毕业设计（论文）基于CATIA的接触环级进模设计（全套图纸三维）

1、目录第一章 绪论11.1课题研究的目的及意义11.2国内外研究状况11.3模具市场发展趋势31.4课题研究的主要内容4第二章 设计任务6第三章 工艺分析和工艺方案的确定73.1工艺分析73.2工艺方案的确定73.3模具结构方案的确定7第四章 工艺与设计计算94.1排样设计与计算94.2冲裁力计算104.3工作零件刃口尺寸计算114.3.1刃口尺寸计算的一般原则114.3.2刃口尺寸计算方法114.3.3冲孔模凸、凹模刃口尺寸的计算114.4 本章小结13第五章 模具零件的catia三维设计145.1软件简介145.2软件在设计中的应用155.3 模具零件的结构设计155.3.1.工作零件的结构

2、设计155.3.1.1凹模结构设计155.3.1.2凸模结构设计175.3.2卸料装置的设计185.3.3模架及其零件205.3.4其他支承与固定零件215.3.5固定板的选择225.3.6紧固件的设计与选用235.4模具总体结构设计235.4.1模具类型的选择235.4.2定位方式的选择235.4.3卸料与出件方式的选择245.4.4模架类型的选择及精度255.5本章小结25第六章 模具的catia三维装配及其导出二维图266.1模具的三维装配266.2三维装配导出的二维装配图316.3三维零件图及其二维零件图316.4本章小结35第七章 冲压设备的选择367.1模具的压力中心367.2冲压

3、设备的选择原则367.3冲压设备规格的选择367.4冲压设备类型的选择377.5模具闭合高度的确定387.6 模具制造装配要点387.7本章小结39致谢40参考文献41第一章 绪论冲压是机械制造中先进的加工方法之一，它利用压力机通过模具对板料加压，使其产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲压主要用于加工板料零件，所以也叫板料冲压。冲压加工的范围十分广泛，在电子工业产品的生产中，已成为不可缺少的加工方法之一，据概率统计，在电子产品中，冲压件的数量约占85%以上。冲压加工的汽车、电机、电器、仪器仪表等机械工业和国防工业以及日常生活用品方面，也占据着十分重要的地位。 全套图纸。三

4、维加1538937061.1课题研究的目的及意义冲压工艺及模具设计在制造行业中占有十分重要的地位，在机械、电子、汽车、航空以及轻工业等领域有广泛的应用。由于冲压加工具有生产率高、生产成本低、操作简单、适合大批量生产等优点，在制造业中有着广阔的发展前景，因而需要大量的工程技术人员去从事和研究冲压工艺和模具设计方面的内容。国外发达国家对冲压加工技术的应用、研究和开发都比较重视，我国也非常重视冲压技术人才的培养。通过对所给零件的冲压模具设计，可以促进我们专业知识的巩固，增长见识，拓宽知识面，巩固和加强机械制图、机械设计、冲压模具设计与制造等专业理论知识在实际生产中的应用，培养我们综合运用所学过的知识

5、分析、解决实际工程问题的能力，为今后的学习和工作积累经验，奠定良好的基础1。1.2国内外研究状况一、现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二

6、维cad，并陆续开始使用ug pro/engineer、i-deas、euclid-is等国际通用软件，个别厂家还引进moldflow、c-flow、dynaform、optris和magmasoft等cae软件，并成功应用于冲压模的设计中。二、未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广cad/cam/cae技术模具cad/cam/cae技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及cad/cam/cae技术的条件已基本成熟，各企业将加大cad/cam技术培

7、训和技术服务的力度;进一步扩大cae技术的应用范围。计算机和网络的发展正使cad/cam/cae技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。(2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制

8、制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的cad数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化

9、程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(tin、tic等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工

10、系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统;有质量监测控制系统。 1.3模具市场发展趋势“十五”期间，我国模具行业重点发展的产品是：汽车覆盖件模具，精密冲压模，大型、精密塑料模，大型薄壁精密复杂压铸模，大型、精密锻模，塑料型材、波纹管挤出模及管接头模具，子午线橡胶轮胎活络模，长寿命玻璃陶瓷todayhot多工位冷锻模及冷挤模，壳体连续拉伸模，新型快速经济模，主要模具标准件、拉丝模等新产品。伴随着世界经济的一体化浪潮，全球制造业加速向中国大陆地区转移已是大势所趋，中国也将逐步发展成为世界级的

