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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) B070203
姓 名 張瑞
學(xué) 號(hào) B07020336
外文出處
附 件 1. 原文； 2. 譯文
2011年3月
熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
摘要：
熱沖壓和高強(qiáng)度鋼材在汽車(chē)行業(yè)正越來(lái)越受歡迎。熱沖壓是通過(guò)加熱和按下推進(jìn)器水冷工具來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼板高強(qiáng)度的一種工藝，冷卻系統(tǒng)對(duì)該工藝的影響很大。本文提出了一種對(duì)冷卻管道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)過(guò)程,介紹一種在冷卻系統(tǒng)上進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法的優(yōu)化程序。通過(guò)對(duì)每個(gè)單獨(dú)程序組件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),然后讓熱沖壓工藝和thermo-mechanically熱模擬相結(jié)合的優(yōu)化方案。
關(guān)鍵詞:
熱沖壓、有限元法(FEM),優(yōu)化
1概述
近年來(lái),在不降低安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下減輕重量已成為汽車(chē)工業(yè)的研究重點(diǎn)。熱沖壓、高強(qiáng)度鋼對(duì)此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘車(chē)的安全系數(shù)。為了達(dá)到高強(qiáng)度，利用熱沖壓將高強(qiáng)度鋼加熱奧氏體溫度范圍，然后對(duì)其進(jìn)行迅速冷卻，馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生。在熱沖壓工藝中,工件的溫度必須保持在200°C以上，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度。到目前為止,很少有對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行研究的熱沖壓模具。
本文介紹了一種系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法,熱沖壓工具與冷卻系統(tǒng)達(dá)到最佳而快速。在這個(gè)例子中,冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化幫助進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法，隨后一系列的熱成形過(guò)程的數(shù)值thermo-mechanically熱模擬以及觀察傳熱和冷卻速率來(lái)優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，在高溫的沖壓工刀具運(yùn)動(dòng)需要的時(shí)間相對(duì)整個(gè)過(guò)程的時(shí)間較短。因此,熱沖壓過(guò)程必須有足夠的工具、合理的準(zhǔn)確性計(jì)算與短時(shí)間的快速設(shè)計(jì)。
模具的冷卻系統(tǒng)分析了包括這項(xiàng)議案的一項(xiàng)形成過(guò)程是很有必要的,可以提高預(yù)測(cè)精度。在本文中，第2章介紹了一輛汽車(chē)和其相應(yīng)的熱沖壓原件，第3章中介紹了優(yōu)化有限元分析的程序及進(jìn)化算法。隨后,結(jié)果通過(guò)熱分析與熱、光的優(yōu)化為熱沖壓模具設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。
2熱沖壓模具的冷卻
2.1動(dòng)機(jī)
提高了工藝流程的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)化了成形零件的特點(diǎn)、熱沖壓才能達(dá)到設(shè)計(jì)最佳狀況。因此,本研究的主要目的是優(yōu)化設(shè)計(jì)一種在經(jīng)濟(jì)冷卻系統(tǒng)熱沖壓工具才能獲得有效的冷卻速率的工具。到目前為止,只有很少數(shù)的人進(jìn)行了有關(guān)冷卻系統(tǒng)在熱沖壓工具的應(yīng)用。因此,先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法配以適當(dāng)?shù)姆抡婺Ｐ屯瓿梢蟮膬?yōu)化調(diào)查，達(dá)到工具和產(chǎn)品的快速完成和盡可能的精確。
2.2熱沖壓和模具冷卻的工藝特點(diǎn)
在直接熱成形工藝中,quenchable boronmanganese合金鋼熱沖壓和模具冷卻是常用。同時(shí),熱沖壓和模具冷卻是其中的一個(gè)具有代表意義的材料超高強(qiáng)度鋼。因此,在此研究中,熱沖壓和模具冷卻的鋁預(yù)表(阿塞洛USIBOR)被認(rèn)為是空白的材料。材料熱沖壓和模具冷卻的拉伸強(qiáng)度600MPa在臨界狀態(tài),材料的拉伸強(qiáng)度通過(guò)熱沖壓工藝顯著增加。更高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了熱沖壓工藝是通過(guò)快速冷卻至少27°的速度C / s[2]。作為在奧氏體冷卻淬火過(guò)程非?？祚R氏體相變將發(fā)生。該微結(jié)構(gòu)提供與馬氏體與硬化的最終產(chǎn)品較高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1500兆帕。
2.3工具組件和檢驗(yàn)
原型的組成及其熱沖壓工具運(yùn)動(dòng)學(xué)是如圖1所示,最初的空白，該試驗(yàn)的一部分,在圖2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽簽儀式提出了一種深度的檢驗(yàn)的一部分是30毫米。
2.4沖壓模具冷卻系統(tǒng)
該工具設(shè)計(jì)必須考慮能夠達(dá)到的最大的降溫速率和熱沖壓零件的溫度分布均勻性。因此,冷卻系統(tǒng)需要被整合到工具。這冷卻系統(tǒng)冷卻管靠近工具輪廓目前認(rèn)為是一種有效的解決方案。然而,冷卻管的幾何形狀限制因在鉆井和約束也應(yīng)放置導(dǎo)管盡可能在盡可能的靠近但足以有效的冷卻遠(yuǎn)離工具輪廓,以避免任何塑性變形在熱成形工藝的工具。保證滿意繪制部分的特點(diǎn),整個(gè)活躍部位，該工具(沖壓、模具、壓邊及解決沖床)需要設(shè)計(jì)冷卻充分。
3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1優(yōu)化的進(jìn)化算法
圖3為每個(gè)工具的優(yōu)化程序。為優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)呈現(xiàn)在圖3。在這個(gè)過(guò)程中,冷卻在每個(gè)通道可優(yōu)化工具通過(guò)具體的進(jìn)化算法(EA),這是在發(fā)達(dá)的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大學(xué)德國(guó)),為優(yōu)化注塑工具適用于設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)在熱沖壓件工具[3、4]。作為約束條件進(jìn)行優(yōu)化,可得到的大小的連接器和插座,最低的墻以及nonintersection厚度的鉆孔因素也被考慮在內(nèi)。反推最小距離冷卻風(fēng)管和卸之間/裝載工具輪廓(a / x)和最小距離冷卻管(s)通過(guò)有限元分析確定。參數(shù)的冷卻系統(tǒng)如通道的數(shù)量(一根鏈條上的序貫孔),鉆孔每通道和直徑的孔洞每個(gè)工具組件也提供作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)的優(yōu)化。這些輸入?yún)?shù)可從現(xiàn)有的設(shè)計(jì)通過(guò)有限元模擬指南或?；谳斎氤跏冀馍呻S機(jī)參數(shù)通過(guò)EA或手動(dòng),由用戶。從初始解,EA創(chuàng)造新的解決方案經(jīng)過(guò)重組的電流修改他們的解決方案和隨機(jī)的。定義了隨后被用于約束的校正生成的解決方案和消除作廢的解決方案。所有的生成方案最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行有效的冷卻率和均勻冷卻。最后,最好的解決辦法為優(yōu)化冷卻通道選擇對(duì)選定的工具組件
3.2冷卻通道的優(yōu)化
在我們的研究,選定的管的直徑對(duì)8毫米和12mm 8毫米,12mm沖床、毫米到16毫米之間死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米為空白持有人。EA是用于儲(chǔ)放冷卻通道根據(jù)給定的輸入翻案和約束條件每個(gè)工具組件。優(yōu)化后的型材的8毫米直徑的渠道,為管道在圖4。
4最佳冷卻系統(tǒng)的評(píng)價(jià)
冷卻通道的渠道設(shè)計(jì)產(chǎn)生EA每個(gè)工具組件以不同的孔直徑和其冷卻性能進(jìn)行了評(píng)估,采用鐵模擬。
4.1熱學(xué)分析
在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段的熱沖壓件工具,這是很重要的,估計(jì)熱沖壓工藝定性和定量地在很短的時(shí)間經(jīng)濟(jì)制造的工具。為了這個(gè)目的,兩個(gè)瞬態(tài)熱模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行利用ABAQUS /標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)隱式方法。在這個(gè)分析1.2379曾被選為鋼的刀具材料。這仿真模型包含4工具組件:沖床,死亡,壓邊和反拳。如表1所,選擇與優(yōu)化組合的零件冷卻通道的方法。V1是這種變體組合優(yōu)化工具和小冷卻風(fēng)管直徑大,而變種冷卻風(fēng)管。V2直徑。表1:設(shè)計(jì)工具的組合進(jìn)行有限元分析。摘要為了代表一系列生產(chǎn)流程,一個(gè)循環(huán)數(shù)的熱沖壓的過(guò)程模擬為一個(gè)周期傳熱分析。圖5的表明有限元模型包括邊界conditionsFigure 5:有限元模型和邊界條件。這種熱成形工藝的部分的樣機(jī)這樣的設(shè)計(jì)周期時(shí)間是30秒。在一個(gè)周期內(nèi),沖壓運(yùn)動(dòng)的形成需要3秒,這種工具關(guān)閉了17秒的空白,它可以使淬火另一個(gè)10秒開(kāi)發(fā)工具和定位的下一步空白的工具。然而,在這種熱分析運(yùn)動(dòng)和變形工具坯料的卻沒(méi)有考慮到減少了計(jì)算量。因此,只有進(jìn)行了傳熱分析是在一個(gè)封閉的工具。在熱分析、淬火過(guò)程耗時(shí)的地方2017秒秒來(lái)代替,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)沖壓不考慮。假定空白有一個(gè)最初的穩(wěn)態(tài)溫度(Tb,0°C)由于850從950°C冷卻免費(fèi)在轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)境。最初的工具的溫度(Tt,0)假設(shè)為20°C在第一個(gè)周期和變化周期周期。冷卻介質(zhì)的溫度(Tc)假設(shè)為室溫。邊界的旁邊條件、材料性能的熱沖壓和模具冷卻的工藝要求從熱拉伸試驗(yàn),獲得了LFT舉辦(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大學(xué)Erlangen-Nurnberg、德國(guó)),和他在一起共同研究在熱沖壓被帶領(lǐng)[2]。在分析中,對(duì)流從空白和工具的環(huán)境(他),辦理在每一個(gè)工具,對(duì)流從工具融入到冷卻通道(hc)和傳熱熱空白是considered. c)工具(Here,??c,是the(CHTC接觸傳熱系數(shù)),描述了熱通量的數(shù)量從毛坯到工具。這通常取決于系數(shù)之間的差距的工具和d空白和接觸壓力p .它增加通常是作為接觸壓力的增加而增加。然而,在熱分析了CHTC壓力是無(wú)效的,依賴但是差距是使用相關(guān)系數(shù)。CHTC是假設(shè)為5000W°C / m2在零距離之間的空白和工具(缺口)和保持常數(shù),直到差距的增加而增加超越批判價(jià)值。
