基于CADCAM的沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)

1、 2016屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 分類(lèi)號(hào)：TG385 題 目: 基于CAD/CAM的沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì) 作 者 姓 名： 趙舟 學(xué) 號(hào)： 2012080833 學(xué) 院： 機(jī)械與電子工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓名： 穆海芳 指導(dǎo)教師職稱(chēng)： 助教（碩士） 2016年5月1日摘 要 本次課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是沖孔和落料復(fù)合膜的基本設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)沖孔、落料兩道基本工序，利用CAD/CAM設(shè)計(jì)沖孔落料復(fù)合膜的基本設(shè)計(jì)，CAD/CAM繪制復(fù)合膜主要工作零件圖和裝配圖。在這次設(shè)計(jì)中根據(jù)要求，首先對(duì)沖壓件進(jìn)行分析，分析該零件的尺寸精度，得出用一般精度的模具即可滿足零件精度的要求，再?gòu)牧慵男螤睢?/p>

2、尺寸標(biāo)注及生產(chǎn)批量等情況看，選擇加工方案。希望能夠靈活運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，圓滿完成此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：沖孔；落料；CAD/CAM；零件；裝配ABSTRACT The main content of the course design is the punching blanking composite membrane design, completed two process punching and blanking, punching blanking composite membrane using CAD/CAM design, CAD/CAM draw composite

3、 membrane main detail drawing and assembly drawing. According to the requirements in the design, the first analysis of stamping parts, analysis of the dimensional accuracy of the parts, it is concluded that with general precision mould can meet the requirements of precision parts, from the shape of

4、the parts, dimensioning and production batch, such as choosing processing scheme. Hope to be able to apply what they have learned the professional knowledge and skills, the successful completion of the graduation design.Keywords: blanking； piercing； CAD/CAM； assembly； component 目 錄緒 論11 CAD/CAM概述2 1

5、.1 CAD/CAM的基本概念21.2 CAD/CAM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)31.2.1 CAD/CAM過(guò)程鏈與產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程31.2.2 CAD/CAM系統(tǒng)的組成31.2.3 CAD/CAM系統(tǒng)的集成方案42 工藝分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)72.1 制件的工藝性分析及工藝計(jì)算72.1.1 工藝分析72.1.2 沖壓工藝方案的確定82.1.3 沖裁工藝基本設(shè)計(jì)92.1.4 排樣及工藝計(jì)算92.2 沖壓力及壓力中心的計(jì)算102.3 凸模、凹模、凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算122.3.1 計(jì)算模具刃口尺寸122.3.2 落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算152.3.3 沖孔凸模與凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸確定162.4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)192.5

6、其他零件尺寸的確定192.5.1 橡膠墊192.5.2 凸模固定板202.5.3 卸料板212.6 壓力機(jī)的準(zhǔn)確確定213 零件建模 裝配體及工程圖233.1 設(shè)計(jì)構(gòu)思233.2 零件建模233.3 裝配設(shè)計(jì)233.4 工程圖24結(jié)論27參考文獻(xiàn)28致謝29宿州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于CAD/CAM的沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)緒 論 當(dāng)今模具設(shè)計(jì)與制造范圍之中，我們?cè)鯓咏柚贑AD/CAM軟件在計(jì)算機(jī)上科學(xué)地完成、提高加工模具的準(zhǔn)確精度和高效生產(chǎn)效率一直都是人們努力尋找的途徑。AutoCAD、PRO/E、MasterCAM軟件現(xiàn)在都是目前世界上最優(yōu)秀以及應(yīng)用最廣泛CAD/CAM的軟件代表?？茖W(xué)的行使CAD/

7、CAE/CAM技術(shù)可以基本整體提高模具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短模具設(shè)計(jì)的周期與降低產(chǎn)品成本等。 模具技術(shù)的快速發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期段”、“精度高”、“質(zhì)量好”與“價(jià)格低廉的要求服務(wù)”，全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)，達(dá)到這幾個(gè)要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： （1）高速銷(xiāo)削加工； （2）電火花銷(xiāo)削加工； （3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； （4）優(yōu)質(zhì)材料及先機(jī)表面處理技術(shù)； （5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度； （6）模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展； （7）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化。 CAD/CAM技術(shù)還在快速發(fā)展之中，發(fā)展的主要趨勢(shì)是集成化、并行化、虛擬化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化與標(biāo)準(zhǔn)化，因?yàn)槭袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)大的日趨激烈，人