11、制造业基地。广东珠江三角地区将在十年之内发展成为世界模具生产中心。模具市场十大发展趋势中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业一直以每年15%左右的增长速度快速发展。有数据显示，我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场份额的80%以上。当今世界正进行着新一轮的产业调整一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，这代表着我国模具行业迎来新一轮的发展机遇，也代表着面临

12、国外先进技术和高品质制品的挑战1。模具制造技术是现代化模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代化模具制造技术。其中高速铣削加工、精密磨削及抛光技术、数控测量代表了现代冲模制造的技术水平12。高速铣削加工不但具有加工速度高及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000-40000r/min，加工精度一般可达到10m，最好的表面粗糙度ra1m），而且与传统切削加工相比较具有温度低、切削力小，因而可加工热敏材料和钢性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可以实现硬材料加工；电火花铣削加工是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工

13、，因此不用制造昂贵的成形电极，精密磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光机等先进设备技术；模具加工中的检测技术也取得了很大发展，现代三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗震能力、严密的除尘措施和简单的操作步骤，使得现场自动化检测成为可能13。此外，利用rpm技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。一汽模具制造公司在以cad/cam加工的主模型为基础，采用瑞士汽车的高强度树脂浇注成型的树脂冲模用在国产轿车调试中，具有制造精度较高、周期短、费用低等特点，达到90年代国

14、际水平，为我国轿车试用和小批量生产开辟了新的途径14。模具cad/cae/cam技术是改造传统模具生产方式的关键技术，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化，从而显著缩短模具设计与制造的周期，降低生产成本，提高产品质量。1.4课题研究的主要内容为了提高cad、cae、cam技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精

15、度1m以下和表面粗糙度ra0.1m的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模具技术发展重点之一 3 。 catia是法国dassault system公司的cad/cae/cam一体化软件，居世界cad/cae/cam领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的dmu电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。catia是英文 computer aided tri-dimensional interface application 的缩写。 是世界上一种

16、主流的cad/cae/cam 一体化软件。catia 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括:从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超过13,000的用户选择了catia。catia 源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。catia 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。波音飞机公司使用catia完成了整个波音777的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了catia 在cad/cae/cam 行业内的领

17、先地位。2第二章 设计任务零件简图：如图2.1所示生产批量：大批量材料：qsn6.5-0.1（m）材料厚度：0.3mm制件的尺寸精度：it12级图2.1 产品零件图第三章 工艺分析和工艺方案的确定3.1工艺分析冲裁如图1-1所示的接触环零件，材料为锡青铜带qsn6.5-0.1（m），厚度为t=0.3mm。已知年产量15万件，试确定冲裁工艺方案，设计冲裁模，并编辑主要零件的加工工艺。1 结构与尺寸：该零件的结构较简单，形状对称，尺寸较小。悬臂宽度（1.5、1.025）大于1+0.5t，臂长（3.25、1.3）小于5倍臂宽；凹模宽度1.65（+0.12、0）1.5t，深度也较小；最小孔径1.85（

18、+0.12、0） 0.9t；孔至边缘边最小距离（0.925）1.5t。均适于冲裁加工。2 精度：零件尺寸公差除9.4接近于it11级以外，其余尺寸都低于it12级，亦无其他特殊要求。从表可查，利用普通的冲裁方式就可以达到零件图的要求。3 材料：锡青铜带qsn6.5-0.1（m），软态，带料，抗剪强度=255mpa，断后伸长率10=38%。此材料具有较高的弹性和良好的塑性，其冲裁加工性较好。3.2工艺方案的确定该零件包括落料和冲孔两个基本工序，可采用的冲裁工艺方案有单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。由于零件属于大批量生产，尺寸又较小，因此采用单工序冲裁效率太低，且不便于操作。若采用符合冲裁模，

19、虽然冲出的零件精度和平直度较好，生产效率高，但因零件孔边距太小，模具强度不能保证。采用级进模时，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和拍样方案可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。根据以上分析，该零件采用级进冲裁工艺方案。3.3模具结构方案的确定1 模具类型 根据零件的冲裁工艺方案，采用紧急冲裁模。2 操作与定位方式 虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑零件尺寸较小，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向、侧刃定距的定位方式。为减小料头和料尾的 材料消耗和提高定距的可靠性，采

