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XXXX 大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：減振器擴(kuò)架沖壓模 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 生： XXXX 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： XXXX 2011 年 05 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 1.畢業(yè)設(shè)計(論文)題目： 減振器擴(kuò)架沖壓模 2.題目背景和意義：沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓 件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技 術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著 產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 3.設(shè)計(論文) 的主要內(nèi)容( 理工科含技術(shù)指標(biāo)) ： (1)零件的工藝性分析 (2)沖壓模具總體結(jié)構(gòu) 設(shè)計 (3)沖壓模具工藝與設(shè)計計算 (4)沖壓模具的零件圖：a.凹模的設(shè)計，b.凸模的設(shè)計，c. 凸凹模的設(shè)計 (5)選擇堅固件與定位零件 (6)設(shè)計和選用卸料與出件零件 （7）選擇模架及 其它模具零件 （8）裝配圖。 4.設(shè)計的基本要求及進(jìn)度安排(含起始時間、設(shè)計地點(diǎn)) ： (1)選題、收集資料、理解題目、 開題報告[3 周，2010 年 11 月 25 日前](2)題目學(xué)習(xí)、掌握沖壓模基本設(shè)計方法與流程[4 周， 2010 年 2 月 31 日前](4)數(shù)據(jù)計算 [2 周，2011 年 3 月 15 日](5)繪制裝配圖[2 周，2011 年 3 月 31 日前](6 零件圖的繪制[3 周，2011 年 4 月 22 日前](7)導(dǎo)師驗(yàn)收[1 周，2011 年 4 月 30 日前](8) 完成論文 [2 周，2010 年 5 月 14 日前]。 5.畢業(yè)設(shè)計(論文)的工作量要求 撰寫 15000 字論文 ① 實(shí)驗(yàn) (時數(shù)) *或?qū)嵙?xí)(天數(shù) )： 300 機(jī)時 ② 圖紙 (幅面和張數(shù) )*： ③ 其他要求： 查閱資料不少于 10 份 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(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填。 減振器擴(kuò)架沖壓模 摘 要 本文通過在 XXXX 大學(xué)的學(xué)習(xí)，設(shè)計該零件的沖裁模。首先，了解沖壓模 的發(fā)展歷史，現(xiàn)階段我國的技術(shù)水平狀況及現(xiàn)代模具制造技術(shù)未來的發(fā)展方向、 發(fā)展趨勢；其次，對沖壓件進(jìn)行工藝性分析，通過比較，工藝方案確定采用落 料—沖孔復(fù)合沖裁；再者，沖壓件的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計（確定導(dǎo)向與定位方式、卸 料與出件方式等） ，對凸凹模的刃口尺寸，壓力中心的計算等，完成凸模、凹模、 凸凹模等的設(shè)計；最后，選擇模架及其它模具零件，最終完成裝配圖的繪制。 關(guān)鍵詞：沖壓；凹模；凸模；凸凹模；模架 I Shock absorber extender frame stamping dies Abstract This article through in Xian Technological University North Institute of Information Engineering, design the parts of the study. First, understand the development history of progressive metal stamping technology level, present situation and modern die Secondly, on for stamping technology, through comparing, analyzing process scheme determination by blanking - punching composite blanking; Moreover, stamping the whole structure design (sure guidance and localization way, unloaded and out of a way to die and punch, etc), the size, the blade pressure center finish calculation, the punch, concave die, die and punch the design; Finally, choose formwork and other mould parts, finally complete the assembly drawing. Key Words: Stamping; Concave die; The punch; Punch mould; formwork III 目 錄 1 緒論 ........................................................................................................................1 1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 ..................................................................................1 1.2 沖壓模具的發(fā)展歷史和技術(shù)水平狀況 ..............................................................2 1.3 現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展方向 ..........................................................................3 1.4 現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 ..........................................................................4 2 沖壓件 ...................................................................................................................5 3 零件的工藝分析 ................................................................................................6 3.1 零件的工藝性分析 .............................................................................................6 3.2 沖裁件的精度 ......................................................................................................6 3.3 確定工藝方案 .....................................................................................................6 4 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................................................................8 4.1 模具類型 ..............................................................................................................8 4.2 操作與定位方式 ..................................................................................................8 4.3 卸料與出件方式 ..................................................................................................8 4.4 模具類型及精度 ..................................................................................................8 5 沖壓模具工藝與設(shè)計計算 ................................................................................9 5.1 排樣設(shè)計與計算 ..................................................................................................9 5.2 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機(jī) ..............................................................9 5.3 計算凸凹模刃口尺寸及公差 ............................................................................11 5.4 凸凹模間隙 ........................................................................................................13 6 模具的總裝圖與零件圖 ...................................................................................14 6.1 沖壓模具的零件圖 ............................................................................................14 6.1.1 凹模的設(shè)計 .................................................................................................14 6.1.2 凸模的設(shè)計 .................................................................................................15 6.1.3 凹模鑲塊的設(shè)計 .........................................................................................16 6.1.4 凸凹模的設(shè)計 .............................................................................................16 6.2 選擇堅固件及定位零件 ....................................................................................17 6.2.1 螺釘規(guī)格的選用 .........................................................................................17 IV 6.3 設(shè)計和選用卸料與出件零件 ...........................................................................18 6.4 選擇模架及其它模具零件 ................................................................................19 6.4.1 模架 .............................................................................................................19 6.4,2 模柄 .............................................................................................................22 6.4.3 墊板 .............................................................................................................22 6.4.4 凸模固定板 .................................................................................................23 6.4.5 凹模固定板 .................................................................................................23 6.4.6 推件塊 .........................................................................................................23 6.5 復(fù)合模的裝配圖 ................................................................................................25 7 結(jié)論 ........................................................................................................................26 7.1 總結(jié) ....................................................................................................................26 7.2 體會 ....................................................................................................................26 