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毕业设计(论文)外文资料翻译系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 B070203 姓 名 张瑞 学 号 B07020336 外文出处 附 件 1. 原文； 2. 译文 2011年3月热冲压模具冷却系统的设计摘要：热冲压和高强度钢材在汽车行业正越来越受欢迎。热冲压是通过加热和按下推进器水冷工具来实现钢板高强度的一种工艺，冷却系统对该工艺的影响很大。本文提出了一种对冷却管道系统进行优化的设计过程,介绍一种在冷却系统上进行有限元分析与一个特定的进化算法的优化程序。通过对每个单独程序组件进行了优化设计,然后让热冲压工艺和thermo-mechanically热模拟相结合的优化方案。关键词:热冲压、有限元法(FEM),优化1概述近年来,在不降低安全标准的前提下减轻重量已成为汽车工业的研究重点。热冲压、高强度钢对此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘车的安全系数。为了达到高强度，利用热冲压将高强度钢加热奥氏体温度范围，然后对其进行迅速冷却，马氏体转变发生。在热冲压工艺中,工件的温度必须保持在200C以上，实现高强度。到目前为止,很少有对冷却系统进行研究的热冲压模具。本文介绍了一种系统化的设计方法,热冲压工具与冷却系统达到最佳而快速。在这个例子中,冷却系统进行了优化帮助进行有限元分析与一个特定的进化算法，随后一系列的热成形过程的数值thermo-mechanically热模拟以及观察传热和冷却速率来优化冷却系统，在高温的冲压工刀具运动需要的时间相对整个过程的时间较短。因此,热冲压过程必须有足够的工具、合理的准确性计算与短时间的快速设计。模具的冷却系统分析了包括这项议案的一项形成过程是很有必要的,可以提高预测精度。在本文中，第2章介绍了一辆汽车和其相应的热冲压原件，第3章中介绍了优化有限元分析的程序及进化算法。随后,结果通过热分析与热、光的优化为热冲压模具设计提供了科学依据。2热冲压模具的冷却2.1动机提高了工艺流程的经济性和优化了成形零件的特点、热冲压才能达到设计最佳状况。因此,本研究的主要目的是优化设计一种在经济冷却系统热冲压工具才能获得有效的冷却速率的工具。到目前为止,只有很少数的人进行了有关冷却系统在热冲压工具的应用。因此,先进的设计方法配以适当的仿真模型完成要求的优化调查，达到工具和产品的快速完成和尽可能的精确。2.2热冲压和模具冷却的工艺特点在直接热成形工艺中,quenchable boronmanganese合金钢热冲压和模具冷却是常用。同时,热冲压和模具冷却是其中的一个具有代表意义的材料超高强度钢。因此,在此研究中,热冲压和模具冷却的铝预表(阿塞洛USIBOR)被认为是空白的材料。材料热冲压和模具冷却的拉伸强度600MPa在临界状态,材料的拉伸强度通过热冲压工艺显著增加。更高的抗拉强度达到了热冲压工艺是通过快速冷却至少27的速度C / s2。作为在奥氏体冷却淬火过程非常快马氏体相变将发生。该微结构提供与马氏体与硬化的最终产品较高的抗拉强度达到1500兆帕。2.3工具组件和检验原型的组成及其热冲压工具运动学是如图1所示,最初的空白，该试验的一部分,在图2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽签仪式提出了一种深度的检验的一部分是30毫米。2.4冲压模具冷却系统该工具设计必须考虑能够达到的最大的降温速率和热冲压零件的温度分布均匀性。因此,冷却系统需要被整合到工具。这冷却系统冷却管靠近工具轮廓目前认为是一种有效的解决方案。然而,冷却管的几何形状限制因在钻井和约束也应放置导管尽可能在尽可能的靠近但足以有效的冷却远离工具轮廓,以避免任何塑性变形在热成形工艺的工具。保证满意绘制部分的特点,整个活跃部位，该工具(冲压、模具、压边及解决冲床)需要设计冷却充分。3冷却系统的设计3.1优化的进化算法图3为每个工具的优化程序。为优化程序设计的冷却系统呈现在图3。在这个过程中,冷却在每个通道可优化工具通过具体的进化算法(EA),这是在发达的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大学德国),为优化注塑工具适用于设计和冷却系统在热冲压件工具3、4。作为约束条件进行优化,可得到的大小的连接器和插座,最低的墙以及nonintersection厚度的钻孔因素也被考虑在内。反推最小距离冷却风管和卸之间/装载工具轮廓(a / x)和最小距离冷却管(s)通过有限元分析确定。参数的冷却系统如通道的数量(一根链条上的序贯孔),钻孔每通道和直径的孔洞每个工具组件也提供作为神经网络的输入参数的优化。这些输入参数可从现有的设计通过有限元模拟指南或。基于输入初始解生成随机参数通过EA或手动,由用户。从初始解,EA创造新的解决方案经过重组的电流修改他们的解决方案和随机的。定义了随后被用于约束的校正生成的解决方案和消除作废的解决方案。所有的生成方案最优标准等进行有效的冷却率和均匀冷却。