機(jī)械畢業(yè)設(shè)計論文鏈條連接板沖壓工藝及模具設(shè)計【全套圖紙】

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1、鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書2010 1 前言 1.1 本課題的含義 隨著技術(shù)水平的提高，以前大多數(shù)企業(yè)都用二維軟件（如CAD）繪圖來輔助設(shè)計，現(xiàn)在則逐漸轉(zhuǎn)向用三維軟件（如Pro/E和UG）建模來輔助設(shè)計。本課題將運(yùn)用AutoCAD軟件進(jìn)行二維設(shè)計，應(yīng)用Pro/E三維軟件進(jìn)行零件設(shè)計、模具設(shè)計及模具裝配。運(yùn)用Pro/E建模功能生成鏈條連接板的三維模型，并對零件模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)計。而模具設(shè)計這方面，通過設(shè)計計算來確定模具的零件尺寸和總體結(jié)構(gòu)。 全套圖紙，加153893706 1.2 課題的來由、基本前提條件和技術(shù)要求 本課題來源于企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。 其已知條件為： a.加工零件尺

2、寸見零件圖； b.加工零件材料：08鋼板； c.材料厚度: 2mm； d.大批量生產(chǎn)。 技術(shù)要求： a.精度：IT13級； b.沖模應(yīng)能夠讓材料順利送進(jìn)、工件方便取出，加工質(zhì)量穩(wěn)定。 c.沖模具有足夠的強(qiáng)度、剛度和相應(yīng)的形狀尺寸精度； d.沖模主要零件應(yīng)具有足夠的耐磨性及使用壽命 e.沖模的結(jié)構(gòu)應(yīng)確保操作安全、方便，便于管理維修； 1.3 本課題要解決的主要問題及設(shè)計總體思路 在該產(chǎn)品的三維建模以及模具的設(shè)計過程中，主要有以下一些需要解決的問題： a.設(shè)計鏈條連接板復(fù)合模和級進(jìn)模各一套； b.進(jìn)行該模具的沖壓工藝規(guī)程的設(shè)計； c.分析沖裁件結(jié)構(gòu)，制定該產(chǎn)品沖裁工藝分

3、析； d.沖壓工藝方案確定與工藝計算； e.沖壓模具總體設(shè)計 （1）二維工程圖：模具裝配圖、零件圖 （2）三維造型：所有零件三維造型、模具裝配及爆炸圖 f.編制模具的裝配工藝規(guī)程； g.編制模具中非標(biāo)零件加工工藝規(guī)程； h.保證運(yùn)動平穩(wěn)、機(jī)構(gòu)合理、安全可靠。 i.確保加工精度。 本課題的設(shè)計總體思路和設(shè)計成果如下： a.查閱資料：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，分析設(shè)計任務(wù)，收集資料； b.零件分析：分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計的模具 采用單工序沖載模； c.設(shè)計方案論證：沖壓工藝分析，確定沖壓工藝，并確定總體設(shè)計方案 d.坯料計算：進(jìn)行相關(guān)工藝計

4、算； e.二維設(shè)計：復(fù)合模和沖壓模各個零件的二維設(shè)計以及兩個模的裝配圖設(shè)計 g.三維建模及裝配：進(jìn)行模具全部相關(guān)設(shè)計，包括模具各零件三維模型的建立以及完成各副模具的裝配模型。 1.4 課題的意義 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，模具設(shè)計與制造專業(yè)是當(dāng)今現(xiàn)代制造技術(shù)領(lǐng)域最具潛力、發(fā)展最為迅猛的高新技術(shù)專業(yè)，在近幾年內(nèi)，中國將是世界上最大的模具市場之一，培養(yǎng)復(fù)合型的模具設(shè)計與制造人才是時代發(fā)展的需求。 我國模具行業(yè)日趨大型化，而且精度將越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5μm，現(xiàn)在已達(dá)2－3μm。不久，1μm精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求

5、在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。? ? 專家認(rèn)為，我國模具行業(yè)要進(jìn)一步發(fā)展多功能復(fù)合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能的模具生產(chǎn)出來的不再是成批零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的組件、各種微小電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。多色和多材質(zhì)塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。? ? 隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。國內(nèi)熱流道模

6、具也已經(jīng)生產(chǎn)，有些企業(yè)已達(dá)30％左右，但總的來看，比例太低，亟待發(fā)展。隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展。 近幾年來，綠色設(shè)計已經(jīng)延伸到機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中，而模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，它的生產(chǎn)技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志，因而在模具行業(yè)中提倡綠色設(shè)計應(yīng)更為重要。 2 沖壓的基本知識 2.1 沖壓的基本工序 冷沖壓是機(jī)械中常見的一種金屬加工方法。它是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，以獲得一定的幾何精度的機(jī)械零件或制品，通常是在室溫下進(jìn)行加工的，所以稱為冷沖壓或板料沖壓。冷

7、沖壓可既可以加工金屬材料，也可以加工非金屬材料。 冷沖壓與金屬切削加工相比有如下優(yōu)點(diǎn)： a.金屬材料經(jīng)沖壓變形后，其強(qiáng)度和剛度都得到提高。它能使較薄金屬材料沖制成尺寸大、質(zhì)量小、強(qiáng)度及剛度都較高的金屬制件。盡管越來越多的汽車零件被塑料件所代替，但迄今為止，汽車覆蓋件主要仍是沖壓件，世界上各大汽車廠研制的新型汽車亦采用沖壓件為覆蓋件。可以說冷沖壓是一種不能用其他加工方法替代的加工方法。 b.冷沖壓利用金屬塑性，使金屬材料在外力作用下發(fā)生塑性變形以達(dá)到制件形狀和尺寸要求。冷沖壓既不同于鍛壓加工，不需要對金屬材料加熱，也不同于常見的金屬切削，它是一種節(jié)能、無切屑的加工方法。由于在變形過程中未切

