基于SolidWorks機(jī)床中心軸托架模具設(shè)計

1、需要圖紙研究的可咨詢3103064563，共同研究，自覺維護(hù)社會主義和諧社會，旨在共同交流進(jìn)步，不涉及商業(yè)交流 基于SolidWorks機(jī)床中心軸托架模具設(shè)計作者：000000 指導(dǎo)老師：0000 機(jī)制（3）班 摘 要：本設(shè)計為機(jī)床中心軸托架的工藝分析與冷沖壓模具設(shè)計以及基于solidworks三維建模、動畫模擬的畢業(yè)設(shè)計。根據(jù)設(shè)計零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定其工藝方案，再根據(jù)工藝方案設(shè)計了四個模具共同完成制件的沖制，完成模具零件的設(shè)計選用并完成三維建模和主要零件的CAD二維零件圖紙的繪制，并在三維建模的基礎(chǔ)上用solidworks進(jìn)行動畫模擬。 關(guān)鍵詞：模具設(shè)

2、計 機(jī)床中心軸托架 solidworks模擬加工 CAD零件圖 1 緒論沖壓是通過模具對板材施加相關(guān)力，使板材發(fā)生塑性變形，同時對板料施加剪切力使板材分離，從而獲得所需尺寸、形狀和性能的零件的加工方法。由于沖壓加工經(jīng)常在材料冷狀態(tài)下進(jìn)行，因此也稱為冷沖壓。沖壓加工的原材料一般是板材或帶材，故也稱為板材沖壓。沖壓加工主要需要研究沖壓工藝和模具兩個方面的問題。沖壓加工有其自身的優(yōu)勢，其缺點在于沖模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具制造價格較高。因此沖壓加工一般只適用于大批量、單一品種的生產(chǎn)。目前為了解決這方面的問題，正在努力發(fā)展某些簡易沖模，如聚氨酯橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等，同時也在進(jìn)

3、行沖壓加工中心等新型設(shè)備和工藝的研究。1.1 沖壓成形工藝與理論研究由于引入了計算機(jī)輔助工程（CAE），沖壓成形從原來對應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)榍腥肟谶M(jìn)行有限元分析，逐步發(fā)展到借助于計算機(jī)模擬和分析工藝過程以此實現(xiàn)優(yōu)化沖壓過程。對于沖壓毛坯設(shè)計也開發(fā)了計算機(jī)輔助設(shè)計，可以實現(xiàn)優(yōu)化對排樣或拉伸毛坯的設(shè)計。在現(xiàn)階段，沖壓成形已走向計算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路，沖壓成形已從原來的實驗和經(jīng)驗階段慢慢的走向由沖壓理論指導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)階段。很多研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始進(jìn)行沖壓成形性能和沖壓件成形難度的判定等的預(yù)測。1.2 沖壓加工自動化和柔性化為滿足大批高效生產(chǎn)的要求，在沖壓模具和設(shè)備上大量采用各種進(jìn)、出料自動化裝置。至

4、于大型的沖壓件，還專門配置了機(jī)械手等自動化機(jī)械裝置，大大提高了沖壓件的品質(zhì)和效率。對于中、小件的大批生產(chǎn)，現(xiàn)在較多的應(yīng)用多工位級進(jìn)?；蚋咚賶毫C(jī)等。對于多品種生產(chǎn)現(xiàn)已成功的開發(fā)一套快速轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。此外，沖壓加工系統(tǒng)正在逐步的引入集成制造系統(tǒng)（CIMS），如沖壓加工中心，并且全面實現(xiàn)了設(shè)計、運輸零件及生產(chǎn)管理等自動化。2 工藝分析加工工藝的確定需要考慮多種因素，最重要的是要兼顧質(zhì)量與效率。下面將對托架的加工工藝選擇做詳細(xì)闡述。2.1 工件分析此模具用于加工下圖所示的機(jī)床中心軸托架，材料為08鋼。圖2-1根據(jù)所給出的的零件二維圖，首先在solidworks中運用參數(shù)化建模技術(shù)實現(xiàn)零件的三維建模，如右

5、圖2-2所示 圖2-2 工件三維圖 該工件是中心軸托架工件，10mm孔內(nèi)裝有心軸，托架通過4個5孔與機(jī)身連接，為保證良好的裝配工件，5個孔的公差等級均為IT9級，表面不允許有嚴(yán)重的劃傷，該零件選用08鋼，其彎曲半徑均大于該種材料的最小彎曲半徑，且工件精度要求不高，不需要校形，所有的孔可用高精度沖模沖出。因此，該零件還可以用冷沖壓加工成形。2.2 確定工藝方案根據(jù)給出的工件結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析得出：沖壓該零件所需的基本孔為沖孔、落料及彎曲，其彎曲工藝方案有三種，因此，沖壓工藝方案可以有以下主要三種。方案一：首先為落料沖孔級進(jìn)模沖制，然后為彎曲外部兩角同時預(yù)彎中間兩角45，然后彎曲中間兩角，最后沖4個

6、5mm孔，彎曲部分如圖3-5所示。方案二：首先為落料沖孔級進(jìn)模沖制（同方案一），然后彎外部兩角，然后壓彎中間兩角，最后沖4個孔（5mm，同方案一），如圖3-6所示。圖3-5 方案一工件變形路線圖 圖3-6 方案二工件變形路線圖方案三：首先落料沖孔級進(jìn)模沖制（同方案一），然后直接壓彎四角，最后沖4個孔（5mm，同方案一）如下圖圖3-7 方案三工件變形路線圖2.3 工藝方案的比較綜合運用彎曲模成型原理和模具設(shè)計技術(shù)對上述三個方案進(jìn)行比較，可以得出如下結(jié)論。1 方案一工序分散，所用模具、壓力機(jī)和操作人員較多，但是生產(chǎn)效率高，成產(chǎn)成本低廉，本設(shè)計針對中批量生產(chǎn)方案較為可行。方案二和方案一相比，零件的回

