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購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)設計說明書 題 目 厚板料沖小孔模具設計及有限元模擬 系 、 部： 學生姓名： 指導教師： 職稱 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： 畢業(yè)設計（論文）課題任務書 系： 專業(yè)： 指導教師 學生姓名 課題名稱 厚板沖小孔模具設計及有限元模擬 內(nèi)容及任務 根據(jù)所給定的沖壓零件產(chǎn)品（如左圖所示），設計出沖壓模具。主要內(nèi)容如下： 1、繪制產(chǎn)品零件圖。 2、繪制模具裝配圖。 3、繪制整套模具零件圖，標準件除外。 4、編寫設計說明書。 5、自選一個重要模具零件編制加工工藝路線，進行相關(guān)計算，并編制加工工藝卡和工序卡。 擬達到的要求或技術(shù)指標 按照“湖南工學院畢業(yè)設計（論文）工作管理 規(guī)定”，本課題設計要求及技術(shù)指標如下： （一）模具 1、保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量產(chǎn)品的同時，力求成本低、壽命長。 2、模具結(jié)構(gòu)設計合理，工藝性好，具有一定的創(chuàng)新性。 3、操作安全、方便，易于維修，便于管理。 4、在保證模具強度前提下，注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。 （二）設計圖紙 1、模具繪圖布局合理，視圖完整、清晰，各項內(nèi)容符合標準要求。 2、設計圖紙應符合學校的要求，不少于 3 張零號圖紙的結(jié)構(gòu)設計圖、裝配圖和零件圖，其中應包含一張以上用計算機繪制的具有中等難度的 1 號圖紙，同時至少有折合 1 號圖幅以上的圖紙用 手工繪制。 （三）設計說明書 1、資料數(shù)據(jù)充分，并標明數(shù)據(jù)出處。 2、計算過程詳細、完全。 3、公式的字母含義應標明，有時還應標注公式的出處。 4、內(nèi)容條理清楚，按步驟書寫。 5、說明書按照學校的有關(guān)規(guī)定，編寫不少于 12000 字的設計說明書，同時上交電子文檔。 （四）其他要求 1、查閱到 10 篇以上與題目相關(guān)的文獻 2、翻譯一篇本專業(yè)外文文獻（ 10000 個以上印刷符號），并附譯文。 進度安排 起止日期 工作內(nèi)容 備注 2011 年 3 月 21 日 ~ 3 月 28 日 3 月 29 日 ~4 月 10 日 4 月 11 日 ~4 月 30 日 5 月 4 日 ~5 月 8 日 5 月 9 日 ~5 月 12 日 5 月 15 日 ~5 月 30 日 6 月 1 日 ~6 月 10 日 完成畢業(yè)設計的選題和開題報告； 進行畢業(yè)實習及調(diào)研； 進行工藝及結(jié)構(gòu)設計； 繪制裝配圖和零件圖； 對整個設計進行合理性檢查； 撰寫設計說明書及畢業(yè)答辯的準備； 畢業(yè)設計答辯。 主要參考資料 [1]陳旭娟 . 淺析沖壓模具制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟 . 2005,(17) [2] 中國標準出版社 . 中國機械工業(yè)標準匯編沖壓模具卷 [M]中國標準出版社 ,1998,12. [3] 王立人 ,張輝 M]. 北京 :北京理工大學出版社 , 2009,8. [4]張成愛 . 我國模具技術(shù)與市場淺析 . 湖南冶金 3） [5] 牟林、魏崢 第 2 版 )[M]清華大學出版社 ,2009,7. [6] 肖景容 ,姜奎華 M]機械工業(yè)出版社 ,2006,3. [7] 梁炳文 M]機械工業(yè)出版社， 2003,8. [8] 沖模設計手冊編寫組 M]機械工業(yè)版社 ,2007,3. [9] of a by 2007)150教研室 意見 年 月 日 系主管領導意見 年 月 日 畢業(yè) 設計 (論文 )開題報告 題 目 厚板料沖小孔模具設計及有限元模擬 學生姓名 班級學號 專業(yè) 一、課題的目的和意義： 隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展 ,市場對模具的需求量不斷增長。人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性 ,而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一 ,模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志 ,并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。 為 迎接未來的無限挑戰(zhàn)，在畢業(yè)之際選擇一個沖壓模具方面的設計論文，目的是想豐盈自己的翅膀，為將來在工作崗位上有更好的發(fā)展而搶得先機 而又重要的十幾周里 ,通過老師指導和自學有關(guān)書籍，查閱期刊，完成畢業(yè)設計。從而能夠?qū)δ＞哂辛艘粋€更深刻地認識?對其工藝分析?分類?結(jié)構(gòu)名稱以及作用等方面有個嶄新的詮釋。初步達到了獨立完成簡單模具設計的目的及對模具的自我理解。 二、 文獻綜述（相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀） 從 1839 年英國成立的 司算起現(xiàn)代沖壓模具制造技術(shù)已有 168 年的歷史，但我國的沖壓技術(shù)卻一直是發(fā)展緩慢。 