蓋板零件的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

ＸＸＸ：蓋板零件的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)36-37--蓋板零件的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)摘要沖壓生產(chǎn)是一種先進(jìn)的金屬加工方法。它是利用模具和沖壓設(shè)備對板材金屬進(jìn)行加工，通過沖壓生產(chǎn)可以獲得所屬要的零件形狀和尺寸。本課題是蓋板零件的沖壓模具的設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)零件的尺寸、材料、生產(chǎn)批量等要求，分析零件的工藝性，確定沖裁工藝路線方案，從而設(shè)計(jì)一套復(fù)合模具，在保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，盡量的提高材料的利用率和生產(chǎn)效率。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，采用CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)可以準(zhǔn)確、快速的完成模具設(shè)計(jì)制造。本文主要是介紹說明了蓋板零件成形的各個工序及其模具的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時，對主要零件的設(shè)計(jì)和裝配要求技術(shù)進(jìn)行了分析。設(shè)計(jì)時考慮到模具設(shè)計(jì)合理、簡單，便于制造和修模，有利于縮短模具生產(chǎn)制造周期，降低成本。關(guān)鍵詞：蓋板零件；工藝路線；復(fù)合模；模具設(shè)計(jì)AbstractStampingproductionisakindofadvancedmetalprocessingmethod.Itistheuseofmouldandstampingequipmenttocarryontheprocessingofsheetmetal.Throughstampingproduction,wecangettheshapeandsizeofthepartswhichweneed.Thistopicisaboutthedesignofthestampingmouldforthecoverparts.Accordingtorequirementsofpartsize,material,productionbatch,etc.weshouldanalyzethemanufacturabilityofparts,anddetermineamediummanufactureroutetodesignasetofcompoundmould.Wenotonlyshouldensurethesizeandshapeoftheworkpiecepositionaccuracyrequirements,butalsotrytoimprovematerialutilizationandproductionefficiency.Alongwiththeunceasingdevelopmentofcomputertechnology,itisaccurateandfasttousetheintegrationtechnologyofCAD/CAE/CAMtocompletethediedesigningandmanufacturing.Thispapermainlyillustratestheflatpartsformingprocessandthemoldofeachdesignandsizecalculation,thestructuraldesignofthemainparts,meanwhile,thedesignandassemblyrequiredtechnologiesareanalyzed.Whendesigning,weconsiderthatthediestructureshouldbereasonableandsimpletomanufactureandrepairandadvantageoustoreducethemanufacturingcycleofdieproductionandthecosts.Keywords:coverparts;Theprocessroute;Compositemodulus;Molddesign目錄摘要 IAbstract II插圖清單 III表格清單 IV引言 -1-第1章 緒論 -2-1.1我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 -2-1.2沖壓模的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 -3-1.3外國模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r -3-1.4課題研究的內(nèi)容 -4-第2章零件的工藝分析 -5-2.1設(shè)計(jì)題目內(nèi)容 -5-2.2材料的性能 -5-2.3沖壓成型工藝分析 -5-2.4沖裁工藝方案的確定 -5-2.5模具結(jié)構(gòu)型式的確定 -5-2.6排樣的確定 -5-2.6.1搭邊值的確定 -6-2.6.2確定條料步距 -6-2.6.3畫出排樣圖 -6-2.6.4毛坯材料利用率的計(jì)算 -6-2.7沖裁壓力中心的確定 -6-2.8各部分工藝力的計(jì)算 -7-2.8.1落料力、沖孔力的計(jì)算 -7-2.8.2彎曲力的計(jì)算 -7-2.8.3卸料力、頂件力、推件力的計(jì)算 -8-2.9總力的計(jì)算 -9-2.10壓力機(jī)的選擇 -9-2.11本章小結(jié) -9-第3章 模具的結(jié)構(gòu)計(jì)算 -10-3.1凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 -10-3.1.1確定凸、凹模間隙及制造公差 -10-3.1.2落料是凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 -11-3.1.3沖孔時凸凹模刃口尺寸計(jì)算 -12-3.1.4彎曲凸、凹模的刃口尺寸計(jì)算 -13-3.2選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 -14-3.3模具各零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 -15-3.3.1彎曲凹模設(shè)計(jì) -15-3.3.2沖孔凸模的設(shè)計(jì) -15-3.3.3凸凹模的設(shè)計(jì) -16-3.3.4凸模固定板的設(shè)計(jì) -17-3.3.5墊板的設(shè)計(jì) -17-3.3.6定位零件的設(shè)計(jì) -17-3.3.7模柄的選擇 -17-3.3.8連接件與緊固件的選取 -18-3.3.9下模板的確定 -18-3.4模具材料的選用 -19-3.5本章小結(jié) -19-第4章模具的裝配圖的設(shè)計(jì) -20-4.1零件的技術(shù)要求 -20-4.2裝配技術(shù)要求 -20-4.3復(fù)合模具的安裝調(diào)試要求 -21-4.3.1復(fù)合模安裝要求 -21-4.3.2復(fù)合模的調(diào)試要求 -21-4.4主要組件的裝配 -21-4.5模具的裝配圖 -21-4.6模具的工作過程 -22-4.7本章小結(jié) -22-結(jié)論與展望 -23-致謝 -24-參考文獻(xiàn) -25-附錄A外文文獻(xiàn) -26-附錄B主要參考文獻(xiàn)題錄及摘要 -36-實(shí)習(xí)報告 -38-插圖清單圖2-1零件圖………………5圖2-2排樣圖………………6圖3-1彎曲凸?！?7圖3-2圓型凸模型式………………………17圖3-3沖孔凸模……………18圖3-4凸凹?！?8圖3-5模柄…………………19圖3-6下模座………………20圖4-1彎曲—沖孔復(fù)合模具裝配圖………24表格清單表2-1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)……………………9表2-2壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)…………………9表3-1沖裁模初始雙面間隙Z……………15表3-2模架規(guī)格選用………………………15引言本課題研究的是蓋板零件的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)。沖壓是利用沖模在壓力機(jī)上對金屬（或非金屬）板料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑料變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。