8、斷金屬纖維，因而制件具有較合理的流線分布，這也是冷沖壓制件強(qiáng)度和剛度好的重要原因之一。 c.冷沖壓最重要的工藝裝備是冷沖模，用冷沖模使金屬材料變形，因此，沖壓件基本上保持了模具工作部分的形狀和尺寸精度。由于制模水平的提高，目前模具精度已達(dá)到微米級，制件精度可以達(dá)到IT7～I(xiàn)T6級。 d.冷沖壓生產(chǎn)操作簡單，因而易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，生產(chǎn)率高。如一條由4～6大型壓力機(jī)組成的沖壓生產(chǎn)線， 一分鐘可以制造大尺寸汽車覆蓋件數(shù)十件。 e.盡管制造冷沖模的技術(shù)要求高、難度大、成本高，但由于一副模具能沖制成千上萬乃至上億個制件，加之沖壓生產(chǎn)率高，因而在大批量生產(chǎn)的條件下，沖壓成本及低。 由于沖壓件的

9、形狀、尺寸和精度要求不同，因此，沖壓加工的方法是多種多樣的。根據(jù)材料的變形特點(diǎn)及工廠現(xiàn)行的習(xí)慣，沖壓的基本工序可分為分離工序與塑性變形工序兩大類。 所謂分離工序，就是沖壓過程中使沖壓零件與板料沿一定的輪廓線相互分離，并獲得一定斷面質(zhì)量的沖壓加工方法。而塑性變形工序是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，以獲得所要求的形狀、尺寸和精度的沖壓加工方法。 主要沖壓工序的分類及特征可見下表1-1。 表1-1主要沖壓工序的分類 類別 工序名稱 工序特征 分 離 工 序 切斷 用剪刀或模具切斷板料，切斷線不是封閉的 落料 沖孔 用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分

10、為工件 用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為廢料 切口 用模具將板料局部切開而不全分離,切口部分材料發(fā)生彎曲 切邊 用模具將工件邊緣多余的材料沖切下來 變 形 工 序 彎曲 用模具使板料彎成一定角度或一定形狀 拉深 用模具將板料壓成任意形狀的空心件 壓肋 用模具將板料局部拉伸成凸起和凹進(jìn)的形狀 翻邊 用模具將板料上的孔或外緣翻成直壁 縮口 用模具對空心件口部加由外向內(nèi)的徑向壓力,使局部直徑縮小 脹形 用模具對空心件加向外的徑向力,使局部直徑擴(kuò)張 整形 將工件不平的表面壓平,將原先彎曲或拉深件壓成正確形狀 2.2 沖壓模具 2.2.1

11、 沖模的要求 沖壓模具（簡稱沖模）是對金屬板材進(jìn)行沖壓加工以獲得合格產(chǎn)品的工具。在沖壓加工過程中，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并相對作用使其產(chǎn)生塑性變形達(dá)到預(yù)期的零件。因此對沖模的要求：沖模應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度，剛度和相應(yīng)的形狀尺寸精度；沖模主要零件應(yīng)具有足夠的耐磨性和使用壽命；沖模的結(jié)構(gòu)應(yīng)該確保操作安全，方便，便于管理和維修；沖模應(yīng)有使材料方便送進(jìn)，工件方便取出，定位可靠的裝置，以保證生產(chǎn)的工件質(zhì)量穩(wěn)定；為使沖模上下運(yùn)動準(zhǔn)確，需要有導(dǎo)向裝置；沖模零件的加工和裝配應(yīng)該盡可能簡單，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以縮短模具的制造周期，降低成本；沖模應(yīng)具有與壓力機(jī)連接的部位，以適應(yīng)安裝和管理的需要。 2.

12、2.2 沖模的種類 從工藝性質(zhì)分為沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模等； 從工序組合分為單工序模、復(fù)合模、連續(xù)模等； 從材料送進(jìn)方式分為手動送料模、半自動送料模、自動送料模等； 從適用范圍分為通用模和專用模等； 從導(dǎo)向方式分為無導(dǎo)向模、板式導(dǎo)向模、滑動導(dǎo)向模等。 2.2.3 沖模結(jié)構(gòu)組成 沖模結(jié)構(gòu)由五部分組成，即工作零件，輔助裝置，導(dǎo)向裝置，支撐零件，緊固零件。 a.工作零件：沖模的工作零件是凸模和凹模，在復(fù)合模中還有凸凹模。它們成對互相配合，完成對坯料的成形。他們的形狀尺寸，尺寸精度，固定方法決定著沖模的性能，模具成本及使用壽命。 b.輔助裝置：輔助裝置是協(xié)助凸模，凹模完成工藝

13、成形不可缺少的裝置。 c.導(dǎo)向裝置：它是保證上模，下模準(zhǔn)確運(yùn)動的裝置，要求工作可靠，導(dǎo)向精度好，有一定的互換性。 d.支承零件：在上模座和下模座上安裝著凸模，凹模及其它所有的零件。它們和壓力機(jī)連接，傳遞并承受著工作壓力。 e.緊固零件：中大型模具大多采用沉頭螺栓和銷作可卸式連接。模具的連接可靠，拆卸方便也是沖模設(shè)計的一個基本要求。 2.2.4 國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述 模具朝著標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、專業(yè)化和商品化的方向發(fā)展。世界主要工業(yè)國模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度達(dá)80%，模具廠只需設(shè)計制造模具工作零件，大部分模具零件均從模具標(biāo)準(zhǔn)廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)程度越來越高，分工越來越細(xì)，而規(guī)模變

