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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
1.緒論
進(jìn)入21世紀(jì)，制造技術(shù)發(fā)展迅猛，模具技術(shù)作為現(xiàn)代制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來越重要的作用。模具作為重要的生產(chǎn)裝備和工藝發(fā)展方向，在現(xiàn)代工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)中日益發(fā)揮著重大作用。通過模具進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)具有優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本低等顯著特點(diǎn)，因而在機(jī)械、電子、輕工、家電、通信、軍事和航空航天等領(lǐng)域的產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用，作用不可替代，模具被贊為“金鑰匙”、“制造業(yè)之母”、“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”等。利用模具成形零件的方法，實(shí)質(zhì)上是一種少無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成形加工零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)率，保證零件質(zhì)量，節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，從而獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，70%以上的汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)電器、儀器儀表零件，80%以上的塑料制品，85%以上的計(jì)算機(jī)、電子行業(yè)產(chǎn)品的零件，都是采用模具成形的方法來生產(chǎn)。因此，利用模具生產(chǎn)零件的方法已經(jīng)成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大量生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對于保證制品的質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代等都具有重要意義。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國的模具制造技術(shù)是隨著現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。20世紀(jì)50年代以前，我國的工業(yè)基礎(chǔ)非常薄弱，大部分工業(yè)品不能自行生產(chǎn)，因而所需要的模具很少，也談不上模具工業(yè)和模具技術(shù)，國內(nèi)只能仿制一些簡單的模具，且主要依靠鉗工個(gè)人技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
解放后，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的模具日益增多，模具制造水平處于參照外國模具圖樣進(jìn)行加工，并且多為單工序模具、簡單的復(fù)合模具、少工序和較低精度的級(jí)進(jìn)模具和機(jī)外脫模的塑料壓縮模具。隨著國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作交流的發(fā)展，國外的模具技術(shù)書刊、模具設(shè)計(jì)手冊、模具制造資料等相繼介紹到我國，對指導(dǎo)和促進(jìn)模具技術(shù)的發(fā)展起到了重要作用，同時(shí)制造模具的一些專用加工設(shè)備如大型仿形銑床、坐標(biāo)鏜床等的引進(jìn)，為制造大型模具打下了物質(zhì)基礎(chǔ)。到1956年，制造模具開始采用成形磨削加工，模具結(jié)構(gòu)采用拼塊方式，初步解決了模具鉗工手工作業(yè)和熱處理變形問題。這對于提高模具質(zhì)量和精度、縮短制造周期起到了重要作用。
20世紀(jì)50年代末，電火花加工技術(shù)開始應(yīng)用于模具生產(chǎn)，這種方法可以把模具型腔、型面的精加工放在熱處理之后，避免了熱處理變形對精度的影響，使模具制造技術(shù)水平又有一個(gè)較大的提高。尤其是1963年，國內(nèi)研制成功電火花線切割加工機(jī)床，從而可以加工更為復(fù)雜、精密的沖裁模等，大大減少了模具鉗工的手工作業(yè)，并應(yīng)用于塑料模、壓鑄模和其他成形模具的型孔加工。這一技術(shù)的應(yīng)用和普及是我國模具制造技術(shù)發(fā)展的又一重要里程碑。
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及相關(guān)學(xué)科的技術(shù)進(jìn)步，推動(dòng)了模具制造技術(shù)及模具工業(yè)的迅猛發(fā)展，模具無論是從品種、數(shù)量還是精度方面，都有了大幅度的發(fā)展，模具對工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的影響也越來越大，模具制造業(yè)也成了現(xiàn)代工業(yè)中一個(gè)相對獨(dú)立的重要分支。模具標(biāo)準(zhǔn)化工作是代表模具工業(yè)和模具技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。