4.2 機(jī)械分析
仿真與傳統(tǒng)熱成形是不同的板料成形過(guò)程模擬,其中的分布規(guī)律在溫度或壓力的工具被忽視。為快速又簡(jiǎn)單的方法去分析熱成形工藝的工具與空白被建成有殼單元在其他的研究[5,6]。在這些研究中,研究溫度可能是分布式沿厚度的殼元素和用戶自定義函數(shù)的溫度,但這件工具是內(nèi)溫度不考慮。同時(shí),在仿真模型的加熱,在一系列的工具熱沖壓過(guò)程不被考慮。此外,殼模型,對(duì)接觸熱的問(wèn)題只是足夠于相對(duì)較短的接觸時(shí)間[6]。因此,我們?cè)谘芯抗ぞ吆涂瞻着c體積元模擬仿制的順序的在一系列的傳熱過(guò)程。熱力的進(jìn)行仿真是ABAQUS /顯性。在熱分析、比較,整個(gè)形成和淬火工藝是仿制,而動(dòng)態(tài)溫度和應(yīng)力響應(yīng)的工具進(jìn)行了模擬接觸熱利用空白time-temperature依賴流動(dòng)應(yīng)力曲線。熱更準(zhǔn)確地表達(dá)了轉(zhuǎn)會(huì)應(yīng)該使用在接觸壓力CHTC場(chǎng)所依賴改變?cè)谛纬蛇^(guò)程。此外,氣溫依賴的熱導(dǎo)率和比熱也會(huì)考慮。然而,在通過(guò)熱分析,為號(hào)元素的增加,鐵的復(fù)雜性問(wèn)題顯著的增加。在傳統(tǒng)的成形有限元模擬提出了一種自適應(yīng)網(wǎng)格可以通常用來(lái)閑了仿真時(shí)間,來(lái)獲得更多的精確解接觸面積。然而,自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化在計(jì)算在熱力不穩(wěn)定的原因分析。因此,一個(gè)雅致的網(wǎng)格更高的沖壓速度被認(rèn)為是減少模擬時(shí)間。傳熱系數(shù)的結(jié)垢因此,獲得相同的熱通量[7]。
2011 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書(shū)
院(系)：機(jī)械工程系 專(zhuān)業(yè)：材料成型與控制工程
指導(dǎo)教師
厲春元
學(xué)生姓名
陽(yáng)章立
課題名稱(chēng)
雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼正反拉伸復(fù)合模設(shè)計(jì)
內(nèi)
容
及
任
務(wù)
這次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)制造隔板的一副模具，并繪出模具裝配圖、模具零件圖以及編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
首先我們需要知道模具在加工中的作用和設(shè)計(jì)的基本要求。模具的作用是將壓力機(jī)的作用力通過(guò)模具傳遞給金屬板料，在其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，使板料毛坯發(fā)生變形，從而獲得滿足一定性能要求的及符合所需尺寸及形狀的制品。在生產(chǎn)實(shí)際中。模具的作用在于保證沖件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本等。為此除了采用行之有效的工藝手段、進(jìn)行正確的模具設(shè)計(jì)及選擇合理的模具結(jié)構(gòu)之外，還必須滿足以下幾個(gè)要求：①制造精度高 ②操作性能良好 ③使用壽命長(zhǎng) ④制造周期短 ⑤模具成本低。
對(duì)于雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼，它屬于帶凸緣圓筒型件，從結(jié)構(gòu)上我們可以得知需要落料、正拉深和反拉深三個(gè)工序過(guò)程。從零件的工藝性分析可以看出此零件對(duì)落料是很適合的。但從拉深方面考慮就需要計(jì)算出拉深系數(shù)，判斷能否一次拉深成功，這也是本設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)分析的地方。再有對(duì)模具結(jié)構(gòu)和壓力機(jī)的選擇也是重點(diǎn)。在模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，也需要注意很多細(xì)小而不可忽視的問(wèn)題。
對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可以按以下的方法來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算。
取得必要的資料，確定工藝方案，進(jìn)行必要的工藝計(jì)算，模具的總體設(shè)計(jì)，模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪圖，分析一個(gè)主要零件的加工工藝路線。
1、 取得必要的資料
① 取得注明具體技術(shù)要求的產(chǎn)品零件圖。
② 收集工件加工的工藝工藝過(guò)程卡片。
③ 了解工件的生產(chǎn)批量。
④ 確認(rèn)工件原材料的規(guī)格及毛坯情況。
⑤ 熟悉沖壓車(chē)間的設(shè)備和情況。
2、 確定工藝方案
① 對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析。
② 根據(jù)工藝計(jì)算，確定工序數(shù)目。
③ 計(jì)算拉深系數(shù)，確定拉深次數(shù)。
④ 根據(jù)生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求選擇合理的加工方案。
3、 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算。
① 設(shè)計(jì)材料的排樣和計(jì)算毛坯尺寸。
② 計(jì)算落料力、卸料力、壓邊力、拉深力和頂件力等。
③ 計(jì)算或估算模具各主要零件的厚度。
④ 計(jì)算凸、凹模的工作部分尺寸。
4、 模具的總體設(shè)計(jì)
在上述分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)，估算出外形尺寸。
5、 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
① 工作部分零件的設(shè)計(jì)。（凸模、凹模、凸凹模等）
② 定位零件的設(shè)計(jì)。（擋料銷(xiāo)）
③ 卸料零件的設(shè)計(jì)。（卸料板）
④ 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)。（導(dǎo)柱、導(dǎo)套）
6、 選定沖壓設(shè)備
① 壓力機(jī)的標(biāo)稱(chēng)壓力必須大于沖壓的工藝力。
② 壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具的閉合高度的要求。
③ 壓力機(jī)的行程要符合要求。
7、 繪制模具總圖
① 主視圖
② 俯視圖
③ 工件圖
④ 排樣圖
⑤ 列出明細(xì)表
⑥ 技術(shù)要求及說(shuō)明
8、 繪制各非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖
9、 分析一個(gè)主要零件的加工工藝路線。
擬
達(dá)
到
的
要
求
或
技
術(shù)
指
標(biāo)
完成本次設(shè)計(jì)后將會(huì)對(duì)我大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行鞏固，使我所學(xué)的各種專(zhuān)業(yè)知識(shí)在實(shí)踐中得以應(yīng)用，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也將會(huì)對(duì)繪圖的能力的提高有很大的幫助，還能使我的AUTOCAD和PRO/E的應(yīng)用能力加強(qiáng)，設(shè)計(jì)的成果可以供其它同類(lèi)零件的模具設(shè)計(jì)參考和借鑒。
進(jìn)
度
安
排
起止日期
工作內(nèi)容
2010.12.20—2011.01.02
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題和開(kāi)題報(bào)告。
2011.01.03—2011.01.20
對(duì)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料進(jìn)行整理。
2011.03.10—2011.03.21
進(jìn)行設(shè)計(jì)的初期計(jì)算。
201103.22—2011.04.05
設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)。
2011.04.05—2011.05.01
繪制裝配圖和零件圖。
2011.05.02—2011.05.15
對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理性檢查。
2011.05.16—2011.05.25
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的輸入以及畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備。
2011.06.07—2011.06.10
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
主
要
參
考
資
料
1、盧吉連著，我國(guó)模具應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展，模具技術(shù)，2000年， 第六期 90-92
2、胡石玉 龔光容著，模具制造技術(shù)，南京 東南大學(xué)出版社，1997年12月 1-5
3、黃毅宏著，模具知道工藝，北京 機(jī)械工業(yè)出版社，2000年，1-4
4、李發(fā)致著，模具先進(jìn)制造技術(shù)，北京 機(jī)械工業(yè)出版社，2003年，1-13
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9、王樹(shù)勛著，模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè)，廣州 華南理工大學(xué)出版社，1995年
10、馮曉曾 王家瑛 何世禹著，模具壽命指南，機(jī)械工業(yè)出版社，1994年
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14、山東大學(xué)材料學(xué)院 高 軍 張國(guó)強(qiáng) 吳恩啟 趙振鐸 濟(jì)南歷下高信模具廠 董云青 張鳳文，彎曲件成形工藝及其模具設(shè)計(jì)，航空制造技術(shù)，2002年 第八期
15、王德俊著，板料彎曲的新工藝與新模具，機(jī)電工程技術(shù) 2005年 第34卷 第5期
16、史建國(guó), 胡志越, 徐 剛著，V、U 形件彎曲時(shí)坯料的偏移原因及控制方法，輕工機(jī)械 2005 年 第2 期
教研室
意見(jiàn)
簽名：
年 月 日
院(系)主管領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)
簽名：
年 月 日
湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題 目
雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼蓋落料正反拉深復(fù)合模
學(xué)生姓名
陽(yáng)章立
班級(jí)學(xué)號(hào)
212070319
專(zhuān)業(yè)
材料成型及控制工程
題目：雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼蓋正反拉伸復(fù)合模設(shè)計(jì)
1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)1500～2000字左右的文獻(xiàn)綜述。
模具被稱(chēng)為工業(yè)產(chǎn)品之母。所以工業(yè)的高速發(fā)展也離不開(kāi)模具工業(yè)的不斷進(jìn)步。中國(guó)模具巿場(chǎng)規(guī)模巨大，隨著國(guó)內(nèi)模具工業(yè)高速發(fā)展，技術(shù)也獲得了較大的飛躍，但是，仍然面對(duì)高檔模具以進(jìn)口為主的尷尬局面。提升技術(shù)實(shí)力，乃是中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展的前途所在。隨著沖壓金屬制品在機(jī)械、電子、交通、國(guó)防、建筑、農(nóng)業(yè)等各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)冷沖壓模具的需求日益增加，沖壓模在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。因此我選擇了模具設(shè)計(jì)的課題，即設(shè)計(jì)一副能夠生產(chǎn)所給隔板沖槽、沖孔、落料 的模具，并且結(jié)構(gòu)合理、能保證制品的精度、表面質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中能熟練使用PRO/E?、AUTOCAD?等機(jī)械、模具相關(guān)繪圖軟件。
