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XXXX大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：軸承端蓋沖壓模具設(shè)計 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學(xué) 生： XXXX 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： XXXX 2011年06月 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 系別 機電信息系 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 1姓名學(xué)號 1.畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 軸承端蓋沖壓模具設(shè)計 2.題目背景和意義：沖壓是借助沖壓設(shè)備的動力，通過模具的作用，使板料分離或經(jīng)塑性成形而獲得一定形狀、尺寸和性能制件的加工技術(shù)。沖壓加工是金屬塑性加工的主要方法之一。與塑性加工的其它方法及機械制造中其它冷、熱加工方法相比具有以下優(yōu)點：1、生產(chǎn)效率高；2、易于實現(xiàn)機械化及其自動化；3、節(jié)約材料，節(jié)省能源；4、尺寸精度穩(wěn)定，表面質(zhì)量好；5、強度高、剛性大、重量輕等優(yōu)點。本課題目的訓(xùn)練學(xué)生設(shè)計冷沖壓模具的能力，為以后的工作打下初步的基礎(chǔ)。 3.設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）：基本要求：確定沖壓工藝方案后，應(yīng)通過分析比較，選擇合理的模具結(jié)構(gòu)型式，使其盡量滿足以下要求：（1）能沖出符合技術(shù)要求的工件；（2）能提高生產(chǎn)率；（3）模具制造和維修方便；（4）模具有足夠的壽命；（5）模具易于安裝調(diào)整，且操作方便、安全。模具裝配圖一張（A0以上）；零件圖若干張；設(shè)計計算說明書一份，典型零件工藝卡片一份。 4.設(shè)計的基本要求及進度安排（含起始時間、設(shè)計地點）： 地點：校內(nèi) 第一周至第三周：查找相關(guān)資料，確定加工方案做好開題答辯工作。 第四周至第八周：進行模具結(jié)構(gòu)的簡單設(shè)計，完成中期報告。 第九周至第十二周：完成各套沖壓模具機構(gòu)尺寸、強度等具體計算。 第十三周至第十六周：繪制沖壓模具工程圖及相應(yīng)零件圖，完成畢業(yè)設(shè)計論文 5.畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作量要求 論文字?jǐn)?shù)1.5萬左右，外文翻譯3000漢字 ① 實驗（時數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 無 ② 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 合 3張A0 ③ 其他要求： 無 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日 說明：1本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入冊，一份教師自留。 2 帶*項可根據(jù)學(xué)科特點選填 軸承端蓋沖壓模具設(shè)計 摘 要 全文對軸承端蓋的工藝分析確定與模具設(shè)計進行具體的論證設(shè)計。通過工藝分析確定需要設(shè)計五套模具，分別是落料模、拉深模1、拉深模2、拉深模3、沖孔模。 根據(jù)工藝分析與確定，第一套模具進行落料，相應(yīng)的設(shè)計出落料模。從產(chǎn)品零件圖看出其外形規(guī)則，對落零件的排樣和材料利用率給予相應(yīng)的確定和計算，采用剛性卸料、自然落料方式，該步驟的定位方式主要采用銷釘定位，同時使用導(dǎo)料板進行輔助定位于導(dǎo)引；第二套模具為拉深1模具，由于其為回轉(zhuǎn)體淺拉深，故使用壓料板、頂桿頂出方式，該步驟的定位方式主要采用銷釘定位的方式，使用四個銷釘，均勻分布于零件四周，完成定位工作；第三套模具為拉深2模具，其工作原理、定位方式，均仿照拉深1模具進行設(shè)計；第四套模具為拉深3模具，其工作原理，定位方式，也均為仿照拉深1模具進行設(shè)計；第五套模具為沖孔模具，經(jīng)工藝分析與計算設(shè)計出該套模具使用彈性卸料、頂桿頂出方式，該步驟的定位方式主要采用沉孔定位，同時使用銷釘進行輔助定位。 關(guān)鍵詞：定位；沖孔；拉深；凹模；凸模。 