受任務(wù)學(xué)生：機(jī)械 94班姓名呂金勇五、開始及完成日期：自 2012年 11月 12日 至 2013年 5月 25日六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問） ：指導(dǎo)教師簽名簽名簽名教研室主任學(xué)科組組長研究所所長簽名系主任簽名2012年 11月 12 日摘要本文所設(shè)計(jì)的模具為沖壓模具，沖壓成型是金屬成型的一種重要方法，它主要適用于材質(zhì)較軟的金屬成型，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密制件。本課題就是將軸承保持架作為所要

4、設(shè)計(jì)模具的零件，將冷沖模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述冷沖模具的設(shè)計(jì)過程。如今模具都是用來大批量生產(chǎn)零件，市場對模具的要求也越來越高，隨著要求的不斷變高其所能涉入的行業(yè)也越來越多。近年來多數(shù)機(jī)械加工、鑄件、壓鑄品及鍛造品已逐漸被沖壓制品所取代。本設(shè)計(jì)對指定工件進(jìn)行的模具設(shè)計(jì)，利用 Auto CAD 軟件對制件進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖。明確了設(shè)計(jì)思路，確定了沖壓成型工藝過程并對各個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠，保證了與其他部件的配合。并繪制了模具的裝配圖和零件圖。本課題通過對工件的沖壓模具設(shè)計(jì)，鞏固和深化了所學(xué)知識，取得了比較滿意的效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)意圖。關(guān)鍵字： 軸承保

5、持架，沖壓模具，沖壓工藝。AbstractNowadays the molds are used for large batch of spare production, and the market demandfor molds is also more and more high.In recent years, these methods like machining, casting, die casting and forgings have been gradually replaced by stamping.In this paper, the mold is the sta

6、mping die,and stamping forming is one of the importantmethods of metal forming. It is mainly suitable for relatively soft metal, in which method,a precision work of complex shape can be formed at once. This subject is to use bearing cage as the part of mold,based on the related knowledge about cold

7、punching mold,to demonstrate the design progress of the cold punching die at last.The mold design of the formulate artifacts uses Auto CAD software to draw. Clear design ideas, determine the process of stamping and calculate each specific part in detail.The structure designed in this way can ensure

8、the using reliability of mold,and also ensure the coordination with other parts. The mold assembly drawings and part drawings are also drawn. Through the stamping die design of the artifacts, this subject consolidates and deepens the knowledge which has been learned before, and achieves satisfactory

9、 results and expected design intent.Keywords: Bearing retainerstamping diestamping process目錄摘要 . .錯(cuò)誤！未定義書簽。Abstract. .IV目錄 . . V1緒論 . .11.1沖壓模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向 . .11.1.1 沖壓模具的現(xiàn)狀 . .11.1.2沖壓模具的發(fā)展方向 .11.2沖壓及模具的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 . .21.2.1沖壓的概念 .21.2.2沖壓的特點(diǎn) .21.2.3沖壓加工的應(yīng)用 .21.2.4沖壓常用材料及選用 .31.2.5模具的概念及其作用和分類 .41.3沖

10、壓工序分類 . .51.4沖壓變形的理論基礎(chǔ) . .51.4.1塑性變形、塑性與變形抗力的概念.51.4.2塑性變形對金屬組織和性能的影響.61.4.3影響金屬塑性及變形抗力的因素 .61.5沖壓模具的設(shè)計(jì)流程及要點(diǎn) . .61.6本文研究的目的及其意義 . .72沖壓模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) . .82.1零件的工藝分析 . .82.2模具的總體工藝方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . .83沖壓工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算 . .103.1修邊余量的確定 . .103.2毛坯尺寸的計(jì)算 . .103.3落料模排樣設(shè)計(jì) . .113.4落料模沖裁間隙的計(jì)算 . .123.5拉伸模拉深次數(shù)和單面間隙確定 . .133.6凹凸模圓角半徑及

11、粗糙度的確定 . .134落料和拉深模具設(shè)計(jì) . .154.1凹凸模尺寸的確定 . .154.2落料模裝配圖及其零件圖 . .154.2.1落料模裝配圖 .154.2.2落料模零件的設(shè)計(jì) .164.3拉深含義及計(jì)算 .194.4拉深模的裝配圖和零件設(shè)計(jì) . .214.4.1 裝備圖的確定 . .214.4.2 零件設(shè)計(jì) . .215 沖壓力和壓力中心 .255.1壓力中心 .255.2落料模的沖裁工序力的壓力中心 .255.3拉深模的拉深工序力和壓力中心 .266 結(jié)論和展望 .276.1結(jié)論 .276.2展望 .27致謝 .27參考文獻(xiàn) .29附錄 .301 緒論1.1 沖壓模具制造技術(shù)的現(xiàn)

