畢業(yè)設計論文底座沖壓成形模具設計

1、畢業(yè)設計（論文）任務書系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學生姓名: 學 號: 設計(論文)題目： 底座沖壓成形模具設計 起 迄 日 期: 年3月23日5月6日指 導 教 師: 發(fā)任務書日期 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書1本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的：本設計的課題為底座沖壓成形，是老師從用于實際生產的眾多課題中篩選出來的，具有一定的代表性和可學習性。通過對本設計的完成可使我們對模具的設計有一個初步的了解，以便使我們把所學習的理論知識能夠和實際生產相結合，使我們在即將走上的工作崗位上更快的進入角色。2本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工

2、作要求等）：設計題目：底座材料：20鋼料厚：1.2 內容： （1）設計說明書（2）底座模具裝配圖（3）模具各主要零件圖（4）典型零件的加工工藝卡畢業(yè)設計/論文說明書目錄緒 論 1 一 零件工藝性分析 51.1 沖壓件的結構工藝性分析 51.2 沖壓件的尺寸精度和表面粗糙度 51.3 沖裁件的材料分析 5二 擬訂沖壓件的工藝方案 6三工藝計算 73.1 毛坯尺寸及相對彎曲半徑的計算 73.2 排樣及相關計算 73.3 沖壓力計算 83.4 初選壓力中心 10四 工作部分尺寸計算設計4.1 彎曲模工作部分尺寸計算 114.2 落料模刃口尺寸計算 12 4.3 沖孔刃口尺寸計算 13五模具總體設計5

3、.1 模具類型的選擇 145.2 定位方式的選擇 145.3 卸料、出件方式的選擇 145.4 導向方式的選擇 14六 主要零部件設計6.1 工作零件設計 156.2 定位零件設計 156.3 導料板設計 156.4 卸料部件設計 16七 模架及其他零部件設計 7.1 模架設計 177.2 模柄設計 177.3 固定板設計 177.4 墊板設計 177.5 螺釘與銷釘設計 18八 沖壓設備選用 19九 模具的裝配 20設計總結 21機械加工工藝過程卡 22致謝 24參考文獻 25緒論此次設計的課題為底座的模具設計，所用材料為20鋼，是一種力學性能和好的中碳鋼。此次設計是對大學三年所學知識的一個

4、實踐，主要的設計意義在于要認真掌握沖壓模具設計的設計要點、設計的具體思路和步驟，知道如何運用資料進行設計，然后自己尋找出一條具體的設計思路完成此次的模具設計，并能夠用與實際的生產。在完成大學三年的課程學習，生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破

5、。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。在我國，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15左右的增長速度快速發(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，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速的發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng)；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要

6、動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維cad，并陸續(xù)開始使用ug、pro/e、i-deas、euclid-is等國際通用軟件，個別廠家還引進了moldflow、c-flow、dynaform、optris和magmasoft等cae軟件，并且成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已經取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構 和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具cad/cae/cam技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計周期等方面作出了貢獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型

7、技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析kmas軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模具、汽車覆蓋件模具合乎級進模cad/cae/cam軟件，上海交通大學模具cad國家工程研究中心開發(fā)的冷沖壓模具和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模cad軟件等在國內模具行業(yè)擁有不少的的用戶。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；cad/cae/cam技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型，精密、復雜和長壽命的模具依賴進口。未來沖壓模具的發(fā)展趨勢模具行業(yè)在今后的發(fā)

8、展中，首先要更加關注其產品結構的戰(zhàn)略性調整，使結構復雜、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)要緊緊的跟著市場的需求發(fā)展。沒有產品的需求、產品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術進步，也就沒有模具產品的上規(guī)模、上檔次。如汽車生產中90以上的零部件，都要依賴模具成型，在珠三角和長三角，為汽車行業(yè)配套的模具產值增長達40左右。而模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。其次，要積極推進中西部地區(qū)模具產業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達地區(qū)和不發(fā)達地區(qū)的差距。中西部很多地區(qū)已經意識到模具產業(yè)的發(fā)展對制造業(yè)的重要作用。如陜西、四川

