2012模具CAD课程设计指导书

模具模具 CAD CAM 课程设计课程设计 指导书指导书 一一 总体要求总体要求 课课程程设计时间设计时间 1 3 周共周共 3 周 周 按学号按学号顺顺序每序每 2 人一人一组进组进行行课课程程设计设计 每 每组组完成一个制件完成一个制件连续连续冲冲 模和复合冲模共模和复合冲模共计计 2 套模具套模具设计设计 完成完成设计说设计说明明书书一份 一份 二二 课程设计内容 课程设计内容 1 零件零件设计设计 测绘测绘 及冲 及冲压压工工艺计艺计算算 a 用草用草图图功能功能绘绘制所提供的零件 要求完全制所提供的零件 要求完全约约束 束 b 建立零件的三建立零件的三维维模型 模型 c 工工艺计艺计算 算 2 模具模具结结构构设计设计 a 模具模具结结构构设计设计 评评估 估 b 模具模具标标准件准件选选取 取 c 模具装配模具装配图设计图设计 d 凸模 凹模 上 下模座的共四个零件的零件凸模 凹模 上 下模座的共四个零件的零件图设计图设计 3 模具各零件的三模具各零件的三维设计维设计 a 模具各零件的三模具各零件的三维维参数化参数化设计设计 b 模具三模具三维维装配 装配 三三 设计图要求设计图要求 1零件零件设计设计 测绘测绘 a 按所提供零件按所提供零件设计设计 测绘测绘 零件 合理 零件 合理标标注零件尺寸 注零件尺寸 b 若所提供的零件若所提供的零件为为去掉参数去掉参数 UG Part 零件 零件 则则在在 UG 软软件件 中用相关中用相关测测量功能量功能获获得相关尺寸 得相关尺寸 c用所用所标标注尺寸建立三注尺寸建立三维维 Sheet 模型 建模模型 建模时时不考不考虑虑厚度 尺厚度 尺 寸按外形或内形确定 并寸按外形或内形确定 并评评估尺寸估尺寸标标注的合理性和注的合理性和简洁简洁性 性 d 在在 UG Drafting 中将中将选选取合理的取合理的视图视图方向 并方向 并标标注尺寸 注尺寸 图图 上同上同时标时标注零件厚度及材料牌号 注零件厚度及材料牌号 2模具模具结结构构设计设计 a 工工艺计艺计算算 冲裁冲裁类类模具模具 冲裁力 冲冲裁力 冲压压中心 搭中心 搭边值选边值选取 排取 排样图样图 材料利用率 凸 凹 材料利用率 凸 凹 模工作部分尺寸模工作部分尺寸计计算 算 弯曲模弯曲模 弯曲展开 弯曲力弯曲展开 弯曲力计计算 弯曲回算 弯曲回弹计弹计算 弯曲回算 弯曲回弹补偿弹补偿 凸 凹 凸 凹 模工作部分尺寸模工作部分尺寸计计算算 拉深 成形模拉深 成形模 板料展开 拉深系数板料展开 拉深系数计计算 多次拉深的系数分配及算 多次拉深的系数分配及计计算 凸 凹算 凸 凹 模工作部分尺寸模工作部分尺寸计计算算 b 模具模具结结构构图图 要求 草要求 草图图包括装配草包括装配草图图及零件草及零件草图图 所 所设计设计模具能完成相模具能完成相应应 功能 功能 结结构构简洁简洁合理 合理 标标准件及零件尺寸完整 交指准件及零件尺寸完整 交指导导教教师过师过 目后目后进进行后行后续续工作 工作 c零件零件图图 装配 装配图图 装配装配图图 1 试图选择试图选择 2 图图面形式 面形式 见见附附页页 1 3 工序件材料尺寸工序件材料尺寸 4 标题栏标题栏 模具零件明 模具零件明细细表 表 见见附附页页 2 5 备备注内容 注内容 闭闭合高度 冲裁力大小 合高度 冲裁力大小 零件零件图图 绘绘制凸模 凹模 上模板 凸模固定板共四个零件的零件制凸模 凹模 上模板 凸模固定板共四个零件的零件 图图 要求 要求 1 试图选择试图选择合理 表示清楚合理 表示清楚 2 图图面形式 面形式 见见附附页页 3 3 尺寸 公差及表面粗糙度尺寸 公差及表面粗糙度标标注正确注正确 4 零件零件标题栏标题栏 见见附附页页 4 5 备备注内容 尖角倒棱等 注内容 尖角倒棱等 d 三三维设计维设计及装配及装配 零件三零件三维维建模 建模 见见附附页页 5 结结构装配 构装配 见见附附页页 6 爆炸爆炸图图 见见附附页页 7 3设计说设计说明明书书 设计书设计书封面按学校要求 封面按学校要求 页页数要求在数要求在 22 30 页页 要求整 要求整洁洁 全 全 部打印 内容包括 部打印 内容包括 a 摘要 摘要 b 工工艺艺方案方案设计设计 计计算算 c模具模具结结构 零件构 零件设计设计 d 模具零件三模具零件三维维参数化参数化设计设计及装配及装配 e小小结结 除装配除装配图图外 工外 工艺艺方案方案设计图设计图 零件 零件图图 模具零件三 模具零件三维维参数化参数化 图图 三 三维维装配装配图图及及 CAM 中的中的图图均以均以 A4 图图幅附在幅附在设计说设计说明明书书中 中 四四 时间安排 时间安排 第一周 第一周 1 借借资资料 料 2 绘绘制制件制制件图图 建制件三 建制件三维维模型 模型 3 工工艺计艺计算 模具零件 装配算 模具零件 装配设计设计 第二周 第二周 1 模具各零件的三模具各零件的三维设计维设计及装配 及装配 2 模具装配模具装配图图 凸模 凹模 凸凹模的二 凸模 凹模 凸凹模的二维维工程工程图设计图设计 