圆垫片落料冲孔复合模设计58641

1、系业号号名师 院专班学姓教 指模具cad/cam课程设计说明书垫片34复合模cad设计机电系机电一体化08机电高职班 0841010141 戴宗江夏端武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，出打杆顶出制件，橡胶塑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。模架为屮间导柱圆形模架，压入式模柄。使用catia 生成零件实体并完成装配，进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 catia第1章cad/cam概述11cad/cam的意义11.2模具cad/cam常用软件及其特点 11.3 cad/cam技术在现代

2、模具技术中的应用1第2章工艺分析及模具结构设计22.1制件的工艺性分析及工艺计算22.1.1工艺分析22.2排样及工艺计算32.2冲压力及压力屮心的计算42.3凸模 凹模 凸凹模刃口及结构尺寸计算52.3.1计算模具刃口尺寸52.3.2落料凹模结构尺寸计算92.3.3冲孔凸模与凸凹模结构尺寸确定102.4模具总体结构设计132.4.1送料定位机构设计 132.4.2卸料机构设计 132.4.3 出件机构设计132.5其他零件尺寸的确定132.6压力机的确定16第3章 零件建模 装配体及工程图173.1设计构思173.2零件建模173.3装配设计183.3.1销钉螺钉的安装183.3.2干涉检验

3、183.4工程图193. 5辅助设计223.5.1模拟视图及爆炸视图22结束语2425参考文献第1章cad/cam概述1.1 cad/cam 的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 击许多以计算机技术为基础的新兴科学。cad/cam技术便是其中之一。 cad/cam,即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cad/cam软件的日 益完善，在屯子、机械、航空航天、轻工等领域得到了广泛的意义。模具cad/cam是在人的

4、参与下，以计算机为中心的一整套系统。其中，模具 cad完成对采用工艺、模具结构的最优化设计；模具cam完成对零件的加工制 造，并在加工制造工程屮实施实时监督、控制、测试和管理。cam的输岀信息直 接来自于cad的输出信息，二者是有机结合的整体。1.2模具cad/cam常用软件及其特点cad/cam系统有硬件系统和软件系统组成。駛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。cad/cam系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cad/cam系统时，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

5、择与之相匹配的硬件系统。1.3 cad/cam技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cad/cam软件在电脑上完成，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。autocad . pro/e、 mastercam软件都是h前ttt界最为优秀和应用最为广泛cad/cam的软件代表。 采用cad/cae/cam技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2.1制件的工艺性分析及工艺计算2. 1. 1工艺分析由图可知，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

6、满足c>1.5t要求。80-40（c = -2.5 = 17.51.5t= 1.5）2（1）尺寸精度任务书对冲件的尺寸精度要求为tt12级，查参考文献2知，普通冲裁时对于该冲件的精度要求为it12it11级，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lnmi以下的金属板料时，其断面粗糙度ra可达12. 53.2/zm，毛刺允许高度为0. 050. 1mm；本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耍求的力学性能是强度低，塑性

7、高，表而质量和厚度公差 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，其冲裁出的产品表血质量和 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。2. 1. 2排样及工艺计算2. 1. 2. 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人，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。2. 1.2.2 搭边查参考文献1，确定搭边值b。 当 t

8、= 1 时,a=2, b= 1.52. 1. 2. 3条料宽度b 二 d+2a二 80+2*2 二 84mm2. 1.2.4材料利用率nr）=xloo%sb式中一一个歩距内冲裁件数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=l;a二兀 *402 二5026. 55； s=8l5； b=84n=5026. 55 / 81. 5*84二73. 42.2冲压力及压力中心的计算2. 2.1计算冲压力2. 2. 1.1冲裁力冲裁力公式为 卩=戶孔+饨式中 p冲裁力；一冲孔冲裁力；p浴落料冲裁力。2. 2.1.2冲孔冲裁力p孔=叫”式中k系数（取k=1.3）；n一孔的个数，n二3。l