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................27 致謝 .............................................................................................................................28 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 .....................................................................29 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 .........................................................................30 附錄 1.........................................................................................................................34 1 緒論 1 1 緒論 1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對材料施加壓力， 使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓 力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來 加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加 工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金 屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求 的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法 實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它 們相互結(jié)合才能得出沖壓件。 與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng) 濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下： 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動化。這是因 為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可 達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就 可能得到一個沖件。 沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的 表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模 一樣”的特征。 沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大 到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛 度均較高。 沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因 而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具 才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以， 只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲 得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 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） 2 1.2 沖壓模具的發(fā)展歷史和技術(shù)水平狀況 我們的祖先早在青銅器時期就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)金屬具有錘擊變形的性能?？梢钥?定，中國遠(yuǎn)在 2400 年前就已經(jīng)掌握了錘擊金屬以制造兵器和工具的技術(shù)。因 為鋼鐵材料在冷狀態(tài)下進(jìn)行塑性變形加工需要很大的力和功，所以冷壓鋼鐵的 技術(shù)在古代不可能廣泛使用的。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)金、銀、銅等金屬塑形性較好，變 形是需力不大時，錘擊壓制技術(shù)迅速向金、銀、銅的裝飾品和日用品范圍發(fā)展。 在西安的陜西省歷史博物館中陳列的一個漢代的量器，厚度約 2mm，制作精美， 花紋細(xì)致，就在今天看來也算是一件精制品。這充分顯示了我國古代勞動人民 高度精巧的手工藝技術(shù)水平。當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)化生產(chǎn)的 發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展。1953 年，長春第一汽車制造廠在中 國首次建立了沖模車間，該汽車廠于 1958 年開始制造汽車覆蓋件模具。我國 于 20 世紀(jì) 60 年代開始生產(chǎn)精沖模具，走過漫長的發(fā)展道路，目前我國已形成 約 300 多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字。）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。 沖壓工藝在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工 業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、 電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比 重都相當(dāng)?shù)拇?，少則 60 百分號以上，多則 90 百分號以上。不少過去用鍛造=鑄 造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代 替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效 率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。目 前，我國形成了如浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和 鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)迅速崛起，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心； 中外合資和外商獨(dú)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，模具的生產(chǎn)和設(shè)計已經(jīng)越來越認(rèn)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。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(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。