最后,最好的解决办法为优化冷却通道选择对选定的工具组件3.2冷却通道的优化在我们的研究,选定的管的直径对8毫米和12mm 8毫米,12mm冲床、毫米到16毫米之间死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米为空白持有人。EA是用于储放冷却通道根据给定的输入翻案和约束条件每个工具组件。优化后的型材的8毫米直径的渠道,为管道在图4。4最佳冷却系统的评价冷却通道的渠道设计产生EA每个工具组件以不同的孔直径和其冷却性能进行了评估,采用铁模拟。4.1热学分析在设计和开发阶段的热冲压件工具,这是很重要的,估计热冲压工艺定性和定量地在很短的时间经济制造的工具。为了这个目的,两个瞬态热模拟的基础上进行利用ABAQUS /标准,一个隐式方法。在这个分析1.2379曾被选为钢的刀具材料。这仿真模型包含4工具组件:冲床,死亡,压边和反拳。如表1所,选择与优化组合的零件冷却通道的方法。V1是这种变体组合优化工具和小冷却风管直径大,而变种冷却风管。V2直径。表1:设计工具的组合进行有限元分析。摘要为了代表一系列生产流程,一个循环数的热冲压的过程模拟为一个周期传热分析。图5的表明有限元模型包括边界conditionsFigure 5:有限元模型和边界条件。这种热成形工艺的部分的样机这样的设计周期时间是30秒。在一个周期内,冲压运动的形成需要3秒,这种工具关闭了17秒的空白,它可以使淬火另一个10秒开发工具和定位的下一步空白的工具。然而,在这种热分析运动和变形工具坯料的却没有考虑到减少了计算量。因此,只有进行了传热分析是在一个封闭的工具。在热分析、淬火过程耗时的地方2017秒秒来代替,因为运动冲压不考虑。假定空白有一个最初的稳态温度(Tb,0C)由于850从950C冷却免费在转运环境。最初的工具的温度(Tt,0)假设为20C在第一个周期和变化周期周期。冷却介质的温度(Tc)假设为室温。边界的旁边条件、材料性能的热冲压和模具冷却的工艺要求从热拉伸试验,获得了LFT举办(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大学Erlangen-Nurnberg、德国),和他在一起共同研究在热冲压被带领2。在分析中,对流从空白和工具的环境(他),办理在每一个工具,对流从工具融入到冷却通道(hc)和传热热空白是considered. c)工具(Here,c,是the(CHTC接触传热系数),描述了热通量的数量从毛坯到工具。这通常取决于系数之间的差距的工具和d空白和接触压力p .它增加通常是作为接触压力的增加而增加。然而,在热分析了CHTC压力是无效的,依赖但是差距是使用相关系数。CHTC是假设为5000WC / m2在零距离之间的空白和工具(缺口)和保持常数,直到差距的增加而增加超越批判价值。4.2 机械分析仿真与传统热成形是不同的板料成形过程模拟,其中的分布规律在温度或压力的工具被忽视。为快速又简单的方法去分析热成形工艺的工具与空白被建成有壳单元在其他的研究5,6。在这些研究中,研究温度可能是分布式沿厚度的壳元素和用户自定义函数的温度,但这件工具是内温度不考虑。同时,在仿真模型的加热,在一系列的工具热冲压过程不被考虑。此外,壳模型,对接触热的问题只是足够于相对较短的接触时间6。因此,我们在研究工具和空白与体积元模拟仿制的顺序的在一系列的传热过程。热力的进行仿真是ABAQUS /显性。在热分析、比较,整个形成和淬火工艺是仿制,而动态温度和应力响应的工具进行了模拟接触热利用空白time-temperature依赖流动应力曲线。热更准确地表达了转会应该使用在接触压力CHTC场所依赖改变在形成过程。此外,气温依赖的热导率和比热也会考虑。然而,在通过热分析,为号元素的增加,铁的复杂性问题显著的增加。在传统的成形有限元模拟提出了一种自适应网格可以通常用来闲了仿真时间,来获得更多的精确解接触面积。然而,自适应网格细化在计算在热力不稳定的原因分析。因此,一个雅致的网格更高的冲压速度被认为是减少模拟时间。传热系数的结垢因此,获得相同的热通量7。河南机电高等专科学校学生毕业设计（论文）中期检查表学生姓名学 号指导教师选题情况课题名称油 箱 盖 冷 冲 模 设 计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：所在专业意见： 负责人： 年 月 日河南机电高等专科学校毕业设计（论文）任务书系 部： 专 业： 学生姓名: 学 号: 设计(论文)题目： 油箱盖冷冲模设计 起 迄 日 期: 2007年 3 月 20 日 6月18日 指 导 教 师: 发任务书日期: 2007年 3 月 20 日毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的：该课题是于智宏老师的课题的油箱盖产品造型与模具设计。