第三周 第三周 1 模具装配模具装配图图 凸模 凹模 凸凹模的二 凸模 凹模 凸凹模的二维维工程工程图设计图设计 1 课课程程设计说设计说明明书书 打印 打印 说说明明书书内容不能相同 内容不能相同 五五 所需基本设计参考资料 所需基本设计参考资料 教材 教材 模具模具设计设计手册 手册 冲冲压压模具模具标标准件手册 准件手册 附附录录 课课程程设计说设计说明明书书的基本格式的基本格式 目目 录录 摘摘 要 要 300300 字左右 单独一页字左右 单独一页 第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 目目 的的 课课程程设计设计是重要的是重要的实实践践环节环节之一 它将理之一 它将理论联论联系系实际实际 用所学知 用所学知 识识在在实实践中践中进进行融行融汇贯汇贯通 培养通 培养调查调查研究 分析研究 分析问题问题和解决和解决问题问题的能的能 力 培养学生独立工作以及力 培养学生独立工作以及创创新能力 新能力 为为今后的学今后的学习习工作打下工作打下坚实坚实的的 基基础础 第二节第二节 设计任务设计任务 1 UG 软件使用软件使用 熟悉熟悉 UG 软件在二维设计 实体造型和装配方面的应用 软件在二维设计 实体造型和装配方面的应用 2 零件冲压方案零件冲压方案 1 分析零件的冲压工艺性 分析零件的冲压工艺性 2 排样图设计 排样图设计 3 模具结构设计模具结构设计 1 模具的二维工程图设计 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 模具零件的三维设计及模具三维装配 第三节第三节 设计要求设计要求 1 设计必须由学生本人独立完成 设计必须由学生本人独立完成 2 完成设计说明书一份 完成设计说明书一份 第二章第二章 冲压工艺设计冲压工艺设计 第一节第一节 冲压件的工艺性分析及工艺方案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 冲压件的形状和尺寸 附图 材材 料 料 Q235Q235 材料厚度 材料厚度 1 01 0 mmmm 零件简图 如下图所示零件简图 如下图所示 此工件既有冲孔 又有落料两个工序 材料为此工件既有冲孔 又有落料两个工序 材料为 Q235Q235 厚度 厚度 t 1 0mmt 1 0mm 具有良 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 5 的圆的圆 孔 一个直径为孔 一个直径为 20mm20mm 半圆 孔与边缘的最小距离为半圆 孔与边缘的最小距离为 7 5mm7 5mm 满足冲裁的加工要 满足冲裁的加工要 求 求 2 冲压件的尺寸精度冲压件的尺寸精度 冲裁件的精度按冲裁件的精度按 IT13IT13 确定 冲模制造精度按确定 冲模制造精度按 IT6 IT7IT6 IT7 确定 确定 3 生产批量 大批量生产批量 大批量 4 冲压工艺方案的制定冲压工艺方案的制定 1 1 方案种类 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 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一次性实现落料和冲孔 一次性完成零件的生 产 产 方案二 落料方案二 落料 冲孔冲孔 单工序完成落料 然后一次性冲孔 单工序完成落料 然后一次性冲孔 2 2 方案比较 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 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 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 批量生产零件 大大的提高了生产效率 故选用方案二 第二节第二节 确定工艺方案及模具结构型式确定工艺方案及模具结构型式 1 模具结构形式的选择 从生产效率 精度 所使用的机床 卸料方式 废料出料 模具结构形式的选择 从生产效率 精度 所使用的机床 卸料方式 废料出料 板料的定位方式 制造成本等方面分析 板料的定位方式 制造成本等方面分析 1 模具结构形式的选择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 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 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 刚性装置取出工件 2 工序与排样工序与排样 1 搭边设计搭边设计 查查 冷冲模设计指导与简明手册冷冲模设计指导与简明手册 表表 6 1 9 搭边的参考值 搭边的参考值 得 工作间得 工作间 a1 1 2 侧边 侧边 a 1 5 2 排样布局 附图 排样布局 附图 3 制件定位 导正方式制件定位 导正方式 4 凸 凹模结构凸 凹模结构 