Ⅰ Hardware Research on the Measurement System of Ring Laser Resonant Cavity Abstract Full process analysis of bearing housing and die design to determine the specific argument design. Through the analysis of the technology of five sets of mould design can be determined, respectively is blanking mold, deep drawing mode 1, drawing mode 2, deep drawing, punching die mould 3. According to process analysis and determination, the first set of mould for blanking, corresponding design ChuLa materials moulds. From product parts graph see the appearance of fall parts rules, layout and material utilization give corresponding determination and calculation, the rigid unloading, natural blanking way, the steps of localization way mainly USES the pin position, and use guide material plate for auxiliary located in guidance; The second set of mould for deep drawing 1 mold, because of its deep drawing for axially symmetrical shallow, so use pressure stripper plate, plunger, ejection way, the steps of localization way mainly adopts the mode, use pin positioning pin, evenly distributed in four parts around, complete orientation work; The third set of mould for deep drawing 2 mould, the working principle, localization way, all modeled deep drawing 1 mould design; The fourth set of mould for deep drawing 3 mould, the working principle, localization way, also are modeled deep drawing 1 mould design; The fifth set of mould for punching moulds, analyzes and calculates the process of design the mould using the elastic unloading, plunger, ejection way, the steps of localization way mainly USES the sink holes position, and use pin adjuant positioning. KeyWords: Positioning；Punchedhole ；Deep drawing; Convex mold；Cave mold. Ⅱ 目錄 1 緒 論 1 1.1沖壓的概念、特點及應(yīng)用 1 1.2曲柄壓力機 1 1.2.1曲柄壓力的組成 1 1.2.2曲柄壓力機的主要技術(shù)參 2 1.3沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 2 1.3.1沖壓成形理論及沖壓工藝方面 2 1.3.2沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 3 1.3.3沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 4 1.3.4沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 5 2 設(shè)計的具體內(nèi)容 6 3 工藝分析與方案的確定 7 3.1零件的工藝分析 7 3.2工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 7 3.3排樣設(shè)計 8 4 沖壓模具的設(shè)計及計算 14 4.1落料模具的設(shè)計及計算 14 4.1.1落料力計算 15 4.1.2凹凸模刃口尺寸及公差計算 16 4.1.3落料模裝配件圖 17 4.2拉深模具設(shè)計及計算 19 4.2.1拉深力計算 19 4.2.2凸、凹模尺寸計算 20 4.2.3拉深模裝配件圖 21 4.3沖孔Ф250+0.01的模具設(shè)計及計算 22 4.3.1沖孔力計算 22 4.3.2凹凸模刃口尺寸及公差計算 23 4.3.3拉深模裝配件圖 24 Ⅲ 5 結(jié) 論 25 5.1 總結(jié) 25 5.2 體會 25 參考文獻 26 致 謝 27 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 28 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 