軸端蓋罩冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

摘 要 沖壓生產(chǎn)是一種先進(jìn)的金屬加工方法。它是利用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板材金屬進(jìn)行加工，通過(guò)沖壓生產(chǎn)可以獲得所屬要的零件形狀和尺寸。本課題是 軸端蓋罩 零件的沖壓模具的設(shè)計(jì) ， 本產(chǎn)品外形是圓形， 根據(jù)設(shè)計(jì)零件的尺寸、材料、生產(chǎn)批量等要求，分析零件的工藝性， 根據(jù)工件的形狀和批量，對(duì)模壽命有一定要求，故采用有廢料排樣方法， 確定沖裁工藝路線方案，從而設(shè)計(jì)一套復(fù)合模具， 本次模具選取的是簡(jiǎn)單的二次拉深工藝模，綜合考慮沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求及沖壓設(shè)備與制模條件，操作方便與安全。模具 1： 落料拉深復(fù)合模和模具 2：第 2 次 拉深模，第一副模具是落料拉深復(fù)合模，卸料采用彈性（彈簧）卸料結(jié)構(gòu)，工件采用推件塊剛性推出，推出機(jī)構(gòu)裝在上模部份，壓邊裝置裝在下模部份，采用彈性（彈簧）結(jié)構(gòu)，同時(shí)也起向上推件作用。條料采用手動(dòng)送料裝置，樣時(shí)工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的工件。還可以使條料有一定的剛度，便于送進(jìn)。由于第一副模具是落料拉深復(fù)合模，只需考慮落料的排樣，故采用單排直排方式。 采用單排直排方式 在保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時(shí)，盡量的提高材料的利用率和生產(chǎn)效率。隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù)的不斷發(fā)展，采用 CAD/CAE/CAM 一體化技術(shù)可以準(zhǔn)確、快速的完成模具設(shè)計(jì)制造。本文主要是介紹說(shuō)明 了軸端蓋罩 零件成形的各個(gè)工序及其模具的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)主要零件的設(shè)計(jì)和裝配要求技術(shù)進(jìn)行了分析。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到模具設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單，便于制造和修模，有利于縮短模具生產(chǎn)制造周期，降低成本。 關(guān)鍵詞 ： 蓋罩 零件； 沖壓工藝 ；復(fù)合模；模具設(shè)計(jì) Abstract Stamping production is a kind of advanced metal processing method. It is the use of mould and stamping equipment to carry on the processing of sheet metal. Through stamping production, we can get the shape and size of the parts which we need. This topic is about the design of the stamping mould for the shaft end cover parts. According to requirements of part size, material, production batch, etc. we should analyze the manufacturability of parts, and determine a medium manufacture route to design a set of compound mould. The mould selection of deep drawing technology is a simple quadratic model, considering the shape of the stamping characteristics, size, accuracy and stamping equipment and molding conditions, convenient operation and safety. Mold 1: blanking deep drawing die and mould 2: the second drawing die, first deputy die blanking, deep drawing composite modulus is discharging structure of elastic unloading (spring), artifacts using push a piece of rigid, launch mechanism mounted on the upper die, blank holder device installed in mold parts, the structure of elastic (spring), and push up a role as well. Manual feeding device for the strip material, article sample between artifacts and artifact and between the material side of excess stock is called on. On the position error compensation, ensure rushed out of the qualified parts. Can also make the strip material has certain rigidity, easy to into. As the first vice mould is blanking, deep drawing composite modulus, just consider the layout of blanking, the single straight line method is adopted.We not only should ensure the size and shape of the workpiece position accuracy requirements, but also try to improve material utilization and production