12、狀及其發(fā)展方向沖壓模具的現(xiàn)狀沖壓技術(shù)是目前具有悠久歷史的制造技術(shù)和加工方法。根據(jù)文獻(xiàn)記載和各種考古文物證明，中國古代的沖壓加工技術(shù)是走在世界之前的，對人類早期的文明社會(huì)的進(jìn)步發(fā)揮了非常重要的作用，作出了重要貢獻(xiàn)。目前，到本世紀(jì)10年代，沖壓加工技術(shù)已經(jīng)從一種從屬于機(jī)械加工或壓力加工藝的地位，發(fā)展成為一門具有自己的理論基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。俄羅斯（從前蘇聯(lián)時(shí)期開始）就有各類關(guān)于沖壓技術(shù)的學(xué)校。日本也有沖壓工學(xué)之說。中國以前也有沖工藝學(xué)、薄板成形理論方面的教材及專著等?？梢哉J(rèn)為這一學(xué)科現(xiàn)現(xiàn)在已形成了比較系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)了。進(jìn)入八九十年代，由于世界的各國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和國民生活水平大大提高，人們對家用

13、電器、汽車、住宿條件等的需求的與日俱增，促進(jìn)了沖壓技術(shù)的快速發(fā)展，同時(shí)也就對模具技術(shù)提出了更高的要求。且由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，讓沖壓技術(shù)理論得到了充分發(fā)展， 也使沖壓機(jī)械、 模具設(shè)計(jì)及操作的自動(dòng)化程度等，都邁上了一個(gè)更高的階段。由此我們不難看出，計(jì)算機(jī)技術(shù)在當(dāng)今模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)中起著尤為關(guān)鍵的作用。改革開放以來隨著國民經(jīng)濟(jì)不斷的高速發(fā)展，冷沖壓技術(shù)從最初的作坊式生產(chǎn)到現(xiàn)在的專業(yè)化模具工業(yè)生產(chǎn)，從無到有發(fā)展非常迅速。從我國的近 20年發(fā)展來看，模具及模具加工設(shè)備市場需求潛力是巨大的，發(fā)展前景也是非常廣闊的，市場對模具的需求量也在不斷的變大。近年來我國的模具工業(yè)每年以 15%左右的增長速度

14、不斷的增大。模具工業(yè)企業(yè)的一切制成分也發(fā)生了宏達(dá)的變化，除了國有專業(yè)模具廠以外、個(gè)人、合資、獨(dú)資和私營企業(yè)也漸漸發(fā)展起來，隨著與國際接軌的腳步日益放慢，市場競爭的日益加劇，人們對模具的各種要求也不斷的加大?？梢哉f模具制造技術(shù)是用來衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。工業(yè)發(fā)達(dá)國家對冷沖壓生產(chǎn)工藝的發(fā)展是很重視的，很多國家（包括英、美）已經(jīng)將模具工業(yè)放在第一位其重要程度已經(jīng)超過機(jī)床工業(yè)1 3。沖壓模具的發(fā)展方向隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，沖壓模具也基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面如今國內(nèi)沖模企業(yè)也幾乎甩掉了傳統(tǒng)繪圖板丟棄了落后的手工繪圖。其中使用最多的是 cad軟件。抽高壓模具的計(jì)算機(jī)化也

15、是日益發(fā)展趨勢下不可避免的4 。中國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國際先進(jìn)水平低許多， 而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。所以沖壓模具加工工藝和裝備也是非常重要的。其對提高加工效率，確保模具精度，縮短交貨周期有這重要的影響。則近些年來各種多軸數(shù)控機(jī)床，激光切割機(jī)床數(shù)控雕刻機(jī)床等等紛紛面世，這些設(shè)備在提高模具的數(shù)量，規(guī)模和制造能力上的作用是不可估量的 5 。近些年來先進(jìn)的制造技術(shù)也越來越廣泛的應(yīng)用于模具行業(yè)，其中快速成形技術(shù)能夠快速的制造出模具模型，其是依靠計(jì)算機(jī)的控制與管理由零件實(shí)物或模型直接驅(qū)動(dòng)，采用材料精確堆積成復(fù)雜三維實(shí)體的原型或零件制造技術(shù)。還有快速模具技術(shù)，其利用R