8、們對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、上市時(shí)間提出了越來(lái)越高的優(yōu)秀要求。事實(shí)可以證明，CAD/CAM技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)是增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力、增加產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的最有效科學(xué)優(yōu)秀手段，同時(shí)也是CIMS的重要關(guān)鍵和科學(xué)核心技術(shù)。當(dāng)前，CAD/CAM技術(shù)早已經(jīng)成為權(quán)衡國(guó)家現(xiàn)代化工業(yè)高科技優(yōu)秀水平的重要科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。在此，我們應(yīng)該集合當(dāng)前國(guó)情、抓緊科學(xué)時(shí)機(jī)，科學(xué)開(kāi)展CAD/CAM的推廣與研究重要工作，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，加速企業(yè)現(xiàn)代化科學(xué)進(jìn)程。 中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除了繼續(xù)要提高生產(chǎn)能力，更要著重與行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整與技術(shù)水平發(fā)展的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化方向調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向中高檔模具方向發(fā)展，向進(jìn)口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，多功

9、能復(fù)合模具與復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的運(yùn)用、超精加工及拋光技術(shù)、高速切削、信息化發(fā)展。1 CAD/CAM概述1.1 CAD/CAM的基本概念 計(jì)算機(jī)的重要發(fā)現(xiàn)和科學(xué)成長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)人們從復(fù)雜的腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)的迫切愿望。早在40多年前，那個(gè)時(shí)候的計(jì)算機(jī)就已經(jīng)成為人們重要的科學(xué)工具，可以幫助人們分擔(dān)很多簡(jiǎn)單、反復(fù)的勞動(dòng)，可以說(shuō)，工程圖樣繪制、輔助數(shù)控編程等等都可以實(shí)現(xiàn)。在這些科學(xué)基礎(chǔ)上，慢慢的生產(chǎn)了了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（即CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)(即CAPP)和計(jì)算機(jī)輔助制造（即CAM）這一些列的觀點(diǎn)概念。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design,簡(jiǎn)稱(chēng)CAD），

10、指的是工程技術(shù)分析人員在人與計(jì)算機(jī)組成的這一系統(tǒng)中以計(jì)算機(jī)為基本工具，幫助人們完成重要產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析與繪圖等工作，并且可以實(shí)現(xiàn)提高重要產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短重要產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和減低重要產(chǎn)品成本的目的?？梢哉f(shuō)，一般認(rèn)為CAD系統(tǒng)的重要工能包括：概念設(shè)計(jì); 裝配設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);復(fù)雜曲面的設(shè)計(jì)；復(fù)雜工程圖樣的繪制;工程與分析；真實(shí)感及渲染感;重要數(shù)據(jù)交換口等等。 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（Computer Aided Process Planning,簡(jiǎn)稱(chēng)CAPP）指的是人在與計(jì)算機(jī)組成的這一系統(tǒng)中，依據(jù)產(chǎn)品開(kāi)始設(shè)計(jì)階段給出的一些基本信息，人機(jī)交互地或者自動(dòng)地完成產(chǎn)品加工優(yōu)先方法的選擇或者工藝過(guò)程的基本設(shè)

11、計(jì)。所以，一般認(rèn)為CAPP的基本功能包括：毛坯的設(shè)計(jì)；工藝路線的制定；加工方法選擇；工序的設(shè)計(jì)刀夾量具設(shè)計(jì)等等。其中最重要的工序設(shè)計(jì)又包括：機(jī)床、刀具的正確選擇、切削用量的選擇、加工余量分配和工時(shí)定額計(jì)算等等。計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer Aided Manufacturing,簡(jiǎn)稱(chēng)CAM)有廣義和狹義兩種基本定義。廣義CAM通常指的是利用計(jì)算機(jī)輔助完成從開(kāi)始生產(chǎn)準(zhǔn)備到最后產(chǎn)品制造整個(gè)一些列過(guò)程的活動(dòng)，包括工裝設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、NC自動(dòng)編程、作業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃和質(zhì)量控制等。狹義CAM一般是指NC程序編制，包括刀具路徑基本規(guī)劃、刀具軌跡仿真、刀位文件生成以及NC代碼產(chǎn)生等。 自上世紀(jì)70年代以來(lái)

12、，計(jì)算機(jī)走入千家萬(wàn)戶，幾乎深入到所有的生產(chǎn)過(guò)程全部領(lǐng)域，并且形成了很多的計(jì)算機(jī)輔助科學(xué)分散系統(tǒng)。如果可以不考慮企業(yè)行政管理方面的基本因素，這些分散系統(tǒng)指的就是：計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM);計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CAD）；計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CAD）；計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理（CAQ）；計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAED）；計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAED）這一系列。因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的不斷快速發(fā)展，企業(yè)為了生產(chǎn)更大效益，很多人提出把企業(yè)所有的分散系統(tǒng)集中集成。這一設(shè)想包括了生產(chǎn)信息，也包括了生產(chǎn)管理過(guò)程所需的全部信息，一起組成一個(gè)計(jì)算機(jī)集成的制造系統(tǒng)。因此，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated M