在完成该课题之后，对冲压工艺生产有一定熟悉，熟练掌握相关设计手册的使用，独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制，能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（1）了解目前国内外冷冲模具的发展现状；（2）零件的结构工艺分析；（3）油箱盖冷冲模设计，并编写设计说明书一份；（4）绘制模具总装图一张，并画出非标准零件的零件图； （5）编制主要零件加工工艺过程卡。原始资料：零件图及其尺寸见说明书，材料：08#生产批量：中等批量所在专业审查意见：负责人： 年 月 日系部意见：系领导： 年 月 日河南机电高等专科学校材料工程系模具设计与制造专业毕业设计/论文设计/论文题目：油箱盖冲压模具设计班 级 学生姓名 学 号 指导教师 2007年 6 月 10 日河南机电高等专科学校毕业设计论文说明书插图清单图1 制件图6图2 落料拉深凸凹模13图3 拉深凸模14图4 拉深切边凸凹模14图5 落料凹模15图6 总装图16河南机电高等专科学校毕业设计说明书摘 要本设计题目为油箱盖冲压模设计，体现了拉深类零件的设计要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者复合模设计的基础知识，为设计更复杂的复合模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。通过分析制件的工艺性可确定制件的成形加工需要一副复合模具完成。复合模是指冲床在一次行程中，完成落料、拉深、冲孔等多个工序的一种模具结构。相对其他冷冲压模具结构而言，它具有以下一些优点：工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度较高； 生产效率高，受条料外形尺寸的精度限制较小。但需考虑的问题是：模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制关键词：复合模 工艺性能 凸凹模 模具制造AbstractThe requirement ，content and direction of the design of the deep thin wall plastic parts are embodied on this injection mould design of the plastic parts of long pipe box. The designers foundation knowledge of the injection mould design is reinforced and is able to design more complex injection mould through the design. Through analyzes the workpiece the technology capability to bepossible to determine the workpiece the formed processing needs acompound mold to completeThe compound mold mean the punching machine is in a route of travel, completing to fall to anticipate, a kind of molding tool structure of several work prefaces of etc. of blunt bore.Opposite and other cold hurtle to press the molding tool structure but speeches, it has following some advantageses:The work piece is together the stalk degree is better, the surface is straight and even, the size accuracy is higher; The produces the efficiency high, be subjected to the anticipates the shape size of accuracy limit smaller.But need the problem of the consideration is:The molding tool zero partses process the manufacturing more difficulty, the cost is higher, and the convex and cave mold is subjected to the thick restrict of minimum wall easily.Keyword:Compound mold craft function The convex and cave mold Molding tool manufacturing油箱盖冷冲模设计1绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状在国民经济快速发展的拉动和国家产业政策的正确引导下，我国模具工业发展很快，部分企业享受增值税先征后返政策极大地促发了行业的发展积极性，使得“十五”期间成为我国模具行业发展进入佳境的时期。