目前我國沖壓模 具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國 民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。在國際競爭的局勢下，我過的 模具工業(yè)得到飛速的發(fā)展，很多的專門模具研究中心不斷的建立起來，模具結(jié) 構(gòu)和鋼材的研究取得了顯著的成就，但還是存在很大的差距： 一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是 技術(shù)含量較低的中低檔模具，因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖 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） 3 壓模具總體滿足率，這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn)，而技術(shù)含量低的中 低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率； 二是由于我國的模具價格要比國際市場價格低許多，具有一定的競爭力， 因此其在國際市場的前景看好； 三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自 產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。 1.3 現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展方向 現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、 “價格低 ”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng) ： a. 全面推廣普及 DBD/DBM/DBE 技術(shù) 模具 DBD/DBM/DBE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的 發(fā)展和進(jìn)步，普及 DBD/DBM/DBE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 DBD/DBM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 DBE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計 算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 DBD/DBM/DBE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個 行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 b. 高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高 的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。 高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的 活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 c. 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ?所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可 快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種 不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 DBD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工 程”。 d. 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率 已達(dá)到 30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為 80%左右。 e. 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必 要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具 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 熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先 進(jìn)的激光表面處理等技術(shù)。 f. 模具研磨拋光 將自動化、智能化模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面 均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作， 以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。 g. 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國模具工業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機(jī)床合理 組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù) 控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。作為用戶當(dāng)然要選合適的設(shè)備，如果 選型不當(dāng)，不但不能賺錢反而令陷入為機(jī)器打工的苦澀局面。 1.4 現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因 此從設(shè)計技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 DBD/DBE/DBM 技術(shù)的應(yīng)用，并持 續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具 DBD、DBE 技術(shù)應(yīng)向宣人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具 DBD、DBM 系統(tǒng)專用化程度。為了提高 DBD、DBE、DBM 技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的 模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。 從加工技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。高度加工目前主 要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電 加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前 主要是發(fā)展模具零件精度 1μm 以下和表面粗糙度 Pa≤0.1μm 的各種精密加工。 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重 點(diǎn)之一。為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是 發(fā)展重點(diǎn)。對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及 計算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務(wù)， 全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。