1984 中國才成立模具工業(yè)協(xié)會， 1986 年中國模具工業(yè)產(chǎn)值僅有 29 億元。當時生產(chǎn)模具的企業(yè)也只有幾千家而已。 1993 年 3 月 國務院頒布了《關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)的改革政策要點的決定》，把模具擺在了機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，確立了發(fā)展模具工業(yè)是國家的一個產(chǎn)業(yè)政策。 2005 年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達到 610 億元 ,增長率保持在 25%的高水平。除了國有專業(yè)模具廠外 ,廣東的中外合資和外商獨資模具企業(yè)現(xiàn)有幾千家 ,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也快速崛起 ;江蘇昆山建成了模具工業(yè)群 ;浙江寧波和黃巖被譽為“模具之鄉(xiāng)”。在激烈的競爭中模具的生產(chǎn)技術(shù)及規(guī)模也不斷提高。 改革開放使得我國的經(jīng)濟進入高速發(fā)展的時期，模具的市場的需求量也進一步的增加。模具行業(yè)也一直以 15%左右的增速再發(fā)展。 因此帶來的模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分的巨大變化，一些國有專業(yè)模具廠也如雨后春筍般的建立起來，同時也帶來了以集體、獨資、私營和合資等形式的快速發(fā)展。 2006年吉林大學汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析 中理工大學模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的汽車覆蓋件模具和級進模 海交通大學模具 內(nèi)的模具企業(yè)也在充分抓住汽車工業(yè)所帶來的發(fā)展契機 ,加大設備、產(chǎn)品、生產(chǎn)規(guī)模的升級步伐 ,積極 開拓國內(nèi)外市場。 然而 ,與國際先進水平相比 ,中國的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長等方面 ,模具壽命也只有國際先進水平的 50%左右 ,大型、精密、技術(shù)含量高的轎車覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具 ,每年都需要花費大量資金進口，具體如下： 1 沖壓模具 術(shù)的開發(fā)手段比較落后、技術(shù)的普及率不高 ,應用不夠廣泛，僅有約 10%的模具在設計中采用了 術(shù) ,距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走 ;在應用也才剛剛起步 ,在應用 由于缺乏先進適用 的制造裝備和工藝設備 ,只有 5%左右的模具制造設備被應用于這項工作。 2 精密加工設備在模具加工設備中所占比重較低，工藝設備落后 ,直接影響國產(chǎn)模具質(zhì)量的提高。由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使產(chǎn)品更新?lián)Q代加快 ,對模具的需求量加大。但是 ,我國模具工業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)能力只能滿足需求量的 60%左右 ,大部分模具廠的模具加工設備陳舊 ,在役期長、精度差、效率低 ,還不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。 3 生產(chǎn)沖壓模具的專用技術(shù)尚未成熟 ,大多仍還處于試驗摸索階段如模具的表面涂層、表面熱處理技術(shù)、導向副潤滑技術(shù)、型腔傳感及潤滑技術(shù)、去應力技術(shù)、抗疲勞及防腐 技術(shù)等未完全形成生產(chǎn)能力 ,走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)缺少知識產(chǎn)權(quán)的保護。 4模具標準件標準化程度及使用覆蓋率較低在汽車制造業(yè)中被大量使用的模具是沖壓模。5年來 ,汽車模具標準件的使用覆蓋率盡管有了較大增長 ,已從 20世紀末的 25%~30%提高到目前的 45%左右。但這種增長距國際先進水平 (一般在 70%以上 ,中小模具在 80%以上 )差距還很大。這是汽車模具交貨期長 ,也是我國成為模具進口大國的重要原因之一。 為了促進我國沖壓模具技術(shù)的發(fā)展 ,從計算機技術(shù)、先進加工技術(shù)及裝備、其它新技術(shù)與沖壓模等方面分析了我國沖壓模 具的技術(shù)現(xiàn)狀。結(jié)果表明 :經(jīng)過幾十年的發(fā)展 ,我國的沖壓模具總量位居世界第三位 ,加工技術(shù)裝備基本已與世界先進水平同步。以汽車覆蓋件為代表的大型、復雜、精密沖壓模 ,用 靠高速、精密的加工設備生產(chǎn) ,用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光 ,提高模具質(zhì)量。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢。 總之，我國將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中 ,無論哪一行業(yè)的工程裝備 ,都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。