从三年多的发展情况来看，我国模具市场总态势是产需两旺。与此同时，行业综合水平落后的面貌仍未得到根本改变，一些深层次的问题尚待进一步解决。 “十五”头三年，我国模具行业产值年均增长率为17.1%，2003年全国模具总产值已达450亿元以上，“十五”规划预定的2005年目标有些可提前完成，有些能按时完成，但模具标准件使用覆盖率预计不能如期完成。据不完全统计，全国目前共有生产模具的厂点约2万多家，其中一半以上是自产自用的。同时，绝大部分都是小型企业，近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加较快，其能力提高显著；“三资”及私营企业发展迅速，尤其是“三资”企业目前已成为行业的主力军；股份制改造步伐加快等等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，这两个省的模具产值已占全国总量的六成以上。江苏、上海、山东、安徽等地目前发展态势也很好。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三。但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。其差距主要表现在下列六方面： 1）国内自配率不足80%。其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是“大而全”“小而全”的组织形式。国外模具企业大多是“小而专”，“小而精”；模具自产自配比例高达50%以上，国外70%以上是商品模具。国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右。国外在50%以上。进出口之比2003年为4.1：1；进出口相抵后净进口为10.3亿美元，为净进口量最大的国家。3）模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度；工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面。4）开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低。不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而模具工业发达国家大多是15-20万美元，有的甚至达到25-30万美元。由此而来的是我国模具企业经济效益差，大都微利，国有企业总体亏损，缺乏后劲。5）模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，国内模具标准件使用覆盖率只有45%左右。6）与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现，管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式。真正实现现代化企业管理的还不多。 造成上述差距的原因很多，除了历史上长期以来未将模具作为产品得到应有的重视之外，还有下列几个主要原因： 1）体制不顺，基础薄弱。“三资”企业虽然已经对我国模具工业的发展起到了积极的推动作用，私营企业近年来也发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上我国模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽人意，特别是总体水平和高新技术方面进步缓慢。2）人才严重不足，科研开发及技术攻关方面投入太少。模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺。高级模具钳工及企业管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少。民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造，致使科技进步的步伐不大，进步不快。3）工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面原因，引进设备不配套、设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好的解决。装备水平低，带来我国模具企业钳工比例过高等问题。4）专业化、标准化、商品化的程度低、协作差。 由于长期以来受“大而全、”“小而全”影响，许多模具企业观念落后。模具专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低，目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务。