7、彈難以控制，尺寸和形狀不明確，且存在工序分散、勞動量大、占用設(shè)備的缺點。方案三的工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，但是模具壽命低，工件表面有劃傷，厚度變薄，回彈不易控制，尺寸的控制不夠精確。通過比較可以得出，當(dāng)進(jìn)行中批量生產(chǎn)時宜選擇方案一。本次設(shè)計針對中量生產(chǎn)，故綜合各種因素，采用方案一。3 落料沖孔級進(jìn)模設(shè)計3.1 條料寬度和排樣方式及材料利用率計算 為保證零件的精確，條料的強(qiáng)度和剛度，方便手工送料，采用單排有廢料排樣，差沖壓模具簡明設(shè)計手冊表2.26搭邊a和a1的數(shù)值的a=1.2mm,a1=1.8mm.由沖壓工藝與模具設(shè)計表2-14得=0.4mmm，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊P18頁，計算出條料

8、標(biāo)稱寬度B=(L+2a1+)0-=(30+2X 1,8) 0-0.4mm=340-0.4mm.式中：B-條料寬度，mmL-沖裁件垂直送料方向的尺寸，mma1-搭邊，mm-條料寬度公差，mm 考慮到定位方式為側(cè)刃定位，則應(yīng)使條料標(biāo)稱寬度增加1mm至3mm，則可取B=370-0.4，步距A=B+a=106mm+1.2mm=107.2mm對于材料利用率的計算，查百度文檔知道，鋼帶版的規(guī)格尺寸為厚度1.2mm至13mm，寬度700mm至1300mm,長度2000mm至12000mm，考慮到材料的充分利用，經(jīng)計算后在本設(shè)計中選取08鋼板規(guī)格為長X寬X厚=4200mmX1000mmX1.5mm,在剪床上進(jìn)

9、行剪裁。則每塊鋼板剪裁成可用于級進(jìn)模沖裁的塊數(shù)為4200/1050X1000/37=4X27=108塊，每塊可加工出的工件數(shù)為n,則n滿足n=1050-2a-(n-1)a1/106=1050-2x1.2-(n-1)x1.8/106,由此可得n=10.04,則可加工出10個工件，則材料的利用率為： =（10x108x30x106）/(4200x1000)x100%=81.77%排樣方式3.2 凸模和凹模的刃口尺寸計算 由于工件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以考慮采用凸凹模分開加工的方法制作凸凹模，這時需要分別計算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸及公差。由于只有一個尺寸標(biāo)注了公差，由公差表查的要求為IT13等級

10、，因此在這里均按照IT13等級要求。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，分開制造法計算刃口尺寸如下：1).落料件的基本尺寸計算 查沖壓工藝與模具設(shè)計教材表3-14，計算公式為：Dd=(Dmax-X) Dp=(Dd-Zmin) 其中： Dd,Dp-落料凹模和凸?；境叽?，mm -制件制造公差，mmZmin-最小合理間隙，mmX-因數(shù)查沖壓工藝與模具設(shè)計教材表3-2得間隙極限尺寸Zmin=0.15mm,Zmax=0.19mm,Zmax-Zmin=0.19mm-0.15mm=0.04mm.查沖壓工藝與模具設(shè)計教材表3-16，得：尺寸106mm:|+|=0.035mm+0.025mm=0.060mm.尺寸30mm:

11、|+|=0,025mm+0,020mm=0.045mm.均不滿足|+|=Zmax-Zmin,考慮到該制件為簡單件取:=0.4(Zmax-Zmin)=0.016mm=0.4(Zmax-Zmin)=0.024mm=0.4mm,X=1則尺寸106mm: Dd=(Dmax-X) =105.6mm, Dp=(Dd-Zmin) =105.45mm 尺寸30mm: Dd=(Dmax-X) =29.6mm Dp=(Dd-Zmin) =29.45mm其中X由沖壓工藝與模具設(shè)計表3-15查的 ，由沖壓工藝與模具設(shè)計表3-16查的2)沖孔件尺寸計算 查沖壓工藝與模具設(shè)計教材表3-16，沖孔部分公差=0.020mm，

12、滿足|+|1mm,側(cè)刃端面制成臺階式，沖裁時側(cè)刃端面的臺階部分先進(jìn)入凹模進(jìn)行導(dǎo)向，然后側(cè)刃沖裁，此時側(cè)刃的臺階部分平衡側(cè)刃單邊沖裁時產(chǎn)生的側(cè)向力，防止側(cè)刃折斷。側(cè)刃CAD簡圖3.6 落料凸模的設(shè)計從工件的外形形狀特點和加工方便等因素綜合考慮，將落料凸模設(shè)計為直通式，與凸模固定板的固定方式是壓入凸模固定板內(nèi)。采用N7/h6配合。凸模裝入固定板后其頂面要與固定板頂面一起磨平。凸模長度一般根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定。本模具中，查沖壓模具簡明手冊2.5.6節(jié)。顯然可知落料凸模長度： H=L凸模固定板+L導(dǎo)板+L導(dǎo)料板+L自由長度式中L自由長度一般取1520mm，由于本設(shè)計采用導(dǎo)板進(jìn)行凸模導(dǎo)向，凸模始終不與導(dǎo)板分

13、離，則可取L自由長度=12mm.則H=24+20+4+12mm=56mm.落料凸模CAD簡圖3.7 沖孔凸模的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化本設(shè)計中凸模所沖的孔為直徑為10的圓孔 ，而且凸模是不需要特別保護(hù)的小凸模并且有導(dǎo)板起保護(hù)凸模的作用。所以沖孔凸模采用圓柱頭直桿圓凸模。查沖壓模具與簡明設(shè)計手冊表2.55，得相關(guān)尺寸如下：D=10.0mm, H=5.0mm, D1=13.00-0.35mm, L=56+1.00mm, r=0.25mm.由于凸模比較細(xì)長并且沖裁件料厚1.5mm，因此有必要進(jìn)行凸模承壓能力和抗縱向彎曲能力的校核。正常工作1) 凸模承壓能力的校核要使凸模正常工；作，必須使凸模最小斷面的應(yīng)力不超過

