圓墊片落料沖孔復(fù)合模設(shè)計.doc

模具CAD/CAM課程設(shè)計說明書墊片34復(fù)合模CAD設(shè)計院系 機電系 專業(yè) 機電一體化 班號 08機電高職班 學(xué)號 0841010141 姓名 戴宗江 指導(dǎo)教師 夏端武 摘 要本次課程設(shè)計的內(nèi)容為墊片34 復(fù)合模，完成沖孔、落料兩道工序。模具為倒裝結(jié)構(gòu)，由打桿頂出制件，橡膠墊驅(qū)動的卸料板卸除條料。排樣方式為單排，由彈性擋料銷和導(dǎo)料銷定位、導(dǎo)料。模架為中間導(dǎo)柱圓形模架，壓入式模柄。使用CATIA生成零件實體并完成裝配，進而生成裝配工程圖和相關(guān)的零件剛才圖。 關(guān)鍵詞： 沖孔 落料 倒裝 單排 CATIA目 錄第1章 CAD/CAM概述11.1 CAD/CAM的意義 11.2模具CAD/CAM常用軟件及其特點 11.3 CAD/CAM技術(shù)在現(xiàn)代模具技術(shù)中的應(yīng)用1第2章 工藝分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計22.1 制件的工藝性分析及工藝計算22.1.1 工藝分析22.1.2 排樣及工藝計算 32.2 沖壓力及壓力中心的計算42.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計算52.3.1 計算模具刃口尺寸52.3.2 落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸計算 92.3.3沖孔凸模與凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸確定 102.4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計132.4.1送料定位機構(gòu)設(shè)計 132.4.2卸料機構(gòu)設(shè)計 132.4.3 出件機構(gòu)設(shè)計 132.5 其他零件尺寸的確定 132.6 壓力機的確定 16第3章 零件建模 裝配體及工程圖173.1 設(shè)計構(gòu)思 173.2零件建模173.3 裝配設(shè)計183.3.1 銷釘 螺釘?shù)陌惭b183.3.2干涉檢驗183.4 工程圖19 3.5輔助設(shè)計22 3.5.1 模擬視圖及爆炸視圖22結(jié)束語24參考文獻25第1章 CAD/CAM概述1.1 CAD/CAM的意義隨著計算機計算有關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴大，涌現(xiàn)出許多以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新興科學(xué)。CAD/CAM技術(shù)便是其中之一。CAD/CAM，即計算機輔助制造技術(shù)與計算機輔助制造，是一門基于計算機技術(shù)而發(fā)展起來的、與機械設(shè)計和制造技術(shù)相互滲透、型號結(jié)合的、多學(xué)科綜合性的技術(shù)。它隨著計算機技術(shù)的迅速輔助、數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用及CAD/CAM軟件的日益完善，在電子、機械、航空航天、輕工等領(lǐng)域得到了廣泛的意義。模具CAD/CAM是在人的參與下，以計算機為中心的一整套系統(tǒng)。其中，模具CAD完成對采用工藝、模具結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計；模具CAM完成對零件的加工制造，并在加工制造工程中實施實時監(jiān)督、控制、測試和管理。CAM的輸出信息直接來自于CAD的輸出信息，二者是有機結(jié)合的整體。1.2模具CAD/CAM常用軟件及其特點CAD/CAM系統(tǒng)有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)包括計算機和外部設(shè)備，軟件系統(tǒng)有系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和專業(yè)軟件組成。CAD/CAM系統(tǒng)的功能不僅與組成改系統(tǒng)的硬件功能和軟件功能有關(guān)，而且與它們的匹配和組織有關(guān)。在建立CAD/CAM系統(tǒng)時，視線應(yīng)根據(jù)輸生產(chǎn)任務(wù)的需要，選定最合適的功能軟件，然后再根據(jù)軟件系統(tǒng)選擇與之相匹配的硬件系統(tǒng)。1.3 CAD/CAM技術(shù)在現(xiàn)代模具技術(shù)中的應(yīng)用在當(dāng)今模具設(shè)計與制造領(lǐng)域中如何借助CAD/CAM軟件在電腦上完成,提高加工模具的精度和生產(chǎn)效率一直是我們急需尋找的途徑。AutoCAD、PRO/E、MasterCAM軟件都是目前世界最為優(yōu)秀和應(yīng)用最為廣泛CAD/CAM的軟件代表。采用CAD/CAE/CAM技術(shù)可提高模具產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量、縮短模具設(shè)計與制造周期、降低產(chǎn)品成本。第2章 工藝分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 制件的工藝性分析及工藝計算2.1.1 工藝分析 由圖可知，產(chǎn)品為圓片落料、圓片沖孔。