加大對模具 科研的投入，不斷完善模具研究中心設(shè)備和技術(shù)，特別是在模具鋼材的研究和 發(fā)展，應(yīng)更加的重視。 2 沖壓件 5 2 沖壓件 沖壓件圖如圖 2.1 所示： 圖 2.1 沖壓件圖 沖壓件圖如下圖 1. 材料：Q235-A 鋼 2. 材料厚度：1.5mm 3. 生產(chǎn)批量：大批量 3 零件的工藝性分析 6 3 零件的工藝性分析 3.1 零件的工藝性分析 該零件材料為 Q235-A 鋼，形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱，尺寸為自由公差，一般 沖壓均能滿足其尺寸精度要求。工件中孔邊距外輪廓的距離大于凸凹模允許的 最小厚度，故考慮采用復(fù)合沖壓工序。 3.2 沖裁件的精度 沖裁件的公差等級按 IT12 進(jìn)行，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。 查表（標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（GB/T 1800.3—1998） ） ，得出零件圖如圖 3.1 所示： 圖 3.1 沖裁件零件圖 3.3 確定工藝方案 該沖裁件包括落料和沖孔兩個基本工序，可采用的沖裁方案又單工序沖裁， 復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁三種： 方案一：先落料后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料一沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔一落料級進(jìn)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 上述三個方案中，方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，需要兩副模具，生產(chǎn)率較低，難 以滿足該零件的年產(chǎn)量。方案二需要一副模具，沖壓件的形狀精度和尺寸精度 易于保證，且生產(chǎn)效率高，模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡 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） 7 單對稱，模具制造并不困難。方案三需要一副模具，生產(chǎn)率高，但沖制的制件 精度較復(fù)合模沖制的制件精度低。在級進(jìn)模中為給條料定位需要設(shè)置導(dǎo)正銷， 故其模具結(jié)構(gòu)較復(fù)合模復(fù)雜，且由于此零件厚度較大，只能以板條形式進(jìn)料， 浪費(fèi)材料。 通過上述方案分析、比較，宜采用方案二。 4 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 4 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用倒裝復(fù)合沖裁模。 4.2 導(dǎo)向與定位方式 導(dǎo)向形式：滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向 定位方式：固定擋料銷 4.3 卸料與出件方式 沖孔凸模與凸凹模沖孔，沖孔廢料直接落料，然后利用推件塊將將制件頂 出。 4.4 模架類型及精度 該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。 5 沖壓模具工藝與設(shè)計計算 9 5 沖壓模具工藝與設(shè)計計算 5.1 排樣設(shè)計與計算 該零件采用直排拍樣形式，搭邊值為 3mm 和 3.4mm，可算出送料進(jìn)距為 46.4mm，材料寬度為 116mm。排樣圖如圖 5.1 所示： 圖 5.1 排樣圖 材料利用率： η=A 。/A ×％ （5.1） 式中 A。——一個進(jìn)距內(nèi)零件的實(shí)際面積； A ——一個進(jìn)距內(nèi)所需毛坯面積。 由上式計算出零件的材料利用率 η=60％ 5.2 計算沖壓力與壓力中心 根據(jù)沖裁力計算公式： P=LTσ b； （5.2） 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） 10 沖裁件材料為 Q235—A，查表得材料抗拉強(qiáng)度 σb=375MPa，而沖裁周邊長 度 L=316.59mm，T=1.5mm,得 P=23.74t 而 P 卸=K 卸 P （5.3） P 頂=K 頂 P （5.4） 查表 5.1： 表 5.1 卸料力、推件力及頂件力的因數(shù) 沖裁材料 K 卸 K 推 K 頂 紫銅、黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09 鋁、鋁合金 0.025～0.08 0.03～0.07 鋼材料 厚度 mm ～0.1 ＞0.1～0.5 ＞0.5～2.5 ＞2.5～6.5 ＞6.5 0.06～0.75 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.10 0.065 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 得 K 卸=0.05， K 頂=0.06 故 P 卸=1.18t， P 頂=1.42t 根據(jù)復(fù)合模結(jié)構(gòu)總的沖壓力 P 總為 P 總=P+ P 卸+ P 頂 (5.5) =23.74t+1.18t+1.42t =26.34t 壓力中心的計算： 落料與沖孔同時進(jìn)行，選取如圖 5.2 所示坐標(biāo)系： 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） 11 圖 5.2 坐標(biāo)系 沖裁壓力中心計算公式： X=ΣXiLi/ΣLi (5.6) Y=ΣYiLi/ΣLi (5.7) 其中 X ——壓力中心到 Y 軸的距離； Y ——壓力中心到 X 軸的距離； Li——各段輪廓的長度； Xi——各段輪廓壓力中心到 Y 軸的距離； Yi——各段輪廓壓力中心到 X 軸的距離； 可得 X=38.66mm， Y=0mm 5.3 計算凸凹模刃口尺寸及其公差 凸凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加 工法。 當(dāng)凸、凹模分開加工時，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是，制 造精度要求高，制造困難，相應(yīng)會增加加工成本。凸、凹模配合加工適合比較 復(fù)雜的，非圓形的模具，制造簡便，成本低。 鑒于以上復(fù)分析，就零件圖所示工具所需要的凸、凹模宜采用凸、凹模配 合加工法制造。 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） 12 根據(jù)沖裁件公差等級 IT12 級，取系數(shù) X=0.75。 （1） 沖孔后凸模的尺寸及制造精度 尺寸 R40.12 0 磨損后減小 dp=（d+XΔ ）0 -ζp =（4+0.75 ×0.12）0 —0.12/4 =4.090 —0.03 尺寸 R30.1 0 磨損后減小 dp=（d+XΔ ）0 -ζp =（3+0.75 ×0.1）0 —0.1/4 =3.0750 —0.025 尺寸 4±0.06 磨損后保持不變，化為 4±0.12/2 Lp=L±Δ/ 8 =4±0.12/8 =4±0.015 (2)落料中凹模的尺寸及制造精度 尺寸 430 -0.25 磨損后增大 Dd =（D-XΔ）+ζd 0 =（43-0.75×0.25）+0.25/ 4 0 =42.8125+0.0625 0 尺寸 80 -0.15 磨損后增大 Dd =（D-XΔ）+ζd 0 =（8-0.75×0.15）+0.15/ 4 0 =7.8875+0.0375 0 尺寸 220 -0.21 磨損后增大 Dd =（D-XΔ）+ζd 0 =（22-0.75×0.21）+0.21/ 4 0 =21.8425+0.0525 0 尺寸 1100 -0.35 磨損后增大 Dd =（D-XΔ）+ζd 0 =（110-0.75×0.35）+0.35/4 0 =109.7375+0.0875 0 尺寸 200 -0.21 磨損后增大 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） 13 Dd =（D-XΔ）+ζd 0 =（20-0.75×0.21）+0.21/ 4 0 =19.8425+0.0525 0 尺寸 R70 -0.15 磨損后增大 Dd =（D-XΔ）+ζd 0 =（7-0.75×0.15）+0.15/ 4 0 =6.8875+0.0375 0 尺寸 280 -0.21 磨損后增大 Dd =（D-XΔ）+ζd 0 =（28-0.75×0.21）+0.21/ 4 0 =27.8425+0.0525 0 尺寸 R30 -0.1 磨損后增大 Dd =（D-XΔ）+ζd 0 =（3-0.75×0.1）+0.1/ 4 0 =2.925+0.025 0 尺寸 32±0.13 磨損后保持不變，化為 32±0.26/2 Ld=L±Δ/ 8 =32±0.26/8 =32±0.0325 尺寸 12±0.09 磨損后保持不變，化為 12±0.18/2 Ld=L±Δ/ 8 =12±0.18/8 =12±0.0225 5.4 凸凹模間隙 查表（常用金屬材料的沖裁初始間隙） ，知 Zmin=0.12mm ，Δ=0.05mm 則 Zmax= Zmin+Δ=0.17mm 沖孔凹模、落料凸模分別按照沖孔凸模、落料凹模的實(shí)際尺寸進(jìn)行配置， 雙邊最小間隙為 0.12mm，最大間隙不得超過 0.17mm。 6 模具的總裝圖與零件圖 14 6 模具的總裝圖與零件圖 6.1 沖壓模具的零件圖 6.1.1 凹模的設(shè)計 查表 6.1 與表 6.2，確定凹模的尺寸。 表 6.1 沖裁力與凹模厚度 沖裁力 P kN 5 10 30 50 70 100 150 200 250 300 350 400 凹模厚 度 H mm 7.9 10 14.4 17.1 19.1 21.5 24.7 27.1 29.2 31.1 32.7 34.2 表 6.2 凹模厚度修正因數(shù) 凹模刃口 長度 mm ＞50～75 ＞75～150 ＞150～300 ＞300～500 ＞500 修正因數(shù) 1.12 1.25 1.37 1.50 1.60 使用表 6.1 的凹模厚度數(shù)值時，應(yīng)根據(jù)以下情況予以修正。 凹模的最小厚度為 7.5mm；凹模表面積在 3200㎡以上，H 最小值取 10.5mm。 加上凹模刃口磨量的高度。 凹模刃口周長超過 50mm 時，其厚度應(yīng)乘以表 6.2 的修正因數(shù)。 根據(jù)表 6.1 和表 6.2，凹模尺寸的確定如下所示： 凹模厚度 H=29.2×1.50=43.8mm 凹模厚度取 44mm 凹模壁度 C=2H=88mm 凹模長度 L=（110+2×88 ）mm= 286mm 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） 15 凹模寬度 B=（43+2×88）mm=219mm 根據(jù)沖模模板標(biāo)準(zhǔn)，凹模周界確定為 L×B×H=315mm×250mm×45mm。根據(jù) 凹模周界尺寸選擇復(fù)合模矩形厚凹模典型組合(JB/T7643.1—1994),根據(jù)凹模周 界和典型組合選后側(cè)導(dǎo)柱模架(GB/T2583.1—1990)，上模座和下模座厚度分別 為 55mm 和 70mm，模具的閉合高度在 275～320mm。根據(jù)總的沖壓力和模具閉合 高度，進(jìn)一步選擇壓力機(jī)的規(guī)格。查表知，可選用壓力機(jī) J23—40。 凹模的材料選用：材料選用 9MnV，凹模結(jié)構(gòu)如圖 6.1 所示： 圖 6.1 凹模結(jié)構(gòu)圖 6.1.2 凸模的設(shè)計 凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造選用 Cr12MoV 凸模長度 H=45mm+40mm=85mm 沖孔凸模采用階梯形式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換， 沖孔凸模結(jié)構(gòu)圖如圖 6.2 所示： 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） 16 圖 6.2 凸模結(jié)構(gòu)圖 6.1.3 凹模鑲塊設(shè)計 由于工件中倆個半徑為 3mm 的半圓比較薄弱，容易磨損，會給機(jī)械加工和 熱處理帶來很大的困難，而且局部磨損后又會造成整個凸、凹模的報廢，造成 浪費(fèi)，鑒于此情況在半圓處單獨(dú)作出凹模鑲塊進(jìn)行鑲接，安裝見裝配圖。 凹模鑲塊材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造選用 9Mn2V。 凹模鑲塊零件圖如圖 6.3 所示： 圖 6.3 凹模鑲塊結(jié)構(gòu)圖 6.1.4 凸凹模設(shè)計 凸凹模材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造選用 Cr12MoV 查表 6.3： 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） 17 表 6.3 凸凹模最小厚度 a 料厚 t mm 0.4 0.5 0.6 0.9 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0 最小厚度 d mm 1.4 1.6 1.8 2.5 3.2 3.8 4.9 5.8 6.7 由表 6.3 得最小厚度 t=3.8mm 由于凸凹模采用配合加工制造，凸凹模按凸模與落料凹模尺寸進(jìn)行配做， 雙邊間隙為 0.12~0.17mm，凸凹模零件圖如圖 6.4 所示： 圖 6.4 凸凹模結(jié)構(gòu)圖 6.2 選擇堅固件及定位零件 螺釘規(guī)格的選用：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) GB699 選取材料 45 鋼，熱處理硬度值 35~40HRC。卸料螺釘選用圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘，卸料板上設(shè)置 4 個卸料螺釘， 卸料螺釘尾部有足夠的行程空間，卸料螺釘擰緊后使卸料板超出凸凹模端面 1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 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） 18 卸料螺釘尺寸如圖 6.5 所示： 圖 6.5 卸料螺釘 在凸凹模固定板上固定了 2 個擋料銷，用于條料送進(jìn)的導(dǎo)向。在送進(jìn)的方 向上用一個固定擋料銷用于條料的定位。 6.3 設(shè)計和選用卸料與出件零件 卸料以卸料板卸料，出件是以打桿帶動推件塊進(jìn)行進(jìn)行出件。固定卸料板 的平面外形尺寸一般與凹模相同，其厚度可以取 8mm，材料為 45 鋼。 卸料板尺寸如圖 6.6 所示： 圖 6.6 卸料板 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） 19 6.4 選擇模架及其它模具零件 6.4.1 模架 在 6.1.1 凹模設(shè)計中，凹模周界確定為 L×B×H=315mm×250mm×45mm。 據(jù)凹模周界和典型組合選后側(cè)導(dǎo)柱模架(GB/T2583.1—1990)，上模座和下模座 厚度分別為 55mm 和 70mm，模架的高度確定為 300mm。