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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
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學(xué)??生
姓??名
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專?業(yè)
班?級
模具設(shè)計與制造(模具加工雙證試點)(08模具試點)
學(xué)?號
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指導(dǎo)教師姓名及職稱
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題??目
耳朵片復(fù)合模設(shè)計
結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫500字左右的文獻(xiàn)綜述：
一、?選題的背景和意義：
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模具是工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)力和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的；模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值往往是模具自身價值的幾十倍或上百倍，隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對模具提出越來越高的要求，精密、大型、復(fù)雜、高壽命模具的需求發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。本文主要意義是利用學(xué)生在校期間所學(xué)專業(yè)知識設(shè)計、制造符合實際生產(chǎn)的模具，考察學(xué)生所學(xué)知識的水平，加深對模具行業(yè)的了解，為以后擇業(yè)或工作打下基礎(chǔ)。
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二、課題研究的主要內(nèi)容：
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本文主要論述落料沖孔復(fù)合模的設(shè)計過程，根據(jù)工件外形尺寸查閱相關(guān)資料，繪制工件圖；確定設(shè)計方案，排樣方式搭邊及步距的確定，根據(jù)工件的尺寸要求計算出凸模及凹模的刃口尺寸，如何選用模具的材料，壓力中心的確定及模具加工工藝、裝配工藝等。其中對模具沖裁變形過程分析、沖裁間隙、沖裁模刃口尺寸計算、沖裁力及壓力中心的計算、沖裁件的工藝性分析、沖裁件排樣圖是模具設(shè)計重點。通過對模具的設(shè)計，繪制出相關(guān)模具圖形。
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三、本課題研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
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首先對冷沖壓模具的設(shè)計一般從五個方面進(jìn)行，即：分析產(chǎn)品工藝性，擬定工藝方案；沖裁工藝計算及設(shè)計；沖裁模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計；壓力機(jī)的選取和校核等。利用AUTCAD繪制出裝配圖。其次要查閱相關(guān)專業(yè)書籍，按設(shè)計要求計算各個尺寸，還要聯(lián)系實際，不懂有疑問的地方多向指導(dǎo)老師請教。
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四、畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度安排：
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4.22~4.30?整理資料、整體方案設(shè)計
5.1~5.10??撰寫開題報告
5.11~5.13?工藝分析、模具零件設(shè)計、模具裝配圖
5.14~5.15?完成模具設(shè)計說明書草稿
5.16~6.8??完成模具設(shè)計說明書及全部圖紙
6.9~6.12??完成畢業(yè)答辯
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五、指導(dǎo)教師意見：
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六、教研室意見：
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畢業(yè)設(shè)計用紙
摘要
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，冷沖壓模在批量生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。這次設(shè)計的主要內(nèi)容是落料沖孔復(fù)合模。這次設(shè)計采用的復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單。本論文主要介紹耳朵片復(fù)合模的設(shè)計和制造的過程，期間嚴(yán)格按照國標(biāo)模具設(shè)計與模具工作原理的具體要求而設(shè)計，并以材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作安全方便、經(jīng)濟(jì)成本為準(zhǔn)則，詳細(xì)論述模具設(shè)計過程。該設(shè)計滿足了零件表面質(zhì)量要求，并確保模具工作運用可靠。最后對模具結(jié)構(gòu)與壓力機(jī)的匹配進(jìn)行了校核,利用AUTOCAD繪制了該模具裝配圖和零件圖，編寫出了零件的加工工藝及裝配工藝。其中排樣、刃口尺寸、沖裁力的計算相對重要。在沖壓模設(shè)計中，高質(zhì)量的模具設(shè)計、先進(jìn)的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化設(shè)備都是優(yōu)質(zhì)沖壓件的重要條件，沖壓模設(shè)計中利用了AutoCAD軟件對模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計的論述。
關(guān)鍵詞：排樣、刃口尺寸、沖裁力、凸模、凹模、加工工藝
目 錄
引言…………………………………………………………………………………………… 3
第一章 產(chǎn)品及其工藝分析與方案確定………………………………………………………4
1.1沖壓件的工藝分析……………………………………………………………4
1.2沖壓件工藝方案的確定………………………………………………………5