复合模 采用凸凹模和冲孔凸模配合 复合模 采用凸凹模和冲孔凸模配合 5 卸料装置卸料装置 6 模架选择模架选择 第三节第三节 工艺计算工艺计算 一 一 毛坯的展开尺寸计算毛坯的展开尺寸计算 二 二 凸模 凹模刃口尺寸的计算凸模 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 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 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 保证最小合理间隙保证最小合理间隙 2cmin 工件制作精度为 工件制作精度为 IT13 凸模和凹模均采 凸模和凹模均采 用用 IT6 和和 IT7 级加工制造 制件的尺寸是 级加工制造 制件的尺寸是 5mm 0 3 3 0 0 查表查表 手册手册 6 1 2 得 凸凹模最小双面间隙得 凸凹模最小双面间隙 2c 0 10 mm 凸 凸 min 凹模最大双面间隙凹模最大双面间隙 2c 0 14 mm 查表得 查表得 x 0 5 查表 查表 6 1 3 得凸得凸 max 凹模制造偏差凹模制造偏差 p 0 02mm p 0 02mm 由表查得 由表查得 5为为 IT13 级 取级 取 x 0 5 凸模和凹模分别按 凸模和凹模分别按 IT6 和和 3 0 0 IT7 级加工制造 则级加工制造 则 d d x 5 0 5 0 3 mm 5 150mm pmin p 0 020 0 0 0 020 0 d d 2C d 0 5 150 0 10 mm 5 250mm dpmin 020 0 0 020 0 0 校核 校核 p d 2Cmax 2Cmin 0 020 0 020 0 14 0 10故满足间隙公差条件 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 别为 冲孔凸模冲孔凸模 d 5 150mm p 0 020 0 冲孔凹模冲孔凹模 d 5 250mm d 020 0 0 2 落料凹模和凸凹模刃口的设计计算 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 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 根据图所示 凹模磨损后变大的尺寸有 A 20 A 1d 33 0 0 2d 20 A 5 33 0 0 3d 18 0 0 根据刃口尺寸计算公式 根据刃口尺寸计算公式 A A A A x x jmax 025 0 0 查表 对于以上要计算的尺寸 其磨损系数均为查表 对于以上要计算的尺寸 其磨损系数均为 x 0 5x 0 5 A A 20 0 5 0 33 20 0 5 0 33 mm 19 94mm 19 94mmmm 1d 33 0 25 0 0 083 0 0 A A 20 0 5 0 33 20 0 5 0 33 mm 19 94mm 19 94mmmm 2d 33 0 25 0 0 083 0 0 A A 5 0 5 0 18 5 0 5 0 18 mm 4 910mm 4 910mmmm 3d 18 0 25 0 0 045 0 0 2 2 根据图所示 凹模磨损后不变的尺寸有 根据图所示 凹模磨损后不变的尺寸有 C C 15 15 C C 2 2 刃 刃 1d 27 0 0 2d 14 0 0 口尺寸计算公式 口尺寸计算公式 C C C C 0 5 0 5 0 1250 125 jmin 查表 对于以上要计算的尺寸 其磨损系数均为查表 对于以上要计算的尺寸 其磨损系数均为 x 0 5x 0 5 C C 15 0 5 0 2715 0 5 0 27 0 125 0 27 15 1350 125 0 27 15 1350 034 0 034 1d C C 2 0 5 0 142 0 5 0 14 0 125 0 14 2 070 125 0 14 2 070 018 0 018 2d 3 3 凸模刃口尺寸确定 查表 冲裁合理间隙 凸模刃口尺寸确定 查表 冲裁合理间隙 2C2C 0 10mm 0 10mm min 2C2C 0 14mm 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 有凸模刃口尺寸按凹模相应部位的尺寸配制 保证双面最 max 小间隙为小间隙为 2C2C 0 10mm 0 10mm min 故相应位置凸模尺寸为 故相应位置凸模尺寸为 A A 19 84 19 84mmmm 1p 0 020 0 A A 19 84 19 84mmmm 2p 0 020 0 A A 4 810 4 810mmmm 3p 0 020 0 C C 15 035 15 0350 034 0 034 1p C C 1 97 1 970 018 0 018 2p 三 三 冲裁力计算冲裁力计算 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 