由于通常是在常溫下進(jìn)行的，所以又稱之為冷沖壓。又由于它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。所以該模具設(shè)計(jì)是一個典型的沖壓模具設(shè)計(jì)。在大批量的生產(chǎn)加工過程中降低產(chǎn)品的制造成本，就要從合理的加工工藝及簡單耐用的模具方面考慮，在模具設(shè)計(jì)中如何以最佳的方案作出最優(yōu)的產(chǎn)品，這是該設(shè)計(jì)讓我深深思考的問題。我努力做到提高模具的生產(chǎn)效率，并減輕工作量，節(jié)約能源，降低成本，保護(hù)操作者的人身安全。通過做本課題，在熟練掌握CAD繪圖軟件的基礎(chǔ)上，利用所學(xué)的模具分析和設(shè)計(jì)知識，對現(xiàn)有的零件進(jìn)行沖壓工藝分析，并通過計(jì)算機(jī)繪圖軟件進(jìn)行相應(yīng)模具的二維和三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，提高模具設(shè)計(jì)和分析的效率?？墒刮覍W(xué)會利用二維和三維CAD繪圖軟件對模具進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，提高實(shí)踐動手能力，熟悉設(shè)計(jì)的過程并對設(shè)計(jì)過程有個整體把握，并能將所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)際工作當(dāng)中，為今后進(jìn)行和去公司從事設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。緒論1.1我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其產(chǎn)能增加較快；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這兩個省的模具產(chǎn)值已占全國總產(chǎn)值的6成以上。我國模具總產(chǎn)值雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德國、美國、日本、法國、意大利等發(fā)達(dá)國家落后許多，也要比英國、加拿大、西班牙、韓國、新加坡等落后。落后和差距主要表現(xiàn)在下列5方面：1.供不應(yīng)求，國內(nèi)自配率只有70%左右。其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右。2.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。我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間(分廠)，自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，國外70%以上是商品模具；國內(nèi)模具總產(chǎn)值中，大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具所占比例不足30%，國外在50%以上。3.產(chǎn)品水平和國際水平相比還有很大差距，模具生產(chǎn)周期比國際水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度等方面。4.能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場經(jīng)濟(jì)中常處于被動地位。隨之而來的是我國模具企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，大都微利，不少企業(yè)虧損，缺乏后勁。

5.技術(shù)水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。根據(jù)模具行業(yè)實(shí)際情況，今后發(fā)展進(jìn)步的重點(diǎn)應(yīng)放在如下方面：

1.制訂法律法規(guī)，出臺相應(yīng)政策，引導(dǎo)投資方向。建議借鑒日本在20世紀(jì)六七十年代的幾個振興法(振興措施)及其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對我國模具工業(yè)振興的具體對象，制訂我們的法律法規(guī)。2.加快體制改革，努力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。目前模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。主要表現(xiàn)在企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)及進(jìn)出口結(jié)構(gòu)等方面。“十一五”期間應(yīng)在有關(guān)政策的引導(dǎo)下，采取積極措施進(jìn)行調(diào)整，使之逐步合理化。3.堅(jiān)持?jǐn)U大開放，加強(qiáng)國內(nèi)外企業(yè)之間的交流與合作，進(jìn)一步加強(qiáng)吸收外資工作的力度，積極引進(jìn)技術(shù)和裝備。4.在國家有關(guān)部門大力支持下，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，推進(jìn)模具行業(yè)科技開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)工作，組織行業(yè)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研重點(diǎn)單位，分工合作，聯(lián)合作戰(zhàn)，爭取早出成果，多出成果，共同享受成果，并加速成果產(chǎn)業(yè)化，以迅速提高行業(yè)的技術(shù)水平。5.用電子信息工程等高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)改造企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，將先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。6.制訂和完善模具標(biāo)準(zhǔn)，組織模具標(biāo)準(zhǔn)件大批量規(guī)?；a(chǎn)，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)需銜接，促進(jìn)模具行業(yè)發(fā)展。7.加強(qiáng)人才培訓(xùn)，提高人才素質(zhì)。

8.努力發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具鋼和各種先進(jìn)適用的模具加工和測試設(shè)備，以及刀具、夾具，努力改善模具行業(yè)和有關(guān)的周邊配套條件。1.2沖壓模的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢近年來，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)到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。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(jì)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(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢：1.全面推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)2.高速銑削加工發(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。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。3.模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)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。4.電火花銑削加工削加工技術(shù)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。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，目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用率已達(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)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。模具熱處理和表面處理技術(shù)是能否充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。7.模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質(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