第二章 模具的相關(guān)工藝計算…………………………………………………………………5
2.1排樣方式的確定及其計算……………………………………………………5
2.2沖壓力的計算…………………………………………………………………7
2.3壓力中心的確定………………………………………………………………8
2.4沖壓設(shè)備壓力機(jī)的選擇………………………………………………………8
2.5模具凸模和凹模的刃口尺寸計算……………………………………………9
第三章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………… 12
3.1模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………12
3.2標(biāo)準(zhǔn)件的選取…………………………………………………………………15
3.3模具閉合高度的計算…………………………………………………………17
第四章 模具的加工工藝分析及模具裝配……………………………………………………19
4.1 模具主要部件的加工工藝……………………………………………………19
4.2模具的裝配……………………………………………………………………22
總 結(jié)…………………………………………………………………………………………… 23
致 謝…………………………………………………………………………………………… 24
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………25
引 言
由于冷沖壓加工具有突出的優(yōu)點，因此在批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表和日用品生產(chǎn)中，冷沖壓加工已占據(jù)十分重要的地位。特別是在電子工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中，冷沖壓加工已經(jīng)成為主要加工方法之一。
冷沖模是冷沖壓加工中必不可少的工藝裝備。眾所周知，產(chǎn)品要具有競爭力，應(yīng)具有先進(jìn)的技術(shù)水平、穩(wěn)定的使用性能、結(jié)構(gòu)新穎。在美日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，模具工業(yè)的年產(chǎn)值早已超過機(jī)床工業(yè)，在模具工業(yè)中，沖模占得比例很大。
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”，現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具涉及機(jī)械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，模具因生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用；
本次設(shè)計是針對以上形勢所設(shè)計的一個利用AutoCAD完成的一個沖孔落料沖孔復(fù)合模的設(shè)計過程。在設(shè)計過程中，本人力求做到結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)容充實、計算精確、使用可靠。
第一章 產(chǎn)品及其工藝分析與方案確定
工件名稱：耳朵片
工件簡圖：如圖所示
生產(chǎn)批量：大批量
材料： Q235鋼
材料厚度：0.8mm
制件精度：IT12級 零件外形: mm，mm，mm
零件內(nèi)形：mm
1.1沖壓件的工藝分析
1、結(jié)構(gòu)分析：此零件結(jié)構(gòu)相對簡單，形狀對稱，圖形不缺少尺寸。工件上無懸臂、窄槽，只有落料和沖孔兩個工序，工件精度要求不高所以不用單工序模，普通沖裁完全能滿足要求，從成本考慮適合采用復(fù)合模。
2、尺寸精度分析：帶公差的尺寸公差為IT12級，精度要求不高。
3、材料分析：工件材料為Q235,屬于低碳鋼，綜上說述，制件具有較好的沖壓性能，適用于沖壓加工，精度要求不高，工藝相對簡單，生產(chǎn)批量大，適宜用復(fù)合模制造。
綜上所述：其制件尺寸精度要求不高，普通沖裁完全能滿足要求。
1.2沖壓件工藝方案的確定
確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。
該工件有落料和沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案。
方案一：落料—沖孔—單工序模。單工序工藝模具結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，但制件的位置精度難以得到保證，且所占用設(shè)備及人工較多，生產(chǎn)效率低。
方案二：落料—沖孔—復(fù)合模。復(fù)合工序工藝制件內(nèi)外形位置精度高，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，利于大批量生產(chǎn)。
方案三：落料—沖孔—級進(jìn)模。制件內(nèi)外形位置精度較易得到保證，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，一般中小企業(yè)沒有適合沖壓設(shè)備，不適合現(xiàn)有設(shè)備，不易操作。
綜合對上述三種方案的分析比較，工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二較好，符合公司現(xiàn)有設(shè)備，且生產(chǎn)成本較低。
第二章 模具的相關(guān)工藝計算
2.1排樣方式的確定及其計算
設(shè)計落料模具，首先要設(shè)計條料排樣圖，排樣的方式有很多種，常見的有：直排、斜排、直對排和混合排。此工件的形狀具有對稱且厚度均勻一致的特點，直排時簡單易行且材料的利用率高。即如圖所示的排樣方法，可顯著地減少廢料。
1、查沖壓工藝與模具設(shè)計表2-5-2
t=0.8在0.5~0.8之間，且 L<50所以：
工件間搭邊：a=1.5mm
工件邊緣搭邊：a =1.8 mm
2、送料步距與條料寬度的計算
每次只沖一個零件的步距A的計算公式：
A=D＋a
A=30+1.5=31.5mm
式中 D－平行于送料方向的沖裁件寬度
a－工件間的搭邊值
步距為： 31.5mm
條料寬度 B=（D＋2a+&）
=（40+2X1.8+0.4）
=44mm
式中 D－條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸
b－側(cè)面搭邊
&－條料下料剪切公差
（查《冷沖模設(shè)計》表2.5.3、表2.5.4 &=0.4）
排樣圖
確定后排樣圖所示:
3、一個步距內(nèi)的材料利用率n 為：
100%=100%= =71.42%
式中 S―一個步距內(nèi)零件的實際面積；
S－一個步距內(nèi)所需毛坯面積
A－送料步距
B－條料寬度
2.2沖壓力的計算
1、 F=KptLN
式中 F－沖裁力
L－沖裁件周長（㎜）
t－板料厚度（㎜）
－材料的抗剪強(qiáng)度（Mpa）
Kp－系數(shù)。是考慮到刃口鈍化、間隙不均勻、材料力學(xué)性能與厚度波動等因素而增加的安全系數(shù)。常取Kp=1.3.