14、小。如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠，甚至某些模具廠僅專業(yè)化生產(chǎn)某類產(chǎn)品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。 冷沖壓朝著使用CAD/CAM技術(shù)方向發(fā)展。自80年代初，世界模具行業(yè)采用CNC機(jī)床，開發(fā)和研究沖摸CAD/CAM技術(shù)，使沖摸設(shè)計和制造現(xiàn)代化。用計算機(jī)才用有限元模擬金屬板料變形情況，可以預(yù)測某一工藝方案對制件成形的可能性和將會發(fā)生的問題。計算機(jī)將結(jié)果顯示在終端上供設(shè)計人員選擇修改，這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模周期。采用CAD/CAM/CAE技術(shù)，可以使制模周期縮短1/2～2/3，精度提高1～2級。目前用CNC機(jī)床加工的模具精度已達(dá)μm級。世界各主

15、要工業(yè)國已廣泛使用此技術(shù)，我國也正由實(shí)驗(yàn)研究轉(zhuǎn)入實(shí)用。 隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，商品競爭日趨激烈。為爭奪市場，如何提高冷沖壓模具設(shè)計及制造質(zhì)量和縮短周期，已成為沖壓工程技術(shù)人員所面臨的重大課題。除了采用簡易模具技術(shù)，解決產(chǎn)品試制及小批量生產(chǎn)外，目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用成組技術(shù)進(jìn)行組織產(chǎn)品工程設(shè)計、制造及生產(chǎn)。成組技術(shù)是將產(chǎn)品整體為研究對象，分析產(chǎn)品相似性，將形狀結(jié)構(gòu)、尺寸、精度等相似的產(chǎn)品分類成組，從而引導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計及生產(chǎn)達(dá)到成本低、周期短的目的。由于產(chǎn)品相似性使產(chǎn)品制造工藝也具有相似性，這就為冷沖壓模具設(shè)計應(yīng)用成組技術(shù)創(chuàng)造了條件。典型組合模具不僅能適應(yīng)小批量生產(chǎn)要求，作到一模多用，只要更換個別工藝件就

16、能組合成新模具進(jìn)行新的品種生產(chǎn)，從而為小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。典型組合模也具能適應(yīng)中、大批量生產(chǎn)要求，工具制造部門可在、事先制造典型組合模具作為半成品庫存，設(shè)計部門能在短期內(nèi)補(bǔ)充設(shè)計所需工藝件，即可在較短時間內(nèi)制造組合成專用模具供中、大批量生產(chǎn)。 此外，用鋅合金作為模具材料，設(shè)計簡單，制造容易，不需要專門的模具加工設(shè)備，省工、省料。模具用鋅合金的性能，相當(dāng)于低碳鋼，加工性質(zhì)類似于青銅鑄件。由于鋅合金的獨(dú)有的特點(diǎn)，必將在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，對提高沖壓生產(chǎn)的工藝技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)機(jī)電工業(yè)的發(fā)展，將起積極作用。 3 沖壓工藝分析與方案論證 3.1 沖壓工藝分析

17、 圖 的 圖3-1 零件圖 該零件為拖拉機(jī)機(jī)架框，如圖3-1所示。上面有2個Φ15的孔，一個Φ11的孔，一個Φ12的孔以及兩個11×125的鈑金槽。孔主要用于接板的裝配，故這幾個孔的位置是需要保證的重點(diǎn)。另外鈑金槽是用于定位的，位置度也需要得到一定的保證。 a.該零件的厚度為3毫米。對于一般的沖壓來說，它的厚度是過厚了一點(diǎn)，所以在彎曲時若能有效地利用過彎曲和校正

18、彎曲來控制回彈，則可以得到形狀和尺寸比較準(zhǔn)確的零件； b.鈑金槽邊緣和所有的孔邊緣至彎曲半徑R的中心距離都大于材料厚度的兩倍（6毫米），從而鈑金槽邊和所有的孔都位于變形區(qū)之外，彎曲時不會引起它們變形，故鈑金槽邊和所有的孔都可以在彎曲前沖出。孔沖好后，也可作為彎曲時的定位。 由圖可知，該零件結(jié)構(gòu)形狀難度一般，但并不對稱。是由圓弧直線組成，根據(jù)零件的具體情況，要完成全部的工序而生成該產(chǎn)品，需經(jīng)過以下三道工序，它們分別是：落料、沖孔和彎曲。 3.2 沖壓方案論證 沖壓該零件需要的基本工序有落料、沖孔、彎曲。由于工件結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，為了減少模具的制造難易程度，這里選擇單工序簡單模。具體工序方

19、案主要有有以下幾種： 方案一：采用單工序模，對于該零件，沖模的結(jié)構(gòu)簡單、制造周期短，價格低，而且通用性好，比較容易在實(shí)現(xiàn)自動化，但是壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個工序，生產(chǎn)效率不太高。 方案二：采用復(fù)合模，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可以完成兩個或者兩個以上工序，生產(chǎn)效率高，適合大批量零件生產(chǎn)，沖件精度較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對位置一致性好，適宜沖薄料，但是很難實(shí)現(xiàn)自動化，只能實(shí)現(xiàn)部分自動化，而且制造復(fù)雜性和價格都比單工序模高。 方案三：采用級進(jìn)模，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可以完成多個工序，生產(chǎn)效率高，沖件精度高，適合中小型零件的大批量零件生產(chǎn)，容易實(shí)現(xiàn)自動化，較難保證內(nèi)外形相對位置一致性。模具強(qiáng)度高