13、anufacturing System,簡(jiǎn)稱(chēng)CAMS)的最重要基本感念是集成（Integration）,通過(guò)通過(guò)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程中的所有信息流和物流的集成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本低、上市快、服務(wù)好，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)秀效益和市場(chǎng)強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)能力的目的。1.2 CAD/CAM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.2.1 CAD/CAM過(guò)程鏈與產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心是產(chǎn)品。產(chǎn)品有著不相同的定義和理解，通常認(rèn)為產(chǎn)品是被生產(chǎn)出來(lái)的東西，所以從生產(chǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，產(chǎn)品指的是從需求分析開(kāi)始，再經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程、制造過(guò)程到最后成了可供人們使用的成品，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程。產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程包括：工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、配調(diào)試過(guò)程與加工檢測(cè)。每個(gè)過(guò)程又

14、可以劃分成若干階段，例如產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程可以分為概念設(shè)計(jì)、任務(wù)規(guī)劃、施工設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四個(gè)階段；工藝設(shè)計(jì)過(guò)程可以劃分成毛坯定位形式確定、工序設(shè)計(jì)、工藝路線設(shè)計(jì)，刀、夾、量具設(shè)計(jì)等階段；加工裝配過(guò)程可劃分為NC加工、加工過(guò)程仿真、NC編程、裝配、檢測(cè)與調(diào)試等階段。（如表1-1）表1-1 產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程及CAD/CAM過(guò)程鏈?zhǔn)挟a(chǎn)需求產(chǎn)品任務(wù)規(guī)劃工藝工序設(shè)計(jì)加工NC加工產(chǎn)品 CAD CAPP CAM 在上述各過(guò)程、階段內(nèi)，因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)獲得很多應(yīng)用，并產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)的CAD/CAPP/CAM過(guò)程鏈。按照循序生產(chǎn)觀點(diǎn)來(lái)看，這是一個(gè)簡(jiǎn)單串行的過(guò)程鏈，但從并行工程的觀點(diǎn)來(lái)看，考慮到信息反饋因素，這又

15、成為一個(gè)交叉、并行的過(guò)程。1.2.2 CAD/CAM系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)指的是為一個(gè)相同目標(biāo)而組織相互聯(lián)系融合部分的組合。一個(gè)完整的CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：人機(jī)交互通信的功能、快速數(shù)字計(jì)算以及圖形處理的能力；大量數(shù)據(jù)、知識(shí)的存儲(chǔ)和快速檢索、操作能力；快速數(shù)字計(jì)算和圖形處理能力；輸入、輸出信息和圖形的能力。為了實(shí)現(xiàn)這些基本功能，CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)由人、硬件、軟件三個(gè)部分組成。其中電子計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備稱(chēng)作為CAD/CAM系統(tǒng)的硬件；操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)與應(yīng)用軟件稱(chēng)作為CAD/CAM系統(tǒng)的軟件。所以，CAD/CAM系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的是人。把人、硬件、軟件構(gòu)成的CAD/CAM系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與

16、制造各個(gè)功能模塊之間信息的傳輸與存儲(chǔ)，并對(duì)各個(gè)功能模塊運(yùn)行實(shí)行管理和控制。一般總體結(jié)構(gòu)如表1-2所示。 表1-2 CAD/CAM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)用戶界面 應(yīng)用系統(tǒng) CAD CAPP CAM ···· 數(shù)據(jù)庫(kù) 操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)硬件1.2.3 CAD/CAM系統(tǒng)的集成方案 CAD/CAM系統(tǒng)的集成有信息集成、過(guò)程集成與功能集成?，F(xiàn)在的CAD/CAM系統(tǒng)大多數(shù)都停留在信息集成這一基礎(chǔ)上。因此通常把CAD/CAM集成，指的是把CAD、CAE、CAM、CAPP等各種功能軟件科學(xué)融合在一起，用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基本執(zhí)行陳序來(lái)控制、組織各個(gè)基本功能軟件信息的提取、共