20、用双侧刃前后对角布置。3 卸料与出件方式 考虑零件厚度较薄，采用弹性卸料方式。为了便于操作、提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。4 模架类型及精度 由于零件厚度薄，冲裁间隙很小，又是级进模，因此采用导向平稳的对角导柱模架。考虑零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用i级模架精度。第四章 工艺与设计计算4.1排样设计与计算根据对所给零件的分析，采用直排有废料排样方式，这样可以保证冲件质量，提高模具寿命。可以补偿送料误差，以保证冲出合格工件；保持条料刚度利于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。如果单纯为了提高原材料的利用率而采用一模多件的冲裁方案，虽然确实有助于提

21、高原材料的利用率，但模具制造成本却随之大幅提高。 该零件材料厚度较薄，尺寸小，近似t形，因此可采用45的斜对排样。考虑模具强度的影响，在冲孔和落料工位之间增设了一个空位。根据排样图的几何关系，可以近似算出两排中心距为18mm。查表3-18、表3-19、表3-20、表3-215，取a=1.5mm，a1=1.2mm，=0.10mm，z=0.5mm，b1=1.3mm，y=0.1mm。另因采用的ic类型侧刃，故料宽每边需增加燕尾型切入深度a=0.5mm。因此，条料宽为 b =（d+2a+2a+nb1） =(18+9.4+21.5+20.5+21.3) =34 (mm)冲裁后废料宽度为 b=d+2a+2

22、a=18+9.4+21.5+20.5=31.4(mm)进距为 s=9.4+1.2=10.6（mm）导料板间距为 b=b+z=34+0.5=34.5(mm) b1=b1+y=34.5+0.1=31.5(mm)由零件图近似算得一个零件的面积为54mm，一个进距内冲两件，故a=542=108mm。一个进距内的坯料面积bs=3410.6=360.4mm。因此材料利用率为 =100%=100%30%排样图排样图是排样设计的最终表达形式，是编制冲压工艺与设计的主要依据。如图4.1所示图4.1 零件的排样图4.2冲裁力计算计算冲压力，初选压力机冲裁力：根据零件图可算得一个零件内外周边之和l1=77mm，侧刃

23、冲切长度l2=13.8mm，根据排样图一模冲两件和双侧刃布置，故总冲裁长度l=（77+13.8）2=181.6mm。又b=255mpa，t=0.3mm，取k=1.3，则 f=klt=1.3181.60.3255=18060（n）卸料力：查表3-22，取kx=0.06，则 fx=kxf=0.0618060=1084（n）推件力：根据材料厚度取凹模刃口直壁高度h=5mm，故n=h/t=5/0.3=16。查表3-22，取kt=0.07，则 ft=nkf=160.0718060=20227（n）总冲压力f=f+f+f=18060+1084+20227=39371 (n)40(kn)应选取的压力机公称压

24、力p（1.11.3）f=（1.11.3）40=4452kn，因此可选压力机型号为j23-6.3.4.3工作零件刃口尺寸计算4.3.1刃口尺寸计算的一般原则（一） 刃口8尺寸应保证冲出合格零件由于落料件的实际尺寸基本与凹模刃口尺寸一致，所以落料时应先计算凹模刃口尺寸，以获得合理的冲裁间隙值。而冲孔时孔的实际尺寸基本与凸模刃口尺寸一致，因此应先计算凸模刃口尺寸，合理冲裁间隙值依靠改变凹模刃口尺寸获得。（二） 刃口磨损一些仍能冲出合格工件随着冲裁件数量的增加，凸模与凹模的刃口在不断磨损，并不断改变刃口尺寸。只要磨损量不超过一定范围，模具应仍能冲出合格工件。（三） 设计时应取最小合理冲裁间隙随着凸模与

25、凹模刃口磨损量的不断增大，冲裁间隙也将不断增大。所以设计模具时，冲裁间隙应取其允许的最小值zmin。应注意到，凸模与凹模刃口尺寸的制造公差影响冲裁间隙的大小。所以刃口尺寸的计算与处理既要保证冲出合格的工件，又要保证合理的冲裁间隙值。4.3.2刃口尺寸计算方法常用的计算刃口尺寸方法有两种：一是凸模与凹模分别注出各自的基本尺寸及其公差，简称公差法制模；二是只有基准件（落料时为凹模，冲孔时为凸模）注出基本尺寸及其制造公差，而配作件（落料时为凸模，冲孔时为凹模）则只注与基准件相同的基本尺寸，不注公差，在技术要求中注明配作时应达到的合理冲裁间隙值zmin，简称为配作法制模。4.3.3冲孔模凸、凹模刃口尺