14、凸模材料的許用應(yīng)力，即： =F/Amin 即AminF/對于圓形凸模有： dmin4 t/凸模最小斷面的壓應(yīng)力，MPa t沖裁材料厚度，mm沖裁材料抗剪強(qiáng)度，MPa 凸模材料允用壓力，MPa查沖壓模具與簡明設(shè)計手冊P39得08鋼淬火硬度為5862HRC時，凸模導(dǎo)向時取=440470MPa, =310380 MPa, 則：dmin4 t/=4.67mm，所以承壓能力足夠。2) 抗縱向彎曲力校核對于有導(dǎo)向裝置圓形凸模有： Lmax270d2/FmmLmax允許凸模最大自由長度，mm d-凸模最小直徑，mmF-沖裁力，N其中F=KLt=1.362.81.4350N=42.861KN 則：Lmax27

15、0102/42861mm=130mm。因此凸模抗縱向彎曲應(yīng)力也符合要求。沖孔凸模CAD簡圖3.8 壓力機(jī)校核前面已選擇J23-25B型號開式可傾壓力機(jī)。最大閉合高度Hmax=175mm,閉合高度調(diào)節(jié)量：60mm.則Hmin=115mm.模具閉合高度H0=30624204244012=160mm。滿足Hmax5H0Hmin 10mm.模柄孔尺寸為4060mm。查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.18選擇壓入式模柄A40100mm.3.9 凸、凹模固定板與墊板凹模采用整體式，安排凹模在模架上的位置時是根據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)的，壓力中心必須與模柄中心線重合。凹模參數(shù)如下：凹模高度H=30 mm，凹模壁厚C=4

16、5mm，凹模寬度B=120mm，凹模長度L=92mm，按照沖壓模具簡明設(shè)計手冊標(biāo)準(zhǔn)化后考慮到凹模板與下模座用4個螺釘和4個圓柱銷固定，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊P253P254，凹模上螺孔邊距最小為15mm，最大為50mm，螺孔與圓柱銷孔一般取b2d即可?？紤]以上問題，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.57選取固定板規(guī)格：200mm125mm24mm.墊板依據(jù)沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15。60，選取墊板規(guī)格為：200mm125mm6mm.材料用45鋼。3.10 導(dǎo)板的標(biāo)準(zhǔn)化選擇在導(dǎo)板模中，以導(dǎo)板對凸模導(dǎo)向，同時導(dǎo)板也對凸模進(jìn)行卸料起固定卸料版的作用。導(dǎo)板對凸模采用H7/h6配合。導(dǎo)板厚度取凹模厚度（0.

17、81）倍，在這里取導(dǎo)板厚度H=20mm。導(dǎo)板的選取可查沖壓工藝與模具設(shè)計選取規(guī)格200mm125mm20mm.材料選用Q235鋼。3.11 導(dǎo)料板的設(shè)計本設(shè)計中，條料的送料方式是靠導(dǎo)料板向前導(dǎo)送以免條料送偏，為使條料從兩導(dǎo)料板間順利通過，兩導(dǎo)料板的間距要大于條料寬度0.21mm，導(dǎo)料板厚度查沖壓模具實用設(shè)計手冊表3-39取4mm。導(dǎo)料板之間距離是條料標(biāo)稱寬度與和導(dǎo)料板與條料雙側(cè)間隙之和，則可取導(dǎo)料板之間距離為38mm.導(dǎo)料板可設(shè)計為230mm83.5mm4mm,材料選用Q235鋼。為了方便送料，增強(qiáng)可操作性，提高送料效率，現(xiàn)設(shè)計一個矩形板輔助送料，其參數(shù)為125mm30mm4mm,材料選用Q2

18、35鋼。3.12 標(biāo)準(zhǔn)模架的使用標(biāo)準(zhǔn)木架的選用依據(jù)為凹模外形尺寸，所以應(yīng)該首先計算凹模周界的大小，查閱沖壓模具簡明設(shè)計手冊由凹模高度和壁厚的經(jīng)驗計算公式得：凹模高度：H=Kb=0.28106mm30mm.凹模壁厚：C=（1.52）H=45mm.凹?？傞L:L=（106+452）mm=196mm.凹模寬度：B=(30+245)mm=120mm.模架采用對角導(dǎo)柱模架，根據(jù)以上計算結(jié)果可由尹成龍主編沖壓模具課程設(shè)計指導(dǎo)書表一查的模架規(guī)格為：200mm125mm(140170)mm.I級精度的對角導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱導(dǎo)套H6/h6配合。模架上模座：200mm125mm40mm 模架下模座：200mm125mm

19、50mm導(dǎo)柱： A28h6150mm 導(dǎo)套：A28H610038mm對角導(dǎo)柱上、下模架結(jié)構(gòu)以及其尺寸可沖壓模具設(shè)計實用手冊表5-77和表5-78查閱。3.13 螺釘和銷的選擇查閱機(jī)械設(shè)計手冊選擇如下：上模座、墊板和凸模固定板的固定：螺釘：M544,圓柱銷：6n660.導(dǎo)料板和矩形輔料版的固定：螺釘：M828.下模座、凹模、導(dǎo)料板和導(dǎo)板的固定：螺釘M544，圓柱銷：6n655.4 彎外角并預(yù)彎45度內(nèi)角4.1 毛坯展開尺寸計算毛坯的展開尺寸計算必須依據(jù)工件二維圖經(jīng)行計算,由沖壓工藝與模具設(shè)計P129式（5-7）可得：L=L1L2/2(rt)式中：L1，L2-直邊長度，mm r-彎曲半徑，mm -

