【正文】 模塊知識(shí)庫模塊和控制模塊，專家系統(tǒng)可以解決知識(shí)表示，特征統(tǒng)計(jì)，推理力法，概念設(shè)計(jì)等問題，具有啟發(fā)性、靈活性等特點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)具山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 4 備人上智能 (AI)理想的智能模具 CAD/CAM 系統(tǒng)響應(yīng)，自動(dòng)產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案，對方案進(jìn)行最優(yōu)評價(jià)和選擇，并對模具設(shè)計(jì)制造提供全方位的過程響應(yīng)和處理。當(dāng)物體受到外力作用之后，它的形狀和尺寸將發(fā)生變化即變形，變形的實(shí)質(zhì)就是原子間的距離產(chǎn)生變化。如果作用于物體的外力去除后，物體并不能完全恢復(fù)自己的原始形狀和尺寸，這樣的變形稱為塑性變形。 通常用塑性表示材料塑性變形能力。 塑性力學(xué)基礎(chǔ) （ 1）點(diǎn)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài) （ 2）金屬的屈服條件 （ 3）金屬塑性 變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 金屬塑性變形的一些基本規(guī)律 （ 1）硬化規(guī)律 （ 2）卸載彈性恢復(fù)規(guī)律和反載軟化現(xiàn)象 （ 3）最小阻力定律 沖壓材料及其沖壓成形性能 （ 1）沖壓成形性能的概念 材料對各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力稱為材料的沖壓成形性能。 （ 2）板材沖壓成形性能的實(shí)驗(yàn)方法 山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 5 （ 3）沖壓材料 對沖壓材料的要求： ① 對沖壓成形 性能的要求，見表 表 沖壓對沖壓材料的性能要求 工序名稱 性能要求 沖裁 具有足夠的塑性，在進(jìn)行沖裁時(shí)板料不開裂；材料的硬度一般應(yīng)低于沖模工作部分的硬度 彎曲 具有足夠的塑性、較低的屈服極限和較高的彈性模量 拉深 高塑性、屈服極限低和板厚方向性系數(shù)大，板料的屈強(qiáng)比 s? / b? 小，板平面方向性系數(shù)小 ②對材料厚度公差的要求 材料的厚度公差應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 ③對表面質(zhì)量的要求 材料的表面應(yīng)光潔平整，無分層和機(jī)械性質(zhì)的損傷，無銹斑、氧化皮及其他附著物。 沖壓常用材料有： ①黑色金屬：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工硅鋼等。 ③非金屬材料：紙板、膠木板、塑性板、纖維板和云母等。 表 沖壓對模具材料的要求 模具類型 工作條件 模具工作零件材料的性能要求 沖裁模 主要用于各種板料的沖切成形，其刃口在工作過程中受到強(qiáng)烈的摩擦和沖擊 具有高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能 彎曲 主要用于板料的彎曲成形，工作負(fù)荷 具有高的耐磨性和斷裂抗力 山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 6 模 不大，但有一定的摩擦 拉深模 主要用于板料的拉深成形，工作應(yīng)力不大，但凹模入口處承受強(qiáng)烈的摩擦 具有高的硬度及耐磨性，凹模工作表面粗糙度值比較低 沖模材料的選用原則 模具材料的選用，不僅關(guān)系到模具的使命壽命，而且 也直接影響到模具的制造成本，因此是模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。因此選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則： （ 1）根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等； （ 2）根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料； （ 3）滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形小； （ 4）滿足經(jīng)濟(jì)性要求。沖壓模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼基硬質(zhì)合金等。 表 常見熱處理方法 熱處理方法 定義 目的及應(yīng)用 退火 將鋼件加熱到臨界溫度以上，保溫一定時(shí)間后隨爐溫或在土灰、石英中緩慢冷卻的操作過程 消除模具零件毛坯或沖壓件的內(nèi)應(yīng)力，改善組織，降低硬度，提高塑性 正火 將鋼件加熱到臨界 溫度以上，保溫一定時(shí)間后，放在空氣中自然冷卻的操作過程 其目的與退火基本相同 淬火 將鋼件加熱到臨界溫度以上，保溫一定時(shí)間后，隨后放在淬火介質(zhì)中快速冷卻的操作過程 改變鋼的力學(xué)性能，提高鋼的硬度和耐磨性，增加模具的使用壽命 回火 將淬火鋼件重新加熱到臨界溫度以下的一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后在空氣或油中冷卻到室溫的操作過程 它是在淬火后馬上進(jìn)行的一道熱處理工序，其目的是消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力和脆性，提高塑性與韌性，穩(wěn)定零件尺寸 調(diào)質(zhì) 將淬火后的鋼件進(jìn)行高溫回火 使鋼件獲得比退火、正火更好的力學(xué)綜合性能，可 作為最終熱處理，也可山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 7 作為模具零件淬火及軟氮化前的預(yù)先熱處理 滲碳 將鋼件放在含碳的介質(zhì)即滲碳劑中，使其加熱到一定溫度，使碳原子滲入到鋼件表面層內(nèi)的操作過程 使模具零件表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保留原有的良好韌性和強(qiáng)度，屬于表面強(qiáng)化處理 滲氮 將鋼件放在含氮的氣氛中，加熱至500600℃，氮滲入到鋼件表面層內(nèi)的操作過程 提高模具零件表面具有高硬度和耐磨性，用于工作負(fù)荷不大，但耐磨性要求高及要求耐蝕的模具零件 課題相關(guān)工作 通過老師的指導(dǎo)及同學(xué)的討論，了解本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，確定各自 完成的重點(diǎn)部分。