机械毕业设计（论文）-基于CADCAMCAPP的圆形垫圈复合模具设计与制造工艺【全套图纸三维】 .docx

西南科技大学城市学院本科生毕业设计论文v基于cad/cam/capp的圆形垫圈复合模具设计与制造工艺摘要：本课题研究圆形垫圈复合模具设计与工艺制造，经分析过后采用倒装式复合模，这种模具生产率高，工件精度高，但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。本次设计是利用计算机辅助设计(cad)及ug绘制模具主要工作零件图和模具的总装配图，运用了数控切削加工、数控线切割电加工等先进加工技术。在这次设计中根据所给题目的要求，首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择加工方案。然后用ug或者caxa做出仿真，直观的展现出模具的工作过程。其次希望能够灵活运用所学的专业知识和技能，圆满完成此次的设计。关键词：冲压；模具；复合模；工艺；仿真全套图纸，三维仿真，加153893706the cad/cam/capp of circular gasket stamping mould design and manufacturing processabstract: in the present the fierce competition in the market, products put on the market sooner or later is often key to success. in the graduation design using a computer aided design (cad) drawing mould main parts of the die assembly drawings always chart and, using a numerical control machining, numerical control line electric processing advanced processing technology. in this design according to the requirements of the topic, first of stamping, based on an analysis of the part of that size precision with general precision of the mould can meet the accuracy requirement of the parts, and again from the shape of the parts, dimensions and production batch, etc, we can see the processing scheme selection. based on the comprehensive analysis of the parts, in the design of the mould is i design inversion blanking punching composite die, are mainly introduced in this paper cutting technology, use ug or caxa die structure and design, punch die blanking punching principle of work, etc. hope to flexible using of major knowledge and skills, the successful completion of the design.key words: stamping, mould, separation process, process, simulation目录第1章 绪论11.1 模具行业的发展现状及市场前景11.2 设计目的及意义21.3 设计任务3第2章 冲裁件的工艺分析42.1 冲裁工艺的概念42.2 冲裁件的工艺性42.3 排样及材料利用率52.3.1 排样52.3.2 搭边52.3.3 条料宽度52.3.4 材料利用率52.4 方案的确定5第3章 冲压力及压力中心的计算73.1 冲裁力73.1.1 冲孔冲裁力p孔73.1.2 落料冲裁力p落73.2 卸料力p卸73.3 推料力p推83.4 顶件力p顶83.5 总冲压力p总83.6 计算模具压力中心8第4章 凹模凸凹模刃口及结构尺寸计算94.1 计算模具刃口尺寸94.1.1 落料刃口尺寸计算94.1.2 冲孔刃口尺寸计算94.2 结构尺寸计算94.2.1 落料凹模结构尺寸计算94.2.2 