1.3外國模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r國外發(fā)達(dá)國家的模具廠大體分為獨(dú)立的模具廠和隸屬于一些大的集團(tuán)公司的模具廠，一般規(guī)模都不大，但專業(yè)化程度高，生產(chǎn)效率極高。國外模具企業(yè)一般不超過100人，多數(shù)在50人以下。在人員結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、營銷人員超過30%，管理人員在5%以下。我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到25～30萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％。國內(nèi)模具企業(yè)中一些私營、合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國外差不多。國外模具企業(yè)對人員素質(zhì)要求較高，技術(shù)人員一專多能，一般能獨(dú)立完成從工藝到工裝的設(shè)計(jì)；操作人員具備多種操作技能；營銷人員對模具的了解和掌握很深。國內(nèi)模具企業(yè)分工較細(xì)，缺乏綜合素質(zhì)較高的人員。國外模具企業(yè)CAD/CAE/CAM的技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,逆向工程、快速原型制造鑄造模具的使用也比較多。國內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經(jīng)不大，有些已經(jīng)達(dá)到國外水平。但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大的。不過在模具材料方面，隨著國外技術(shù)的引進(jìn)和中國研發(fā)能力的提高，差距在逐漸縮小。國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。在模具的價格和制造周期上，國外模具價格一般是國內(nèi)模具的5-10倍，制造周期是2-3倍。在這兩方面應(yīng)該說國內(nèi)模具企業(yè)還是具有一定競爭優(yōu)勢的。1.4課題研究的內(nèi)容1.從老師指定的零件圖入手，根據(jù)零件的材料與厚度，進(jìn)行工藝分析與計(jì)算。初步確定零件的加工制造工藝。確定模具的類型，選擇多工序復(fù)合模。根據(jù)制件的形狀確定加工工序。2.要進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)還需要選擇模架，初步擬定選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，尺寸規(guī)格的選擇還需要進(jìn)一步的計(jì)算。本次設(shè)計(jì)先設(shè)計(jì)出排樣圖，計(jì)算出搭邊值，這要考慮到提高原材料的利用率。確定模具的壓力中心后計(jì)算沖裁力，頂件力，彎曲力等，算出總力后即可根據(jù)模具設(shè)計(jì)大典選擇壓力機(jī)的種類及型號。之后計(jì)算模具的刃口尺寸。再確定模具的主要結(jié)構(gòu)要素，如確定送料方式，確定卸料方式。選擇各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸，有上模板、固定板、凹模、卸料板、固定板、下墊板的尺寸。再確定一下螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量與尺寸。3.進(jìn)行模具的裝配圖與零件圖的設(shè)計(jì)。查找零件與裝配的技術(shù)要求，以及各零件的材料、硬度和規(guī)格，最后用計(jì)算機(jī)繪制正式的裝配圖，再由指導(dǎo)教師指定零件圖，用計(jì)算機(jī)繪出圖紙，標(biāo)明尺寸，技術(shù)要求以及形位公差、粗糙度等，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無誤后，CAD出圖。撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，最后進(jìn)行修改，工作即可完成。第2章零件的工藝分析2.1設(shè)計(jì)題目內(nèi)容圖2-1零件圖原始資料：如圖2-1所示蓋板零件材料：為Q235；厚度：為3mm；生產(chǎn)批量：屬于大批量生產(chǎn)2.2材料的性能Q235是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。Q代表的是這種材質(zhì)的屈服，后面的235，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在235左右。并會隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。保證機(jī)械性能,不保證化學(xué)成分,不能熱處理,機(jī)械性能較低,比較常用,價格便宜。2.3沖壓成型工藝分析此工件為Q235，厚度為3mm,具有良好的沖壓性能，適合沖裁，具有良好的沖壓工藝性。主要工藝難點(diǎn)在于兩個精度要求，及其零件的形狀不規(guī)則，在大批量的生產(chǎn)條件下，要保證生產(chǎn)效率。選取合理的模具類型、結(jié)構(gòu)，采用最經(jīng)濟(jì)的制模工藝。因?yàn)樵摿慵寺淞?、沖孔、彎曲這三道工序，對于彎曲的回彈,可以用減小間隙的方法來避免或減小回彈。該沖壓件的形狀較為簡單對稱,彎曲部分有R=2.5mm的圓角過渡。除孔mm和mm有精度要求外,其余尺寸精度要求不高。Q235鋼沖壓性能較好,孔與外緣的壁厚較大,復(fù)合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強(qiáng)度。因此,該工件可選用落料、沖孔及彎曲復(fù)合模加工。2.4沖裁工藝方案的確定通過工藝分析我做出了兩個方案：（1）落料、沖孔、彎曲在同一模具中加工成型；（2）兩套復(fù)合模具，落料、沖定位孔為一套模具，沖孔和彎曲在一套模具。從模具的復(fù)雜程度和指導(dǎo)難度考慮，我選用方案（2），在方案（2）中我采用一模兩件的加工方式，提高生產(chǎn)效率。2.5模具結(jié)構(gòu)型式的確定模具結(jié)構(gòu)型式的確定是一項(xiàng)關(guān)鍵的內(nèi)容。它直接關(guān)系到?jīng)_壓過程的生產(chǎn)效率、沖壓件的生產(chǎn)成本、沖壓件的質(zhì)量和尺寸精度以及模具壽命的高低。必須考慮到工件成形后，如何脫模方便。一般情況下：正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。倒裝式復(fù)合模成形后工件留在上模，只須在上模裝一推出裝置，借助模具的合模力就可以輕松的將工件給卸下來。綜合考慮，兩套模具都采用倒裝復(fù)合模。2.6排樣的確定2.6.1搭邊值的確定排樣時，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，便于送料。搭邊數(shù)值取決于以下因素：（1）件的尺寸和形狀。（2）材料的硬度和厚度。（3）排樣的形式（直排、斜排、對排等）。沖裁金屬材料的搭邊值查得搭邊值a=3mm,b=4mm2.6.2確定條料步距簡單計(jì)算零件展開后的長度L=190.68mm，零件寬度b=40mm步距：l=b+a=40+3=43mm（2-1）寬度：B=L+2×b=190.68+2×4=198.68mm（2-2）2.6.3畫出排樣圖根據(jù)以上的內(nèi)容，可以確定出制件的排樣圖，如圖2-2所示。圖2-2排樣圖2.6.4毛坯材料利用率的計(jì)算零件所用的（2-3）材料的利用率為（2-4）2.7沖裁壓力中心的確定如對毛坯進(jìn)行加工必須要用到壓力機(jī)。而壓力機(jī)位置的確定必須先確定壓力中心。其出公式如下：（2-5a）（2-5b）本次設(shè)計(jì)中制件的結(jié)構(gòu)為中心對稱圖形，且材料分布均勻，因此壓力中心的位置一定在制件的中心位置，即中心點(diǎn)處。2.8各部分工藝力的計(jì)算對模具的運(yùn)動過程進(jìn)行分析，可知第一套模具一共要有落料力、沖孔力、卸料力、推件力、壓料力。這五種力的共同作用才能完成模具的運(yùn)動。這幾種力是為了壓力機(jī)的選擇做準(zhǔn)備。第二套模具有沖孔力、彎曲力、頂件力、卸料力四種力共同作用完成零件的成型，并為選壓力機(jī)做準(zhǔn)備。