20、應(yīng)變中性層位移系數(shù) L1L2=103mm r=1.5mm查沖壓工藝與模具設(shè)計P129表5-6知=0.33，則：L=L1L2/2(rt) =103+/2（1.5+0.331.5） =107.134mm?？紤]到彎曲時板料纖維的伸長，實際毛坯長度取L=107mm4.2 彎曲半徑的說明查閱沖壓工藝與模具設(shè)計第五章知，彎曲半徑不能過大，過大會受回彈的影響，彎曲件的精度不宜保證。彎曲半徑也不能過小，過小時會產(chǎn)生拉裂。彎曲半徑應(yīng)大于材料的許可最小半徑，否則應(yīng)采用多次彎曲并增加中間退火的工藝，或者是先在彎曲角內(nèi)側(cè)壓槽后在進(jìn)行彎曲。4.3 直邊高度的說明查閱沖壓工藝與模具設(shè)計第五章知，應(yīng)保彎曲件的高度不小于彎曲

21、件厚度的2倍，即H2t，否則應(yīng)先壓槽或加高直邊，彎曲后在切掉。4.4 孔邊距的說明彎曲時毛坯上有預(yù)先沖制的孔10mm,為使孔不發(fā)生變形必須使孔放置于變形區(qū)之外。彎曲件t=1.5mm2mm,則使Lt，中心孔10mm孔邊距計算可知為7.5mm1.5mm，滿足要求。4.5 形狀與尺寸對稱性的分析當(dāng)彎曲件不對稱時，因受力不均勻毛坯容易偏移，尺寸較難保證。為防止毛坯的偏移設(shè)計模具時可增加壓料板、定位銷等定位零件。本設(shè)計中工件為完全對稱，因此可省去以上設(shè)計。4.6 彎外角的計算按照前述方案執(zhí)行，應(yīng)先預(yù)彎兩45度內(nèi)角，預(yù)彎45度內(nèi)角和兩端外角工藝計算如下：凸模圓角半徑R/r=1.5/1.5=1,大于其最小圓

22、角半徑 ，則r凸=1.5mm。由沖壓工藝與模具設(shè)計第五章圓角半徑選用原則可知，t=1.5mm2mm時，r凹=(36)t,顧可取r凹=41.5mm=6mm.彎曲凹模深度計算如下： 由專業(yè)知識儲備知道凹模深度L0要適當(dāng)，若L0過小則使彎曲件兩端的自由部分長，回彈大且不平直。如果L0過大，則凹模用料過多且要較大行程的沖床，因此LO的大小必須要嚴(yán)格根據(jù)彎曲件的要求確定。通過幾何關(guān)系粗略計算如下：L=30mm，L0=Lsin450=21.21mm.考慮到下一次彎曲會使工件變薄拉伸，故取L0=21mm，此時由于內(nèi)角的彎曲角度較小，故凸凹模的圓角半徑粗略設(shè)為r凸=10mm,r凹=20mm.參閱沖壓模具簡明設(shè)

23、計手冊第三章彎曲可知，如果彎曲零件的角度不等于90度時。凸凹模的尺寸差值X與角度有一個正切關(guān)系：X=ttan(900-)/2,因此可求得X=0.621mm，利用此X值便可以對凸凹模進(jìn)行SolidWorks三維建模。當(dāng)對V形件彎曲時，凸模與凹模之間的間隙是依靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來控制的，因此便不需要在設(shè)計制造模具時確定間隙。4.7 沖壓力的計算與壓力中心的確定由沖壓工藝與模具設(shè)計P130P131彎曲力計算知：1）：最大自由彎曲力計算最大自由彎曲力為：F自0.6kbt2b/(rt) 式中:k-安裝系數(shù)，一般取k=0.3 b-材料強(qiáng)度極限，MPab-料寬，mm t-料厚，mm其中08鋼b300MP

24、a，b30mm, t=1.5mm, r=1.5mm.則由公式得：F自0.61.3301.52300/(1.51.5) N5265N 2)：校正彎曲力計算校正彎曲力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力，其近似計算如下：F校qA 式中：F校-校正力，N q單位校正力，MPaA-工件被校正部分在垂直于凸模運動方向上的投影面積，mm經(jīng)過計算的A1683mm2,查閱沖壓工藝與模具設(shè)計表5-9，可取q90MPa,則：F校qA168390N151470N3):彎曲時壓力機(jī)的壓力確定彎曲時壓力機(jī)的壓力可用式（5-14）計算FF自F校F為壓力機(jī)的公稱壓力，自由彎曲時校正彎曲力不計。校正彎曲時，校正彎曲力與自由彎曲力不是同時產(chǎn)生，

25、且校正彎曲力比自由彎曲力大得多。因此只按校正彎曲力F校大小選擇壓力機(jī)。查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表13.9開式可傾工作壓力機(jī)主要參數(shù)選取壓力機(jī)型號為J23-25，其公稱壓力為250KN。由于本設(shè)計中工件是完全對稱的，因此壓力機(jī)中心與工件幾何中心重合。4.8 模架設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化模架包括上模架、下模架、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸，在長度和寬度上都應(yīng)該比凹模大3040mm，模板厚度一般等于凹模厚度11.5倍，還應(yīng)該考慮到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系，沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小裝模高度并且小于壓力機(jī)的最大裝模高度。小型沖模常采用后側(cè)式、對角式等導(dǎo)柱型模架。因此根據(jù)以上諸多考慮，選用后