17、享與轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到系統(tǒng)內(nèi)信息共享暢通以及系統(tǒng)協(xié)調(diào)科學(xué)運(yùn)行的基本目的。 CAD/CAM系統(tǒng)集成最重要關(guān)鍵的就是信息的交換與共享。但是信息交換的方式和基本共享程度的不相同，CAD/CAM系統(tǒng)的基本集成方案主要有以下四種情況： 1 基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫(kù)的集成 2 利用標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件實(shí)現(xiàn)集成 3 通過(guò)專(zhuān)用數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)集成 4 基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的系統(tǒng)集成集成方式的基本思路是建立一個(gè)與各子系統(tǒng)都無(wú)關(guān)的公共接口文件，如果有系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生基本變化的時(shí)候，只需要修改次系統(tǒng)的前、后置處理陳序就可以。這類(lèi)集成的最重要關(guān)鍵就是建立公共的標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)格式化文件，目前世界上已經(jīng)研制出多個(gè)的公共標(biāo)準(zhǔn)格式，其中

18、最典型的基本有IGES、STEP等。一般CAD/CAM商用軟件都供給了它們符合基本標(biāo)準(zhǔn)格式的前、后置處理器，所以用戶一般不必自行開(kāi)發(fā)。（如圖1-1） 標(biāo)注數(shù)據(jù)交換格式 文件前置處理器系統(tǒng)A 系統(tǒng)B后置處理器 圖1-1 標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)接口 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：墊片復(fù)合模設(shè)計(jì)（沖孔落料）2 工藝分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 制件的工藝性分析及工藝計(jì)算2.1.1 工藝分析（如圖2-1） 圖2-1 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 由圖可知，產(chǎn)品為圓片落料、圓片沖孔。產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，無(wú)狹槽、 尖角，孔與孔之間、孔與零件之間的最小距離能滿足c>1.5t要求。 1.5t=1.5）（1） 尺寸精度 任務(wù)書(shū)對(duì)沖件的尺寸精度要求為I

19、T12級(jí)， 查參考文獻(xiàn)2知，普通沖裁時(shí)對(duì)于該沖件的精度要求為IT12IT11級(jí)，所以尺寸精度可以滿足要求。 （2）沖裁件基本斷面質(zhì)量 通常用基本沖裁方式?jīng)_1mm以下普通金屬板料的時(shí)候，它的斷面粗糙度Ra可達(dá) 12.53.2，毛刺允許基本高度為0.050.1mm；此次產(chǎn)品在斷面粗糙度上沒(méi)有太過(guò)嚴(yán)格的基本科學(xué)要求，單要求孔及輪廓邊緣無(wú)毛刺，所以要模具精度達(dá)到一定基本科學(xué)要求，在沖裁后修整工序，沖裁件斷面的質(zhì)量就可以基本保證穩(wěn)定。 （3）產(chǎn)品材料基本分析 對(duì)于沖壓件材料一般基本要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低、塑性高與厚度公差都要基本符合國(guó)家科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。這次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品材料為08鋼，屬于基本優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)

20、性能是硬度、強(qiáng)度低但是塑性比較好，非常的適合沖裁加工。另外這次產(chǎn)品對(duì)于厚度與表面質(zhì)量并沒(méi)有嚴(yán)格的基本要求，所以可以盡量采用國(guó)家基本標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的表面質(zhì)量與厚度公差就可以有了基本的穩(wěn)定保證。經(jīng)過(guò)以上分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。2.1.2 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本的簡(jiǎn)單工序，有以下三種方案可以選擇。（表2-1） 表2-1 工藝方案方案方法第一種：?jiǎn)喂ば蚰どa(chǎn)先沖孔，后落料第二種：級(jí)進(jìn)膜生產(chǎn)沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓第三種：復(fù)合膜生產(chǎn)沖孔-落料復(fù)合沖壓 方案一模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制造周期較短，但是需要最少兩幅基本模具，成本較高并且生產(chǎn)效率比較低，不可以滿足大批生產(chǎn)的

21、基本科學(xué)要求。方案二僅僅只需一副模具，生產(chǎn)效率比較高，操作相對(duì)方便，精度能滿足基本要求，模具制造的工作量與成本在沖裁簡(jiǎn)單的零件中比復(fù)合膜低。方案三雖然僅僅只需一副模具，并且制作精度與生產(chǎn)效率都相對(duì)比較高，并且工件最小的壁厚大于凸凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度也能滿足基本要求。各模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及比較如下表（表2-2）表2-2 工藝方案比較單工序膜復(fù)合膜級(jí)進(jìn)膜沖件精度較低高一般生產(chǎn)效率較低較高高生產(chǎn)批量適合大、中、小批量適合大批量適合大批連模具復(fù)雜程度較易較復(fù)雜復(fù)雜模具成本較低較高高模具制作精度較低較高高模具制造周期較快較長(zhǎng)長(zhǎng)模具外形尺寸 較小 中等 較大沖壓設(shè)備能力 較小 中等 較大工作條件 一般 較