冲孔凸模结构尺寸确定104.2.3 凸凹模结构尺寸计算14第5章 模具总体结构设计155.1 模架155.2 导向及支撑固定装置165.2.1 导套导柱165.2.2 模柄175.2.3 固定板175.3 垫板185.4 卸料机构设计185.4.1 条料的卸除185.4.2 冲孔废料的卸除195.5 推件装置195.6 弹性装置195.7 送料定位机构设计205.7.1 固定挡料销205.7.2 固定导料板215.8 紧固件225.9 初选压力机的校核22第6章 零件建模装配体及工程图236.1 零件建模236.1.1 草图的建立236.1.2 创建三维实体236.1.3 打孔246.2 模具的装配256.3 螺钉销钉的安装256.4 工程图25第7章 非标件加工工艺及数控加工277.1 加工工艺的介绍277.2 工艺卡片的制作277.2.1 工艺过程卡的制作277.2.2 工序卡片的制作297.3 数控加工29第8章 ug的仿真加工318.1 ug仿真介绍318.2 ug仿真的制作318.2.1 程序的创建318.2.2 创建刀具328.2.3 创建几何体338.2.4创建工序348.2.5 刀轨生成348.2.6 仿真加工358.3 结论35总结36致谢37参考文献38西南科技大学城市学院本科生毕业设计论文第1章 绪论1.1 模具行业的发展现状及市场前景模具，作为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方 法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义，模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一， 随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、模具使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。目前，国外汽车公司为了降低模具开发、制造成本，缩短生产周期，将除轿车外覆盖件之外的部分轿车冲压件的模具都交由专业模具公司设计和制造，这些公司都有很强的开发能力，并在某些零件的模具制造方面拥有独到的优势。但作为整车厂，考虑到新车型开发过程中的保密，对诸如翼子板、行李箱盖、车门、侧围、车顶、前盖等敏感零部件的模具，则都由自己的模具制造部门来设计和制造。随着科学技术的不断进步，工业产品生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对冷冲压技术提出了更高的要求。国内主要的轿车模具制造商有:一汽模具制造有限公司、东风汽车模具厂、天津汽车模具有限公司、成飞集成科技股份有限公司、南京模具装备有限公司、上海千缘汽车车身模具有限公司等等。作为国内最难轿车生产销售商上海人众汽车有限公司，也有自己的模具设计制造部门(tmm部)。目前，虽然国内模具商在轿车内覆盖件模具设计制造方面已小有能力，并可承接整车厂的部分模具开发项目，但对于有很高型面精度和表面质量要求的外覆盖件，特别是中高档轿车的外覆盖件，整车厂很少会将这类模具交由国内开发。我国轿车市场发展十分迅猛，2002年在轿车销售超过100万辆的基础上，2003年则向200万辆人关迈进，达到了197万辆。然而，在轿车热迅速升温的同时，不得不尴尬地面对这样的现实市场上热销的绝人多数车型是直接从国外引进的。由于国内轿车覆盖件模具设计制造能力从总体上看还比较薄弱，为了生产这些车型，各人汽车公司不得不耗资几亿、十几亿元采购海外模具。与国外汽车公司相比，由于生产规模比较小，这就造成单车均摊的模具成本远高于国外车，这也是造成国产车整车制造成本居高不下的主要原因之一。1.2 设计目的及意义为了检验四年来对所学到知识掌握程度，选择了模具的设计与制造，模具毕业设计是学校教学计划的最后一个重要环节；是对我综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。模具毕业设计的目的是培养学生综合应用所学基础课、技术基础课、专业课知识和相应技能，解决模具设计问题的综合能力和创新能力，提高学生的综合素质和分析、处理问题的本领。所以我觉得这对我不仅是一次挑战，更是一种进步的方式。这次模具设计对我来说意义重大，不仅锻炼了我，甚至对我以后的发展前景有了极大的帮助。经过四年对设计制造这个专业的学习，我意识到对模具设计的研究的目的和意义在于能够很好的认识模具工业在国民经济中的地位的重要性。课题为典型的机械设计类课题，涉及机械知识全面，与工程机械专业方向结合紧密。课题研究内容包括机械工程学科的力学，材料学，机械原理，机械设计，公差与互换性，机械制造工艺等知识，特别锻炼自己规范性设计的能力。使自己能得到全面的锻炼。