到目前為止，已經(jīng)制定了沖壓模、塑料模、壓鑄模和模具基礎(chǔ)技術(shù)等50多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)、近300個(gè)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，基本滿足了國內(nèi)模具生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的需要。模具的商品化程度也大大提高，從“八五”期間的20%提高到目前的40%左右。一些先進(jìn)、精密和高自動(dòng)化程度的模具加工設(shè)備，如數(shù)控仿形銑床、數(shù)控加工中心、精密坐標(biāo)磨床、連續(xù)軌跡數(shù)控坐標(biāo)磨床、高精度低損耗數(shù)控電火花成型加工機(jī)床、慢走絲精密電火花線切割機(jī)床、精密電解加工機(jī)床、三坐標(biāo)測量儀、擠壓研磨機(jī)等模具加工和檢測用的精密高效設(shè)備，由過去依靠進(jìn)口到逐步自行設(shè)計(jì)制造，使模具加工工藝手段登上了一個(gè)新臺(tái)階，同時(shí)為先進(jìn)加工工藝的推廣奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。特別是模具成型表面的特種加工工藝的研究和發(fā)展，使模具加工的精度和表面粗糙度都有很大的改善。特種加工工藝設(shè)備的改進(jìn)和提高，使模具加工自動(dòng)化程度和效率都大大提高。模具新材料的應(yīng)用，以及熱處理和表面處理技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，使模具壽命大幅度提高?？焖俪尚图夹g(shù)在模具制造上的應(yīng)用，是近20年以來模具制造技術(shù)的又一重大發(fā)展?？焖俪尚图夹g(shù)是綜合了機(jī)械工程、CAD、數(shù)控機(jī)床激光技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)的一種全新的制造工藝，應(yīng)用于模具制造，可以使模具設(shè)計(jì)和制造更加快速、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，對于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品敏捷開發(fā)具有重要意義。
我國模具制造技術(shù)水平，從過去只能制造簡單模具發(fā)展到了可以制造大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。例如在沖壓模具方面，我國設(shè)計(jì)和制造的電機(jī)定轉(zhuǎn)子硅鋼片硬質(zhì)合金多工位自動(dòng)級(jí)進(jìn)模和電子、電氣行業(yè)用的50余工位的硬質(zhì)合金多工位自動(dòng)級(jí)進(jìn)模，都達(dá)到了國際同類模具產(chǎn)品的技術(shù)水平。凹模鑲件重復(fù)定位精度＜0.005mm,步距精度＜0.005mm,模具成型表面粗糙度為Ra0.4~0.1μm，零件可以互換，模具壽命達(dá)1億沖次。級(jí)進(jìn)沖裁技術(shù)和疊鉚原理相結(jié)合，在高速?zèng)_床上使用，具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、扭角、計(jì)數(shù)分組和安全保護(hù)功能。在塑料模具方面，能設(shè)計(jì)和制造汽車保險(xiǎn)杠及整體儀表盤大型注射模，大型彩色電視機(jī)、洗衣機(jī)和電冰箱等多種精密、大型注射模。例如天津市通信廣播公司模具廠設(shè)計(jì)和制造的汽車保險(xiǎn)杠模具重達(dá)10余噸、模具尺寸精度可達(dá)10μm、型腔表面粗糙度為Ra0.1μm，型芯表面粗糙度為Ra3.2μm、模具壽命達(dá)30萬次以上，達(dá)到國際同類模具產(chǎn)品的技術(shù)水平。
我國模具制造行業(yè)近十余年來的年工業(yè)產(chǎn)值，持續(xù)以15%的增長速度在迅速遞增，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)舉足輕重的工業(yè)分支。
1.1.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
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、新材料、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，因而，促成了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。
（1）沖壓成形理論及沖壓工藝
沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及配料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的發(fā)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，近年來我國已開始應(yīng)用塑性成形過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程。據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測某一工藝方案成形的工藝性及可能出現(xiàn)的工藝問題，并通過在計(jì)算機(jī)上有選擇的修改有關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
（2）沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造
