制動盒外殼沖壓件設(shè)計
制動盒外殼沖壓件設(shè)計,制動,外殼,沖壓,設(shè)計
西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書
題 目:制動盒外殼沖壓件設(shè)計
學 院（系）: 材料科學與工程學院
年級、專業(yè): 2002級材料成型及控制工程
姓 名: 李 永 強
學 號: 20020527
指 導(dǎo) 教 師: 趙 平 教 授
完 成 時 間: 2006年6月1日
目錄
摘要
1 前言…………………………………………………………………………4
2 零件的沖壓工藝分析………………………………………………………5
3 零件沖壓工藝方案的擬訂和計算…………………………………………6
3.1零件沖壓工藝方案的擬訂…………………………………………………6
3.2零件沖壓工藝方案的計算…………………………………………………7
4 零件沖壓工藝方案的確定…………………………………………………9
5 模具總裝圖的設(shè)計與計算………………………………………………10
5.1落料，拉深，沖孔復(fù)合模的設(shè)計…………………………………………10
5.1.1沖裁排樣方式的設(shè)計及計算：…………………………………………10
5.1.2第一副模具各工序壓力的計算及壓力機的初步選用…………………11
5.1.3模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇與計算……………………………………12
5.1.4模具工作部分刃口尺寸和公差的計算…………………………………13
5.1.5模具其他零件的設(shè)計與計算……………………………………………15
5.2、整形模具的設(shè)計與計算：…………………………………………………18
5.2.1整形力工序壓力的計算與壓力機的初步選用：………………………18
5.2.2模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設(shè)計……………………………………19
5.2.3凸凹模工作部分刃口及公差的計算……………………………………19
5.2.4模具其他零件的設(shè)計與計算：…………………………………………19
5.3、沖孔模具的設(shè)計與計算：…………………………………………………21
5.3.1各工序壓力的計算： ……………………………………………………21
5.3.2沖孔凸凹模刃口的計算…………………………………………………21
5.3.3模具結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………………………22
5.3.4模具其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計與計算………………………………………23
5.4、切邊模具的設(shè)計與計算：…………………………………………………25
5.4.1工序壓力的計算：………………………………………………………25
5.4.2模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇……………………………………………25
5.4.3模具工作部分刃口尺寸和公差的計算…………………………………25
5.4.4模具其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計與計算………………………………………26
6 技術(shù)經(jīng)濟分析………………………………………………………………27
總結(jié)……………………………………………………………………………29
參考資料………………………………………………………………………30
致謝…………………………………………………………………………….31
摘 要:
本次畢業(yè)設(shè)計是制動盒外殼的沖壓工藝與設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是對所學知識的一次運用實踐，通過畢業(yè)設(shè)計我們可以查漏補缺，為以后的學習和工作打下堅實的基礎(chǔ)。當拿到一個工件來進行模具設(shè)計時，我們應(yīng)當首先對工件進行工藝分析。因為可能有很多種不同的制造方法，不同的方法得到制件的質(zhì)量可能不一樣，并且模具制造成本也可能相差很大，所以我們必須從工件的質(zhì)量和生產(chǎn)經(jīng)濟角度出發(fā)，選擇最佳的設(shè)計方法和工藝方案。經(jīng)分析比較，此制動盒外殼采用沖壓工藝生產(chǎn)。
關(guān) 鍵 詞：沖壓工藝、模具設(shè)計、工藝方案
abstract:
the main program for this graduation design is to finish the design and producing process of the shell of controlling-box .to every student ,the graduation design is a opportunity to apply the knowledge we learned ,at the same time ,we can make best of this chance to find out our shortcomings in order to get the stead foundation of studying and work in the near future .first ,we are supposed to analyze the character of the strop before we decide to which kind of mold should be the best way to do it .because using the different method ,we can get the different products in quality and the cost concerned is also different .for these reasons, we should find out the best way in terms of the quality and cost .after analysis and comparison ,we decide to chose punch as the best way.