可以从以下几个方面得到体现：（1）综合运用和巩固机械设计相关课程的基本理论和专业知识，培养从事模具设计与机械设计的初步能力，为实际工作打下良好的基础。（2）培养分析问题和解决问题的能力。经过该设计环节，应该能全面理解掌握冲压工艺，模具设计模具制造等相关机械设计的内容；掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤，模具装配工艺制定；独立解决在制定冲压工艺规程，设计冲模结构、编制模具零件加工工艺规程中出现的问题；1.3 设计任务总的来说，这次毕业设计的任务十分艰巨，它包含了很多内容。主要体现在以下几个方面。1、毕业设计论文一份2、模具非标零件的三维数字化模型3、模具非标零件的二维零件图4、模具总图的结构 5、模具的结构设计 6、非标件的加工工艺规程及配套工序卡7、绘制模具图 8、零件的加工与组装 9、非标零件的数控加工仿真文件与视频的制作。第2章 冲裁件的工艺分析2.1 冲裁工艺的概念冲裁是指利用装在压力机上的模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工艺。它可以直接冲出所需形状的零件，也可为其他工序制备毛坯（如弯曲、拉深等工序）。主要有冲孔、落料、切边、切口等工序。冲裁工艺分为普通冲裁和精密冲裁两大类。2.2 冲裁件的工艺性图2-1 冲裁零件图由图2-1分析知：此工件材料采用10钢板料，生产批量为大批量，需要用模具进行生产。该钢属于优质碳素钢，热处理状态：未退火、抗剪强度：310380mpa、下屈服强度：240mpa、抗拉强度：380470mpa、伸长率：2125%。由于该零件只有三个3.5mm和18的孔，外形为一个34mm的圆，因而模具包含冲孔和落料工序。从材质上看，冲裁材料为10钢，由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能较好，有利于成型，总的来说，该零件冲压工艺性较好。2.3 排样及材料利用率2.3.1 排样零件外形为圆形，可以采用单排、交叉双排或多排；考虑到零件为中等批量生产，如果采用交叉双排或多排，则模具尺寸和结构就会相应增大，从而增加模具生产成本，所以本设计决定采用单排结构，如图2-2所示。图2-2 排样图2.3.2 搭边查参考文献，确定搭边值a和b。当t=1时，a=1.0，b=0.8。2.3.3 条料宽度b=d+2a=36mm2.3.4 材料利用率 （2-1）式中n一个歩距内冲裁件数目；a冲裁件面积（包括内形结构废料）； s歩距长度； b板料宽度；取：n=1; a=*34=5026.55；s=34.8；b=36 =624.271252.8=49.83%。2.4 方案的确定冲裁工序的种类很多，最常用的是冲孔落料,也有复合工序。第一种方案：采用单工序逐步加工1、冲孔、落料单工序模；2、落料、冲孔单工序模。特点：由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便，但生产率低，工件精度低，很不适合大批量生产。第二种方案：采用复合模加工成形，特点：生产率高，工件精度高，但模具制造较复杂，调整维修较麻烦，使用寿命低。经过比较第二种方案比较合适：采用复合模具。复合模又可以分为正装复合模和倒装复合模。1、倒装复合模：凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模。2、正装复合模：凸凹模在上模，落料凹模和冲孔凸模在下模。正装式复合模的特点：较适合用于冲制材质较软的或板料较薄的，平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距较小的冲裁件。经分析，此制件有三个孔。若采用正装式复合模，操作很不方便。另外，此工件不要求有较高的平直度，工件精度要求低。所以，从操作方便，模具结构制造简单等方面考虑，决定采用倒装复合模。结构草图如如图2-1所示。图2-1 倒装式复合模结构草图第3章 冲压力及压力中心的计算3.1 冲裁力冲裁力是指冲裁时凸模所承受的最大压力，包括施加个板料的正压力和摩擦阻力。通常所说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。冲裁力公式为 （3-1）式中冲裁力； 冲孔冲裁力； 落料冲裁力。3.1.1 冲孔冲裁力p孔 （3-2）式中k系数（取k=1.3）； n孔的个数，n=3； 冲孔周长， mm； mm； 材料厚度， t=1； 材料抗剪强度，查参考文献2知ly12， 360mpa，取 mpa。p孔2=ntl孔2=（kn）；p孔1=ntl孔1=(kn)。3.1.2 落料冲裁力p落 （3-3）所以p落=kn。3.2 卸料力p卸 （3-4）式中卸料系数，查参考文献1知 k卸=0.01-0.05，取0.03。所以 p卸=1.4kn。