垫片34复合模CAD设计

模具 程设计说明书 垫片 34复合模 计 院系 专业 班号 学号 姓名 指导教师 沈阳航空航天大学 2010 年 11 月 沈阳航空航天大学 摘 要 本次课 程设计的内容为垫片 34 复合模，完成冲孔、落料两道工序。模具为倒装结构，由打杆顶出制件，橡胶垫驱动的卸料板卸除条料。排样方式为单排，由弹性挡料销和导料销定位、导料。模架为中间导柱圆形模架，压入式模柄。使用 而生成装配工程图和相关的零件刚才图。 关键词： 冲孔 落料 倒装 单排 目 录 第 1 章 述 1 意义 1 具 用软件及其特点 1 术在现代模具技术中的应用 1 第 2 章 工艺分析及模具结构设计 2 件的工艺性分析及工艺计算 2 艺分析 2 样及工艺计算 3 压力及压力中心的计算 4 模 凹模 凸凹模刃口及结构尺寸计算 5 算模具刃口尺寸 5 料凹模结构尺寸计算 9 孔凸模与凸凹模结构尺寸确定 10 具总体结构设计 13 料定位机构设计 13 料机构设计 13 出件机构设计 13 他零件尺寸的确定 13 力机的确定 16 第 3 章 零件建模 装配体及工程图 17 计构思 17 件建模 17 配设计 18 钉 螺钉的安装 18 涉检验 18 程图 19 助设计 22 模拟视图及爆炸视图 22 结束语 24 参考文献 25 第 1 章 述 意义 随着 计算机计算有关技术的不断发展和计算机技术应用领域的日益扩大，涌现出许多以计算机技术为基础的新兴科学。 术便是其中之一。计算机辅助制造技术与计算机辅助制造，是一门基于计算机技术而发展起来的、与机械设计和制造技术相互渗透、型号结合的、多学科综 合性的技术。它随着计算机技术的迅速辅助、数控机床的广泛应用及 件的日益完善，在电子、机械、航空航天、轻工等领域得到了广泛的意义。 模具 在人的参与下，以计算机为中心的一整套系统。其中，模具成对采用工艺、模具结构的最优化设计；模具 成对零件的加工制造，并在加工制造工程中实施实时监督、控制、测试和管理。 输出信息直接来自于 输出信息，二者是有机结合的整体。 具 用软件及其特点 统有硬件系统和软件系统组成。硬件系统包括计算 机和外部设备，软件系统有系统软件、应用软件和专业软件组成。 统的功能不仅与组成改系统的硬件功能和软件功能有关，而且与它们的匹配和组织有关。在建立 统时，视线应根据输生产任务的需要，选定最合适的功能软件，然后再根据软件系统选择与之相匹配的硬件系统。 术在现代模具技术中的应用 在当今模具设计与制造领域中如何借助 件在电脑上完成 ,提高加工模具的精度和生产效率一直是我们急需寻找的途径。 、件都是目前世界最 为优秀和应用最为广泛 软件代表。采用 术可提高模具产品的设计质量、缩短模具设计与制造周期、降低产品成本。 第 2 章 工艺分析及模具结构设计 件的工艺性分析及工艺计算 艺分析 由图可知，产品为圆片落料、圆片冲孔。产品形状结构简单对称，无狭槽、尖角；孔与孔之间、孔与零件之间的最小距离满足 c （ 080 （ 1）尺寸精度 任务书对冲件的尺寸精度要 求为 查参考文献 2知，普通冲裁时对于该冲件的精度要求为 ，所以尺寸精度满足要求。 （ 2）冲裁件断面质量 因为一般用普通冲裁方式冲 1下的金属板料时，其断面粗糙度 3.2 m ，毛刺允许高度为 产品在断面粗糙度上没有太严格的要求，单要求孔及轮廓边缘无毛刺，所以只要模具精度达到一定要求，在冲裁后加修整工序，冲裁件断面的质量就可以保证。 （ 3）产品材料分析 对于冲压件材料一般要求的力学性能是强 度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的产品材料为 08 钢，属优质碳素结构钢，其力学性能 是强度、硬度低而塑性较好，非常适合冲裁加工。另外产品对于厚度与表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证 经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。 样及工艺计算 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。如图所示。 图 样图 边 查参考文献 1 ，确定搭边值 a ， b 。 当 t=1 时， a=2， b=料宽度 B=D+2a=80+2*2=84料利用率 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= *40=S=B=84 =4=压力及压力中心的计算 算冲压力 裁力 冲裁力公式为 落孔 式中 P 冲裁力； 孔P 冲孔冲裁力； 落P 落料冲裁力。 孔冲裁力孔P式中 K 系数（取 K= n 孔的个数， n=3。 孔L 冲孔周长， t 材料厚度， t 材料抗剪强度，查参考文献 2知 280 320300 3 0 =料冲裁力落P。 所以 9 8 . 0 2 K N. 7 0 1 83 0 料力卸P。 8 卸卸卸 式中 卸K 卸料系数，查参考文献 1知 K K。 所以 卸料力推式中 推K 推料系数，查参考文献 1取 K。 n 同时卡在凹模洞孔内的件数， 3n 。 所以 推件力顶P）（ 落孔顶顶 式中 顶K 顶件系数，查参考文献 1取 K。 