Keywords: Hurtle to press the craft 、 mold design ,skill method
1前言
通過對專業(yè)課一年的系統(tǒng)學習，使我對模具知識有了一定的了解，而本次畢業(yè)設(shè)計是對我大學四年所學的無論是基礎(chǔ)知識還是專業(yè)知識都是一次全面的檢查和考核，同時也是培養(yǎng)我解決具體問題的一種能力和一次深入再學習的過程。
上學期末對壓鑄模具的課程設(shè)計和本學期的模具制造課程設(shè)計，我對模具設(shè)計的思路和程序有了一定的掌握，初步具備了設(shè)計模具的能力。這次是沖壓模具的設(shè)計，要求對沖壓件進行沖壓工藝的設(shè)計，沖模的裝配圖設(shè)計，利用電腦設(shè)計模具的零件圖以及模具零件的制造工藝設(shè)計。這就需要我對以前所學過的知識進行全面的、系統(tǒng)的復(fù)習與回顧，并且通過借助于資料、手冊、圖冊等設(shè)計所需的工具書，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，進行一次全面而系統(tǒng)的設(shè)計，同時在設(shè)計過程中要進行反復(fù)的修改以不斷改進設(shè)計的質(zhì)量，以順利完成本次畢業(yè)設(shè)計的各項任務(wù)，同時也要力求自己設(shè)計的模具盡可能地有低成本、高生產(chǎn)率和生產(chǎn)的產(chǎn)品高合格率的要求，使它具有較高的性價比。
本次設(shè)計包括模具總裝配圖四張，模具各零件圖十四張左右，畢業(yè)設(shè)計說明書一份。
由于本人水平有限和失誤等原因，因此在本次設(shè)計圖紙中還存在不少錯誤和不足之處，懇請各位老師批評、指正。
在此感謝學院各位領(lǐng)導(dǎo)特別是趙平教授的悉心指導(dǎo)！
學生 李永強
2006年6月
2 零件的沖壓工藝分析
本次畢業(yè)設(shè)計的沖壓件是制動盒外殼，是由Q235鋼材料制造，其厚度為1.6mm,外圓半徑為80mm的殼體。Q235鋼的抗拉強度為375---500Mpa,屈服強度為235Mpa，綜合性能較好，既有良好的塑性又有適中的強度，且年生產(chǎn)量為10000件，我們既要能夠保證制件的質(zhì)量又要盡可能的去降低生產(chǎn)成本，以求取最佳的生產(chǎn)效益，綜合考慮多種生產(chǎn)方式，此制動盒外殼用沖壓工藝生產(chǎn)是生產(chǎn)廠家的相對最優(yōu)方案。
制動盒外殼主要工序是落料、沖孔和拉深，孔的位置對稱分布，可以減少工序和模具的制造成本。從孔的分布與數(shù)量來看，可將所有孔一次性沖出，但考慮到孔之間的間距在安裝時是否會產(chǎn)生干涉及模具的強度，直徑為10的孔和直徑為8的孔不能同時沖出，否則凹模的強度不夠，并且凸模安裝時易產(chǎn)生干涉，并且要必須考慮到是先拉深還是先沖孔，如果底部的孔徑相對于殼的外形直徑過大，要先拉深再沖孔，否則會將該工件拉裂。
同時，由于工件的圓角半徑為1，而材料的厚度為1.6，圓角半角太小，在拉深時易被拉裂，故拉深時不能將圓角一次拉成，須進行整形。拉深時需留修邊余量以保證制件的精度，故最后還要對工件進行切邊。
工件圖
3零件沖壓工藝方案的擬訂和計算
3.1零件沖壓工藝方案的擬訂
生產(chǎn)此制動盒外殼所需基本工序為（1）落料，（2）拉深，（3）沖孔（4）整形（5）切邊，經(jīng)分析，可有以下幾種方案
方案一：落料，拉深，沖孔（2—Φ10mm）, 沖孔(12×12mm方型孔），整形，沖孔(3—Φ8mm)，沖孔(3—Φ6mm)切邊。即每道工序單獨由一副模具完成。
方案二：落料，.拉深，.沖孔Φ3—(8mm)，沖孔(12×12mm方型孔），沖孔（2—Φ10mm）五道工序復(fù)合模，再整形，沖孔（3—Φ6mm），最后切邊。
方案三：落料.，拉深，.沖孔(3—Φ8mm)，沖孔(12×12mm方型孔）四道工序復(fù)合模，再整形，沖孔（2—Φ10mm）沖孔（3—Φ6mm）兩道工序復(fù)合模，最后切邊。
方案四：落料.，拉深，沖孔(3—Φ8mm)，沖孔(12×12mm方型孔)連續(xù)模，整形，沖孔（2—Φ10mm）沖孔（3—Φ6mm）連續(xù)模，最后切邊。
比較確定沖壓方案；
方案一：生產(chǎn)效率低下，所需模具數(shù)量較多，使得生產(chǎn)該工件的總成本較高，且尺寸的積累誤差較大，工件的質(zhì)量不能保證。
方案二：雖然將大部分工序由復(fù)合模具同時完成，但是由于沖孔（10mm）和沖孔(8mm)時兩凸模以及凹模相隔很近，安裝時容易發(fā)生干涉，增加模具制造難度，且此處模具強度不夠，不益采用。
方案三：采用此復(fù)合?？商岣呱a(chǎn)效率，保證工件尺寸的精度要求，模具制造不是很困難，且由于年生產(chǎn)量為10000件，成本可大大降低，故采用此種方案相對較好。
方案四：主要采用了連續(xù)模，連續(xù)模雖然能夠提高生產(chǎn)效率，但是，需要在下一工序時定位，且定位的次數(shù)越多，其累積誤差就會越大，嚴重影響了工件的質(zhì)量，故不宜采用連續(xù)模。
經(jīng)分析比較，最終確定第三種工藝方案為最佳組合。
3.2零件沖壓工藝方案的計算
3.2.1 選取修邊余量&h，并初算毛坯直徑