沖壓模具是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造上，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、安全等現(xiàn)代化生產(chǎn)需要，沖壓模具正向高效率、高精度、高壽命、自動(dòng)化及多工位方向發(fā)展。在我國，工位數(shù)達(dá)50甚至更多的級(jí)進(jìn)模、壽命達(dá)億次的硬質(zhì)合金模、精度和自動(dòng)化程度相當(dāng)高的沖壓模具都已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)中，同時(shí)，由于這樣的沖壓模具對加工、裝配、調(diào)整、維修要求很高，因此，各種高效、精密，數(shù)控、自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測設(shè)備也正在迅速發(fā)展；另一方面，為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制小批量生產(chǎn)的需要，鋅合金沖壓模具、聚氨酯橡皮沖壓模具、薄板沖壓模具、鋼帶沖壓模具、組合沖壓模具等各種簡易沖壓模具及其制造工藝也得到了迅速發(fā)展。
（3）模具材料模具材料及熱處理與表面處理工藝對模具加工質(zhì)量和壽命的影響很大，世界各主要工業(yè)國在此方面的研究取得了較大的進(jìn)步，并開發(fā)了許多新的鋼種，其硬度可達(dá)HRC58～70,而變形只有普通鋼的1/2～1/5。如火焰淬火鋼可局部硬化，且無脫碳；我國研制的65Hb、LD和CD等新鋼種，具有熱加工性能好、熱處理變形小、抗沖擊性能佳等特點(diǎn)。與此同時(shí)，還發(fā)展了一些新的熱處理和表面處理工藝，主要有：氣體軟氮化、離子氮化、滲硼、表面涂金、化學(xué)氣象沉積、物理跡象沉積、激光表面處理等。這些方法能提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐腐蝕性，使模具壽命大大延長。
（4）沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化
模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的高度重視，這是由于模具標(biāo)準(zhǔn)化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提，而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量、縮短模具制造周期、低成本的關(guān)鍵。我國已頒布了冷沖壓術(shù)語、冷沖模零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)，沖壓模具的專業(yè)化正處在積極組織和實(shí)施中，但總的來說，我國沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化水平還處于較低水平。
（5）沖壓模具CAD/CAE/CAM技術(shù)
模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，它以計(jì)算機(jī)軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員能借助計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)從而顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。隨著功能強(qiáng)大的專業(yè)軟件和高效集成制造設(shè)備的出現(xiàn)，以三維造型為基礎(chǔ)、基于并行工程的模具CAD/CAE/CAM技術(shù)正成為發(fā)展方向，它能實(shí)現(xiàn)制造和裝配的設(shè)計(jì)、成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的防真，還可對模具可制造性進(jìn)行評價(jià)，使模具設(shè)計(jì)與制造一體化、智能化。
（6）快速模具制造技術(shù)
目前，快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)主要有低熔點(diǎn)合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、噴涂成形制模技術(shù)等。采用快速模具制造技術(shù)，能簡化模具制造工藝，縮短制模周期，降低模具生產(chǎn)成本，在工業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
隨著市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，對模具制造提出了越來越高的要求，模具制造質(zhì)量提高、生產(chǎn)周期縮短已經(jīng)成為該行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。縱觀模具制造業(yè)近十余年來的發(fā)展道路，其主要發(fā)展方向可以歸納為如下幾個(gè)方面。
1.模具生產(chǎn)的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高
多年來的模具制造實(shí)踐表明，要使模具技術(shù)高速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)是關(guān)鍵，目前美國模具專業(yè)化程度已超過90%，日本也超過了75%。而我國模具專業(yè)化程度還處在25%左右。
2.模具粗加工技術(shù)向高速加工發(fā)展
以高速銑削為代表的高速切血加工技術(shù)代表了模具零件外形表面粗加工發(fā)展的方向。高速銑削可以大大改善模具表面的質(zhì)量狀況，并大大提高加工效率和降低加工成本。例如IN-GERSOLL公司生產(chǎn)的VHM型超高速加工中心的切削進(jìn)給速度為76m∕min;主軸轉(zhuǎn)速為45000r∕min；瑞士SIP公司生產(chǎn)的AFX立式精密坐標(biāo)鏜床的主軸轉(zhuǎn)速為30000r∕min；日本森鐵工廠生產(chǎn)的MV-40型立式加工中心，其轉(zhuǎn)速達(dá)40000r∕min。另外，毛坯下料設(shè)備出現(xiàn)了高速鋸床、陽極切割和激光切割等高速、高效率加工設(shè)備，還出現(xiàn)了高速磨削設(shè)備和強(qiáng)力磨削設(shè)備等。
