圓墊片落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì).doc

模具CAD/CAM課程設(shè)計(jì)說明書墊片34復(fù)合模CAD設(shè)計(jì)院系 機(jī)電系 專業(yè) 機(jī)電一體化 班號 08機(jī)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(jì)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(shí)體并完成裝配，進(jìn)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(diǎn) 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(jì)22.1 制件的工藝性分析及工藝計(jì)算22.1.1 工藝分析22.1.2 排樣及工藝計(jì)算 32.2 沖壓力及壓力中心的計(jì)算42.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算52.3.1 計(jì)算模具刃口尺寸52.3.2 落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)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(jì)132.4.1送料定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 132.4.2卸料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 132.4.3 出件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 132.5 其他零件尺寸的確定 132.6 壓力機(jī)的確定 16第3章 零件建模 裝配體及工程圖173.1 設(shè)計(jì)構(gòu)思 173.2零件建模173.3 裝配設(shè)計(jì)183.3.1 銷釘 螺釘?shù)陌惭b183.3.2干涉檢驗(yàn)183.4 工程圖19 3.5輔助設(shè)計(jì)22 3.5.1 模擬視圖及爆炸視圖22結(jié)束語24參考文獻(xiàn)25第1章 CAD/CAM概述1.1 CAD/CAM的意義隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算有關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，涌現(xiàn)出許多以計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助制造，是一門基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來的、與機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速輔助、數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用及CAD/CAM軟件的日益完善，在電子、機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)；模具CAM完成對零件的加工制造，并在加工制造工程中實(shí)施實(shí)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(jī)結(jié)合的整體。1.2模具CAD/CAM常用軟件及其特點(diǎn)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(jì)算機(jī)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(jì)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(jì)質(zhì)量、縮短模具設(shè)計(jì)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(jì)2.1 制件的工藝性分析及工藝計(jì)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(xiàn)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?yàn)橐话阌闷胀_裁方式?jīng)_1mm以下的金屬板料時，其斷面粗糙度Ra可達(dá)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(yán)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(dá)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(qiáng)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(jì)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(qiáng)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(yán)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(jì)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(jì)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(xiàn)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(jì)算2.2.1 計(jì)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(qiáng)度，查參考文獻(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)1取。 所以 KN 2.2.1.7 總沖壓力沖裁時，壓力機(jī)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。總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)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(jī)：Jc23-35。 2.2.2 計(jì)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(diǎn)上。2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算2.3.1計(jì)算模具刃口尺寸 模具采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)，計(jì)算刃口尺寸時宜采用尺寸轉(zhuǎn)換法計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jìn)一位取整數(shù)取 mm查參考文獻(xiàn)4知刃磨余量為 。所以凹模厚度為 29+6 = 35mm。因?yàn)槁淞蠜_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(jì)，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(xiàn)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(qiáng)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(xiàn)2知，（10001600）MPa，取1200 MPa。因?yàn)?MPa所以凸模強(qiáng)度校核符合要求。2.3.3.3凸模剛度（細(xì)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(shí)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(jì)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(xiàn)2知，倒裝復(fù)合模凸凹模最小壁厚（料厚mm）；本設(shè)計(jì)中所以凸凹模壁厚校核合格，按圖設(shè)計(jì)的凸凹模符合要求。3）其他漏料孔直徑取，刃口直邊設(shè)計(jì)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(jì)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(yán)格控制，以免強(qiáng)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.4.2.1條料的卸除 采用彈性卸料板。因?yàn)槭堑寡b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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)槭菑?fù)合模結(jié)構(gòu)，所以采用上出件機(jī)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(qiáng)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(jī)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(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。選擇壓力機(jī)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(jī)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(jī)合格，可用14第3章 零件建模 裝配體及工程圖3.1 設(shè)計(jì)構(gòu)思在進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)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(xì)設(shè)計(jì)其中的組成零件。這一過程實(shí)際上就是自頂向下的設(shè)計(jì)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(jìn)行零件的設(shè)計(jì)。 為此，在利用CATIA進(jìn)行建模時，應(yīng)采用自頂向下的設(shè)計(jì)模式，依次實(shí)現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)。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(shí)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(jì)其他相關(guān)模具零件，以使零件設(shè)計(jì)和裝配設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)。這樣，在設(shè)計(jì)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(jì)結(jié)構(gòu)一致性。當(dāng)零件設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)者之間設(shè)計(jì)。 在CATIA中，可以通過多種方式將曲面轉(zhuǎn)換為實(shí)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(shí)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(jì)裝配的概念在工程中非常重要，CATIA能夠模擬實(shí)際工作環(huán)境，將零件進(jìn)行裝配合成。裝配體的零部件可以包括獨(dú)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(dú)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(jì)方法有兩種：（1） 自下而上設(shè)計(jì)法 此為比較傳統(tǒng)的方法。在自下而上設(shè)計(jì)中，線建立零件，并將之插入裝配體，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將各個零件進(jìn)行配合。它的有點(diǎn)是：由于零部件是獨(dú)立設(shè)計(jì)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(jì)法可以專注于單個零件的設(shè)計(jì)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(jì)法自上而下設(shè)計(jì)法從裝配體中開始設(shè)計(jì)，這時兩種設(shè)計(jì)