產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)簡單對稱，無狹槽、尖角；孔與孔之間、孔與零件之間的最小距離滿足c1.5t要求。 （ 1.5t=1.5）（1）尺寸精度 任務(wù)書對沖件的尺寸精度要求為IT12級，查參考文獻2知，普通沖裁時對于該沖件的精度要求為IT12IT11級，所以尺寸精度滿足要求。（2）沖裁件斷面質(zhì)量 因為一般用普通沖裁方式?jīng)_1mm以下的金屬板料時，其斷面粗糙度Ra可達12.53.2，毛刺允許高度為0.050.1mm；本產(chǎn)品在斷面粗糙度上沒有太嚴格的要求，單要求孔及輪廓邊緣無毛刺，所以只要模具精度達到一定要求，在沖裁后加修整工序，沖裁件斷面的質(zhì)量就可以保證。（3）產(chǎn)品材料分析 對于沖壓件材料一般要求的力學(xué)性能是強度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計的產(chǎn)品材料為08鋼，屬優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能是強度、硬度低而塑性較好，非常適合沖裁加工。另外產(chǎn)品對于厚度與表面質(zhì)量沒有嚴格要求，所以盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的產(chǎn)品表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證 經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。2.1.2 排樣及工藝計算2.1.2.1排樣 零件外形為圓形 ，可以采用單排、交叉雙排或多排；考慮到零件為中等批量生產(chǎn)，如果采用交叉雙排或多排，則模具尺寸和結(jié)構(gòu)就會相應(yīng)增大，從而增加模具生產(chǎn)成本，所以本設(shè)計決定采用單排結(jié)構(gòu)。如圖所示。 圖2.1 排樣圖 2.1.2.2 搭邊查參考文獻1 ，確定搭邊值，。當(dāng)t=1時，a=2，b=1.52.1.2.3條料寬度 B=D+2a=80+2*2=84mm 2.1.2.4材料利用率 式中 一個歩距內(nèi)沖裁件數(shù)目； A沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料）； S歩距長度； B板料寬度；?。簄=1; A=*40=5026.55；S=81.5；B=84 =5026.5581.5*84=73.42.2 沖壓力及壓力中心的計算2.2.1 計算沖壓力 2.2.1.1 沖裁力 沖裁力公式為 式中 沖裁力； 沖孔沖裁力； 落料沖裁力。2.2.1.2 沖孔沖裁力 式中 K系數(shù)（取K=1.3）； 孔的個數(shù)，n=3。 沖孔周長，mm mm 材料厚度， 材料抗剪強度，查參考文獻2知LY12，320MPa，取MPa。 =61253.4=61.25KN2.2.1.3 落料沖裁力。 mm 所以 2.2.1.4卸料力。7 式中 卸料系數(shù)，查參考文獻1知0.05，取。 所以 KN2.2.1.5 推料力 式中 推料系數(shù)，查參考文獻1取。 同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，。 所以 KN2.2.1.6 頂件力 式中 頂件系數(shù)，查參考文獻1取。 所以 KN 2.2.1.7 總沖壓力沖裁時，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=181.87KN 初選壓力機：Jc23-35。 2.2.2 計算模具壓力中心 由于該零件完全對稱于相互垂直大大兩條多層次線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的狹槽點上。2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計算2.3.1計算模具刃口尺寸 模具采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)，計算刃口尺寸時宜采用尺寸轉(zhuǎn)換法計算。 零件上包含三個尺寸：落料尺寸；沖孔尺寸,；位置尺寸。查得沖裁模刃口雙間隙mm， mm。1）落料刃口尺寸計算：的凸凹模的制造公差由表查得 ， 。 由于 ， 故采用凸模與凹模 分開加工方法，由表查得X=0.5，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示：2）沖40mm孔刃口尺寸計算：的凸凹模的制造公差由表查得，.由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，由表查得X=0.5 ，則： ,其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示： 3）沖5mm孔刃口尺寸計算：的凸凹模的制造公差由表查得，.由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，由表查得X=0.5 ，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示：82.3.2落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸計算落料凹模尺寸如圖5.1所示。圖5.1 落料凹模尺寸2.3.2.1厚度 式中 凹模的理論厚度。mm進一位取整數(shù)取 mm查參考文獻4知刃磨余量為 。