所以 顶冲压力总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 推卸落孔推卸总 选压力机： 算模具压力中心 由于该零件完全对称于相互垂直大大两条多层次线，所以模具的压力中心在几何图形的狭槽点上。 模 凹模 凸凹模刃口及结构尺寸计算 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 A； 8 冲孔尺寸 0 B, B； 位置尺寸 H 。 查得冲裁模刃口双间隙 Z Z 1） 落料刃口尺寸计算： 0 的凸凹模的制造公差由表查得 ， 。 由于m a Z 凸凹 ， 故采用凸模与凹模 分开加工方法， 由表查得 X=： ）（）（ 凹凹 i n ( 凸凹凸 其工作部分结构尺寸如图所示： 2）冲 40刃口尺寸计算： 的凸凹模的制造公差由表查得 ， . 由于m a Z 凸凹 , 故采用凸模与凹模分别加工方法， 由表查得 X=，则： 8 ）（）（ 凸凸 i n ( 凹凸凹 , 其工作部分结构尺寸 如图所示： 3）冲 5 的凸凹模的制造公差由表查得 ， . 由于m a Z 凸凹 , 故采用凸模与凹模分别加工方法， 由表查得 X=，则： ）（）（ 凸凸 i n ( 凹凸凹 其工作部分结构尺寸如图所示： 8 沈阳航空学院课程设计说明书 6 其他零件的设计 14 落料凹模尺寸如图 示。 图 落料凹模尺寸 理式中 理H 凹模的理论厚度。 0 1 26 2 落落理 一位取整数取 29理参考文献 4知刃磨余量为 6h 。 所以凹模厚度为 29+6 = 35 因为落料冲裁力 5 落，所以凹模厚度应小于 25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23凹H 板厚度为 12 模板直径且完全对称，所以将凹模板做成圆形。 12沈阳航空学院课程设计说明书 6 其他零件的设计 14 式中 1W 切断轮廓线到凹模边缘的尺寸，轮廓为平滑曲线时，理。 所以 参考文献 2按推荐值取 150以凹模板外形尺寸 35150 图 模尺寸 如图所示 自 11H （ 0.8）LH p d 自 式中 1H 凸模固定板厚度； 冲孔凸模厚度， 12l 凸模自由长度。 所以 1H （ 0.8） 21 1H 14 沈阳航空学院课程设计说明书 6 其他零件的设计 14 1H （ （ 10=6 8取 1H 8 351223 d自 虑到在落料前冲孔凸模先接触板料，所以取 l 所以 取 1H 14 11=14+ 12=14+35=49模强度（压应力）校核 校核公式为 压孔 式中 凸模最小断面积， 222m i n ； 压 凸模材料的许用压应力，凸模材料选用 参考文献 2知， 压（ 1000 1600） 压1200 因为 2 9 压 所以凸模强度校核符合要求。 模刚度（细长杆失稳）校核。 校核公式 孔m 式中 凸模最大自由高度； E 凸模材料弹性模量，一般取 E 凸模最小断面惯性矩，圆形断面644 ； 支承系数，无导板导向 2 ； n 安全系数，钢取 n 2 3。 代入公式得 0 0 0 024m a xm a x 孔阳航空学院课程设计说明书 6 其他零件的设计 14 实 际 以凸模刚度符合要求 凹模 工作尺寸计算 图 1）凸凹模长度4624102142 预自由中 卸H 卸料板厚度，取 10卸 1H 凸凹模固定板厚度， 1H （ 凹=（ 35 21 28 241 H 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 n （料厚 1t 本设计中 m i 79 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 5凹模和凸凹模固定板之间在装配时安装止转销防转。 沈阳航空学院课程设计说明书 6 其他零件的设计 14 具总体结构设计 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。 经分析，此工件有三个孔，若采用正装式复合模， 操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。 采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在橡胶垫和活动卸料板之间。工作时可随凹模下行而压入孔内，工作很方便 . 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。 件的卸除 采用打料装置将工件从落料凹模中推下，罗在模具工作表面上。 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。 出件机构设计 因为是复合模结构，所以采用上出件机构 他零件尺寸的确定 为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏，其允许的最大压缩两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%。 