26、寸的计算计算凸凹模刃口尺寸及公差 由于材料薄，模具间隙小，故凸、凹模采用配作加工为宜。又根据排样图可知，凹模的加工较凸模困难，且级进模所有凹模型孔均在同一凹模板上，因此，选用凹模为制造基准件。故不论冲孔、落料，只计算凹模刃口尺寸及公差，并将计算值标注在凹模图样上。各凸模仅按凹模对应尺寸标注其基本尺寸，并注明按凸模实际刃口尺寸配双面间隙0.03mm（查表3-11、表3-12按类间隙）5。侧刃按侧刃孔配单面间隙0.015mm。（一）落料凹模刃口尺寸。按磨损情况分类计算。a凹模磨损后增大的尺寸，按公式a=（a-x）计算9.4 a=（9.4-0.750.1）=9.33（mm）1.5 a=（1.5-0.

27、750.12）=1.41（mm）3.7 a=（3.7-0.75x0.16）=3.58（mm）13.30.1 a=（13.3+0.1-0.750.2）=13.25（mm）2.20.12 a=（2.2+0.12-0.50.24）=2.2（mm）b凹模磨损后减小的尺寸，按公式b=（b+x）计算1.65 b=（1.65+0.750.12）=1.74（mm）c凹模磨损后不变的尺寸，按公式c=（c+0.5）/8计算9.80.1 cd=（9.7+0.50.2）0.2/8=9.80.025（mm）冲孔凹模刃口尺寸。冲孔凹模均为圆形，故按公式d=（d+x+z）计算6.5 d=（6.5+0.750.12+0.03

28、）=6.611.85 d=（1.85+0.750.12+0.03）=1.97侧刃孔尺寸按公式ad=（a+0.5z）计算取=0.02，则a=（a+0.5z）=（10.6+0.50.03）=10.61当采用线切割机床加工凹模时，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可标注为0.01（为一般机床可达到的加工误差），本设计即采用此种加工的标注方法。（二） 凸模设计 落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模和固定板的加工，可设计成阶梯结构，并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过铆接的方式与固定板固定 。凸模的尺寸根据刃口的尺寸、卸料装置和安装固定要求确定。凸模的材料也选用crwmn，工作部分热处理淬硬5862h

29、rc。冲孔凸模的设计与落料凸模基本相同，因刃口部分为圆形，其结构更简单。考虑冲孔凸模直径很小，故对最小凸模进行强度和刚度校核。凸模最小直径的校核（强度校核）。因孔径虽小，但远大于材料厚度，估计凹模的强度和刚度是够的。为使弹压卸料板加工方便，取凹模与卸料板的双面间隙为0.2mm（不起导向作用）。根据表3-26，凹模最小直径d应满足 d5.2t/压=5.20.3255/1200=0.33mm(取压=1200mpa)而d=d-z=1.97-0.03=1.94mm,因d0.33mm，所以凸模强度足够。5.2.2 凹模最大自由长度的校核（刚度校核）根据表3-26，凸模最大自由长度l应满足l90d/=90

30、1.94/=13.8(mm)由此可知，小冲孔凸模的工作部分长度不能超过13.8mm。本设计取小冲孔凸模工作部分长度为12mm，大冲孔和落料凸模为15mm。4.4 本章小结本章介绍了冲压件（固定角板）的主要特征，通过对其分析确定合适的冲压方案：为落料、冲孔复合模。根据零件尺寸确定毛坯尺寸和形状，从而确定其搭边植，绘制出排样图。通过毛坯尺寸计算各工序的冲压力，为冲压设备的选择打好基础。论述了落料、冲孔复合模刃口尺寸的计算。主要是冲孔凸模、落料凹模和凸凹模的刃口尺寸。通过科学计算进行强度校核，以保证冲压件的精度。 第五章 模具零件的catia三维设计5.1软件简介本次设计是利用用catia软件完成的