由零件外形尺寸得到：
L =25×2+30+3.14×15=127.1mm
t =0.8mm
查《沖壓工藝與模具設(shè)計》表1.4.1部分常用材料的力學(xué)性能Q235的抗剪強(qiáng)度 =350Mpa。
所以算得F =1.3×0.8×127.1×350=46.26KN
2、沖孔力 F=1.3Lt=1.3×3.14×6×2×0.8×350=13.71KN
3、卸料力 F =KF， K查《冷沖模設(shè)計》
K其值范圍0.02～0.06，取K=0.05
所以 F=0.05×46.26=2.31KN
4、推件力 F =nKF， K查《冷沖模設(shè)計》， K=0.05
n－梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)（n=h/t）；
h－凹模直壁洞口的高度。
一般取h=3,則n=h/t=3.75 ，
所以有F=3.75×0.05×13.71=2.57KN
F總= F+ F+ F+ F
=42.26+13.71+2.31+2.57
=60.85KN
2.3.壓力中心的確定
模具壓力中心是指沖壓時各個重壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與滑塊的中心重合。否則滑塊沖壓模的壓力中心就就會承受偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均勻，從而導(dǎo)致沖床滑塊與導(dǎo)軌和模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以在設(shè)計模具時必須要確定模具的壓力中心。
1、對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的的幾何中心。
2、工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱幾何中心相重合。
3、形狀復(fù)雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出。
綜上所述：此工件形狀分布位置對稱，即沖模的壓力中心與零件的對稱幾何中心相重合。
2.4沖壓設(shè)備壓力機(jī)的選擇
沖壓設(shè)備類型的選擇: 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì),生產(chǎn)批量的大小,沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇設(shè)備的類型.
1、對于中小型的沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)采用開式機(jī)械壓力機(jī)。
2、對于大中型沖壓件的生產(chǎn)，多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)，其中有一般用途的通用壓力機(jī)，也有臺面較小而剛度大的專用擠壓壓力機(jī)。
3、在小批量生產(chǎn)中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)多采用液壓機(jī)。
4、在大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動壓力機(jī)。
沖壓設(shè)備規(guī)格的確定： 在沖壓設(shè)備的類型選定之后,應(yīng)該進(jìn)一步根據(jù)沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定設(shè)備的規(guī)格。
所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力。
1、壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適當(dāng)。
2、所選壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉閉合高度相適應(yīng)。即滿足：沖模的閉 合高度介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。
3、壓力機(jī)工作臺面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小的尺寸的沖模時，對工作臺的受力條件也是不利的。
通過校核：
根據(jù) F總=60.85KN查《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》附錄B3選用J23-6.3開式雙柱可傾壓力機(jī)；其參數(shù)如下：
公稱壓力：63KN
滑塊行程：35mm
滑塊行程次數(shù)：170次/min
最大封閉高度：150mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：35mm
滑塊中心線至床身距離：110mm
立柱距離：150mm
模柄孔尺寸：直徑30mm ，深度55mm
工作臺尺寸：前后200mm，左右310mm
墊板尺寸：厚度35mm，孔徑140mm
最大傾斜角度:45
2.5模具凸模和凹模的刃口尺寸計算
沖裁件的尺寸精度取決于凸模和凹模的刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凹模和凸模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。所以正確地確定刃口部分尺寸是相當(dāng)重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時，需考慮以下原則：