3.3 推料力p推 （3-5）式中推料系数，查参考文献1取 ； n同时卡在凹模洞孔内的件数，；所以p推 = kn。3.4 顶件力p顶 （3-6） 式中顶件系数，查参考文献1取 ；所以kn。3.5 总冲压力p总冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和，即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，当采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的冲压力为p总=kn；初选压力机：jc23-16。3.6 计算模具压力中心冲裁压力中心就是冲裁力的合力的作用点。在冲压生产中，为保证压力机和模具是正常工作，必须使模具的冲裁压力中心与压力机滑块中心线重合，否则在冲裁过程中会使滑块，模柄及导柱承受附加弯矩，使模具与压力机滑块产生偏斜，凸凹模制件的间隙分布不均，从而造成导向零件加速磨损，模具刃口及其他零件损坏，甚至会引起压力机导轨磨损，影响压力机的精度。因此，在设计模具时，必须确定冲裁的压力中心，并使之与模柄轴线重合，从而保证冲裁压力中心与压力机滑块中心重合。由于该零件完全对称且孔与底面相互垂直，所以模具的压力中心在几何图形的几何中心点上。第4章 凹模凸凹模刃口及结构尺寸计算4.1 计算模具刃口尺寸模具采用复合模结构，计算刃口尺寸时宜采用尺寸转换法计算。零件上包含三个尺寸：落料尺寸,；冲孔尺寸, ；查得冲裁模刃口双间隙,mm mm。4.1.1 落料刃口尺寸计算的凸凹模的制造公差由表查得,凹=0.02mm 凸=0.01mm ；由于 故采用凸模与凹模分开加工方法。由表查得x=0.5，则：落料时以凹模基准，其凸凹模的计算公式为：凹模：dd=（d-）= （4-1）凸模：dp=（d-zmin）=（4-2）4.1.2 冲孔刃口尺寸计算冲孔时以凸模为基准。1、冲18mm孔刃口尺寸计算的凸凹模的制造公差由表查得：凹=0.02mm 凸=0.01mm，凸模： （4-3）凹模：（4-4）2、冲3.5mm孔刃口尺寸计算凸模： （4-5）凹模： （4-6）4.2 结构尺寸计算4.2.1 落料凹模结构尺寸计算1、凹模厚度：hd=mm （4-7）因为落料冲裁力，所以凹模厚度应小于22mm。所以将凹模做成一块凹模板和一块夹板相拼的结构。综合模具结构设计，取凹模厚度mm，夹板厚度为12mm。2、凹模直径零件外形为圆形，而且完全对称，所以将凹模板做成圆形。dd=d+2w1 （4-8）式中切断轮廓线到凹模边缘的尺寸，轮廓为平滑曲线时，。所以mm。查参考文献2按推荐值取mm；所以凹模板外形尺寸为mm；经过以上计算过后得到的凹模及结构尺寸如图4-1所示。图4-1 落料凹模结构尺寸图4.2.2 冲孔凸模结构尺寸确定1、冲孔凸模长度l凸模的长度一般是按照模具结构形式来确定的，上图是带固定卸料板的冲裁模结构，其凸模长度的确定可以通过下列公式来计算：l=h1+h2+h3+h4 （4-9）式中：h1：凸模固定板的厚度,取12mm h2：推件板厚度，取8mm h3: 推件板上预留空间,取4mm h4：凹模的深度21mm凹模长度 l=33+12=45mm；圆形凸模与凸模固定板连接为压入式d1采用h7/m6配合（过渡配合）。2、冲孔凸模结构形式的选择查资料冲压模具标准件选用与指南，选用标准圆凸模。标准圆凸模分很多种类，主要有：（1）a型圆凸模：a型圆凸模刚性较好，直径尺寸范围为1.1-30.2mm，材料一般选用9mn2v、gr12、t10a等，硬度在58-62hrc。零件基本尺寸的公差数值按jb/t 7653-94。（2）b型圆凸模：b型圆凸模的结构形式与a型稍有不同，没有中间过渡部分，其他基本与a型圆凸模相同。（3）快换圆凸模：快换圆凸模是指只用简单工具即可实现快速安装卸载和更换的圆凸模。经过对比选用b型圆凸模， 凸模1可标记为“b 3.548 jb/t 8057.2-1995 t10a”，凸模2可标记为“b 1848 jb/t 8057.2-1995 t10a”。由于大孔与小孔之间的间隙为（34-18-3.5）/2=6.75mm，如果都安装在同一平面上，会出现两个凸模之间无法安装的情况，所以采用冲小孔凸模低位安装，即冲小孔凸模安装在冲大孔凸模下端，这样冲3.5孔的凸模的固定部分应设计短出冲18孔凸模的固定部分。通过计算得到的凸模的结构尺寸如图4-2，4-3所示。图4-2 冲孔凸模1结构尺寸图4-3 冲孔凸模2结构尺寸2、凸模强度校核校核公式为 （4-10）式中 凸模最小断面积，； （4-11）凸模材料的许用压应力，凸模材料选用cr12，查参考文献2可知，（10001600）mpa，取1200 mpa。因为 mpa （4-12）所以凸模强度校核符合要求。