29 Ⅳ 主 要 符 號 表 Ra 表面粗糙度 L 周長 X 、K 系數(shù) t 材料厚度 S 步距 r 半徑 B 寬度 A 面積 η 材料利用率 Z 沖裁模初始雙面間隙 τ 抗剪強度 δ 抗拉強度 F 作用力 n 件數(shù) h 深度 A 凸、凹刃口尺寸 δd 凸模制造公差 δd 凹模制造公差 Ⅴ dd 凸模刃口尺寸 dp 凹模刃口尺寸 △ 沖裁件制造公差 Pm 拉深力 C 間隙系數(shù) W 壓力機功率 Q 壓邊力 q 單位壓邊力 Ⅵ 1 緒 論 1 緒 論 1.1沖壓的概念、特點及應(yīng)用 冷沖壓是在常溫下利用裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其分離或產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。 冷沖壓工序可分為五個基本工序。 沖裁：使板料實現(xiàn)分離的沖壓工序。 彎曲：將金屬材料沿彎曲線彎成一定的角度和形狀的沖壓工序。 拉深：將平面板料變成各種開口空心件，或者把空心件的尺寸作進一步改變的沖壓工序。 成形：用各種不同性質(zhì)的局部變形來改變毛坯或沖壓件形狀的沖壓工序。 立體壓制（體積沖壓）：將金屬材料體積重新分布的沖壓工序。 每一種基本工序包括多種不同的加工方法，以滿足各種沖壓加工的要求。 冷沖壓工藝與其他加工方法相比，有以下特點。 用冷沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜、用其他加工方法難以加工的工件，如薄板薄殼零件等。冷沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。 材料利用率高、工件重量輕、剛性好、強度高、沖壓過程耗能少，因此，工件的成本較低。 操作簡單、勞動強度低、生產(chǎn)率高、易于實現(xiàn)機械化和自動化。 冷沖壓加工中所用的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長、成本較高。 1.2曲柄壓力機 1.2.1曲柄壓力的組成 工作機構(gòu)：即曲柄滑塊機構(gòu)（或稱曲柄連桿機構(gòu)），它由曲軸、連桿、滑塊等零件組成。其作用是將曲柄的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運動，由滑塊帶動模具工作。 傳動系統(tǒng)：它包括齒輪傳動、帶傳動等機構(gòu)，起能量傳遞作用和速度轉(zhuǎn)換作用。 操縱系統(tǒng)：包括離合器、制動器等部件，用以控制工作機構(gòu)的工作和停止。 能源系統(tǒng)：包括電動機、飛輪（帶輪）。 31 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 床身：它把壓力機所有部分聯(lián)接成一個整體，承受全部沖壓力。床身上固 有工作臺，用于安裝沖壓模具的下模。 1.2.2曲柄壓力機的主要技術(shù)參 標(biāo)稱壓力：曲柄壓力機的標(biāo)稱壓力是指壓力機曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點前某一特定角度（稱為標(biāo)稱壓力角，約等于20°～30°）時，滑塊上所能容許承受的最大工作壓力，它是表示壓力機規(guī)格的主參數(shù)。 滑塊行程：滑塊行程是指滑塊從上止點到下止點所經(jīng)過的距離。對于曲柄壓力機，滑塊行程為曲柄半徑的兩倍。 行程次數(shù)：滑塊每分鐘行程次數(shù)是指滑塊每分鐘從上止點運動到下止點，然后再回到上止點所往復(fù)的次數(shù)。顯然，行程次數(shù)越高，壓力機的生產(chǎn)率也越高。 壓力機的裝模高度：壓力機的裝模高度是指滑塊在下止點時，滑塊底平面到工作臺上的墊板上平面之間的高度。通過調(diào)節(jié)壓力機連桿的長度，可以改變裝模高度的大小。模具的閉合高度應(yīng)在壓力機的最大與最小裝模高度之間。 壓力機工作臺面尺寸：壓力機工作臺面尺寸應(yīng)大于沖模的最大平面尺寸。一般工作臺面尺寸每邊應(yīng)大于模具下模座尺寸50～70mm，以便安裝固定模具用的螺釘和壓板。 漏料孔尺寸：當(dāng)工件或廢料需要下落，或模具底部需要安裝彈頂裝置時，下落件或彈頂裝置的尺寸必須小于工作臺中間的漏料孔尺寸。 模柄孔尺寸：滑塊內(nèi)模柄安裝孔直徑和模柄直徑二者的基本尺寸應(yīng)一致，模柄的高度應(yīng)小于模柄孔的高度。 壓力機電動機功率：必須保證壓力機的電動機功率大于沖壓時所需的功率。 1.3沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工業(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)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。 1.3.1 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展。