9、、河北等模具生產有了很大的發(fā)展，河北興林車身制造集團有限公司作為河北泊頭地區(qū)的骨干企業(yè)帶動了一片模具企業(yè)的開拓；四川宜賓普什模具有限公司憑借強有力的資金投入，將在未來寫下新的篇章。第三，要積極推進模具企業(yè)特別是國有企業(yè)的體制的創(chuàng)新，轉換經營機制，大力發(fā)展混合所有制經濟，明確產權和完善法人治理結構。充分發(fā)掘企業(yè)發(fā)展的內在動力。要積極推進中、西部地區(qū)工業(yè)基礎較好地區(qū)的制造業(yè)大中型企業(yè)主輔分離，使其模具車間、分廠在不太長的時間里，采用多種有效實現(xiàn)形式，轉換機制，大力發(fā)展產權明晰、獨立自主經營，適應市場運作和模具生產快速反應的現(xiàn)代專業(yè)模具企業(yè)，培養(yǎng)能代表行業(yè)水平的“龍頭”企業(yè)，帶動地區(qū)產業(yè)鏈的發(fā)展。第

10、四，用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的制造水平，是推動模具工業(yè)技術的關鍵環(huán)節(jié)。cad/cae/cam技術在模具工業(yè)中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發(fā)生了重大變革。再有，模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數控精密高效加工設備，如五軸加工機床、高速銑等。超精加工手段也、大量用于加工。我們期待模具行業(yè)的明天更加迅速發(fā)展！1 零件的工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。對于本工件的沖裁工藝性本章主要從以下幾個方面進行分析。1.1 沖裁件的結構工藝性 該零件為彎曲件，尺寸較大，厚度適中，兩邊結構對稱，不但排料方便，也可使凸凹模在彎曲時受力均勻。此工件的內形和外形

11、有的圓角，避免了尖角沖裁帶來的不便，便于模具設計和加工，減少了熱處理開裂以及沖裁時尖角處的崩刃和快速磨損。零件低部的8個孔與直壁之間滿足關系式。1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 該零件的圖中對表面粗糙度未做特殊要求，故在沖裁時只要求工件表面無明顯的劃痕即可，斷面粗糙度取。分析適合沖壓加工。1.3 沖裁件的材料分析 沖壓生產中沖壓件材料的質量直接影響到沖壓工藝設計和沖壓件的質量。此工件所用材料為20鋼，具有好的沖壓性能和力學性能，很適合制作底座類零件。2 工藝方案的確定 在沖裁工藝性分析的基礎上，根據沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數，沖裁工序的組合

12、以及沖裁工序順序的安排。 沖壓該零件所需的基本工序為沖孔、落料、彎曲；按先后順序組合，可有以下幾種初選方案： 方案一：落料彎曲沖孔，采用單工序模生產； 方案二：落料沖孔彎曲，單工序模生產； 方案具，工序比較集中，占用設備和人員少，生產率高，盡管模具結構較方案一復雜，但是由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難，所加工的工件精度也較高。 方案四也只需要一副模具，生產效率高，但模具結構比較復雜，送進操作不方便，加之本工件的尺寸較大，所生產的制件精度低。 通過對以上四種方案比較，選用方案三最適合此工件的加工復合模生產。3 工藝計算3.1 毛坯尺寸及相對彎曲半徑的計算 式中：r=彎曲半徑（）； t