3、凸模刚度（细长杆失稳）校核校核公式 （4-13）式中凸模最大自由高度； e凸模材料弹性模量，一般取mpa； 凸模最小断面惯性矩，圆形断面； 支承系数，无导板导向；安全系数，钢取23。代入公式得 mm实际mm40.96mm；所以凸模刚度符合要求。4.2.3 凸凹模结构尺寸计算凸凹模结构是既可做落料凸模同时也是冲孔凹模，接下来计算它的具体尺寸。1、凸凹模长度的确定mm （4-14）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；h1橡胶垫自由高度。2、凸凹模壁厚校核查参考文献2知，倒装复合模凸凹模最小壁厚（料厚mm）；本设计中，所以凸凹模壁厚校核合格，按图设计的凸凹模符合要求。3、其他漏料孔直径取，刃口直边设计存三片料，高为5mm，凸凹模和凸凹模固定板之间在装配时安装止转销防转。通过以上计算，可得出凸凹模的结构尺寸，具体如图4-4，图4-4 凸凹模结构第5章 模具总体结构设计5.1 模架上下模座（模板）与导柱，导套一起构成了模架。模架是整副模具的支持，承担冲裁中的全部冲裁载荷，模具的全部零件均以不同的方式直接或间接的固定在模架上，模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座通常以螺钉压板定在压力机工作台上。上下模座之间靠导向装置保持精确定位，引导凸模运动，保证冲裁间隙均匀。模架按国家标准（gb/t2851.1-1990gb/t2851.7-1990和gb/t2852.1-1990gb/t2852.4-1990）由专业生产厂生产，在设计模具时，可以根据凹模的周界尺寸选择标准的模架。模架的主要形式有：1、后侧导柱模架：后侧导柱模架的两个导柱，导套处于模架后侧，可实现纵向，横向送料，送料方便。2、中间导柱模架：中间导柱模架的两个导柱，导套位于模距左右对称线上。受力均匀，滑动平稳，拔模方便,但是只能前后单方向送料。3、对角导柱模架：对角导柱模架的两个导柱，导套布置于模具的对角线上，不但受力均衡而且能实现纵横两个方向送料。4、四导柱模架：四导柱模架具有四个沿四角分布的导柱，导套，不但受力均衡，导向功能强，且刚度大，适合大型模具。综合上述特点和本零件的特点，决定采用中间导柱模架。结构如图5-1所示。图5-1 中间导柱选取中间导柱圆形模架，查资料冲压模具标准件选用与设计指南，选用凹模周界d0=100mm的中间导柱圆形模座。上模座厚度为h=30mm。其他尺寸为标准尺寸，100x30 gb/t2855.11,下模座技术条件按jb/t80701990规定。凹模周界d0=100mm，厚度为40mm的中间导柱，标记为中间导柱圆形下模座100x40gb/t2855.12。其标准件如下图5-2所示，图5-2 模架的结构5.2 导向及支撑固定装置导向及支撑固定装置主要包括上下模座，导柱，导套，模柄，凸模固定板等。上下模座的作用是将模具安装在机床上，同时安装固定模具的其他零部件，所以模座一般比较厚。导柱，导套用于保证上下模的精确导向，使凸模与凹模能够正确配合，保证合理间隙。模柄的作用是将模具的上模座固定在压力机的滑块上。目前，这些零部件都有相应的国家标准，可装配在一起构成标准化的模架。5.2.1 导套导柱根据参考资料冲压模具标准件选用与设计指南，导套是配套的，上面所选模座相对应的导柱直径是20mm和22mm。长度为120mm。可标记为：导柱a20h5120 gb/t2861.1。导套：a20h670 28 gb/t2816.6。5.2.2 模柄冲裁模的上模是通过模柄安装在冲床滑块上的。模柄的形式有很多，常用的有压入式模柄，旋入式模柄，凸缘模柄等结构形式。其中压入式模柄和旋入式模柄常用于中下型冲模。凸缘模柄一般应用于大中型冲模。浮动式模柄常用于冲裁精度较高的薄板工件及滚动导向的模具。此类模柄在冲裁时能消除压力机导轨对冲裁模导向精度的影响，提高冲裁精度，但是加工制作复杂。模柄一般用q235或45钢制成。直径大小必须根据所选的压力机的安装直径相应确定。本设计采用压入式模柄,它与模座孔采用h7/m6过渡配合。d(js10) =25mm、长度 l = 75mm的a型压入式模柄：模柄b2580jb/t 7646.1，d1(m6) = 26 mm d2 = 33mm d3 = 2.5mm d4(h7) = 6 mm，l1 = 30mm l2 = 4mm l3 = 2.5mm 材料：q235，技术条件：按jb/t 7653-1994 的规定，如图5-3所示，图5-3 模柄5.2.3 固定板在冲裁模中，凸模，凸凹模，镶块凸模和凹模都是通过与固定板结合后安装在模座上的。固定板的周界尺寸和凹模相同，其厚度应为凹模厚度的80%90%。固定板一般选用q235制做，有时也用45钢。凸模固定板上的各型孔位置与凹模孔相对应，形状可以根据凸模尾部形状或根据安装固定方法确定。凸凹模固定板的周界尺寸和模板周界尺寸一样，中间一个安装凸凹模的孔，和凸凹模采用h7/m6过渡配合。