与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响。特别是对模具制造周期有很大影响。5）模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.1.2国内模具的发展趋势 一是模具日趋大型化。这是由于用模具成形的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的“一模多腔”所造成的 二是模具的精度将越来越高。年前，精密模具的精度一般为微米，现在已达到微米，不久微米精度的模具将上市。这要求超精加工。三是多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成形零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求也越来越高。四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，因此热流道技术的应用在国外发展很快，许多塑料模具厂所生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术，有的厂家使用率达到以上，效果十分明显。热流道模具在我国也已生产，有些企业使用率上升到。五是随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制，所以对模具钢的性能要求很严 六是标准件的应用将日渐广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此。模具标准件的应用在“十五”期间必将得到较大的发展。七是快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产时代，世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到以上。由此，一方面是制品使用周期缩短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好。因此，开发快速经济模具将越来越引起人们的重视和关注。八是随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。九是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。十是模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。根据我国模具市场的发展趋势，国产的模具钢应适应模具产业发展的需求，作为科研和开发的方向。如模具的大型化，就需要大型模块钢；模具的精度提高，模具钢的质量需要进一步提高，尤其是尺寸稳定性要好；塑料模具的快速发展，塑料模具钢和压铸模具钢产量需增加；中高档模具钢产量也需提高等。“十五”期间，我国模具市场需求很旺，前景广阔。业内人士认为，在目前国内模具已成为不少行业发展的瓶颈的情况下，如要较好地满足国民经济发展所需，今后的年内，我国模具的产出量每年应以的增长速度才行，而这一增长速度必然拉动模具钢需求的增长，国内冶金行业特别要重视研制和开发高效模具钢、高合金模具钢精品，以提高模具行业的模具钢国产化率。1.2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到452 冲压工艺的分析2.1油箱盖冲压工艺分析图1该工件属于较典型圆筒行件拉深，形状简单对称，主要尺寸公差均已给出对工件厚度变化没有做要求。只是该工件作为油箱盖要与油箱配合要求尺寸精度要达到要求。工件总高度尺寸19mm和7mm可在拉深后采用修边达到要求。2.2 冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、拉深、冲孔、翻边四个基本工序，可有以下方案： 方案一：先落料，再拉深，再冲孔，后翻边。采用单工序模具。 方案二：落料、拉深、冲底孔复合冲制。采用复合模生产。 方案三：拉深级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但是需要四道工序四副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需要一副模具，生产效率较高，尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之工件尺寸偏大。通过对上述三种方案的分析比较，该工件若能一次拉深，则其冲压生产采用方案二为佳。但是采用复合模生产，加工难度大模具模具寿命低。