13、=料厚（）； 由可見，制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應先求彎曲中性層曲率半徑由中性層的位置計算公式： 查文獻模具設計與制造簡明設計手冊，應變中性層位移系數x=0.429 則。 由圓角半徑較大（）的彎曲件毛坯長度計算公式： 式中： 彎曲件毛坯展開長度（）； 所以 3.2 排樣及相關計算 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質量用模具壽命的有效措施。根據材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：有廢料排樣，少廢料排樣，無廢料排樣。由于該工件尺寸較大，外形簡單，所以采用有廢料直排的排樣方式，查表可得： ；3.2.1 條料寬度 在排樣方案和搭邊值

14、確定之后，就可以確定條料的寬度，進而確定導料板間的距離，由于側面搭邊值a已經考慮了剪料公差所引起的減小值，所以條料寬度的計算一般采用下列公式： 查有關文獻可得，選板料規(guī)格為，每塊可按規(guī)格為剪條料17條，材料利用率可達。 圖3.1.01 沖裁件排樣3.2.2 計算材料利用率沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經濟性指標。一個步距內的材料利用率可用下式表示： 由材料利用率通過計算公式： 式中：得到制件的總面積（）； 一個步距的條料面積（）；得 3.3 沖壓力計算 完成本制件所需的沖壓力由沖裁力、彎曲力以及卸料力、推件力組成，不需要計算彎曲時頂料力和壓料力。 即

15、 3.3.1 沖裁力 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加壓力，它是隨凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化的，通常所說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據之一。為了計算方便，可按下式估算沖裁力： 式中： 沖裁力； l沖裁周邊長度； t 材料厚度； 材料的抗拉強度； ； 查表可得 ； 計算得 3.3.2 彎曲力 為有效控制回彈，采用校正彎曲。 校正彎曲力的計算公式：；式中：a變形區(qū)投影面積； p單位校正力（mp); 查表得單位校正力p取值 p=90mp; 3.3.3 卸料力 卸料力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設備的公稱壓力或設計沖模時，應分別予以考慮

16、。影響這些力的因素較多，主要有材料的力學性能、材料的厚度、模具間隙、凹模洞口的結構、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等。生產中常用下列公式： 查表得 所以 3.3.4 卸料力 式中：n同時卡在凹模內的沖裁件數，一般取35，本工件取n=5 查表得： 所以 3.3.5 沖裁件工藝總力此沖裁件的工藝總力是沖裁力、彎曲力和卸料力之和 3.4 初選壓力中心 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為沖壓力中心。要使模具正常的工作，必須使壓力中心與模柄的中心線重合，從而使壓力中心與所選沖壓設備滑塊的中心相重合。否則在沖壓時將產生彎矩使沖壓設備的滑塊和模具發(fā)生歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍并使沖壓

17、設備和模具的導向機構產生不均勻磨損。因為該制件是軸對稱零件，所以重心在對稱中心線上，計算壓力中心時僅考慮如圖所示 x方向的值，具體表示如下圖所示。 圖3.4.01 壓力中心圖 由計算結果可看出壓力中心偏移坐標原點數值不小，需要考慮，在模具裝配時需要使壓力中心與模柄中心線重合。4 工作部分尺寸計算4.1 彎曲模工作部分尺寸計算4.1.1 彎曲凸模的圓角半徑 由于彎曲件的相對彎曲半徑較小，所以凸模的圓角半徑等于彎曲件的彎曲半徑，即，越小，則回彈越小。4.1.2 彎曲凹模的圓角半徑 凹模圓角半徑r不能過小，否則彎矩的力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑進時阻力增大，從而增加彎曲力，并使毛坯表面察傷。 由于該零

18、件屬于對稱壓彎件，則其兩邊的凹模圓角半徑應一致，否則壓彎時毛坯產生偏移。 4.1.3 彎曲凸模和凹模之間的間隙 該制件為幾字形件，凸模和凹模間隙對彎曲件回彈，表面質量和彎曲力均有很大的影響，間隙越大，工件的誤差越大，間隙過小，又會使零件邊部壁厚減薄，降低凹模壽命。 凸、凹模的單邊間隙z，按下式計算： 查表得 式中： 彎曲凸模和凹模的單邊間隙 材料厚度基本尺寸 材料厚度的上偏差 間隙系數4.1.4 彎曲凸模和凹模寬度尺寸計算 由于該工件沒有標外形尺寸公差，查表得公差標注如下：圖5.01 工件尺寸標注 模具以凹模為基準件，間隙取在凸模上制造。 式中：彎曲件寬度的最大尺寸； 凸模寬度； 彎曲件寬度的