9、孔冲孔周长,厶孔1 =如=兀x 40 = 125.66 mm厶孔2 = 7id = 7t x5 = 15.7 mmt 材料厚度，t = 1mm厂一材料抗剪强度，查参考文献2知ly12, r = 280320mps 取 r = 300 mpa o马l =p+p2 =1.3x125.66x1x300 + 2x1.3x15.7x1x300=61253.4=61. 25kn 2. 2.1.3落料冲裁力p落。p落=k厶落"l% =加）=龙 x 80 = 251.33 mm所以 p% = 1.3 x 251.33 x 1 x 300 = 98018.7n = 98.02kn2. 2. 1.4卸料

10、力片卩。式屮k卸一卸料系数，查参考文献1知k卸=0.010.05,取卸=0.03。所以耳卩=0.03 x 98.02 = 2.94 kn2. 2.1.5推料力p推p推=也推戶推式中k推一推料系数，查参考文献1取k卸=0.055。n同时卡在凹模洞孔内的件数，斤=3。所以p惟=3x0.055x61.25 = 10kn2. 2. 1.6顶件力p顶p顶=k顶(p孔+ pq式屮k顶一顶件系数，查参考文献取k顶=0.06。所以p应=0.06 x(61.25 + 98.02)= 9.56 kn2. 2. 1.7总冲压力p总冲裁时，压力机的压力值必须人于或等于冲裁各工艺力的总和，即人于总的冲 压力。总的冲压力

11、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岀 件的模具时，总的冲压力为p总二 p + f + 切 二耳 + f + 心 +切=61.25+ 98.02 +2.94 +10.1+ 9.56 =181.87kn初选压力机：jc2335。2.2.2计算模具压力中心由于该零件完全对称于相互垂直大人两条多层次线，所以模具的压力中心在儿 何图形的狭槽点上。2.3凸模凹模凸凹模刃口及结构尺寸计算2. 3.1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a = 080红74;冲孔尺寸b、= 040严,b2= 05誉位置尺寸h =3()±

12、;0.105o查得冲裁模刃口双间隙乙血=0-24 mm, zmx =0.36mmy1) 落料刃口尺寸计算：080°0.74的凸凹模的制造公差由表查得琳=o.o3o7?m ,5凸=0.020mm。由于如+5凸=0.05 vz喰z斷, 故采用凸模与凹模分开加工方法， 曲表查得x二0.5,则：d 凹=(d-xa) = (80 - 0.5 x 0.74)° 03 = 79.63j0 03 mmd 凸=(d-zm.j = (79.63-0.5 x0.24)°002 = 79.5102/mn其工作部分结构尺寸如图所示:79.51-8.o279.63常2) 冲40mm孔刃口尺寸

13、计算:04()泸2的凸凹模的制造公羌由表杳得5凹=0.030mm , 5小=0.020/nm 由于 4-=0.050<zmax-zmin , 故采用凸模与凹模分别加工方法， 由表查得x=0. 5 , 5w：凸二(j + xa )為=(40 + 0.5 x 0.62)* = 40.31%02 mm db=凸 + z丽)静=(40.31 + 0.24)捫=40.55捫 mm ,其工作部分结构尺寸如图所示:40.31 o.q23) 冲5mm孔刃口尺寸计算：05带3的凸凹模的制造公差由表查得5凹=0.020mm,习、=o.o2o/h/77 由于 5凹 + /凸=0.040 < zmax 一

14、 zmin ,故采用凸模与凹模分别加工方法， 由表查得x=0. 5,贝|j：d门=(d + xa)$” = (5 + 0.5 x 0.3)%02 =515?o.o2 呦= (d 凸 +z罰):和=(55 + 0.24)泸2 =5.39泸2 加加 其工作部分结构尺寸如图所示：40.31 g.o240,55 即 32- 3. 2落料凹模结构尺寸计算 落料凹模尺寸如图5.1所示。图5.1落料凹模尺寸2. 3. 2.1 厚度h d = h 理 + h式中 h理一凹模的理论厚度。h 理=0.25心落 pj = 025 x v251.33x98018.72 = 2&96 mm进i位取整数取h理=2