1、落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，設(shè)計落料模時，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計沖孔模時，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
2、考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設(shè)計凸凹模刃口尺寸時，對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸的公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準(zhǔn)件刃口尺寸的磨損減少的，其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凹模凸模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。
3、在確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又能保證有合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高3-4級。
在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前， 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，工作零件的形狀相對較簡單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凹模、凸模、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個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算。
即確定刃口尺寸制造公差時應(yīng)遵循下述原則：
1、落料時，落料件尺寸決定于凹模尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，沖裁間隙通過減小凸模刃口的尺寸來獲得。
2、沖孔時，沖孔件尺寸決定于凸模尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口的尺寸來獲得。具體計算如下：
由零件圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般沖裁件。
零件外形:mm，mm，mm，
零件內(nèi)形：mm
查沖壓工藝與模具設(shè)計表2.2.4沖裁模初始用間隙2c，Q235鋼板，料厚為0.8mm，2Cmax=0.10mm、2Cmin=0.07mm,則
0.10-0.07=0.03mm
由公差表查得mm，mm，mm，mm為IT12級，
根據(jù)當(dāng)制件公差為IT10以上，取X=1
當(dāng)制件公差為IT11~IT13,取X=0.75
當(dāng)制件公差為IT14級以下時，取X=0.5
取X=0.75
設(shè)凸模凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則：
1、沖孔以凸模為基準(zhǔn)根據(jù)
查公差表 ＝0.011mm ，=0.018mm
ｄ＝（ｄ＋X）＝(12+0.75×0.18)＝12.14mm
d
校核：
0.011+0.018（左邊）<0.03（右邊）（滿足間隙公差條件）
所以
ｄ＝12.14mm
ｄ=12.21mm
沖孔凸模
2、落料mm，mm，mm
查公差表：基本尺寸在18~30,＝0.013mm ，=0.021mm
由此可知，只有縮小，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此可取：
=0.4×=0.40×0.03=0.012mm
=0.6×(=0.6×0.03=0.018mm
所以D=29.773mm
D=29.843mm
同理可知：
mm
mm
凸凹模刃口尺寸圖
第三章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1.模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1.1 落料凹模的周界的確定
凹模厚度：H=Kb（H≥15mm）（K查《冷沖模設(shè)計》）
凹模壁厚c=(1.5～2)H(≥30～40mm)
H=Kb =0.5×40，H =20mm
式中 b－沖裁件的最大外形尺寸
K－系數(shù)，考慮板料厚度的影響。
C= (1.5～2)H =(1.5～2)×20，取C= 40mm
凹模邊長： L=b+2C =40+80=120mm，考慮備料原因L取125mm查模具課程設(shè)計指導(dǎo)
查標(biāo)準(zhǔn)JB/T -6743.1-94: 凹模寬B=80mm
確定凹模外形：125×80×20mm。
凹模外形
3.1.2 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計
凸凹模高度的確定：H=h1+h2+h3
=8+21+16
=45mm
h1為卸料板高度
h2模具閉合前橡膠高度
h3凸凹模固定板高度
凸凹模
3.1.3 凸模尺寸
凸模高度H=h1+h2
=20+20
=40mm
h1沖孔凸模固定板高度
h2落料凹模高度
沖孔凸模
3.1.4卸料板的設(shè)計
卸料板的尺寸與落料凹模的外形尺寸相同（125X80X8）
卸料板一般?。?～20mm）,根據(jù)實際情況，厚度取8mm
卸料板
3.2標(biāo)準(zhǔn)件的選取
3.2.1 模架的選取
根據(jù)主要工作部分尺寸、結(jié)構(gòu)及彈性元件的尺寸，參照有關(guān)資料，可選?、窦壘鹊暮髠?cè)導(dǎo)柱模架。即
上模座： 200mm×140mm×30mm HT200
下模座： 200mm×140mm×30mm HT200
導(dǎo) 柱：A16h5×118mm 20鋼