所以凹模厚度為 29+6 = 35mm。因為落料沖裁力，所以凹模厚度應(yīng)小于25mm。所以將凹模做成一塊凹模板和一塊夾板相拼的結(jié)構(gòu)。綜合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，取凹模厚度mm，夾板厚度為12mm。2.3.2.2 凹模板直徑 零件外形為圓形，而且完全對稱，所以將凹模板做成圓形。 式中 切斷輪廓線到凹模邊緣的尺寸，輪廓為平滑曲線時，。 所以 mm 查參考文獻2按推薦值取 mm 所以凹模板外形尺寸2.3.3沖孔凸模與凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸確定圖5.2 凸模尺寸2.3.3.1沖孔凸模長度如圖所示 （0.60.8） 式中 凸模固定板厚度； 沖孔凸模厚度，21mm；10mm 凸模自由長度。 所以 （0.60.8）=（0.60.8）12.616.8mm，取14mm。（0.60.8）=（0.60.8）10=68mm, 取8mm。mm（考慮到在落料前沖孔凸模先接觸板料，所以取 mm）。所以 取14mm =14+35.5=49.5mm =14+35=49mm2.3.3.2 凸模強度（壓應(yīng)力）校核校核公式為 式中 凸模最小斷面積，； 凸模材料的許用壓應(yīng)力，凸模材料選用Cr12MoV，查參考文獻2知，（10001600）MPa，取1200 MPa。因為 MPa所以凸模強度校核符合要求。2.3.3.3凸模剛度（細長桿失穩(wěn)）校核。校核公式 式中 凸模最大自由高度； E 凸模材料彈性模量，一般取MPa； 凸模最小斷面慣性矩，圓形斷面； 支承系數(shù)，無導(dǎo)板導(dǎo)向；安全系數(shù)，鋼取23。 代入公式得 mm實際 mm40.96mm 所以凸模剛度符合要求2.3.3.4 凸凹模工作尺寸計算圖5.3凸凹模各部分尺寸1）凸凹模長度確定 mm式中 卸料板厚度，取mm； 凸凹模固定板厚度，（0.60.8）=（0.60.8）2128mm，取mm。2）凸凹模壁厚校核查參考文獻2知，倒裝復(fù)合模凸凹模最小壁厚（料厚mm）；本設(shè)計中所以凸凹模壁厚校核合格，按圖設(shè)計的凸凹模符合要求。3）其他漏料孔直徑取，刃口直邊設(shè)計存三片料，高為5mm，凸凹模和凸凹模固定板之間在裝配時安裝止轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)。2.4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積累到一定數(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，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大，因此凸凹模的壁厚應(yīng)嚴格控制，以免強度不足。經(jīng)分析，此工件有三個孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外，此工件無較高的平直度要求，工件精度要求也較低，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。2.4.1送料定位機構(gòu)設(shè)計采用伸縮式擋料銷縱向定位，安裝在橡膠墊和活動卸料板之間。工作時可隨凹模下行而壓入孔內(nèi)，工作很方便.2.4.2卸料機構(gòu)設(shè)計 2.4.2.1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。 2.4.2.2 工件的卸除 采用打料裝置將工件從落料凹模中推下，羅在模具工作表面上。2.4.2.3 沖孔廢料的卸除下模座上采用漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凸凹模內(nèi)積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。 2.4.3 出件機構(gòu)設(shè)計 因為是復(fù)合模結(jié)構(gòu)，所以采用上出件機構(gòu)2.5 其他零件尺寸的確定2.5.1橡膠墊 為保證橡膠墊不過早失去彈性而破壞，其允許的最大壓縮兩不得超過摘要高度的45%，一般取自由高度的35%45%。橡膠墊的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%15%。 橡膠墊產(chǎn)生的力 式中 壓力； 橡膠墊橫截面積； 與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力，如表5.1所示。表5.1 橡膠壓縮量和單位壓力 橡膠壓縮量（%）單位壓力（MPa）橡膠壓縮量(%)單位壓力(MPa)1015200.260.500.702530351.031.522.10取 ，則MPa 取壓縮量為25%，預(yù)壓縮量為10%，工作行程mm。 所以橡膠墊的自由高度為 mm，取14mm 預(yù)壓縮量取為 2m。2.5.2 凸凹模固定板凸凹模固定板形狀與凹模板一致，如圖5.3所示，厚度為24mm。2.5.3凸模固定板凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸與凹模板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。凸模固定板為圓形，厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，材料為Q235 14mm2.5.4墊板沖裁時，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，這時需要在凸模端部與模座之間加上一塊強度較高的墊板。