19、尺寸公差； 、凸模和凹模的制造偏差，一般按it9級選用。4.2 落料模刃口尺寸計算 此零件的落料件為簡單的矩形件，沖裁此工件的凸、凹模相對簡單，精度容易保證，所以采用分別制造法加工。圖5.02 落料凹模刃口尺寸由表查得 ， 由公差表查得工件的尺寸公差如上圖所示。對于邊長168，??；尺寸55.853，取。 查表得， 模具制造公差是查表所得，校核滿足 。4.3 沖孔刃口尺寸計算 該工件沖孔時，以凸模為設計基準，首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。 由于工件的孔為異形孔，則計算如下： 孔心距：合適。5 模具總體設計5.1 模具類

20、型的選擇 由沖壓工藝分析可知，此工件采用復合模沖壓，所以模具為復合模。5.2 定位方式的選擇因為到模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，有側壓裝置?？刂茥l料送進步距采用固定擋料銷定位。5.3 卸料、出件方式的選擇 因為工件厚度為1.2mm，相對較厚，工件尺寸較大，卸料力也比較大，故采用固定卸料板，有因為是復合模，采用剛性打件裝置，并利用裝在壓力機臺下的標準緩沖器提壓邊力。5.4 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質量，以及考慮到送料，模具安裝，該復合模具采用后側導柱的導向方式。6 主要零部件設計6.1 工作零件設計此模具中的工作零件主要有：沖孔凸模、落料凹模、落料凸模和彎曲凹模，

21、作成凸、凹模以及沖孔凹模和彎曲凸模，也做成凸、凹模。6.1.1 沖孔凸模設計 根據所沖的孔的形狀，結合加工的方便，沖孔凸模設計成如下形式6.1.2 凸凹模設計（彎曲凸模、沖孔凹模） 此模具結合工件外形并考慮加工的方便，凸凹?？稍O計成如下的結構：6.1.3 落料凹模設計 落料凹?？刹捎谜w結構，可用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時應考慮到所計算的壓力中心的數據，將壓力中心與模柄中心線重合。其輪廓尺寸如下所示。 查表得： 凹模厚度 ； 凹模壁厚 ； 凹模寬度 ,圓整到160; 凹模長度 取250（送料方向）； 凹模輪廓尺寸為 ，具體結構如下所示。6.2 定位零件設計 本套模具采用固定擋料銷

22、定位，定位可靠，擋料銷的結構形式采用a型。6.3 導料板設計 導料板的內側與條料接觸，外側與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取，這樣確定了導料板的寬度為，導料板的厚度可查表取，導料板采用45剛制造，熱處理硬度為，用螺釘和銷釘固定在凹模上，導料板的進料端安裝有承料板。6.4 卸料部件設計6.4.1 卸料板的設計 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為，卸料板采用45剛制造，淬火硬度為4045hrc。6.4.2 卸料螺釘的設計 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為，螺紋部分為，卸料7 模架及其他零部件設計7.1 模架設計 該模具采用后側導柱模架，此模具的導柱安裝在模具的后側，有利于安排送料和

23、模具裝配。以凹模的周界尺寸為依據，選擇模架規(guī)格如下： 導柱分別為，； 導套 =50+8+20+64+16+28+6+60=252mm7.2 模柄設計 本套模具沖壓力較大，模具結構在縱向上較寬，且有導柱，故選擇凸緣模柄，用4個螺釘固定在上模座，模柄凸緣與上模座的窩孔采用的過渡配合。模柄的安裝端直徑為。7.3 固定板設計 固定板采用矩形結構，其平面尺寸與凹模外形尺寸相同，厚度為，在其上鉆有相應的螺釘孔及銷釘孔，材料為45鋼。7.4 墊板設計 本套模具的沖壓力較大，為了防止工作時壓壞模座，故需要設置墊板，墊板設計總結本課程設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們三年來所學課