導(dǎo) 套：A28h5×43mm 20鋼
3.2.2 螺釘?shù)倪x取
上，下模座螺釘
由凹模周界125×80 ，選用M8的內(nèi)六角圓柱頭螺釘
其基本參數(shù)查《機(jī)械制圖》附表7 GB/T70.1
螺距P=1.25mm，=13mm ，k=8mm，t=4 mm，S公稱=6mm
emax=6.86mm, r=0.1, =12—80mm
根據(jù)模具的上模板和下模板的厚度，
上模座選用M8×60的內(nèi)六角圓柱頭螺釘。
下模座選用M8×30的內(nèi)六角圓柱螺釘。
卸料螺釘?shù)倪x用
卸料螺釘螺紋長度等于卸料板厚度或小于卸料板厚度6mm，卸料板厚度為8mm，卸料螺釘直徑應(yīng)與上下模座固定螺釘相同
查《中國模具工程大典第4篇》表5.2-63，選用M8×60的圓柱頭卸料螺釘
3.2.3銷釘?shù)倪x取
上，下模座銷釘 由凹模周界125×80選用M8的圓柱銷釘
其基本參數(shù)查《機(jī)械制圖》附表10 （GB/T119.1－2000）
C=1.6mm mm，d=8mm
根據(jù)模具的上、下模座的厚度，
上模座選用M8×50的圓柱銷釘
下模座選用M8×30的圓柱銷釘
模柄固定銷
由模柄選用M6的圓柱銷釘，其基本參數(shù)查GB/T119.1-2000，
C=1.2mm ，=12—60mm
根據(jù)模具的實際情況， 選用M8×12的圓柱銷釘
3.3模具閉合高度的計算
沖模的閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低工作位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離H。沖模的閉合高度必須與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。壓機(jī)的裝模高度 是指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面至墊板上平面間的距離。當(dāng)連桿調(diào)至最短時為壓機(jī)的最大裝模高度Hmax；連桿調(diào)至最長時為為最小裝模高度Hmin。
沖模的閉合高度H應(yīng)介于壓機(jī)的最大裝模高度Hmax之間，其關(guān)系為：
Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm
上模座厚度H1上模取30mm
上模墊板厚度H2取6mm
沖孔凸模固定板厚度H3取20mm
落料凹模厚度H4取20mm
卸料板厚度H5取8mm
橡膠厚度H6取22mm
凸凹模固定板厚度H7取16mm
下模座厚度H8取30mm
那么該模具的閉合高度:H閉=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8-L
=30+6+20+20+8+22+16+30-2=150mm
式中 凸模進(jìn)入凹模深度L=2mm
第四章 模具的加工工藝分析及裝配
4.1模具主要部件的加工工藝
4.1.1模具材料
模具材料的性能是影響模具壽命的主要因素之一，應(yīng)依據(jù)模具的工作用途和模具類型，合理選擇模具材料的種類和牌號。
選擇的模具材料要有足夠的使用性能，良好的工藝性能，合理的經(jīng)濟(jì)性能。
該模具選用的材料為45#、Cr12、HT200、20#，其中上下模座用HT200，墊板、卸料板、固定板用45#，導(dǎo)柱用20#，凸凹模、沖孔凸模、落料凹模選用Cr12。
4.1.2落料凹模的加工
1、備料：氣割下料
2、粗銑：加工中心銑或者數(shù)控銑
3、平磨：平面可以通過磨床加工
4、鉗工:鉗工劃線、打孔攻絲，鉬絲孔、螺釘孔、銷釘孔
5、熱處理：淬火回火達(dá)到58~60HRC
6、平磨：精磨達(dá)到零件所需粗糙度
7、線切割：按凹模尺寸加工
8、鉗工：裝配
落料凹模
4.1.3凸凹模的加工
1、備料：氣割下料
2、粗銑：加工中心銑或者數(shù)控銑
3、平磨：平面可以通過磨床加工
4、鉗工:鉗工劃線、打鉬絲孔
5、熱處理：淬火回火達(dá)到58~60HRC
6、平磨：精磨達(dá)到零件所需粗糙度
7、線切割：按尺寸加工，放間隙
8、鉗工：裝配
凸凹模
4.1.4凸模的加工
1、備料：氣割下料
2、粗銑：加工中心銑或者數(shù)控銑
3、平磨：平面可以通過磨床加工
4、鉗工:鉗工劃線、打鉬絲孔
5、熱處理：淬火回火達(dá)到58~60HRC
6、線切割：按尺寸加工，放間隙
7、鉗工：裝配
凸模
4.1.5凸凹模固定板的加工
1、備料：氣割下料
2、粗銑：加工中心銑或者數(shù)控銑
3、平磨：平面可以通過磨床加工
4、鉗工:鉗工劃線、打孔攻絲，鉬絲孔、螺釘孔、銷釘孔
5、線切割：按尺寸加工
6、鉗工：裝配
凸凹模固定板
4.1.6凸模固定板的加工
1、備料：氣割下料
2、粗銑：加工中心銑或者數(shù)控銑
3、平磨：平面可以通過磨床加工
4、鉗工:鉗工劃線、打孔攻絲，鉬絲孔、螺釘孔、銷釘孔
5、線切割：按尺寸加工
6、鉗工：裝配
凸模固定板
4.2模具的裝配
1、模具的裝配就是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)條件，以一定的裝配順序和方法，將符合圖紙技術(shù)要求的零件，協(xié)調(diào)加工，組裝成滿足使用要求的模具。在裝配過程中，既要保證配合零件的配合精度，又要保證零件間的位置精度，對于具有相對運動的零件，還必須保證它們之間的運動精度，因此模具裝配是最后實現(xiàn)沖模設(shè)計和沖壓工藝意圖的過程，是模具制造過程中的關(guān)鍵工序。模具裝配的質(zhì)量直接影響制件的沖壓質(zhì)量、模具的使用和壽命。
2、模具的裝配順序
復(fù)合模屬于單工位模具。復(fù)合模的裝配順序和裝配方法相當(dāng)與在同一工位上先裝配沖孔凸模，然后以沖孔凸模為基準(zhǔn)，再裝配落料模?；诖嗽恚b配復(fù)合模應(yīng)遵循如下原則：
