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大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與信息工程學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
摘 要
模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，它在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。本次綜合實訓(xùn)設(shè)計密封件的復(fù)合沖壓模具，從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計再到工藝計算，一直到最后的模具裝配圖。同時，模具也是機械制造業(yè)中技術(shù)先進、影響深遠的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點,被廣泛應(yīng)用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車性能不斷提高，汽車零部件中對高精度、形狀復(fù)雜鍛件的需求量越來越大，鍛造新工藝、省材、節(jié)能工藝等技術(shù)的開發(fā)對于新型汽車零件的生產(chǎn)尤為重要。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)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量 進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。
本文主要是以密封件為例，設(shè)計和制定密封件的工藝設(shè)計和工藝設(shè)備的選擇以及沖壓模具設(shè)計。
關(guān)鍵詞： 密封件； 工藝設(shè)計； 沖壓模具； 模具設(shè)計
Abstract
With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety.
Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure,floatcompressedneceengththdirectionprocedurework.The?inverted?pendulum?is?a?typical?high?order?system,?with?multi?variable,?non-linear,? strong-coupling,?fleet?and?absolutely?instable.?It?is?representative?as?an?ideal?model?to?prove?new?control?theory?and?techniques.?During?the?control?process,?pendulum?can?effectively?reflect?many?key?problems?such?as?equanimity,?robust,?follow-up?and?track,?therefore.This?paper?studies?a?control?method?of?double?inverted?pendulum?.?First?of?all,?the?mathematical?model?of?the?double?inverted?pendulum?is?established,?then?make?a?control?design?to?double?inverted?pendulum?on?the?mathematical?model,?and?determine?the?system?performance?index?weightmatrix?,??by?using?genetic?algorithm?in?order?to?attain?the?system?state?feedback?control?matrix.?Finally,?the?simulation?of?the?system?is?made?by?.?After?several?test?matrix?value?the?results?are?not?satisfactory?response,?then?we?optimize?matrix?by?using?Genetic?Algorithm.?Simulation?results?show:?The?system?response?can?meet?the?design?requirements?effectively?after?Genetic?Algorithm?optimization.?Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and otherfood, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structuredesign.
Key word: pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop；Fout degreesfreedom
目 錄
摘要............................................................................................................2
Abstract.....................................................................................................3第一章緒論 9
1.1模具工業(yè)簡介........................................................................................................................5
1.2模具分類..................................................................................................................................5
1.3沖壓模具簡介........................................................................................................................5
1.4我國沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢.....................................................................................6
1.5沖壓加工的特點.....................................................................................................................6
第二章零件的工藝分析擬定 6
2.1沖裁件的工藝性分析 7
2.1.1 選擇雙面間隙 8
2.1.2沖裁模刃口尺寸計算原則 9
2.1.3沖孔和落料刃口尺寸計算 9
2.2確定沖壓工藝方案 10
2.3選擇模具結(jié)構(gòu)形式 12
2.3.1 模具的形式 13
2.3.2 定位裝置 14
2.3.3卸料裝置 15
2.3.4.導(dǎo)向零件 16
2.3.5.模架 17
第三章必要的工藝計算 17
3.1排樣設(shè)計與計算 21
3.2計算沖壓力 21
3.3計算模具壓力中心 22
3.4計算模具刃口尺寸 23
第四章密封件復(fù)合模主要零件的設(shè)計計算 24
4.1落料凹模? 25
4.2沖孔凸模長度及強度校核? 25
4.3凸凹模長度確定及壁厚校核? 26
4.4凸凹模固定板尺寸? 27
4.5墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計 28
4.6卸料板的設(shè)計 29
4.7模座的選擇 30
第五章壓力機校核? 31
5.1模柄孔的校核? 32
5.2模具閉合高度的校核? 33
5.3壓力機工作臺尺寸的校核? 34
5.4沖裁力校核 34
第六章繪制模具總裝配圖 35
總結(jié) 36
致謝? 37
參考文獻 38
第一章緒論
1.1模具工業(yè)簡介
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。
隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，模具技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢。1. 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展2.模具制造向精密、高效、復(fù)合和多功能方向發(fā)展。3.快速經(jīng)濟制模技術(shù)得到應(yīng)用。4.特種加工技術(shù)有了進一步的發(fā)展。5.模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。6.模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速。7.模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同。