22、好 好1比較項(xiàng)目2模具種類(lèi) 沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對(duì)位置精度要求較高，板料的定位精度方案二比較低，并且模具輪廓尺寸較小。 綜上對(duì)三種方案的分析比較，該工件的沖壓方案二較好。2.1.3 沖裁工藝基本設(shè)計(jì)沖壓件的工藝性指的就是沖壓對(duì)沖壓工藝的基本適應(yīng)性。沖裁件的工藝性符合科學(xué)合理，對(duì)沖裁件的基本質(zhì)量、模具壽命與生產(chǎn)率都有比較大的影響，在一般基本情況下，對(duì)沖壓件基本工藝性影響最大的就是幾何形狀尺寸與精度科學(xué)要求。良好的沖壓性應(yīng)該可以能達(dá)到材料較省、模具加工較容易、工序相對(duì)較少、操作比較方便及產(chǎn)品質(zhì)量基本穩(wěn)定等基本科學(xué)要求。10號(hào)鋼具有較高的強(qiáng)度以及較好的基本沖壓加工性能，這個(gè)零件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，但

23、對(duì)于孔邊距靠近凸凹模所規(guī)定基本的最小壁厚，可以考慮采用積存廢料的復(fù)合沖壓基本工序。模具間隙指的是凸、凹模刃口間縫隙的距離，可用符號(hào)C表示，俗稱(chēng)單面間隙，而雙面間隙用Z表示。當(dāng)凹模尺寸大于凸模尺寸的時(shí)候，沖裁間隙就是正，反之則為負(fù)。沖裁模間隙可以是正，也可是負(fù)。但在普通沖裁中，均是正值。間隙對(duì)于沖裁件質(zhì)量、科學(xué)沖裁力、模具壽命的基本影響很大，是沖裁工藝以及模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的基本科學(xué)參數(shù)。 式中 凸模尺寸 凹模尺寸2.1.4 排樣及工藝計(jì)算（1）排樣 零件外形為圓形 ，可以采用單排、交叉雙排或多排；考慮到零件為中等批量生產(chǎn)，如果采用交叉雙排或多排，則模具尺寸和結(jié)構(gòu)就會(huì)相應(yīng)增大，從而增加模具

24、生產(chǎn)成本，所以本設(shè)計(jì)決定采用單排結(jié)構(gòu)。如圖2-2所示。 圖2-2 單排結(jié)構(gòu)（2） 搭邊查參考文獻(xiàn)1 ，確定搭邊值，。當(dāng)t=1時(shí)，a=2，b=1.5（3）條料寬度 B=D+2a=80+2*2=84mm（4）材料利用率 式中 一個(gè)歩距內(nèi)沖裁件數(shù)目； A沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料）； S歩距長(zhǎng)度； B板料寬度；取：n=1; A=*40²=5026.55；S=81.5；B=84 =5026.5581.5*84=73.42.2 沖壓力及壓力中心的計(jì)算（1）沖裁力 沖裁力公式為 式中 沖裁力； 沖孔沖裁力； 落料沖裁力。（2）沖孔沖裁力 式中 K系數(shù)（取K=1.3）； 孔的個(gè)數(shù)，n=3。 沖孔

25、周長(zhǎng)，mm mm 材料厚度， 材料抗剪強(qiáng)度，查參考文獻(xiàn)2知LY12，320MPa，取MPa。 =61253.4=61.25KN（3）落料沖裁力。 mm 所以 （4） 卸料力。 式中 卸料系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1知0.05，取。 所以 KN（5 ）推料力 式中 推料系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1取。 同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的準(zhǔn)確件數(shù)，。 所以 KN（6 ）頂件力 式中 頂件系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1取。 所以 KN （7 ）總沖壓力 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的壓力值必須要大于或者等于各種基本沖裁工藝力相加總和，指的就是大于總的沖壓力。總的沖壓力隨著模具結(jié)構(gòu)的改變而計(jì)算公式相應(yīng)改變，當(dāng)采用彈壓卸料裝置及其下出件的基本模具時(shí)，總的沖壓力為

26、=181.87KN初選壓力機(jī)：Jc23-35。由于該零件完全對(duì)稱(chēng)于相互垂直大大兩條多層次線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的狹槽點(diǎn)上。2.3 凸模、凹模、凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算2.3.1 計(jì)算模具刃口尺寸 模具采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)，計(jì)算刃口尺寸時(shí)宜采用尺寸轉(zhuǎn)換法計(jì)算。 零件上包含三個(gè)尺寸：落料尺寸；沖孔尺寸,；位置尺寸。查得沖裁模刃口雙間隙mm， mm。（1）落料刃口尺寸計(jì)算：的凸凹模的制造公差由表查得 ， 。 由于 ， 故采用凸模與凹模 分開(kāi)加工方法，由表查得X=0.5，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-3所示： 圖2-3 落料刃口結(jié)構(gòu)尺寸（2）沖40mm孔刃口尺寸計(jì)算：的凸凹模的制造公差由表查得，