15、9mm查参考文献4知刃磨余量为h = 6。所以凹模厚度为29+6 = 35mnio因为落料冲裁力徐=9&02kn v150kw,所以凹模厚度应小于25mm。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 h回=23mm,夹板厚度为12mm。2. 3. 2. 2凹模板直径d”零件外形为圆形，而口完全对称，所以将凹模板做成圆形。dd=d + 2w式屮切断轮廓线到凹模边缘的尺寸，轮廓为平滑曲线时，w, >l.2ho所以d（l =80 +2x1.2x29 = 149.6 mm查参考文献2按推荐值取dd = 150mm所以凹模板外形尺寸0150x352. 3.

16、 3.1冲孔凸模长度厶如图所示l = h、+l 自h = （0.60.8）片z 自=hd+h式小 h、凸模固定板厚度；h卩一冲孔凸模厚度，h p =21mm； h2 = 10mm“凸模自由长度。所以 比=（0.60.8） hp= （0.60.8） x21 = 12. 616. 8mm,取h = 14mmoh、= （0.60. 8） h卩=（0.60.8） x 10=68mm,取0 =8mm。 l（l=hd 4-/1 = 23 + 12 = 35 mm （考虑到在落料前冲孔凸模先接触板料,所以取 “i = 35.5 mm）o所以取=14mm厶=h、+/门=14+35.5=49.5mml2 = h

17、 + /n = 14+35=49mm2. 3. 3. 2凸模强度（压应力）校核校核公式为式屮心n 凸模最小断而积，代曲=71d迈丿<5.132=2q.67mm2 ；q压一凸模材料的许用压应力，凸模材料选用crl2mov,查参考文献知，压=(10001600) mpa，取爪=1200 mpa。因为如fmin612320.67= 296 mpa<o-rr所以凸模强度校核符合要求。2. 3. 3. 3凸模刚度(细长杆失稳)校核。校核公式"隔式中max凸模最大自由高度；e 凸模材料弹性模量,一般取e = 2.1xlo5mpa；mj 4 anax凸模最小断面惯性矩，圆形断面64 一

18、支承系数，无导板导向“ =2；n一安全系数，钢取"=23。代入公式得打210000皿5.134 占.96唤2 v 64x3x6123头际/n = 35.5 mm<40.96mm所以凸模刚度符合要求2. 3. 3. 4凸凹模工作尺寸计算图5. 3凸凹模各部分尺寸1）凸凹模长度丹皿确定h pd =缩由一 “预 + 丹卸 + 比=14 - 2 + 10 + 24 = 46 mm式中 h卸一卸料板厚度，取丹卸=10mm；0凸凹模固定板厚度，h严（0.60.8）（h凹+力）=（0.60.8） x35 =21 28mm, h, = 24mmo2）凸凹模壁厚校核查参考文献2知，倒装复合模凸凹

19、模最小壁厚«min = 2.7 （料厚r = lmm）；本设计中 =（79.49 -60-5.39）/2 = 7.05 > /?inin所以凸凹模壁厚校核合格，按图设计的凸凹模符合要求。3）其他漏料孔直径取必=44mm加=7mm ,刃口直边设计存三片料，高为5価，凸凹模和凸凹模固定板之间在装配时安装止转销防转。2. 4模具总体结构设计冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口屮，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

20、；另外，此工 件无较高的平直度耍求，工件精度耍求也较低，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。2. 4. 1送料定位机构设计采用伸缩式样料销纵向定位，安装在橡胶热和活动卸料板之间。工作时可随凹 模下行而压入孔内，工作很方便.2. 4. 2卸料机构设计2. 4. 2. 1条料的卸除采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模，所以卸料板安装在卜模。2. 4. 2. 2工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。2. 4. 2. 3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 下模座的漏料孔屮排岀。2. 4. 3出件机构设