26、側(cè)式導(dǎo)柱模架，其結(jié)構(gòu)及尺寸可查閱沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.2。選取I級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架型號為：模架160mm100mm(190225)mm上模座：160mm100mm40mm 下模座：160mm100mm50mm導(dǎo)柱：A25H6180 導(dǎo)套：A25h690384.9 模柄對于小型模具來說模柄用于固定上模，沖模的上模則通過模柄安裝在沖床滑塊上。本設(shè)計中可以選取壓入式模柄，模柄規(guī)格查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.18選取規(guī)格為A50110.材料選用Q235，其結(jié)構(gòu)尺寸也可以由表15。18中查得，采用壓入式安裝。4.10 閉合高度計算沖模的閉合高度是指沖模處于閉合狀態(tài)時上模板的上平面到下模板的下平

27、面的高度，沖模設(shè)計時必須要讓沖模的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)，即要滿足Hmax-5H0Hmin+10其中Hmax是指壓力機(jī)的最大閉合高度，單位mm。H0是指沖模的閉合高度，單位mm。Hmin是指壓力機(jī)的最小閉合高度，單位,mm。計算沖模閉合高度時，對于彎曲沖模應(yīng)考慮工件的料后t，在本設(shè)計中，沖模閉合高度可由下式計算：H0L下模座L上模座L凸模L凹模t210mm在前面，通過沖裁力大小已經(jīng)初選了J23-25型號的壓力機(jī)，其參數(shù)為Hmax220mm,Hmin160mm.滿足條件 Hmax-5H0Hmin+10。則壓力機(jī)選擇可靠。4.11 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括兩大部分內(nèi)容，凸模工作部

28、分和安裝部分。其中直接完成沖壓加工的是凸模的工作部分，其形狀、尺寸都要根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸和沖壓工序性質(zhì)及特點進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計。凸模的安裝部分在本設(shè)計中是與固定板結(jié)合后安裝在模座上的。凸模的安裝形式種類較多，考慮到凸模安裝位置，凸模自身形狀及其工藝特性等因素，本設(shè)計采用安裝方式為壓入式固定法。4.12 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 以凸模實際尺寸為基準(zhǔn)配作凹模，凹模的結(jié)構(gòu)及尺寸主要是為了與凸模相適應(yīng)。根據(jù)凸模的結(jié)構(gòu)尺寸特點，設(shè)計出如下凹模的二維尺寸圖形及三維模型。4.13 墊板的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.60，選取矩形墊板，具體參數(shù)為125mm80mm6mm.材料45鋼，技術(shù)條件按JB/T76

29、53的規(guī)定。4.14 凸模固定板查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.57，選取矩形固定板，其規(guī)格為：125mm80mm20mm，材料45鋼或Q235A.F。4.15 導(dǎo)料板的設(shè)計為了方便送料，保證送料不扭曲，現(xiàn)設(shè)計導(dǎo)料板。由于彎曲模的形狀不是規(guī)則的本次單獨設(shè)計導(dǎo)料板并用螺釘緊固于凹模上。導(dǎo)料板的高度H參考實用沖壓手冊選取，取H6mm。導(dǎo)料板厚度取材料厚度2.54倍，即導(dǎo)料板厚度為3.75mm6mm,取厚度為5mm，材料用45鋼。導(dǎo)料板的主要功能說明如下：單側(cè)導(dǎo)料，使工件單側(cè)緊靠導(dǎo)料板送料 ，導(dǎo)料板的前側(cè)90度彎角是用來定位工件起定位作用。工件利用導(dǎo)料板、凹模、導(dǎo)正銷進(jìn)行定位，定位精度高，可操作性良好

30、。4.16 導(dǎo)正銷的設(shè)計 導(dǎo)正銷可消除導(dǎo)正送料定位中的誤差，起到精確定位的作用。在本設(shè)計中，利用10mm孔進(jìn)行定位，因此導(dǎo)正銷定位是最好的選擇。本設(shè)計導(dǎo)正銷安裝在凸模中，凹模上的讓位孔采用通孔以排除可能產(chǎn)生的廢料等雜物。凹模讓位孔與導(dǎo)正銷的間隙Z?。?.060.1）t，因此可取Z0.1t0.15mm。導(dǎo)正銷直徑D10mm, 查閱沖壓模具簡明設(shè)計手冊P538P539有關(guān)導(dǎo)正銷的設(shè)計知識知：CDd 0 025mm。為了實現(xiàn)導(dǎo)正銷精確定位工件的目的，導(dǎo)正銷需要凸出凸模一定高度h。查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.55知h(0.81)t，取h1mm。采用圓錐形凸模式導(dǎo)正銷，導(dǎo)正銷工作段直徑d DC10mm

31、0.025mm9.975mm,則凹模上的讓位孔的直徑為：d 2Z9.975mm20.15mm10.275mm。導(dǎo)正銷的形狀與10mm凸模導(dǎo)正孔一致，只是頭部增加了導(dǎo)正部分。導(dǎo)正銷材料選用T8A。導(dǎo)正銷二維圖及三維模型如下：4.17 螺釘和銷釘?shù)倪x擇螺釘是用來緊固模具零件的，沖模中多采用內(nèi)六角或者圓角螺釘，對 于小型和中型模具采用M3、M6、M8、M12等。沖模中圓柱銷其定位作用，圓柱銷一般承受錯移力。圓柱銷的使用一般采取2個及以上，布置時一般離模具刃口較遠(yuǎn)，對于中小型模具一般選用d3mm、4mm、6mm、8mm、10mm等幾種尺寸。本設(shè)計中查閱機(jī)械設(shè)計教材選取如下：上模座和固定板連接螺釘為：內(nèi)