查閱相關(guān)資料，完成開題報(bào)告，做好畢業(yè)設(shè)計(jì)前期的知識(shí)儲(chǔ)備等。其過程包括分析沖壓件工藝，確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型，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)，選定沖壓設(shè)備，繪制模具各零部件的三維零件圖，再總裝成三維裝配圖，繪制模具工程裝配圖及各零部件的工程圖，再制作出模具實(shí)物模型。 山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 8 2 零件工藝分析 工藝分析 要 生產(chǎn)的是變壓器墊片，零件所采用的材料是厚度為 的硅鋼，產(chǎn)品需要大批量生產(chǎn)。 ② 零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，比較適合沖裁。查公差表可得各尺寸公差為： mma 0 ?? 。 mmc 0 ?? 。 mme 0 ?? 。 mmg ?? 。 。 方案二： 落料 沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 9 方案二，方案三均需要兩套模具，材料的排樣比較復(fù)雜，模具的制造相對困難，而方案 一只需要一套模具制造比較簡單。通過對上述三種方案的分析比較，該件的生產(chǎn)采用方案三為佳。在模具設(shè)計(jì)中，排樣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作，排樣的合理與否直接影響到材料的利用率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具壽命等。 沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種：一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱為設(shè)計(jì)廢料； 二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢料。另外在滿足工件使用要求的前提下，適當(dāng)?shù)馗淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。 圖 排樣圖 山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 11 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為： %%100 1264%100 ?????? BsA? 式中： A—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積； B—條料寬度； s—步距。 由式（ ）可得卸料力 FX =? 61152= . 推件力 推件力可用下式表示： FT =nKT F 式（ ） 式中： KT — 推件力系數(shù)； F— 落料力； 山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 12 n— 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù) 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 ： 取 KT =。 由式（ ）可得推件力 FT =1? ? 61152= 總沖壓力 因?yàn)椴捎玫氖莿傂孕读虾拖鲁黾绞?，所以選擇沖床時(shí)的總沖壓力可用下式計(jì)算： FZ =F+FT 式（ ） 由式（ ）可得總沖壓力 FZ =61152+=? 100KN 確定模具壓力中心 零件圖如圖 所 示。 圖 零件圖 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 采用單工序落料模，落料以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙值配制；凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸。 零件圖上所有尺寸均未標(biāo)注公差，屬于自由尺寸，公差等級按 IT14 級，選 x=。 b凹 =( ? ) ?? = ? mm。 山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 13 e凹 =( ? ) ?? = ? mm。 第二類尺寸：磨損后減小的尺寸 g凹 =(13+ ? ) 0 ?? =? mm。 第三類尺寸 :磨損后基本不變的尺寸 ?????? ）（凹d = ? mm。 b凸 =。 e凸 =。 不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙。 山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 14 4 模具的總體設(shè)計(jì) 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用單工序落料，所以模具類型為單工序落料模。