20、，耐磨性能要好，級進(jìn)模制造復(fù)雜性和價格要比復(fù)合模低。 綜合考慮到零件的性能、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率使用設(shè)備、模具制造的難易程度及壽命高低、操作方便與安全等方面，經(jīng)過以上的方案比較，可知第二案和第三方案比較好，所以選擇方案二和三。 29 4 復(fù)合模設(shè)計 4.1 復(fù)合模的沖壓工作原理 在沖壓加工過程中，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并對材料施加壓力，使材料沿輪廓線分離，從而得到預(yù)期的零件。 4.2 沖壓工藝分析，確定沖壓工藝方案 該零件形狀簡單，是由圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT13，孔中心與邊緣距離尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求

21、能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用單工序落料模加工，且一次沖壓成形。 4.3 排樣 在條料上沖裁時，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。根據(jù)文獻(xiàn)采用直排式的排樣方式。 由表2-15查得最小搭邊mm，mm； 條料的寬度:=3+24+72+24+3=126； 進(jìn)距：h=24+2=30mm； 根據(jù)公式： （4-1） 得一個進(jìn)距的材料利用率為： 4.4 進(jìn)行必要的工藝計算 該模具采用彈性卸料和下出件方式。08的抗拉強(qiáng)度

22、為 。 4.4.1 落料力 根據(jù)文獻(xiàn)[11]公式： （4-2） 其中：—落料力(N)； —抗拉強(qiáng)度(MPa)，取=295MPa； t—材料厚度(MPa)，t=2mm； —零件的毛坯的周長(mm)。 通過分析計算知該零件的毛坯的周長L=294mm 故 =(295×2×294)N=173.46×10N 4.4.2 卸料力 表4-1 卸料力、推料力和頂料力系數(shù) 鋼 料厚（mm） K K

23、 K ≤0.1 0.6～0.09 0.1 0.14 >0.1～0.5 0.04～0.07 0.065 0.08 >0.5～2.5 0.025～0.06 0.05 0.06 >2.5～6.0 0.015～0.04 0.025 0.05 >6.5 0.015～0.04 0.025 0.03 鋁、鋁合金 0.03～0.08 0.03～0.07 紫銅、黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09 根據(jù)公式： （4-3） 其中：F—落料力(N)； K—系數(shù)，取K=0.

24、04。 故 =(0.04×173.46×10)N=6.94×10N 4.3.3推件力 根據(jù)公式： （4-4） 其中：F—落料力(N)； K—系數(shù)， K=0.055； n—卡在凹模洞口的工件(或廢料)數(shù)目。 故=(1×0.055×173.46×10)N=9.54×10N 4.4.4 選擇沖床時的總壓力 選擇沖床時的總壓力為：F=F+F+F=(173.46+6.94+9.54)KN=189.94KN 4.5 確定模具的壓力中心 按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY，如圖3-1所示。因零件對稱，故Xc，Yc都無需計算。

25、 故 壓力中心坐標(biāo)值為（0，0） 圖4-1 壓力中心圖 4.6 計算凸、凹模刃口尺寸 落料時，落料件的尺寸是由凹模決定的，因此應(yīng)以落料凹模作為設(shè)計基準(zhǔn)。 查文獻(xiàn)[9]，由表2-1得間隙值Z=0.16mm Z=0.20mm 由于凹模結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，尺寸在生產(chǎn)過程中有變大和縮小，所以用配合加工計算法來計算凹模。 第一類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會增大的尺寸； 第二類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會減小的尺寸； 第三類：凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不便的尺寸。 第一類尺寸：（沖裁件上該尺寸的最大極限尺寸-x） 第二類尺寸：（沖裁件上該尺寸的最小極限尺寸+x） 第三類尺寸：沖裁件上該尺寸的中間尺寸

26、±（1/8） 根據(jù)公式 （4-5） 其中：—凹模尺寸(mm)； —系數(shù)，按工件精度由文獻(xiàn)[12]表2-7查得：=0.75； —工件公差(mm)； 則凹模各部分尺寸為： 尺寸為72時，=（72-0.75×0.54）=71.595 尺寸為120時，=（120-0.75×0.54）=119mm 尺寸為R10時， mm 尺寸為R24時， mm 凸模工作部分尺寸按凹模配制，保證雙面均勻間隙為mm。 4.7 模具各主要零件設(shè)計 4.7.1 凹模的厚度、壁厚及材料 根據(jù)文獻(xiàn)[11]經(jīng)驗(yàn)公式：

27、 （4-6） 計算凹模厚度 其中：b—工件最大外形尺寸,b=120mm； K—系數(shù),查表4-2得K=0.20 表4-2 厚度系數(shù) 板料厚度t/mm b/mm 0.5 1 2 3 >3 <50 0.30 0.35 0.42 0.50 0.60 50～100 0.20 0.22 0.28 0.35 0.42 100～200 0.15 0.18 0.20 0.24 0.30 >200 0.10 0.12 0.15 0.18 0.22 故:

28、=0.20X120=24mm，取mm。 根據(jù)公式： （4-7） 得凹模壁厚：C=2=48mm 根據(jù)凹模厚度及工件尺寸,可以估算凹模的外形尺寸: 長度、寬度和厚度:120×48×24 mm。 由于在冷態(tài)下被加工材料的變形抗力較大且存在加工硬化效應(yīng)，故凹模和凸模承受很大的載荷及摩擦、沖擊作用。Cr12MoV具有優(yōu)良的熱處理性和耐磨性，且韌性較好，通過高溫淬火，還具有一定的熱硬性，所以凹模和凸模的材料選用Cr12MoV。 4.7.2 墊板的采用與厚度 是否采用墊板,

29、視模座所承受的應(yīng)力是否超過模座材料的許用應(yīng)力而定.當(dāng)壓應(yīng)力大于,則應(yīng)采用墊板;反之,可以不加墊板.該工件落料凸模承壓面尺寸如圖4-2所示。模板承受的壓應(yīng)力: 4-2 凸模墊板 根據(jù)公式： （4-8） 得MPa Q235的=120～160MPa，所以?？梢圆患訅|板.但是考慮到模具的閉合高度,且墊板具有緩沖作用.故仍加墊板.其厚度取為12mm. 4.7.3 卸料橡膠的自由高度 根據(jù)零件材料厚度為2mm,沖裁時凸模進(jìn)入凹模深度取1mm,維修時刃磨量為6mm,模具開啟時卸料板極高出

30、凸模壓3mm.因此總的工作行程mm。 根據(jù)文獻(xiàn)[16]公式： （4-9） 橡膠的自由高度： 考慮到模具的閉合高度及卸料具體情況，可取mm。 模具組裝時,橡膠的預(yù)壓量根據(jù)公式: （4-10） 得mm 橡膠的閉合高度 mm 取63mm 橡膠的斷面面積根據(jù)公式： D= （4-11） 其中F=189.94×10 ，P=2～3MPa 故 D=32mm 4.7.4 上下模座的外形尺寸和厚度 根據(jù)凹模外形尺寸確

31、定下模座尺寸為： 長度、寬度和厚度： 350×306×55（mm） 相應(yīng)確定上模座尺寸為： 長度、寬度和厚度： 350×216×30（mm） 卸料板的外形尺寸和厚度為： 長度、寬度和厚度： 216×216×18（mm） 4.7.5 上下模座的材料 因?yàn)樯舷履Ｗ诠ぷ髦惺艿捷^大的沖擊力，故選擇HT200，它能夠承受較大的載荷且，鑄造性能好，由于石墨有一定潤滑效果，HT200具有較好的減磨和耐磨性。 4.7.6 模具的總體設(shè)計 根據(jù)上述確定的方案及各步計算結(jié)果設(shè)計模具草總圖，如圖4-3所示.本模具采用手工送料，由于凸模斷面比較復(fù)雜，考慮到

32、加工方便，決定采用螺釘固定方式與模座和墊板相固定。 圖4-3 復(fù)合模 4.8 選擇沖壓設(shè)備 由上面的計算結(jié)果可知： 最大的沖壓力為： KN； 模具的最大閉合高度為： H=385mm； 模具外形尺寸為： 355×306（mm）；

33、

34、 根據(jù)以上的資料根據(jù)文獻(xiàn)[14]選擇壓力機(jī)的型號J21-250（開式可傾壓力機(jī)），壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下所示： 公稱壓力/KN： 2500 滑塊行程/mm： 200 行程次數(shù)： 30 最大的閉合高度/mm： 500 封閉高度調(diào)節(jié)量：

35、150 工作臺板尺寸/mm： 1200×800 電動機(jī)功率/KW： 30 5 級進(jìn)模的設(shè)計 5.1 級進(jìn)模的工作原理 因?yàn)榕c落料同為分離工序，所以工作原理相似，其工作原理為在沖壓加工過程中，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并對材料施加壓力，使材料沿輪廓線分離，從而在工件上得到預(yù)期的孔。 5.2 沖壓件的工藝分析 該工序是在材料為Q235上進(jìn)行非圓形和圓形的沖孔加工，由于沖孔尺寸的工件外形尺寸均較簡單，且生產(chǎn)批量不大，為縮短模具的制造周期，降低模具成本，而采用單工序模進(jìn)行對零件的加工。 5.3 計算沖壓力 級進(jìn)模沖孔力，推料力以及

36、沖床的總壓力計算同復(fù)合模。 5.4 確定模具壓力中心 按比例畫出零件形狀，與落料模選定同一坐標(biāo)系XOY。因零件孔對稱，故Xc與Yc都不需計算。 故壓力中心坐標(biāo)值為（0,0） 5.5 確定選用級進(jìn)?？傮w布局 5.6 模具總體設(shè)計主要零部件設(shè)計 5.6.1 模具主要零部件的設(shè)計 a)凹模計算 根據(jù)文獻(xiàn)[11]，mm，mm， 根據(jù)公式： （5-1）

37、（5-2） H= Kb=0.24×125=30，C=2H=60 其中：H—凹模厚度(mm)； C—凹模壁度(mm)； b—最大外形尺寸(mm)； t—材料厚度(mm)。 根據(jù)凹模厚度和壁厚及工件尺寸,可以計算凹模的外形尺寸: 長度、寬度和厚度為mm b）凸模及相關(guān)組件的設(shè)計 凸模組件有一般包括凸模、凸模固定板以及墊板等。對于該沖孔模采用的結(jié)構(gòu)形式為臺階的形式，而凸模的一般固定方式為銷釘和螺釘來固定。 由于該沖孔零件的厚度比較大，所以對于該模具的材料要有較高的耐磨性能，并能夠承受較大的沖裁力。所以選用了Cr12MoV為凸模材料，凸模工作部分的表面粗糙度為0.8mm其它的表面粗