尤其近年來我國汽車工業(yè)的超高速發(fā)展 ,給模具行業(yè)帶來了無限商機。為了適應用 戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求 ,模具制造企業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術(shù)來提升競爭實力 ,來滿足各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求。展望未來 ,趕超世界模具制造技術(shù)的先進水平尚需我們做出不懈的努力 ! 三、采用的設計方案（基本理論）與技術(shù)路線 1、設計方案（基本理論） 這次設計該零件加工主要涉及到了沖孔工序內(nèi)容，所以我們必須設計一個沖孔模。由于該零件屬于大批量生產(chǎn)，工藝性較好并且需要一次沖出一個小孔。這里主要采用多孔沖裁壓角復合模，并配有自動送出件杠桿機構(gòu)以提高生產(chǎn)效率。最后 為了避免自動送 出件機構(gòu)運動過程中與模具發(fā)生干涉，可在三維軟件 和 后模擬其運動過程，觀察二者是否相互干涉，如果有干涉現(xiàn)象發(fā)生應該及時更改，精確完成設計任務。 因給定的設計參數(shù)中對零件尺寸公差沒有什么特殊的要求，故此可按 工件外形規(guī)則很適應沖裁加工。由于該模具為多凸模沖孔模，所以將凸模設計為階梯形布局，即將凸模做成不同高度，使各凸模沖裁力的最大值不同時出現(xiàn)，從而減少總沖裁力。當幾個凸模直徑相差懸殊，而相距又很近時，為了提高模具壽命，避免小直徑凸模由于承受材料流動 擠壓力的作用而產(chǎn)生折斷或傾斜，一般把小凸模做短些。階梯形布局的凸模高度差Ｈ取決于材料厚度。 此外，壓角力較大，壓角與沖孔工序也應階梯式?jīng)_出。 該零件屬于大批量生產(chǎn)，工藝性較好。 為了提高生產(chǎn)效率可以設計安裝一個自動送出件機構(gòu)。 在自動送出件機構(gòu)設計當中，要求所設計的平面連桿機構(gòu)不僅能實現(xiàn)預定的運動，而且還要使傳遞的動力盡可能發(fā)揮有效的作用。一般情況下，壓力角越小，對機構(gòu)工作越有利 。機構(gòu)運動中，在某一特定點，整個機構(gòu)處于靜止狀態(tài)這種位置成為機構(gòu)的死點，一般應避免但也可以利用它實現(xiàn)一定的工作要求。同時，使機構(gòu)與壓力機 滑塊的聯(lián)接容易，機構(gòu)調(diào)整較方便。應用平面連桿機構(gòu)以及推板裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的送料行程，該機構(gòu)的運動特性與壓力機滑塊的運動特性相關(guān)，送進的初始與結(jié)束階段速度較慢，符合沖壓生產(chǎn)的需要。適于大批量生產(chǎn)。此設計應該先確定自動機構(gòu)的工作過程。其工作過程如下：當壓床滑塊上行時， 制件被凸模帶起。出件機構(gòu)在上底板和連桿的帶動下向沖模中心移動，同時送件機構(gòu)在上底板和連桿的帶動下繞軸向上轉(zhuǎn)動，預先放置在其上面的工件就向沖模中心滑動，直到碰到限位角鋼時為止。當壓床滑塊接近上死點時，制件被由退料板、推銷、推板、推桿組成的退料機構(gòu)推 下后沿出件機構(gòu)滑出。出件機構(gòu)側(cè)面由導輪導正，并在導輪上滑動。退件機構(gòu)也自沖模中心位置退出，當壓床滑塊到下死點時，完成對工序件的沖孔和壓角工作。此過程是送出件的關(guān)鍵。 2、可能存在的問題 第一，因為此模具帶有自動送出件機構(gòu)，則自動送出件機構(gòu)與模具各自設計的尺寸誤差，可能造成干涉現(xiàn)象。 第二，由于工件較厚（ t=在沖孔過程中凸?？赡茉谙聣哼^程或者沖孔完畢卸料時失效發(fā)生斷裂。 四、設計任務書 1、課題名稱 厚板沖小孔模具設計及有限元模擬 工件成形后的形狀如圖 : 材料為普通碳素鋼 厚 寸精度要求為 狀精度要求高。 2、 設計內(nèi)容與步驟 1) 根據(jù)題目要求，分析沖壓件的形狀特點、盡寸大小、精度要求及所用材料是否符合沖壓工藝要求，然后確定適合于 工廠具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟合理的工藝方案。 2) 根據(jù)所確定的工藝方案和沖壓件的形狀特點、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)有通用機械化、自動化裝置的可能，選定沖模類型及結(jié)構(gòu)型式，繪制模具結(jié)構(gòu)草圖。 3) 在最經(jīng)濟的原則下，決定毛坯的形狀、尺寸和下料方式。 4) 計算沖壓力、模具壓力中心、模具各主要零件 (凹模、凸模固定板、墊板、凸模 )的 外形尺寸，凸、凹模工作部分尺寸和間隙，以及卸料橡膠或彈簧的自由高度等。 5) 選擇壓力機并把所選用的壓力機的類型、型號、規(guī)格確定下來。 6) 根據(jù)上述分析、計算及方案論證后，繪制模具總裝配圖及零件圖。 7) 通過 析材料變形過程中的變形行為與工藝參數(shù)。 8) 撰寫設計說明書； 9) 所有設計文檔、資料的整理、收尾、答辯。 