當ho/r=13.2/1.6=8.25時
取&h=1mm, （查《沖壓手冊》233頁）
故計算高度：h=ho+&h=13.2+1=14.2mm
當R與r相等時,應(yīng)用簡單計算公式d= 代入相應(yīng)數(shù)值, (按中性層)
d0=101.78mm
3.2.2 工件主要尺寸參數(shù)
各主要尺寸參數(shù)如工件圖中所示：
則工件相對高度：
ho/b=13.2/78.4=0.168
工件相對厚度：
t/b=(1.6/101.78)x100=1.57
工件相對圓角半徑：
r/b=1.6/101.78 x 100=1.57
3.2.3 初步估算所需拉深的次數(shù)
由于(t/b)x100=1.57 及h/b=0.18
查得所需拉深次數(shù)為N=1
即只需1次拉深即可滿足要求。
3.2.4 驗證圓角部分是否可一次拉成
由于當r=rg=1mm,而材料的厚度為1.6mm，可知圓角半徑太小，如果一次拉深容易拉裂，圓角不可一次拉成，需要進行整形。
3.2.5 重新選取圓角半徑
中性層周長c=105.2mm d=78.4
拉深圓角設(shè)為 R=2mm
則,可知拉深高度為確定拉深次數(shù)
從而求得中性層拉深高度為（05.2－2∏×2.8×0.25×2－78.4+5.6）∕2+2.8=14.6mm
工件的相對高度：h∕d=14.6∕78.4=0.18
毛坯的相對厚度：1.57
查表5-3知拉深次數(shù)為n=1
毛坯圖
4 零件沖壓工藝方案的確定
根據(jù)以上的計算和對零件結(jié)構(gòu)的分析，總體確定以下方案：（需4副模具完成該沖壓件的生產(chǎn)）：
第一副：該副模具完成的主要任務(wù)為落料，拉深，沖底部圓孔。該副模具所完成的工序內(nèi)容多，比較復(fù)雜，也是本次設(shè)計的重點和難點所在，其計算工作量也是最大的。
第二副：該副模具完成的工序內(nèi)容是整形，由于圓角太小需要進行整形以到工件所需要的圓角半徑。
第三副：該副模具是沖孔工序模具，主要任務(wù)是完成工件底部上由于離底部邊緣太近而不能與第一副模具復(fù)合而沖出的小孔。
第四副：該副模具的主要任務(wù)是完成工件的切邊修邊工作，由于拉深后的工件存在修邊余量和局部凸緣，而所要求生產(chǎn)的工件沒有凸緣，因此要進行修邊工序，同時也把它作為最后的一道工序來安排。該模具主要是為了提高工件的精度和質(zhì)量而設(shè)計的。
5 模具總裝圖的設(shè)計與計算
5.1落料，拉深，沖孔復(fù)合模的設(shè)計
5.1.1沖裁排樣方式的設(shè)計及計算
根據(jù)前邊的作圖及計算確定零件的毛坯尺寸最大為：101.78mm，綜合各種因素及查看相關(guān)的資料后決定采用單排形式，并根據(jù)《沖壓手冊》p44頁表2-17查得：搭邊值a=1.2mm，間距a1=1.5mm
5.1.1.1若采用橫排
條料寬度；b-△=[D+2（a+△）] -△
=[101.78+2（1.5）]-0.8
=104.78-0.8（mm）
導(dǎo)尺距離：S=b+c1
=101.78+2 x 1.5=104.78mm
進距h: h=101.78+1.2=102.98(mm)
查《沖壓手冊》表8-12選用板料規(guī)格為：1.6x650x1300mm，按上述方法進行排料，剪切條料尺寸為：104.78mmx1300mm
則：條數(shù)n1=650/104.78=6（條）余21mm
每條個數(shù)n2=（1300-1）/102.98=12（個）余63mm
每板個數(shù)n3= n1x n2 =6x12=72（個）
故材料的利用率：η=（72x∏×101.782）/（650x1300×4）x100%=69.3%
5.1.1.2若采用縱排（即長邊在送料方向，短邊垂直送料方向）則：
料寬：b-△=[D+2（a+△）] -△
=[101.78+2（1.5）]-0.8
=104.78-0.8（mm）
導(dǎo)尺間距離：S=b+c1
=101.78+2 x 1.5=104.78mm
進距h： h=101.78+1.2=102.98(mm)
如上所述采用規(guī)格相同的板料；1.6x650x1300mm
則：剪切條料尺寸為：224.4x1200mm
故：條料： n1=1300/104.78=12（條）余42.6mm
每條個數(shù)： n2=（650-1）/102.98=6余32mm（個）
每板個數(shù)： n3= n1X n2=12x6=72（個）
材料利用率和橫排時一樣
綜上比較采用橫排和縱排都可以，材料的材料利用率一樣。（排樣圖見下圖）
5.1.2第一副模具各工序壓力的計算及壓力機的初步選用
5.1.2.1落料.，拉深，.沖孔(8mm)，沖孔(12*12mm方型孔)各工序壓力的計算：
參照課本P45例題且查看《沖壓手冊》以確定A3（Q235），
τb=343MPa，則：
F落料=1.3Ltτb
=1.3∏×101.78×1.6×343
=228008（N）
查課本P43頁表2-9，取卸料力系數(shù)K1=0.055則：
F卸= K1 F落料
=0.055x228008
=12540（N）
5.1.2.2拉深力的計算：各公式參見，《沖壓手冊》P313頁：
F2=3.14×78.4×1.6×400×0.4=63021N
5.1.2.3沖孔(8mm)力
F3=1.3×∏×8×1.6×343=17922N