27、.由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，由表查得X=0.5 ，則： , 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-4所示： 圖2-4 孔刃口結(jié)構(gòu)尺寸 （3）沖5mm孔刃口尺寸計(jì)算：的凸凹模的制造公差由表查得，.由于 ,故采用凸模與凹模分別加工方法，由表查得X=0.5 ，則： 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-5所示：圖2-5 孔刃口結(jié)構(gòu)尺寸2.3.2 落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 落料凹模尺寸如圖2-6所示。圖2-6 落料凹模尺寸（1）厚度 式中 凹模的理論厚度。mm 進(jìn)一位取整數(shù)取 mm 查參考文獻(xiàn)4知刃磨余量為 。 所以凹模厚度為 29+6 = 35mm。 因?yàn)槁淞蠜_裁力，所以凹模厚度應(yīng)小于25mm。所以將凹模做成一塊凹

28、模板和一塊夾板相拼的結(jié)構(gòu)。綜合模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取凹模厚度mm，夾板厚度為12mm。（2 ）凹模板直徑 零件外形為圓形，而且完全對(duì)稱(chēng)，所以將凹模板做成圓形。 式中 切斷輪廓線到凹模邊緣的尺寸，輪廓為平滑曲線時(shí)，。 所以 mm 查參考文獻(xiàn)2按推薦值取 mm 所以凹模板外形尺寸2.3.3 沖孔凸模與凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸確定（1）沖孔凸模長(zhǎng)度 （0.60.8） 式中 凸模固定板厚度； 沖孔凸模厚度，21mm；10mm 凸模自由長(zhǎng)度。 所以 （0.60.8）=（0.60.8）12.616.8mm，取14mm。（0.60.8）=（0.60.8）×10=68mm, 取8mm。mm（考慮到在落料前沖孔凸模先

29、接觸板料，所以取 mm）。所以 取14mm =14+35.5=49.5mm =14+35=49mm（2 ）凸模強(qiáng)度（壓應(yīng)力）校核校核公式為 式中 凸模最小斷面積，； 凸模材料的許用壓應(yīng)力，凸模材料應(yīng)該選用Cr12MoV，查參考文獻(xiàn)2知，（10001600）MPa，取1200 MPa。 因?yàn)?MPa< 所以凸模強(qiáng)度校核符合基本要求。（3）凸模剛度（細(xì)長(zhǎng)桿失穩(wěn)）校核校核公式 式中 凸模最大自由高度； E 凸模材料彈性模量，一般取MPa； 凸模最小斷面慣性矩，圓形斷面； 支承系數(shù)，無(wú)導(dǎo)板導(dǎo)向；安全系數(shù)，鋼取23。 代入公式得 mm實(shí)際 mm<40.96mm 所以凸模剛度符合要求（4 )凸

30、凹模工作尺寸計(jì)算圖2-7 凸凹模各部分尺寸(1）凸凹模長(zhǎng)度確定 mm式中 卸料板厚度，取mm； 凸凹模固定板厚度，（0.60.8）=（0.60.8）2128mm，取mm。(2）凸凹模壁厚校核 查參考文獻(xiàn)2知，倒裝復(fù)合模凸凹模最小壁厚（料厚mm）；本設(shè)計(jì)中所以凸凹模壁厚校核合格，按圖設(shè)計(jì)的凸凹模符合要求。(3）其他 漏料孔直徑取，刃口直邊設(shè)計(jì)存三片料，高為5mm，凸凹模和凸凹模固定板之間在裝配時(shí)安裝止轉(zhuǎn)銷(xiāo)防轉(zhuǎn)。2.4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積累到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大，因此凸凹模的壁厚

31、應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。 經(jīng)分析，該工件總共有三個(gè)孔，如果采用正裝式基本復(fù)合模，操作就會(huì)相對(duì)不方便，此外，該工件沒(méi)有較高的平直度基本科學(xué)要求，工件精度要求也相對(duì)比較低，所以從操作方便、模具制造相對(duì)簡(jiǎn)單等多方面因素考慮的話，決定可以采用倒裝式復(fù)合模。 采用伸縮式擋料銷(xiāo)縱向基本定位，安裝在橡膠墊與活動(dòng)卸料板兩個(gè)之間。工作的時(shí)候可以隨著凹模下行從而壓入孔內(nèi)，工作操作相對(duì)方便.(1)條料的簡(jiǎn)單卸除 采用彈性卸料板。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是倒裝式基本復(fù)合模，所以可以把卸料板相對(duì)安裝在下模。 (2 )工件的簡(jiǎn)單卸除 采用打料裝置可以將工件從落料凹模中間推出下來(lái)，羅在模具相對(duì)工作表面上方。（3 ）沖孔廢料的簡(jiǎn)單卸除

