【正文】 ..... 53 附錄： ...................................................... 54 外文資料和中文翻譯 ...................................... 54 本科畢業(yè)論文 第一章 前言 選題的目的 １、通過調(diào)研目前市場上的各種冷沖模具，設(shè)計出性價比更高更合理的冷沖模結(jié)構(gòu)，更好的解決目前零件加工的問題。這樣可以加快產(chǎn)品整個流程進度，占領(lǐng)消費者心智市場，為以后同產(chǎn)品之間的價格競爭積累資源 。 本次畢業(yè)設(shè)計的 任務(wù) 是設(shè)計一套機架框冷沖模具。 本科畢業(yè)論文 摘要 在激烈的市場競爭中 ,產(chǎn)品投入市場的快慢往往是成敗的關(guān)鍵。模具是高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)工具 ,其開發(fā)周期占整個產(chǎn)品開發(fā)周期很大的比重 ,能否縮短開發(fā)周期就成為了產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵 ,而在工業(yè)工程應(yīng)用日益廣泛的今天 ,縮短模具開發(fā)的周期就成為一種必然趨勢。一方面，通過利用各種國家標準和力學(xué)分析設(shè)計出一套實用性強的模具；另一方面，通過利用 Pro/E、 CAD 等電腦軟件技術(shù)來縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。 關(guān)鍵詞 ：機架框冷沖模具 落料模 沖孔模 彎曲模 凸模 凹模 落料力 沖孔力 卸料力 彎曲力 頂件力 本科畢業(yè)論文 Abstract In the fierce market petition, product speed to market is often the key to success. Mold is high quality, high efficiency of production, The development cycle takes large share of the whole product development cycle ， shorten the product development cycle or not has bee the key to success， but used widely in industrial engineering today, to shorten the development cycle of mold has bee an inevitable trend. The content of this graduation project is to design a set of the cold die to make the rack frame. On the one hand, through the use of national standards and mechanical analysis to design a practical mold。 樹立正確的設(shè)計思想，為以后在工作中遇到相關(guān)問題提供解決依據(jù)，同時培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能，提高分析解決實際問題的能力，領(lǐng)會基本理論和深化理論知識，檢驗學(xué)生綜合素質(zhì)與實踐能力。如調(diào)查研究、查閱文獻和收集資料并進行分析的能力；制訂設(shè)計或試驗方案的能力；設(shè)計、計算和 CAD 軟件 繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。 作為工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，模具以其利用率高 、 耗能低 、 產(chǎn)品性能好 、 生產(chǎn)效率高和成本低等顯著特點在汽車 、 飛機 、 工程機械 、 動力機械 、 輕工 、 日用五金等制造業(yè)中作用極為重要 ,其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。 本科畢業(yè)論文 第二章 沖壓 的基本知 識 沖壓的基本工序 冷沖壓是機械中常見的一種金屬加工方法。冷沖壓可既可以加工金屬材料，也可以加工非金屬材料 ]1[ 。它能使較薄金屬材料沖制成尺寸大、質(zhì)量小、強度及剛度都較高的金屬制件。可以說冷沖壓是一種不能用其他加工方法替 代的加工方法。冷沖壓既不同于鍛壓加工，不需要對金屬材料加熱，也不同于常見的金屬切削，它是一種節(jié)能、無切屑的加工方法。 ，用冷沖模使金屬材料變形，因此，沖壓件基本上保持了模具工作部分的形狀和尺寸精度。 沖壓生產(chǎn)操作簡單，因而易實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)率高。 、難度大千上萬乃至上億個制件，加之沖壓生產(chǎn)率高，因而在大批量生產(chǎn)的條件下，沖壓成本及低。