24、程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練。它在我們的學習中占有重要的地位。通過這次畢業(yè)設計使我再次復習所學知識的同時，也學到了許多新知識，對一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學的一些專業(yè)基礎課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術測量、冷沖模具設計與制造等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中。同時還使我更清楚了模具設計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經濟性，加工工藝的合理性。在設計的過程中通過沖壓手冊、模具制造簡明手冊、模具標準應用手冊等隊要設計的問題進行查詢，我了解了通過

25、更多的途徑去了解我要做的設計，使設計更具合理性。也使我學會了設計過程中對資料的查詢和運用。通過對底座零件的設計，使我對復合模有了深刻的認識，特別是這種帶有剛性打件卸料裝置的設計。復合模的主要零件的加工一般比較復雜，多采用線切割進行加工，不容易從純理論的角度精確的計算出來，多需要在試模后再進行調整。在模具的設計過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設計中對它們做出了解決 ，但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意，如壓力計算時的公式的選用、凸凹模間隙的計算、卸件頂件裝置選用、模架的選用與調整，都可以進行進一步的調整，使生產效率提高。因為工件的形狀規(guī)則對壓力的計算可以直接用公式直接計算，然而對各個方面

26、的設計都需要更近一步的學習和查閱更多的資料。 在此設計過程中，凸，凹模的設計是一個難點,但是通過我的努力以及在老師的指導下完成了。本模具設計的并非是完美的，但是這對我以后的工作產生了很大的影響，使我掌握了一些模具設計的方法，由于能力有限，設計中難免有疏漏之處，懇請老師給予指正。機械加工工藝過程卡機械加工工藝過程卡片產品型號零（部）件圖號01產品名稱零（部）件名稱凹模共（ ）頁第（ ）頁材料牌號 9mn2v毛坯種類鍛造毛坯毛坯外型尺寸每個毛坯可制件數1每臺件數備注工序號工序名稱工 序 內 容車間工段設備工 藝 裝 備工時準終單件1下料下料:備料車間鋸床2鍛造3退火4檢驗5刨6磨7劃線8加工各孔各

27、個螺釘、銷釘孔與下模座配鉆孔配鉸模具車間立鉆z525平行夾頭9熱處理檢驗硬度硬度為6062hrc熱處理車間致謝光陰使箭，轉眼三年的大學生活一晃而過，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入繁蕪的社會中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科類學校的學生，做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情。畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作。在學校中，我們主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過

28、畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。在設計中遇到很多難題，由于有了課程設計的經驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經驗對我以后的工作一定大有益處。 最后，再次感謝各位老師特別是我的指導老師于

29、杜偉老師在這一段時間給予無私的幫助和指導，并向他們致意深深的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負他們給予我的知識。參考文獻【1】實用模具技術手冊 陳錫棟、周小玉主編 機械工業(yè)出版社【2】實用模具設計與制造 許發(fā)樾主編 機械工業(yè)出版社【3】中國模具設計大典 中國機械工程學會、中國模具設計大典編委會 江西科學技術出版社【4】模具材料應用手冊 林慧國、火樹鵬、馬紹彌主編 機械工業(yè)出版社【5】模具制造工藝與設備 模具設計與制造技術教育叢書編委會編 機械工業(yè)出版社【6】模具設計與制造簡明手冊（第二版） 馮炳堯、韓泰榮、蔣文森編，丁戰(zhàn)生審 上?？茖W技術出版社【7】模具制造手冊（第二版） 模具制造手冊編