16、P 技術(shù)成型功能零件尤其是金屬模具或零件的一種方法?？梢钥朔鹘y(tǒng)模具制作過程復(fù)雜、耗時(shí)長、費(fèi)用高等缺點(diǎn)。應(yīng)用RP技術(shù)制造快速經(jīng)濟(jì)模具成為RP技術(shù)發(fā)展的主要推動(dòng)力之一。 6這兩種技術(shù)的采用將大大的推動(dòng)模具行業(yè)的發(fā)展。我國的模具產(chǎn)量位居世界第三，雖然其數(shù)量甚多但其質(zhì)量與美德日這些模具大國相差是非常大的，其壽命只有他們的一半。可以說一般的工業(yè)大國也是模具制造大國。所以今年來我國的模具工業(yè)會(huì)更大的傾向于加大精密加工設(shè)備在模具中的應(yīng)用的比重，擴(kuò)大計(jì)算機(jī)輔助在模具設(shè)計(jì)中的普及率，還有擴(kuò)大先進(jìn)技術(shù)的使用范圍?，F(xiàn)今，沖壓加工技術(shù)已發(fā)展成為了一種先進(jìn)制造技術(shù)。當(dāng)然沖壓技術(shù) ( 分為分離加工和成形加工兩大類 )

17、無論從理論上或?qū)嵺`上仍會(huì)不斷向前發(fā)展。1.2 沖壓及模具的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓的概念沖壓成形是指在壓力機(jī)上通過模具對板料（金屬或非金屬）加壓，使其產(chǎn)生分離或發(fā)生塑性變形從而得到一定形狀，達(dá)到尺寸和性能要求的零件加工方法。其屬于塑性加工方法之一，又稱之為冷沖壓或者板料沖壓。其模具設(shè)計(jì)是沖壓工藝的核心內(nèi)容。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將其材料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，沒有符合要求的沖模批量沖壓生產(chǎn)就很難以進(jìn)行 7 。 沖壓的特點(diǎn)沖壓成形那個(gè)是一種先進(jìn)的加工方法，其優(yōu)點(diǎn)有:(1) 模具使用壽命長，生產(chǎn)成本低。(2) 可以獲得其他加工方法所不能加工或者難以加工

18、的形狀復(fù)雜的零件。(3) 節(jié)約材料，一般沖壓成形沒有切屑碎料，通常情況下材料的 650k一800k都可以充分利用到生產(chǎn)中， 甚至加工大型零件的廢料還可以被用來加工某些小型制件， 故其成本低。(4) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，具體操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，其對操作人員的技能要求不高。(5) 生產(chǎn)工件的尺寸較精確，其產(chǎn)品還具有高剛度，輕質(zhì)量和低表面粗糙度等優(yōu)點(diǎn)。(6) 沖壓加工的能耗較低，由于沖壓加工是不需要加熱的所以具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。綜上所述沖壓的優(yōu)點(diǎn)其實(shí)有很多，但其也有不足之處。比如由于模具設(shè)計(jì)成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，周期性長不益于工件的小批量生產(chǎn)。 其沖壓加工時(shí)噪音打振動(dòng)大也是屬于兩種公害，還有操

19、作的安全事故也時(shí)有發(fā)生，不過這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科技的進(jìn)步這些問 8題也將會(huì)一一解決的。綜合沖壓所具有的優(yōu)越性其應(yīng)用也是非常廣泛的，列如汽車中、航天、航空、電子、交通、化工、醫(yī)療等等。其深入到制造業(yè)的方方面面。其范圍還在伴隨著越來越先進(jìn)的沖壓技術(shù)越來越大，幾乎整個(gè)行業(yè)都可以看到其身影。在生活中我們每個(gè)人與沖壓工件也是形影不離的，我們所用到手的手表里面有三分之二的都是沖壓件就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件 。綜述上一節(jié)對沖壓特點(diǎn)的描述我們不防把沖壓的應(yīng)用歸述為以下五點(diǎn)：(1 ）以拉深為主。 現(xiàn)如今大部分主要集中

20、在汽車廠、 拖拉機(jī)廠、飛機(jī)制造廠等大型廠，獨(dú)立的大型沖壓拉深廠還很少見。汽車行業(yè)零部件類沖壓，主要是指沖剪成形。這些企業(yè)有許多都在標(biāo)準(zhǔn)件廠，也有一些獨(dú)立的沖壓廠，目前一些汽車廠戒拖拉機(jī)廠的周圍都有許 9多這樣的小廠。(2 ）電器元件的加工， 電器件沖壓件是一個(gè)新型產(chǎn)業(yè)，人們對電器的需求量越來越高，電器的發(fā)展也越來越好。(3 ）家具沖壓件。主要針對一些家具用品，如門、窗的彈簧、還有合頁一些等等，這些家具沖壓廠未來發(fā)展趨勢也越來越大。全世界的鋼材中，大部分是經(jīng)過沖壓來制成成品的。汽車的車身、油箱、散熱器片、鍋爐汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是通過沖壓加工而成的的。儀器儀表、電器、自行

21、車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也是有大量沖壓件的。(4 ）冷沖壓件一般加工再經(jīng)切削加工，僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件。(5 ）生產(chǎn)應(yīng)用方面，沖壓主要是按工藝分類，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用不沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材10料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。沖壓生產(chǎn)中最常用的材料是金屬材料（包括黑色金屬和有色金屬），但有時(shí)也用非金屬材料。非金屬材料只適宜于分離工序。沖壓用金屬材料的供應(yīng)狀態(tài)一般是各種規(guī)格的板料和帶料。板料的尺寸