2.8.1落料力、沖孔力的計(jì)算（2-6）式中——沖裁力（N）；——工件外輪廓、或孔的周長(mm)；——材料厚度（mm）,t=3mm；——材料的抗拉強(qiáng)度,查得。所以式中——分別為毛坯落料力、沖孔力2.8.2彎曲力的計(jì)算U形件彎曲（2-7）式中——自由彎曲力（N）；K——安全系數(shù)，一般取K=1.3；B——彎曲件的寬度（mm）；T——彎曲件的材料的厚度（mm）；r——彎曲件的內(nèi)圓角半徑（mm）；——彎曲材料的抗拉強(qiáng)度（），查課本1.6，取440則所以第二套模具的沖裁力為：2.8.3卸料力、頂件力、推件力的計(jì)算（2-8）（2-9）（2-10）式中、、分別為卸料力、推件力、頂件力的系數(shù)，由表2-1取=0.04，=0.045，=0.05。對于設(shè)有頂尖裝置或壓料裝置的彎曲模，頂件力或卸料力課近似取自由彎曲力的30%~80%，且在一定范圍內(nèi)可以視實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。F、、、依次為沖裁力、卸料力、推件力、頂件力（N）。此設(shè)計(jì)中的第一套模具當(dāng)中的卸料力、頂件力、推件力分別為：第二套模具的卸料力、頂件力、推件力分別為：表2-1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)材料及厚度（mm)鋼≤0.10.065～0.0750.10.14＞0.1～0.50.045～0.0550.0630.08＞0.5～2.50.04～0.050.0550.06＞2.5～6.50.03～0.040.0450.05＞6.50.02～0.030.0250.03鋁、鋁合金0.025～0.080.03～0.07紫銅、黃銅0.02～0.060.03～0.092.9總力的計(jì)算所有在模具工作過程中產(chǎn)生的力已算出，取所有力之和即求出總力則（2-11）（2-12）為安全起見，防止設(shè)備超載，公稱壓力按總壓力的1.3倍來計(jì)算2.10壓力機(jī)的選擇按照公稱壓力選取壓力機(jī)。經(jīng)查閱模具大典，可選取公稱壓力為1000kN和160kN開式可傾工作臺壓力機(jī)，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)為如表2-2所示。表2-2壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)公稱壓力/kN1000160發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點(diǎn)距離/mm105滑塊固定行程/mm14070標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于）（次/min）60115（最大閉合高度）活動臺位置（最低/最高）/mm500/260300/160閉合高度調(diào)節(jié)量/mm11060（標(biāo)準(zhǔn)型）滑塊中心到機(jī)身距離（孔深）/mm320160（標(biāo)準(zhǔn)型）工作臺尺寸（左右×前后）/mm900×600450×300（標(biāo)準(zhǔn)型）工作臺孔尺寸（左右×前后）/mm420×230220×110（標(biāo)準(zhǔn)型）工作臺孔尺寸（直徑）/mm300160（標(biāo)準(zhǔn)型）立柱間距離（不小于）/mm420220模柄孔尺寸（直徑×深度）/mm工作臺板厚度/mm110602.11本章小結(jié)本章節(jié)主要是對零件進(jìn)行工藝分析與計(jì)算，確定了制件的沖裁方案、排樣圖，計(jì)算出了毛坯的尺寸和材料的利用率，選定壓力機(jī)確定了壓力中心，以及計(jì)算出各工藝力，最后通過計(jì)算出總壓力、公稱壓力選擇了壓力機(jī)。模具的結(jié)構(gòu)計(jì)算3.1凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算是本次設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)解決的對象，其中包括落料的凸、凹模刃口尺寸；以及沖孔的凸、凹模刃口尺寸。在確定工件零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對比較簡單，適合采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按照凸模和凹模分開加工的方法。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的凸凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。缺點(diǎn)是為了保證初始間隙在合理的范圍內(nèi)，需要采用較小的凸模、凹模公差才能滿足的要求。3.1.1確定凸、凹模間隙及制造公差查《實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)》表3-18得凸、凹模間隙材料除了和有公差要求外其余為自由公差，取IT14級，則X=0.75，凸凹模制造公差按IT7級精度選取，由《實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)》附錄表D查得：對于沖孔：=0.018mm對于沖孔：=0.012mm；對于落料尺寸10.338mm：=0.018mm；對于落料尺寸26mm:=0.021mm；對于落料尺寸40mm:=0.025mm；對于落料尺寸161mm:=0.040mm。3.1.2落料是凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算查詢《沖壓工藝學(xué)》根據(jù)公式，落料以凹模為基準(zhǔn)（3-1）（3-2）式中、——落料凹模刃口名義尺寸（mm）。、——凸、凹模的制造公差；——最小沖裁間隙；——磨損系數(shù),與沖件精度有關(guān)；——沖裁件的公差，未注公差的毛坯尺寸按照IT14設(shè)計(jì)；——落料件公稱尺寸（mm）；所以落料（10.338mm）:式中x查《實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)》表3-17得，x=0.75；查附錄表D，=0.43落料（26mm）:式中x查《實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)》表3-17得，x=0.5；查附錄表D，=0.52落料（40mm）:式中x查《實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)》表3-17得，x=0.5；查附錄表D，=0.62落料（161mm）:式中x查《實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)》表3-17得，x=0.5；查附錄表D，=1.03.1.3沖孔時凸凹模刃口尺寸計(jì)算式中查詢《沖壓工藝學(xué)》根據(jù)公式，沖孔以凸模為基準(zhǔn)（3-3）（3-4）式中——沖件的公稱尺寸（mm）；、——沖孔凸、凹模刃口尺寸(mm)；、——凸、凹模的制造公差；由表3-1查??；——最小雙邊合理間隙（mm）；——磨損系數(shù),與沖件精度有關(guān)；——沖裁件的公差，未注公差的毛坯尺寸按照IT14設(shè)計(jì)；所以沖孔（）：式中x查《實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)》表3-17得，x=0.75；查附錄表D，=0.43沖孔（）：式中x查《實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)》表3-17得，x=0.75；查附錄表D，=0.303.1.4彎曲凸、凹模的刃口尺寸計(jì)算彎曲凸、凹模間隙，凸、凹模制造公差按IT7級精度選取(3-5)凹模寬度尺寸(3-6)凸模寬度應(yīng)按凹模寬度尺寸配制，并保證單方面間隙為C，即(3-7)式中——彎曲凹、凸模寬度尺寸（mm）；L——彎曲件外形基本尺寸（mm）；C——彎曲模單邊間隙（mm）；——彎曲件偏差（mm）；、——彎曲凸模、凹模制造公差，采用IT7級。則表3-1沖裁模初始雙面間隙Z（mm）板料厚度軟鋁純銅.黃銅含碳（0.08-0.2）%的軟鋼杜拉鋁含碳（0.3-0.4）%的軟鋼硬鋼含碳（0.5-0.6）%ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.50.0200.0300.0250.0350.0300.0480.0350.0451.00.0400.0640.0500.0700.0600.0880.0700.0901.50.0600.0960.0750.1050.0900.1280.1050.1352.00.0800.1300.1000.1400.1200.1680.1400.1802.50.1000.1600.1350.17501500.2080.1750.2253.00.1200.1940.1700.2100.1800.2480.2100.2703.2選用模架、確定閉合高度及總體尺寸設(shè)計(jì)第二套沖壓模具，根據(jù)壓力機(jī)的選擇就可以初步選擇模架以及閉合高度。