3.成形表面的加工向精度、自動(dòng)化方向發(fā)展
成形表面的加工向計(jì)算機(jī)控制和高精度加工方向發(fā)展。數(shù)控加工中心、數(shù)控電火花成形加工設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床和配有CNC裝修設(shè)備與精密測量裝置的成形磨削加工設(shè)備等的推廣使用，是提高模具制造技術(shù)水平的關(guān)鍵。
4.光整加工技術(shù)向自動(dòng)化方向發(fā)展
當(dāng)前模具成形表面的研磨、拋光等光整加工仍然以手工業(yè)為主，不僅花費(fèi)工時(shí)多，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大、表面質(zhì)量低。工業(yè)發(fā)達(dá)國家正在研制有計(jì)算機(jī)控制、帶有磨料磨損自動(dòng)補(bǔ)償裝置的光整加工設(shè)備，可以對復(fù)雜型面的三維曲面進(jìn)行光整加工，并開始在模具加工上使用，大大提高了光整加工的質(zhì)量和效率。
5.模具CAD/CAM技術(shù)將有更快的發(fā)展
模具CAD/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)和制造上的優(yōu)勢越來越明顯，它是模具技術(shù)的又一次革命，普及和提高模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用是模具制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
6.研制和發(fā)展模具用材料
模具材料是影響模具壽命、質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的重要方面。沒有充足的、高質(zhì)量的、品種系列齊全的模具用材料，模具工業(yè)要趕上世界先進(jìn)水平就只能是紙上談兵。加速研發(fā)急需的模具新鋼種，如高強(qiáng)韌、高耐磨新型優(yōu)質(zhì)模具鋼，大力發(fā)展硬質(zhì)合金模具材料已經(jīng)勢在必行。
1.3端蓋落料拉伸沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1端蓋落料拉伸沖孔模具設(shè)計(jì)的思路
此工件形狀、結(jié)構(gòu)都比較簡單，生產(chǎn)批量為大批量，用簡單模分兩次加工，就生產(chǎn)批量來說有些費(fèi)時(shí)，用級(jí)進(jìn)模加工要設(shè)導(dǎo)正銷，模具加工、安裝較復(fù)雜，用復(fù)合模加工既能保證精度，還能保證生產(chǎn)效率，所以采用復(fù)合模加工。設(shè)計(jì)此模具時(shí)，要設(shè)計(jì)好模具的工作零部件，其它的零件根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要添加即可，但必須要保證模具工作時(shí)的正常運(yùn)行.
1.3.2端蓋成型工藝及模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間2天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間3天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間20天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天．
2. 端蓋沖壓的工藝分析
2.1拉深件工藝分析
原始資料：如圖所示 材料：08鋼 厚度：2mm
`
6.1
R1
R1
φ38
R10
48
2×
φ
5
R7
φ24
+0.23
0
φ18
+0.20
0
φ28
0
-0.28
此工件為帶凸緣圓筒形工件，形狀簡單對稱，所有尺寸均為自由公差，對工件厚度變化也沒有作要求。由于沒有公差等級(jí)標(biāo)注，所以可以按未標(biāo)公差等級(jí)處理。零件圖上未標(biāo)注公差尺寸按IT14精度計(jì)算。
2.2 沖壓工藝方案分析
2.2.1 沖壓工藝方案的確定
該工件包括拉深、沖孔兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先拉深，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：拉深—落料—沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：拉深級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該工件大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率較高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的集合行裝簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，送進(jìn)操作不方便，加之尺寸偏大，通過對上述三種方案的分析比較，若該工件能一次拉深，則其沖壓采用方案二為佳。
2.3 工藝計(jì)算
2.3.1 計(jì)算毛坯尺寸
（1）由工件圖可知 t=2mm＞1mm,故按板厚中徑尺寸計(jì)
dt=68mm d=28mm H=4.1mm。
凸緣相對直徑dt/d=68/28=2.43 查表4.3.2[2]得 修邊余量
Δh=1.4mm 故按實(shí)際外徑dp=68+1.4×2＝70.8mm計(jì)算。
（2）計(jì)算毛坯直徑D有表4.33[2]得
D2=dp2+4dh-4Rd=70.82+4×28×4.1-3.44×1×28
所以D=74mm
2.3.2 確定工件是否能一次拉深成形