30、寫組編寫 機械工業(yè)出版社【8】沖壓模具簡明設計手冊 郝濱海編 化學工業(yè)出版社【9】沖壓模具圖冊 楊占堯編 高等教育出版社【10】沖壓模具設計與制造 劉建超、張寶忠編 高等教育出版社緒論此次設計的課題為底座的模具設計，所用材料為20鋼，是一種力學性能和好的中碳鋼。此次設計是對大學三年所學知識的一個實踐，主要的設計意義在于要認真掌握沖壓模具設計的設計要點、設計的具體思路和步驟，知道如何運用資料進行設計，然后自己尋找出一條具體的設計思路完成此次的模具設計，并能夠用與實際的生產。在完成大學三年的課程學習，生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加

31、工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。在我國，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15左右的增長速度快速發(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

32、有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速的發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng)；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維cad，并陸續(xù)開始使用ug、pro/e、i-deas、euclid-is等國際通用軟件，個別廠家還引進了moldflow、c-flow、dynaform、optris和magmasoft等cae軟件，并且成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制

33、造技術已經取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構 和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具cad/cae/cam技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計周期等方面作出了貢獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析kmas軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模具、汽車覆蓋件模具合乎級進模cad/cae/cam軟件，上海交通大學模具cad國家工程研究中心開發(fā)的冷沖壓模具和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模cad軟件等在國內模具行業(yè)擁有不少的的用戶。雖然中國模具工業(yè)在

34、過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；cad/cae/cam技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型，精密、復雜和長壽命的模具依賴進口。未來沖壓模具的發(fā)展趨勢模具行業(yè)在今后的發(fā)展中，首先要更加關注其產品結構的戰(zhàn)略性調整，使結構復雜、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)要緊緊的跟著市場的需求發(fā)展。沒有產品的需求、產品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術進步，也就沒有模具產品的上規(guī)模、上檔次。如汽車生產中90以上的零部件，都要依賴模具成型，在珠三角和長三角，為汽車行業(yè)配套

35、的模具產值增長達40左右。而模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。其次，要積極推進中西部地區(qū)模具產業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達地區(qū)和不發(fā)達地區(qū)的差距。中西部很多地區(qū)已經意識到模具產業(yè)的發(fā)展對制造業(yè)的重要作用。如陜西、四川、河北等模具生產有了很大的發(fā)展，河北興林車身制造集團有限公司作為河北泊頭地區(qū)的骨干企業(yè)帶動了一片模具企業(yè)的開拓；四川宜賓普什模具有限公司憑借強有力的資金投入，將在未來寫下新的篇章。第三，要積極推進模具企業(yè)特別是國有企業(yè)的體制的創(chuàng)新，轉換經營機制，大力發(fā)展混合所有制經濟，明確產權和完善法人治理結構。充分發(fā)

36、掘企業(yè)發(fā)展的內在動力。要積極推進中、西部地區(qū)工業(yè)基礎較好地區(qū)的制造業(yè)大中型企業(yè)主輔分離，使其模具車間、分廠在不太長的時間里，采用多種有效實現(xiàn)形式，轉換機制，大力發(fā)展產權明晰、獨立自主經營，適應市場運作和模具生產快速反應的現(xiàn)代專業(yè)模具企業(yè)，培養(yǎng)能代表行業(yè)水平的“龍頭”企業(yè)，帶動地區(qū)產業(yè)鏈的發(fā)展。第四，用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的制造水平，是推動模具工業(yè)技術的關鍵環(huán)節(jié)。cad/cae/cam技術在模具工業(yè)中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發(fā)生了重大變革。再有，模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數控精密高效加工設備，如五軸加工機床、高速銑等。超精加工手段也、大量用于加工。