在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。
1.2 模具分類
模具分為冷沖壓模具、熱鍛模具、塑料模具、鑄造模具、橡膠模具和玻璃模具等。模鍛的分類根據(jù)設(shè)備不同，模鍛分為錘上模鍛，曲柄壓力機模鍛，平鍛機模鍛，摩擦壓力機模鍛等。錘上模鍛所用的設(shè)備為模鍛錘，通常為空氣模鍛錘，對形狀復(fù)雜的鍛件，先在制坯模腔內(nèi)初步成形，然后在鍛模腔內(nèi)鍛造。精密模鍛則是在模鍛基礎(chǔ)上發(fā)展而來，能夠鍛造一些復(fù)雜形狀，尺寸精度高的零件，如：錐齒輪，葉片，航空零件等。在模鍛錘或壓力機上用鍛模將金屬坯料鍛壓加工成形的工藝。
汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國模具行業(yè)在2007年還呈現(xiàn)出三大亮點：
一、是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出，如已生產(chǎn)出了單套重量達到100噸的巨型模具及型腔精度達到0.5μm的超精模具和能與2500次/分高速沖床相匹配的精密多工位級進模等；模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進一步提高，如廣東模具企業(yè)的模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率大都已達到或超過了80%等；行業(yè)結(jié)構(gòu)進一步改善，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。
二、是行業(yè)骨干隊伍正快速形成，集群式生產(chǎn)方式得到進一步發(fā)展，勞動生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有80多家重點骨干企業(yè)，現(xiàn)在，年產(chǎn)模具5000萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有100家左右。骨干隊伍正在起著帶動行業(yè)的作用。繼2006年之后，全國的模具城得到了進一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長25%以上。模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率比上年有10%以上的提高。
三、是國際合作進一步發(fā)展，中國模具正在加速融入世界，因而也為中國模具今后的進一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業(yè)2007年國際合作方面的活動都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著。在中國模具工業(yè)2007年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費用不斷上漲，2007年又比上年漲了20%左右，致使模具企業(yè)利潤空間進一步受擠壓，利潤率進一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求，高層次人才的正常流動現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時，人才素質(zhì)也亟待提高。
隱憂之三是在模具行業(yè)國內(nèi)外市場前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投入，致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對促進模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預(yù)示著企業(yè)今后的競爭更為劇烈。競爭會不會造成今后的大調(diào)整而累及行業(yè)發(fā)展，這已引起一些業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)憂。目前，在部分領(lǐng)域，尤其在中低檔市場上，競爭已造成因相互過度壓價而損害產(chǎn)品質(zhì)量的狀況。
隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國外先進水平落后許多，這對今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術(shù)落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國模具行業(yè)中也不乏可與世界先進水平相媲美的企業(yè)，有些產(chǎn)品也并不比世界先進水平差，但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言，我們必須承認(rèn)落后，而且總體來說，不是落后一點點，而是落后了許多?？傮w落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動生產(chǎn)率等方面與國際先進水平相比有著較大差距。此外，當(dāng)然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。
1.3沖壓模具簡介
沖壓模具(StampingTooling)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。
沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特征分類：
根據(jù)工藝性質(zhì)分類
（1）沖裁模沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
（2）彎曲模使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
（3）拉深模是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。
（4）成形模是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
1.4我國沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
改革開放以來，隨著 民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增 。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。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，們已經(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。而模具制造 整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一， 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。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、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，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)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(shù)已取得很大進步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)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(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CA國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模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(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