板料的相對厚度 查表4.5.1得極限拉深系數(shù)為0.58～0.48。零件＜0.58～0.48，故可以一次拉深成形。
2.3.3確定是否用壓邊圈
板料的相對厚度 d/D×100=2/74=2.7。經(jīng)查表得不用壓料裝置。
2. 4落料排樣設(shè)計(jì)
2.4.1確定零件的排樣方案：
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。由于是零件外緣是圓形的，所以采用直排，材料的利用率較高。
78
2
2
2
排樣圖
圖2 條料的排樣
2.4.2條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算
查表2.5.2得搭邊值a1=2mm,a=2mm。條料寬度的計(jì)算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，得條料寬度 （2.5.5）
導(dǎo)料板間距離 （2.5.6）
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a—側(cè)搭邊值；
△—條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見表2.5.3；查得△＝0.6
c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；其最小值見表2.5.5查得cmin=0.5mm。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為 A＝79mm。
2.4.3材料利用率的計(jì)算：
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，查表950 mm×1500 mm×1.5 mm的冷軋薄鋼板。每塊可剪1500mm ×78.5 mm規(guī)格條料12條，材料剪切利用率達(dá)99.2%。由材料利用率通用計(jì)算公式
=
式中 A—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的面積，mm2；n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；B—條料寬度，mm s—進(jìn)距， mm。得
==77.6%
一張板料上總的材料利用率
式中 n—一張板材上沖裁件的總數(shù)目；A1—一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積，mm2；
n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量； B—板料寬度，mm； L—板料長度 mm
得 可見材料的利用率較高。
2.5 主要工作零件的尺寸計(jì)算
2.5.1沖孔凸、凹模尺寸的計(jì)算
該零件沖裁部分為一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。
查表而知：Zmin = 0.246,Zmax = 0.360mm
Zmax –Zmin = 0.114mm
因?yàn)槟＞叩木鹊燃?jí)為IT14級(jí) 取 磨損系數(shù)X = 0.5
設(shè)凸、凹模分別按IT9、IT10級(jí)精度制造，分別計(jì)算Dt、Da如下：
沖Ф18mm的孔
沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：
凸模尺寸：=(d+χ△)
凹模尺寸：=( + Zmin)
式中：---沖孔凸模刃口尺寸
---沖孔凹模刃口尺寸
d---沖孔件孔的最小極限尺寸，mm, d=18mm
Zmin——雙面間隙，mm
△——工件公差，mm，△=0.43mm
x——磨損系數(shù)，查表得IT14級(jí)時(shí)x=0.5
δ——凸模和凹模的制造公差，mm,查表δ=0.02mm
所以 =(18+0.5×0.43) 0-0.02 =18.215 0-0.02 mm
=(18.215+0.246) + 0.020=18.46+ 0.020mm
校核：|δT|+|δA|= 0.02 mm +0.02 mm =0.04 mm≤Zmax –Zmin=0.114mm滿足間隙公差條件。
2.5.2 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用配作法計(jì)算凸凹模刃口尺寸，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設(shè)備的精度要求。采用配作法，計(jì)算凸凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。
a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+δ
b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸B
第二類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△
c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸C
第三類尺寸：C= 。
Ф38增大：Aa=37.69mm At=37.444 0-0.02 mm
R10增大： Aa=9.74mm At=9.494 0-0.02 mm
R7減?。? Ba=7.215 0-0.02 mm Bt=7.461mm
48不變： Ca=Ct=Cδ=480.02
2.5.3 拉深凸凹模尺寸的計(jì)算
由于零件的內(nèi)形尺寸及公差有要求，所以以凸模為基準(zhǔn)，根據(jù)磨損定律，工作部分尺寸為：
d=(dmin+0.4Δ) d=(dmin+0.4Δ+ Zmin)
式中 d、d—凹、凸模的尺寸；
dmin—拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸；
Δ—零件的公差；
δ、δ—凹、凸模制造公差；
Z—拉深模雙面間隙。
查表Δ＝0.23mm 查表δt=0.06mm δa=0.09mm
由公式（4.8.8）[2]得＝（1～1.1）t t—板料厚度 mm。