2.3主要设计计算2.3.1计算毛坯尺寸根据表积面相等原则，用结解析法求该零件的毛坯直径D：D/4=A1+A2+A3D1/4=A1+A2+A3 A1=/4d2+2d 2h-1.72Rd2-0.56R- /4（d1+2r）A2=/4（d1-2r）+4d1（h1-2r）+2r(2d1-2r)+4r-/4(d3+2r) A3=/42r(d3+2r)-8r+d3(h1-r)+ d3/4已知：d1=57mm d 2=78mm d3=43mm R=5mm r=2.5mm h1=7mm h2=12mm查课本P176表4.3.1得修边余量h=1.2mmh= h2+h=13.2mm由以上可得:D=93mmD1=58mm2.3.2翻边的工艺计算翻边预制孔直径d按弯曲展开的原则求出： d=d3-2(h1-0.43r-0.72t) =43-2(7-0.432.5-0.721) =32.59mmd/t=32.59/1=32.59查课本P219表5.3.1得极限翻边系数Kmin=0.65 hmax=d3/2（1-Kmin）+0.43r+0.72t =43/2(1-0.65)+0.432.5+0.721 =9.32mm2.3.3成形次数的确定该工件有一台阶，低部有一翻，按阶梯行件来计算，求出H/dmin=19/58=0.33，根据毛坯相对厚度t/D=1/99=1%查课本P183表4.4.3发现H/dmin小于表中数值，能一次拉深成行。可用落料、拉深、切底孔，一次成行。2.3.4排样冲裁件面积：A=/4（D-d）=/4（93-32.59）=5955.71mm条料宽度B:查课本P66表2.5.2得：a1=0.8mm,a=1.0mm查P67表2.5.5得：Cmin=1mm，n=1B=D+2a+C=93+2+1=96mm步距S： S=D+a1=93+0.8=93.8mm一个步距材料利用率： =nA/BS100% =66%2.3.5 冲压工序压力计算1.落料力 F落料=KLtb b=300Mpa,K=1.3,L=D=3.1493=292.02F落料=1.3292.021300=113887.8N2.冲孔力 F冲= KLtb =1.33.1432.591300 =39909.7N3.拉深力 F拉深= d2tbK1 查表 课本P188表4.4.6 K1=0.62，b=350MpaF拉深=3.14781350 =53147.64N4.翻边力 F翻=1.1（D-d）ts查冲压模具简明设计手册P404表14.1得s=190MpaF翻=1.131.4（43-32.59）1190 =6831.7N5.压边力 FY=D-（d2+2ra）P/4初定ra=6mm，查课本P188表4.4.5得：P=2.3MpaFY1=3.1493-（78+12）2.3/4 =991.2NFY2=D1-（d2+2ra1）P/4 =3.1458-（43+12）2.3/4 =612N冲压工艺总力： Fz= F落料+F冲+F翻+F拉深+FY2+FY1 =215380N采用正装复合模具，固定卸料与弹性推件。根据冲压工艺总力计算结果并结合工件高度，初选开式双柱可倾压力机J23- 工作部分尺寸计算1.落料查课本P55表2.3.3得：zmin =0.1，zmax=0.14尺寸偏差 =0.87 磨耗系数 X=0.5落料时以凹模为设计基准，首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙 值即得到凸模尺寸。查课本P58表2.4.1得：T=0.025mm，A=0.035mm满足： T+A =zmax-zminDA=(Dmax-X) +A 0 =（93-0.50.87）0.035 0 =92.570.035 0DT=（DA-zmin）0 T =（92.57-0.1）+0 -0.025 = 92.47+0 -0.022. 拉深1零件标注在外形，以凹模为基准。=0.3 查课本P210表4.8.3得：T=0.03，A=0.05 取z/2=0.85t z=1.7mmDA=（Dmax-0.75）+A 0 =（43.3-0.750.3）0 +0.05 =43.080 +0.05DT=（DA-z）0 T =（43.08-1.7）0 -0.03 =41.380 -0.03 3.切底孔冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸；见高；将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。查课本P56表2.3.3得：zmax=0.14，zmin=0.1；表2.4.1得：T =0.02mm，A=0.03mm。满足：T+A =zmax-zmindT=41.380 -0.03dA=（dT+zmin）+A 0 =（41.38+0.1）+0.03 0 =41.48+0.03 04.拉深2（1）大台阶尺寸标注在内形，以凸模为基准。 查课本P210表4.8.3得：A=0.05mm，T=0.03mm 查课本P207表4.8.2得：z=2mm，=0.3mmdT=（dmin+0.4）0 T =（77+0.40.3）0 -0.03 =77.120 -0.03dA=（dT+z）+A 0 =（77+2）+0.05 0 =79.12+0.05 0（2）小台阶尺寸标注在外形以凹模为基准DA=（Dmax-0.75）+A 0 =（58.3-0.750.3）+0.05 0 =58.08+0.05 0DT=（DA-z）0 T =（58.08-2）0 -0.03 =56.080 -0.033.模具的总体设计3.