31、，在这一章节中来展示三维图。catia是英文computeraidedtri-dimensionalinterfaceapplication的缩写。是世界上一种主流的cad/cae/cam一体化软件。在70年代dassaultaviation成为了第一个用户，catia也应运而生。从1982年到1988年，catia相继发布了1版本、2版本、3版本，并于1993年发布了功能强大的4版本，现在的catia软件分为v4版本和v5版本两个系列。v4版本应用于unix平台，v5版本应用于unix和windows两种平台。v5版本的开发开始于1994年。为了使软件能够易学易用，dassaultsyste

32、m于94年开始重新开发全新的catiav5版本，新的v5版本界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了cad/cae/cam软件的一种全新风格。在工业制造领域，catia工作站版是航空航天工业上市场占有率最高的cad/cam软件。随着新的catia个人计算机版本（v5）的推出，许多世界级的企业都已开始采用新的catia（v5），除了传统汽车，航空航天，造船工业外，sony，sanyo等生产3c电子产品的企业也开始广泛采用。除了catia本身所提供的强大设计功能之外，还可以和产品生命周期管理相关软件进行集成。catia功能强大，其自由曲面与装配设计的强大功能可以让使用者尽情发挥。在汽车模具设计中，

33、catia的造型模块功能可以完成造型的整个过程。 这个模块的主要功能可提供面线的合并，线,面，剪切，面连接，面偏移旋转，放大比例，交面，投影，平行曲线，圆，曲线，线倒角，面倒角，绘制草图，标注，建立曲面，曲面延伸，旋转曲面建立，球面建立，空隙填补，面的偏置和面的外推等。这些功能主要用来建立面编辑面。在汽车覆盖件的设计上，本模块起了主要作用。 本模块主要用来处理点云，利用点云来进行建型。在由测量得到的点云上进行建型，从而使建型过程更加简单。这个模块主要包括点云激活，可以激活整个点云的某一部分，使点云在操作起来更方便；点云稀化工具可将操作数据减少，使计算机运算方便；在点云上直接建造平面或曲面；把点

34、云轮廓勾画出来的工具；在点云上打剖面线，分析点云面的形状和曲率的变化； 在逆向工程中，本模块是主要的工具，处理点云同时并得到希望得到的面。再利用点云进行造型，快速表面改造模块是不可缺少的模块，它可以很方便的处理点云，能够更加快速的进行造型，提高建型速度，从而减少汽车的研制生产周期，使产品能够更加快速的投入到市场。 5.2软件在设计中的应用利用原有的零件二维图纸进行三维模型设计，由于原图纸不是由三维模型转换形成，有一些结构和尺寸不合理，在进行三维模型设计时不能实现，我们就根据实际情况采取了最接近原要求的方法来实现。同时，还可以优化模具的结构和性能。由于设计时主要采用catia的实体设计功能，那么

35、设计过程中的倒角处理就显得相当灵活。一般情况下我们按照“由大到小，内外相换”的规律，“由大到小”即由大倒角到小倒角的次序，这样在数学模型的计算上比较好处理。在零件的三维模型基础上，结合生产实际情况进行模具的设计。由于详细设计和模具设计是两个工作性质不同的阶段，我们在模具设计时利用catia的solide-publish/import功能将模型import到模具模型中，这样模具模型的数据量就相当小，结构树也相当简洁。如果模型改动时，我们也非常容易通过change-link的功能修改模具模型。而且，由于catia所具有的这种功能，结合模具的整个设计加工实际流程，应用现在流行的并行过程的概念，不同阶

36、段的工作同时进行，在保证模具质量的前提下，大大缩短了模具设计加工的工期，为公司的新产品生产试制争取了宝贵的时间。由于模具设计加工的工作比较多，在本次任务的一开始，我们对一些常用的结构做了规范设计，在此基础上，采用catia软件的detaildesign、paramtricvariationalmodeler、featuredesign的不同方式进行设计。5.3 模具零件的结构设计5.3.1.工作零件的结构设计5.3.1.1凹模结构设计 凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉、销钉与下模座固定的固定方法。因冲件的批量较大，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取5mm，漏料