efficiency. Along with the unceasing development of computer technology, it is accurate and fast to use the integration technology of CAD/CAE/CAM to complete the die designing and manufacturing. This paper mainly illustrates the shaft end cover parts forming process and the mold of each design and size calculation, the structural design of the main parts, meanwhile, the design and assembly required technologies are analyzed. When designing, we consider that the die structure should be reasonable and simple to manufacture and repair and advantageous to reduce the manufacturing cycle of die production and the costs. Keywords: shaft end cover parts； Stamping process； Composite modulus； Die design V 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 目 錄 . V 1 緒論 . 1 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 . 1 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 . 3 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 . 5 2 沖壓工藝設(shè)計(jì) . 6 2.1 沖壓件簡(jiǎn)介 . 6 2.2 沖壓件的工藝性分析 . 8 2.3 沖壓工藝方案的確定 . 10 2.4 沖壓工藝計(jì)算 . 11 2.4.1 工件的毛坯尺寸計(jì)算 . 11 2.4.2 工序分析 . 12 2.4.3 拉深尺寸計(jì)算 . 13 2.4.4 工序匯總 . 17 2.4.5 各工序尺寸公差的確定 . 17 2.5 產(chǎn)品所需模具 . 17 3 落料拉深模設(shè)計(jì) . 20 3.1 模具結(jié)構(gòu) . 20 3.2 確定其搭邊值 . 20 3.3 確定排樣圖 . 21 3.4 材料利用率計(jì)算 . 22 3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定 . 22 3.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定 . 22 3.5.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差 . 24 3.6 落料拉深復(fù)合模沖壓力 . 25 3.6.1 落料部分沖壓力 . 25 3.6.2 拉深部分沖壓力 . 26 3.6.3 落料拉深復(fù)合?？倹_壓力 . 27 3.7 壓力機(jī)選用 . 27 3.8 壓力中心計(jì)算 . 29 3.9 落料拉深模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 29 3.9.1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 29 3.9.2 落料凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 31 3.9.3 條料定位零件的設(shè)計(jì) . 31 3.9.4 落料卸料板設(shè)計(jì) . 32 3.9.5 凸凹模（落料凸模）固定板設(shè)計(jì) . 32 3.9.6 凸凹模（落料凸模）墊板設(shè)計(jì) . 33 3.9.7 拉深凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 34 3.9.8 拉深凸模設(shè)計(jì) . 35 3.9.9 壓邊圈設(shè)計(jì) . 35 3.9.10 推件塊設(shè)計(jì) . 36 3.10 標(biāo)準(zhǔn)件確定 . 36 3.10.1 模架確定 . 36 3.10.2 彈性組件設(shè)計(jì) . 37 3.10.3 卸料螺釘確定 . 38 3.10.4 上模螺釘確定 . 38 3.10.5 上模銷確定 . 38 3.10.6 下模螺釘確定 . 38 3.10.7 下模銷確定 . 38 3.10.8 模柄確定 . 39 3.10.9 推桿確定 . 39 3.10.10 模柄上固定螺釘?shù)拇_定 . 39 3.10.11 拉深凸模上固定螺釘?shù)拇_定 . 39 3.10.12 下模推桿的確定 . 39 3.10.13 彈頂器的確定 . 39 3.11 模具閉合高度、校驗(yàn)壓力機(jī) . 40 4 二次拉深模具設(shè)計(jì) . 41 4.1 確定模具的結(jié)構(gòu)形式 . 41 4.1.1 正、倒裝結(jié)構(gòu)的選擇 . 41 4.1.2 工件定位方式選擇 . 42 4.1.3 推件方式的選擇 . 42 4.1.4 壓邊方式的選擇 . 42 4.1.5 導(dǎo)向方式的選擇 . 42 4.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸的確定 . 42 4.2.1 拉深凸、凹模刃口尺寸確定原則 . 42 4.2.2 拉深凸、凹模工作部分尺寸和公差 . 42 4.3 二次拉深模的沖壓力計(jì)算 . 43 4.3.1 拉深力 . 43 4.3.2 壓邊力 . 43 4.3.3 拉深部分總沖壓力 . 44 4.4 壓力機(jī)選用 . 44 4.5 壓力中心計(jì)算 . 44 4.6 拉深模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 44 4.6.1 拉深凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 44 VII 4.6.2 拉深凸模設(shè)計(jì) . 45 4.6.3 壓邊定位圈設(shè)計(jì) . 46 4.6.4 推件塊設(shè)計(jì) . 47 4.6.5 限位裝置設(shè)計(jì) . 47 4.7 標(biāo)準(zhǔn)件確定 . 