32、六角圓柱頭螺釘M1040.下模座和凹模連接螺釘為：內(nèi)六角圓柱頭螺釘M1030,制出全螺紋。導(dǎo)板在凹模上的固定螺釘：內(nèi)六角圓柱頭螺釘：M310.與上模座連接銷釘為：圓柱銷定6m655.與下模座連接銷釘為：圓柱銷定6m655.5. 彎內(nèi)角的設(shè)計5.1 彎內(nèi)角的計算前面已經(jīng)進(jìn)行過外角的工藝分析計算，彎內(nèi)角的工藝分析計算與外角相同，其工藝分析計算如下：R/t=1 大于其最小圓角半徑，因此可取r凸=1.5mm，查閱沖壓模具與工藝設(shè)計凸凹模的圓角半徑選取規(guī)則，t=1.5mm2mm,則可取r凹=（36）t=(4.59)mm,取r凹=6mm.參閱沖壓工藝與模具設(shè)計教材書關(guān)于V形和U形彎曲凸凹模間隙論述知：對于

33、U形彎曲間隙過大則制件精度低，而間隙過小則彎曲力增大，并且制件直邊薄而且模具壽命降低。可按C=t+kt計算合理的彎曲凸凹模單邊間隙。式中：C-彎曲凸凹模單邊間隙,mm. t-材料厚度，mm. -材料厚度正偏差，mm. k-可查 實用沖壓技術(shù)手冊知k=0.05。則：C=tkt=1.500.051.51.575（mm）.5.2 彎內(nèi)角凸模與凹模寬度尺寸計算因為工件為內(nèi)形尺寸標(biāo)注形式，則： Bp=（B+0.25）Bd=（Bp +2C）式中：B-彎曲件基本尺寸 -彎曲件制造公差 ，-凸凹模制造公差，按IT6IT8級公差選取查閱沖壓模具簡明設(shè)計手冊附錄3得，=0.21mm。查閱沖壓模具簡明設(shè)計手冊附錄1

34、，選取凸凹模的制造公差為IT8級，則：=0.033mm。故：Bp=（B+0.25）=（250.250.21）mm=25.0525mmBd=（Bp +2C）=(25.052521.575) mm=28.2025mm我們知道，機(jī)械是一門以實踐為基礎(chǔ)的課程，在制造過程中其尺寸需要按生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗進(jìn)行修正，故尺寸修正如下：Bp25.052mm Bd28.2025mm 凸凹模長度等于彎曲件長度30mm，凸模高度比彎曲件高1520mm.凹模深度大于彎曲件深度。5.3 彎內(nèi)角的沖壓力計算與壓力中心的確定 最大自由彎曲力計算公式為：F自ckbt2b/(rt) 查閱相關(guān)參數(shù)如下：C=0.7（U形件），k=1.3

35、，B=30mm，t=1.5mm,R=1.5mm, b=300MPa,F自=0.71.3301.52300/(1.51.5)N=6142.5N校正力公式為：F校qA，式中A=750mm2,取q=90MPa.因此：F校qA=75090N67500N 彎曲工藝采用自由彎曲，則根據(jù)F壓力機(jī)F校和F壓力機(jī)F自，知F壓力機(jī)67500N=67.5KN.查沖壓模具簡明設(shè)計手冊開式可傾工作臺壓力機(jī)主要參數(shù)，選用壓力機(jī)型號為：J23-16A，公稱壓力為160KN，壓力機(jī)最大閉合高度Hmax180mm,最小閉合高度Hmin130mm。仿照彎外角的模具閉合高度計算得H0，滿足Hmax5mmH0Hmin10mm.故壓力

36、機(jī)的選擇可靠。 由于此時的工件仍為完全對稱，因此壓力中心可確定為與工件幾何中心重合。5.4 模架的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化模架包括上模架、下模架、導(dǎo)柱和導(dǎo)套四部分，模架的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化要考慮凹模周界以及模具閉合高度等因素。在此可參考彎外角的模架設(shè)計方法查閱沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.2選擇模架規(guī)格為：125mm100mm(140165)mm.I級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱導(dǎo)套采用H6/h6配合。上模座：125mm100mm30mm 下模座：125mm100mm35mm導(dǎo)柱型號：A22h6150 導(dǎo)套型號：A22H680285.5 模柄的選擇在本設(shè)計中采用壓入式模柄，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.18選取模柄規(guī)

37、格為：A2570，其結(jié)構(gòu)尺寸也可由表15.18中查的，采用壓入式安裝。5.6 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮凸模工作部分和安裝部分，凸模裝在下模座上采用與下模座過盈配合壓入模座中?？紤]到工件的一邊長度為30mm，因此可把凸模的長度設(shè)定為50mm，凸模的寬度在前面計算中已給出，Bp=25.052mm,凸模圓角半徑r凸=1.5mm.凸模的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計和三維模型如下圖：5.7 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計由彎曲內(nèi)角工藝計算知，凸凹模單邊間隙C=1.575mm,則凹模內(nèi)芯寬度為：Bp2C =25.05221.575=28.2025(mm)。查實用沖壓技術(shù)手冊表3-12，凹模深度L=30mm，U形件彎曲的工作單元

38、有凸臺壓校彎曲、校正彎曲以及自由彎曲，在本設(shè)計中采用自由彎曲工作單元。凹模壓入固定板與固定板采用N7/h6配合，凹模裝入固定板后其頂面要與固定板頂面一起磨平。凹模的結(jié)構(gòu)尺寸及其三維模型如圖所示。5.8 推件裝置的設(shè)計凹模裝在上模座中即采用倒裝時，彎曲后的零件卡在凹模中，必須借助推件裝置推出工件，使工件與凹模分離。因此推件裝置必須裝在上模上，通過沖床滑塊內(nèi)的打料機(jī)構(gòu)完成推件工作。本設(shè)計方案中采用剛性推件裝置，利用推件器和推桿將彎曲工件從凹模中推出。推件裝置由推件器和推桿組成，現(xiàn)分別設(shè)計如下。1)：推桿的設(shè)計查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.42選擇帶肩推桿，考慮到推桿的長度應(yīng)高出壓力機(jī)滑塊模柄孔51