22、較大，可用于大型零件的沖壓，也可將板料按排樣尺寸剪裁成條料后用于中小型零件的沖壓；帶料（又稱卷料）有各種規(guī)格的寬度，展開長度可達(dá)幾十米，成卷狀供應(yīng)，適應(yīng)于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)送料。材料厚度很小時(shí)也是做成帶料供應(yīng)。對于厚度在 4mm以下的軋制鋼板，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T708一1991規(guī)定，鋼板厚度的精度分為 A（高級精度）、 B（較高級精度）、 C（普通精度）三級。對優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)冷軋薄鋼板，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T710一1991規(guī)定，鋼板的表面質(zhì)量可分為（特別高級的精整表面）、（高級的精整表面）、（較高級的精整表面）、（普通的精整表面）四組，每組按拉深級別又分為 Z（最深拉深）、 S(深拉深 )

23、、P（普通拉深）三級。沖壓材料的選用要考慮沖壓件的使用要求、沖壓工藝要求及經(jīng)濟(jì)性等。一般情況按下列要求選用。( 1）按沖壓件的要求合理選用材料，所選擇的材料至少能在壓力機(jī)上能正常使用，并能有一定的壽命。這樣必須依靠所要完成的沖壓件的條件，使所選材料能夠滿足強(qiáng)度，產(chǎn)量，壽命上的要求。( 2）按沖壓工藝要求合理的選材，對于任何一種沖壓件，要選擇的材料必須要滿足沖壓工藝的要求，能夠穩(wěn)定地成形出不能開裂或起皺的合格產(chǎn)品，這是最基本同時(shí)也是最重要的選材要求。(3)按經(jīng)濟(jì)性要求合理選材 ，所選材料應(yīng)該在滿足使用性能和沖壓工藝要求的前提下，盡量使材料的價(jià)格低廉，來源要方便，經(jīng)濟(jì)性要好，以降低沖壓件的成本。模

24、具的概念及其作用和分類一般在不知道模具這個(gè)概念時(shí)，每個(gè)人對其都有不同的概念，我們生活中接觸到的不同的模具產(chǎn)品讓我們對其非常的好奇，對模具具有一種神秘感，其實(shí)模具實(shí)質(zhì)上就是一種工具，是我們生產(chǎn)中的一種裝備工藝。模具也有簡單復(fù)雜之分這主要?dú)w根于我們對產(chǎn)品的要求。模具制造企業(yè)中有各式各樣的模具，如用于汽車變速箱的壓鑄模，生產(chǎn)塑料的注射模，生產(chǎn)不銹鋼餐具的沖裁模，擠壓模等等。在我們的電子、汽車、電機(jī)、儀器、電器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，其中大部分的零件都是依靠模具成型的。因?yàn)槠溆媚＞呱a(chǎn)零件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜度、高一致性、高生產(chǎn)率、低消耗是其他加工方法所不能比擬的。用模具生產(chǎn)的零件的價(jià)值，往

25、往是模具自身價(jià)值的幾十倍，甚至上百倍，其利益也是巨大的。目前世界模具產(chǎn)品年產(chǎn)值約有 600億美元，日、美、德等工業(yè)發(fā)達(dá)的國家的模具工業(yè)產(chǎn)值早已經(jīng)超過了其機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。由 1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。目前模具生產(chǎn)水平的高低還有技術(shù)的是否成熟已經(jīng)用來衡量一個(gè)國家的產(chǎn)品制造能力高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上甚至決定了綜合國力的發(fā)展水平。模具在現(xiàn)今生產(chǎn)中的作用，可以概括為四點(diǎn)。(1) 現(xiàn)如今的模具早已經(jīng)成為高新技術(shù)的重要主成部分。列如：我們每天使用的計(jì)算機(jī)外殼還有他的許多元器件的制造必須有精密塑料模具和精密沖壓模具；還有我們用的電話手機(jī)等等通信設(shè)備沒有緊密模具的加工也是不

26、行的。不僅僅電子產(chǎn)品如此，在航空領(lǐng)域也離不開精密模具技術(shù)的支持。可以說，現(xiàn)今許多高精度模具它本身就是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)組成的一部分。生產(chǎn)這些模具的企業(yè)已經(jīng)被命名為“高新技術(shù)企業(yè)”。(2) 模具工業(yè)也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域之一。模具制造技術(shù)水平和模具工業(yè)的技術(shù)的提高離不開高新技術(shù)的支持。 CAD/CAM等等作圖軟件在模具成形中的應(yīng)用和快速制造技術(shù)的應(yīng)用對模具的設(shè)計(jì)成形制造技術(shù)有著重要的改革。數(shù)控精密、高效的加工設(shè)備對模具的開發(fā)和模具制造水平的提高有不可估量的作用。敏捷制造、并行工程和虛擬技術(shù)高速加工等先進(jìn)制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用也要有電子信息等高新技術(shù)嫁接，從而這樣來11實(shí)現(xiàn)模具高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化