48 4.7.1 模架確定 . 48 4.7.2 上模螺釘確定 . 48 4.7.3 上模銷確定 . 48 4.7.4 模柄確定 . 49 4.7.5 模柄防轉(zhuǎn)緊定螺釘?shù)拇_定 . 49 4.7.6 帶螺紋推桿的確定 . 49 4.7.7 帶螺紋推桿螺母的確定 . 49 4.7.8 彈性元件設(shè)計(jì) . 49 4.7.9 彈 頂器的確定 . 50 4.7.10 拉深凸模上固定螺釘?shù)拇_定 . 50 4.7.11 帶肩推桿的確定 . 50 4.8 模具閉合高度、校驗(yàn)壓力機(jī) . 50 5 結(jié)論與展望 . 52 5.1 結(jié)論 . 52 5.2 不足之處及未來(lái)展望 . 52 致 謝 . 53 參考文獻(xiàn) . 54 軸端蓋罩冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容 和 意義 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(duì)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(duì)材料進(jìn)行變形加工，且主要采 用板料來(lái)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。沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。 近幾十年來(lái)，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如 ：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。沖壓作業(yè)方式的進(jìn)化，沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式 -計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS（ Computer Integrated Manufacturing System）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè) 新的高度。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)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(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與 模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三大要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件?，F(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和加入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過(guò)程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)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。 （ 1）沖壓加工的生產(chǎn)效率較高，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。 （ 2）沖壓時(shí)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(zhǎng)，所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征。 （ 3）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(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。 （ 4）沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種比較節(jié)省材料，節(jié)能的加工方法，所以沖壓件的成本較低。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不同，因 而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的?？偟母爬ㄆ饋?lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中 的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，根據(jù)組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合，級(jí)進(jìn)，復(fù)合 -級(jí)進(jìn)三種組合方式。 復(fù)合沖壓 在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法。 級(jí)進(jìn)沖壓 在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復(fù)合級(jí)進(jìn) 在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。 沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式 可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件進(jìn)行定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。此設(shè)計(jì)針對(duì)所給的零件進(jìn)行了一套冷沖壓模具的設(shè)計(jì)，其中設(shè)計(jì)內(nèi)容為分析零件 的沖裁工藝性（材料、工件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸 精度），擬定零件的沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)，排樣，裁板，計(jì)算沖壓工序壓力，選用壓力機(jī)及確定壓力中心，計(jì)算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝編制，壓力機(jī)的校核。 