3、繪圖任務 （ 1） 模具總裝配圖 （ 2） 模具零件圖 （ 3） 模具總成三維圖（可選） （ 4） 模具主要零件三維圖（可選） 五、設計過程進度計劃 （ 1）第五周：完成以上設計內(nèi)容中的“ 1” （ 2）第六周：完成以上設計內(nèi)容的“ 2” （ 3）第七八周：完成以上設計內(nèi)容的“ 3” （ 4）第九十周：完成以上設計內(nèi)容的“ 4 （ 5）第十一、十二周：完成以上設計內(nèi)容中的“ 6 （ 6）第十三、十四周：完成以上設計內(nèi)容中的“ 8” （ 6）第十五周：完成以上設計內(nèi)容中的“ 9” 指導教師批閱意見 指導教師 (簽名 )： 年 月 日 畢業(yè)設計 (論文 )工作中期檢查表 題目 厚板料沖小孔模具設計及有限元模擬 學生姓名 班級學號 專業(yè) 指 導 教 師 填 寫 學生開題情況 學生調(diào)研及查閱文獻情況 畢業(yè)設計（論文）原計劃有無調(diào)整 學生是否按計劃執(zhí)行工作進度 學生是否能獨立完成工作任務 學生的英文翻譯情況 學生每周接受指導的次數(shù)及時間 畢業(yè)設計（論文）過程檢查記錄情況 學生的工作態(tài)度在相應選項劃“ √” □認真 □一般 □較差 尚存在的問題及采取的措施： 指導教師簽字： 年 月 日 系部意見： 負責人簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）指導教師 審 閱表 系： 專業(yè)： 學生姓名 學 號 班 級 專 業(yè) 指導教師姓名 課題名稱 厚板料沖小孔模具設計及有限元模擬 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導教師評定成績 分值： 指導教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）評閱 教師評閱 表 題 目 組合按鍵注塑模設計 學生姓名 班級學號 專業(yè) 評閱 教師姓名 職稱 工作單位 評分內(nèi)容 具 體 要 求 總分 評分 開題情況 調(diào)研論證 能獨立查閱文獻資料及從事其他形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務并提出實施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識的能力。 10 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字數(shù)要求。 10 設計質(zhì)量 論證、分析、設計、計算、結(jié)構(gòu)、建模、實驗正確合理。 35 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值。 10 撰寫質(zhì)量 結(jié)構(gòu)嚴謹，文字通順，用語符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚，書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字數(shù)要求。 15 綜合能力 能綜合運 用所學知識和技能發(fā)現(xiàn)與解決實際問題。 20 總評分 評閱教師 評閱意見 評閱成績 總評分ⅹ 20% 評閱教師簽名 日期 畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查表 題 目 厚板料沖小孔模具設計及有限元模擬 學生姓名 學 號 專 業(yè) 指導教師 內(nèi)容綜述 ： 一、 設計步驟與方法 二、 （ 1）研究意義：查找相關(guān)資料了解厚板材料沖小孔研究； （ 2）實驗準備：實驗所用材料及尺寸，實驗所用裝置； （ 3）對模具設計進行工藝分析 （ 4）實驗模具設計：凹、凸模間隙，凹、凸模工作部 分尺寸及公差，凹凸模圓角半徑，凹、 凸模厚度及凹模外徑； （ 5）繪制二維模具圖； （ 6）用 設置三維圖，導入 進行數(shù)值模擬并進行分析； （ 7）撰寫設計說明書； （ 8）所有設計文檔、資料的整理、收尾、答辯。 二、 主要研究內(nèi)容 基本工序只有沖孔一道，即沖小孔，但是材料厚度較厚，這種沖孔已不是一個簡單的剪切過程，而是通過凸模將材料擠壓到凹?？變?nèi)再剪切的過程。在擠壓開始時，沖孔廢料部分被擠向孔的周邊，開模后，被擠向周邊的材料回彈將凸模咬死；另外，由于孔的形狀，大小及周邊孔的影響，使 得孔邊沿部分材料變形不一致，或者孔沖穿后，壓力機機身回彈產(chǎn)生的橫向力迫使上下模錯動而導致凸模折斷。因此，要保證厚料沖小孔過程的連續(xù)進行，就必須提高凸模工作時的強度和剛性，同時還要保證整個模具的剛性和穩(wěn)定性。 模具設計完畢后用 其進行數(shù)值模擬，更好的了解工件加工過程中各種參數(shù)的變化。 綜合各方面因素，本人認為，整個畢業(yè)設計工作已基本完成，也較好地吻合畢業(yè)設計要求。因此，我鄭重地向各位老師提出答辯申請，懇請各位老師對我的答辯申請予以批準，并批評指正我畢業(yè)設計中的不足，謝謝。 申請人簽名： 日期：年 月 日 資 格 審 查 項 目 是 否 01 工作量是否達到所規(guī)定要求 02 文檔資料是否齊全（任務書、開題報告、外文資料翻譯、定稿論文及其相關(guān)附件資料等） 03 是否完成任務書規(guī)定的任務 04 完成的成果是否達到驗收要求 05 是否剽竊他人成果或者直接照抄他人設計（論文） 指 導教師簽名： 畢業(yè)設計（論文）答辯資格審查小組意見： 符合答辯資格，同意答辯 □ 不符合答辯資格，不同意答辯□ 審查小組成員簽名： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績評定表 系： 專業(yè)： 學生姓名 學號 班級 答辯 日期 課題名稱 厚板料沖小孔模具設計及有限元模擬 指導 教師 成 績 評 定 分值 評 定 小計 教師 1 教師 2 教師 3 教師 4 教師 5 課題介紹 思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結(jié)論嚴謹，設計（論文）有應用價值。