32、下模座可以采用漏料孔排出。沖孔廢料相對(duì)在下模的凸凹模內(nèi)聚集到一定數(shù)量的時(shí)候，便可以從下模座的漏料孔中給排出來(lái)。 因?yàn)槭呛?jiǎn)單復(fù)合模結(jié)構(gòu)，所以可以采用上出件機(jī)構(gòu)。2.5 其他零件尺寸的確定2.5.1 橡膠墊 為保證橡膠墊不過(guò)早失去彈性而被破壞，其允許的最大壓縮量不得超過(guò)摘要高度的45%，一般取自由高度的35%45%。橡膠墊的預(yù)壓縮量通常取自由高度的10%15%。 橡膠墊產(chǎn)生的力 式中 壓力； 橡膠墊橫截面積； 與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力，如表2.3所示。表2.3橡膠壓縮量和單位壓力 橡膠壓縮量（%）單位壓力（MPa）橡膠壓縮量(%)單位壓力(MPa)1015200.260.500.7025303

33、51.031.522.10取 ，則MPa 取壓縮量為25%，預(yù)壓縮量取10%，工作行程mm。 所以橡膠墊的自由高度為 mm，取14mm 預(yù)壓縮量為 2m。凸凹模固定板形狀與凹模板相同，厚度取為24mm。2.5.2 凸模固定板 凸模固定板可以將凸模固定在模座上面，其平面輪廓基本尺寸與凹模板外形尺寸基本相同，但還應(yīng)該可以考慮緊固螺釘與銷(xiāo)釘?shù)南鄬?duì)位置。固定板的凸模安裝孔可以與凸模運(yùn)用過(guò)渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后可以將凸模相對(duì)端面與固定板在一起磨平。凸模固定板可以是為圓形，厚度通常一般取凹模厚度的0.650.85倍，材料為Q235 14mm 沖裁的時(shí)候，凸模的端部對(duì)于模座的壓應(yīng)力如果大于模座

34、材料的許用壓應(yīng)力，這時(shí)就需要采用在凸模端部與相對(duì)模座之間加上一塊強(qiáng)度相對(duì)比較高的墊板，也就是下列情況下加墊板。式中 凸模端面的壓應(yīng)力，其數(shù)值為； 模座材料下雨壓應(yīng)力，其數(shù)值：鑄鐵大約可以為100MPa，鋼約為200 MPa； 沖裁力； 凸模上端面面積。 墊板的下載與凸模固定板一致，厚度通常可以取412mm。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度Ra0.320.63。 由于本套模具選用壓入式模柄，在上模座與凸模固定板之間也必須安裝墊板，厚度可以約取為8mm。 下面校核一下凸凹模與下模座之間是否下雨加墊板。 已知凸凹模下端面直徑mm，所以 所以 模座采用鑄鐵，所以不用加墊板。2.5.3 卸料板 卸料板也

35、是圓形板，直徑和凹模板一致，厚度為10mm。卸料板材料選A3或（45）鋼，不用熱處理淬硬。取卸料板與凸凹模的雙面間隙為0.10.3mm.卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱(chēng)直徑應(yīng)為10mm，螺紋部分應(yīng)為M10×10mm。卸料釘尾部還應(yīng)該保留更多的行程空間。當(dāng)卸料螺釘擰緊后，可以把卸料板相對(duì)超出凸模端面lmm，有誤差的時(shí)候，可以采用在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)相對(duì)調(diào)整。 依據(jù)凹模板的尺寸，模座可采用標(biāo)準(zhǔn)的中間導(dǎo)柱圓形基本模座，材料采用HT200。標(biāo)記可以為：上模座 GB2855.1181； 下模座 GB2855.1281。2.6 壓力機(jī)的準(zhǔn)確確定 模具的閉合相對(duì)高度是 H閉=H上模H墊LHH