38、糙度為6.3mm。 對于該模具而言，由于制件的尺寸比較大，所以采用凸模固定板的方式來固定凸模，凸模固定板的主要作用是在零件加工的過程中，對凸模起到一定的保護(hù)作用，并能夠?qū)崿F(xiàn)對凸模的固定作用。 由凸模的主要尺寸及其結(jié)構(gòu)教室凸模固定板的尺寸如下： 按文獻(xiàn)[11]經(jīng)驗(yàn)公式: （5-3） mm 可取凸模固定板的厚度為：mm c）凸模和凹模的材料 由于在冷態(tài)下被加工材料的變形抗力較大且存在加工硬化效應(yīng)，故凹模和凸模承受很大的載荷及摩擦、沖擊作用。Cr12MoV具有優(yōu)良的熱處理性和耐磨性，且韌性交好，通過高溫淬火，還具有一定的熱硬性，所以

39、凹模和凸模的材料選用Cr12MoV。 d）卸料橡膠的自由高度: 根據(jù)零件材料厚度為3mm,沖裁時凸模進(jìn)入凹模深度取1mm,維修時刃磨量為5mm,模具開啟時卸料板高出凸模壓3mm.因此總的工作行程mm 根據(jù)[15]公式: （5-4） 橡膠的自由高度mm 取mm 模具組裝時,橡膠的預(yù)壓量根據(jù)公式: （5-5） mm 橡膠的裝配高度 mm 取40mm 根據(jù)公式： D=

40、 （5-6） 得 D==53.96 D-橡膠外徑 e）上下模座的外形尺寸、厚度和材料 根據(jù)凹模外形尺寸確定下模座尺寸為： 長度、寬度和厚度：252×312×45(mm） 相應(yīng)確定上模座尺寸為： 長度、寬度和厚度：252×312×30（mm） 因?yàn)樯舷履Ｗ诠ぷ髦惺艿捷^大的沖擊力，故選擇HT200，它能夠承受較大的載荷且，鑄造性能好，由于石墨有一定潤滑效果，HT200具有較好的減磨和耐磨性。 卸料板的外形尺寸和厚度為： 長度、寬度和厚度：252×312×18（mm） 5.

41、6.2 模具總體設(shè)計 根據(jù)以上分析和設(shè)計計算，設(shè)計出級進(jìn)模，如圖5-1所示結(jié)構(gòu)。 圖5-1 級進(jìn)模 5.6.3 模具的工作原理 完成該工序時，零件的坯料在沖壓過程中極易滑動，必須采取定位措施。具體的方法是采用固定銷的方式來達(dá)到定位的效果。在零件加工時，可直接將坯料放在凹模上進(jìn)行加工。這樣的定位方式既安全又可靠。 模具的總體結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。上模座采用帶柄的矩形模座，凸模采用固定板和螺釘和銷釘固定在模座。下模部分由凹模、下模座等組成，通過螺釘和銷釘固定。 模具的工作過程：將落料后的坯料放在凹模上，與定位銷接觸，這樣起到定位的作用。當(dāng)模具下行時，凸模與坯料進(jìn)行接觸，使坯料充分的定

42、位，繼續(xù)下行時，使零件的各部位成形。上?；爻虝r，通過橡膠回彈的作用，帶動卸料螺釘，將工件彈出并完成該工序的加工。 5.7 凸模校核 根據(jù)文獻(xiàn)[16]公式：凸模為圓形的公式： （5-7） 凸模為非圓形的公式 ： （5-8） 由于所選的凸模材料為Cr12MoV，根據(jù)表查得=981～1569MPa. 5.7.1 圓形凸模的校核 a）Φ11孔的凸模強(qiáng)度校核 由上面的公式

43、可知： （5-9） 則MPa 由于小于標(biāo)準(zhǔn)的許用應(yīng)力，所以該凸模的強(qiáng)度符合條件。 b）Φ12孔的凸模強(qiáng)度校核 由上面的公式可得： 則MPa 由于小于標(biāo)準(zhǔn)的許用應(yīng)力，所以該凸模的強(qiáng)度符合條件 c）Φ15孔的凸模強(qiáng)度校核 由上面的公式可知可根據(jù)公式計算 則MPa 由于小于標(biāo)準(zhǔn)的許用應(yīng)力，所以該凸模的強(qiáng)度符合條件 5.7.2 非圓形凸模的強(qiáng)度校核 鈑金槽的凸模是一個非圓形的凸模，所以它的強(qiáng)度校核可以用非圓形的凸模公式來校核。 由公式： P==315×10 F=3.14×5.5+11×114=134

44、9 可得MPa （5-10） 由于小于標(biāo)準(zhǔn)的許用應(yīng)力，所以該凸模的強(qiáng)度符合條件。 5.8 壓力機(jī)的選擇 由計算結(jié)果可知 最大的沖壓力為 KN， 模具的最大閉合高度為 H=176mm， 模具外形尺寸為 860×483 根據(jù)以上的資料，根據(jù)文獻(xiàn)[14]選擇壓力機(jī)的型號JD21-160，壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下所示： 公稱壓力/ KN： 1600 滑塊行程/mm： 160 行程次數(shù)： 40

45、 最大的閉合高度/mm： 450 工作臺尺寸/mm： 1120×710 模柄孔的尺寸/mm： Φ70×80 最大傾角度/o： 25o 工作臺厚度/mm： 130 電動機(jī)功率/KW： 11 6 三維建模 6.1 沖件三維實(shí)體造型 6.1.1 Pro/E三維設(shè)計概述 a.組件幾何只是被裝配部件引用，而不是直接復(fù)制到裝配部件中。這樣就避免了組件幾何數(shù)據(jù)的重復(fù)，減小了裝配模型文件的規(guī)模，也為裝配模型的修改與自動更新提供了可能。 b.可以利用“自頂向下”和“自底向上