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷 ,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入 ,知識面寬。 必 答 題 40 自 由 提 問 30 合 計 100 答 辯 評 分 分值： 答辯小組長簽名： 答辯成績 a： × 40％＝ 指導教師評分 分值： 指導教師評定成績 b： × 40％＝ 評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績 c： × 20％＝ 最終評定成績： 分數(shù)： 等級： 答辯委員會主任簽名： 年 月 日 說明：最終評定成績＝ a+b+c，三個成績的百分比由各系自己確定，但應控制在給定標準的 10％左右。 I 摘 要 本文詳細地闡述了 厚板料沖小孔 模具的設計及有限元模擬過程。首先 簡明敘述了現(xiàn)代國內(nèi)外模具發(fā)展概況， 通過有限元模擬分析模具可能出現(xiàn)的問題 ， 然后重點設計了沖裁模具中相關(guān)部件，如凹凸模、模架設計以及壓力機選擇，并對沖壓材料性能進行了分析。 最后 根據(jù)沖裁件的產(chǎn)品數(shù)量要求，以及結(jié)構(gòu)要求，設計出來整套模具。整個設計過程都是用 整個模具設計過程簡單明了。 利用 模具設計和成型工藝的指定提供參照依據(jù)。 在設計過程中首先使用 后在后導入 析工件上選取點的應力、應變以及應變速率等相關(guān)因素，從而完成模具的整體設計以及有限元模擬，對直接指導生產(chǎn)有一定的意義。 關(guān)鍵詞 ： 厚板料 ；沖小孔；參數(shù)化設計 ；有限元模擬 he of a on in by to on of in as of to of of we of We AD in of to we to of AD in D D to of be to 目 錄 摘要 前 言 ........................................................... 1 具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 ........................................... 1 國模具發(fā)展的現(xiàn)狀 ........................................... 1 數(shù)化技術(shù)及有限元模擬慨述 ................................... 2 2 工件成型工藝性分析 ............................................... 5 釘塊二維圖 ................................................. 5 構(gòu)特征分析及成型工藝性分析 ................................. 5 構(gòu)特性分析 ........................................... 5 型工藝性分析 ......................................... 6 裁件材料的基本性能 ................................... 6 3 厚板沖小孔有限元模擬及其相關(guān)分析 ................................. 8 限元模擬及厚板沖小孔概述 ................................... 8 限元模擬 ............................................. 8 板沖裁模擬概述 ....................................... 8 屬彈塑性大變形的有限元模擬 ........................... 9 料斷裂準則及斷裂模擬 ................................ 10 限元網(wǎng)格重劃分 ...................................... 11 入 相關(guān)準備 ...................................... 11 裁加工模擬的建模 ......................................... 12 處理 ................................................ 13 擬過程線框圖 ........................................ 15 處理器 .............................................. 15 擬結(jié)果及討論 ............................................. 17 結(jié)論 ...................................................... 18 4 模具結(jié)構(gòu)設計 .................................................... 19 算沖壓力 .................................................. 19 裁力 ................................................ 19 料力及推料力 ........................................ 19 沖壓力 .............................................. 20 裁間隙 .................................................... 