特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(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程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計算機上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，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模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16~17級；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)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，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；無模多點成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術(shù)，我國已自主設(shè)計制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點成形設(shè)備，解決了多點壓機成形法，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，同時利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。 1.3.2 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 在沖模的設(shè)計制造上,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、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)控自動化的模具加工機床和檢測設(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進模和大型復(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個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出達到國際水平的精度達2~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國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)。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(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15000~40000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1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電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機床的技術(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，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm2/min,加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(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)磨床及自動拋光等先進設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟制模技術(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)開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造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)計和制造，具有較好的價格性能比。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度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。 1.3.3 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 性能良好的沖壓設(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、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機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；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的4~10倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。 1.3.4 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。因為沖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，國外先進工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達70%~80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購買，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，分工越來越細，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。我國沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(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)模化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進一步提高。 2 設(shè)計具體內(nèi)容 2 設(shè)計的具體內(nèi)容 設(shè)計軸承端蓋的沖壓模具。 零件圖如下： 圖 2.1軸承端蓋零件圖 沖壓技術(shù)要求: a.材料:Q235； b.材料厚度:1mm； c.生產(chǎn)批量:中小批量； d.未注公差:按IT10級確定。 3 工藝分析與方案的確定 3 工藝分析與方案的確定 3.1 零件的工藝分析 材料：該沖壓件的材料是Q235是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。 零件結(jié)構(gòu)：該沖壓件結(jié)構(gòu)簡單，適合沖壓。 尺寸精度：零件圖上所有未注公差尺寸屬于自由尺寸，可按IT10級確定 工件尺寸的公差。 階梯拉深的方法：當(dāng)任意兩相鄰階梯直徑的比值dn/dn-1都不小于相應(yīng)的圓筒形件的極限拉深系數(shù)時，其拉深方法為由大階梯到小階梯依次拉出。坯料的相對厚度：t/D=1/150×100%=0.67%, a.最大階梯Ф88×7，h1/d2=7/88=0.08,d1/d2=150/88=1.7，查表3.1 有凸緣圓筒形狀件第一次拉深的極限拉深系數(shù)得h/d=0.37，而實際h1/d2==0.08<<0.37，故該階梯可以一次拉深； 表3.1 有凸緣圓筒形件第一次拉深的極限拉深系數(shù) 凸緣相對 直徑dφ/d 0.6~0.3 0.3~0.1 1.3 0.54 0.55 1.5 0.51 0.52 1.8 0.48 0.48 b.錐形階梯 有經(jīng)驗公式可得：h/d<(0.25～0.3)稱為淺錐形件，一般可一次拉深成形，但拉深時由于毛坯變形程度大，拉深后產(chǎn)生較大的回彈，故不易獲得精確的尺寸精度。因此，當(dāng)半錐角ɑ>45°時，通常采用有拉延筋的模具進行拉深。此處h/d3=7/78=0.09,故可以一次拉深； c.最小階梯Ф53×7，h3/d4=7/53=0.13,d3/d4=78/53=1.47, 查表3.1有凸緣圓筒形狀件第一次拉深的極限拉深系數(shù)得h/d=0.45, 而實際h3/d4==0.013<<0.45，故該階梯可以一次拉深。結(jié)論：適合沖壓。 3.2 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 該零件包括落料、拉深、沖孔三個基本工序，可以采用以下幾種工藝方案： 方案一：落料，沖裁出零件毛坯料；使用簡單拉深模，成型軸承端蓋 底層直沉孔結(jié)構(gòu)；使用簡單拉伸模具，成型軸承端蓋斜角度沉 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 孔；使用簡單拉深模具，成型軸承端蓋上層直沉孔；⑤使用沖 孔模具，沖裁中心圓孔。 方案二：落料，沖裁出零件毛坯料；使用復(fù)合拉深模具，一次成型軸 承端蓋復(fù)雜的沉空結(jié)構(gòu)；使用沖孔模具，沖裁中心圓孔。 兩種方案優(yōu)缺點分析： 方案一：使用簡單沖裁模具，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造和維修，模模具設(shè)置導(dǎo)向機構(gòu)，精度高，適合各種孔類零件沖裁，但是由于模具增加導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，使模具外形尺寸較大，且根據(jù)要求不同，需要更換沖壓機或模具； 方案二：使用復(fù)合沖裁模具，在進行沖裁時，一次定位就可以完成沖裁件內(nèi)部的幾何尺寸，故制件的位置度尺寸精度高，生產(chǎn)效率高，適合位置精度高、大批量生產(chǎn)的制件選用。但這種模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作困難。 因此，方案一適合該工件的工藝方案，利于加工，操作方便，首選方案方一。 3.3 排樣設(shè)計 3.3.1毛坯展開圖尺寸的確定 由零件圖可知工件拉深圓角半徑r=2mm，厚度t=1mm；零件的展開尺寸需以中心部位尺寸作為計算的依據(jù)，采用既有公式法計算毛坯尺寸。 