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)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進口。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)。達到一要求急需發(fā)展如下幾項：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正CAD/CAM/CAE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，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)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。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。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T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)控銑床及工中心上，實現(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CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火銑削加工電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。
(5)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)件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(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)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7)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。
(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或 定位盤；有完整的機具、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)。CNC雕刻機在國內(nèi)的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關(guān)加工廠和使用單位時刻以敏銳的眼光盯著廠家的動向，這也是身為雕銑機主機生產(chǎn)廠一點也不敢松懈的真正原因所在。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器打工的苦澀局面。那么什么樣的機床才是好機床？我們認(rèn)為好機床的定義是這樣的：能夠在短期內(nèi)收回投資的機床才是好機床。數(shù)控機床的設(shè)計使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準(zhǔn)，這樣花錢和掙錢的比例關(guān)系將直接影響您的生意，所以仔細(xì)分析功能進行選型是有效（CNC?engraving?and?milling?machine），嚴(yán)格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機床（HSC?MACHINE）。還是讓我們首先搞清楚三個機型區(qū)別：
1、數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備
2、數(shù)控雕銑機用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設(shè)備
3、高速切削機床用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設(shè)備深入分析上述設(shè)備的結(jié)構(gòu)可以幫我們做出正確的選擇
一、從機械角度機床的機械分為兩個部分，移動部分和不移動部分：工作臺，滑板，十字花臺等為移動部分，床座，立柱等為非移動部分
1、數(shù)控銑加工中心。非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求非常好優(yōu)點：能進行重切削；
缺點：由于移動部分同樣龐大，犧牲了機床靈活性，對于細(xì)小的部分和快速進給無能為力。
2、 數(shù)控雕銑機非移動部分鋼性要求好移動部分鋼性要以靈活為前題下，盡可能的輕一些，同時保持一定的鋼性。優(yōu)點：可進行比較細(xì)小的加工，加工精度高。對于軟金屬可進行高速加工；缺點：由于鋼性差所以不可能進行重切削。
1.5沖壓加工的特點
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備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)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(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。
沖壓在現(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、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%以上，多則90%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)中采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門就必須要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代。
與其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點：
(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。
(2)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。
(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，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強度和剛度均較高。
(4)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。
但是，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)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。
第二章零件的工藝分析擬定
2.1、沖裁件的工藝性分析
（1）材料45#是碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的沖壓性能。
（2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單。孔邊距遠大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。
（3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差，屬自由公差，按IT14級確定工件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。
2.1.1 選擇雙面間隙
沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命的影響很大。因此，設(shè)計模具時一定要選擇一個合理的間隙。間隙在這個范圍內(nèi)，就能得到質(zhì)量合格的沖裁件和較長的模具壽命。這個間隙范圍就稱為合理間隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙（），最大值稱為最大合理間隙（）。
由表查得，
表5-1 沖裁模初始雙面間隙z（）
2.1.2 沖裁模刃口尺寸計算原則
沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來越大。落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計落料模時，以凹模為基準(zhǔn)；設(shè)計沖孔模時，以凸模尺寸為基準(zhǔn)?？紤]到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計落料凹模時，凹模基本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。確定沖模刃口制造公差時，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過?。?，會使模具制造困能，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有可能不合格，會使模具的壽命降低。
刃口加工的方法有兩種，一種是凹模與凸模分別加工法，另一種是凸模與凹模配合加工法配作法。
采用凸模凹模分開加工時，應(yīng)在圖樣上分別標(biāo)注凸模凹模刃口尺寸與制造公差，為了保證間隙值應(yīng)滿足下列關(guān)系式：
當(dāng)出現(xiàn)的情況，當(dāng)大的不多時可以適當(dāng)調(diào)整以滿足上述條件，這時凸凹模的公差直接按公式，和確定。如果出現(xiàn)時，就采用配做法。