參照 ISO 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)套的尺寸 確定如圖 6.7 所示： 圖 6.7 導(dǎo)套 導(dǎo)柱的尺寸如圖 6.8 所示： 圖 6.8 導(dǎo)柱 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） 20 導(dǎo)柱和導(dǎo)套既要耐磨又要有足夠的韌性，一般選用 20 號鋼經(jīng)滲碳淬火處理。 導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間采用間隙配合，配合精度為 H6/h5。 導(dǎo)柱和與之配合的導(dǎo)套，分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，分別采用 R7/h6 和 H7/V6 過盈配合。其中，導(dǎo)柱與下模座利用環(huán)氧樹脂粘貼固定，導(dǎo)套 通過螺釘與上模座固定。 根據(jù) GB/T 2855.7-1990，上模座的尺寸確定如圖 6.9 所示： 圖 6.9 上模座 根據(jù) GB/T2855.6-1990 下模座尺寸確定如圖 6.10 所示： 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） 21 圖 6.10 下模座 由上可知模架如下圖所圖 6.11 所示： 圖 6.11 模架 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） 22 6.4.2 模柄 模柄： 由壓力機(jī)的型號可查得模柄孔的直徑為 60mm，由裝配要求，模 柄與模柄孔配合為 H7/m6 過渡配合，并加銷釘防止轉(zhuǎn)動。模柄形式采用壓入式 模柄，這種模柄對圓柱度與階臺端面圓跳動均有要求。所以根據(jù) GB2862 得圖 如圖 6.12 所示： 圖 6.12 模柄 6.4.3 墊板 墊板：墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以防止模座被壓入損傷， 因此在與模座接觸面之間加一塊墊板。墊板的外形尺寸凸模固定板相同，厚度 取 8mm，根據(jù) GB2865.2-81，墊板尺寸如圖 6.13 所示： 圖 6.13 墊板 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） 23 6.4.4 凸模固定板 凸模固定板：凸模固定板的尺寸與墊板的尺寸一致，厚度為 40mm，規(guī)格 為 315×250×40，尺寸如圖 6.14 所示： 圖 6.14 凸凹模固定板 6.4.5 凸凹模固定板 凸凹模固定板：凸凹模固定板的尺寸與墊板的尺寸一致，厚度為 30mm， 材料為 45 鋼，尺寸如圖 6.15 所示： 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） 24 圖 6.15 凸凹模固定板 推件塊：用以推動工件順利落下，尺寸如圖 6.16 所示： 圖 6.16 推件塊 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） 25 6.5 根據(jù)前面的設(shè)計與分析，我們可以得出符合模具的總裝圖 裝配圖如圖 6.17 所示： 圖 6.17 裝配圖 7 結(jié)論 26 7 結(jié)論 7.1 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計做的是減振器擴(kuò)架沖壓模，通過此次畢業(yè)設(shè)計，掌握了模具 設(shè)計的基本方法和步驟，同時我們能通過合理的設(shè)計拍樣圖與模具結(jié)構(gòu)使我們 的設(shè)計更加合理。另外，我也從中了解了零件的分析過程、工藝參數(shù)的確定、 拍樣的設(shè)計及壓力機(jī)的選擇等問題。畢業(yè)設(shè)計從零件的綜合分析，到零件復(fù)合 模方案的設(shè)計和相關(guān)計算，最后完成模具的總裝配圖和主要零件圖的繪制，掌 握了完整的設(shè)計過程，工程設(shè)計應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高，使我們的專業(yè)系 統(tǒng)更加完善。 7.2 體會 在這次設(shè)計開發(fā)過程中，不斷遇到問題，然后通過各種方法解決問題，最 終順利的完成了畢業(yè)設(shè)計，我們學(xué)習(xí)到了許多東西，受益匪淺。但是，同時我 也深深意識到了我們?nèi)狈?shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，動手能力的不足，所以我們一定要加 倍努力，在以后的工作中來完善 這方面的不足。 參考文獻(xiàn) 27 參考文獻(xiàn) [1] 肖祥芷，王孝培. 中國模具設(shè)計大典：第 3 卷，沖壓模具設(shè)計[M]. 南昌：江西科學(xué)技 術(shù)出版社，2003. 1. 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Automobile Technology.1994，(6) 致謝 28 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計中，我從指導(dǎo)老師 XXXX 教授身上學(xué)到了很多東西。賈老 師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺， 給予我很大的幫助，使我得到不少的提高。他淵博的知識、開闊的思維給了我 深深的啟迪，這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都是一種巨大的幫助，感謝他細(xì)心而 又耐心的輔導(dǎo)。 另外，在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，同組的幾位同學(xué)的互相幫助，齊心協(xié)力， 這里一并表示感謝。 在這里，對他們的無私幫助，我表示誠摯的謝意。 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 29 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 本人完全了解 XXXX 大學(xué)有關(guān)保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：本科學(xué)生在校攻 讀學(xué)士學(xué)位期間畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于 XXXX 大學(xué)。本人保證 畢業(yè)離校后，使用畢業(yè)設(shè)計（論文）工作成果或用畢業(yè)設(shè)計（論文）工作成果 發(fā)表論文時署名單位仍然為 XXXX 大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 的原文或復(fù)印件，允許畢業(yè)設(shè)計（論文）被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨籍厴I(yè)設(shè) 計（論文）的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè) 設(shè)計（論文） 。 （保密的畢業(yè)設(shè)計（論文）在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定） 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 30 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)與優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論 文）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除 了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計（論