37、部分沿刃口轮廓单边扩大0.8mm（为便于加工，落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状）。凹模尺寸计算如下：沿送料方向的凹模型孔壁间最大的距离为l=31.81+21.2+10.6163.6（mm）垂直与送料方向的凹模型孔壁间最大距离为b=31.420.5+26=42.4mm（mm，取侧刃厚度为6mm）沿送料方向的凹模长度为l=l+2c=63.6+220=103.6（mm，查表3-20，取c=20mm）垂直送料方向的凹模宽度为 b=b+2c=42.4+2x20=82.4(mm)凹模厚度为 h=kk=11.25=15.2(mm,查表3-21，取k=1,k=1.25)根据算得的凹模轮廓尺寸，选

38、取与计算值相近似的标准凹模板轮廓尺寸为lbh=100mm80mm16mm。凹模的材料选用crwmn，工作部分热处理淬硬6064hrc（材料及热处理选用参考表8-3）。凹模结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模形孔侧壁的形状，布置凹模板上形孔、螺孔和销孔的位置以及标注尺寸等等。凹模板常用螺钉与上模座连接，并用销钉定位。采用螺钉和销钉固定时，要保证螺孔间、螺孔与销孔间及螺孔或销孔与凹模刃口间的距离不能太近，否则会影响模具寿命，从保证凹模强度考虑，对这些孔到凹模板边缘与刃口边缘以及这些孔之间的最小距离，应当加以限制。螺孔中心到凹模板外缘尺寸如凹模需要淬火时，当螺孔中心到凹模外缘等距

39、时，孔中心到外缘距离为15mm销孔中心到凹模板外缘尺寸圆柱销孔中心到凹模板外缘尺寸的距离应保证打入圆柱销时孔壁最薄处不产生变形。否则，轻者造成圆柱销松动，使定位不精确，严重时可能胀裂销孔。因此销孔中心到阿凹模板外缘允许的最小距离应加以控制。查表2-197得到，销孔中心到凹模板外缘的最小距离l为25mm。三维立体造型如图5.1所示。图5.1 凹模5.3.1.2凸模结构设计(1)凸模结构设计的三原则为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三原则。精确定位凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造

40、成啃模。防止拔出回程时，卸料力对凸模产生拉伸作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出来。防止转动对于工作段截面为圆形的凸模，当然不存在防转问题。可是对于一些截面比较简单的凸模，例如长方形、半圆形、矩形等，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，常常将凸模固定段角化为圆形，这就要必须保证凸模在工作过程中不发生转动，否则将啃模。以上三条原则主要是从凸模安装固定方法考虑的。(2)冲孔凸模的结构类型通过对零件的分析，由于由零件上有5个孔，要保证所冲5个孔的位置精度，零件尺寸又不大，因此为了保证凸模的强度、刚度及便于加工和装配，把凸模做成圆滑过渡的阶梯型，并采用铆接的方式固定在凸模固定板上。凸模的三

41、维立体造型如图所示。图5.2 凸模5.3.2卸料装置的设计1弹压式导板。导板由独立的小导柱导向，用于薄料冲压。导板不仅有卸料功能，更重要的是对凸模导向保护，因而提高了模具的精度和寿命，当冲件材料厚度0.83mm时，导板孔与凸模配合为h7/h6(如图5.6所示)。弹性卸料装置由弹性卸料板，卸料螺钉与弹性元件组成。采用橡胶块作为弹性元件，工作原理是冲程时，橡胶块受压缩而积蓄能量，并使弹性卸料板产生压力而起压料作用；回程时，橡胶块释放能量，使弹性卸料板产生反向推力而起卸料作用。因此，弹性卸料装置很适合于冲薄料和要求工件平整的模具采用。在顺装模具中，安装在上模，而在倒装模具中，它又可安装在下模。(1)

42、弹性卸料板的设计弹性卸料板的平面外形尺寸等于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的0.60.8倍，卸料板厚度为18mm。卸料板与凹模的双边间隙根据冲件料厚确定，一般取为0.10.3mm（料厚时取大值，料薄时取小值）。查表5-22，选用卸料板：1008018(jb/t 7643.1-1994)。如图5.3所示。图5.3 卸料板(2)弹性元件的选用和计算由于模具比较小，所以本次设计采用弹簧作为弹性元件。安全与安装调整方便等优点。考虑到模具结构，选用四个弹簧，则每个弹簧所承受的预压力为： fy=f卸料力/4=1084/4=271n查表11-3611，选择弹簧：2.512 40 (gb 2089-1980)。