現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí)，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，有人說(shuō)，現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，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(kāi)發(fā)能力，因此已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。
????模具工業(yè)是無(wú)以倫比的"效益放大器"。用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一致性等特點(diǎn)。因此模具被稱(chēng)為"效益放大器"，在國(guó)外，模具被稱(chēng)為"金鑰匙"、"進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力"等等。從另一個(gè)角度上看，模具是人性化、時(shí)代化、個(gè)性化、創(chuàng)造性的產(chǎn)品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力也提高了。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料，模具可帶動(dòng)其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)100億元。
????模具不是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。它具有單件生產(chǎn)和對(duì)特定用戶的依賴特性。就模具行業(yè)來(lái)說(shuō)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，不能采用通常的引進(jìn)產(chǎn)品許可證和技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式，而主要是引進(jìn)已經(jīng)商品化了的CAD/ CAM /CAE軟件和精密加工設(shè)備等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面廣、集多種學(xué)科與工程技術(shù)于一體，是綜合型、技術(shù)密集型產(chǎn)品。如塑料模具的CAE技術(shù)要利用高分子材料學(xué)、流變學(xué)、傳熱學(xué)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等知識(shí)，涉及的領(lǐng)域還包括聲波及電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)等各類(lèi)物理場(chǎng)，通過(guò)工程分析、來(lái)建立塑料成型的數(shù)學(xué)和物理模型，構(gòu)造有效的數(shù)值計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真分析?，F(xiàn)代化的模具要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產(chǎn)流程。這些模具的數(shù)字化代表了現(xiàn)代模具的一個(gè)方面，沒(méi)有模具的數(shù)字化，就沒(méi)有現(xiàn)代模具。模具的CAD/CAE/CAM技術(shù)日新月異，重要的工作是后續(xù)對(duì)人員的培訓(xùn)和對(duì)于引進(jìn)的軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。像我們熟知的CIMATRON公司不但在塑料模具的CAD/ CAM軟件上在中國(guó)保持其市場(chǎng)占有率并且在擴(kuò)大，而且在沖壓模具、多成份橡膠制鞋模具等領(lǐng)域開(kāi)拓，也將大顯身手；開(kāi)發(fā)FUTABA、LKM、MISUMI標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)庫(kù)的工作也已提上日程。這是為模具行業(yè)服務(wù)的具體體現(xiàn)。
????1．我國(guó)模具工業(yè)基本狀況簡(jiǎn)介
????我國(guó)模具工業(yè)近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有２萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億 美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長(zhǎng)18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。
????在２萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬(wàn)產(chǎn)值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。 近年來(lái)， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。
????2004年模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個(gè)特點(diǎn)，一是各地政府對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步關(guān)注。許多地方政府進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到模具工業(yè)對(duì)發(fā)展制造業(yè)的重要意義，因此加強(qiáng)了模具工業(yè)園區(qū)的建設(shè)。已有的園區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，如寧波余姚、寧海和蘇州昆山等模具園區(qū)都有所擴(kuò)大；新的模具工業(yè)園區(qū)正在加緊建設(shè)，如重慶、大連、深圳市等已建立模具園區(qū)；另外沈陽(yáng)、西安、成都、上海、寧波北侖、浙江黃巖等地都在積極籌備建立模具園區(qū)，以利帶動(dòng)地區(qū)模具及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高科園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)就有40多家模具企業(yè)。是外資及社會(huì)投資模具產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)顯著。許多地方加強(qiáng)了吸引外資及合資投入模具工業(yè)的工作，特別是在高新技術(shù)園區(qū)和工業(yè)園區(qū)，外資、合資模具企業(yè)進(jìn)一步增加，如蘇州昆山模具園區(qū)，60%以上是外資企業(yè)。大連模具園區(qū)到日本、韓國(guó)招商。而有些地區(qū)高科技園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)有40多家模具企業(yè)。由于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動(dòng)，社會(huì)投資模具產(chǎn)業(yè)有所加強(qiáng)，如五糧液集團(tuán)投資5億元建立汽車(chē)模具生產(chǎn)廠，比亞迪公司投資2億元建立了北京汽車(chē)模具公司，等等。
????從地區(qū)分布來(lái)說(shuō)，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)（模具產(chǎn)值已占全國(guó)總量的70%左右）發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)較為集中的省份是廣東和浙江。我國(guó)模具總量雖然已位居日、美、德之后，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，也要比英國(guó)、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國(guó)、新加坡等有差距。
????2．落后和差距主要表現(xiàn)在下列幾方面
????（1）總量供不應(yīng)求、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不夠合理。??其中中低檔模具供過(guò)于求，中高檔模具自配率嚴(yán)重不足，大量進(jìn)口。國(guó)內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例不足30%，國(guó)外在50%以上。
????（2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)都不夠合理。
????我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車(chē)間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，國(guó)外70%以上是商品模具；專(zhuān)業(yè)模具廠也大多數(shù)是"大而全 "、"小而全"的組織形式，國(guó)外模具企業(yè)是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。?（3） 工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低，技術(shù)結(jié)構(gòu)、模具產(chǎn)品水平比國(guó)際水平低許多。而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際水平長(zhǎng)許多。
????產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在對(duì)后續(xù)使用模具制造制件的工藝（如沖壓工藝）理解上，在模具設(shè)計(jì)上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上等。現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)密集型、資金密集型的產(chǎn)業(yè)，由于模具行業(yè)是微利行業(yè)，因而總體來(lái)看模具行業(yè)在科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，至使科技進(jìn)步的步伐跟不上模具市場(chǎng)的需要。雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)了不少國(guó)外先進(jìn)設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等方面原因，引進(jìn)設(shè)備不配套、設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低，開(kāi)發(fā)能力較差，科研開(kāi)發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中常處于被動(dòng)地位。
????（4）技術(shù)人才嚴(yán)重不足，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)異常短缺，高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平也較低，我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。我國(guó)模具企業(yè)大都微利，缺乏后勁。
????（5）與國(guó)際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。技術(shù)落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視。國(guó)內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理模式，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。信息化、數(shù)字化管理在模具企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)在剛剛開(kāi)始。