5.1.2.4沖孔(12*12mm方型孔)
F4=1.3×12×4×1.6×343=34245N
由于這些工序由一復(fù)合模完成，但各個工序中的壓力不是由壓力機同時加載的，故壓力機只需達到單工序所需的最大壓力即可。
這一工序所需最大總壓力為F=F0+F1=228008+12540=240548N
根據(jù)所提供的壓力機，可選用400kN的壓力機
5.1.3模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇與計算：
本次設(shè)計第一副模具采用落料，拉深，沖孔的復(fù)合模結(jié)構(gòu)。該沖壓件屬于簡單的筒形件，經(jīng)計算判斷可一次拉深到所要求的高度，但由于拉深件的圓角半徑為1 mm，小于板料的厚度，在拉深時容易被拉裂，所以我們必須將圓角半徑加大，從而采用落料和拉深復(fù)合的裝置。另外落料的半徑較大，而拉深件底部的孔(8mm)和孔(12*12mm方型孔)分布均勻，且相距較遠，不會產(chǎn)生干涉。我們可以作成單工序模具，但工件的年生產(chǎn)量較大，采用復(fù)合模具不僅能夠減少模具制造成本，還能夠提高生產(chǎn)率，保證工件的質(zhì)量。所以無論從結(jié)構(gòu)上，經(jīng)濟上，還是生產(chǎn)效率綜合考慮都可采用將落料，拉深，沖孔的復(fù)合模結(jié)構(gòu)。
另外在下模座下部設(shè)有緩沖器，它驅(qū)動托桿向上運動，使壓料器兼做頂件和壓邊的作用，且在上模上設(shè)有剛性推件裝置，并在下模上設(shè)有剛性卸料板裝置，采用這些結(jié)構(gòu)的特點主要是，結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理且制造使用都簡單方便，唯一的不足是，拉深件有可能留在剛性卸料板內(nèi)不易出件，有時還需要工人用手工去把它拿出，帶來了操作的不便，但是只要托桿長度設(shè)計合理，緩沖器橡皮彈力足夠，就能克服這點不足。另外考慮到裝模方便，模具采用后側(cè)布置導(dǎo)柱，導(dǎo)套的模架。
下附第一副模具裝配簡圖
5.1.4模具工作部分刃口尺寸和公差的計算
5.1.4.1落料凸凹模刃口尺寸的計算：（由于落料毛坯為非規(guī)則幾何形狀，因此，落料尺寸的計算以落料凹模的尺寸為計算基準的方式來配合計算凸模刃口尺寸）參照《沖壓手冊》P54頁表2-23得：材料厚為1mm時，Zmin=0.22mm,Zmax=0.32mm
對尺寸101.78mm凹模磨損后將逐漸變大則：
A1凹=（A1-K△）0+△/4
=(101.78-0.5x0.87)00.025
=101.3400.025(mm)
（查相關(guān)資料K取0.5，凹模制造公差取沖壓件的1/4）
相對應(yīng)的凸模尺寸為
A2=（A1-△）-△/40
=（101.345-0.22）-0.0350 =101.12-0.0350 (mm)
5.1.4.2拉深凸凹模的刃口尺寸的計算：
由于在拉深時，沖壓件的尺寸標注在外形上，故參見課本P132頁所示：
Dd=（Dmax+0.75△）0+Td
Dp=（Dmax-0.75△）0-Tp
查《沖壓手冊》P305頁表4-14取單邊間隙為1.1個料厚即1.76mm。
則：Dd=（80-0.75x0.74）0+1/4=79.40+0.12（mm）
Dp=（79.4-3.2）0-0.25=76.20-0.08（mm）
根據(jù)實際加工取rd=rp=2mm
5.1.4.3沖孔凸凹模刃口尺寸的計算：
查《沖壓手冊》P54頁取間隙：由于材料厚為1.6mm時，Zmin=0.22mm,Zmax=0.32mm
①沖直徑為8mm的孔的工作部分尺寸的確定：
凸，凹模采用分開加工的方法進行制作。
凸模尺寸為：
（K取0.5，公差為沖壓件的1/4）
dp=（D+K△）0-Tp =（8+0.5x0.36）-0.0350=8.18-0.0350（mm）
則：對應(yīng)的凹模尺寸為：
dd=（dp + Zmin）0+Td
=（8.18+0.22）0+0.025
=8.40+0.025（mm）
②沖方型孔12×12mm的孔的工作部分尺寸的確定：
凸模尺寸為：
（K取0.5，公差為沖壓件的1/4）
dp=（D+K△）0-Tp =(12+0.5x0.43)0-0.02=8.180-0.02（mm）
則：對應(yīng)的凸模尺寸為：
dd=（dp + Zmin）0+Td =（12.2+0.22）0+0.02=12.40+0.025（mm）
5.1.4.4凸模高度的確定（參見課本P61頁圖3-100）
L=h+h1+h2+h3
其中：h1為凸模固定板厚度，一般為凸模高度的40%左右
h2為墊板的厚度，查課本取為8mm。
h3導(dǎo)尺的厚度，查課本取P23頁取為6mm。
h為附加長度，包括修模余量和安全長度，取15mm。
綜上，則：L=32+8+6+15+45
故：L=106mm
即凸模的長度為106mm，具體長度根據(jù)實際情況調(diào)整后再確定。
5.1.4.5落料凹模外形尺寸的設(shè)計（參見課本P63頁圖3-12：）
凹模厚度：查模具制造手冊知，當材料厚度為1.6mm時，凸凹模的最小壁厚為４mm ,由于此模具是復(fù)合模，應(yīng)相應(yīng)的增大其壁厚，故取為14mm.