20 凹模工作部分尺寸與公差 .................................... 20 孔凸模的結(jié)構(gòu)設 計 ......................................... 22 孔凸模的長度尺寸 .................................... 22 孔凸模工作部分結(jié)構(gòu)如下圖 ............................ 22 孔凸模的強度校核 .................................... 23 模的結(jié)構(gòu)設計 ............................................. 23 模板的材料，外形和尺寸 .............................. 23 模板的厚度 .......................................... 23 模板上孔壁的最小尺寸 ................................ 23 模工作部分結(jié)構(gòu)圖 .................................... 24 5 沖壓成形工藝與設備 .............................................. 25 壓工藝方案及模具形式的確定 ................................ 25 序的確定 ............................................ 25 具形式的確定 ........................................ 25 壓設備的確定 ............................................. 25 格選用原則 .......................................... 25 備及相關(guān)模架確定 ......................................... 26 力機確定及 其參數(shù) .................................... 26 架相關(guān)確定 .......................................... 27 具整體設計形式 ............................................ 32 6 填寫沖壓工藝卡和編寫技術(shù)文件 ................................... 35 參考文獻 ........................................................... 37 致 謝 ............................................................. 38 1 1 前 言 具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領域。模具技術(shù)水平的高低，決定 著 產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn) 品開發(fā)能力，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志 。 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， 市場需求量維持在每年 600 億至 650 億美元， 同時， 我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年， 我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持 13%的年增長率 ( 據(jù)不完全統(tǒng)計， 2004 年國內(nèi)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(chǎn)值已達 650 億元， 模具及模具標準件出口 2005 已達到 2 億美元左右。單就汽車產(chǎn)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。 2003 年我國汽車產(chǎn)銷量均突破 400 萬輛， 2004 年產(chǎn)銷量各突破 500 萬輛， 轎車產(chǎn)量將達到 260 萬輛。另外， 電子和通訊產(chǎn)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， 電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中， 60%- 80%的零部件， 都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗， 是其他加工制造方法所無法比擬 。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。日前， 據(jù)第十一屆中國國際模具技術(shù)和設備展覽會主辦方之一的中國模具工業(yè)協(xié)會透露，我國模具行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)和職工總數(shù)在世界上的排名已躍居第一， 生產(chǎn)銷量排名世界第三。有關(guān)資料顯示， 在我國， 模具直到 1987 年才正式成為一個行業(yè)，與世界發(fā)達工業(yè)國家的模具業(yè)相比， 我國模具業(yè)的起步要晚幾十年，但近 20 年的努力發(fā)展取得了長足的進步。 