????（6）專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低，協(xié)作差。
????由于長(zhǎng)期以來(lái)受"大而全""小而全"影響，模具專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占40%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)。與國(guó)際水平相
比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低， 模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對(duì)模具制造周期有很大影響。
????20年來(lái)我國(guó)模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAE/CAPP也在積極推廣。如今我國(guó)生產(chǎn)的模具精度已達(dá)到微米級(jí)，與20年前相比，模具壽命提高了幾十倍，模具生產(chǎn)周期縮短了約3/4，模具的標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率從幾乎是零，達(dá)到45%左右。
????20年來(lái)我國(guó)模具人才的培養(yǎng)也上了一個(gè)很大的臺(tái)階。20年前我國(guó)大專(zhuān)院校都沒(méi)有設(shè)立模具專(zhuān)業(yè)的，而如今，已有六、七十所大專(zhuān)院校設(shè)立了模具專(zhuān)業(yè)。中國(guó)模協(xié)在全國(guó)建有38個(gè)模具人才培訓(xùn)基地。
????上述情況正是我們模具行業(yè)和模具相關(guān)行業(yè)要一同努力，使之發(fā)展的領(lǐng)域，在這里也希望有越來(lái)越多的人加入到模具的行列中。
2.選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案。
這次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)制造一副模具，并繪出模具裝配圖、模具零件圖以及編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
首先我們需要知道模具在加工中的作用和設(shè)計(jì)的基本要求。模具的作用是將壓力機(jī)的作用力通過(guò)模具傳遞給金屬板料，在其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，使板料毛坯發(fā)生變形，從而獲得滿足一定性能要求的及符合所需尺寸及形狀的制品。在生產(chǎn)實(shí)際中。模具的作用在于保證沖件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本等。為此除了采用行之有效的工藝手段、進(jìn)行正確的模具設(shè)計(jì)及選擇合理的模具結(jié)構(gòu)之外，還必須滿足以下幾個(gè)要求：①制造精度高 ②操作性能良好 ③使用壽命長(zhǎng) ④制造周期短 ⑤模具成本低。
對(duì)于隔板，它屬于圓板帶槽孔，從結(jié)構(gòu)上我們可以得知需要落料、沖孔槽兩個(gè)工
序過(guò)程。從零件的工藝性分析可以看出此零件對(duì)落料、沖孔槽是很適合的。再有對(duì)模具結(jié)構(gòu)和壓力機(jī)的選擇也是重點(diǎn)。在模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，也需要注意很多細(xì)小而不可忽視的問(wèn)題。
對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可以按以下的方法來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算。
取得必要的資料
分析沖壓零件的工藝性
分析確定工藝方案
主要工藝參數(shù)計(jì)算模具工作部分尺寸計(jì)算及強(qiáng)度校核
選用模架，確定閉合高度
模具的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具的裝配、工作原理和安全技術(shù)
分析一個(gè)主要零件的加工工藝路線。
3.工作進(jìn)度及具體安排。
2010.12.20—2011.01.02 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題和開(kāi)題報(bào)告。
2011.01.03—2011.01.20 對(duì)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料進(jìn)行整理。
2011.03.10—2011.03.21 進(jìn)行設(shè)計(jì)的初期計(jì)算。
2011.03.22—2011.04.05 設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)。
2011.04.05—2011.05.01 繪制裝配圖和零件圖。
2011.05.02—2011.05.15 對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理性檢查。
2011.05.16—2011.05.25 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的輸入以及畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備。
2011.06.07—2011.06.09 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn)
指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日
說(shuō)明：開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報(bào)告應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫(xiě)，將作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)考查的重要依據(jù)，經(jīng)導(dǎo)師審查后簽署意見(jiàn)生效。
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
填表日期：2011 年 5 月 20 日
院（系）
機(jī)械工程系
班級(jí)
成型0703
學(xué)生姓名
陽(yáng)章立
課題名稱(chēng)：雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼蓋正反拉伸復(fù)合模設(shè)計(jì)
課題主要任務(wù)：
根據(jù)零件給出的尺寸、材料、精度要求和生產(chǎn)批量設(shè)計(jì)出加工空氣濾清器殼的復(fù)合模，保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的沖壓件的同時(shí)，力求成本低、模具壽命長(zhǎng)，安全可靠。并繪制出模具的總裝配圖和主要非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖。編寫(xiě)完整詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
1、簡(jiǎn)述開(kāi)題以來(lái)所做的具體工作和取得的進(jìn)展或成果
課題選定以后，我搜集了許多關(guān)于此次設(shè)計(jì)得資料，并進(jìn)行了整理。在明確了設(shè)計(jì)路線后，開(kāi)始進(jìn)行設(shè)計(jì)得一些初期工作。首先對(duì)加工零件進(jìn)行了加工工藝和結(jié)構(gòu)工藝的分析，發(fā)現(xiàn)此零件很適合進(jìn)行落料、拉深工序。通過(guò)用“形心法”計(jì)算出毛坯尺寸，并且求出了拉深系數(shù)，得出只需要拉深一次就能成功的結(jié)論。同時(shí)提出了四種加工此零件的方案，最后確定采用落料、正反拉深復(fù)合模。應(yīng)為這個(gè)方案不僅可以提高生產(chǎn)效率而且加工出的零件精度也比較高。接下來(lái)對(duì)模具的排樣做出了合理的布置，使材料利用率達(dá)到較高的水平。計(jì)算了沖壓過(guò)程中所需要的各種沖壓工藝力，包括落料力、卸料力、壓邊力、拉深力、頂料力等，并對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行了合理的噸位初選。選擇壓力機(jī)的時(shí)候運(yùn)用了選壓力機(jī)的通用法則，對(duì)其進(jìn)行了正確的選取。復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上采用了正裝的形式，這樣更有利于拉深件的順利成型。
2、下一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排
在進(jìn)行了上述的設(shè)計(jì)工作以后，接下來(lái)需要計(jì)算出落料、正拉深和反拉深工作部分的尺寸。并確定模具的閉合高度。還需要設(shè)計(jì)出模具的主要零件的具體結(jié)構(gòu)，包括落料凹模、凸凹模、反拉深凸模、反拉深凹模、凹模固定板等。繪制模具的裝配圖，并列出模具所需零件的詳細(xì)清單和技術(shù)要求。所有的非標(biāo)準(zhǔn)零件需要繪制出零件圖。由于拉深的深度較大，對(duì)壓力機(jī)的電機(jī)也需要進(jìn)行功率校核，并提出了潤(rùn)滑的附加工序。最后需要對(duì)模具的一個(gè)主要零件導(dǎo)套進(jìn)行了簡(jiǎn)單的加工工藝路線的制定。
3、存在的具體問(wèn)題
在設(shè)計(jì)中遇到了一些需要仔細(xì)考慮的問(wèn)題，如下：
①總工藝力與壓力機(jī)的選取。
②主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
③長(zhǎng)行程拉深對(duì)壓力機(jī)電機(jī)的要求。
④防止拉深過(guò)程中出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象的處理辦法。
4、指導(dǎo)教師對(duì)該生前期研究工作的評(píng)價(jià)
指導(dǎo)教師簽名：
日 期：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱表
院（系）：機(jī)械工程系
學(xué)生姓名
陽(yáng)章立
學(xué) 號(hào)
212070319
班 級(jí)
成型0703
專(zhuān) 業(yè)
材料成型與控制工程
指導(dǎo)教師
姓 名
厲春元
課題名稱(chēng)
雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼蓋正反拉伸復(fù)合模設(shè)計(jì)
評(píng)語(yǔ)：（包括以下方面，①學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況；②檢索和利用文獻(xiàn)能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；③學(xué)術(shù)水平或設(shè)計(jì)水平、綜合運(yùn)用知識(shí)能力和創(chuàng)新能力；）
是否同意參加答辯：
是□ 否□
指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)
分值：
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)閱表
院、系： 機(jī)械工程學(xué)院
學(xué)生姓名
陽(yáng)章立
學(xué) 號(hào)
212070319
班 級(jí)
成型0703
專(zhuān) 業(yè)
材料成型與控制工程
課題名稱(chēng)
雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼蓋正反拉伸復(fù)合模設(shè)計(jì)
評(píng)語(yǔ)：（對(duì)論文學(xué)術(shù)評(píng)語(yǔ)，包括選題意義；文獻(xiàn)利用能力；所用資料可靠性；創(chuàng)新成果及寫(xiě)作規(guī)范化和邏輯性）
針對(duì)課題內(nèi)容給設(shè)計(jì)者（作者）提出3個(gè)問(wèn)題，作為答辯時(shí)參考。
1.