经计算，凸模固定板厚度为12mm，凸凹模固定板厚度为21mm。5.3 垫板为了防止较小的凸模压损模座的平面，一般在凸模和模座之间加设垫板。垫板的外形尺寸多与凹模周界一致，垫板材料一般选择t7，t8或者45刚制成。t7，t8淬火硬度为5256hrc,45淬火硬度为4348hrc。在设计复合模时，凸凹模与模座之间同样应加装垫板。在设计冲模时，凸模是否需要加装垫板，可以用下式确定：压=mpa 压许 （5-3）式中p-冲压力（n）；f-凸模在压板上受力面积（mm）；d-凸模受力面直径（mm）；许- 模座材料许用压应力。经计算得，冲孔凸模与上模座之间应加垫板,垫板厚度为12mm。下模板采用铸铁材料，许=100mpa，所以不需要加垫板5.4 卸料机构设计冲裁模的卸料装置是用来对条料，坯料，工件，废料进行推，卸，顶出动作的机构，以便下次冲压的正常进行。卸料装置分为刚性卸料装置和弹性卸料装置2大类，刚性卸料装置卸料力大，常用于材料较硬，厚度较大，精度要求不高的工件冲裁。弹性卸料装置靠弹簧或橡胶的弹性压力，推动卸料板运动而将材料卸下。具有弹性卸料装置的模具冲出的工件平整，精度要求较高。常用于材料较薄，较软的工件的冲裁。5.4.1 条料的卸除采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模，所以卸料板安装在下模。卸料板的形状一般与凸凹模形状相同，厚度hx=15mm。卸料板材料选a3或（45）钢，不用热处理淬硬。卸料板型孔形状基本上与凸凹模孔形状相似（细小凹模孔及特殊型孔除外）， 因此在加工时一般与凸凹模配合加工。取卸料板与凸凹模的双面间隙为0.10.3mm。卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为6mm，螺纹部分为m610mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸凹模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。5.4.2 冲孔废料的卸除下模座上采用漏料孔排出。冲孔废料在下模的凸凹模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出。设累计数量为3个，便从漏料孔漏下，预留高度为5mm。漏料孔应大于凹模孔1mm。冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积累到一定数量，由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凸凹模承受的张力较大，因此凸凹模的壁厚应严格控制，以免强度不足。5.5 推件装置推件装置分为刚性推件装置和弹性推件装置两大类。刚性推件装置常用于倒装复合模中的推件装置，装于模具上模部分。弹性推件装置一般装在下模上，常用于正装复合模或者冲裁薄板料的落料模中，它不仅起弹顶作用，对冲裁件还有压平作用，可以使冲裁件质量提高。对于本次设计采用倒装复合模，所以推件装置采用刚性推件装置。采用打料装置将工件从落料凹模中推下，落在模具工作表面上。如下图5-4所示图5-4 推件板示意图5.6 弹性装置弹簧和橡胶是模具中广泛使用的弹性零件，主要用于顶料，压边和局部成型。橡胶承受的负荷比弹簧大，且安装调整价格不贵，是模具中广泛使用的弹性元件。 所以本次设计中使用橡胶作为弹性零件。由于是弹性卸料装置，需要使用橡胶垫。为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏，其允许的最大压缩量不得超过摘要高度的45%，一般取自由高度的35%45%。橡胶垫的预压缩量一般取自由高度的10%15%。橡胶产生的力， f=ap （5-1）式中f为压力；a：橡胶垫横截面积；p：与橡胶垫压缩量有关的单位压力，如表5.1所示。表5-1 橡胶压缩量和单位压力橡胶压缩量（%）单位压力（mpa）橡胶压缩量(%)单位压力(mpa)1015200.260.500.702530351.031.522.10取，则mpa （5-2）取压缩量为25%，预压缩量为10%，工作行程mm。所以橡胶垫的自由高度为mm，取15mm，15mm为凸凹模固定板到卸料板的高度，合理。5.7 送料定位机构设计5.7.1 固定挡料销定位元件的作用是确定冲压件在模具中的位置，限定冲压件的送料步距，以保证冲压件的质量，使冲压生产顺利进行。冲裁模的定位元件按其工作方式不同可以分为挡料销，定位板，导正销等。本设计中，由于一开始就要对板料进行落料工序，在送料方向，条料横向定位装置和纵向定位元件均使用固定挡料销，采用圆柱头式挡料销直径。