配作法就是先按設(shè)計尺寸制造出一個基準(zhǔn)件（凸?；虬寄＃缓蟾鶕?jù)基準(zhǔn)件的實際尺寸按間隙配制另一個零件。
2.1.3 沖孔和落料刃口尺寸計算
沖孔刃口計算：
，，
，，，
表5-2 沖孔凸模、凹模的極限偏差
基本尺寸
凸模極限下偏差
凹模極限上偏差
-0.020
+0.020
+0.025
+0.030
—0.025
+0.035
進行調(diào)整:
查表5-3得
將已知數(shù)據(jù)和查表結(jié)果帶入公式：
表5-3 系數(shù)
材料厚度t/mm
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差/mm
落料刃口尺寸計算：
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此屬于第一類尺寸。
，
===
===
===
===
凹模磨損后變小的尺寸，為第二類尺寸。
===
其中、、為不變尺寸
=
2.2、確定沖壓工藝方案
該零件（如右圖）包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
2.3、選擇模具結(jié)構(gòu)形式
2.3.1模具的形式
此工件有兩個孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外此工件無較高平直度要求，工件要求精度也較低，沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工作表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強度不足。所以從操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。
2.3.2定位裝置
采用擋料銷縱向定位，安裝在卸料板上，并在凹模板開設(shè)讓位孔。
2.3.3卸料裝置
1.條料的卸除 采用彈性卸料板。因為是倒裝式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。
2.工件的卸除 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。
3.沖孔廢料的卸除 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凹凸模內(nèi)積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。
2.3.4導(dǎo)向零件
導(dǎo)向零件有許多，如用導(dǎo)板導(dǎo)向則在模具上安裝不便，而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用鋼珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進行導(dǎo)向，則雖然導(dǎo)向精度高，壽命長，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以不采用；針對這次加工的產(chǎn)品精度要求不高，采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套進行導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。
2.3.5模架
若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對稱分布，受力平衡，滑動平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個方向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料。操作者視線不被擋住，結(jié)構(gòu)比較緊湊,本設(shè)計決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
第三章 必要的工藝計算
3.1排樣設(shè)計與計算
1、單直排
a、搭邊。查《沖壓模具設(shè)計與制造》，確定搭邊直a、a1
t = 8 mm，工件間a1 =7 mm。
側(cè)搭邊 a = 6mm。
b、條料寬度。采用無側(cè)邊裝置，所以
B=（D+2a）= （160+7+7）= 174mm
式中——條料寬度的單向偏差，mm，查表得=-0.15mm
c、送料步距：
S = L + a =100 +6 = 106 mm
d、材料利用率
利用CAD軟件，查得其面積為1163.542mm
條料一個步距內(nèi)的面積為45×34=1530 mm
=100%=100%=76.04%
排樣圖如下：
3.2計算沖壓力
沖裁力公式為
P= P+ P
式中 P —— 沖裁力；
P—— 沖孔沖裁力；
P——落料沖裁力。
（1） 沖孔沖裁力P孔。
P= Pt
式中 L ——沖孔周長；
t ——材料厚度，t=8mm；
——材料抗拉強度，MPa，查手冊，2A14，=375~460MPa，取=400MPa。
所以 P = Lt=（2×3×2+2×8）×1×400=35168N
（2） 落料沖裁力P落。
P= Lt
所以 P= Lt=（++26×4）×1×4 00
=77605.3N
（3） 卸料力P。
P= K× P
式中 P——卸料力；
K——卸料系數(shù)，查表K=0.04~0.05，取K=0.04。
所以 P= K× P=0.04×77605.3N=3104.212N
（4） 推件力P
P = KPn
式中 K——推料系數(shù)，查表取K=0.055；
n——同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取n=3。
所以 P = KP n=0.055×35168×3N=5802.72N
（5） 總沖壓力P總。沖裁時，壓力機的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的沖壓力為
P =P+ P+ P= P+ P+ P+ P=77605.3+3104.212+35168+5802.72 N=121680.26N122KN
初選壓力機型號為：JH23—25。
該壓力機的主要參數(shù)：
公稱壓力250KN
滑塊行程75mm
最大封閉高度260mm
封閉高度調(diào)節(jié)量55mm
工作臺尺寸560×370
模柄孔尺寸40×60
3.3 計算模具壓力中心
由于該零件關(guān)于中心對稱，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點上。
3.4計算模具刃口尺寸
落料 設(shè)工件的尺寸為,根據(jù)計算原則，落料以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。
=（）
D=（D）
=（D）
沖孔 設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基準(zhǔn)尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。
d=(d+x)
d=(d+z)=(d+x+z)
孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中，在工件上沖出孔距為L兩個孔時，其凹模型孔中心距可按下式確定。
L=L
上述式中： 、D ——落料凹、凸模尺寸；
d、 d ——沖孔凸、凹模尺寸；
D ——落料件的最大極限尺寸；
d ——沖孔件孔的最小極限尺寸；
L、 L ——工件孔心距和凹?？仔木嗟墓Q尺寸；
——工件制造公差；
z——最小合理間隙；
x ——磨損系數(shù)；
——凸或凹模的制造公差，可按IT6~IT7級來選取，也可查選取，或?。ǎǎ?。
為了保證初始間隙不超過Z即++,和選取必須滿足以下條件：
+
外形由落料獲得， 16由沖孔同時得到：
查表得：Z=0.1mm,Z=0.14mm,
則 Z-Z=(0.14-0.1)mm=0.04mm
由于尺寸為自由公差，均為IT14級，所以×=0.5mm
設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則
沖16孔：
d=(d+×)=(16+0.5×0.43) =16.215mm
d=( d+ Z)=(16.215+0.1)=16.315mm
校核：+
0.011+0.0180.14-0.1
0.029<0.04（滿足間隙公差條件）
落料
D=(D- ×)=(30-0.5×0.15) =29.925mm
D=( D- Z)=(29.925-0.1)=29.825mm
校核：+
0.012+0.0080.14-0.1
0.002<0.04（滿足間隙公差條件）
符合精度要求。
第四章密封件復(fù)合模主要零件的設(shè)計計算
4.1落料凹模
1）厚度H
H=K
式中 K——修正系數(shù)，查表K=1.25；
P——落料沖裁力，N，P=77605.3N=78KN。
代入 H=1.25×=24.7mm
取H=20mm
2）長度和寬度L、B
L=l+2W
式中 W——垂直于送料方向的凹模型孔壁間最大距離。
W1.2 H=1.2×20=24mm
所以 L= l+2W=25×2+12+24×2=110mm
B= B+2W=26+24×2=74mm
取 L=120mm
B=70mm
由于凹模內(nèi)要設(shè)置推件塊，為了使模具加工簡單，將凹模分成兩塊：凹模板和空心墊板，每塊板的厚度各為10mm。
4.2 沖孔凸模長度及強度校核
1）沖孔凸模長度L.