43、(3)卸料螺钉及其设置卸料螺钉是固定在弹压卸料板上的螺钉，用于限制弹压卸料板的静止位置。1)卸料螺钉的特点螺纹长度虽短但与光杆段有台阶，可保证旋入弹性压力板后不易松动螺钉长度使指光杆段长度且有公差要求，便于保证弹性卸料板工作平面与模面平行。螺钉材料为45号钢且要求热处理硬度为3540hrc，以便保证螺钉有足够的强度，能够承受卸料过程中反复作用的拉应力。2)卸料螺钉的设置卸料螺钉的长度的确定:l=16mm+24mm=40mm模座沉孔深度的计算:h=11mm+4mm+10mm=25mm3)卸料螺钉的选择图5.4 圆柱头内六角卸料螺钉在本次设计中，卸料螺钉采用圆柱头内六角卸料螺钉，查阅模具设计大典（

44、第619页）选取的卸料螺钉为m6，如图6.4所示，材料为45钢，热处理硬度为3540hrc。5.3.3模架及其零件上下模板用于安装固定模具的全部主要零件，起着支撑和传递冲压力的作用。模板可带导柱和不带导柱两种，带导柱的模板已标准化，设计时，选取标准模架。模架分为很多种，有对角式模架、四导柱模架、后侧导柱模架等等。1) 模架通过对零件进行分析，根据决定采用导柱模模架中的滑动导向模架的导向结构形式。主要由于在滑动导向模架中，导柱与导套通过小间隙或无间隙滑动配合，而且导柱、导套结构简单，加工与装配方便。根据导柱、导套在模架中的安装位置不同，采用后侧导柱模架。由于它的导向装置在后侧，纵向送料比较方便。

45、根据凹模周界长度，所选用的模架规格如下:模架：100mm80mm(120-145)（gb/t2851.3-1990） 2) 导向零件由于零件生产批量较大，为保证模具有较高的精度和寿命，采用导向零件对上、下模进行导向，以保证上模相对于下模的正确运动。导向零件采用导柱、导套。根据需要，采用a型可卸导柱和b型导套，导柱与导套按h7/h6或h7/h5配合。当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留1015mm的距离，导柱小端面与下模座下平面应留25mm的距离。导套与上模座的上平面应留不小于3mm的距离。材料均为20钢，热处理条件为：渗碳深度 0.81.2mm，硬度为hrc5862，技术条件按

46、gb/t2861-1990的规定，查表5-82得到导柱与导套的规格：导柱：20100（gb/t2861.1-1990） 20钢（如图5.5）图5.5 导柱图5.6 导套套导套：203265（gb/t2861.6-1990） 20钢（如图5.6）3)上、下模座上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，并分别与压力机的滑块和工作台连接，以传递压力。设计时应注意以下几点：模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求确定所设计的模座必须与所选压力机工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。如下模座尺寸应比压力机工作台或垫板孔尺寸每边大4050mm等。上、下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须

47、一致，其孔距公差要求在0.01mm以下。模座材料视工艺力大小和模座的重要性选用，一般的模座选用ht200或ht250，也可选用q235或q255，大型重要模座可选用zg35或zg45。根据模架类型和凹模的周界尺寸，查表5-82得到模座的标准尺寸如下：上模座：1008025（gb/t2855.5-1990） ht200下模座：1008030（gb/t2855.6-1990） ht2005.3.4其他支承与固定零件 1) 模柄的类型及选择模柄的作用时把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，中小型模具一般都是通过模柄与压力机滑块相连接的。在这里根据需要，选用压入式模柄。查表5-5

48、12得到模柄的标准尺寸如下：a3078（jb/t 7646.1-1994）材料q235(如图6.6)图5.7 压入式模柄5.3.5固定板的选择凸模固定板的作用是将凸模固定在上模座的正确位置上。凸凹模固定板的作用是将凸凹模固定在下模座的正确位置上。通常情况下，凸、凹模固定板的外形与尺寸与凸、凹模的相同，厚度为板厚的6080，但是考虑到本工件形状较复杂，因此将固定板设计成长方形。固定板与凸凹模为h7/n6或h7/m6配合，压装后将凸凹模端面与固定板一起磨平。由于本模具为多凸模固定板，所以凸模安装孔之间的位置尺寸要与凹模型孔相应的位置保持一致。查表5-22得到固定板的尺寸为：凸模固定板：100801