27、。(3 ）模具工業(yè)作為裝備工業(yè)的一個(gè)組成部分也是基礎(chǔ)工藝裝備，在裝備工業(yè)中自然擁有其重要的地位。因?yàn)閲窠?jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)部門中需要的裝備的零件有很大一部分就是用模具做出來的 12 。模具也用于大量電子部門，好像一個(gè)人，不僅僅要有聰明的腦袋和靈敏的系統(tǒng)，還要有堅(jiān)強(qiáng)的軀干和靈巧的雙手和雙腳來支持其完成任務(wù)。機(jī)械工業(yè)制造的裝備一旦與電子信息技術(shù)嫁接，就如虎添翼。(4 ）模具工業(yè)地位的重要，還在于國民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)其相適應(yīng)，以滿足五大支柱產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需要。機(jī)械設(shè)備、電子汽車工業(yè)需要大量的模具，特別是轎車上的各種大型零件、電子產(chǎn)品上的精密塑料模具和沖壓模具，目前模具不管在質(zhì)量還有數(shù)量上都還 13不能滿足

28、這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。從廣義上講模具可以分為兩類；(1 ）有腔型的模具，如沖裁模，注射模。其通常被叫為模具。(2 ）無腔型的模具，如木模，仿型模。其被叫做模型。有腔型的模具，是通過型腔制造出產(chǎn)品；沒有型腔的模具，是通過仿型復(fù)制出產(chǎn)品，或通過它制造出型腔然后在制造出產(chǎn)品。通常所講的模具市值第一種即有型腔的模具，而把沒有型腔的模具稱之為模型。一個(gè)有實(shí)質(zhì)使用意義的模具，其重要的標(biāo)志之一，就是具有“重復(fù)使用性”?，F(xiàn)實(shí)生活中，常根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的屬性，生產(chǎn)工藝條件等等。從多方面對模具進(jìn)行分類，如沖模、塑料模、壓鑄模等等。1.3 沖壓工序分類冷沖壓加工的零件，由于其形狀、尺寸、精度要求、生產(chǎn)批量、原

29、材料性能等各不相同，因此生產(chǎn)中所采用的冷沖壓工藝方法也是多種多樣，概括起來分為兩大類，即分離工序和成形工序。分離工序是指板料在壓力的作用下，其壓力超過材料的抗剪強(qiáng)度，而沿一定的輪廓斷裂成制件的工序，又稱為沖裁。這段工序可以直接制造平板零件，也可以將已成形的工件從板料上切割下來，修邊等等。成形工序是指板料在壓力的作用下，其應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度（未達(dá)到抗剪強(qiáng)度）而產(chǎn)生的塑性變形，從而獲得一定形狀和尺寸的制件的工序。其包括彎曲、拉伸、拉形、施壓等環(huán)節(jié) 1415 。工序順序的安排可遵循下列原則：(1) 對于帶孔的或有缺口的沖裁件，如果選用單工序模沖裁，一般先落料、再?zèng)_孔或切口。使用級進(jìn)模時(shí)，則應(yīng)先沖孔或切

30、口，再落料。若工件上同時(shí)存在直徑不等的大小兩孔，且相距又較近時(shí)，則應(yīng)先沖大孔再?zèng)_小孔。(2) 對于帶孔的彎曲件，孔位于彎曲變形區(qū)以外，可以先沖孔再彎曲?？孜挥趶澢冃螀^(qū)附近或以內(nèi)，必須先彎曲再?zèng)_孔?？组g距受彎曲回彈的影響時(shí)，也應(yīng)先彎曲再?zèng)_孔。(3) 對于帶孔的拉深件，一般先拉深，再?zèng)_孔。但當(dāng)孔的位置在工件的底部時(shí)，且其孔徑尺寸精度要求不高時(shí)，也可先沖孔再拉深。(4) 對于多角彎曲件，主要從材料變形和材料運(yùn)動(dòng)兩方面安排彎曲的順序。一般先彎外角后彎內(nèi)角，可同時(shí)彎曲的彎角數(shù)決定于零件的允許變薄量。(5) 對于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料的變形流動(dòng)，應(yīng)先成形內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。(6) 所有的孔，