正確位置是依靠定位零件來保證的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)毛坯形式、模具結(jié)構(gòu)、零件公差大小、生產(chǎn)效率等進(jìn)行選擇。 ①擋料銷 擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖壓輪廓以限制條料的送進(jìn)距離。固定擋料銷安裝在凹模上，用來控制條料的進(jìn)距，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便?；顒?dòng)擋料 銷常用于倒裝復(fù)合模中。 ②導(dǎo)正銷 在級進(jìn)模中導(dǎo)正銷通常與擋料銷配合使用，以減少定位誤差，保證孔與外形的相對位置尺寸精度要求。此時(shí)，導(dǎo)正銷固定在凸模固定板或彈壓卸料板上。側(cè)刃實(shí)質(zhì)上是裁切邊料凸模，通過側(cè)刃的兩側(cè)刃口，切除條料兩側(cè)邊緣部分材料，形成一臺(tái)階。當(dāng)材料送到切料后形成的臺(tái)階時(shí)，側(cè)刃擋塊阻止了材料繼續(xù)送進(jìn)，只有通過模具下一次地工作，新的送料步長才能形成。 ⑤送料方向的控制 條料的送進(jìn)方向是條料靠著一側(cè)導(dǎo)料板，沿著設(shè)計(jì)的送進(jìn)方向?qū)蛩土?，為使條料靠緊一側(cè)的導(dǎo)料板，保證送料的精度，可采用側(cè)壓裝置。 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置。 卸料、出件方式的選擇 設(shè)計(jì)卸料零件的目的，是將沖裁后卡在凸模上或凸凹模上，或凸模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓時(shí)能正常進(jìn)行，常用的卸料方式有以下幾種： ①剛性卸料 剛性卸料是采用固定卸料板卸料，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。此時(shí)要求卸料后凸模不能完全脫離卸料板，保證凸模與卸料板配合大于5mm。 ②彈性卸料板 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于沖裁料厚在 以下的板料。彈壓卸料與彈性元件、卸料螺釘組成彈性卸料裝置，卸料板與凸模配合的單邊間隙選 擇 ? ?~ ，若彈壓卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用，二者的配合應(yīng)小于沖裁間隙。 該模具的卸料采用固定卸料裝置，由卸料板和螺釘組成；出件方式為下出件。模架有上、下模座和導(dǎo)山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 16 向零件組成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓全過程的全部載荷。上、下模間的精度由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來實(shí)現(xiàn)。 后側(cè)導(dǎo)柱模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便，因?qū)е惭b在后側(cè)，工作時(shí)偏心距會(huì)造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損，并且不能用浮動(dòng)模柄結(jié)構(gòu)。 四導(dǎo)柱模架：具有平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)，常用于沖壓尺寸較大或精度較高的沖壓件。主要用于高精度、高壽命的精密模具及薄材料的沖裁模具。 山東科技大學(xué)畢業(yè)論文 17 5 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模板 凹模采用整體凹模，安排凹模在模架上的位置時(shí)要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。 由式（ ）可得凹模厚度 H=? 60=18mm； 實(shí)?。?H=20mm 凹模板邊長 查《沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算手冊》凹模板寬 B=125mm ，凹模板長度 L=125mm，故確定凹模板外形為： 125 l25 20mm。 凸模 長度可用下式計(jì)算： L=h1 +h2 +t+h 式（ ） 式中： h1 — 凸模固定板厚度，查《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》取 h1 =16mm。 h— 增加長度；取 h=。 其他 根據(jù)凹模板尺寸并查《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》，確定其他模具模板尺寸列于表 。查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》，取擋料板厚度 H=6mm；擋料板的形狀尺寸如零件圖。 表 固定式擋料銷尺寸 單位（ mm） D d h L 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 8 0? 4 ?? 3 10 卸料板與凸模之間的間隙 由于卸料板的孔不作為凸模的導(dǎo)向，卸料板與凸模之間的間隙大小以不致使沖件或廢料被拉進(jìn)間隙為準(zhǔn)。 導(dǎo)向零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向裝置選用的是導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)型式，精度為二級精度（ H7/h6IT7 級）。導(dǎo)柱的長度應(yīng)該保證沖模在最低位置時(shí)，導(dǎo)柱的上端面與 上模座頂面的距離不小于 10～ 15mm；而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離不小于 5mm。分別采用過盈配合 H7/r6。 表 導(dǎo)柱尺寸