零件切邊余量σ: 由dt/d=1.5，查表3.2帶凸緣件的修邊余量得：故σ=3.6mm； 表3.2 帶凸緣件的修邊余量 凸緣直徑 dt（mm） ＜1.5 ＞1.5~2.0 ＞2.0~2.5 ＞2.5~3.0 ＞50~100 3.5 3.0 2.5 2.2 ＞100~150 4.3 3.6 3.0 2.5 ＞150~200 5.0 4.2 3.5 2.7 由于該工件壁厚為1mm，故采用內(nèi)側(cè)尺寸來計算，繪制出零件內(nèi)側(cè)圖，如圖3.1. 圖3.1零件階梯簡圖 圓角（圖3.2）尺寸計算： a=22r=2=1.414m cos45°=（r2+r2-c2）/（2r×r）即： c=2/2=(8-c2)/(2×4)=2.343m b=c2-a2=2.343-2=0.843=0.586m 圖3.2圓角展開相關(guān)計算示意圖 表面積A1（圖3.3）：d2’=d2+r=88+2×2=92m A1=π[(d1/2)2-(d2′/2)]= π(68.62-462)=8136.599 mm2 圖3.3一次展開面積計算示意圖 表面積A2（圖3.4）: A2=(π2rd2′/2)-2πr2 （3.1） =(π2×2×92/2)- 2π2 =882.871 mm2 圖3-4二次展開面積計算示意圖 表面積A3（圖3.5）: h′=7-2-a=7-2-1.414=3.586m A3=πd2h′=π×88×3.586=991.386 mm2 圖3.5三次展開面積計算示意圖 表面積A4（圖3.6）: S=(π/8)×2hr=π/2=1.571m H=a=1.414m d2〞= d2-2r=84m A4=π(d2〞S+2Hr)=π(84×1.571+2×1.414×2)=423.462mm2 (3.2) 圖3.6四次展開面積計算示意圖 表面積A5（圖3.7）: d2〞′=d2-2b=88-2×0.586=86.828m d3=d3-2a=78-2×1.414=75.172m h2′=h2-2a=7-2×1.414=4.172m S=[(d2''-d3'2)2+ h2']=7.167m (3.3) A5=πS[(d2〞′+d3′)/2] (3.4) =π×7.167[(86.828+75.172)/2] =1823.779 mm2 圖3.7五次展開面積計算示意圖 表面積（圖3.8）A6: d3〞=d3-2b=78-2×0.585=76.828m H1=b=0.586m A6=π(d3〞S+2H1r) (3.5) =π(76.828×1.571+2×0.586×2) =386.544 mm2 圖3.8六次展開面積計算示意圖 表面積（圖3.9）A7: d4′=d4+2r=53+4=57m A7=π[(d3〞/2)2-(d4′/2)2] =π[(76.828/2)2-(57/2)2] =2084.087 mm2 圖3.9七次展開面積計算示意圖 表面積（圖3.10）A8: A8=[(π2rd4′)/2]-2πr2 (3.6) =[(π2×2×57)/2]-2π22 =537.435 mm2 圖3.10八次展開面積計算示意圖 表面積（圖3.11）A9: h3′=h3-2r=7-4=3m A9=πd4h3′=π×53×3=499.531 mm2 圖3.11九次展開面積計算示意圖 表面積（圖3.12）A10: d4〞=d4-2r=53-2×2=49m A10=(π2r d4〞/2)+2πr2 (3.7) =[(π2×2×49)/2]-2π22 =508.743 mm2 圖3.12十次展開面積計算示意圖 表面積（圖3.13）A11: A11=π[(d4〞/2)2-(d5/2)2] =π[(49/2)2-(25/2)2] =1394.867 mm2 圖3.13十一次展開面積計算示意圖 工件的展開面積A： A=A1+A2+…+A11 =8136.599+882.871+991.386+423.462+1823.779+386.544+2084.087+537.435+499.513+508.743+1394.867 =17669.286 mm2 由A=πD2/4得：D=4A/∏=4×17669.286/∏=149.99≈150mm2 由此可得零件展開圖為一個圓形，其直徑為150mm。 展開圖如圖3.14 圖3.14毛坯圖 3.3.2排樣 該工件的展開圖為一個簡單的圓形，因此采用單排方式。 由表3.3查得搭邊值：工件之間的搭邊值a=1.5，工件與條料的搭邊值為b=1.5； 表3.3 最小搭邊值 材料厚度 工件間a 沿邊b 0.5~08 1.0 1.2 0.8~1.2 1.2 1.4 1.2~1.6 1.4 1.6 條料寬度：B=153mm； 材料的利用率：　 η=S0S×100%=17671 (3.8) 排樣圖如圖3.15. 圖3.15 排樣圖 4 沖壓模具的設(shè)計及計算 4 沖壓模具的設(shè)計及計算 4.1 落料模具的設(shè)計及計算 由于凸、凹模之間存在著間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度。落料的大段尺寸等于或接近凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近凸模刃口尺寸。在測量與使用中，落料件以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。沖裁時，凸模和凹模要與制件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果間隙越用越大。