31、只要其形狀和尺寸不受后續(xù)工序的影響，都應(yīng)該在平板坯料上沖處。1.4 沖壓變形的理論基礎(chǔ)塑性變形、塑性與變形抗力的概念塑性變形是指物體在外力作用下會(huì)產(chǎn)生變形，若外力去除以后，物體并不能完全恢復(fù)自己的原有形狀和尺寸。塑性是指物體具有塑性變形的能力稱為塑性，塑性的好壞用塑性指標(biāo)來評定。塑性指標(biāo)是以材料開始破壞時(shí)的變形量表示，它可借助于各種試驗(yàn)方法測定。變形抗力是指在一定的變形條件（加載狀況、變形溫度及速度）下，引起物體塑性變形的單位變形力。變形抗力反映了物體在外力作用下抵抗塑性變形的能力。其中塑性和變形抗力是兩個(gè)不同的概念，通常說某種材料的塑性好壞是指受力后臨近破壞時(shí)的變形程度的強(qiáng)弱，而變形抗力是從

32、力的角度反映塑性變形的難易大小。如奧氏不銹鋼允許的塑性變形程度大，說明它的塑性好，但其變形抗力也大，說明它需要較大的外力才能產(chǎn)生塑性變形。塑性變形對金屬組織和性能的影響金屬受外力作用產(chǎn)生塑性變形后，不僅形狀和尺寸發(fā)生變化，而且其內(nèi)部組織和性能也將發(fā)生變化，這些變化可以歸納為以下四個(gè)方面：(1) 形成了纖維組織 ；(2) 形成了亞組織 ；(3) 產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力；(4) 產(chǎn)生了加工硬化。影響金屬塑性及變形抗力的因素金屬的塑性不是固定不變的，影響因素很多，主要有以下幾個(gè)方面：(1) 金屬的成分和組織結(jié)構(gòu)，一般來說，組成金屬的元素越少 ( 如純金屬和固體 ) 、晶粒愈細(xì)小、組織分布愈均勻，則金屬的塑性愈

33、好。(2) 變形時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，金屬變形時(shí)，壓應(yīng)力的成分愈多，金屬愈不易破壞，其可塑性也就愈好。與此相反，拉應(yīng)力則易于擴(kuò)展材料的裂紋與缺陷，所以拉應(yīng)力的成分愈大，愈不利于金屬可塑性的發(fā)揮。(3) 變形溫度，變形溫度對金屬的塑性有重大影響。就大多數(shù)金屬而言，其總的趨勢是：隨著溫度的升高，塑性增加，變形抗力降低（金屬的軟化）。(4) 變形速度，變形速度是指單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)變的變化量，但在沖壓生產(chǎn)中不便控制和計(jì)量，故以壓力機(jī)滑塊的移動(dòng)速度來近似反映金屬的變形速度。一般情況下：對于小型件的沖壓，一般可以不考慮速度因素，只需考慮設(shè)備的類型、標(biāo)稱壓力和功率等；對于大型復(fù)雜件，宜采用低速成形（如采用液壓機(jī)或低速壓

34、力機(jī)沖壓）。另外，對于加熱成形工序，變形速度比較敏感的材料（如不銹鋼、耐熱合金、鈦合金等），也宜低速成形。(5) 尺寸因素，同一種材料，在其他條件相同的情況下，尺寸越大，塑性越差。這是因?yàn)椴牧铣叽缭酱?，組織和化學(xué)成分越不一致，雜質(zhì)分布越不均勻，應(yīng)力分布也不均勻。例如厚板沖裁時(shí)，產(chǎn)生剪裂紋時(shí)凸模擠入板料的深度與板料厚度的比值 ( 稱為相對擠入深度) 比薄板沖裁時(shí)小。1.5 沖壓模具的設(shè)計(jì)流程及要點(diǎn)（ 1）確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式根據(jù)所確定的工藝方案和沖壓件的形狀特點(diǎn)、精度要求、生產(chǎn)批量、模具制造條件、操作方便及安全的要求，以及利用現(xiàn)有通用機(jī)械化、自動(dòng)化裝置的可能，選定沖模類型及結(jié)構(gòu)草圖。（ 2）選

35、擇工件定位方式：1) 工件在模具中的定位主要考慮定位基準(zhǔn)，上料方式，操作安全可靠等因素。2) 選擇定位基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)盡可能與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，如果不重合，就需要根據(jù)尺寸鏈計(jì)算，重新分配公差， 把設(shè)計(jì)尺寸換算成工藝尺寸。 不過，這樣將會(huì)使零件的加工精度要求提高。當(dāng)零件是采用多工序分別在不同模具上沖壓時(shí)，應(yīng)盡量使各工序采用同一基準(zhǔn)。3) 為使定位可靠，應(yīng)選擇精度高、沖壓時(shí)不發(fā)生變形和移動(dòng)的表面作為定位表面。4) 沖壓件上能夠用做定位的表面隨零件的形狀不同而不同，平板零件最好用相距較遠(yuǎn)的兩孔定位，或者一個(gè)孔和外形定位。彎曲件可用孔或形體定位。拉深件可用外形、底面或切邊后的凸緣定位。（3）選擇卸料方式為了沖壓后