橡胶垫产生的力 沈阳航空学院课程设计说明书 6 其他零件的设计 14 式中 F 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 表 胶压缩量和单位压力 橡胶压缩量（ %） 单位压力（ 橡胶压缩量(%) 单位压力 (10 15 20 5 30 35 222 64 4801504 A，则 压缩量为 25%，预压缩量为 10%，工作行程 21 ts 所以橡胶垫的自由高度为 由 14压缩量取为 预 凹模固定板 凸凹模固定板形状与凹模板一致，如图 示，厚度为 24 凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸与凹模板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/H7/装后将凸模端面与固定板一起磨平。凸模固定板为圆形，厚度一般取凹模厚度的 ， 材料为 凸固定 垫板 冲裁时，如果凸模的端部对模座的压应力超过模座材料的许用压应力，这时需沈阳航空学院课程设计说明书 6 其他零件的设计 14 要在凸模端部与模座之间加上一块强度较高的垫板。即下列情况下雨加 垫板。 式中 y 凸模端面的压应力，其数值为 y 模座材料下雨压应力，其数值：铸铁约为 100约为 200 P 冲裁力； F 凸模上端面面积。 垫板的下载与凸模固定板一致，厚度 一般取 4 12板淬硬后两面应磨平，表面粗糙度 由于本套模具选用压入式模柄，在上模座与凸模固定板之间也必须安装垫板，厚度取为 8 下面校核一下凸凹模与下模座之间是否下雨加垫板。 已知凸凹模下端面直径 90以 222 619044 11 5 9 2 7 0 1 2 5 3 落孔所以 M P 1159272 模座采用铸铁， 00 y，所以不用加垫板。 料板 卸料板同样为圆形板，直径和凹模板一致，如图 示，厚度为 10料板材料选 45）钢，不用热处理淬硬。 取卸料板与凸凹模的双面间隙为 卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 10纹部分为 10料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面 误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。 座 根据凹模板的 尺寸，模座采用标准的中间导柱圆形模座，材料采用 沈阳航空学院课程设计说明书 6 其他零件的设计 14 标记为：上模座 40160 81； 下模座 45160 81。 力机的确定 模具的闭合高度为 H 垫 L H （ 40+8+14+35+46+4586式中 L 凸模长度， L=49 H 凹模厚度， H=35 凸模冲裁后进入凹模的深度， 选 择压力机 称压力 350大闭合高度 280小闭合高度 220以 5模H 1010380 ，一般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸50 70 所以压力机合格，可用 沈阳航空学院课程设计说明书 6 其他零件的设计 15 第 3 章 零件建模 装配体及工程图 计构思 在进行模具结构及零件设计时，需首先根据条料排样图确定总体结构，然后一次 为基础，详细设计其中的组成零件。这一过程实际上就是自顶向下的设计过程。模具组成零件的形状除受成形工艺形状约束外，还受其在模具中所处的位置及其他零件的关系约束，只有总装在结构基础上，才能获得零件的相关约束，进行零件的设计。 为此，在利用 行建模时，应采用自顶向下的设计模式，依次实现模具结构及零件的设计。具体表述为：首先，根据条料排样图确定模具的总体框架结构，从典型结构库中实体化一种导向结构图，然后直接在该总体结构下，设计其他相关模具零件，以使零件设计和装配设计相关联。这样，在设计某一零件时，其相 关零件的形状变化可被自动处理，从而保证设计结构一致性。当零件设计完成后，可将装配结构中的每一零件输出到相应的文件中，用来产生相应零件的工程图，并标注相关尺寸、技术要求等。 件建模 通过前面的设计可知，该套模具共包含 28种零件，其中 6种标准可从软件的零件库中调用，剩余的 22 种则要有设计者之间设计。 在 ，可以通过多种方式将曲面转换为实体，下面为两种典型的零件的画法。 （ 1） 凹模板 操作步骤为： 口和销孔； 应的位置作出螺纹孔； （ 2） 凸凹模 操作步骤为： 6 其他零件的设计 15 端面作出冲孔孔和漏料孔； 配设计 装配的概念在工程中非常重要， 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。传统的设计方法有两种： （ 1） 自下而上设计法 此为比较传统的方法。在自下而上设计中，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。 （ 2）自上而下设计法 自上而下设计法从装配体中开始设计，这时两种设计方法是不同之处。使用一个零件的几何体来帮助定义另一个零件，或生成组装零件后，才 添加特征。 本设计中的模具结构较为简单，故采用第一种设计法 钉 螺钉的安装 上下模座各安装四个紧固螺钉以及两个定位销，下模座上另有四个卸