5.1.5模具其他零件的設(shè)計與計算
5.1.5.1模架的選用：
根據(jù)落料凹模的周界尺寸，查《沖壓模具設(shè)計簡明手冊》P388頁相關(guān)資料，由所選定的壓力機可知，壓力機的最大封閉高度為400mm，最小封閉高度為200mm，從模具實際設(shè)計出發(fā)，我們可取模具的封閉高度為220mm.工作臺的尺寸為：左為630mm,右為420mm.
則模柄的規(guī)格為直徑50x高70mm，其它結(jié)構(gòu)的尺寸參見《沖壓模具設(shè)計簡明手冊》P623頁，與此同時，在模座確定以后，導(dǎo)柱，導(dǎo)套的規(guī)格和結(jié)構(gòu)尺寸也隨之確定下來由《沖壓模具設(shè)計簡明手冊》相關(guān)章節(jié)查得。
5.1.5.2定位零件：
本副模具采用導(dǎo)尺（剛性卸料板）導(dǎo)向送料，為使條料順利通過導(dǎo)料板的間隙在計算排樣尺寸圖時一并算出，此處不在敘述。導(dǎo)料板的厚度取6mm左右。
同時在本副模具中采用固定擋料銷來限制條料的送近步距，使用圓形擋料銷，高度為9mm，直徑為3mm。該結(jié)構(gòu)的擋料結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用方便，適用于固定卸料板及手工送料的冷沖模結(jié)構(gòu)。
5.1.5.3卸料與推（頂）件裝置：
由于剛性卸料板也作為導(dǎo)尺，故簡化了卸料板結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，卸料力大。卸料板的型孔與凸模的單面間隙為2mm，厚度為8mm。用螺釘與圓柱銷將導(dǎo)料板一起固定在落料凹模上。
打桿長度：H＞（模柄總長+凸凹模高度-推件高度）
但是由于使用了三爪推板推出機構(gòu)，因此打桿長度應(yīng)在（模柄總長-推板厚度）具體情況根據(jù)裝配圖確定。
托桿長度：L＞（l+h3）
其中：l——氣墊長度
h3——氣墊上平面與下平面之間隙
綜上，取L=90mm
5.1.5.4固定與連接零件：
采用固定板將凸凹模固定在上模座上，其厚度為凸凹模長度的40%左右。即h=40%x106=42mm，取32mm。
固定板與凸凹模之間采用階梯固定的形式。固定板與上模座之間采用內(nèi)六角螺釘與圓柱銷來連接和定位，螺釘尺寸與圓柱銷尺寸根據(jù)被連接的兩部分零件厚度來確定。此外，由于本副模具的總壓力較大，因此需要采用墊板的結(jié)構(gòu)，以保護模具不受損壞。
5.1.5.5第一副模具壓力中心的設(shè)計與計算：
由于落料，拉深和沖圓孔的凸，凹模形狀均為對稱性形狀，因此其壓力中心均為其各自的幾何形心。沖翻邊預(yù)制孔凸凹模的形狀雖然是不規(guī)則的形狀，但是它也是對稱的，因此其中心也在其形心上：（故以模座中心為原點，建立直角坐標系，則落料和拉深的壓力中心均在原點上）：
整個模具的壓力中心坐標（X0，Y0）計算如下：
X0=0
Y0=8∏x20/（12 x 4+8∏x3）=4.07（mm）
即本副模具的壓力機中心在沿Y軸向上偏移4.07mm，即坐標點為: (0.4.07).