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模，所以模具类型落料-拉深-冲孔-翻边复合模具。3.2定位方式的选择因为该模具使用的是条料，所以导料采用导料板，进步距控制采用挡料销。3.3卸料，出件方式的选择模具采用刚性卸料，刚性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边力。3.4导向方式的选择为了提高模具寿命和工件的质量，方便安装调整，该复合模具采用中间导柱的导向方式。4.主要零部件设计4.1落料拉深凸凹模图2L=H1+H2 =52mm4.2拉深凸模图3L= H3+H4+h+3=56mm4.3拉深切边凸凹模图4L= H1+H3+H4+h=65mm4.4落料凹模图5L= H1+H3+H4+3=47mm4.5弹性元件的设计顶件块在成型过程中一方面起压边作用，另一方面还可以将成型后包在拉深凸模上的工件卸下。其由标准缓冲器和弹簧提供。4.6模架及其他零部件的选用模具选用中间导柱标准模架，可承受较大的冲压力。为防止装模时，上模误转180装配，将模架中两对导柱与导套作成粗细不等：导柱d/mmxL/mm分别为25x170，28x170；导套d/mmL/mmD/mm分别为259041，289045。上模座厚度HSM取45mm，上模固定板HSG取20mm，上模垫板HSD取10mm，下模固定板厚度HXG取20mm，下模垫板厚度HXD取10mm，下模座厚度HXZ取50mm，模具闭合高度H闭= HSM+HSG+HSD+HXGHXD+HXZ+HL+HF-H 入=45+20+10+20+10+50+47+65-24=260mmHL-落料拉深凸凹模的高度HF-落料切边凸凹模的高度H 入-模具闭合时拉深凸模进入凹模的深度可见模具闭合高度大于所选压力机J23-25的最大装模高度220mm，不可使用。另选JB23-35B压力机最大装模高度300mm。 5.模具总装图由以上设计，可得如图5.1所示的模具总装图。为了实现先落料，后拉深，应该保证模具装配后，拉深翻边凸凹模比落料凹模要高3mm。图6模具工作过程：将条料送入刚性卸料板下长行槽中，并靠槽的一侧，压力机滑块带着上模下行，落料凸模下表面首先接触条料，并与压边圈一起压住条料，先落料，后拉深；当第一次拉深结束时，再冲底孔。到落料拉深凸凹模处于下死点时，制件成行完毕。分模时上模上行，落料后的条料由刚性卸料板从落料拉深凸凹上卸下，冲孔废料由漏料口排出。打件块在弹性缓冲器弹力作用下向上浮动，将制件从翻边冲孔凸凹模和落料拉深凸凹模中脱出。用手将工件取走后，将条料往前送近一个步距，进行下一个工件的生产。6.工作零件的加工工艺6.1冲孔凸模加工工艺过程机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号产品名称油箱盖零（部）件名称冲孔凸模共（2）页第（1）页材料牌号 Cr12MoV毛坯种类毛坯外型尺寸5870每个毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件1备料将毛坯锻造车成圆棒 5870锻造车间锻造锻压机2热处理退火热处理车间热处理退火炉3车削模具车间机械加工车床4热处理调质热处理车间热处理5磨端面工作端面单边余量0.3模具车间平面磨平面磨床6车削按零件图车削内外行33.03，43.08，54留单边余量0.3其余车至尺寸模具车间机械加工数控车床7热处理按热处理工艺，淬火、回火达到6064HRC热处理车间热处理8磨削精磨内外圆、端面至尺寸，保证端面与轴线垂直模具车间精磨外圆磨床9钳工精修全面达到设计要求模具车间10检验设计日期审核日期标准化日期会签日期标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号200翻边冲孔凸凹模加工工艺过程机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号产品名称油箱盖零（部）件名称翻边冲孔凸凹模共（2）页第（2）页材料牌号 Cr12MoV毛坯种类毛坯外型尺寸55每个毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件1备料将毛坯锻造车成圆棒 5570锻造车间锻造锻压机2热处理退火热处理车间热处理退火炉3车削模具车间机械加工车床4热处理调质热处理车间热处理5磨端面工作端面单边余量0.3模具车间平面磨平面磨床6钳工画线画出孔位置线模具车间7车削按零件图车削内外行33.13，41.38，43留单边余量0.3其余车至尺寸模具车间机械加工数控车床8热处理按热处理工艺，淬火、回火达到6064HRC热处理车间热处理9磨削精磨内外圆、端面至尺寸，保证端面与轴线垂直模具车间精磨外圆磨床10钳工精修全面达到设计要求模具车间11检验设计日期审核日期标准化日期会签日期标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号7 油箱盖模具的安装与调试7.1 油箱盖模具的安装7.1.1 拉深模的安装要求 1.