2.
3.
評(píng) 分：
是否同意參加答辯
是□ 否□
評(píng)閱人簽名： 年 月 日
調(diào)刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼落料正反垃深復(fù)合模
摘 要
隨著中國(guó)工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來(lái)越重要。首先對(duì)加工零件進(jìn)行了加工工藝和結(jié)構(gòu)工藝的分析。通過(guò)計(jì)算毛坯尺寸和拉深系數(shù)提出了四種方案，最后確定采用落料、正反拉深復(fù)合模。對(duì)模具的排樣做出了合理的布置，使材料利用率達(dá)到較高的水平。計(jì)算了沖壓過(guò)程中所需要的各種沖壓工藝力，包括落料力、卸料力、壓邊力、拉深力、頂料力等，并對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行了合理的噸位初選。復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上采用了正裝的形式，計(jì)算出了落料、正拉深和反拉深工作部分的尺寸。對(duì)模具的閉合高度進(jìn)行了合理的確定，還設(shè)計(jì)出模具的主要零件落料凹模、凸凹模、反拉深凸模、反拉深凹模、凹模固定板等。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單，并給出了合理的裝配圖。由于拉深的深度較大，對(duì)壓力機(jī)的電機(jī)也進(jìn)行了功率校核并提出了潤(rùn)滑的附加工序，能使拉深順利完成。最后對(duì)模具的一個(gè)主要零件導(dǎo)套進(jìn)行了簡(jiǎn)單的加工工藝路線的制定。本設(shè)計(jì)對(duì)于采用單動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行正反拉深具有一定的參考作用。
關(guān)鍵詞 畢業(yè)論文；模具設(shè)計(jì)；復(fù)合模；正反拉深
ABSTRACT
Develops unceasingly along with the Chinese industry, the mold profession also appears more and more importantly. First has carried on the processing craft and the structure craft analysis to the processing components. Proposed through the computation semifinished materials size and the drawing coefficient four kind of plans, finally determined uses falls the material, the pro and con drawing superposable die. Has made the reasonable arrangement to the mold platoon type, enables the material use factor to achieve the high level. Has calculated each ramming craft strength which in the ramming process needs, including falls nearby the material strength, the ex-denning strength, the pressure the strength, the drawing strength, the top material strength and so on, and has carried on the reasonable tonnage primary election to the press. The superposable die has used the true thing form in the structure, calculated fell the material, the drawing and the counter- drawing effective range size. Closed has carried on the reasonable determination highly to the mold, but also designs the mold the major parts to fall the material concave mold, the convex-concave mold, the counter- drawing raised mold, the counter- drawing concave mold, the concave mold dead plate and so on. Listed the mold to need the components the detailed detailed list, and has produced the reasonable assembly drawing. Because the drawing depth is big, also carried on the power to the press electrical machinery to examine and to propose the lubrication attachment working procedure, could cause the drawing smoothly to complete. Finally led the wrap to mold major parts to carry on the simple processing craft route formulation. This design regarding uses the single acting press to carry on the pro and con drawing to have the certain reference function.
Key words graduation thesis; mold design; superposable die; pro and con drawing
目錄
1 緒論 1
2 分析零件的工藝性 2
3 確定工藝方案 4
3.1 計(jì)算毛坯尺寸 4
3.2.1 正拉深 6
3.2.2 反拉深 7
3.3 確定工藝方案 7
4 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 9
4.1 確定排樣、裁板方案 9
4.2 確定各中間工序尺寸 10
4.3 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備 11
4.3.1 落料、正拉深過(guò)程 11
4.3.2 反拉深過(guò)程 13
4.3.3 拉深功的計(jì)算 14
4.3.4 初選壓力機(jī) 14
5 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
5.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 16
5.2 模具工作部分尺寸計(jì)算 16
5.2.1 落料 16
5.2.2 正拉深 18
5.2.3 反拉深 18
6 選用模架、確定閉合高度 20
6.1 模架的選用 20
6.2 模具的閉合高度 20
6.3 壓力中心 21
7 模具的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
7.1 落料凹模 22
7.2 凸凹模 23
7.3 反拉深凸模 24
7.4 反拉深凹模 25
7.6 上墊板 28
7.7 凹模固定板 29
8 模具的整體安裝 30
8.1 模具的總裝配 30
8.2 模具零件 31
9 選定沖壓設(shè)備 33
9.1 壓力機(jī)的規(guī)格 33
9.2 電動(dòng)機(jī)功率的校核 33
10 附加工序 35
11 主要零件的加工 36
12 總結(jié) 38
13 附錄 39
13.1參考文獻(xiàn) 39
致 謝 40
1 緒論
模具被稱(chēng)為工業(yè)產(chǎn)品之母。所以工業(yè)的高速發(fā)展也離不開(kāi)模具工業(yè)的不斷進(jìn)步。中國(guó)模具巿場(chǎng)規(guī)模巨大，隨著國(guó)內(nèi)模具工業(yè)高速發(fā)展，技術(shù)也獲得了較大的飛躍，但是，仍然面對(duì)高檔模具以進(jìn)口為主的尷尬局面。提升技術(shù)實(shí)力，乃是中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展的前途所在。隨著沖壓金屬制品在機(jī)械、電子、交通、國(guó)防、建筑、農(nóng)業(yè)等各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)冷沖壓模具的需求日益增加，沖壓模在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。因此我選擇了模具設(shè)計(jì)的課題，即設(shè)計(jì)一副能夠生產(chǎn)所給空氣濾清器殼的模具，并且結(jié)構(gòu)合理、能保證制品的精度、表面質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中能熟練使用PRO/E?、AUTOCAD?等機(jī)械、模具相關(guān)繪圖軟件。
2 分析零件的工藝性
沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過(guò)程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過(guò)程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過(guò)程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過(guò)程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。
該零件是雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼蓋，從圖1.1中我們可以看出該零件的精度要求不是很高，但要求有較高的鋼度和強(qiáng)度。在零件圖中，尺寸為IT14級(jí)，其余尺寸未標(biāo)注公差，可以按自由公差計(jì)算和處理。零件的外形尺寸為，屬于中小型零件，料厚為1.5mm。
圖1 雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼蓋
下面分析結(jié)構(gòu)工藝性。因?yàn)樵摿慵檩S對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)體，故落料片肯定是圓形，其沖裁的工藝性很好。零件為帶法蘭邊圓筒形件，且、都不太大，拉深工藝性較好，圓角半徑R3、R6都大于等于2倍料厚，對(duì)于拉深都很適合。
因此，該殼體零件的沖壓生產(chǎn)要用到的沖壓加工基本工序有：落料、拉深（拉深的次數(shù)可能為多次）。用這些工序的組合可以提出多種不同的工藝方案。
3 確定工藝方案
3.1 計(jì)算毛坯尺寸
由于板料在扎壓或退火時(shí)所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過(guò)程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤(rùn)滑的不均勻等等，也都會(huì)引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。這樣在計(jì)算毛坯尺寸的時(shí)候就必需加上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開(kāi)尺寸計(jì)算。
根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為4mm。
在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，則其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過(guò)程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的變化。同時(shí)由于金屬在塑性變形過(guò)程中保持體積不變，因而，在計(jì)算拉深件的的毛坯展開(kāi)尺寸時(shí)，可以認(rèn)為在變形前后的毛坯和拉深間的表面積相等。
因?yàn)榇诵D(zhuǎn)體零件不是簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，我們可以用“形心法”來(lái)求得。根據(jù)久里金法則，對(duì)于任何形狀的母線AB繞軸線Y—Y旋轉(zhuǎn)所得到的旋轉(zhuǎn)體面積等于母線長(zhǎng)度L與其重心軸線旋轉(zhuǎn)所得周長(zhǎng)2x的乘積。即
旋轉(zhuǎn)體面積
F=2 lx ………………………………（1）
因?yàn)楸砻娣e拉深不變薄，所以面積相等，則
即 ………………………………（2）
因?yàn)? ………………（3）
…………………………（4）
………………………（5）
…………………………………（6）
………………………………（7）
………………………（8）
………………………………（9）
………………………………………（10）
由零件給出的尺寸可知：
所以可以計(jì)算出
D=164mm
由于設(shè)計(jì)的零件要在一個(gè)復(fù)合模中完成正反拉深，因此中間有一個(gè)正拉深轉(zhuǎn)反拉深的過(guò)程，我們可以把這兩步分開(kāi)來(lái)計(jì)算中間尺寸。
因?yàn)?