5.1.5.6凸凹模的強度校核
5.1.5.6.1凹模的強度校核
：所選的壓力機為F ，接觸面積為S
則 F=400KN
S=∏（76.82-3 x8.42）/4-12.422
=4311mm
P= F/ S=400/4311=92.72MPa<δS
5.1.5.6.2凸模的強度校核
所選的壓力機為F ，接觸面積為S
則 F=400KN
S=∏（101.782-802）/4
=3111mm
P= F/ S=400/3111=128.6MPa<δS
由校核可知，凸凹模的強度足夠。
(第一副模具裝配圖結(jié)構(gòu)間圖)
5.2第二副模具的設(shè)計與計算
5.2.1整形力工序壓力的計算與壓力機的初步選用
P=p×∏÷4×(80-3.2) ×300÷3=463KN
頂件力F：F=KF沖 （K為頂件力系數(shù)取為0.06）
=0.06x463
=27.78（KN）
推件力F：F=KF沖 （K為推件力系數(shù)取為0.05）
=0.05x463
=23（KN）
總壓力：F=463+27+23=513（KN）
則根據(jù)總壓力初步選用開式壓力機公稱壓力為630KN，具體結(jié)構(gòu)尺寸參見《沖壓模具設(shè)計簡明手冊》相關(guān)章節(jié)。
5.2.2 模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設(shè)計
本次畢業(yè)設(shè)計第二副模具設(shè)計的主要目的是在第一道工序完成后，對工件進行整形。由于第一次拉深的圓角半徑為2mm，而最終工件的圓角半徑為1mm, 故需要整形。整形過程屬于剛性接觸，所需要的力也教大，所以壓力機的噸位也隨之增大。
本副模具的設(shè)計難點是針對凹模及其支架要進行嚴格的校核，以保證它們有足夠的強度和剛度才行。
5.2.3凸凹模工作部分刃口及公差的計算
查，《沖壓手冊》得：系數(shù)K=0.75，
間隙為:Zmin=0.1mm, Zmax=0.14mm
則：Dp=（Dmax+0.75△）0-Tp
=（79.63-3.2）0-（0.08）
=76.430-0.08（mm）
則凹模刃口尺寸為：
d凹=（dp+Zmin）0+Td
=（80-0.75 x 0.5）0+0.12（mm）
=79.630+0.12（mm）
5.2.4模具其他零件的設(shè)計與計算
5.2.4.1壓力中心的計算：
由于本副模具的沖孔位置對稱，因此它的壓力中心就在中心距的幾何中心上。
5.2.4.2沖模閉合高度的計算：
根據(jù)總壓力所選的壓力機最大閉合高度為460mm，最小閉合高度為220mm因此初選閉合高度為230mm即滿足要求。
5.2.4.3模柄的選用：
由壓力機規(guī)格來確定模柄的規(guī)格為直徑37mm高度為 75mm的凸緣式模柄，具體尺寸參見《沖壓模具設(shè)計簡明手冊》相關(guān)的章節(jié)。
5.2.4.4模座的選用：
在本副模具設(shè)計中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架選用模座的規(guī)格如下：
上模座——200x200x45mm
下模座——250x200x50mm
其具體下模座的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
L=200， B=200， t=28， L1=210， S=210， A1=130， R=45
L2=80, d2=M14-6H, h=32， S2=120
導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸具體參數(shù)參考《沖壓手冊》相關(guān)的章節(jié)。
下附第二副模具裝配圖結(jié)構(gòu)示意圖：
5.2.4.5凸凹模的強度校核：
所選的壓力機為F ，接觸面積為S
則 F=600KN
S=∏76.82/4
=4630mm
P= F/ S=400/4630=130MPa<δS
由校核可知，凸凹模的強度足夠。
下附第二副模具裝配結(jié)構(gòu)簡圖
第二副模具結(jié)構(gòu)裝配間圖
5.3第三副模具的設(shè)計與計算
5.3.1各工序壓力的計算
沖孔（6mm×3）所需的壓力
沖孔（10mm）
沖裁力 F0=1.3×3.14×10×1.6×343=22402N
卸料力 F1=0.045×22402=1008N
頂件力 F2=0.06×22402=1344N
沖孔（10mm×2）所需的壓力
F=（F0+F1+F2+F3）×2
=（22402+1008+1344）×2=99016N
沖孔（6mm）
沖裁力 F0=1.3×3.14×1.6×343×6=13441N
卸料力 F1=0.045×13441=605N
頂件力 F2=0.06×13441=806N
沖孔（6mm）所需的壓力
F=（F0+F1+F2+F3）×3
=（1344+605+806）×3=44553N
這一工序所需最大總壓力為F=99016+44553=143569N=144KN
因此初選壓力機為開式壓力機，公稱壓力為250KN，最大閉合高度360mm，最大閉合高度1800mm，模柄孔規(guī)格為直徑50x高度70mm。
5.3.2沖孔凸凹模刃口的計算
沖直徑為6mm的孔的工作部分尺寸的確定：
查相關(guān)手冊和表可知：
△=0.3 Zmin=0.22 Zmax=0.32 k=0.5 δd=0.02 δp=0.02
凸模尺寸為：
（K取0.5，公差為沖壓件的1/4）
dp=（d+K△）0-Tp =（6.15+0.22）-0.020=6.370-0.02（mm）
則：對應(yīng)的凹模尺寸為：
dd=（dp+Zmin）0+Td =（6.25+0.5x0.3）0+0.02=6.150+0.02（mm）
沖直徑為10mm的孔的工作部分尺寸的確定：
查相關(guān)手冊和表可知：
△=0.43 Zmin=0.22 Zmax=0.32
k=0.5 δd=0.035 δp=0.025
凸模尺寸為：
（K取0.5，公差為沖壓件的1/4）
dp=（d+K△）0-Tp =（10+0.5x0.43）-0.0250=10.220-0.025（mm）
則：對應(yīng)的凹模尺寸為：
dd=（dp+Zmin）0+Td =（10.22+0.22）0+0.025=10.440+0.025（mm）
5.3.3模具結(jié)構(gòu)形式的選擇
本副模具主要目的是沖孔工序,沖孔（6mm×3）和沖孔（10mm×2）。由于此幅模具僅是完成兩種不同孔的工序，故總體結(jié)構(gòu)較為簡單。但該工件上的孔較多，所以必須保證孔的相互位置和精度，因此，需要安裝導(dǎo)正銷以確定工件在凹模中的位置，準確定位。卸料時采用彈性卸料板卸料。