根據(jù)材料的變形特點及工廠現(xiàn)行的習(xí)慣，沖壓的基本工序可分為分離工序與塑性變形工序兩大類 ]10[ 。 主要沖壓工序的分類及特征可見下表 。和其他加工方法相比，沖壓加工概括起來有如下特點： (1)在設(shè)備和模具的作用下能得到其他加工方法不易得到的形狀復(fù)雜、精度一致的制件。 (3)沖斥生產(chǎn)的材料利用率高，模具壽命較長，故而極大地降低了沖壓件的生產(chǎn)成本。 但是，沖壓加丁在生產(chǎn)中也有其局限性。 沖壓加工的應(yīng)用 由于沖壓加工具有效率高、成本低、質(zhì)且穩(wěn)定等一系列優(yōu)點，因此在汽車、拖拉機、電機、電器、國防工業(yè)以及日常生活用品等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，如在飛機、導(dǎo)彈、各種槍彈的生產(chǎn)中，沖壓件占有相當大 本科畢業(yè)論文 的比例。 沖壓模具 沖模的要求 沖壓模具（簡稱沖模）是對金屬板材進行沖壓加工以獲得合格產(chǎn)品的工具 ]4[ 。因此對沖模的要求：沖模應(yīng)該具有足夠的強度，剛度和相應(yīng)的形狀尺寸精度；沖模主要零件應(yīng)具有足夠的耐磨性和使用壽命；沖模的結(jié)構(gòu)應(yīng)該確保操作安全，方便，便于管理和維修；沖模應(yīng)有使材料方便送進，工件方便取出，定位可靠的裝置，以保證生產(chǎn)的工件質(zhì)量穩(wěn)定；為使沖模上下運動準確，需要有導(dǎo)向裝置；沖模零件的加工和裝配應(yīng)該盡可能簡單，盡量采用標準件，以縮短模具的制造周期，降低成本；沖模應(yīng)具有與壓力機連接 的部位，以適應(yīng)安裝和管理的需要 ??2 。 沖模結(jié)構(gòu)組成 沖模結(jié)構(gòu)由五部分組成，即工作零件，輔助裝置，導(dǎo)向裝置，支撐零件，緊固零件。它們成對互相配合，完成對坯料的成形。 ：輔助裝置是協(xié)助凸模，凹模完成工藝成形不可缺少的裝置。 ：在上模座和下模座上安裝著凸模，凹模及其它所有的零件。 ：中大型模具大多采用沉頭螺栓和銷作可卸式連接。 國內(nèi) 外現(xiàn)狀綜述 模具朝著標準化、系列化、專業(yè)化和商品化的方向發(fā)展 ??4 。模具制造廠專業(yè)程度越來越高，分工越來越細，而規(guī)模變小。 冷沖壓朝著使用 CAD/CAM 技術(shù)方向發(fā)展 ]6[ 。用計算機才用有限元模擬金屬板料變形情況，可以預(yù)測某一工藝方案對制件成形的可能性和將會發(fā)生的問題。采用 CAD/CAM/CAE 技術(shù) ，可以使制模周期縮短 1/2～ 2/3， 本科畢業(yè)論文 精度提高 1～ 2 級。世界各主要工業(yè)國已廣泛使用此技術(shù)，我國也正由實驗 研究轉(zhuǎn)入實用。為爭奪市場，如何提高冷沖壓模具設(shè)計及制造質(zhì)量和縮短周期，已成為沖壓工程技術(shù)人員所面臨的重大課題。成組技術(shù)是將產(chǎn)品整體為研究對象，分析產(chǎn)品相似性，將形狀結(jié)構(gòu)、尺寸、精度等相似的產(chǎn)品分類成組，從而引導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)達到成本低、周期短的目的。典型組合模具不僅能適應(yīng)小批量生產(chǎn)要求，作到一模多用，只要更換個別工藝件就能組合成新模具進行新的品種生產(chǎn)，從而為小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。 此外，用鋅合金作為模具材料，設(shè)計簡單，制造容易，不需要專門的模具加工設(shè)備，省工、省料。由于鋅合金的獨有的特點，必 將在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，對提高沖壓生產(chǎn)的工藝技術(shù)水平和經(jīng)濟效益，促進機電工業(yè)的發(fā)展，將起積極作用 ]9[ 。從廣義上講，沖裁是分離工序的總稱，它包括落料、沖孔、切斷、切口、修邊等多種分離工序。在沖壓工藝中，沖裁的用途最為廣泛，它既可以直接沖出所需形狀的成品工件，又可以為其他成形工序如拉深、彎曲、成形等制備毛坯。沖裁過程分析主要是從力與變形的角度出發(fā)，分析、研究沖裁過程。 沖裁是分離工序，從凸模接觸板料到板料相互分離的過程是在瞬間完成的：當凸、凹模間隙正常時，沖裁變形過程大致可分為以下三個階段 : 彈性變形階段 、 塑性變形階段 、 斷裂分離階段，如圖 3． 1所示。各區(qū)域部分在整個斷面上所占的比例，隨材料的性能、厚度、沖裁間隙、刀口狀態(tài)及摩擦等條件的不同而變化。而塑性差的材料，當剪切開始不久，材料便被拉裂，使斷面光亮帶所占比例小，圓角帶較窄，有斜度的粗糙斷裂帶所占的比例大。 ① 當間隙過小時，上下裂紋延伸時互不重合，如圖 3． 2a所示。小間隙還會使庇力狀態(tài)中的拉應(yīng)力成分減小，擠壓作用增大，使材料塑性得到充分發(fā)揮，裂紋的產(chǎn)生受到抑制而推遲。但斷面的質(zhì)量也有缺陷，如中部的夾層等。