彎曲凹模高度H=(3-8)取H=44mm，彎曲凹模的最小厚度取36mm，則凹模板的周界尺寸為：橫向B=250mm縱向L=100mm此凹模板周界尺寸是按照最大的尺寸來計(jì)算的，這樣更加有利于強(qiáng)度的保證，是比較保守的選擇。為了工作過程的穩(wěn)定，進(jìn)料與卸料的過程方便，根據(jù)《模具設(shè)計(jì)大典》中的“后側(cè)導(dǎo)柱模架的選取”選擇與壓力機(jī)的最大、最小閉合高度范圍內(nèi)相適應(yīng)的模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)，尺寸見表3-2。表3-2模架規(guī)格選用名稱尺寸材料熱處理上模座250×160×55HT200下模座250×160×60HT200導(dǎo)柱32×21020滲碳58～62HRC導(dǎo)套32×115×4520滲碳58～62HRC初步定義模具的閉合高度為237mm沖裁?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸必須與所選用的壓力機(jī)相適應(yīng)，即模具的總體平面尺寸應(yīng)該與壓力機(jī)工作臺或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸相適應(yīng)；模具的封閉（閉合）高度應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度或封閉高度相適應(yīng)。所謂模具的閉合高度是模具在最低工作位置時，上、下模座之間的距離。它應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)，即需滿足如下要求。（3-9）式中、——壓力機(jī)的最大和最小裝模高度；——模具的閉合高度。校核：即既模具的高度應(yīng)該在215mm至250mm之間，不在此范圍就無法滿足模具開模行程與壓力機(jī)的封閉高度之間的關(guān)系。校核成功，滿足條件。＝237mm符合要求。3.3模具各零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.3.1彎曲凹模設(shè)計(jì)由于每種制件的形狀和尺寸不同，因此沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件也有許多不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凹模結(jié)構(gòu)形式很多。由于是U形件彎曲，所以我設(shè)計(jì)了對稱的兩個凹模。結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：圖3-1彎曲凹模3.3.2沖孔凸模的設(shè)計(jì)圓形凸模按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圓形凸模有以下3種形式如圖3－2所示。圖3-2圓形凸模型式在本設(shè)計(jì)中的第二套模具，即沖孔-彎曲復(fù)合模具中，沖孔凸模選用B型結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3－3所示：圖3-3沖孔凸模3.3.3凸凹模的設(shè)計(jì)該凸凹模為沖孔凹模、彎曲凸模。彎曲凸模中，圓角半徑為R2.5，防止在彎曲過程中拉裂。凹凸模結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3-4所示。圖3-4凸凹模3.3.4凸模固定板的設(shè)計(jì)根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，凸凹模固定板厚度取＝13mm，沖孔凸模固定板取厚度H=22mm，材料均為45鋼。3.3.5墊板的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)沖模時，由模板所承受壓力的大小來判斷是否加裝墊板。因?yàn)槟０宄惺艿膲簯?yīng)力大于模板材料所承受壓力大小，所以使用墊板。在沖孔凸模固定板和模板之間加置一淬硬的墊板，從而提高了沖模耐用度。其外形與固定板相同。材料采用45號鋼。沖孔凸模墊板的厚度取10mm。3.3.6定位零件的設(shè)計(jì)定位零件是用來保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是送進(jìn)導(dǎo)向；二是送料定距。送進(jìn)導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等；送料定距的定位零件有用擋料銷、側(cè)刃等；在本次設(shè)計(jì)中使用的是定位銷。設(shè)定兩個定位銷，用第一套模具沖孔與其配合，從而確定毛坯件的位置。3.3.7模柄的選擇模柄的直徑根據(jù)所選壓力機(jī)的模柄孔徑確定,模柄孔的尺寸為。根據(jù)此次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選取B型模柄，如圖3-5所示。圖3-5模柄3.3.8連接件與緊固件的選取下模座與下凸模固定板的固定選用M12×56的內(nèi)六角螺釘，定位銷選用公稱直徑d=8mm、長度l=60mm的圓柱銷。上模座與彎曲凸模的固定選用M16×80的內(nèi)六角螺釘，定位銷選用公稱直徑d=10mm、長度l=90mm的圓柱銷。卸料板用M5×77的圓柱頭卸料螺釘連接。3.3.9下模板的確定在上文中模架的尺寸已經(jīng)確定，下面來確定下模板的尺寸。如圖3-6圖3-6下模座上模座的尺寸與形狀與下模座基本相同。在導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合方面有細(xì)微差別。差別在與上模座厚H=50mm,下模座厚度為H=60mm。下模座與導(dǎo)柱配合，孔直徑d=32mm，上模座與導(dǎo)套配合，孔直徑D=45mm。3.4模具材料的選用選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則：1.根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；2.根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料；3.滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形??；4.滿足經(jīng)濟(jì)性要求。模具材料的種類很多，應(yīng)用也極為廣泛。沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹脂、聚氨酯橡膠等。沖壓模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等（可參見GB/T699—1999、GB/T1298—1986、GB/T1299—2000、JB/T5826—1991、JB/T5825—1981等）。由于沖裁模主要用于各種板料的沖切成形,其刃口在工作過程中受到強(qiáng)烈的摩擦和沖擊,所以要求模具工作材料具有高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。在本套工件沖孔落料復(fù)合模中，工件所用材料較硬，且模具工作時的沖裁力較大，所以要選用抗沖擊韌性大的模具鋼。所有凸模及凹凸模均采用耐磨性和耐沖擊性極強(qiáng)的T10A材料。所有凹模也采用Cr12材料。墊板、凸模固定板、推板、打料桿、定位銷、卸料板、均采用45鋼。各型號內(nèi)六角螺釘采用35鋼。橡膠塊選用硬橡膠。上模座和下模座采用HT200。A型滑動導(dǎo)套、導(dǎo)柱采用20鋼。3.5本章小結(jié)本章主要是凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算及凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。整套模具中的凸模結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包含彎曲凸模、沖孔凸模。同時為方便卸料，也需加工出頂料桿和推板所需要的空間，加工難度大。整套模具中的彎曲-沖孔凹模加工也比較難，特別是彎曲凹模，因?yàn)橛屑庸ぞ纫螅庸ば枰貏e注意。其他結(jié)構(gòu)比較簡單。第4章模具的裝配圖的設(shè)計(jì)4.1零件的技術(shù)要求1．沖模零件不允許有裂紋，工作表面不允許有劃痕、機(jī)械損傷、銹蝕等表面缺陷。經(jīng)熱處理后的零件硬度應(yīng)均勻、不允許有軟點(diǎn)和脫碳區(qū)，并清除氧化物等。2．沖模各零件的材料和熱處理硬度應(yīng)優(yōu)先按模具設(shè)計(jì)手冊中標(biāo)準(zhǔn)選用，允許采用性能高于兩表規(guī)定的其他鋼種。