36、卡在凸模上、凸凹模上的制件或廢料卸掉。將制件從凹模中推出來（凹模在上模）或頂出來（凹模在下模），以保證下次沖壓正常進(jìn)行。設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須正確選擇卸料方式和設(shè)計(jì)卸料裝置。在選用壓料、卸料裝置的形式時(shí)，應(yīng)考慮操作方式，即板料送進(jìn)和定位是手動(dòng)操作還是自動(dòng)化操作。出料方式是上出料，還是下出料。壓料、卸料裝置根據(jù)沖壓件平整度要求或料的厚薄來決定。一般情況對于沖裁較硬、較厚且精度要求不是非常高的工件， 可選擇剛性卸料方式。 對于沖裁料厚度在 1.5mm 以下，且要求沖裁件比較平整的，可選擇彈性卸料方式。對于彎曲、拉深等成形零件的卸料方式選擇及卸料裝置的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮既不損壞成形部位，又能滿足卸料要求的卸料裝

37、置。卸料裝置設(shè)計(jì)的正確與否，直接影響工件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和操作安全程度。(4 ）進(jìn)行必要的模具設(shè)計(jì)計(jì)算：1) 計(jì)算模具壓力中心。2) 計(jì)算或估算模具各主要零件（凹模、凸模固定板、墊板、凸模）的外形尺寸，并確定標(biāo)準(zhǔn)模架以及卸料橡膠或彈簧的自由高度等。3) 確定凸、凹模的間隙，計(jì)算凸凹模工作部分尺寸。（5）繪制模具總圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件圖根據(jù)上述分析，計(jì)算及方案論證后，繪制模具總裝配圖及零件圖。1.6 本文研究的目的及其意義綜合運(yùn)用和鞏固機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)課程的基本理論和專業(yè)知識，培養(yǎng)從事模具設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的初步能力，為實(shí)際工作打下良好的基礎(chǔ)。培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。經(jīng)過該設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該能全面理解掌握沖

38、壓工藝，模具設(shè)計(jì)以及制造等相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容。掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法以及步驟，還有模具零件所常用加工方法和工藝規(guī)程的編制，模具裝配總工藝的制定。能夠獨(dú)立解決在制定沖壓工藝中的規(guī)程，設(shè)計(jì)沖模的結(jié)構(gòu)、編制模具零件加工工藝規(guī)程中出現(xiàn)的問題。會(huì)查閱技術(shù)文獻(xiàn)和資料，以完成從事沖壓技術(shù)工作的人員在模具設(shè)計(jì)與制作方面所必須具備的基本能力訓(xùn)練。培養(yǎng)認(rèn)真負(fù)責(zé)、踏實(shí)細(xì)致的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度，強(qiáng)化質(zhì)量意，識的時(shí)間觀念，養(yǎng)成良好的職業(yè)習(xí)慣。工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度加快，對模具的要求越來越高，因此我們必須意識到，對模具設(shè)計(jì)的研究的目的和意義在于能夠很好的認(rèn)識模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位的重要性。2 沖

39、壓模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.1 零件的工藝分析沖壓所用的材料，不僅要滿足沖壓件的使用要求，還應(yīng)滿足沖壓工藝的要求和后續(xù)加工（如切削加工、電鍍、焊接等）的要求。沖壓工藝對材料的基本要求主要是：( 1) 具有良好的沖壓成形性能，對于成形工序，為了有利于沖壓變形和沖壓件質(zhì)量的提高，材料應(yīng)具有良好的沖壓成形性能，即應(yīng)具有良好的塑性。對于分離工序，只要求材料有一定的塑性，而對材料的其他成形性能指標(biāo)沒有嚴(yán)格的要求。( 2) 具有比較高的表面質(zhì)量，材料的表面應(yīng)光潔平整，無氧化皮、劃傷、分層等缺陷。因?yàn)楸砻尜|(zhì)量比較好的材料，成形時(shí)是不易破裂的，也不易擦傷模具的，沖件的質(zhì)量也是不錯(cuò)的。( 3) 材料厚度的公差應(yīng)該符合國家

40、標(biāo)準(zhǔn)的，因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適用于一定厚度的材料，若材料的厚度公差太大， 不僅直接影響沖件的質(zhì)量， 還可能導(dǎo)致模具或壓力機(jī)的損壞。沖壓模具按加工要求的不同分為沖裁， 拉深，彎曲和成形模。 沖裁模，也稱之為沖剪，就是將板料沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。其中沖裁是沖壓中最基本的沖壓工藝，所有的沖壓零件都要經(jīng)過沖裁這一工序。而往往為了方便我們通常將沖裁工藝和其他工藝一起使用，使我們的零件一次性成型。所以沖裁模按工序組合一般可分為單工序沖裁模，連續(xù)沖裁模，復(fù)合沖裁模。如圖 2.1此為本論文所需要討論其模具制造的零件。圖 2.1零件圖如圖 2.1技術(shù)要求：材料 Q235，Rm=320MPa。本