46、”兩種裝配建模方法來完成產(chǎn)品的裝配建摸與部件建模，在裝配上下文中可以直接對組建幾何進(jìn)行創(chuàng)建和編輯工作，從而使產(chǎn)品的總體設(shè)計與詳細(xì)設(shè)計可同步和穿插進(jìn)行，部件之間的幾何對象可以相互參照與引用，提高了設(shè)計效率與準(zhǔn)確性。 c.不管如何對裝配進(jìn)行編輯，始終保持組建與其裝配之間的相關(guān)性，裝配模型自動更新以反映被引用部件的最新版本，不需要設(shè)計人員人工干預(yù)。 不需對裝配所引用模型的幾何對象進(jìn)行編輯，就可以簡化裝配的圖形表示，方便設(shè)計出多種方案的裝配模型。 d.通過指定組件之間的約束關(guān)系，在裝配中可利用配對條件來對各組件來進(jìn)行定位。而當(dāng)組件模型發(fā)生改變時，也能保持這種定位關(guān)系不變。 e.裝配導(dǎo)航器提供了

47、一種對裝配結(jié)構(gòu)的圖形化顯示，以方便對組件進(jìn)行選擇以及大多數(shù)裝配編輯操作。 f.在PRO/E的其它模塊中同樣可以利用裝配。當(dāng)裝配模發(fā)生變化時，相應(yīng)的平面工程圖和樹控加工刀軌也能保持相關(guān)性而自動更新。 6.1.2 沖件實(shí)體模型的生成 運(yùn)用Pro/E進(jìn)行零件的三維造型，可以輕松的創(chuàng)建3D實(shí)體模型，讓設(shè)計的零件及其裝配圖具有真實(shí)的外觀，根據(jù)材料的密度屬性，可以計算出模型的質(zhì)量，體積，表面積及其他的物理性質(zhì)。 實(shí)體建模的優(yōu)勢：如果模型更改了（如厚度變大了），則所有的質(zhì)量屬性都會自動更新。實(shí)體模型也可以檢查公差或裝配元件之間的間隙/干涉。 Pro/E是一個以特征為主的實(shí)體建模系統(tǒng)，他把零件看

48、成是由特征組成的，零件的設(shè)計過程就是特征的構(gòu)造過程。其對數(shù)據(jù)的存取也是以特征為單元進(jìn)行的，所有參數(shù)的建立都是為了完成特征的創(chuàng)建和特征之間的相互關(guān)系，每一個特征的改變都可能改變零件的形狀。因此，特征是零件設(shè)計的根本。 三維建模的特點(diǎn)：實(shí)體建模，基于建模，參數(shù)化，以模型為中心，相關(guān)性等。 圖6-1 零件圖 6.2 產(chǎn)品三維建模方法 6.2.1 實(shí)體建模方法 實(shí)體造型技術(shù)能夠精確的表達(dá)零件的全部屬性，可以表達(dá)和處理模形的質(zhì)量，重心，轉(zhuǎn)動慣量等物理特性，在理論上有助于統(tǒng)一CAD、CAE、CAM各應(yīng)用模塊的模型表達(dá)，使CAD/C

49、AE/CAM的一體化成為可能。 Pro/E實(shí)體造型技術(shù)是用點(diǎn)、曲線和曲面來創(chuàng)建模型，不同的實(shí)體之間沒有相關(guān)性，也沒有歷史記載。 6.2.2 參數(shù)化建模方法 參數(shù)化建模方法是基于特征的體建模方法，下面列出其主要優(yōu)點(diǎn)： a.基于特征：零件模型由具有一定幾何形狀的特征所組成，通過不同特征在一定位置約束下的不同組合而得到模型。特征可以是添加材料的，也可以是切除材料的。 b.全尺寸約束：用尺寸參數(shù)來約束特征及其他幾何對象的形狀，通過尺寸約束來控制和修改幾何形狀，所有這些尺寸參數(shù)都是可調(diào)的變量參數(shù)。 c.尺寸驅(qū)動：當(dāng)需要修改幾何對象的形狀時，只要編輯與該形狀相配的尺寸參數(shù)就可。 d.全數(shù)據(jù)相

50、關(guān)：模型的形狀與其約束各幾何對象的尺寸完全相關(guān)，幾何實(shí)體之間也是相關(guān)的。幾何對象相應(yīng)的尺寸參數(shù)的修改將使同一模型在不同應(yīng)用模塊中的相關(guān)尺寸自動更新，不需要人工干預(yù)。 6.3 Pro/E裝配 復(fù)合模裝配圖如圖6-2所示 圖6-2 復(fù)合模裝配圖 7. 加工仿真 7.1.1運(yùn)用 Pro/E軟件進(jìn)行仿真加工 Pro/ENGINEER是一款優(yōu)秀的CAD/CAM軟件，該軟件將三維造型與數(shù)控加工緊密結(jié)合在

51、一起，Pro/ENGINEER的CAM模塊提供多種編程模塊，包括銑削，車削，線切割和鉆孔等。零件上的全部加工表面應(yīng)安排在一個合理的加工順序中，這對保證零件質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本都至關(guān)重要。 工序順序的安排原則如下： A.先加工基準(zhǔn)面，再加工其他表面。 B.一般情況下先加工平面，后加工孔。 C.先加工主要表面，后加工次要表面。 D.先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 7.1.2 NC序