3．零件圖中普通螺紋的基本尺寸應(yīng)符合GB/T196的規(guī)定，選用極限與配合應(yīng)符合GB/T197的規(guī)定。4．固定板、凹模、墊板、卸料板的形狀和位置公差按GB/T1182-1996等的規(guī)定。5．沖模各零件的幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度等應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣的要求。6．零件圖中未注公差尺寸的極限偏差按GB/T1804的規(guī)定。7．零件圖中未注的形狀和位置公差按GB/T1184-1996的規(guī)定。8．沖裁模之凸、凹模刃口及側(cè)刃必須鋒利，不允許有崩刃、缺刃和機(jī)械損壞。9．沖裁模凹模工作孔不允許有倒錐度。4.2裝配技術(shù)要求1．裝配時應(yīng)保證凸、凹模之間的間隙均勻一致，配合間隙符合設(shè)計(jì)要注，不允許采用使凸、凹模變形的方法來修正間隙。2．推料、卸料機(jī)構(gòu)必須靈活，卸料板或推件器在沖模開啟狀態(tài)時，一般應(yīng)突出凸凹模表面0.5-1mm。4．各接合面保證密合。5．落料、沖孔的凹模刃口的高度，按設(shè)計(jì)要求制造，其漏料孔應(yīng)保證暢通，一般應(yīng)比刃口大0.2-2mm6.沖模所有活動部分的移動應(yīng)平穩(wěn)靈活，無滯止現(xiàn)象，滑塊、楔埠在固定滑動面移動時，其最小面積不少于其面積的一半。7．各緊固用的螺釘、鎖釘不得松動，并保證螺釘和銷釘?shù)亩嗣娌煌怀錾?、下模座平面?．各卸料螺釘沉孔深度應(yīng)保證一致。9．各卸料螺釘、頂桿的長度應(yīng)保證一致。10．凸模的垂直度必須在凸凹模間隙值允許范圍內(nèi)。11．沖模的裝配必須符合模具裝配圖、明細(xì)表及技術(shù)條件規(guī)定。12．凸模、凸凹模等與固定板的配合一般按H7/h6或H7/m6，保證工作穩(wěn)定可靠。4.3復(fù)合模具的安裝調(diào)試要求4.3.1復(fù)合模安裝要求1.上模座上平面對下模座下平面的平行度，導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對上模座上平面的垂直度均應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度要求。2.模架的上模沿導(dǎo)柱上、下移動應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。3.裝配好的復(fù)合模,其封閉高度應(yīng)符合圖樣規(guī)定的要求。4.3.2復(fù)合模的調(diào)試要求模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后，必須在符合實(shí)際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進(jìn)行試模，可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造的缺陷，發(fā)現(xiàn)問題必須及時解決。找出產(chǎn)生的原因，進(jìn)行改正。對模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理后再進(jìn)行試模，直到模具能正常工作，才能將模具正式交付生產(chǎn)使用。4.4主要組件的裝配1．模柄的裝配，在安裝凸模固定板和墊板之前，應(yīng)先把模柄裝好,用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂直度。2.凸模和凸模固定板的裝配配合要求為H7/m6。裝配時，先在壓力機(jī)上將凸模壓入凸模固定板內(nèi)，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部一起磨平，為了保持凸模刃口鋒利還應(yīng)將凸模的端面磨平。3.導(dǎo)柱與導(dǎo)套的技術(shù)要求及裝配，組成模架各零件均應(yīng)符合相應(yīng)的技術(shù)條件，其中特別重要的是每對導(dǎo)柱，導(dǎo)套的配合間隙應(yīng)符合要求。壓入上、下模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)柱離其它安裝表面應(yīng)有1-2mm的距離，壓入后就應(yīng)牢固。裝配成套的模架，各零件的工作表不應(yīng)有碰傷，裂紋以及其它機(jī)械損傷。4.5模具的裝配圖根據(jù)以上的數(shù)據(jù)可以確定出模具的裝配圖，如圖4-1圖4-1彎曲-沖孔復(fù)合模具裝配圖4.6模具的工作過程本套模具采用倒裝式結(jié)構(gòu)。其工作過程為：開模狀態(tài)下，把第一套模具加工出的毛坯件放到凸凹模上，用第一套模具加工的的兩個孔定位，固定在兩個固定定位銷上，啟動壓力機(jī)，滑塊下行，推件塊壓在零件上，隨著滑塊下降彎曲凸模對零件進(jìn)行彎曲，彈性卸料板隨著下壓而下降，當(dāng)彎曲成型后，滑塊繼續(xù)下壓進(jìn)行沖孔加工，繼續(xù)下壓4mm，沖孔廢料由下?？茁湎?。開模時，彈性卸料板降零件卸下，完成該模具的所有工序。4.7本章小結(jié)本章簡單的介紹了模具安裝和調(diào)試的要求和注意事項(xiàng)，整套模具組件的裝配技術(shù)要求，和一些重要的配合尺寸。繪制出一套模具的裝配圖，并說明了模具的工作過程。該模具：彎曲-沖孔復(fù)合模裝配須保證。開始工作的順序?yàn)椋簭澢?沖孔，即圖中下模中彎曲凸模、沖孔凹模上平面下齊時，上模沖孔凸模下作面最高，彎曲凸模成形部分次之，卸料部分經(jīng)試模調(diào)整應(yīng)保證壓邊及卸料力適當(dāng)，動作順暢，功能滿足模具工作要求。結(jié)論與展望本次設(shè)計(jì)的制件屬于的端蓋沖壓件，首先對該制件材料進(jìn)行分析，確定適合冷沖，然后確定制件的沖裁方案與排樣圖，計(jì)算出毛坯的尺寸以及材料的利用率，通過各種工藝力的計(jì)算來選擇壓力機(jī)，并確定卸料彈簧的數(shù)量與型號，為模具標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)準(zhǔn)件選擇做鋪墊。經(jīng)過對工件的工藝分析，設(shè)計(jì)加工為一模兩件，采用了兩套復(fù)合模具：落料-沖孔倒裝復(fù)合模、沖孔-彎曲倒裝式復(fù)合模，在最后一步兩個零件的切斷分離。復(fù)合模具工作零件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，模具的成本較高，但模具結(jié)構(gòu)型式選用合理，可行性好，生產(chǎn)效率高，制品尺寸穩(wěn)定性增加，材料消耗、制造成本有所降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算也是很重要的，還要通過壓力機(jī)的最大最小閉合高度來選擇模架，接下來進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)與尺寸的設(shè)計(jì)，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，查詢并確定模具安裝和調(diào)試的要求及注意事項(xiàng)，整套模具組件的裝配技術(shù)要求，和一些重要的配合尺寸。最后根據(jù)這些資料設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖，并說明模具的工作過程。雖然這個方案是從幾個方案中選出的較優(yōu)方案，但是因?yàn)閭€人水平有限，肯定還有好多不足之處。在定位零件的設(shè)計(jì)方面還有很大改進(jìn)空間，比如考慮到加工零件的尺寸精度，在定位方面應(yīng)該更加精確。雖然該設(shè)計(jì)可能還存在種種不足之處，但我覺得，該模具設(shè)計(jì)整體來說還算巧妙，尤其是彎曲凸模的固定方式以及它與沖孔凸模固定板之間的配合都是經(jīng)過深思熟慮的，只要將上述所提到的一些不足之處加以改進(jìn)，還是有它的價值的。致謝本課題所做設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師ＸＸＸ老師的悉心指導(dǎo)下完成的。值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示最衷心的感謝!感謝他在我畢業(yè)設(shè)計(jì)半年來對我的關(guān)心與指導(dǎo)!在設(shè)計(jì)過程中，導(dǎo)師淵博的學(xué)識、及時的建議給予作者很大啟發(fā)，同時導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，對工作的敬業(yè)精神，給我們都留下了印象深刻，也是我們今后工作學(xué)習(xí)的榜樣!