這是因為變形材料應(yīng)力狀態(tài)中的 拉應(yīng)力成分增大，材料的彎曲和拉仲也增大，容易產(chǎn)生微裂紋，使塑性變形較早結(jié)束。 ③ 當間隙合適時，上下裂紋延伸后能會合成一條線，如圖 3． 2b 所示。 3．模具刃口狀念對斷面質(zhì)量的影響 刃口狀態(tài)對沖裁過程中的應(yīng) 本科畢業(yè)論文 力狀態(tài)有較大影響。但同時也使沖 裁件的毛刺增大，凸模鈍，落料件上毛刺增大；凹模鈍，沖孔件上毛刺增大。凸模與凹模之間每側(cè)的間隙稱為單面間隙，用 Z／ 2 表示；兩側(cè)間隙之和稱為雙面間隙，用 Z 表示，如圖 3． 3 所示。 間隙對沖裁的影響 從上面的分析可知，凸模和凹模之間的間隙，對沖裁件斷面質(zhì)量有極其重要的影響 。因此，沖栽間隙是沖裁模設(shè)計中一個非常重要的工藝參數(shù)。差值越小，則精度越高。主要是指制件從凹模推出 (落料件 )或從凸模上卸下 (沖孔件 )時，因材料所受的擠壓、拉伸變形等產(chǎn)生回彈面造成的。 圖 沖裁間隙 沖裁間隙過大時，材料所受拉伸作用增大。 沖裁間隙過小時，材料受模具擠壓的作用增大 c 沖裁結(jié)束后，因材料的彈性恢復(fù)，使落料件尺寸增大，沖孔尺寸 (孔徑 )減小。材料性質(zhì)直接決定了其在沖裁過程中的彈性變形量。 本科畢業(yè)論文 (2)模具本身的制造偏差。若模具刃口制造精度低，則沖裁件的制造精度也就無法保證。 2．間隙對模具壽命的影響 模具壽命受各種因素的綜合影響，沖裁間隙是主要影響因素之一。間隙越小，摩按越嚴重，所以過小的沖裁間隙對模具壽命極為不利。 3．沖裁間隙對沖裁工藝力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。試驗結(jié)果表明．當單面間隙介于材料厚度的 5％ —20％范圍內(nèi)時，沖裁力的降低不超過 5％ — 10％。 沖裁間隙對卸料力、報件力的影響比較顯著。當單邊間隙達到厚度的15％ — 25％左右時，卸料力幾乎為 0。 間隙值的確定 由以上分析可知，沖裁間隙對沖裁件精度、沖裁工藝力以及模具壽命都有很大影響，但影響的規(guī)律各不相同。在實際生產(chǎn)中，通常選擇一 本科畢業(yè)論文 個合適的間隙范圍。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 (Zmin)，最大值稱為最大合理間隙 Zmax)。 確定合理間隙值的方法有兩種；理論確定法和經(jīng)驗確定法。圖 3． 4 所示為沖裁過程中產(chǎn)生裂紋的瞬時狀態(tài)，根據(jù)圖中的幾何關(guān)系可求得間隙 Z 值如下： Z=2(tho)tanβ =2t(1ho/t)tanβ 式中 Z—— 雙面間隙值； t—— 板料厚度； h0—— 產(chǎn)生裂紋時凸模壓人材料的深度； h0／ t—— 產(chǎn)生裂紋時凸模壓人材料的相對 深度； β —— 剪裂紋與垂線間的夾角。面 h0/t 和β又與材料的性質(zhì)有關(guān)，因此影 本科畢業(yè)論文 響間隙值的主要因素是材料的性質(zhì)和材料厚度。 表 h0/t 與β值 板料厚度增大，間隙值應(yīng)相應(yīng)增大。材料塑性差，厚度大，其相應(yīng)的合理間隙值就要取得大一些。凸凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差來保證。 刃口尺寸計算原則 在生產(chǎn)實踐中，不難發(fā)現(xiàn)沖裁生產(chǎn)具有如下特點： (1)由于凸、凹模之間存在間隙，使沖出的孔或落下的制件都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺小等于凸模尺寸。 (3)沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模尺寸越磨越小，凹模尺寸越磨越大，結(jié)果使凸、凹模之間的間隙逐漸增大。 根據(jù)沖孔和落料的特點 落料件的尺寸決定于凹模尺寸，故落料模應(yīng)以凹模為設(shè)計基準；先確定凹模的刃口尺寸，再 據(jù) 間隙值確定凸模的刃口尺寸。 考慮凸模與凹模的磨損 凸、凹模在沖裁過程中必然會出現(xiàn)磨損，凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損使落料尺寸增大。設(shè)計沖孔模時，凸模刀口的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。不論落料還是沖孔，凸、凹模間隙都應(yīng)選取合理間隙范圍內(nèi)的最小值。模具刃口制造精度與沖裁件精度的對應(yīng)關(guān)系見表 3． 2。對于圓形凸、凹模，由于制造容易，精度易保證，制造公差可按 IT6—IT7 級選取。刃口尺寸的計算方法分為下面兩種類型。 加工模具時，凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸，并分別在圖樣上標注凸模和凹模的刃口尺寸和制造公差。 圖 沖模刃口尺寸的確定 本科畢業(yè)論文 第四章 沖壓工藝分析與方案論證 沖壓工藝分析 圖 零件圖 該零件為拖拉機機架框，如圖 所示?？字饕糜?