復(fù)合模裝配應(yīng)以凸、凹模作裝配基準(zhǔn)件，先將裝有凸、凹模的固定板用螺釘、銷釘安裝，固定在相應(yīng)模座的相應(yīng)位置上：再按凸、凹模的內(nèi)行裝配、調(diào)整沖孔凸模固定板的相應(yīng)位置，使沖孔凸、凹模間隙趨于相對均勻，用螺釘固定；然后再以凸、凹模外形為基準(zhǔn)，裝配、調(diào)整落料凹模相對凸、凹模相對位置，調(diào)整間隙，用螺釘固定。
試模無誤后，將沖孔凸模固定板、落料凹模分別用定為銷，在同一模座經(jīng)鉆孔、配孔、絞孔，將銷釘打入孔內(nèi)。
總裝圖
（2）模具的裝配順序：
復(fù)合模屬于單工位模具。復(fù)合模的裝配順序和裝配方法相當(dāng)與在同一工位上先裝配沖孔凸模，然后以沖孔凸模為基準(zhǔn)，再裝配落料模。基于此原理，裝配復(fù)合模應(yīng)遵循如下原則：
復(fù)合模裝配應(yīng)以凸、凹模作裝配基準(zhǔn)件，先將裝有凸、凹模的固定板用螺釘、銷釘安裝，固定在相應(yīng)模座的相應(yīng)位置上：再按凸、凹模的內(nèi)行裝配、調(diào)整沖孔凸模固定板的相應(yīng)位置，使沖孔凸、凹模間隙趨于相對均勻，用螺釘固定；然后再以凸、凹模外形為基準(zhǔn)，裝配、調(diào)整落料凹模相對凸、凹模相對位置，調(diào)整間隙，用螺釘固定。
試模無誤后，將沖孔凸模固定板、落料凹模分別用定為銷，在同一模座經(jīng)鉆孔、配孔、絞孔，將銷釘打入孔內(nèi)。
總 結(jié)
本課題注重其實用性和可行性，在理論的基礎(chǔ)上要實現(xiàn)現(xiàn)實的可運用性，所以課題研究是理論和實踐論證的綜合，在整體設(shè)計、工作過程和原理論證都經(jīng)過了科學(xué)有據(jù)的理論數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗總結(jié)，由于是大批量生產(chǎn)，所以采用的是便于維護(hù)的鑲嵌型凸模，不僅便于維護(hù)而且降低了生產(chǎn)成本，最終表明此副模具整體設(shè)計合理規(guī)范、工作過程可行有效、成本適度適合大批量的生產(chǎn)和現(xiàn)有設(shè)備的使用。再有通過本次設(shè)計我深深體會到三年來所學(xué)知識發(fā)揮的巨大作用。任何的理論如果沒有在實踐中得到應(yīng)用的話，那它將是一堆似乎沒有用，被人忽視的文字而已。這次設(shè)計我們就將二者很好的結(jié)合了在一起。這次設(shè)計也讓我意識到拓寬知識面、培養(yǎng)思維創(chuàng)新能力的重要型，且只有通過不斷地學(xué)習(xí)、實際地鍛煉才能提高自己的能力。還有團(tuán)隊合作也很重要，現(xiàn)在無論哪一個行業(yè)，已經(jīng)不是一個知識領(lǐng)域的可以解決的了，需要不同的知識和不同的人去完成。
致 謝
我要感謝本次畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)老師。他給了我極大的幫助。雖然他的工作特別的忙，卻仍然抽出很多時間指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計，查出問題，及時地為我們解決問題。他用豐富的學(xué)識和經(jīng)驗傳授給我們。彌補(bǔ)了我們自身在實踐經(jīng)驗和設(shè)計方面的不足，使我們在設(shè)計中避免了很多可能的錯誤，少走了很多彎路，使我最終能夠順利、圓滿地完成自己的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。同時還有同學(xué)間的相互幫助、學(xué)習(xí)和交流。在此，我對所有幫助過我的老師和同學(xué)再次表示衷心的感謝！
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智能沖壓工藝規(guī)劃系統(tǒng)的研究
摘要：本文對建立一個智能沖壓工藝設(shè)計知識為基礎(chǔ)的系統(tǒng)給出了一個簡單的介紹。研究該系統(tǒng)的框架，對模型和知識推理模式進(jìn)行了介紹。對有些關(guān)鍵技術(shù)如沖壓工藝的可行性、排樣的最佳算法、智能地帶的布局和內(nèi)力計算進(jìn)行了研究。該系統(tǒng)可以改善工藝規(guī)劃效率。
關(guān)鍵詞： 排樣 KBS 知識模型 帶狀排樣法
1簡介
沖壓工藝規(guī)劃是沖壓產(chǎn)品開發(fā)的一個核心項目。它是金屬成型應(yīng)用的一個重要組成部分，它與生產(chǎn)質(zhì)量、成本、生產(chǎn)率和工具壽命有直接的影響?，F(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展對沖壓提出了更高的要求，尤其是在沖壓工藝方面。多年來，相關(guān)研究已就如何在創(chuàng)新的環(huán)境加強(qiáng)工藝規(guī)劃的集成化和智能化程度進(jìn)行研究。近年來，通過生產(chǎn)金屬成形智能設(shè)計系統(tǒng)、自動化技術(shù)，整和了工藝規(guī)劃的原則。智能工藝規(guī)劃方法可以有效地提高設(shè)計效率與質(zhì)量、創(chuàng)新設(shè)計能力。