本設(shè)計(jì)題目為軸端蓋罩的冷沖壓及模具設(shè)計(jì)，冷沖壓模具設(shè)計(jì)是為模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課后所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。用模具生產(chǎn)的制件具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗性，是其他加工制造方法所不能比擬的。對(duì)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的畢業(yè)生有一定的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的及意義。 其目的有以下幾點(diǎn)： 1.綜合運(yùn)用本專業(yè) 所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，全面系統(tǒng)鞏固課堂教學(xué)的基本知識(shí)，進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，提高綜合能力的培訓(xùn)及擴(kuò)大模具領(lǐng)域的新知識(shí)，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作的能力。 2.鞏固與擴(kuò)充“冷沖壓模具設(shè)計(jì)”等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。 3. 掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算，繪圖，查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。本課題的意義是：通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者冷沖模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的冷沖模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。 本課題的要求是： 1.系統(tǒng)總結(jié)，鞏 固過(guò)去所學(xué)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)。 2.運(yùn)用所學(xué)只是解決模具領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際工程問(wèn)題，一次進(jìn)行綜合知識(shí)的訓(xùn)練。 軸端蓋罩冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 3 3.通過(guò)某項(xiàng)具體工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握技術(shù)和科研的基本過(guò)程和基本方法。 4.提高和運(yùn)用于工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué)，價(jià)值工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合知識(shí) 同時(shí)，冷沖壓模具的整體過(guò)程是從分析總體方案開(kāi)始直到完成全部技術(shù)設(shè)計(jì)，這些期間需要通過(guò)計(jì)算，繪圖和修改等步驟。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的以下的問(wèn)題： 合理選擇模具結(jié)構(gòu) 根據(jù)零件圖樣及技術(shù)要求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，提出模具結(jié)構(gòu)方案、分析比較、選擇最 佳結(jié)構(gòu)。 采用標(biāo)準(zhǔn)零部件 應(yīng)盡量選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件及工廠沖模標(biāo)準(zhǔn)件。使模具設(shè)計(jì)典型化及制造簡(jiǎn)單化，縮短設(shè)計(jì)制造周期，降低成本。 其它 1 對(duì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套的要求： 模具完全對(duì)稱時(shí)兩導(dǎo)柱的導(dǎo)向直徑不易設(shè)計(jì)得相等，避免合模時(shí)誤裝方向而損壞模具刃口。導(dǎo)套長(zhǎng)度的選取應(yīng)保證開(kāi)始工作的導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套 10 15mm。 2 取放制件方便： 設(shè)計(jì)拉深模時(shí)，所選設(shè)備的行程應(yīng)是拉深深度（即拉深件高度）的 22.5 倍。 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 目前 ， 我國(guó)模具近年來(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 20 多家中型企業(yè)幾十家 ， 其余都是小型企業(yè)。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 ， 專業(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。 改革開(kāi)放以來(lái) ， 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 ， 市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展 ， 模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大的變化 ， 除了國(guó)有專業(yè)模具廠外 ， 集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速的發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng) ， 廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) ： 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 。