2012ug冲压三维模具设计.doc

目 录摘要- 2 -第一章绪论- 3 -第一节 目的- 3 -第二节设计任务- 3 -1. UG软件使用- 3 -2. 零件冲压方案- 3 -3. 模具结构设计- 3 -第三节 设计要求- 3 -第二章 冲压工艺设计- 4 -第一节 冲压件的工艺性分析及工艺方案- 4 -1. 冲压件的形状和尺寸- 4 -2. 冲压件的尺寸精度- 4 -3. 生产批量- 4 -4. 冲压工艺方案的制定- 4 -第二节 确定工艺方案及模具结构型式- 5 -1. 模具结构形式的选择- 5 -2. 工序与排样- 5 -3. 制件定位、导正方式- 5 -4. 卸料装置- 5 -5. 模架选择- 5 -第三节 工艺计算- 7 -1. 毛坯的展开尺寸计算- 7 -2. 凸模、凹模刃口尺寸的计算- 8 -3. 冲裁力计算- 9 -4.压力机公称压力的选取- 10 -5.压力中心计算- 11 -第四节 模具零件及结构的详细设计- 11 -1.标准件的选取- 11 -2.模具工作零部件详细设计图- 12 -小 结- 20 -参考文献- 20 -摘 要模具设计课程设计是在完成模具设计课程学习后，一次重要的实践性教学环节。是高等工科院模具设计专业学生较全面的设计能力训练，也是对模具设计课程的全面复习和实践。其目的是培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用模具设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关模具设计方面的知识，随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备，为了扩展在学生在冲压落料复合模具方面的知识，为了适应社会的要求，学校教学环节中，模具CAD/CAM课程设计是不可缺少的一部分。这次课程设计是在学习完冲模、模具制造以及CAD/CAM等课程的基础上进行的，是对学生综合能力的考核，是对学生所学知识的综合运用，也是对学生所学知识的回顾与检查。通过实例，分析了的冲压工艺方案，并根据零件形状和类型，制定合理的冲压落料复合模具，阐述了模具结构特点及工作过程，最后提出了模具设计应该注意的问题。随着社会的发展，人类的工业生产水平发生了巨大改变，传统的工业生产渐渐地被新的生产方式所代替。冷冲压模在这时快速发展起来。本次课程设计是对我们所学书本知识的检验，通过实际的产品来做一套模具。这让我们在巩固基础知识的情况下，又多了分宝贵的经验。在这次课程设计中我们查阅了大量的资料和手册如冲压工艺与模具设计模具设计大典机械制造与技术基础模具手册等。同时也得到了刘老师的细心指导和同学们的帮助，以使我能顺利的完成这次设计。由于本次课程设计时间较短，有很多错误和不足，望各位老师和同学批评指正。关键词：模具设计 冲压模具 冲裁工艺第一章 绪论第一节 目 的课程设计是重要的实践环节之一，它将理论联系实际，用所学知识在实践中进行融汇贯通，培养调查研究、分析问题和解决问题的能力，培养学生独立工作以及创新能力，为今后的学习工作打下坚实的基础。第二节 设计任务1. UG软件使用 熟悉UG软件在二维设计、实体造型和装配方面的应用。2. 零件冲压方案1) 分析零件的冲压工艺性。2) 排样图设计。3. 模具结构设计1) 模具的二维工程图设计。2) 模具零件的三维设计及模具三维装配。第三节 设计要求1. 设计必须由学生本人独立完成。2. 完成设计说明书一份。第二章 冲压工艺设计第一节 冲压件的工艺性分析及工艺方案1、冲压件的形状和尺寸（附图）材 料：Q235 材料厚度：1.0 mm 零件简图：如下图所示 此工件既有冲孔，又有落料两个工序。材料为 Q235，厚度t=1.0mm，具有良好的冲裁性能，适合冲裁。工件结构相对简单且对称，有一个直径为5的圆孔，一个直径为20mm半圆。孔与边缘的最小距离为7.5mm，满足冲裁的加工要求。2、冲压件的尺寸精度 冲裁件的精度按IT13确定，冲模制造精度按IT6IT7确定。3、生产批量：大批量1. 冲压工艺方案的制定1）方案种类根据制件工艺性分析，要加工此零件，分析出以下两种方案。方案一：复合冲裁模方案 一次性实现落料和冲孔，一次性完成零件的生产。方案二：落料 冲孔 单工序完成落料，然后一次性冲孔。2）方案比较 方案二属于单工序冲压。模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，成本相对较高，生产率低。