39、0mm，選取A8130的帶肩推桿。材料45鋼，熱處理：硬度4348HRC。2)：推件器的設(shè)計推件器的設(shè)計取決于工件的形狀和尺寸特點，本設(shè)計中采用矩形推件器，長25mm，寬30mm,高15mm。推件器倒R5圓角，下面留出9mm深的導(dǎo)正銷讓位孔，孔直徑為10.275.上面留出4mm深的10mm孔，推件器與推桿采用過盈配合。5.9 定位裝置的設(shè)計彎曲內(nèi)角時的定位設(shè)計原理敘述如下：在進(jìn)行彎內(nèi)角時采用橫向送料，在橫向設(shè)計擋料板進(jìn)行送料約束，然后用10mm孔作為導(dǎo)正孔利用導(dǎo)正銷實現(xiàn)精確定位。在垂直方向上工件與凸模接觸，由六點定位原理可知，工件實現(xiàn)了完全定位，且定位精確可靠 。1)：導(dǎo)正銷的設(shè)計導(dǎo)正銷與導(dǎo)正

40、孔間隙配合，仿照前面彎外角的設(shè)計，利用10mm孔進(jìn)行定位，導(dǎo)正銷與導(dǎo)正孔的配合間隙C=0.025mm，同彎外角導(dǎo)正銷的設(shè)計，導(dǎo)正銷應(yīng)凸出凸模一定長度h，由于兩次彎曲都是對對同一工件操作只是工序不同而已，因此取h=1mm。彎內(nèi)角的讓位孔在推件器上，讓位孔與導(dǎo)正銷間隙Z=0.1t=0.15mm.對導(dǎo)正銷工作段直徑計算分兩種情況，在本設(shè)計中是已知導(dǎo)正孔直徑求導(dǎo)正銷的工作直徑d，查實用沖壓技術(shù)手冊錐形導(dǎo)正銷曲線可知，d=D-C=9.975mm,故推件器上的讓位孔直徑為d+2C=10.275mm。在本設(shè)計中沿用彎外角的設(shè)計方法，將導(dǎo)正銷安裝在凸模上，凸?？偢邽?0mm，導(dǎo)正銷需凸出凸模高度h=1mm,因

41、此導(dǎo)正銷的非錐形部分長度為51mm，錐形部分采用300角。2):導(dǎo)料板的設(shè)計為使條料順利通過 ，導(dǎo)料板間的距離應(yīng)等于條料的最大寬度加上一間隙值，與彎外角一樣采用1mm間隙。導(dǎo)料板的高度H查沖壓模具設(shè)計實用手冊表5-39導(dǎo)料板的高度表有H=6mm。采用分離式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)料板通過螺釘安裝在凸模上對工件經(jīng)行約束。導(dǎo)料板的厚度為料后的兩倍為3mm。5.10 凹模固定板的選擇查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.57，選擇固定板規(guī)格為：80mm63mm24mm。材料選用45鋼。5.11 螺釘及銷釘?shù)倪x擇上模座和凹模固定板連接螺釘為：內(nèi)六角圓柱頭螺釘M1030，公稱長度小于表中數(shù)值，制出全螺紋。上模座和凹模固定板采用

42、銷釘定位：圓柱銷6m645.下模座與凸模連接螺釘為：內(nèi)六角圓柱頭螺釘M830.下模座與凸模采用銷釘定位：圓柱銷5m640.導(dǎo)料板與凸模連接螺釘：內(nèi)六角圓柱頭螺釘M310，公稱長度小于表中數(shù)值，制出全螺紋。6. 沖45mm孔6.1 沖裁工藝力的計算與壓力中心的確定查閱沖壓工藝與模具設(shè)計教材P48P49知：在沖裁過程中沖裁力的大小是不斷變化的，沖裁力是指板料作用在凸模上最大拉力對普通平刃刃口的沖裁，其沖裁力F按F=KLt,仿照前面對沖裁力的計算，這里省略計算過程直接給結(jié)果：F=KLt=1.3135.61.5350N=85772N=85.722KN卸料力采用經(jīng)驗公式Fs=KsF,Ks為卸料系數(shù)，Ks

43、=0.040.05,取Ks=0.05,則卸料力Fs=0.0585.72KN4.3KN。則在沖裁中所需沖裁總力F總=FsF90KN。根據(jù)F壓力機(jī)F總知F壓力機(jī)90KN，查尹成龍主編沖壓模具設(shè)計課程指導(dǎo)書開式可傾工作臺壓力機(jī)主要參數(shù)，選用壓力機(jī)型號為J23-10，公稱壓力為100KN,壓力機(jī)的最大閉合高度Hmax=180mm，最下閉合高度Hmin=120mm。由于所沖45mm孔是關(guān)于工件幾何中心完全對稱的，則壓力中心與工件幾何中心重合，即模柄孔軸線與10mm孔軸線相重合。6.2 凸凹模刃口尺寸計算采用分別加工凸凹模方法，保證|p|d|ZmaxZmin.沖孔件一般保證精度IT14級，考慮到與10mm

44、孔的精度保持一致，在這里取精度等級IT13級。查互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)表3-6簡單形狀沖裁時5mm的極限偏差=0.3mm。磨損因數(shù)X查沖壓工藝與模具設(shè)計教材P55表3-15，得X=0.5,由表3-14凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計算公式得：dp=(dX) dd=( dXZmin) 查沖壓工藝與模具設(shè)計表3-2知Zmax =0.15mm，Zmin =0.19mm。表3-16知p =0.02mm, d = 0.02mm。 間隙校核：|p|+|d|=0.04mm，ZmaxZmin=0.04mm.滿足條件。則：dp=(dX) 5.15mm. dd=( dXZmin) 5.3mm6.3 凸模的設(shè)計