Z=2×（1～1.1）×2=4～4.4mm 取Z=4.2 mm則
d =(dmin+0.4Δ)=( 24+0.4×0.23) mm=24.1mm
da =(dmin+0.4Δ+ Zmin)=(24+0.4×0.62+4.2) =28.3mm
2.6 選取凸模與凹模的圓角半徑
因?yàn)閳A角R＝1mm屬于過渡尺寸，要求不高且R＝1mm<2t=4可以一次成形，為簡單方便，設(shè)計(jì)生產(chǎn)中直接按工件尺寸作為拉深凸、凹模該處尺寸。
3. 主要零部件設(shè)計(jì)
由于工件形狀簡單對稱，所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，拉深凸模、沖孔凹模、沖孔凸模拉深凹模的結(jié)構(gòu)如零件圖所示。
(1)沖孔Φ5、Φ18凸模的設(shè)計(jì)。為了增加凸模的強(qiáng)度和剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)形式，且它的外形尺寸較大，所以以采用B形凸模。
(2)凸凹模的設(shè)計(jì)。
將拉深凸模與沖孔凹模設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
圖示 凸凹模零件圖
4. 壓力、壓力中心計(jì)算及壓力機(jī)的選用
為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則沖壓時(shí)滑塊會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。而本模具所沖裁的制件形狀完全對稱于相互垂直的 兩條對稱線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點(diǎn)上。因?yàn)楸局萍禽S對稱零件，所以不用計(jì)算壓力中心。模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。
5. 壓力計(jì)算
5.1 沖裁力的計(jì)算
由于本模具未采用彈性卸料裝置，所以沖裁力由式2.25 得
F沖裁=F+F卸+F頂 =F（1+K卸+K頂 ）=KLt
式中：L—沖裁周邊長度；t—材料厚度；—材料抗剪強(qiáng)度；
K—系數(shù)。 一般取1.3。
由查表得＝260～360M／Pa。?。?10M／Pa。則
5.2 落料沖裁力F落
F落＝Ktτ
式中—落料件外形周邊尺寸
＝3.14×38+3.14×10＝150.72mm
所以F落＝KLtτ＝1.3×150.72×2.0×300=117560N
取F落＝117.56KN
5.3 卸料力、推件力及頂件了力的計(jì)算：
卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設(shè)備公稱壓力或設(shè)計(jì)沖裁的時(shí)候應(yīng)分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等?，F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
卸料力Fx
Fx＝ F落
式中Fx—卸料力
—卸料系數(shù)，查表＝0.025～0.06，?。?.05
所以Fx＝0.05×117.56＝5.9KN
推料力Ft
Ft ＝F孔n
式中—推料系數(shù),查表取=0.05
n—同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù),取n=10
所以Ft=0.05×68.58×10=34.29KN
頂件力Fd
Fd=(F孔＋F落）
式中Fd—頂件力
=頂件系數(shù),查表取=0.06
所以Fd=0.06×(68.58+117.56)=11.2KN
5.4拉深力的計(jì)算
采用壓料圈得
式中t—材料厚度； d—拉深后的工件直徑；—拉深件材料的抗拉強(qiáng)度。
—修正系數(shù)；由查表得＝215～410M／Pa。?。?00M／Pa。
由查表得K1＝1.27則
6.壓力機(jī)的選用
沖裁時(shí),壓力機(jī)的壓力值必須大于或者等于沖裁各工藝力的總和,即大于總的沖壓力,總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同,當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出件的模具時(shí),總的沖壓力為： F=F +F落+ Fx+Ft Ft+F=142.8+117.56+5.9+11.2+64.96=342.42KN
根據(jù)拉深力的計(jì)算結(jié)果和工件的高度，選擇壓力機(jī)：JH23-40．
公稱壓力/KN
滑塊行程/mm
最大閉合高度/mm
最大裝模高度/mm
400
100
330
265
連桿調(diào)節(jié)長度/mm
模柄孔尺寸/mm
65
φ50×70
7. 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1選用模架、確定閉合高度及總體尺寸
由于拉深凹模外形尺寸較大，為了工作過程穩(wěn)定，選用中間導(dǎo)柱模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸見表3-1。
表3-1 模架規(guī)格選用
名稱
尺寸
材料
熱處理
上模座
160×125×40
HT200
下模座
160×125×40
HT200
導(dǎo)柱
25×170、32×170
20
滲碳58～62
導(dǎo)套
25×110×43、32×110×43
20
滲碳58～62
Hmin=180mm,Hmax=220mm
模具的閉合高度
由此可見模具的實(shí)際開模高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所采用模架的最大閉合高度，所以此制件不能采用標(biāo)準(zhǔn)模架。
為了節(jié)省加工時(shí)間，只有在模具標(biāo)準(zhǔn)模架的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。因?yàn)?