第一道工序完成之后，进入第二道工序，必然会加大误差，使工序质量和精度会较差，达不到所需要的要求，不易满足生产的要求。再加之此制件生产批量大，尺寸较小，这种方案生产率低，一般不宜采用。 方案一为复合冲裁模，在同一部位同时完成了零件的生产，对于这种大批量生产零件，大大的提高了生产效率。故选用方案二。第二节 确定工艺方案及模具结构型式1. 模具结构形式的选择 倒装复合模：在冲压方案的制定中，已经选定用复合冲裁模。因为大批量生产，所以选用倒装复合模，这样的方式能提高生产效率，保证安全生产，孔的废料通过凸凹模的孔向下排出。 板料定位方式：因为该模具采用的是，控制条料的卷进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用挡料销来定步距。 卸料、出件方式的选择：根据模具冲裁的运动特点，该模具采用弹性卸料方式比较好。采用推件块，利用模具的开模力来推工件，既安全有可靠。即采用刚性装置取出工件。2. 工序与排样根据工件的开关，确定采用无废料的排样方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用， 1）搭边设计 板料厚度t=1.0mm, 工件边长L=45mm, 所以a=1.2mm, a=1.5mm。条料宽度B=48mm。 2）排样布局材料利用率计算：S=1539.27mm=100%=100%=100%=51.49%式中，材料利用率；S工件的实际面积；S所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A步距（相邻两个制件对应点的距离）B条料宽度。3. 制件定位、导正方式 用导料销和挡料销来导正条料的进给。4. 卸料装置 采用弹性卸料装置。5. 模架选择： 后侧导柱模架。第三节 工艺计算1 . 毛坯的展开尺寸计算利用CAD计算毛坯的周长和面积。周长C=231.42mm面积S=1539.27mm2、凸模、凹模刃口尺寸的计算采用凸凹模分别加工计算模具刃口尺寸。1、 冲孔。冲孔根据冲孔凸模为设计基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙2cmin。工件制作精度为IT13，凸模和凹模均采用IT6和IT7级加工制造。制件的尺寸是，=5mm，= +0.3查表手册6-1-2得：凸凹模最小双面间隙 2c=0.10 mm，凸凹模最大双面间隙 2c=0.14 mm，查表得x=0.5，查表6-1-3得凸凹模制造偏差p= -0.02mm，p= +0.02mm，由表查得：5为IT13级，取x=0.5，凸模和凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则d=(d+x)=（5+0.50.3）mm=5.150mmd= (d+2C)=（5.150+0.10）mm=5.250mm校核：+2C-2C0.020+0.0200.14-0.10故满足间隙公差条件。所以综上所诉，该冲孔模具根据要求所设计的凸凹模的刃口尺寸分别为：冲孔凸模 d= 5.150mm冲孔凹模 d= 5.250mm2、落料凹模和凸凹模刃口的设计计算。因为零件的外形相对复杂，因此我们使用配制的方法设计计算凹模和凸凹模的刃口尺寸。因为是落料，所以先做好凹模并作为基准件，然后按照此基准件的实际尺寸来配制凸凹模，使他们之间保持一定的间隙值，这样加工更容易。1)、根据图所示，凹模磨损后变大的尺寸有A (20)，A (20)，A (5)根据刃口尺寸计算公式：A=(A-x)查表：对于以上要计算的尺寸，其磨损系数均为x=0.5A=(20-0.50.33)mm=19.94mmA=(20-0.50.33)mm=19.94mmA=(5-0.50.18)mm=4.910mm2）、根据图所示，凹模磨损后不变的尺寸有C(15), C（2)，刃口尺寸计算公式：C=(C+0.5)0.125查表：对于以上要计算的尺寸，其磨损系数均为x=0.5C=（15+0.50.27）0.1250.27=15.1350.034C=（2+0.50.14）0.1250.14=2.070.0183）、凸模刃口尺寸确定：查表，冲裁合理间隙 2C=0.10mm，2C=0.14mm，有凸模刃口尺寸按凹模相应部位的尺寸配制，保证双面最小间隙为2C=0.10mm。