52、列定義加工 NC制造概念代表著最終零件的Pro/ENGINEER設(shè)計模型為所有制造操作的基礎(chǔ)。在設(shè)計模型上選取特征，曲面和邊作為每一刀具的軌跡參照。要創(chuàng)建銑削ＮＣ序列，必須定義要銑削的幾何體。ＮＣ制造提供幾個允許將銑削幾何定要為獨(dú)立特征的刀具，然后可在制造模型內(nèi)將此定義反復(fù)的應(yīng)用于各個ＮＣ序列。Pro/ENGINEER提供了銑削體積快，銑削曲面，銑削窗口，鉆孔組，基準(zhǔn)特征等方法創(chuàng)建加工幾何。高級加工模塊的功能包括：3到5軸銑削、2到4軸車削、2到4軸線切割以及多軸銑削/車削。因而，NC高級加工選件除支持多軸銑削機(jī)床（4到5軸）和帶活動刀具（銑/車）的多軸車床外，兼具生產(chǎn)加工選件和機(jī)械加工專家

53、的功能。需要特別說明的是，成套NC加工選件允許設(shè)計人員為廣泛的加工方法提供支持，同時擁有最大的柔性。 過程切削仿真通過在NC機(jī)器上仿真材料被切削的過程，成套NC加工選件可以讓用戶減少甚至消除使用實(shí)際零件進(jìn)行編程驗(yàn)證的工作。它直接處理Pro/ENGINEER實(shí)體零件模型，并支持所有的加工操作:從3軸到5軸的銑削、車削和線切割，到多軸銑/車。NC編程人員和機(jī)械專家使用這一選項(xiàng)，通過預(yù)先查出編程人員的所有可能錯誤，來驗(yàn)證離散零件的加工程序。這樣就減少了用實(shí)際零件進(jìn)行驗(yàn)證的工作，從而省掉零件報廢、加工工具損耗以及工具、夾具和壓板損壞所需要的費(fèi)用。 7.2仿真加工路徑圖

54、 圖7-1 仿真加工路徑圖 （1） 圖 7-2 仿真加工路徑圖（2）

55、

56、

57、

58、

59、 7.3仿真加工圖

60、 圖7-3 仿真加工圖 8.結(jié)論 本次設(shè)計的主要內(nèi)容是鏈條連接板的二維圖和模具設(shè)計以及三維圖的設(shè)計。在設(shè)計過程中，我首先運(yùn)用AutoCAD進(jìn)行二維模型設(shè)計，并對零件模型進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計,然后運(yùn)用Pro/E進(jìn)行三維立體模型創(chuàng)建。緊接著，我開始模具設(shè)計，先通過設(shè)計計算來確定零件的相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸，繼而得到模具的總體結(jié)構(gòu)，然后應(yīng)用Pro/E軟件設(shè)計出各副模具的零件三維模型，組成各副模具的總體裝配模型。本次設(shè)計的主要特點(diǎn)是及應(yīng)用了AutoCAD二維圖設(shè)計軟件又應(yīng)用到了P

61、ro/E三維造型設(shè)計軟件。本設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)之一在于裝配與工程圖的相關(guān)性。只要將其中的一個零件圖改變，那么裝配圖也將要隨之改變，這樣若有設(shè)計問題，修改將相當(dāng)容易，大大提高了工作效率。本設(shè)計的第二個優(yōu)點(diǎn)是利用了參數(shù)化設(shè)計的理念，進(jìn)而提高了工作效率，節(jié)約了成本，降低了工作強(qiáng)度。 參考文獻(xiàn) [1] 肖景榮，姜奎華．沖壓工藝學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1

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64、查閱大量的資料我有了初步的了解和認(rèn)識。再后來通過指導(dǎo)老師的進(jìn)一步講解和系統(tǒng)的分析我充分認(rèn)清了我所需要設(shè)計的模具工作原理和工作步驟，就這樣我按照老師的指示和專業(yè)書籍的介紹開始著手進(jìn)行初步的設(shè)計。 幾經(jīng)周折我終于把整體方案和總體過程確定下來，在指導(dǎo)老師無數(shù)次的批改下我順利的完成了這套方案。所以我認(rèn)為這次畢業(yè)設(shè)計鍛煉了我很多方面的能力，它使我面對困難不退縮，勇于克服困難。 在本次畢業(yè)設(shè)計的開始到結(jié)束一直得到老師的指導(dǎo)和幫助，使我能得以順利完成并學(xué)到了很多知識，我想這對我以后走上社會工作崗位會有很大幫助。我的指導(dǎo)老師黃曉峰老師對我的設(shè)計給予了很大支持，在此我謹(jǐn)表示我最衷心的感謝。

65、 附 錄 序號 名稱 圖號 圖幅 數(shù)量 1 復(fù)合模裝配圖 LTFH-00 A0 1 2 凸模固定板 LTFH-00-19 A4 1 3 導(dǎo)套 LTFH-00-10 A4 1 4 導(dǎo)柱 LTFH-00-11 A4

66、1 5 凸凹模固定板 LTFH-00-24 A4 1 6 凹模板 LTFH-00-21 A4 1 7 推塊固定板 LTFH-00-20 A4 1 8 下模墊板 LTFH-00-25 A4 1 9 凸模 LTFH-00-14 A4 1 10 下模座 LTFH-00-01 A2 1 11 卸料板 LTFH-00-22 A4 1 12 凸凹模 LTFH-00-05 A4