21、计因为是复合模结构，所以采用上出件机构2. 5其他零件尺寸的确定2. 5. 1橡胶垫为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏，其允许的最人压缩两不得超过摘要高度 的45%, 般取£1由高度的35%45%。橡胶垫的预压缩量一般取白由高度的10% 15%o橡胶梨产生的力f =ap式屮 f一压力；4 一橡胶垫横截血积；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()单位圧力(mpa)橡胶压缩量(%)单位压力(mpa)100. 26251.03150. 50301. 52200. 70352. 10取 a=-x(1502 -802)= 12644.9mm

22、2,则4如=2940 = o.23 mpaa 12644.9取压缩量为25%,预压缩量为10%, t/乍行程£ = f +1 u 2mm。 所以橡胶染的自由高度为= 13.3mm, 取 14mmt!li, 0.25-0.10预压缩量取为 力预=2mo2. 5.2凸凹模固定板凸凹模固定板形状与凹模板一致，如图5. 3所示，厚度为24mmo2. 5. 3凸模固定板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 述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/m6> h7/n6,压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

23、一般取凹模厚度的0. 60. 8倍，材料为q235h凸固定=14mm2. 5. 4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，这时需要在凸模端部与模座z间加上-块强度较高的栗板。即下列情况下雨加垫板。by < o',p式中久凸模端面的压应力，其数值为"；>f模座材料下雨压应力，其数值：铸铁约为loompa,钢约为200 mpa；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412mm。垫板淬硬后两面应磨平， 表面粗糙度rawo. 320. 63。曲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热板， 厚度取为

24、8mmo下面校核一下凸凹模与下模座z间是否下雨加垫板。已知凸凹模下端面直径dp(l =90mm,所以f = -d2 =-x902 = 6361.73mm244p =+ p % = 61253.4 + 98018.7 = 159272. in6riup 159272.1所以 a = = 25mpaf 6361.7模座采用铸铁，6 = 100mpa>s，,所以不用加垫板。2. 5. 5卸料板卸料板同样为鬪形板，直径和凹模板一致，如图5.3所示，厚度为lommo卸料 板材料选a3或(45)钢，不用热处理淬硬。収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1

25、0伽，螺纹部分为mioxiommo卸料 钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超岀凸模端面1mm, 有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。2. 5. 6模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ht200。标记为:上模座 160x40 gb2855. 1181；下模座 160x45 gb2855. 1281o2.6压力机的确定模具的闭合高度为h 闭二h 上模 + h 垫 + l+ h + h 下模一h2 二(40+8+14+35+46+45-2) mm二 186mm 式中l凸模长度，l=49mm；h凹模厚度，h=35mm；h2凸模冲裁后进入凹模的深度

26、，h2=2mmo选择压力机jc23-35公称压力350kn最大闭合高度280mm最小闭合高度220mm所以 hy5>h 模hmin+10压力机工作台尺寸380x610, 一般工作台面尺寸每边应人于模具下模座尺寸5070mm,所以压力机合格，可用第3章零件建模装配体及工程图3. 1设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，详细设计具中的组成零件。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具 他零件的关系约朿，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，

27、在利用cat1a进行建模时，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，从典型结构库屮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，用來产生相应零件的工 程图，并标注相关尺寸、技术要求等。3. 2零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 库屮调用，剩余的22种则要有设计者之间设计。在c

28、atia中，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：1在草绘平面内作凹模板外形、刃口和销孔；2.用拉伸命令将平 面拉伸为实体；3用异性孔向导命令端面上相应的位置作出螺纹孔；4用环形 阵列命令作出另外两个螺纹孔；4.用拉伸切除命令作出人孔。(2) 凸凹模操作步骤为：1用旋转命令作出凸凹模的外形；2用拉伸切除命令分別在上下端面作出冲孔孔和漏料孔；3.用拉仲切除命令在下端面上作出销孔。3. 3装配设计装配的概念在工程中非常重要，catia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。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z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