……………（12）
其中
則
中間過(guò)程的零件如圖2所示。
圖2
3.2 計(jì)算拉深次數(shù)
在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過(guò)程中的應(yīng)力既不超過(guò)材料的變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說(shuō)，對(duì)于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。
極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過(guò)查表來(lái)取值。
該沖壓工件需要正反拉深兩個(gè)過(guò)程，因此可以分別計(jì)算其拉深系數(shù)來(lái)確定拉深次數(shù)。
3.2.1 正拉深
對(duì)于正拉深其實(shí)際拉深系數(shù)為：
………………………………（12）
且材料的相對(duì)厚度為
…………………………（13）
凸緣的相對(duì)直徑為
…………………………………（14）
凸緣的相對(duì)高度為
……………………………………（15）
由此可以查出
因?yàn)橥咕壍南鄬?duì)高度0.44小于最大相對(duì)高度0.5，且實(shí)際拉深系數(shù)0.52大于最小極限拉深系數(shù)0.50，所以正拉深過(guò)程可以一次拉深成功。
3.2.2 反拉深
對(duì)于反拉深其實(shí)際拉深系數(shù)為：
…………………………………（16）
且材料的相對(duì)厚度為
……………………………（17）
凸緣的相對(duì)直徑為
……………………………………（18）
凸緣的相對(duì)高度為
………………………………………（19）
由此可以查出
因?yàn)橥咕壍南鄬?duì)高度0.48小于最大相對(duì)高度0.65，且實(shí)際拉深系數(shù)0.79大于最小極限拉深系數(shù)0.51，所以反拉深過(guò)程也可以一次拉深成功。
3.3 確定工藝方案
根據(jù)以上分析和計(jì)算，可以進(jìn)一步明確該零件的沖壓加工需要包括以下基本工序:落料、正向拉深和反向拉深。
根據(jù)這些基本工序，可以擬出如下幾種工藝方案：
方案一
先進(jìn)行落料，再正拉深，最后進(jìn)行反拉深，以上工序過(guò)程都采用單工序模加工。
方案二
落料與正拉深在復(fù)合模中加工成半成品，再在單工序模上進(jìn)行反拉深。
方案三
落料、正拉深和反拉深全都在同一個(gè)復(fù)合模中一次加工成型。
方案四
采用帶料連續(xù)拉深，或在多工位自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓成型。
分析比較上述四種方案，可以看出：
方案一
用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，制造很容易，成本低廉，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單定位誤差很大，而且單工序模一般無(wú)導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不方便，費(fèi)時(shí)間，生產(chǎn)效率低。
方案二
采用了落料與正拉深的復(fù)合模，提高了生產(chǎn)率。對(duì)落料以及正拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道反拉深工序是在單工序模中完成，使得最后一步反拉深工序的精度降低，影響了整個(gè)零件的精度，而且中間過(guò)程序要取件，生產(chǎn)效率不高。
方案三
此方案把三個(gè)工序集中在一副復(fù)合模中完成，使得生產(chǎn)率有了很大的提升。沒(méi)有中間的取放件過(guò)程，一次沖壓成型，而且精度也比較高，能保證加工要求，在沖裁時(shí)材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。模具的結(jié)構(gòu)也非常的緊湊，外廓尺寸比較小，但模具的結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜。
方案四
采用帶料連續(xù)拉深或多工位自動(dòng)壓力機(jī)沖壓，可以獲得較高的生產(chǎn)效率，而且操作安全，但這一方案需要專(zhuān)用的壓力機(jī)或自動(dòng)的送料裝置。模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。
根據(jù)設(shè)計(jì)需要和生產(chǎn)批量，綜合考慮以上方案，方案三最適合。即落料、正反拉深在同一復(fù)合模中完成。這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度，而且成本不高，經(jīng)濟(jì)合理。
4 主要工藝參數(shù)的計(jì)算
4.1 確定排樣、裁板方案
加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的60%~80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%~0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。
由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來(lái)作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。
同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸通過(guò)查表取
搭邊值為
進(jìn)距方向
于是有
進(jìn)距
………………………（20）
條料寬度
………………………（21）
板料規(guī)格擬用1.5mm×800mm×1600mm熱軋鋼板。由于毛坯面積較大所以橫裁和縱裁的利用率相同，從送料方便考慮，我們可以采用橫裁。
裁板條數(shù)
9條余30mm…………………………（22）
每條個(gè)數(shù)
4個(gè)余26.5mm………………（23）
每板總個(gè)數(shù)
材料利用率
…………………………（24）
計(jì)算零件的凈重G
………………………………………（25）
式中 —密度，低碳鋼取。
內(nèi)的第一項(xiàng)為毛坯面積，第二項(xiàng)為底孔廢料面積，第三項(xiàng)（）內(nèi)為切邊廢料面積。
4.2 確定各中間工序尺寸
整個(gè)沖壓過(guò)程包括落料、正拉深以及反拉深三個(gè)過(guò)程，在正反拉深過(guò)程中，由于是一次沖壓成型，所以各次拉深的凸、凹模圓角尺寸必需與零件要求相一致，則
正拉深凸模圓角為 3mm
正拉深凹模圓角為 3mm
正拉深高度為 46mm
反拉深凸模圓角為 6mm
反拉深凹模圓角為 3mm
反拉深高度為 20mm
第一個(gè)過(guò)程為落料正向拉深，成型后如圖3.1所示。
圖3
第二個(gè)過(guò)程為反向拉深，成型后如圖3.2所示。
圖4
4.3 計(jì)算工藝力、初選設(shè)備
4.3.1 落料、正拉深過(guò)程
(1) 落料力
平刃凸模落料力的計(jì)算公式為
…………………………………………（26）
式中 P— 沖裁力（N）
L— 沖件的周邊長(zhǎng)度（mm）
t— 板料厚度（mm）
—材料的抗沖剪強(qiáng)度（MPa）
K— 修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤(rùn)滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.0～1.3）P的范圍內(nèi)，一般k取為1.25～1.3。
在實(shí)際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度的值一般取材料抗拉強(qiáng)度的0.7~0.85。為便于估算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度的80%。即
……………………………………………（27）
因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為
…………………………………………（28）
(2) 卸料力
一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會(huì)使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來(lái)所需的力稱(chēng)卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
卸料力
……………………………………（29）
式中 F—— 沖裁力(N)
——頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查表。
這里取為0.04。
因此
(3) 拉深力
帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為
………………………………………（30）
式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm）
—系數(shù)，這里取1.0。
—材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）
因此
(4) 壓邊力
壓邊力的大小對(duì)拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過(guò)大，就要增加拉深力，因而會(huì)使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過(guò)小就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當(dāng)。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。
……………………………………（31）
式中 D—毛坯直徑（mm）
d—沖件的外徑（mm）
q—單位壓邊力（MPa） 這里q的值取2.5。
所以
……………………（32）
4.3.2 反拉深過(guò)程
(1) 反拉深力
通常反拉深力要比正常拉深力大20%。
即 ………………………………………（33）
所以有
………………………………………（34）
(2) 頂料力
逆著沖裁方向頂出卡在凹模里的料所需要的力叫頂料力，頂料力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：
………………………………………（35）
式中 F—沖裁力（N）
—頂料力系數(shù)，這里查表取0.04。
所以有
4.3.3 拉深功的計(jì)算
拉深所需的功可按下式計(jì)算
…………………………………………（36）
式中 —最大拉深力（N）
h —拉深深度（mm）
W—拉深功（N·m）