45、圓形凸模已趨標(biāo)準(zhǔn)化，參閱沖壓模具簡明設(shè)計手冊表2.54選取I型圓凸模，凸模長度計算參閱沖壓模具簡明設(shè)計手冊P38頁論述知L =20（1520）mm，取40mm.標(biāo)記為：BI5.1540.凸模與凸模固定板采用壓入式安裝，配合為H7/m6,凸模頂面與固定板頂面一起磨平。凸模的強(qiáng)度校核仿照前面的校核即可，這里不在贅述，經(jīng)校核凸模強(qiáng)度滿足。6.4 凹模的設(shè)計考慮凹模有磨損和沖件質(zhì)量的保證，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取6mm，凹模采用直通式以方便廢料的排除，考慮到排料的方便將凹模工作部分以外的孔擴(kuò)至8mm。對于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹模一般不做強(qiáng)度校核，查沖壓模具設(shè)計實用手冊P34頁用下列經(jīng)驗公式確定其尺寸

46、:凹模高度H=KB, 凹模厚度C=(1.52)H,系數(shù)K=0.4。則得：H=6mm，C=10mm?？紤]到凹模工作部分的孔間距為長36mm,寬15mm,查沖壓模具設(shè)計實用手冊表2.42，凹?？走吘嗟囊笈c表2.44螺孔到凹模外緣距離最小尺寸要求，將凹模外形尺寸設(shè)計成LBH=603040(mm).6.5 凸模固定板與墊板的選擇查沖壓模具設(shè)計簡明手冊表15.57，選取規(guī)格1006320（mm）,材料45鋼。墊板的選用與否可查沖壓模具設(shè)計實用手冊表5-95知沖制工件為08鋼，模座材料為HT250時，沖孔直徑5mm，凸模承受面直徑為11mm,t=1.5mm,此時從表中可看出可以不加墊板。6.6 定料銷的

47、設(shè)計查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.56定料銷結(jié)構(gòu)尺寸，t=12mm時，定位銷頭部高度h=t1mm=2.5mm。D =10mm,定位銷頭部直徑D =D 0.15=9.85(mm),定位銷下部直徑d取6mm,定位銷下部的高度H=1.5d=9mm。6.7 卸料板的設(shè)計采用固定卸料板，在做夾具課程設(shè)計時采用旋轉(zhuǎn)夾緊工件的方案，由此可利用這種思路來設(shè)計卸料板對工件進(jìn)行卸料，旋轉(zhuǎn)卸料板使之在不同的位置時分別實現(xiàn)工件的放入與對凸模卸料的功能。材料選用45鋼。6.8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，I級精度，根據(jù)凹模尺寸查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.2，選取10063(140165)mm,模具閉合高度H0=H

48、凸模固定板H凹模H自由H上模座H下模座H卸料板H凸模進(jìn)入量20402030406-4=152(mm)滿足Hmax-5H0Hmin+10。導(dǎo)柱導(dǎo)套采用H6/h6配合。上模座：1006330(mm) 下模座：1006340(mm)導(dǎo)柱：A18h6130(mm) 導(dǎo)套：A18H67028(mm)6.9 模柄的選擇本設(shè)計采用壓入式模柄，查沖壓模具簡明設(shè)計手冊表15.18選取模柄規(guī)格為A2570.其結(jié)構(gòu)尺寸可由表15.18查的，采用壓入式安裝。6.10 定位板的設(shè)計考慮到對工件的定位方便，現(xiàn)設(shè)計定位板，定位板通過螺釘與圓柱銷和凹模連接。定位板和凹模對工件初定位，然后定位銷進(jìn)行精確定位，此方案定位精度高，

49、方便操作。6.11 螺釘和銷的選用上模座和凸模固定板連接： 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M1030， 圓柱銷：6m640.下模座和凹模固定板連接： 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M830.定位板和凹模的連接： 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M210. 圓柱銷：2m66.卸料板和凹模的連接： 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M212.7 基于SolidWorks的模具運動模擬及三維裝配圖7.1 落料沖孔級進(jìn)模落料沖孔級進(jìn)模三維裝配落料沖孔級進(jìn)模動畫模擬7.2 外角模外角模三維裝配外角模動畫模擬7.3 內(nèi)角模內(nèi)角模三維裝配內(nèi)角模動畫模擬7.4 沖孔模沖孔模三維裝配沖孔動畫模擬結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計，綜合運用了大學(xué)四年學(xué)習(xí)的機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理、材料力學(xué)等諸

50、多課程理論知識，也是大學(xué)期間第一次做與實際生產(chǎn)相關(guān)的設(shè)計，這次設(shè)計比以前多考慮了幾個維度，不單單是通過公式計算出數(shù)據(jù)，推出各個零件尺寸，這次設(shè)計還考慮了模具的應(yīng)用場景，將應(yīng)用場景和計算相結(jié)合得出最終尺寸。通過此次設(shè)計，進(jìn)一步加深和鞏固了我學(xué)習(xí)的知識，結(jié)合以前做的課程設(shè)計，逐漸樹立了我自己的設(shè)計思想，也增強(qiáng)了我發(fā)現(xiàn)問題、分析問題到進(jìn)一步解決問題的能力。在整個設(shè)計過程中讓我對這一點深有感觸，遇到問題時一定要積極的查詢資料，資料查詢不到要積極主動地請教指導(dǎo)老師，一定不能自我猜測，隨意胡謅出一些數(shù)據(jù)代替，一定要做到任何數(shù)據(jù)有據(jù)可查，這樣做出的設(shè)計數(shù)據(jù)在繪圖過程中的才不會出現(xiàn)不符合實際的情況，從而可以避免數(shù)據(jù)重新設(shè)計，圖紙重新畫的彎路。整個繪圖過程也讓我學(xué)習(xí)和體會到很多，首先通過繪圖讓我對CAD、SolidWorks軟件的使用更加熟練，這對我以后的工作有很大的意義，也讓我感受到在繪圖時一定要細(xì)心，圖紙一定要符合國標(biāo)，不能隨意勾畫。致謝首先要向尹老師表