目前 ， 我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后 ， 主要原因是我國(guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距 ， 導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足 ：第一體制不順 ， 基礎(chǔ)薄弱。 “ 三資 ” 企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用 ， 私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快 ， 國(guó)企改革也在進(jìn)行之中 。 但總體來(lái)看 ， 體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì) ， 再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基 礎(chǔ)薄弱 ， 因此 ， 行業(yè)發(fā)展還不盡如人意 ， 特別是總無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 體水平和高新技術(shù)方面。第二 ， 開(kāi)發(fā)能力較差 ， 經(jīng)濟(jì)效益欠佳 .我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低 ， 水平較低 ， 且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā) ， 在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元 ， 國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是 15-20 萬(wàn)美元 ， 有的高達(dá) 25 30萬(wàn)美元 。 與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理 ， 真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。第三 ， 工藝裝備水平低 ， 且配套性不好 ， 利用率低 ， 雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(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)控化率和 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)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低 等 帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。第四 ， 專業(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 ， 許多模具企業(yè)觀念落后 ，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低 ， 專業(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 45%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 ， 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 對(duì)模具制造周期影響尤甚 。 第五 ， 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 ， 模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本、國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比 ， 無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格 ， 都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差 等 也直接影響模具水平的提高。 例如 ： 精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低 ， AD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高 ， 許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等 ， 致使相當(dāng)一部分大型精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命的模具依賴進(jìn)口。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 ， 沖壓加工作為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)重要的生產(chǎn)手段之一 ， 更加體現(xiàn)出其特有的優(yōu)越性。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中 ， 由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈 ， 產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求越來(lái)越高 ， 更新?lián)Q代的速度越來(lái)越快 ， 沖壓產(chǎn)品正朝著復(fù)雜化、多樣化高、性能、高質(zhì)量方向發(fā)展 ， 模具也正朝著復(fù)雜化、高效率、高精度、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì) ， 依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD， 數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 CAD/CAM技術(shù)轉(zhuǎn)變。近年許多模具企業(yè) 加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度 將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD， 并陸續(xù)開(kāi)始使用 UG、 Pro/E、 I-DEAS等國(guó)際通用軟件 ， 個(gè)別廠家還引進(jìn)了 Moldflow、 C-Flow、 DYNAFORM、 Optris和 MAGMASOFT等 CAE軟件 ， 并且成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。