由此，在確定模具刃口尺寸及其制造公差時，需需要遵循下述原則： ① 落料時，先確定凹模刃口尺寸，凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)仍能沖出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸減去一個最小間隙值來確定；②沖孔時，先確定凸模刃口尺寸，凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)仍可以使用，而凹模刃口的基本尺寸按凸模的基本尺寸加上一個最小合理間隙來確定；③凸模和凹模刃口的制造公差主要取于沖裁件的精度和形狀，一般模具的制造精度比沖裁件的精度高2～3級，對于規(guī)則形狀的制件，模具可以按IT8～9級精度制造。 由表4.1查得零件尺寸精度為IT10級，沖模制造精度為IT8級 表4.1 零件精度與模具制造精度 沖模制造精度 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6~12 IT6~IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10 -- -- -- -- IT7~IT8 -- IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12 -- -- IT9 -- -- -- IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 凸、凹模間隙值選擇原則與方法：①對沖裁件斷面要求較高時，在間隙允許范圍內(nèi)，應(yīng)考慮采用較小間隙，這時盡管模具的壽命有所降低，但制件的光亮帶較寬，斷面與板料面垂直，毛刺與圓角及彎曲變形都很?。虎诋?dāng)沖裁件的斷面質(zhì)量無特殊要求時，在間隙允許范圍內(nèi)。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4.1.1 落料力計算 落料力： Pm=CLtτ (4.1) 式中：τ---材料的剪應(yīng)力，MPa； C---沖裁條件系數(shù)，C=1.0～1.1，一般取C=1.1； t---材料厚度，mm； L---沖剪輪廓總長度，mm。 由表4.2 Q235材料機械性能表查得τ=380MPa 表4.2 Q235材料機械性能 材料 抗剪強度τ\MPa 抗拉強度 δb\MPa 屈服強度δs\MPa 延伸率 δu\% 切入率K\% 彈性模量E\MPa Q235 310~380 380~470 235 21~25 63 2×105 由3.14展開圖可知零件展開圖得： 零件毛坯的周長： L=471.2389mm， 故： Pm=CLtτ=1.1×471.2389×1×380=196977.86 kg=196.98×103 kg 落料沖剪功率由公式W=KPmt/1000得： W=KPmt/1000=0.63×196977.86×1/1000=124.1 kg·m 基于以上計算，查表4.3沖床負載能力表，選用沖床噸位為300噸。 表4.3 沖床負載能力表 負載能力\(M/T) 30 40 50 75 100 150 200 300 400 500 600 單曲柄式 65 75 85 100 120 140 170 205 250 260 280 雙曲柄式 -- -- -- 85 90 120 137 170 190 210 230 脫模力由公式：Ps=2.5Lt=2.5×471.2386×1=1178.1 kg 母模塊厚度由公式： T=K3Pm (4.2) 式中：Pm---最大沖裁剪負載，kg; K---輪廓長度修正系數(shù) 查表4.4輪廓長度修正系數(shù)，查得K=1.50 表4.4 輪廓長度修正系數(shù) 輪廓長度/mm ≤50 50~75 75~150 150~300 300~500 ≥500 修正系數(shù)K 1.0 1.12 1.25 1.37 1.50 1.60 故： T=K3Pm=K3196977.86=93.1 取木模板厚度T=100 經(jīng)查找，無市售符合要求的鋼板，故自定母模板尺寸為： 350×350×100 4.1.2 凹凸模刃口尺寸及公差計算 沖裁間隙是沖裁件中凸模與凹模刃口之間的間隙。凸模與凹模每側(cè)的間隙稱為單面間隙，用Z/2表示；兩側(cè)間隙之和稱為雙面間隙，用Z表示；沖裁間隙對沖裁過程有著很大的影響；對沖裁件的質(zhì)量起決定性的作用；對沖壓力和模具壽命也有較大的影響。 查表4.5可得：沖裁模初始雙面間隙：Zmax=0.100mm，Zmin=0.140mm。 表4.5 沖裁模初始雙面間隙 材料厚度 Zmin Zmax 0.6 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.9 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 1.2 0.126 0.180 由于本工序為落料，沖裁形狀簡單，為圓形沖裁，采用凹模與凸模分開加工的方式。采用凹模與凸模分開加工，其優(yōu)點是凸、凹模具有互換性，便于成批制造，以及維修與更換；缺點是：為了保證間隙在合理范圍內(nèi)，需要采用較小的凸凹模制造公差，才能滿足δp+δd≤Zmax-Zmin。 