d=600.075 mm的a型固定挡料销，查下表可知：jb/t 7649.10.d1(m6)=h=3,l=8,其结构如5-5所示，图5-5 固定挡料销5.7.2 固定导料板导料板的作用是引导条料沿正确的方向前进，属于横向定位零件。导料板可分为固定式和分离式两种，分离式的导料板和固定卸料板是分开的，分离式导料板已有国家标准（gb 2865.5-1981）。根据国家标准画出的导料板如图5-6所示。图5-6 固定导料板5.8 紧固件模具中的紧固件零件主要包括螺钉，销钉等。螺钉主要连接冲裁模中的各零件，使其成为整体，而销钉则起定位作用。螺钉最好选用内六角螺钉，这种螺钉的优点是紧固可靠，由于螺钉头埋入模板内，模具的外形比较美观，装拆空间小。销钉常采用圆柱销，设计时，圆柱销不能少于2个。销钉和螺钉的距离不应太小，以防强度降低。模具中螺钉，销钉的规格，数量，距离，尺寸等在选用时可以参考国家标准中冷冲模典型组合进行设计。5.9 初选压力机的校核之前根据总压力所选的压力机为j23-16，现在进行校核。j23-16的公称压力为160kn，查资料得压力机的最大闭合高度为220mm，压力机的工作台尺寸为450mm300mm，一般来说，工作台尺寸应该大于模具下模座尺寸50-70mm。根据之前的计算h闭合如下：h闭合=h上模座+h下模座+h垫+h凸+h凸凹模-h （5-4）式中：h为凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm。经计算得h闭合=165mm。模座周边尺寸为160100mm，所以经验算得所选压力机合格。第6章 零件建模装配体及工程图6.1 零件建模零件的建模比较简单，由于是冲压件且是圆形，很多零件都是圆形件，可以用ug直接建模，方便且快捷。可以从自顶向下的方式建模，先建立草图，然后再采用拉深回转等命令完成建模，下面以凹模为例做详细介绍。6.1.1 草图的建立新建一个工作目录，进入ug工作界面，再点草绘命令，进入草绘界面。如图6-1所示。图6-1 建立草图6.1.2 创建三维实体实体的创建主要，主要通过拉伸，布尔运算等命令来完成，输入对应的参数。拉伸草图，创建轮框实体：单击拉伸命令，弹出拉伸对话框，选择拉伸距离为33，如图6-2所示。图6-2 创建三维实体6.1.3 打孔单击孔命令，找准坐标，输入参数，即可打出相应的孔，如图6-3所示。图6-3 打卸料螺钉孔6.2 模具的装配装配的概念在工程中非常重要，ug能够模拟实际工作环境，将零件进行装配合成。装配体的零部件可以包括独立的零件，也可以是其他的装配体。将一个零部件放入装配体，这个零部件才会与装配体文件产生链接的关系。装配体文件不能单独存在，要和零部件一起存放才有意义，同时对零部件文件的任何改变都会更新装配体。模具的装配同样可使用从上而下的方式装配，自下而上设计中，线建立零件，并将之插入装配体，然后根据设计要求，将各个零件进行配合。它的有点是：由于零部件是独立设计的，它们的相互关系及重建行为更为简单。使用自下而上设计法可以专注于单个零件的设计工作。在不需要控制零件大小和尺寸的参考关系时，该方法较为适用。在用ug实现装配的时候，注意零件的更改会使整个装配发生改变。经装配过后的三维图如下图6-4所示： 图6-4 三维装配图6.3 螺钉销钉的安装 此模具包含多个紧固螺钉和定位销钉，上模座有两个螺钉和2个销钉，下模座同样有两个螺钉和两个销钉。此外，模柄上有一个止转销，凸凹模与凸凹模固定板之间需要紧固螺钉。6.4 工程图3d零件制作完成以后，需要按照一定的标准绘制2d展开图。在ug中，可以直接由实体生成二维的投影图，然后再对二维图形进行诸如剖视、标注等基本操作，最终完成工程图的绘制如图6-5所示。图6-5 模具装配图图中，1-下模座 2-卸料螺钉 3-凸凹模固定板 4-卸料板 5-凸凹模 6-导料板 7-落料凹模 8-冲小孔孔凸模 9-冲中间孔凸模 10-退料板 11-螺钉 12-凸模固定板 13-垫板 14-上模座 15-打板 16-止转销 17-模柄 18-拉杆 19-推杆 20-导套 21-挡料螺钉 22-导柱 23-橡胶 24-螺钉 25-圆柱销运动分析：冲裁时，凸凹模固定不动，条料由正面送进，放置在凸凹模。压力机通过17模柄带动14上模座、7落料凹模和8、9冲孔凸模向下运动，通过22导柱和20导套的导向作用同时完成冲孔和落料。上模部分的8、9冲孔凸模和7落料凹模与下模部分的5凸凹模构成相应的工作刃口。工件由18打杆、15打板、19推杆自上向下由7落料凹模推出，落在模具工作面上。冲孔废料由5凸凹模的下部漏料孔中落下。4卸料板用于从5凸凹模上卸下边框废料。第7章 非标件加工工艺及数控加工7.1 加工工艺的介绍将工艺规程的内容填入一定格式的卡片，即为生产准备和施工依据的技术文件，称为工艺文件。在我国各企业的机械加工工艺规程表格不尽一致，但是其基本内容是相同的。可运用caxa工艺图表软件进行制作，直接导入图片即可填写。