37、我們期待模具行業(yè)的明天更加迅速發(fā)展！1 零件的工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。對于本工件的沖裁工藝性本章主要從以下幾個方面進行分析。1.1 沖裁件的結構工藝性 該零件為彎曲件，尺寸較大，厚度適中，兩邊結構對稱，不但排料方便，也可使凸凹模在彎曲時受力均勻。此工件的內形和外形有的圓角，避免了尖角沖裁帶來的不便，便于模具設計和加工，減少了熱處理開裂以及沖裁時尖角處的崩刃和快速磨損。零件低部的8個孔與直壁之間滿足關系式。1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 該零件的經濟公差等級在it13以下，角度公差大于，各個孔之間的距離也符合沖孔最小的距離。零件圖中對表面粗糙度未做特殊要求，

38、故在沖裁時只要求工件表面無明顯的劃痕即可，斷面粗糙度取。分析適合沖壓加工。1.3 沖裁件的材料分析 沖壓生產中沖壓件材料的質量直接影響到沖壓工藝設計和沖壓件的質量。此工件所用材料為20鋼，具有好的沖壓性能和力學性能，很適合制作底座類零件。2 工藝方案的確定 在沖裁工藝性分析的基礎上，根據沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。 沖壓該零件所需的基本工序為沖孔、落料、彎曲；按先后順序組合，可有以下幾種初選方案： 方案一：落料彎曲沖孔，采用單工序模生產； 方案二：落料沖孔彎曲，單工序模生產； 方案三：落料、沖孔、彎曲，復合

39、沖壓，采用復合模生產； 方案四：沖孔、落料、彎曲級進沖壓，采用級進模生產。 方案一、二屬于單工序沖壓，由于此制件生產批量較大，尺寸又較大，采用這兩種方案，模具結構簡單，壽命長，但是工序分散，生產率低，操作不安全，需要模具、壓力機和操作人員較多，勞動量大，占用設備多。 方案三只需一副模具，工序比較集中，占用設備和人員少，生產率高，盡管模具結構較方案一復雜，但是由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難，所加工的工件精度也較高。 方案四也只需要一副模具，生產效率高，但模具結構比較復雜，送進操作不方便，加之本工件的尺寸較大，所生產的制件精度低。 通過對以上四種方案比較，選用方案三最適合此工件的加工

40、復合模生產。3 工藝計算3.1 毛坯尺寸及相對彎曲半徑的計算 式中：r=彎曲半徑（）； t=料厚（）； 由可見，制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應先求彎曲中性層曲率半徑由中性層的位置計算公式： 查文獻1，應變中性層位移系數x=0.429 則。 由圓角半徑較大（）的彎曲件毛坯長度計算公式： 式中： 彎曲件毛坯展開長度（）； 彎曲件各直線段長度總和（）； 彎曲件各彎曲部分中性層展開長度之和； 由圖可知 所以 3.2 排樣及相關計算 由于該工件尺寸較大，外形簡單，所以采用有廢料直排的排樣方式，查表可得： ；3.2.1 條料寬度 查有關文獻2可得，選板料規(guī)格為，每塊可按規(guī)格為剪條料17條，材料利用率可達

41、。 圖3.1.01 沖裁件排樣3.2.2 計算材料利用率 由材料利用率通過計算公式： 式中：得到制件的總面積（）； 一個步距的條料面積（）；得 3.3 沖壓力計算 完成本制件所需的沖壓力由沖裁力、彎曲力以及卸料力、推件力組成，不需要計算彎曲時頂料力和壓料力。 即 3.3.1 沖裁力 式中： 沖裁力； l沖裁周邊長度； t 材料厚度； 材料的抗拉強度； ； 查表3可得 ； 計算得 3.3.2 彎曲力 為有效控制回彈，采用校正彎曲。 校正彎曲力的計算公式：；式中：a變形區(qū)投影面積； p單位校正力（mp); 查表4得單位校正力p取值 p=90mp; 3.3.3 卸料力 查表5得 所以 3.3.4 卸