未來(lái)沖壓模具的發(fā)展趨勢(shì) : 模具行業(yè)在今后的發(fā)展中 。 首先要更加關(guān)注其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整 ， 使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。我們的模具行業(yè)要緊緊的跟著市場(chǎng)的需求發(fā)展。沒(méi)有產(chǎn)品的需求、產(chǎn)品的更新?lián)Q代 ， 就 沒(méi)有模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步 ， 也就沒(méi)有模具產(chǎn)品的上規(guī)模、上檔次。如汽車生產(chǎn)中 90%以上的零部件都要依賴模具成型 。 在電子產(chǎn)品中 ， 沖壓件約占 80%85%， 在汽車農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中 ， 沖壓件約占 75%80%。 在輕工產(chǎn)品中 ， 沖壓件約占 90%以上。此外 ， 在航空及航天工業(yè)生產(chǎn)中 ，沖壓件也占有很大的比例。在珠三角和長(zhǎng)三角 ， 為汽車行業(yè)配套的模具產(chǎn)值增長(zhǎng)達(dá) 40%左右。而模具技術(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。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。其次要積極推進(jìn)中西部地區(qū)模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ， 努力縮小 發(fā)達(dá)地區(qū)和不發(fā)達(dá)地區(qū)的差距。中西部很多地區(qū)已經(jīng)意識(shí)到模具產(chǎn)業(yè)的軸端蓋罩冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 5 發(fā)展對(duì)制造業(yè)的重要作用。如陜西、四川、河北等模具生產(chǎn)有了很大的發(fā)展 ， 將在未來(lái)寫(xiě)下新的篇章。 1.3 本課題應(yīng) 達(dá)到的要求 課題研究?jī)?nèi)容 零件沖壓模具設(shè)計(jì)原始資料及設(shè)計(jì)技術(shù)要求如下： 圖 1-1 零件圖 設(shè)計(jì)技術(shù)要求如下： 1.年生產(chǎn)量： 50 萬(wàn)件 2.要求編制的沖壓規(guī)程合理 3.要求設(shè)計(jì)的沖壓模具滿足加工要求 4.要求圖紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)范，符合制圖標(biāo)準(zhǔn) 5.要求畢業(yè)設(shè)計(jì)論文敘述清楚，設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確，論文格式規(guī)范 研究?jī)?nèi)容如下： 1.軸端蓋罩零件的工藝性分析及 工藝方案制定 2.選擇模具的結(jié)構(gòu)形式 3.主要工藝參數(shù)計(jì)算 4.選擇與確定模具主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸 5.模具總體裝配及主要工作零件的工藝規(guī)程編制 6.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 沖壓工藝設(shè)計(jì) 2.1 沖壓件簡(jiǎn)介 形狀和尺寸如下 圖所示。材料為 08F 鋼，板材厚度 0.5mm，生產(chǎn)批量 50 萬(wàn)件，帶凸緣的拉深件。零件圖如下： 圖 2.1 零件圖 1. 已注公差尺寸分析 2. 已注公差尺寸有 1 個(gè)： 14.009 ，這個(gè)尺寸屬于沖裁類尺寸。 查表 2-1 平?jīng)_壓件尺寸公差（即查參考文獻(xiàn) 1， P1 P2，表 1 平?jīng)_壓件尺寸公差），得 9 的公差等級(jí)為： ST7。再查表 2-2 平?jīng)_壓件尺寸公差等級(jí)選用（即查 P6，表 A1），得： 9 的公差等級(jí)中等； 表 2-1 平?jīng)_壓件尺寸公差 1 基本尺寸 材料厚度 公 差 等 級(jí) 大于 至 大于 至 ST3 ST4 ST5 ST6 ST7 ST8 ST9 ST10 ST11 3 10 0.5 0.036 0.050 0.070 0.100 0.140 0.200 0.280 0.400 0.560 0.5 1 0.050 0.070 0.100 0.140 0.200 0.280 0.400 0.560 0.780 1 3 0.070 0.100 0.140 0.200 0.280 0.400 0.560 0.780 1.000 3 6 0.090 0.130 0.180 0.260 0.360 0.480 0.680 0.980 1.400 6 0.110 0.160 0.220 0.300 0.420 0.600 0.840 1.200 1.600 軸端蓋罩冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 7 表 2-2 平?jīng)_壓件尺寸公差等級(jí)選用 1 加工 方法 尺寸 類型 公 差 等 級(jí) ST1 ST2 ST3 ST4 ST5 ST6 ST7 ST8 ST9 ST10 ST11 普通 沖裁 外形 內(nèi)形 孔中心距 孔邊距 2.未注公差尺寸分析 從圖中分析可知，共有 5 個(gè)尺寸未注公差， 35、 R1、 R1、 20、 30。查相應(yīng)國(guó)標(biāo)確定其公差和偏差。對(duì)照參考文獻(xiàn) 2 GB/T 15055 2007， P1 P2，這 5 個(gè)尺寸可分為三類。 第一類，未注公差沖裁件線性尺寸，尺寸有： 35；第二類，未注公差成形件線性尺寸，尺寸有： 20、 30；第三類，未注公差成形圓角半徑線性尺寸，尺寸有： 2 個(gè) R1。下面查對(duì)應(yīng)表確定其公差和偏差。 第一類，未注公差沖裁件線性尺寸，查表 2-3 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差（即參考文獻(xiàn) 2， P3，表 1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差），公差等級(jí)取 m 級(jí)，可得尺寸 35 的公差和偏差 0.30，最終尺寸為： 35 0.30。 