上模座上平面对下模座下平面的平行度，导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度均应达到规定的精度要求。 2.模架的上模沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。 3.装配好的拉深模,其封闭高度应符合图样规定的要求。 4.拉深凸模和拉深凹模之间的配合间隙应符合图样的要求，周围的间隙应均匀一致。 5.模具应在生产的条件下试验，进行零件试冲，然后调试，直到符合图样要求。 6.安装模具的螺栓及螺母和压板，应采用专用件，最好不要代用。 7.用压板将下模紧固在工作台上时，其紧固用的螺栓拧入螺孔中的长度大于螺栓直径的1.52倍。 8.压板的压置应使压板的基面平行于压力机的工作台面，不准偏斜。 9.拉深凸模的中心线应与凹模的工作平面垂直。 10.拉深凸模和凹模的间隙应该均匀。7.1.2 拉深模的安装 本模具属于带有压边圈的拉深模，应对压边力进行适当调整。这是因为压边力过大，则制件易被拉裂；压边力过小，又易于起皱。因此，在装置模具时，应边试验，边调整，直到合适为止。下面是具体的安装过程： 1.开动压力机，把压力机滑块上升到极点； 2.把压力机滑块底面、压力机的台面和模具的上下面擦试干净； 3.把模具放在压力机台面规定的位置上，用压力机行程尺检查压力机滑块底面至模具上平面之间距离是否大于压力机的行程。必要时，调节滑块高度，以保证该距离大于压力机行程。因本模具有打杆，所以应先按图样位置将其插入压力机台面的孔内，并把模具位置放正。 4.将滑块降下到极点，并调节滑块高度，使其与拉深模上平面接触。 5.通过压板、垫块和螺钉等，将上模紧固在压力机的滑块上，并将下模初步固定在压力机的台面上。不要压的太紧 6.将滑块稍微往上调一点以免模具顶死，然后开动压力机，把滑块上升到上极点，松开下模的安装螺丝，让滑块空行程数次，再把滑块下降到下极点停止。 7.拧紧下模的安装螺钉。再开动压力机使滑块上升到上极点位置。 8.在导柱上加润滑油，并检查拉深模工作部分有无异物，然后开动压力机，再使滑块空行程数次，从中检查导柱和导套的配合情况。若发现导柱不垂直或者导套配合不合适时，应拆下模具进行修理。 9.进行试拉深，并逐步调节滑块到所需的高度。 10.调节压力机上的打料螺栓到适合的高度，使打料杆能正常工作。 11.如果拉深模使用气垫，则应调节压缩空气到合适压力。 12.重新检查模具及压力机，无误后可进行试拉深。7.2 油箱盖模具的调试 模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试拉深，可以发现模具设计与制造的缺陷，找出产生原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试拉深，直到模具能正常工作，才能将模具正式交付生产使用。7.2.1 拉深模的调试要点 进料阻力的调整 拉深模进料阻力很大，易使制件被拉裂；进料阻力很小时，易使制件产生皱纹。故在调整模具时，关键是调整好拉深阻力的大小： 1调节压力滑块的压力，使之正常； 2调节压边圈的压边面配合松紧； 3凹模圆角半径要适中； 4采用良好的润滑剂，调整润滑次数。 拉深深度及间隙调整 1.调整时，先将较浅的一段调整后，再往下调整，直到所需深度。 2.因本模具是对称的。所以在调整时，可先将上模紧固在压力机滑块上，下模放在工作台上，先不紧固。在凸模上放置样件，再使上、下模吻合对中后，即可保证间隙的均匀性。调整好闭合位置后，再把下模固紧在工作台上。7.2.2调整方法 拉深时的破裂 拉深时，材料变形所需要的拉深力超过了材料的强度极限时，即形成破裂。拉深时的破裂部位多发生在邻近凸模圆角处的筒壁处。 防止拉深破裂的工艺措施有：增大凹模圆角、增大凸模和凹模之间的间隙、提高凹模工作表面和凹模圆角半径处的表面质量、调整压边力、选用塑性好的材料和进行适当的润滑等。 拉深高度不够 制件拉深结束后，结果高度达不到图样要求。其产生原因有拉深间隙太大、凸模圆角半径太小。 防止拉深高度不够的措施有：调整拉深间隙、加大凸模圆角半径。 制件底部被拉脱 制件在拉深过程中由于凹模圆角半径太小，使材料被处于切割状态以至于制件底部被拉脱。 防止制件底部被拉脱的措施有：加大凹模圆角半径。 制品口缘折皱 制件在拉深过程中由于凹模圆角半径太大、压边圈不起压边作用，造成制件口缘折皱。 防止制件口缘折皱的措施有：减小凹模圆角半径、调整压边圈结构，加大压边力。 拉深高度太大 制件拉深结束后，结果发现制件的高度达不到图样的要求。其产生原因有拉深间隙太小、凸模圆角半径太大。 防止拉深高度太大的措施有：加大拉深间隙、减小凸模圆角半径。 零件拉深后壁厚与高度不均 零件拉深后发现壁厚与高度不均，其造成原因有凸模与凹模不同心，向一面偏斜、定位不正确、凸模不垂直、压边力不均、凹模形状不对。防止零件拉深后壁厚与高度不均的措施有：调整凸模与凹模位置，使之间隙均匀、调整定位零件、重新装配凹模、调整压边力、更换凹模。结论大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采