7.2 工艺卡片的制作7.2.1 工艺过程卡的制作制订工艺过程卡片的步骤1、首先熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，进行零件的结构工艺性分析。凹模工艺规程的依据就是零件图样，材料为gr12，外形尺寸为10033mm，中间是落料凹模孔。四周分别是两个定位销钉孔和两个紧固螺纹孔。2、确定零件的生产纲领和生产类型，确定毛坯，包括选择毛坯种类级制造方法。确定毛坯就是所谓的下料，下料的多少可根据实际尺寸进行选择，选择下料为10540mm。毛坯种类为锻件。3、拟定工艺路线，这是制订工艺规程的关键一步。（1）下料过后是热处理，即退火处理，目的是消除应力，一般是在电热炉里面完成。（2）接下来是铣外形尺寸，可以先粗铣外形尺寸为100.133.2mm。分为两个工序，一是铣外圆，二是铣端面。铣外圆时，背吃刀量（切削深度）ap=mm （7-1）查文献14可知，粗铣主轴转速可选400r/min，进给量为0.5mm/r，切削速度vc=m/min. (7-2)进给次数可一次进给完成。铣端面时，切削要素可按照以上步骤计算，经计算得：主轴转速v=400r/min,切削深度ap=6.8mm,进给量f=0.6mm,切削速度vc=49m/min.设备选择铣床，车间为机加工，切削液为乳化剂。（3）平磨上下两个端面见光，磨量为0.15mm，平磨过后外形尺寸为100.133.05mm。采用磨床，工艺设备为游标卡尺和砂轮。（4）坐标镗，以侧面为基准，在销钉孔、螺纹孔、凹模内型孔中心分别制3mm穿丝孔，再制落料孔4821成型。（5）铣落料孔，达到要求精度。（6）热处理，淬火、回火，保证硬度达到58-62hrc。（7）退磁，这是热处理过后的必要步骤。（8）线切割，线切割必须要有穿丝空孔，去除穿丝孔内脏物，拉直找准侧面基准，割凹模内型刃口3412mm，割8的销钉孔以及6的螺纹孔。（9）攻丝，攻螺纹孔，用螺纹刀具，加工出m80.75的内螺纹。（10）研磨，磨端面以及刃口，研磨能达到的精度很高，能达到it4级。打开caxa工艺图表软件，选择工艺过程卡片进行填写。经过整理得到的工艺过程卡片如图7-1所示。图7-1 凹模工艺过程卡（4）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差下料为10540mm，第一次粗铣可使毛坯尺寸达到100.133.2mm，留0.2mm左右的加工余量。之后是平磨，平磨过后可留0.05mm加工余量，用作精铣或者研磨达到要求的公差尺寸。加工余量根据机械制造工艺学计算。（5）确定各主要工序技术要求及检验方法（6）确定各工序的切削用量及时间定额（7）进行技术经济分析，选择最佳方案。（8）填写最佳方案。7.2.2 工序卡片的制作工序卡片是工艺规程的一种形式。它是按零件加工的每一道工序编制的一种工艺文件。它的内容包括：每一工序的详细操作、操作方法和要求等。选取其中一个工序做说明，其他工序可按照相同方法做出。先选择caxa工艺图表中的工序工艺卡片，然后进行填写。例如上面的工序6铣，铣落料孔成。铣的那部分在零件图中用粗实线表示，其他在这个工序没有被加工的用细实线表示。要填写的部分根据工艺方案所拟订的填写，制成的工序卡片如图7-2所示。 图7-2 工序卡7.3 数控加工加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。要想成功加工一个零件，必须得有以下步骤：1、数控加工工艺性分析2、数控加工内容的选择及数控机床合理选用3、数控加工工艺路线的设计4、数控加工工序的设计5、数控夹具的选择6、工件在数控夹具中的定位7、工件的夹紧例如凸模1的加工数控代码，下图7-3所示为凸模1的基本尺寸，以下代码为数控代码。 图7-3 凸模1数控加工图绝对坐标方式的程序如下：n10 g54 g21;n20 g00 x12 z15;n30 m03 s600;n40 t0101;n50 g00 x3.5 z2;n60 g01 z-30 f60;n70 g01 x6 z-33 f50;n80 g01 z-45 f60;n90 g01 x12;n100 g00 x12 z15;n110 m05;n120 m02第8章 ug的仿真加工8.1 ug仿真介绍ug是unigraphics的缩写，这是一个交互式cad/cam(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着pc硬件的发展和个人用户的迅速增长，在pc上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。8.2 ug仿真的制作在ug的加工环境下，主要由四部分组成：创建程序，创建工序，创建刀具，创建几何体，下面分别介绍这四个，以落料凹模为例。8.2.1 程序的创建在建好连杆的三维模型后，单击开始