故相应位置凸模尺寸为：A=19.84mmA=19.84mmA =4.810mmC=15.0350.034C=1.970.0183、冲裁力计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机，设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需要。冲裁力F=Kt L=1.31.0137.1300KN=53.47KN卸料力F=K F=0.0553.47 KN=2.674KN顶件力F=K F=0.0653.47 KN=3.21KN冲压力P= F+F+F=53.47KN +2.67 KN+3.21 KN=59.35 KN式中：材料搞剪强度MP查表得=280400 MP，取=300MP；L冲裁周总长，通过软件直接算得L=137.1mm；K是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙的波动、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3；K卸料力系数，其值为0.020.06，薄料取大值，厚料取小值，取0.05；K顶件力系数，其值为0.040.08，薄料取大值，厚料取小值，取0.064、压力机公称压力的选取冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁时各工艺力的总和F。F= F+F+F=53.47KN +2.67 KN+3.21 KN=59.35 KN所以，F=59.35 KN因此查表7-7-1选压力机型号为 选取160 KN吨位的开式压力机。型号：J23-16其主要参数为： 公称压力： 100 KN 滑块固定行程：60 调节行程： 60 最大闭合高度：180 闭合高度调节量：50 工作台尺寸： 360 x 360 模柄孔尺寸： 32505、压力中心的计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 解析法计算依据： 各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力的坐标位置，即为所求模具的压力中心。第三节 模具零件及结构的详细设计第四节 模具零件及结构的详细设计1、标准件的选取 (1)、模座的选用：凹模厚度H=Ks=0.3545=15.75 (s=45，k=0.35)凹模长度 L =s+3H = 45+315.75=92.25 凹模宽度 B =S1+2*S2 =20+2*25=70 mm凹模尺寸： 取B =80L =100 mm H= 25 mm 所以查表7-10-2 得 上模座为 11014625 下模座为 11014630 导柱 20120 导套 206523 取， 闭合高度参考为（140-165）mm的后侧导柱模架。 GB/T2855.5（2）、模柄采用凸缘式模柄 D 2067 JB/T 7646.3-1994；查表7-9-4 （p146）的以下零件参数。（3）、凸模垫板 100804 JB/T 7643.3-1994（4）、凸模固定板 1008012 45钢JB/T 7643.2-1994（5）、卸料版 1008010 JB/T 7643.2-1994（6）、凸凹模固定板 1008020（7） 、挡料销 6（8）、 圆柱销 8卸料螺钉用M8，凸凹模固定用M8，凹模固定也用M8，模柄固定用M6（9）、模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：A、确定橡胶的自由高度 H0 H0 = 3H1 H1 = t+1+8=1+1+8 = 10 由以上公式确定，H0 = 30 mm 所以橡胶的尺寸为 10080402.模具工作零部件详细设计图（一） 凸凹模 （二） 凹模三、凸模四 上模座五、下模座六、装配图七、爆炸图小 结通过这次模具CAD/CAM课程设计，我深深体会到了学习知识的重要性。通过这次实践，我对冲压模的理论知识有了更深的理解，在设计的过程中翻阅了大量的参考书及手册，让我对一些参数有一个新的认识。通过参考一些别人的设计作品和查阅资料，吸取其中的精华，去除糟粕，自己也可以学会许多东西。这次课程设计，也让我对以前学过的制图软件有了加深，比如CAD和UG,以前根本不懂模具的装配过程和爆炸方法，现在通过CAD/CAM课程设计，重新学到了很多知识，受益颇深。也让我以后在工作中打下了良好的基础。通过这次课程设计，让我知道，模具的设计和制造只有理论知识是不行的，