要使模具具有足夠的封閉高度，只有改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度：
導(dǎo)柱：20×200、32×200； 導(dǎo)套：20×110×43、30×110×43
8.其它模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1 固定板
查表凸模固定板選用： 120×100×10-45鋼JB/T 7643.2。
落料凸模拉深凸模固定板選用： 120×100×10-45鋼JB/T 7643.2。
8.2 墊板
墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。是否需要用墊板，可按下式校核： 式中：p—凸模頭部端面對模座的單位壓力（N）； —凸模承受的總壓力（N）； A—凸模頭部端面支撐面積(mm2)。
沖裁時(shí)：
拉深時(shí)：
HT200的許用壓應(yīng)力為90～140Mpa。
但是因?yàn)橥ㄟ^上模座固定的模柄與壓力機(jī)相連，且上模座閉下模座薄，而且下模座固定在壓力機(jī)工作臺(tái)上。為防止上模座損壞，在上模座加墊板。查表7-4[4]選用墊板 125×125×6-45鋼 JB/7643.3。
8.3 導(dǎo)柱、導(dǎo)套
對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。這里采用H7/h6。
8.4 其他零件
模具其他零件的選用見表3-2．
表3-2 模具其他零件的選用
序號(hào)
名稱
數(shù)量
材料
規(guī)格/ mm
熱處理
1
下模座
1
HT200
160×160×45
2
導(dǎo)柱
1
20鋼
φ28×200
滲碳58～62HRC
3
導(dǎo)柱
1
20鋼
φ32×200
滲碳58～62HRC
4
導(dǎo)套
1
20鋼
28×110×43
滲碳58～62HRC
5
導(dǎo)套
1
20鋼
32×110×43
滲碳58～62HRC
6
上模座
1
HT200
160×160×40
7
內(nèi)六角螺釘
4
Cr12
M10×45
58～62HRC
8
內(nèi)六角螺釘
4
Cr12
M10×100
58～62HRC
9
模柄
1
Q235-1.F
A50×110
10
銷釘
2
45鋼
6×60
11
銷釘
2
45鋼
8×80
12
打桿
1
45鋼
M14×220
13
緊定螺釘
6
45鋼
M4×12
14
固定擋料銷
1
45鋼
A6
43～48HRC
9. 模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝配圖
其工作過程是：模具在工作時(shí)，壓力機(jī)滑塊下行，通過模柄帶動(dòng)上模座下行，凸凹模先拉深，緊接著進(jìn)行落料，最后進(jìn)行沖孔。沖孔完成以后，壓力機(jī)滑塊上行，通過模柄帶動(dòng)上模座上行，當(dāng)凹模隨上?；厣龝r(shí)，零件制品在打料塊的作用下，將其從凹模內(nèi)推出，準(zhǔn)備下一次行程。
10. 結(jié)束語
端蓋屬于拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
端蓋模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在溫習(xí)學(xué)過的知識(shí)的同時(shí)又學(xué)習(xí)了許多新知識(shí)，一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。
在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。
通過對端蓋制件冷沖模的設(shè)計(jì)，我對沖裁模有了更為深刻的認(rèn)識(shí)，特別是這種落料拉深沖孔級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)。在模具的設(shè)計(jì)過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)計(jì)中對它們做出了解決 ，但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意，如壓力計(jì)算時(shí)的公式的選用、凸凹模間隙的計(jì)算、卸件機(jī)構(gòu)選用、工作零件距離的調(diào)整，都可以進(jìn)行進(jìn)一步的完善，使生產(chǎn)效率提高。
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計(jì)過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時(shí)間里，對模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。
從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認(rèn)識(shí)過程亦是如此。經(jīng)過近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在這次設(shè)計(jì)過程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助，我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師特別是我的導(dǎo)師于智宏師在這一段時(shí)間給予無私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致于深深的敬意，對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師表示衷心的感謝!
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