還有在此設(shè)計(jì)期間ＸＸ老師也給我很大的幫助，在此向Ｘ老師表示感謝。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我們還進(jìn)行了一次實(shí)習(xí)，在老師的帶領(lǐng)下，大家來到的安徽ＸＸ工業(yè)有限公司，到那里參觀實(shí)習(xí)，公司總經(jīng)理和研發(fā)部部長熱情的迎接我們，并由研發(fā)部部長親自像我們介紹各個生產(chǎn)流程。在此我向他們表示深深的感謝。最后，也對在答辯時各位老師提出的寶貴意見深表感謝！作者：ＸＸＸ2011年6月2日參考文獻(xiàn)[1]賈俐俐.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2008.[2]王同海,孫勝,肖白白.實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.[3]徐政坤.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.[4]王孝培.實(shí)用沖壓技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[5]馬朝興.沖壓模具設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009.[6]郝濱海.沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1975.[7]中國機(jī)械工程學(xué)會.中國模具設(shè)計(jì)大典[M].南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.[8]朱輝.畫法幾何及工程制圖[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2007.[9]王芳.沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.[10]馮炳堯.模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998.[11]高鴻庭,劉建超.冷沖模設(shè)計(jì)與制造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.附錄A外文文獻(xiàn)EffectsofgeometryandfilletradiusondiestressesinstampingprocessesAbstract:Thispaperdescribestheuseofthefiniteelementmethodtoanalyzethefailureofdiesinstampingprocesses.Forthedieanalyzedinthepresentproblem,thecracksatdifferentlocationscanbeattributedtoacoupleofmechanisms.Oneofthemisduetolargeprincipalstressesandtheotheroneisduetolargeshearstresses.Athree-dimensionalmodelisusedtosimulatetheseproblemsfirst.Themodelisthensimplifiedtoanaxisymmetricproblemforanalyzingtheeffectsofgeometryandfilletradiusondiestresses.2000ElsevierScienceS.A.Allrightsreserved.Keywords:Stamping;Metalforming;Finiteelementmethod;Diefailure1.IntroductionInmetalformingprocesses,diefailureanalysisisoneofthemostimportantproblems.Beforethebeginningofthisdecade,mostresearchfocusedonthedevelopmentofthe-oreticalandnumericalmethods.Upperboundtechniques[1,2],contact-impactprocedures[3]andthefiniteelementmethod(FEM)[4,5]arethemaintechniquesforanalyzingstampingproblems.Withthedevelopmentofcomputertechnology,theFEMbecomesthedominanttechnique[6-12].Altanandco-workers[13,14]discussedthecausesoffailureinforgingtoolingandpresentedafatigueanalysisconceptthatcanbeappliedduringprocessandtooldesigntoanalyzethestressesintools.Inthesetwopapers,theyusedthepunchingloadastheboundaryforcetoanalyzethestressstatesthatexistintheinsertsduringtheformingprocessanddeterminedthecausesofthefailures.Basedontheseconcepts,theyalsogavesomesuggestionstoimprovediedesign.Inthispaper,linearstressanalysisofathree-dimensional(3D)diemodelispresented.Thestresspatternsarethenanalyzedtoexplainthecausesofthecrackinitiation.Somesuggestionsaboutoptimizationofthedietoreducethestressconcentrationarepresented.Inordertooptimizethedesignofthedie,theeffectsofgeometryandfilletradiusarediscussedbasedonasimplifiedaxisymmetricmodel.2.ProblemdefinitionThisstudyfocusesonthelinearelasticstressanalysisofthedieinatypicalmetalformingsituation(Fig.1).Thedie(Fig.2)withahalf-moonshapedingotonthetopsurfaceispuncheddowntowardstheworkpiecewhichisheldinsidethecollar,andthepatternismadeontotheworkpiece.Crackswerefoundinthedieafterrepeatedoperation:(i)whenthediepunchedtheworkpiece,thereiscrackinitiationbetweenthetipofthemoonshapedpatternandoneoftheedges(CrackI);and(ii)afterrepeatedpunching,thereisalsoacrackatthefilletofthedie(CrackII).Thepresentworkwascarriedoutwiththefollowingobjectives:(i)toestablishthecausesofthecrackinitiation;and(ii)tostudytheeffectsofgeometryandfilletradius.3.Simulationandanalysis3.1.3DsimulationThesimulationisperformedwiththeFEMcodeAbaqus[15].TwomeshesarecreatedforthedieshowninFig.3aandb.The3DsolidelementsfortheworkpieceareC3D8(8-nodelinearbrick)elements.Thereareabout4000nodesand3343elementsinthecoarsemeshmodel,and7586nodesand6487elementsinthefinemeshmodel.Theboundaryconditioninvolvesfixingthebottomofthedie,i.e.,U2=0forallthenodesonthediebottom.Apressureof200MPaisappliedonthetopsurfaceofthehalf-moonpattern.Young'smodulusis200GPaandPoisson'sratiois0.3.InordertoanalyzetheprincipalstressconcentrationareaintheregionofCrackI,differentcasesarestudied.LetthemodelsshowninFig.3aandbbeCase1.Anew3Dmodel(Case2)isusedasshowninFig.3c.Thedieisseparatedintothreeparts.TheAbaquscommand*CONTACTPAIR,TIEDisusedtotieseparatesurfacestogetherforjoiningdissimilarmeshes.Theadvantageofthismodelisitsconvenienceinchangingthemeshofthehalf-moonpatternanditsposition.First,thehalf-moonpatternismoved6mmtowardsthecenter(Case3)asshowninFig.3d.Second,thefilletradiusofthehalf-moonpatternischangedfrom0to0.5mm(Case4)asshowninFig.3e.3.2.ResultsanddiscussionForthetwomeshesusedinCase1.Themaximumprincipalshearstress(S12)distributionattheregionoffilletareshowninFig.4aandb.Theresultsshowthatthestressdistributionpatternsarethesameforthetwodifferentmeshes,andtherefore,theconvergenceofthesolutionsisestablished.Altanandco-workers[14]havepresentedthestressanalysisofanaxisymmetricupperdie.Intheirwork,whenthematerialoftheworkpieceflowstofillthevolumebetweenthediesandcollar,thecontactsurfaceofthedieisstretched.Attheareaofthetransitionradius,theprincipalstresseschangedirectionandreachhightensilevalues.Accordingtotheiranalysis,thefatiguefailureisduetotwofactors:(i)whenthestressexceedstheyieldstrengthofthediematerial,alocalizedplasticzonegenerallyformsduringthefirstloadcycleandundergoesplasticcyclingduringsubsequentunloadingandreloading,thusmicroscopiccracksinitiate;and(ii)tensileprincipalstressescausethemicroscopiccrackstogrowandleadtothesubsequentpropagationofthecracks.TheVonMisesstressdistributionisshowninFig.5a.Veryhighstressoccurinthehalf-moonandfilletregions.Ifthecontactpressurekeepsincreasing,plasticzoneswillformfirstinthesetworegions.Fig.5bshowsthemaximumprincipalstress(SP3)distributionpattern.InordertoshowtheareaofCrackIinitiation,Fig.5cprovidesazoomedviewofthearea.Itisclearthatatensileprincipalstress(SP3)concentrationof25.5MPaexistsbetweenthehalf-moonpatternandthefreeedgeandisthecauseofcrackinitiation.SinceCrackIpropagatesnearlynormaltothe1-2plane,thedirectionofthestresseswhichcausethecrackinitiationmustbeparalleltothatplane.Fig.5dshowsthedirectionofthemaximumprincipaltensilestressatnode145andconfirmsCrackIisnormaltothe1-2plane.Afterrepeatedpunching,CrackIIinitiatesinthefilletregion,andgivesrisetofatiguefailure.ThegeometryinthelocalareaisverysimilartothecasewhichAltanandco-workers[14]haveanalyzed.However,therearenocontactstressesinthatareaforthepresentcase,andFig.5bshowsthatthemaximumprincipalstressesareallcompressiveatthefillet.Fig.5eshowsthatthereishighshearstress(S12)concentrationatthefilletwhichisabout30MPa.Theshearstressesseemtobethestresseswhichleadtotheinitiationandpropagationofcracks.Theresultsofthefourcases(Cases1-4)forthelargestmaximumprincipalstressesarelistedinTable1.Whenthenumberofelementsforthehalf-moonpatternisincreasedfrom10to70,thelargestprincipalstressatthepositionofCrackIinitiationisincreasedby(30.5-25.5)/30.5=16%(Case2).Theprincipalstressesareverysensitivetothehalf-moonpattern.Cases2-4showtheeffectoflocationofthehalf-moonanditsfilletradius.Ifthehalf-moonpatternismoved6mmtowardsthecenter,thelargestprincipalstressatthepositionofCrackIisreducedby(25.3-30.5)/30.5=-17%(Case3).Ifthefilletradiusofthehalf-moonpatternischangedto0.5mm,theprincipalstressisreduced(28.5-30.5)/30.5=-7%(Case4).Thereforeboththesemethodscanreducethestressconcentration,thefirstbeingmoreeffective.4.Effectsofgeometryandfilletradiusondiestressdistribution4.1.2DmodelingInordertooptimizethedie,theeffectsofgeometryandfilletradiusondiestressdistributionarediscussedfurther.Anaxisymmetricmodelisused(Fig.6)fortheanalysis.Initially,theradiusr1oftheinnercylinderissetto10mm,theheighthoftheinnercylinderissetto5mm,andtheheightHoftheoutercylinderissetto25mm.Also,r2istheradiusoftheoutercylinder,andtheratior2/r1ischangedfrom1.2to1.5,2.0,3.0and4.0.TheradiusRofthefilletischangedfrom2.0to0.5mm,andhischangedfrom5to2and0mm.Thepressureisgivenas200MPaatthetopsurface.Thenodesatthebottomedgearefixed,andallothersarefreetotranslate(exceptthoseontheaxisintheradialdirection).4.2.ResultsanddiscussionAtotalof30caseswerestudied.Parametersthatarevariedincluder2/r1ratio,h