42、料力 式中：n同時卡在凹模內的沖裁件數，一般取35，本工件取n=5 查表得： 所以 3.3.5 沖裁件工藝總力此沖裁件的工藝總力是沖裁力、彎曲力和卸料力之和 3.4 初選壓力中心 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為沖壓力中心。要使模具正常的工作，必須使壓力中心與模柄的中心線重合，從而使壓力中心與所選沖壓設備滑塊的中心相重合。否則在沖壓時將產生彎矩使沖壓設備的滑塊和模具發(fā)生歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍并使沖壓設備和模具的導向機構產生不均勻磨損。因為該制件是軸對稱零件，所以重心在對稱中心線上，計算壓力中心時僅考慮如圖所示 x方向的值，具體表示如下圖所示。 圖3.4.01 壓力中心圖

43、 由計算結果可看出壓力中心偏移坐標原點數值不小，需要考慮，在模具裝配時需要使壓力中心與模柄中心線重合。4 工作部分尺寸計算4.1 彎曲模工作部分尺寸計算4.1.1 彎曲凸模的圓角半徑 由于彎曲件的相對彎曲半徑較小，所以凸模的圓角半徑等于彎曲件的彎曲半徑，即，越小，則回彈越小。4.1.2 彎曲凹模的圓角半徑 凹模圓角半徑r不能過小，否則彎矩的力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑進時阻力增大，從而增加彎曲力，并使毛坯表面察傷。 由于該零件屬于對稱壓彎件，則其兩邊的凹模圓角半徑應一致，否則壓彎時毛坯產生偏移。 生產中，按照材料的厚度決定凹模半徑時， 在此取 該制件， 則4.1.3 彎曲凸模和凹模之間的間隙 該

44、制件為幾字形件，凸模和凹模間隙對彎曲件回彈，表面質量和彎曲力均有很大的影響，間隙越大，工件的誤差越大，間隙過小，又會使零件邊部壁厚減薄，降低凹模壽命。 凸、凹模的單邊間隙z，按下式計算： 查表6得 式中： 彎曲凸模和凹模的單邊間隙 材料厚度基本尺寸 材料厚度的上偏差 間隙系數4.1.4 彎曲凸模和凹模寬度尺寸計算 由于該工件沒有標外形尺寸公差，查表得公差標注如下：圖5.01 工件尺寸標注 模具以凹模為基準件，間隙取在凸模上制造。 式中：彎曲件寬度的最大尺寸； 凸模寬度； 彎曲件寬度的尺寸公差； 、凸模和凹模的制造偏差，一般按it9級選用。4.2 落料模刃口尺寸計算 此零件的落料件為簡單的矩形件

45、，沖裁此工件的凸、凹模相對簡單，精度容易保證，所以采用分別制造法加工。圖5.02 落料凹模刃口尺寸由表查7得 ， 由公差表查得工件的尺寸公差如上圖所示。對于邊長168，??；尺寸55.853，取。 查表8得，尺寸偏差與磨損系數：，。 制造偏差：， 模具制造公差是查表9所得，校核滿足 。4.3 沖孔刃口尺寸計算 該工件沖孔時，以凸模為設計基準，首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。 由于工件的孔為異形孔，則計算如下： 孔心距： 校核： 合適。5 模具總體設計5.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，此工件采用復合模沖壓，所以模具為復合模。5.2 定位方式的選擇因為此模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側壓裝置。控制條料送進步距采用固定擋料銷定位。5.3 卸料、出件方式的選擇 因為工件厚度為1.2mm，相對較厚，工件尺寸較大，卸料力也比較大，故采用固定卸料板，又因為是復合模，采用彈性打件裝置，并利用裝在壓力機臺下的標準緩沖器提供壓邊力。5.4 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質量，以及考慮到送料，模具安裝，該復合模具采用后側導柱的導向方式。6 主要零部件設計6.1 工作零件設計此模具中的工作零件主要有：沖孔凸模、落料凹模、落料凸模和彎