41、文筒形軸承保持架。其結(jié)構(gòu)簡單，材料為Q235鋼，是一種低碳鋼，可塑性還好硬度不大。為了保證軸承工作時(shí)所要求的強(qiáng)度以及剛度，此工件需板厚為 2.9mm的鋼板加工而成。2.2 模具的總體工藝方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從零件的外形來看有兩套方式來完成此零件的制作。如下：沖裁 +拉深兩套模具成形；落料拉深復(fù)合模具一次性成形。由于考慮到此工件需要 2.9mm厚的板料制造。其板料較厚對復(fù)合模具的凹凸模損害較大，會(huì)影響凹凸模的強(qiáng)度，又因?yàn)閺?fù)合模具制造精度高，成本高，制造周期性長。這樣從經(jīng)費(fèi)和生產(chǎn)時(shí)間考慮不適宜由復(fù)合模具完成。那么此零件便由兩個(gè)單工序模具來完成，單工序模具簡單，制造周期短，其也有一定的通用性，所以對于本產(chǎn)

42、品的設(shè)計(jì)要求也是完全符合的。本文將會(huì)采用沖裁拉深兩道工序來完成零件加工，接下來將是對這兩套模具的設(shè)計(jì)。其中落料模具是后式有向?qū)經(jīng)_裁模，其中導(dǎo)柱和導(dǎo)套連接上模座和下模座，使凹凸模的間隙不變。其中拉伸模是用無壓邊圈式拉深模其結(jié)構(gòu)簡單便于安裝，制造周期也小。已知需要兩套模具將對兩套模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：（1）落料模，考慮到此零件的批量生產(chǎn)，要求模具的壽命要長，凹凸模之間的沖裁間隙要得到保證所以選用導(dǎo)柱式單工序沖裁模。該模具的上下模座通過導(dǎo)柱導(dǎo)套向?qū)?，不宜偏差。該模具的工作零件為凹、凸模；定位零件為?dǎo)料板；卸料零件為固定卸料板；導(dǎo)向零件為導(dǎo)柱導(dǎo)套；連接固定類零件為模柄、上下模座還有凸模固定板。（2）拉

43、伸模，考慮到板料厚度2.9mm，塑性較好在拉伸的過程中是不易起皺的。零件t / D 值較小，則拉深模不采用壓邊裝置。該模具的工作零件為凹、凸模；定位零件是定位板；連接固定零件時(shí)模柄、上下模、凸模固定板。對于精度落料模的毛坯為圓形，一般圓形件可按 IT6 、 IT7級，通過查詢標(biāo)準(zhǔn)公差表其凸、凹模公差為 0.022、 0.035。拉深模按 IT10 級取值。卸料方案落料模，板料的定位分為橫向和縱向兩種。這里選擇橫向，橫向只需要保證條料的送進(jìn)方向。所以只需要用導(dǎo)料板，使條料能夠順利不偏差的前進(jìn)。落料模的卸料主要是出去緊箍在凸模上的條料或者制件。這里采用固定卸料板，其卸料力大，可以用于厚度較大的零件

44、。同時(shí)本文落料的方式是向下，毛坯從凹模的型腔內(nèi)落下，固采用固定卸料板。拉深模的定位主要是將落料下來的半成品地位，所以只要用一個(gè)外形定位板，把毛坯直接放進(jìn)定位板上面的孔，然后凸模落下進(jìn)行拉深。壓力機(jī)方面壓力機(jī)規(guī)格的選擇主要依據(jù)沖壓件尺寸、變形力大小及模具尺寸等。初選壓力機(jī)時(shí)主要選擇壓力機(jī)的公稱壓力、行程次數(shù)等參數(shù)，閉合高度要在模具零件設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行必要的校核在確定具體尺寸。一般選取所計(jì)算的 1.8倍。沖壓設(shè)備規(guī)格的確定(1) 選擇的壓力設(shè)備的類型需要根據(jù)要完成的沖壓工藝來確定以及生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等。一般情況中小型部裁件，采用開式機(jī)械壓力機(jī)。中型沖壓件生產(chǎn)一般采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)。(2) 規(guī)格的確定一般根據(jù)沖壓設(shè)備部的壓件的尺寸模具的尺寸和沖壓力來確定。一般情況所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力。壓力機(jī)閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度應(yīng)該相適應(yīng)，就是沖模的閉合高度應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度兩者之間。壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并且要大點(diǎn)。3 沖壓工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算3.1 修邊余量的確定由于材料的各