查標(biāo)準(zhǔn)公差帶表得零件的公差為IT10級，故△=0.185， 查表4.6，得沖裁時凸模凹模制造公差為： δp=0.030，δd=0.045； 表4.6 凸模凹模的制造公差 基本尺寸 凸模偏差δp 凹模偏差δd ≤18 0.022 0.020 ＞19~30 0.020 0.0325 ＞30~80 0.020 0.030 ＞80~120 0.025 0.035 ＞120~180 0.030 0.040 ＞180~260 0.030 0.045 ＞260~360 0.035 0.050 ＞360~500 0.040 0.060 ＞500 0.050 0.070 查4.7沖裁模磨損系數(shù)X得X=0.5； 表4.7 磨損系數(shù)X 材料厚度/mm 1 0.75 0.5 1~2 ＜0.20 0.21~0.41 ≥0.42 2~4 ＜0.24 0.25~0.49 ≥0.50 ＞4 ＜0.30 0.31~0.59 ≥0.60 經(jīng)校核可知：δp+δd≤Zmax-Zmin（0.030+0.045≤0.640-0.460）成立，所以設(shè)計合理。代入公式： Dd=（D-X?）0+δd (4.3) Dp=（Dd-Zmin）-δp0 (4.4) 式中：Dd、 Dp---凸、凹模刃口尺寸，單位為mm； X--------磨損系數(shù)； δd、δp---凸、凹模的制造公差，單位為mm； △--------沖裁件的制造公差，單位為mm； Zmin------最小合理間隙，單位為mm。 故： Dd=（150-0.5×0.185）00+0.045=149.0930+0.045 mm Dp=（149.093-0.1990.460）0.0300=148.993-0.0300 mm 4.1.3 落料模裝配件圖 該套模具主要完成零件毛坯排樣后的落料工作，工作起初，在倒料板的導(dǎo)引下，帶料由前向后進入模具，碰到檔料銷后，驅(qū)動沖壓機，開始合模，零件毛坯被沖落，由模具下面的大孔落下，之后開始開模，當(dāng)帶料碰到卸料板時，聊被脫落下來，完成一次沖裁。 圖4.1 落料模具裝配簡圖 4.2 拉深模具設(shè)計及計算 4.2.1 拉深力計算 最大直徑拉深時，應(yīng)壓邊，計算公式： F=πdtδbK (4.5) 其后各階梯拉深不采用壓邊，計算公式為 F=1.25π（D-d）tδbK (4.6) 式中： F---拉深力，單位為N； t---板料厚度，單位為mm； D---坯料直徑，單位為mm； d---拉深后的工序尺寸，單位為mm； δb--拉伸件材料的強度極限，單位為MPa； K---修正系數(shù)。 查表4.8首次拉深修正系數(shù)值K得：K=1， 表4.8 首次拉深修正系數(shù)值 m 0.55 0.57 0.60 0.62 0.65 0.67 0.70 K 1 0.93 0.86 0.79 0.72 0.66 0.6 查表4.2 Q235材料機械性能表得抗拉強度δb=470 MPa， 故首次拉深力： F=πdtδbK=π×88×1×470×1=129936.3 N 壓邊力計算： 壓邊力計算公式： Q=Sq (4.7) 式中：S--開始拉深瞬間，不考慮凹模圓角的壓邊面積，單位為mm2； q—單位壓邊力，單位為N。 S=π[(D/2)2-(d2/2)2]= π×(752-442)=11589.34 mm2 查表4.9單位壓邊力表，取q=2.5。 表4.9 單位壓邊力q 材料厚度/mm 單位壓邊力/MPa t＜0.5 2.5~3.0 t＞0.5 2.0~2.5 故： Q=Sq=11589.34×2.5=28973. 35 N 則工藝力為：F總=F+Q=129936.3+11589.34=141525.64 N 第二階梯為錐形拉深，不需要壓邊，則拉深力為： F=1.25π（D-d）tδbK= 1.25×π（88-75.172）×1×470=23676.5 N 第三階梯采用有壓邊計算，拉深力為： F=πdtδbK=π×35×1×470×1=51679.2 N 壓邊力計算： S=π[(d4〞/2)2-(d5/2)2]= π×(492-252)=5579.3 mm2 查表4.10單位壓邊力表，取q=2.5 故： Q=Sq=5579.3×2.52=13948.26 N 則工藝力為：F總=F+Q=51679.2+13948.26=65627.46 N 4.2.2 凸、凹模尺寸計算 由前確定，拉深分三階梯，三次拉深而成，首先拉深直徑88的大階梯，其次為錐形階梯，最后是直徑53的階梯。 凸模凹模間隙確定： h1/d2=7/88=0.080, h2/d3=7/78=0.090, h3/d4=7/53=0.132 由經(jīng)驗得：當(dāng)拉深相對高度π/d<0.15時，為了克服回彈，采用負間隙，即 Z=（0.75～0.8）t=（0.75～0.8），此處取Z=0.8mm。 a.Ф88的階梯 由標(biāo)準(zhǔn)公差帶表得該處零件制造公差，即?1=0.140mm, 由表4-6拉深凸模、凹模的制造公差帶表 得： δp=0.050， δd=0.080， Dd1=（D-0.8?）0+δd (4.8) =（88-0.8×0.140）00+0.080 =87.8880+0.080 Dp1=（Dd-0.8?-2Z）-δp0 (4.9) =（88-0.8×0.140-2×0.8）-0。0500 =87.488-0.0500 mm b.錐形階梯 錐形大端：與Ф88階梯尺寸相同，即： 大端凹模尺寸：Dd21=Dd1=87.8880+0.080 大端凸模尺寸：Dp21=Dp1=87.488-0.0500 錐形小端：由表4.6標(biāo)準(zhǔn)公差帶表得此處的零件制造公差：?2=0.120, 由表4.6拉深凸、凹模的制造公差表得： δp=0