L=H+l
H=(0.6~0.8)H
H=K
l= H
以上各式中 H——凸模固定板厚度；
H——沖孔凸模厚度；
P——沖孔沖裁力；
K——系數(shù)；
l——凸模自由長度；
H——落料凹模厚度，H=20mm。
所以H=K=1×=15.2mm，取H=16mm
H=(0.6+0.8)H=(0.6~0.8)×16 = 9.6~12.8mm，取H=10mm
l= H=20mm
所以L= H+l=10+20=30mm
2）凸模強度——壓應(yīng)力校核
校核公式為：
式中 P——沖孔沖裁力，N，P=7536N，
F——凸模最小斷面積，F(xiàn)=r=3.14×3×3=28.26mm，
[]——凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa，材料為Cr12，查手冊，[]=(1000~1600)MPa,取[]=1200MPa.
因為 ==266.7MPa<[]
所以凸模強度符合要求。
4.3 凸凹模長度確定及壁厚校核
1）凸凹模長度H確定
H=H-F+H-1+H=50-20+10-1+20=59mm60mm
式中 H——彈簧的自由長度，mm，H=50；
F——彈簧壓縮量，mm；
H——卸料板厚度，mm，取H=10mm；
H——固定板厚度，mm，取H=20mm。
2）凸凹模壁厚校核。
查表，倒裝復(fù)合模最小壁厚n=2.7mm，（料厚t=1mm）
此例中n=6-3=3mm> n
所以滿足最小壁厚n> n的要求。
4.4 凸凹模固定板尺寸
凸凹模形狀為矩形120×70,厚度取20mm，與凸凹模過盈配合。
4.5 墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計
理論上，確定是否需要墊板的方法如下：
條件：沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時需要凸模端部與模座之間加上一塊強度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。
式中 ——凸模端面壓應(yīng)力，MPa；
——模座材料許用壓應(yīng)力，鑄鐵約為100MPa，鋼約為200MPa；
P——沖裁力，N；
F——凸模上端面面積，mm；
D——凸模上端面直徑，mm。
墊板形狀和凸模固定板一致，矩形，墊板厚度一般為3~10mm。
墊板材料常用T7或T8工具鋼，熱處理硬度為48~52HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度R0.32~0.63um。
本例中上模部分已有墊板。下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板：本例中，由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合，所以其表面積按固定板面積計算，很顯然不需要加墊板。因為加墊板之后與沒加之前（下表面積）沒有區(qū)別。
4.6卸料板的設(shè)計
1）卸料板的形狀和尺寸。
卸料板取矩形板，厚度為H=10mm，卸料板材料選A3或（45鋼），不用熱處理淬硬。
2）卸料板上成形孔的設(shè)計。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1~0.3mm。
4.7 模座選擇
由于模板周界為120×70mm，所以選
上模座 125×80×30 GB/T2855.5—1990
下模座 125×80×30 GB/T2855.6—1990
材料 HT200 GB9436—88 閉合高度最小140mm，最大165mm。
導(dǎo)柱20×130 GB/T2861.1—1990
導(dǎo)套20×70×28 GB/T2861.6—1990
第五章壓力機校核
初選壓力機型號為：JH23—25.
該壓力機的主要參數(shù)：公稱壓力250KN 滑塊行程75mm 最大封閉高度260mm
封閉高度調(diào)節(jié)量55mm 工作臺尺寸560×370 模柄孔尺寸40×60
1.模柄孔的校核
模柄的尺寸為40×80，上模座厚度為30mm，則模柄伸出上模座的高度為50mm<60mm，因此合適。
2.模具閉合高度的校核
模具的閉合高度H=30+15+10+10+10+60+30-1=164mm，而壓力機的最大封閉高度260mm，其調(diào)節(jié)量為55mm，則壓力機的最小閉合高度為205mm，大于模具的閉合高度，可以在模具下模座下加墊板，所以此項也可滿足要求。
3.壓力機工作臺尺寸的校核
查手冊，該型號模座的外形尺寸為：194×142mm，壓力機的工作臺尺寸為560×370mm，符合每邊留出60~100mm的要求，用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板，所以合適。
4.沖裁力校核
沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力P為122KN<壓力機的公稱壓力250KN，所以合適。
綜上所述：型號為JH23—25的壓力機符合要求。
第六章 繪制模具總裝配圖
結(jié) 論
在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進度本文所設(shè)計的是管套壓裝專機的設(shè)計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。
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致 謝
在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識，實事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。
經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。
四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。