49、8 (jb/t7643.2-1994) 材料q235图5.8 凸模固定板5.3.6紧固件的设计与选用模具设计时，螺钉和销钉的选用应注意以下几点：(1) 同一组合中，螺钉的数量一般不小于3个，被联接作为圆形时用36个，为矩形时用48个,并尽量沿被联接件的外缘均分布置。销钉的数量一般都用两个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。(2) 螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺力大小的凹模厚度等条件确定，螺钉规格可参考表4-368选用，销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一规格。螺钉的旋入深度和销钉的配合深度都不能太浅，也不能太深，一般可取公称直径的1.52倍。(3) 螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉。

50、销钉距凹模刃口及外边缘的距离均不应过小，以防降低模板强度。(4) 各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。销孔与销孔之间采用h7/n6或h7/m6配合。综上所述，在本模具的设计中，选用的紧固件如表5.1所示：表5.1 紧固零件的选择名称标准尺寸个数上模座螺钉gb/t 70.1-2000m8404上模座销钉gb/t 119-20008402下模座螺钉gb/t 70.1-2000m8404卸料螺钉jb/t 7650-1994m6404导料板螺钉gb/t 70.2-2000m840模柄紧固销钉gb/t 70.1-2000m61115.4模具总体结构设计5.4.1模具类型的选择考虑到我所设计的零件

51、形状比较复杂，尺寸比较小，内外形也有相对位置要求，批量较大，因此决定采用冲孔落料级进模。选择级进模的优点生产效率比较高，容易实现产生机械化和自动化。适应大批量的生产。5.4.2定位方式的选择冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与条料方向垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距。对于块料或工序件的定位，基本也是在两个方向上的限位，只是定位零件的结构形式与条料的有所不同而已。挡料装置在单工序落料或复合模中，主要作用是保持冲件轮廓的完整和适量的

52、搭边。 根据模具的结构形式，本次设计的冲孔、落料模由于是级进模、零件的尺寸比较小所以采用侧刃来确定毛坯定位和送料的距离。5.4.3卸料与出件方式的选择卸料和出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或肥料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料，把冲件从凹模上卸下成为出件卸料装置分为刚性和弹性两类。刚性卸料板一般安装在凹模上面。这种结构的卸料板，结构简单、卸料力大，故卸料可靠，卸料板之卸料孔与凸模之间的单边间隙可取板料厚度的0.10.5倍。冲模采用弹性卸料装置时，所得制件平整，故适用于薄料及精度和平整度要求较高制件的冲模选用。卸料力多有弹簧或者

53、橡皮产生。由于弹簧或橡皮使用一段时间后，其弹力就会因疲劳而衰减，往往使卸料不可靠，有时卸料板与凸模“别劲”，使凸模卡在卸料板孔内。刚性卸料板的长宽尺寸与凹模相同，其厚度是凹模厚度的0.81倍。弹性卸料板较刚性卸料板薄，长、宽尺寸可等于或者大于凹模之长、宽尺寸。图5.9 弹性卸料装置考虑设计零件厚度较薄，冲件的尺寸也比较小，质量也有一定的要求，且要求工件平整，确定采用弹性卸料装置，出件方式采用推件块出件方式。为了便于操作、提高生产率，冲件和废料采用下出件方式。5.4.4模架类型的选择及精度由于零件较薄，冲裁间隙很小，因此采用滑动导向后侧式双导柱模架。考虑到零件精度要求不是很高，采用中等精度的模架

54、。5.5本章小结本章介绍了冲模设计的凸模、凹模及其结构、参数；以及卸料装置、模架、其他支承与固定零件的确定；冲模设计的零件及其结构、参数，通过对结构的分析，落料、冲孔复合模采用倒装结构；卸料和出件方式选择弹性卸料方式；以及其他零部件的确定。第六章 模具的catia三维装配及其导出二维图6.1模具的三维装配根据前面的零件设计，利用catia软件进行装配，如图6.1所示。三维装配图主要介绍了模具的大体结构和主要零件的布局。选用本模具采用中等后侧导柱模架。装配后进行试模，试模工件毛刺高度不得大于0.02mm。模具的闭合高度是111mm。为了提高生产效率该模具是一模两件。考虑的到零件的厚度比较薄、尺寸也比