[1].對于冷鍛序列的設(shè)計開發(fā)了一種基于PC的專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用基于塑性理論和實際考慮的規(guī)則。在美國俄亥俄州立大學(xué)一個稱作FORMEX的規(guī)則系統(tǒng)被Altan和他的同事們寫入多級冷鍛的工藝規(guī)劃程序語言中。[2].它依靠冷鍛零件各種形狀的廣泛分類。[3] 實施以知識為本的冷成形序列設(shè)計系統(tǒng)，采用設(shè)計規(guī)則確定建立一個可行的序列，然后使用有限元分析優(yōu)化這個序列。一個以知識為基礎(chǔ)的模具設(shè)計自動化系統(tǒng)被Cheok和他的同事精心設(shè)計出來。[4] 在新加坡國立大學(xué)。一些零件表象技術(shù)、沖壓零件識別和模具構(gòu)成也存在于這項工作中。在中國，華中科技大學(xué)的科學(xué)技術(shù)研究者們也開發(fā)出了基于知識系統(tǒng)的用于對小型金屬件沖壓級進(jìn)模的程序包。[5].使用特點，用戶可以在3D立體構(gòu)架下設(shè)計產(chǎn)品。在手工設(shè)置排樣后，用戶可以使用交互命令來開發(fā)帶裝布局設(shè)計。來自利物浦大學(xué)工業(yè)研究部門的研究者們也在研究沖壓工藝和沖裁模的專用系統(tǒng)。[6].他們的研究集中在分解較小的橋型廢料的形狀編碼和識別技術(shù)。[7]在上海沖壓模具和工具技術(shù)研究所的研究者們也開發(fā)出了級進(jìn)模的CAD/CAM系統(tǒng)。他們研究的該系統(tǒng)依靠特殊的相關(guān)數(shù)據(jù)來描繪工件和模具結(jié)構(gòu)。
上述研究的研究工作的目的是為了促進(jìn)金屬成形的發(fā)展。從金屬智能成型的回顧和分析中，使用智能設(shè)計的理論和方法來研究沖壓工藝規(guī)劃的步驟。在本文中介紹了應(yīng)用于沖壓工藝規(guī)劃的智能的系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)在處理一些復(fù)雜的設(shè)計問題時是種強(qiáng)有力的工具。由專門知識構(gòu)成的智能系統(tǒng)可以用一種交互的方式協(xié)助用戶解決各種各樣的問題或疑問。[8].智能系統(tǒng)是一種計算機(jī)系統(tǒng)，它試圖代表人類知識和專業(yè)知識, 以一種實際和有效的途徑提供快捷、方便的知識。智能系統(tǒng)能夠完成一般需要專家才能完成的任務(wù)。它能自動化實時利用現(xiàn)有的專業(yè)知識,并解釋它的推理過程。沖壓工藝規(guī)劃是一個含有豐富知識的復(fù)雜設(shè)計過程。整合在沖壓工藝規(guī)劃設(shè)計中智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是至關(guān)重要的。使用智能理論的沖壓工藝規(guī)劃智能系統(tǒng)被提出來。對一些關(guān)鍵技術(shù),如集成產(chǎn)品知識建模和戰(zhàn)略規(guī)劃的綜合沖壓成形過程進(jìn)行了研究。在沖壓設(shè)計中包括各種各樣的知識，如專業(yè)領(lǐng)域知識、多任務(wù)知識、非標(biāo)準(zhǔn)知識。每一種知識都需要集成到該系統(tǒng)中。沖壓模具的核心是沖壓工藝。必須考慮到多種因素,如幾何形狀、技術(shù)要求、材料性能、沖壓件的可行性、工作程序安排、模具工具的結(jié)構(gòu)。沖壓工藝規(guī)劃是一種基于專家知識的創(chuàng)造性程序。智能系統(tǒng)技術(shù)可以改善制定沖壓工藝規(guī)劃的效率。
2系統(tǒng)構(gòu)架和框架
智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是建立和應(yīng)用的信息化模型制作。。該產(chǎn)品信息模型,包括三個階段：一種基于幾何的模型、一種基于特征的模型、一種基于智能的模型?；趲缀蔚哪Ｐ兔枋隽慵膸缀瓮?fù)湫畔?。由于零件的?shù)據(jù)信息不能被完整的描述、數(shù)據(jù)分離水平太低，幾何模型被特征模型取代。這個信息模型包括一組幾何實體。依靠此模型的工程語義模型，許多與設(shè)計相關(guān)的功能可以被實現(xiàn)。隨著人工智能的發(fā)展，智能模型開始被應(yīng)用。專業(yè)知識、設(shè)計過程的知識,和相關(guān)的知識都包含在知識模型中[9、10]。智能模型支持表達(dá)和傳遞有用的信息。
本文主要概括了一種沖壓工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)對產(chǎn)品的定義有效且完整。它幾何了不同模型的優(yōu)點且能滿足幾何設(shè)計和推理過程。面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用到整合各種各樣的知識。此集成的知識系統(tǒng)模型可被共享和用于智能設(shè)計和產(chǎn)品信息溝通。
這個關(guān)于沖壓模具工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)構(gòu)架已經(jīng)被設(shè)計出來。這個零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括一個圖形用戶界面,一個應(yīng)用程序系統(tǒng)、設(shè)計資源、知識工具,混合推理機(jī)制、基礎(chǔ)模型。在這個構(gòu)架中知識模型有不同的分類。知識模型從設(shè)計資源中獲取有用的信息，支持知識獲取和知識表達(dá)的程序。這個模型把有用信息轉(zhuǎn)移到知識庫。知識庫由CAD軟件支持。設(shè)計結(jié)果以3D模型、圖畫和資料庫的形式保存在知識庫中，它對在知識庫中不同零件的知識傳遞來說非常的重要。
3 實施方法和應(yīng)用
3.1沖壓智能模型的可行性論證
智能系統(tǒng)對沖壓工件的質(zhì)量、成本、模具壽命進(jìn)行評價。該評價基于成熟的智能模型。此模型集成了規(guī)則庫、零件信息和結(jié)論庫。系數(shù)根據(jù)知識規(guī)則推理在知識庫得出。沖壓成型可行性可以從信息庫中零件信息和相關(guān)系數(shù)推出。在設(shè)計過程中被新結(jié)論擴(kuò)大的結(jié)果保存在結(jié)論庫中。
模型的智能推理過程和零件的規(guī)格相比有一定限度范圍的工藝參數(shù)。此規(guī)格