國模具發(fā)展的現(xiàn)狀 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增 長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得 2 到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一國產(chǎn)品制造水平的重要標志和發(fā)展程度的標志之一 。 目前，我國的模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具的精密度、復雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟，氣體輔助注射技術(shù)開始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外， 術(shù)得到廣泛應用，高速加工、復合加工等先進的加工技術(shù)也得到進一步推廣；快速原型進展很快；模具的標準化程度也有一定提高。但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比差距任然不小。 在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具已供過于求，市場 競爭激烈；一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有一些趨向于供過于求，然而 精密加工設備還很少， 一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍大量進口。 許多先進的技術(shù)如ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術(shù)的普及率還不高， 我國塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進水平相比，還存在很多方面的問題。 現(xiàn)在國外發(fā)達國家模具標準化程度為 70％～ 80％，而我國只有 30％左右。如能廣泛應用模具標準件，將會縮短模具設計制造周期 25％～ 40％，并可減少由于使用者自制模具件而造成的工時浪費?，F(xiàn)在應用模具 術(shù)設計模具已較為普遍，隨著 通用機械 料注射模 上世紀 60 年代基于線框模型的 統(tǒng)開始， 到 70 年代以曲面造型為核心的 統(tǒng)， 80 年代實體造型技術(shù)的成功應用， 90 年代基于特徵的參數(shù)化實體 /曲面造型技術(shù)的完善，為塑料注射模采用 術(shù)提供了可靠的保證。目前在國內(nèi)外巿場已涌現(xiàn)出一批成功應用于塑料注射模的 且通過推廣使用模具標準件，實現(xiàn)了部分資源共享，這樣就大大減少模具設計的工作量和工作時間，對于發(fā)展 術(shù)、提高 模具的精密度有重要意義。 因此， 模具成為 國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品 。 現(xiàn)代模具是多學科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動相對密集。 數(shù)化技術(shù)及有限元模擬慨述 參數(shù)化技術(shù) 是當前 術(shù)重要的研究領域之一，通過改動圖形某一部分或某幾部分的尺寸，自動完成對圖形中相關(guān)部分的改動，從而實現(xiàn)尺寸對圖形的驅(qū) 3 動。在設計過程中，系統(tǒng)自動地捕獲用戶的設計意圖，并把各個設計對象以及對象之間的關(guān)系記錄下來，當用戶修改圖紙中的設計參數(shù)時，系統(tǒng)能夠自動地更新圖紙，使圖紙中反映用戶設計 意圖的設計對象之間的關(guān)系依舊可以維持。參數(shù)化設計技術(shù)以其強有力的草圖設計 、尺寸驅(qū)動修改圖形功能，極大地改善了圖形的修改手段，提高了設計的柔性，在慨念設計、初始設計、產(chǎn)品建模及修改系列設計、多方案比較、動態(tài)設計、實體造型、裝配、公差分析與綜合、機構(gòu)仿真、優(yōu)化設計等領域發(fā)揮著越來越大的作用，并體現(xiàn)出很高的應用價值，能否實現(xiàn)參數(shù)化目前已成為評價 合了零件設計、產(chǎn)品組合、模具開發(fā)、 金件設計、鑄造件設計、自動量測、機構(gòu)仿真、應力分析等功能于一體。是 塑料模具實現(xiàn)參數(shù)化的一個必備的軟件。 E× × 是 門用來建立各種標準模架及模具標準件和滑塊、斜銷等附件，能夠建立冷卻水管，能夠自動產(chǎn)生模具工程圖和明細表，還可以模擬模具開模過程進行動態(tài)仿真和干涉檢查，并可將仿真結(jié)果輸出成視頻文件，是個功能非常強大且使用非常方便的模具設計工具。 建模、成形、熱傳導和成形設備特性進行模擬仿真分析 ， 適用于熱、冷、溫成形 ， 并提供極有價值的工藝分析數(shù)據(jù)。如 :材料流動、模具填充、鍛造負荷、模具應力、晶粒流動、金屬微結(jié)構(gòu)和缺陷產(chǎn)生發(fā)展情況等。 不需要人工干預 ， 全自動網(wǎng)格再剖分 ;前處理中自動生成邊界條件 ， 確保數(shù)據(jù)準備快速可靠 ;單步模具應力分析方便快捷 ， 適用于多個變形體、組合模具、帶有預應力環(huán)時的成形過程分析 ;材料模型有彈性、剛塑性、熱彈塑性、熱剛粘塑性、粉末材料、剛性材料及自定義類型 ;實體之間或?qū)嶓w內(nèi)部的熱交換分析既可以單獨求解 ， 也可以耦合在成形模擬中進行分析。這些特點使 3 擬處理器和后處理器三大模塊組成。 