C—修正系數(shù)，一般取為C=0.6~0.8。
所以
N·m…………………………（37）
4.3.4 初選壓力機(jī)
壓力機(jī)噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量?jī)?chǔ)備，以防萬(wàn)一。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。最新的觀點(diǎn)認(rèn)為，我們只需要使用設(shè)備的60%-70%的容量，甚至50%，即取工藝變形力的2倍。
上述設(shè)備噸位的選擇原則，對(duì)于沖裁、彎曲等工序已不存在什么問(wèn)題。但對(duì)于本設(shè)計(jì)所使用的拉深，可能還不保險(xiǎn)。因?yàn)槔钆c沖裁不同，最大變形力不是發(fā)生在沖床名義壓力的位置，而是發(fā)生在拉深成型的中前期，這時(shí)雖然最大變形力小于壓力機(jī)的名義壓力，但最大變形力發(fā)生的位置遠(yuǎn)離名義壓力的位置而不保險(xiǎn)。于是就需要用到壓力機(jī)的許用力行程曲線。本次設(shè)計(jì)的工藝力行程曲線圖如圖3.3所示。
圖5
圖中零點(diǎn)為滑塊的下死點(diǎn)，滑塊在距下死點(diǎn)86mm處開(kāi)始沖壓零件。曲線1為落料力的負(fù)荷曲線，曲線2為正拉深力的負(fù)荷曲線，曲線3為壓邊力的負(fù)荷曲線，曲線4為反拉深力的負(fù)荷曲線。曲線5為1250KN壓力機(jī)的許用力—行程曲線，P點(diǎn)處為壓力機(jī)到達(dá)公稱(chēng)壓力的位置。其余卸料力和頂料力由于力不大，可以放在壓力機(jī)預(yù)留力中考慮。
從圖中我們可以看出沖壓的最大總壓力，出現(xiàn)在離下死點(diǎn)86mm后就需達(dá)到，對(duì)于這種落料拉深復(fù)合工序，選擇設(shè)備噸位尺寸時(shí)．既不能把以上幾個(gè)力加起來(lái)(再乘個(gè)系數(shù)值)作為設(shè)備的噸位、也不能僅把落料力或拉深力加起來(lái)(再乘個(gè)系數(shù))作為設(shè)備噸位。而應(yīng)該根據(jù)壓力機(jī)說(shuō)明書(shū)中所給出的允許工作負(fù)荷曲線作出判斷和選擇。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)的復(fù)合模，根據(jù)工藝力的大小和出現(xiàn)的位置，查表初選噸位為1250KN。
5 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇
采用落料、拉深復(fù)合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過(guò)薄。本次設(shè)計(jì)中凸凹模的壁厚為
能夠保證足夠的強(qiáng)度，故采用復(fù)合模。
模具的落料部分可以采用正裝式，正拉深部分采用倒裝式，反拉深部分采用正裝式。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設(shè)有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，出件暢通無(wú)阻，生產(chǎn)效率高，缺點(diǎn)是彈性卸料板使模具的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜,要簡(jiǎn)化可以采用剛性卸料板，其缺點(diǎn)是拉深件留在剛性卸料板中不易取出，帶來(lái)操作上的不便，結(jié)合本次設(shè)計(jì)綜合考慮，采用彈性卸料板。
從導(dǎo)向的精度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)以及具體規(guī)格方面考慮，可以采用中間導(dǎo)柱模架（GB/T2851.5—1990）。
5.2 模具工作部分尺寸計(jì)算
5.2.1 落料
蟲(chóng)裁模刃口是尖銳鋒利的，多為直角，故沖裁模刃口尺寸是指光而得到的平滑面，所以落料件的外徑尺寸應(yīng)等于凹模內(nèi)徑尺寸，沖孔件的內(nèi)徑尺寸應(yīng)等于沖頭的外徑尺寸。模具兩刃口尺寸中總有一個(gè)基準(zhǔn)尺寸，設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，可分別根據(jù)工件的精度要求，決定第一件為基準(zhǔn)件，把間隙取在另一件上。故落料件以凹模為基準(zhǔn)，沖孔以凸模為基準(zhǔn)。
模具工作部分加工時(shí)要注意經(jīng)濟(jì)上的合理性，精度太高，則制造困難、成本高；精度太低，則又可能加工不出合格的產(chǎn)品。因此，模具的精度應(yīng)隨工件的精度要求而定，這樣才會(huì)有好的經(jīng)濟(jì)性。
沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁間隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)和保證。所以正確確定刃口部分的尺寸是相當(dāng)重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時(shí)，需考慮以下原則：
a落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸?！?
b考慮到?jīng)_裁時(shí)凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸、凹模刃口尺寸時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口公稱(chēng)尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口公稱(chēng)尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，能沖出合格的零件。
c在確定模具刃口制造公差時(shí)，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高2～4級(jí)。
對(duì)于落料
………………………………（38）
……………………………（39）
式中 —落料凸模直徑（mm）
—落料凹模直徑（mm）
D —工件外徑的公稱(chēng)尺寸（mm）
— 沖裁工件要求的公差
X —系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=0.5。
、—凹、凸模制造偏差，這里可以按IT7來(lái)選取，其值都為0.046。
—實(shí)用間隙最小值，可以通過(guò)查表選取
所落下的料（即為拉深的坯料）按未注公差的自由尺寸IT14級(jí)選取極限偏差，故落料件的尺寸取為，還必須滿足下列公式
…………………………………（40）
有
所以滿足條件。
………………………………（41）
…………………………（42）
落料凹模的外形尺寸的確定
凹模厚度
……………………………………（43）
凹模壁厚
………………………………（44）
式中 b—沖裁件最大外形尺寸
K—系數(shù)，考慮坯料厚度t的影響，其值可查表取，K=0.2。
所以有
調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)，凹模外徑設(shè)計(jì)尺寸為mm。
5.2.2 正拉深
拉深模直徑尺寸的確定的原則，與沖裁模刃口尺寸的確定基本相同，只是具體內(nèi)容不同，這里不在復(fù)述。
正拉深時(shí)，因零件是標(biāo)注外形尺寸，故拉深件的外徑尺寸為。
由式
………………………………………（45）
…………………………………（46）
以上各式中，沖頭制造偏差及按公差I(lǐng)T8選取，其值都為0.072，間隙C可查表取值。
有 ………………………………………（47）
5.2.3 反拉深
反拉深件按未注公差的極限偏差考慮，且因零件是標(biāo)注內(nèi)形尺寸，故拉深件的內(nèi)徑尺寸取為。
由式 ………………………………………（48）
…………………………………（49）
式中 制造偏差和按IT8選取0.072，C的值取1.65。
有
………………………………（50）
…………………………（51）
6 選用模架、確定閉合高度
6.1 模架的選用
由凹模外形尺寸，選擇中間導(dǎo)柱模架（GB/T2851.5—1990）在按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下
上模板 HT250
下模板 ZG450
導(dǎo) 柱 20鋼
導(dǎo) 套 20鋼
凸緣模柄 Q235
模具閉合高度 MAX 350mm MIN 305mm
該副模具沒(méi)有漏料問(wèn)題，故不必考慮漏料孔尺寸。
6.2 模具的閉合高度
所謂的模具的閉合高度H是指模具在最低工作位置時(shí)，上下模座之間的距離，它應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。
模具的實(shí)際閉合高度，一般為：
……………（52）
該副模具使用上墊板厚度為8mm，凹模固定板厚度為8mm。如果沖頭（凸凹模）的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為140mm，凹模（落料凹模）設(shè)計(jì)為130mm，則閉合高度為：
查開(kāi)式壓力機(jī)設(shè)備參數(shù)表知，1600KN壓力機(jī)最大閉合高度為450mm（封閉調(diào)節(jié)高度為130mm）。因?yàn)槟＞叩拈]合高度絕對(duì)不能大于所選的壓力機(jī)，所以初選的1250KN噸位的壓力機(jī)裝模高度過(guò)小，這里我們采用1600KN的開(kāi)式壓力機(jī)。
故實(shí)際設(shè)計(jì)模具的閉合高度為
壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。其關(guān)系式為
…………………………………（53）
式中
、—壓力機(jī)的最大和最小裝模高度
H—模具的閉合高度
所以有
………………………………（54）
故閉合高度設(shè)計(jì)合理。
6.3 壓力中心
由于該零件落料、拉深均為軸對(duì)稱(chēng)形狀，故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。
7 模具的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1 落料凹模
落料凹模的內(nèi)外形尺寸和厚度在前面的計(jì)算中已算出，這里需要有三個(gè)的螺紋孔，以便與下模板固定，而且還需要有兩個(gè)與下模板同時(shí)加工的銷(xiāo)釘孔，在其內(nèi)圈設(shè)計(jì)了限位倒角，以限制壓邊圈的行程。在落料凹模上還有一個(gè)銷(xiāo)孔，用來(lái)安裝擋料銷(xiāo)。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。落料凹模的零件圖如圖6.1所示。
圖6 落料凹模