5.3.4模具其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計與計算
5.3.4.1模座的選用:
根據(jù)凹模周界尺寸初步確定模架采用后側(cè)導(dǎo)柱式模架,其規(guī)格為:
上模座：160x150x40mm
下模座：160x160x45mm
下模座具體參數(shù)如下:
L=160 B=160 t=28， L1=210， S=210， A1=110，
A2=195， R=42 L2=80, d2=M14-6H, h=35， S2=150
5.3.4.2壓力中心的計算:
由于本副模具翻邊中心位置雖然在盒行件的底部的中心位置上,但由于翻邊的形狀屬于對稱形狀，其幾何中心位置就是壓力中心的位置所在處。
5.3.4.3固定板墊板的使用：
本副模具的翻邊凸凹模均采用固定板以臺階形式將他們與上,下模座固定起來，然后再利用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷分別將其固定和限位。
5.3.4.4凸凹模的強度校核
：所選的壓力機為F ，接觸面積為S
則 F=250KN
S=∏（76.82-3 x62 -2 x102）/4
=4275mm
P= F/ S=250/4275=59MPa<δS
下附第三副模具裝配結(jié)構(gòu)簡圖
沖孔模具裝配圖結(jié)構(gòu)
5.4 第四副模具的設(shè)計與計算
5.4.1工序壓力的計算
切邊力：F=Ltτb =∏×80×1.6×343/4=35kN
頂件力：F1=K3P=0.06×35=3KN
故需要總的切邊力為
P= F +F1=35+3+40KN
根據(jù)所提供的壓力機，可選用400kN的壓力機
5.4.2模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇
這幅模具是最后一道工序，切除修邊余量，時工件達到最終的要求。切邊模具的凸模通過左右前后的運動逐步將多余的材料切去。此幅模具中難度較大的設(shè)計部分是滑塊，它的外形尺寸就是凸模的運動軌跡，所以，相對而言，它的強度和精度要求都較高。
另外在下模座下部設(shè)有緩沖器，它驅(qū)動托桿向上運動，使壓料器兼做頂件和壓邊的作用，且在上模上設(shè)有剛性推件裝置，并在下模上設(shè)有剛性卸料板裝置，采用這些結(jié)構(gòu)的特點主要是，結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理且制造使用都簡單方便，唯一的不足是，拉深件有可能留在剛性卸料板內(nèi)不易出件，有時還需要工人用手工去把它拿出，帶來了操作的不便，但是只要托桿長度設(shè)計合理，緩沖器橡皮彈力足夠，就能克服這點不足。另外考慮到裝模方便，模具采用后側(cè)布置導(dǎo)柱，導(dǎo)套的模架。
5.4.3 模具工作部分刃口尺寸和公差的計算
凸，凹模采用分開加工的方法進行制作。
△=0.3 Zmin=0.13 Zmax=0.19 k=0.5 δd=0.02 δp=0.02
Dd=（D-K△）0-Tp （K取0.5，公差為沖壓件的1/4）
=（80-0.5×0.3）-0.0350
=79.85（mm）0+0.02
則：對應(yīng)的凸模尺寸為：
Dp=（79.85-0.13）0-0.02=79.730-0.02（mm）
下附第一副模具裝配簡圖
5.4.4模具其他零件的設(shè)計與計算
5.4.4.1壓力中心的計算：
由于本副模具的沖孔位置對稱，因此它的壓力中心就在中心距的幾何中心上。
5.4.4.2沖模閉合高度的計算：
根據(jù)總壓力所選的壓力機最大閉合高度為460mm，最小閉合高度為220mm因此初選閉合高度為230mm即滿足要求。
5.4.4.3模柄的選用：
由壓力機規(guī)格來確定模柄的規(guī)格為直徑37mm高度為 75mm的凸緣式模柄，具體尺寸參見《沖壓模具設(shè)計簡明手冊》相關(guān)的章節(jié)。
5.4.4.4模座的選用：
在本副模具設(shè)計中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架選用模座的規(guī)格如下：
上模座——250x250x40mm
下模座——250x250x45mm
其具體下模座的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
L=250， B=250， t=32， L1=210， S=260， A1=160， R=50
L2=100, d2=M16-6H, h=45， S2=140
導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸具體參數(shù)參考《沖壓手冊》相關(guān)的章節(jié)。
下附第四副模具裝配圖結(jié)構(gòu)示意圖：
修邊模具裝配圖結(jié)構(gòu)
6 技術(shù)經(jīng)濟分析
沖壓生產(chǎn)中，工藝合理是降低成本的有力手段。由于工藝的合理化能降低模具費，節(jié)約加工工時，降低材料費，所以必然降低零件總成本。
在制定工藝時，工序的分散與集中是比較復(fù)雜的問題。它取決于零件的批量、結(jié)構(gòu)（形狀）、質(zhì)量要求、工藝特點等。一般情況下，大批量生產(chǎn)時應(yīng)盡量把工序集中起來，采用復(fù)合模或級進模進行沖壓，很小的零件，采用復(fù)合或連續(xù)沖壓加工，既能提高生產(chǎn)率，以能安全生產(chǎn)。而小批量生產(chǎn)時，則以采用單工序模分散沖壓為宜。
根據(jù)實踐經(jīng)驗，集中到一副模具上的工序數(shù)量不宜太多，對于復(fù)合模，一般為2～3個工序，最多4個工序，對于級進模，集中的工序可以多些。