前處理器 前處理器包括三個子模塊①數(shù)據(jù)輸入模塊 ， 便于數(shù)據(jù)的交互式輸入 ， 如 : 初始速度場、溫度場、邊界條件、沖頭行程以及摩擦系數(shù)等初始條件。②網(wǎng)格的自動劃分與自動再劃分模塊。③數(shù)據(jù)傳遞模塊 ， 當網(wǎng)格重劃分后 ， 能夠在新舊網(wǎng)格之間實現(xiàn)應力、應變、速度場、邊界條件等數(shù)據(jù)的傳遞 ， 從而保證計算的連續(xù)性。 模擬處理器 4 真正的有限元分析過程是在模擬處理器中完成的 ， 行時 ， 首先通過有限元離散化將平衡方程、本構(gòu)關(guān)系和邊界條件轉(zhuǎn)化為非線形方程組 ， 然后通過直接迭代法和 求解的結(jié)果以二進制的形式進行保存 ， 用戶可在后處理器中獲取所需要的結(jié)果。 后處理器 后處理器用于顯示計算結(jié)果 ， 結(jié)果可以是圖形形式 ， 也可以是數(shù)字、文字混編的形式。可獲取的結(jié)果可為每一步的①有限元網(wǎng)格 ; ②等效應力、等效應變以及破壞程度的等高線和等色圖 ;③速度場 ; ④溫度場 ; ⑤行程載荷曲線等。此 外用戶還可以列點進行定點跟蹤 ， 對個別點的軌跡、應力、應變、溫度等進行跟蹤觀察 ，并可根據(jù)需要抽取數(shù)據(jù)。 5 2 工件成型工藝性分析 釘塊二維圖 圖 1 鉤錠塊二維圖 構(gòu)特征分析及成型工藝性分析 構(gòu)特性分析 該塑件為鉤錠塊，其二維圖尺寸如圖 示，工件的壁厚為 大批量生產(chǎn)，材料為 型工藝性一般，尺寸較小，厚度較厚，批量較小，屬普通沖壓件。 6 型工藝性分析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。沖裁件的工藝性是否合理，對沖 裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。 該沖裁件工藝性分析如下： （ 1） 此沖裁件的形狀不規(guī)則，尺寸較小，厚度較厚，批量較小，屬普通沖壓件； （ 2） 此沖裁件的外形轉(zhuǎn)角處都有適當?shù)膱A角，這樣可以延長模具壽命，此沖裁件標出了沖裁邊的交角； （ 3） 此沖裁件孔到零件邊緣的距離都符合要求，能夠使模具強度和制件質(zhì)量達到要求 ； （ 4） 此沖裁件孔 R= 頭須有一定的凸模強度和穩(wěn)定性； （ 5） 此沖裁件精度采用 （ 6） 此沖裁件的平面度和直線度的公差等于被測表面最大輪廓尺寸的 （ 7） 此普通沖裁件的孔壁的表面粗糙度值為 刺高度要求不大于 許有嚴重開裂； （ 8） 由于沖切對象上一道的落料工序為了延長模具壽命，采用大間隙，會使得工件邊緣的塌角較大。這樣一來，在沖孔時，容易使得沖頭在接觸工件塌角表面后打滑，顯著降低沖頭的穩(wěn)定性。 綜上所述，該錠鉤塊沖小孔工序的工藝性較差，在模具結(jié)構(gòu)上應該盡量保證模具的結(jié)構(gòu)剛性、模具工作部件的夾裝牢 固，同時應該允許一定的沖頭的報廢率。 裁件材料的基本性能 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 ，屈服極限 235右， 并會隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。常軋制成盤條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼 、 工字鋼 、 槽鋼 、窗框鋼等 型鋼 ，中厚鋼板。大量應用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋 爐、容器、船舶等，也大量用作對性能要求不太高的機械零件。 C、 D 級鋼還可作某些專業(yè)用鋼使 用。 （ 1） 下面是在對應條件下 的化學成分，力學性能以及許用應力 7 表 1 鋼的化學化學成分 (%) C P S ≤ ≤ ≤ 表 2 鋼板的力學性 能 板厚（ бb( бs( δs(%) 2～ 3 375～ 500 ≥235 ≥20 >3～ ≥21 >4 ≥22 >4～ 16 375～ 500 ≥235 ≥25 表 3 鋼板在下列溫度下的許用應力（ 板厚（ ≤20 (℃) 100(℃) 150(℃) 200(℃) 250(℃) 3～ 4 113 113 113 105 94 16 113 113 113 105 94 8 3 厚板沖小孔有限元模擬及其相關(guān)分析 限元模擬及厚板沖小孔概述 限元模擬 隨著沖壓技術(shù)的快速發(fā)展及其應用范圍的不斷擴大，許多結(jié)構(gòu)零件、受力構(gòu)件等采用厚鋼板沖制而成 降低生產(chǎn)成本。但是厚鋼板沖裁 時，特別是 t>4， d/t 沖孔，由于沖頭受力條件惡劣，在設計、制造、使用過程中的各種原因都可能導致沖頭彎曲、崩刃、折斷、磨損嚴重使模具壽命過低以致于無法實施生產(chǎn)，模具壽命是衡量模具技術(shù)和經(jīng)濟水平的重要指標，大幅度提高模具壽命是我國模具工業(yè)發(fā)展中的一個重要內(nèi)容。綜合借鑒國內(nèi)外大量技術(shù)資料的基礎上，針對工廠中常用的厚板材條件下(419~30 30~80 80~120 120~180 180~260 260~360 050 >360~500 500 表 6得 0 . 0 2 0 ; 0 . 0 2 0m m m????校核間隙 因為 ,i nm a x ????? ??說明所取凸，凹模公差滿足 ,m a x ?? ?? 這個條件 查表 1得 X=沖孔計算公式如下： 0m i n()?? ? ? ?????????????（ 10） m i n 0()d z ????????????????（ 11） 式中 沖孔凸模刃口設計尺寸 );(d—— 沖孔凹模刃口設計尺寸 );( 2