即下列情況下雨加墊板。式中 凸模端面的壓應(yīng)力，其數(shù)值為； 模座材料下雨壓應(yīng)力，其數(shù)值：鑄鐵約為100MPa，鋼約為200 MPa； 沖裁力； 凸模上端面面積。墊板的下載與凸模固定板一致，厚度一般取412mm。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度Ra0.320.63。由于本套模具選用壓入式模柄，在上模座與凸模固定板之間也必須安裝墊板，厚度取為8mm。下面校核一下凸凹模與下模座之間是否下雨加墊板。已知凸凹模下端面直徑mm，所以 所以 模座采用鑄鐵，所以不用加墊板。2.5.5 卸料板卸料板同樣為圓形板，直徑和凹模板一致，如圖5.3所示，厚度為10mm。卸料板材料選A3或（45）鋼，不用熱處理淬硬。取卸料板與凸凹模的雙面間隙為0.10.3mm.卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M1010mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。2.5.6模座根據(jù)凹模板的尺寸，模座采用標(biāo)準(zhǔn)的中間導(dǎo)柱圓形模座，材料采用HT200。標(biāo)記為：上模座 GB2855.1181；下模座 GB2855.1281。2.6 壓力機的確定模具的閉合高度為H閉=H上模 H墊L H H下模h2 =（40+8+14+35+46+45-2）mm=186mm 式中 L凸模長度，L=49mm； H凹模厚度，H=35mm；h2凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=2mm。選擇壓力機JC23-35公稱壓力350KN最大閉合高度280mm最小閉合高度220mm 所以壓力機工作臺尺寸，一般工作臺面尺寸每邊應(yīng)大于模具下模座尺寸5070mm，所以壓力機合格，可用14第3章 零件建模 裝配體及工程圖3.1 設(shè)計構(gòu)思在進行模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計時，需首先根據(jù)條料排樣圖確定總體結(jié)構(gòu)，然后一次為基礎(chǔ)，詳細設(shè)計其中的組成零件。這一過程實際上就是自頂向下的設(shè)計過程。模具組成零件的形狀除受成形工藝形狀約束外，還受其在模具中所處的位置及其他零件的關(guān)系約束，只有總裝在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，才能獲得零件的相關(guān)約束，進行零件的設(shè)計。 為此，在利用CATIA進行建模時，應(yīng)采用自頂向下的設(shè)計模式，依次實現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計。具體表述為：首先，根據(jù)條料排樣圖確定模具的總體框架結(jié)構(gòu)，從典型結(jié)構(gòu)庫中實體化一種導(dǎo)向結(jié)構(gòu)圖，然后直接在該總體結(jié)構(gòu)下，設(shè)計其他相關(guān)模具零件，以使零件設(shè)計和裝配設(shè)計相關(guān)聯(lián)。這樣，在設(shè)計某一零件時，其相關(guān)零件的形狀變化可被自動處理，從而保證設(shè)計結(jié)構(gòu)一致性。當(dāng)零件設(shè)計完成后，可將裝配結(jié)構(gòu)中的每一零件輸出到相應(yīng)的文件中，用來產(chǎn)生相應(yīng)零件的工程圖，并標(biāo)注相關(guān)尺寸、技術(shù)要求等。3.2零件建模通過前面的設(shè)計可知，該套模具共包含28種零件，其中6種標(biāo)準(zhǔn)可從軟件的零件庫中調(diào)用，剩余的22種則要有設(shè)計者之間設(shè)計。 在CATIA中，可以通過多種方式將曲面轉(zhuǎn)換為實體，下面為兩種典型的零件的畫法。（1） 凹模板 操作步驟為：1.在草繪平面內(nèi)作凹模板外形、刃口和銷孔；2.用拉伸命令將平面拉伸為實體；3.用異性孔向?qū)疃嗣嫔舷鄳?yīng)的位置作出螺紋孔；4.用環(huán)形陣列命令作出另外兩個螺紋孔；4.用拉伸切除命令作出大孔。（2） 凸凹模 操作步驟為：1.用旋轉(zhuǎn)命令作出凸凹模的外形；2.用拉伸切除命令分別在上下端面作出沖孔孔和漏料孔；3.用拉伸切除命令在下端面上作出銷孔。3.3 裝配設(shè)計裝配的概念在工程中非常重要，CATIA能夠模擬實際工作環(huán)境，將零件進行裝配合成。裝配體的零部件可以包括獨立的零件，也可以是其他的裝配體。將一個零部件放入裝配體，這個零部件才會與裝配體文件產(chǎn)生鏈接的關(guān)系。裝配體文件不能單獨存在，要和零部件一起存放才有意義，同時對零部件文件的任何改變都會更新裝配體。傳統(tǒng)的設(shè)計方法有兩種：（1） 自下而上設(shè)計法 此為比較傳統(tǒng)的方法。在自下而上設(shè)計中，線建立零件，并將之插入裝配體，然后根據(jù)設(shè)計要求，將各個零件進行配合。它的有點是：由于零部件是獨立設(shè)計的，它們的相互關(guān)系及重建行為更為簡單。使用自下而上設(shè)計法可以專注于單個零件的設(shè)計工作。在不需要控制零件大小和尺寸的參考關(guān)系時，該方法較為適用。（2）自上而下設(shè)計法自上而下設(shè)計法從裝配體中開始設(shè)計，這時兩種設(shè)計