表 2-3 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差 2 基本尺寸 材料厚度 公差等級(jí) 大于 至 大 于 至 f m c v 0.5 3 1 0.05 0.10 0.15 0.20 1 3 0.15 0.20 0.30 0.40 3 6 1 0.10 0.15 0.20 0.30 1 4 0.20 0.30 0.40 0.55 4 0.30 0.40 0.60 0.80 6 30 1 0.15 0.20 0.30 0.40 1 4 0.30 0.40 0.55 0.75 4 0.45 0.60 0.80 1.20 30 120 1 0.20 0.30 0.40 0.55 1 4 0.40 0.55 0.75 1.05 4 0.60 0.80 1.10 1.50 第二類，未注公差成形件線性尺寸，查表 2-4 未注公差成形件線性尺寸的極限偏差（即參考文獻(xiàn) 2， P3 P4，表 2 未注公差成形件線性尺寸的極限偏差），公差等級(jí)取 m 級(jí)，可得尺寸 20、 30 的公差和偏差，最終這 2 個(gè)尺寸為： 20 0.40， 30 0.40。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 表 2-4 未注公差成形件線性 尺寸的極限偏差 2 基本尺寸 材料厚度 公差等級(jí) 大于 至 大于 至 f m c v 0.5 3 1 0.15 0.20 0.35 0.50 1 4 0.30 0.45 0.60 1.00 3 6 1 0.20 0.30 0.50 0.70 1 4 0.40 0.60 1.00 1.60 4 0.55 0.90 1.40 2.20 6 30 1 0.25 0.40 0.60 1.00 1 4 0.50 0.80 1.30 2.00 4 0.80 1.30 2.00 3.20 第三類，未注公差成形圓角半徑線性尺寸，查表 2-5 未注公差成形圓角半徑線性尺寸的極限偏差（即查參考文獻(xiàn) 2， P5，表 2 未注公差成形圓角半徑線性尺寸的極限偏差），可得這 2 個(gè) R1 尺寸的公差和偏差，最終尺寸為： 00.130.01R。 表 2-5 未注公差成形圓角半徑線性尺寸的極限偏差 基本尺寸 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 極限偏差 1.00 0.30 1.50 0.50 2.50 0.80 3.00 1.00 4.00 1.50 5.00 2.00 最終帶全公差的產(chǎn)品圖如圖 2.2 所示。 圖 2.2 帶公差的產(chǎn)品圖 2.2 沖壓件的工藝性分析 工藝分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否以最簡(jiǎn)單、最 經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來(lái)。 軸端蓋罩冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 9 一、沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要因素： 1 沖壓 件的外形為圓形，外形簡(jiǎn)單均勻，適宜沖裁。 2 沖壓 件無(wú)細(xì)長(zhǎng)的旋臂與窄槽，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合沖裁。 3材料為 08F 鋼，是常用的沖裁拉深材料，具有良好的沖裁性能和較好的拉深性能。 4 沖壓 件尺寸屬于裝配要求精確尺寸，此尺寸可定為加工尺寸。 5生 產(chǎn)批量。一般來(lái)說(shuō)，大批量生產(chǎn)時(shí)，可選用連續(xù)和高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率；中小批量生產(chǎn)時(shí)，常采用簡(jiǎn)單?；驈?fù)合模，以降低模具制造費(fèi)用。 6 沖壓 件的拉深部分直徑尺寸要求不高，不需 作整形。表面粗糙度要求不大，拉深變形量很大，容量引起破裂，需作多次拉深。 7圓角半徑最小為 R1，滿足 2t 拉深圓角半徑要求，不需整形。 綜上所述，此工件適宜沖裁和拉深。 二、沖壓件工藝分析如下： 1圖形分析 形狀較簡(jiǎn)單，且左右、前后對(duì)稱，主要是拉深形狀。 2尺寸分析 尺寸公差要求不高。 3材料 08F，是適合拉深的鋼，但拉深較深時(shí)，需考慮周全。 08F 鋼強(qiáng)度、硬度很低，而塑性、韌性極高，具有良好的冷變形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后導(dǎo)磁率較高，剩磁較少，但淬透性、淬硬性極低。故冷加工時(shí)，應(yīng)采 用消除應(yīng)力熱處理，或水韌處理，防止冷加工斷裂。 08F 鋼的塑性很好，主要用來(lái)制造冷沖壓件。錳的在鋼中起到增加彈性強(qiáng)度的作用，因此在符合要求的情況下，含量可以有偏差 查 GB/T 699-1999優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 08F 鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 其化學(xué)成分： C： 0.05 0.11% Mn： 0.25 0.50% Si： 0.03%以下 S： 0.035%以下 P： 0.035%以下。 Cr： 0.10 以下 Ni ： 0.30 以下 Cu： 0.20 以下 力學(xué)性能 : 抗剪強(qiáng)度 （ MPa）： 220310 抗拉強(qiáng)度 b（ MPa）： 280390 屈服強(qiáng)度 s（ MPa）： 175（ 18） 伸長(zhǎng)率 5（ %）： 35 斷面收縮率 （ %）： 60 硬度：未熱處理， 131HB 特性：強(qiáng)度低和硬度、塑性、韌性好，易于深沖、拉延、彎曲和焊接。 用途：鋼板用作深沖壓和深拉延的容器，如搪瓷制品、儀表板、汽車駕駛室蓋板等。無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 圓鋼用作心部強(qiáng)度要求不高的滲碳或氰化零件。 熱處理工藝： 推薦熱處理 / ：正火 930 正火推薦保溫保溫時(shí)間 30min，空冷；淬火推薦保溫時(shí)間 30min， 70.80 和 85 鋼油冷，其余鋼水冷；回火推薦保溫時(shí)間 1h。 4 批量 50 萬(wàn)件，批量不是很大。 5沖壓工序 初步分析確定為：落料、拉深、沖孔、切邊。 6沖裁間隙 查表 2-6 沖裁模刃口初始值間隙（即查參考文獻(xiàn) 3， P35 頁(yè)，表 2-13），得雙面間隙：Z 0.04 0.06mm。 表 2-6 沖裁模刃口初始值間隙 3 材料名稱 45； T7， T8(退火 )；磷青銅 (硬 )；鈹青銅