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 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 冲裁力冲裁力F F K K t t L L 1 3 1 0 137 1 300KN 53 47KN 1 3 1 0 137 1 300KN 53 47KN pp 卸料力卸料力F F K K F F 0 05 53 47 0 05 53 47 KN 2 674KNKN 2 674KN Qp 顶件力顶件力F F K K F F 0 06 53 47 0 06 53 47 KN 3 21KNKN 3 21KN 1 Q1p 冲压力冲压力P P F F F F F F 53 47KN 53 47KN 2 67 2 67 KN 3 21KN 3 21 KN 59 35KN 59 35 KNKN 0pQ 1 Q 式中 式中 材料搞剪强度材料搞剪强度 MPMP查表得查表得 280 280 400400 MPMP 取 取 300MP 300MP a a a L L 冲裁周总长 通过软件直接算得冲裁周总长 通过软件直接算得 L 137 1mmL 137 1mm K 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 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 p 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 31 3 K K 卸料力系数 其值为卸料力系数 其值为 0 020 02 0 060 06 薄料取大值 厚料取小值 取 薄料取大值 厚料取小值 取 0 050 05 K K 顶件力系数 其值为顶件力系数 其值为 0 040 04 0 080 08 薄料取大值 厚料取小值 取 薄料取大值 厚料取小值 取 1 0 060 06 四 四 压力机公称压力的选取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 总p F F F F F F F F 53 47KN 53 47KN 2 67 2 67 KN 3 21KN 3 21 KN 59 35KN 59 35 KNKN 总ppQ 1 Q 所以 所以 F F 59 35 59 35 KNKN 总p 因此查表因此查表 7 7 17 7 1 选压力机型号为选压力机型号为 选取选取 160160 KNKN 吨位的开式压力机 吨位的开式压力机 型号 型号 J23 16J23 16 其主要参数为 其主要参数为 公称压力 公称压力 100100 KNKN 滑块固定行程 滑块固定行程 60 调节行程 调节行程 60 最大闭合高度 最大闭合高度 180 闭合高度调节量 闭合高度调节量 50 工作台尺寸 工作台尺寸 360 x 360 模柄孔尺寸 模柄孔尺寸 32 50 50 五 五 压力中心的计算压力中心的计算 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 的使用寿命 解析法计算依据 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矩 求出合力的坐标位置 即为所求模具的压力中心 即为所求模具的压力中心 000 yxO 计算公式为 计算公式为 14 3213322110nnn ppppxp xpxpxpx 15 3213322110nnn ppppyp ypypypy 第三节第三节 模具零件及结构的详细设计模具零件及结构的详细设计 1 标准件的选取标准件的选取 1 模座的选用 凹模厚度 模座的选用 凹模厚度H Ks 0 35 45 15 75 45 15 75 s 45 s 45 k 0 35 k 0 35 凹模长度凹模长度 L s 3H H 45 3 15 75 92 25 15 75 92 25 凹模宽度凹模宽度 B S1 2 S2 20 2 25 70 mm 凹模尺寸 凹模尺寸 取取 B B 80 80 L L 100 100 mmmm H H 2525 mmmm 所以查表所以查表 7 10 2 得得 上模座为上模座为 110 146 25 146 25 下模座为下模座为 110 146 30 146 30 导柱导柱 20 12020 120 导套导套 20 65 2320 65 23 取 取 闭合高度参考为 闭合高度参考为 140 165140 165 mmmm 的后侧导柱模架 的后侧导柱模架 GB T2855 5GB T2855 5 2 2 模柄采用凸缘式模柄 模柄采用凸缘式模柄 D D 20 20 6767 JB TJB T 7646 3 19947646 3 1994 查表查表 7 9 47 9 4 p146p146 的以下零件参数 的以下零件参数 3 凸模垫板 凸模垫板 100 80 4 80 4 JB TJB T 7643 3 1994