7.2 凸凹模
凸凹模的工作部分尺寸在前面的設(shè)計(jì)計(jì)算中已經(jīng)算出，這里根據(jù)零件的加工深度設(shè)計(jì)出凸凹模的內(nèi)外形尺寸。在凸凹模上設(shè)計(jì)了四個(gè)螺紋孔，以便與上模板固定，而且同時(shí)配作兩個(gè)銷(xiāo)釘孔。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)了限位倒角，以限制壓邊圈的行程，在上圓口設(shè)計(jì)了安裝反拉深凸模的沉槽。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凸凹模的零件圖如圖6.2所示。
圖7 凸凹模
7.3 反拉深凸模
反拉深凸模的工作部分尺寸在前面的設(shè)計(jì)計(jì)算中已經(jīng)算出，這里根據(jù)零件反拉深的拉伸深度設(shè)計(jì)出凸模的內(nèi)外形尺寸。在反拉深凸模上設(shè)計(jì)了三個(gè)推桿孔，以便安裝推桿。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)了透氣孔，以使拉深后的沖壓件不受空氣的壓力而緊緊地包住在凸模上能順利脫下。在頂端設(shè)計(jì)了圓凸緣結(jié)構(gòu)，以便裝配在凸凹模上與上模板固定。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。反拉深凸模的零件圖如圖6.3所示。
圖8 反拉深凸模
7.4 反拉深凹模
反拉深凹模的工作部分尺寸在前面的設(shè)計(jì)計(jì)算中已經(jīng)算出，這里根據(jù)零件的反拉深深度設(shè)計(jì)出凹模的內(nèi)外形尺寸。在反拉深凹模上設(shè)計(jì)了三個(gè)螺紋孔，以便與下模板固定。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)螺紋大孔，用以安裝碟型彈簧。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。反拉深凹模的零件圖如圖6.4所示。
圖9 反拉深凹模
7.5 彈性卸料板
彈性卸料板的尺寸可以根據(jù)彈簧的數(shù)目以及外徑來(lái)計(jì)算。
作為沖模卸料或推件用的彈簧，是屬于標(biāo)準(zhǔn)零件。標(biāo)準(zhǔn)中給出了彈簧的有關(guān)數(shù)據(jù)和特性曲線，我們可以按需要選取。一般選用彈簧（材料為65Mn彈簧鋼）的原則，應(yīng)該是在滿足模具結(jié)構(gòu)要求的前提下，保證所選用的彈簧能夠給出要求的作用力和行程。
為了保證沖模的正常工作，在沖模不工作的時(shí)候，彈簧也應(yīng)該在預(yù)緊力的作用下產(chǎn)生一定的預(yù)壓緊量，這時(shí)預(yù)緊力應(yīng)為
………………………………………（55）
為了保證沖模正常工作所必需的彈簧最大壓緊量為：
………………………………………（56）
式中 —彈簧最大許用壓縮量
—彈簧預(yù)緊量
—工藝行程
—余量，主要考慮模具的刃磨量和調(diào)整量，一般取5~10mm
由于卸料力為14825N，初定彈簧的根數(shù)為8根，則每根彈簧上的卸料力為
圖10 彈性卸料板
根據(jù)所需的預(yù)緊力和彈簧的總壓縮量，參照彈簧的選取表，初選彈簧的規(guī)格，彈簧的直徑D=60mm，彈簧絲的直徑d=10mm，序號(hào)為85號(hào)。
在反拉深凹模上設(shè)計(jì)了三個(gè)螺紋孔，以便與下模板固定。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)螺紋大孔，用以安裝碟型彈簧。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。反拉深凹模的零件圖如圖6.5所示。
7.6 上墊板
墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被壓出陷痕而損壞。在設(shè)計(jì)中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我們?cè)O(shè)計(jì)為8mm。在上墊板上設(shè)計(jì)了三個(gè)推桿孔，以便安裝推桿，還有四個(gè)螺釘孔以及兩個(gè)銷(xiāo)孔，這些都是為了與凸凹模和反拉深凸模上的各種固定零件的安裝相匹配的。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。上墊板的零件圖如圖6.6所示。
圖11 上墊板
7.7 凹模固定板
凹模固定板的作用是對(duì)凹模進(jìn)行限位止動(dòng)，以求得位置保持一定和可靠的方向性。在設(shè)計(jì)中我們把凹模固定板的外形尺寸與落料凹模和反拉深凹模的外形尺寸相匹配，其總厚度我們?cè)O(shè)計(jì)為24mm。在凹模固定板中間設(shè)計(jì)了一個(gè)高16mm的凹模固定塊，是為了固定反拉深凹模。在固定板上設(shè)計(jì)了三個(gè)頂桿孔，以便安裝頂桿，還有七個(gè)螺釘孔以及兩個(gè)銷(xiāo)孔，這些都是為了與落料凹模和反拉深凹模上的各種固定零件的安裝相匹配的。在圖中標(biāo)注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凹模固定板的零件圖如圖6.7所示。
圖12 凹模固定板
8 模具的整體安裝
8.1 模具的總裝配
由以上的設(shè)計(jì)計(jì)算，并經(jīng)繪圖設(shè)計(jì)，該雕刻機(jī)進(jìn)氣門(mén)外殼落料、正反拉深復(fù)合模裝配圖如圖7.1所示。
圖13 落料、正反拉深復(fù)合模裝配圖
8.2 模具零件
該復(fù)合模的主要零部件在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)進(jìn)行了仔細(xì)的設(shè)計(jì)，其余的非標(biāo)準(zhǔn)的零件可以根據(jù)需要按國(guó)標(biāo)選取使用。所有零件的明細(xì)表見(jiàn)表7.1。
表1 落料、正反拉深復(fù)合模零件表
件號(hào)
名 稱(chēng)
數(shù)量
材 料
規(guī) 格（㎜）
標(biāo) 準(zhǔn)
熱 處 理
1
上模板
1
ZG450
500x400x60
調(diào)質(zhì)處理
2
彈 簧
8
65Mn
GB2089.1-2000
HRC43-48
3
彈性卸料板
1
45
460x380x18
43-48HRC
4
圓柱銷(xiāo)
2
45
16x70
GB/T119.1-2000
HRC43-48
5
凸凹模
1
Cr12
270x220x140
60-62HRC
6
上墊板
1
45
270x220x8
43-48HRC
7
推 板
1
45
110x12
40-45HRC
8
凸緣模柄
1
Q235
70x100
JB/T7646.3-1994
9
打 桿
1
45
20x160
43～48HRC
10
反拉深凸模
1
Cr12
140x94
58～62HRC
11
推 桿
3
45
10x80
43～48HRC
12
螺 釘
4
45
M10x30
GB/T70.1-2000
13
上壓邊圈
1
45
81x24
48～52HRC
14
螺 釘
4
45
M16x50
GB/T70.1-2000
15
螺 釘
4
45
M16x150
GB2867.6-81
16
左導(dǎo)套
1
20
50x160x70
滲碳58～62HRC
17
左導(dǎo)柱
1
20
50x320
滲碳58～62HRC
18
右導(dǎo)套
1
20
55x160x70
滲碳58～62HRC
19
右導(dǎo)柱
1
20
55x320
滲碳58～62HRC
20
落料凹模
1
Cr12
360x130
58～62HRC
21
凹模固定板
1
45
360x330x8
43～48HRC
22
圓柱銷(xiāo)
2
45
16x160
GB/T119.1-2000
43-48HRC
23
下壓邊圈
1
45
98x26
48～52HRC
24
頂 桿
3
45
16x180
JB/T7650.3-1994
43～48HRC
25
反拉深凹模
1
Cr12
98x26
58～62HRC
26
螺形彈簧
1
65Mn
9號(hào)
GB/T1972-2000
43-48HRC
27
螺 釘
3
45
M10x50
GB/T70.1-2000
28
頂料板
1
45
84x16
43～48HRC
29
螺 釘
3
45
M16x80
GB/T70.1-2000
43-48HRC
30
下模板
1
ZG450
500x400x75
調(diào)質(zhì)處理
31
擋料銷(xiāo)
3
45
16x13
JB/T7649.10-1994
43～48HRC
9 選定沖壓設(shè)備
9.1 壓力機(jī)的規(guī)格
沖壓設(shè)備選擇是沖壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和使用的合理，同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過(guò)程的順利完成及產(chǎn)品質(zhì)量、零件精度、生產(chǎn)效率、模具壽命、板料的性能與規(guī)格、成本的高低等一系列重要問(wèn)題。
在前面的設(shè)計(jì)中，我們已經(jīng)對(duì)沖壓設(shè)備的噸位以及閉合高度等參數(shù)進(jìn)行了確定。這里根據(jù)前面所算出來(lái)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。查表選擇壓力機(jī)，其主要具體參數(shù)如下
公稱(chēng)壓力 1600KN
滑塊行程 160mm
行程次數(shù) 40/次·
最大封閉高度 450mm
封閉高度調(diào)節(jié)量 130mm
工作臺(tái)尺寸 1120710mm
柄孔尺寸 70×80mm
工作臺(tái)板厚 130mm
電動(dòng)機(jī)功率 15KW
9.2 電動(dòng)機(jī)功率的校核
對(duì)于本次設(shè)計(jì)由于行程比較長(zhǎng)，設(shè)備的噸位雖然足夠，但設(shè)備具備的功不一定能滿足拉深的要求。遇到這種情況，可能出現(xiàn)拉深時(shí)壓力機(jī)行程速度減緩，甚至?xí)p壞設(shè)備的電動(dòng)機(jī)。為此，還需要對(duì)拉深功進(jìn)行核算。
因?yàn)?
N·m…………………………（57）
因而，壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率可按下式進(jìn)行核算
……………………………（58）
式中 W—拉深功（N·m）
n—壓力機(jī)行程次數(shù)（次/min）
N—電動(dòng)機(jī)功率（KW）
—壓力機(jī)效率，
—電動(dòng)機(jī)效率，
K—不均衡系數(shù)，
所以有
…………………………（59）
經(jīng)核算后拉深所需要的功率小于壓力機(jī)的電機(jī)功率15KW，符合要求。
10 附加工序
在拉深過(guò)程中，金屬材料與模具的表面直接接觸