本次畢業(yè)設(shè)計需要完成的是要求年產(chǎn)上萬件的制動盒外殼沖壓件的沖模設(shè)計。根據(jù)對零件尺寸,形狀,結(jié)構(gòu)等諸因素的分析,綜合沖壓生產(chǎn)的實際情況,我采用的方案是：落料.，拉深，.沖孔(3—Φ8mm)，沖孔(12×12mm方型孔)四道工序復(fù)合模，再整形，沖孔（2—Φ10mm）沖孔（3—Φ6mm）兩道工序復(fù)合模，最后切邊。在制定本次設(shè)計的工藝時,工序的分散與集中是比較復(fù)雜的問題,它取決于零件的批量,結(jié)構(gòu),質(zhì)量要求,工藝特點。對于板材沖壓件,一般來說,考慮到生產(chǎn)批量較大,應(yīng)盡量把工序集中起來,同時對模具結(jié)構(gòu)盡可能的采用鑲拼形式,以便于即時更換損壞部件。故我在設(shè)計第一張模具時將落料.，拉深，.沖孔(3—Φ8mm)，沖孔(12×12mm方型孔)等復(fù)合在一起,這樣一來既提高了生產(chǎn)效率,又能保證安全生產(chǎn),而且在模具制造中節(jié)約了成本。而在第二副模具的設(shè)計中由于該副模具完成的工序內(nèi)容是整形，由于圓角太小需要進行整形以到工件所需要的圓角半徑。在第三副模具的設(shè)計中，該副模具是沖孔工序模具，主要任務(wù)是完成工件底部上由于離底部邊緣太近而不能與第一副模具復(fù)合而沖出的小孔。第四副模具該副模具的主要任務(wù)是完成工件的切邊修邊工作，由于拉深后的工件存在修邊余量和局部凸緣，而所要求生產(chǎn)的工件沒有凸緣，因此要進行修邊工序，同時也把它作為最后的一道工序來安排。該模具主要是為了提高工件的精度和質(zhì)量而設(shè)計的。
另外由于平板毛坯在拉深成型的過程中，常因受到材料力學性能的方向性影響，模具間隙分布不均勻，磨擦阻力不均勻以及定位誤差的影響，使拉深件的口部或凸圓周邊不齊，以至拉深成型后不得不進行修邊，因此最后一道工序——修邊是必不可少的。
在沖壓生產(chǎn)中，工件的原材料費占制造成本的60%左右，所以節(jié)約原材料，利用廢料具有非常重要的意義。提高材料利用率是降低沖壓制件成本的重要措施之一。特別是材料單價高的工件，此點尤為重要。
降低材料費的方法如下：
1） 在滿足零件強度和使用要求的情況下，減少材料厚度。
2） 降低材料單價。
3） 改進毛坯形狀，合理排樣。
4） 減少搭邊，采用少廢料或無廢料排樣。
5） 由單列排樣改為多列排樣。
6） 多件同時成形，成形后再切開。
7） 組合排樣。
8） 利用廢料，
總結(jié)
通過本次畢業(yè)設(shè)計，在理論知識的指導(dǎo)下，結(jié)合認識實習和生產(chǎn)實習中所獲的實踐經(jīng)驗，在老師和同學的幫助下，獨立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。在本次設(shè)計的過程中，通過自己實際的操作計算，我對以前所學過的專業(yè)知識有了更進一步更深刻的認識，也認識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設(shè)計與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識。
本次畢業(yè)設(shè)計歷時四個月左右，從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如沖壓件對結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，通過不斷地分析計算，對要進行設(shè)計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，歷時近兩個月左右。在這段時間里，我進行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計算以及主要零部件強度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計的訓練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。
總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認識和全面的掌握。先后幾次不同的設(shè)計，從壓鑄模的設(shè)計，到模具制造工藝卡的設(shè)計，再到本次畢業(yè)設(shè)計的沖壓模的設(shè)計與制備，使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認認真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計的，也應(yīng)該認認真真的完成我大學四年里最后也是最重要的一次設(shè)計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位導(dǎo)師、各位教授批評指正，不勝感激。
參考資料
1、郝濱海 .《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》.北京：化學工業(yè)出版社，2005.1
2、李碩本. 《沖壓工藝學》.北京. 機械工業(yè)出版社，1982.1
3、王孝培 .《沖壓設(shè)計資料》.北京： 機械工業(yè)出版社，1983.12
4、王孝培. 《沖壓手冊》. 北京： 機械工業(yè)出版社，1983.12
5、涂光祺. 《沖模技術(shù)》. 北京： 機械工業(yè)出版社，1985.2
6、劉心怡.《冷沖壓工藝及模具設(shè)計》.重慶：重慶大學出版社，1995.4
致 謝
首先感謝學校及學院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝趙平教授給我的指導(dǎo)，在實驗和論文寫作過程中，我始終得到趙老師的悉心教導(dǎo)和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對模具設(shè)計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學風范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求，端正了我的學習態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學！
感謝學校對我這四年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝材料學院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師四年如一日的諄諄教導(dǎo)！
學生：李永強
2006年6月
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第 32 頁
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