包括輸入輸出半徑、孔徑、孔板、孔網(wǎng)、槽、槽網(wǎng)。結(jié)果來證實零件的形狀是否符合模具工具加工。智能推理用于自動和交互的方式。這樣做的目的是來研究沖壓該產(chǎn)品的可行性。智能推理的關(guān)鍵是確定基于零件厚度和相關(guān)系數(shù)的加工極限值。圖二所示為產(chǎn)品可行性論證模型的流程圖。
知識規(guī)則和設(shè)計結(jié)果保存在機(jī)械推理的數(shù)據(jù)庫中。零件的形狀可以在知識模型中修改。
由知識模型決定的沖壓工藝規(guī)劃是非常重要的一步，它同時也提供了選擇一個單步工序刀具或是復(fù)合工具或是一個改進(jìn)工具的方法。各種不同領(lǐng)域的知識、經(jīng)驗和專業(yè)知識都被保存在工藝規(guī)劃專業(yè)系統(tǒng)中。
知識庫的發(fā)展是基于規(guī)則表達(dá)的共同原則。這一步的目的是集成專業(yè)經(jīng)驗和零件
的形狀
3.2基于優(yōu)化算法的智能排樣模型
為了達(dá)到較高的材料利用率，空白的知識模型被建立，保存在知識庫中的結(jié)果是其他模塊建立的基礎(chǔ)。
在知識庫中有四種排樣類型：
● 一排列布局模式
● 與一排列相對的模式
● 兩排列布局模式
● 與兩排列布局相對的模式
建立這個知識模型的目的是改善材料的利用。由知識庫提供的限制情況可以由人類專家來選擇。這個知識模型控制著整個排樣的設(shè)計過程。
圖三所示為平面布局的等級體系結(jié)構(gòu)
第一種模式的作用是選擇粗略數(shù)值和計算工作區(qū)域的總體輪廓。此模式提供了原始參數(shù)。粗略數(shù)值的全部信息都由此得到，不管這個數(shù)字是否被概略畫出或是被選中。
第二種模式用來確定布局類型、角度范圍、布局大小和條帶區(qū)的寬度。
第三種模式中應(yīng)用了優(yōu)化算法。設(shè)計結(jié)果包括材料利用率、材料寬度和每步間隙都被保存在此模式中，不同布局的繪圖也同時生成。
在第四種模式中可以修改布局規(guī)劃的結(jié)果。最終參數(shù)包括每步間隙、材料寬度、各類網(wǎng)格和轉(zhuǎn)換能力。當(dāng)參數(shù)有所改變時，布局規(guī)劃圖可以被更新。
該知識的主要作用是布局規(guī)劃的算法優(yōu)化。該算法共有六步。
1.在圖形周圍最適合的矩形第一次生成。復(fù)制件和原件之間的距離是包含在接洽網(wǎng)中的。圖四說明了此種算法。
2.在兩個環(huán)形中間的值是經(jīng)過計算的。這兩個環(huán)形分解成線和圓弧的單元。每對元素中間的距離需要重新補(bǔ)償。然后就可以找到最短的距離。
3.計算出的最小值和所要求的值之間的差異就是誤差。當(dāng)誤差小于允許值時，排樣規(guī)劃就可以完成。另外，布局圖形需要沿著視野的方向移動。
4.材料利用率可以以布局規(guī)劃的角度上被計算出來。
5.排樣圖形旋轉(zhuǎn)一定的角度。旋轉(zhuǎn)中心是矩形中心點附近的粗略數(shù)值。材料利用率在當(dāng)前角度下被計算出來。
6.排樣圖形旋轉(zhuǎn)到另外一個角度。重復(fù)第三部的的步驟，直到角度達(dá)到180度。 3.3帶狀布局的開發(fā)
帶狀布局的工序規(guī)則被集成于知識基礎(chǔ)級進(jìn)刀具設(shè)計。該智能模型的功能是：選擇零件位置，設(shè)計方位和安排帶狀工步距離。為了解決運行程序，該規(guī)則應(yīng)該被制定的合理和有效。
自動設(shè)計模塊是智能模型中最重要的模塊。人工智能技術(shù)被應(yīng)用于此模塊中。此模型中的預(yù)處理模塊，包括定位產(chǎn)品模塊和從產(chǎn)品模塊中提取精確的信息。為了在修改模塊中生成一個模型，最初的設(shè)計工程被修改[11]。被修改的模塊代替了處理模塊。
3.3.1 自動帶狀布局設(shè)計的預(yù)處理
1）確定零件的位置和排列。用戶可以用界面來確定預(yù)處理模塊中的一些參數(shù)。確定位置的過程可以和其他元素一起來做，例如：零件形狀、尺寸精度、和用戶要求。
零件的形狀也在智能模型中定義，結(jié)果被保存在知識庫中。
2）獲取零件精確信息。此精確信息應(yīng)該在帶狀布局知識庫中得到。有用的信息包括沖孔的精確信息和相對位置信息。由此種類型信息組成的知識模型將會決定零件的沖壓順序。這個設(shè)計過程的主要要求是為位置精度開發(fā)一種知識模型[12]。首先，零件的形狀被分成封閉的輪廓。輪廓的數(shù)目為n
K = {k1, k2, . . ., ki, . . ., kn} (1)
這里 ki 表示零件的第i個輪廓。所有輪廓間的相對關(guān)系包含在關(guān)系P中。如果在輪廓ki 和kj 之間要求精準(zhǔn)，這里存在(ki , kj) ∈ p。
p = {. . ., (ki , kj), . . .} ki , kj ∈ K, 1 ≤ i, j ≤ n(i _= j). (2)
每種類型的精確信息通過相關(guān)矩陣被保存在知識模型中。
3.3.2帶狀布局自動設(shè)計
帶狀布局的自動設(shè)計模塊在知識模型中是最重要的一個。在知識模型中包含很多重要的規(guī)則，例如在一次單沖程中沖壓所有內(nèi)輪廓比較好。在下一個階段這個部分被切斷。有時候，如果沖壓點之間的距離非常小，一些內(nèi)輪廓就要被搬到下一階段進(jìn)行加工。如果沖壓點離分餾點太近的話，分餾點就需要被更改到下一階段。如果這里仍然有不合適的尺寸，一些點可以被移動到下一階段。重復(fù)整個過程直到矩陣點間的每個尺寸都可以被接受。布局智能設(shè)計的核心是開發(fā)干涉點的智能模型[13]。
零件坯料被分成許多點的形式。這些點的名字是k1, k2, . . ., kn. 這里dij
是ki和 kj 之間最小的距離。矩陣的臨界值是S。如果dij
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