36、下模h2 =（40+8+14+35+46+45-2）mm=186mm 式中 L凸模相對(duì)長(zhǎng)度，取L=49mm； H凹模相對(duì)厚度，取H=35mm；h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的相對(duì)深度，取h2=2mm。選擇壓力機(jī)JC23-35公稱(chēng)壓力350KN最大閉合高度280mm最小閉合高度220mm 所以壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸，一般工作臺(tái)面尺寸每邊應(yīng)大于模具下模座尺寸5070mm，所以壓力機(jī)合格、可用。3 零件建模 裝配體及工程圖3.1 設(shè)計(jì)構(gòu)思 在進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)時(shí)，需首先根據(jù)條料排樣圖確定總體結(jié)構(gòu)，然后一次為基礎(chǔ)，詳細(xì)設(shè)計(jì)其中的組成零件。這一過(guò)程實(shí)際上就是自頂向下的設(shè)計(jì)過(guò)程。模具組成的零件基本形狀除了受到成形工

37、藝基本形狀的約束之外，還應(yīng)該受到其在模具中所處的相對(duì)位置關(guān)系及其其它零件的相對(duì)關(guān)系的基本約束，只有在其整體結(jié)構(gòu)的相對(duì)完整基礎(chǔ)上，才可以獲得零件的相關(guān)約束關(guān)系，進(jìn)行零件的相對(duì)基本設(shè)計(jì)。所以，在利用CATIA進(jìn)行建模的時(shí)候，應(yīng)該可以運(yùn)用自頂向下的基本設(shè)計(jì)模式，來(lái)逐漸來(lái)實(shí)現(xiàn)模具相對(duì)結(jié)構(gòu)位置及零件的相對(duì)基本設(shè)計(jì)。具體可以表述為：開(kāi)始，根據(jù)條料排樣圖來(lái)準(zhǔn)確確定模具的總體框架相對(duì)基本結(jié)構(gòu)，從相對(duì)基本結(jié)構(gòu)庫(kù)中可以實(shí)體化一類(lèi)導(dǎo)向基本結(jié)構(gòu)圖，然后可以直接在這個(gè)總體設(shè)計(jì)相對(duì)結(jié)構(gòu)下，設(shè)計(jì)其它相關(guān)的相對(duì)基本模具零件，應(yīng)該使零件設(shè)計(jì)與裝配設(shè)計(jì)相互在一起聯(lián)系。這樣可以在設(shè)計(jì)一個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)零件的時(shí)候，其相對(duì)基本零件的幾何形狀

38、發(fā)生變化便可以被自動(dòng)處理掉，所以基本保證了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確一致性。當(dāng)零件的設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成成功后，便可以將裝配整體結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)相對(duì)零件輸出到相對(duì)應(yīng)的文件中，可以用來(lái)生成相對(duì)應(yīng)零件的工程圖，并且可以標(biāo)注相關(guān)準(zhǔn)確尺寸、基本整體技術(shù)要求等。3.2 零件建模 通過(guò)前面的設(shè)計(jì)可知，該套模具共包含28種零件，其中6種標(biāo)準(zhǔn)可從軟件的零件庫(kù)中調(diào)用，剩余的22種則要有設(shè)計(jì)者之間設(shè)計(jì)。 在CATIA中，可以通過(guò)多種方式將曲面轉(zhuǎn)換為實(shí)體，下面為兩種典型的零件的畫(huà)法。（1） 凹模板 操作步驟為：1.在草繪平面內(nèi)作凹模板外形、刃口和銷(xiāo)孔；2.用拉伸命令將平面拉伸為實(shí)體；3.用異性孔向?qū)疃嗣嫔舷鄳?yīng)的位置作出螺紋孔；4

39、.用環(huán)形陣列命令作出另外兩個(gè)螺紋孔；4.用拉伸切除命令作出大孔。（2） 凸凹模 操作步驟為：1.用旋轉(zhuǎn)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沖孔孔和漏料孔；3.用拉伸切除命令在下端面上作出銷(xiāo)孔。3.3 裝配設(shè)計(jì) 裝配的概念在工程中非常重要，CATIA能夠模擬實(shí)際工作環(huán)境，將零件進(jìn)行裝配合成。裝配體的相對(duì)單獨(dú)零部件應(yīng)該可以包括獨(dú)立的零件，也可以是其它相對(duì)裝配整體。將某一個(gè)單獨(dú)相對(duì)零部件放入到整體裝配體中來(lái)，這個(gè)單獨(dú)零部件才有可能會(huì)與其裝配體文件發(fā)生相關(guān)鏈接的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)裝配體單獨(dú)文件不可以單獨(dú)存在的時(shí)候，應(yīng)該要與零部件一起來(lái)存放時(shí)才可能具有根本意義，同時(shí)對(duì)單獨(dú)零部件文件的

40、任何細(xì)小基本相對(duì)改變都會(huì)自動(dòng)的更新裝配體。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本方法有以下兩種： (1)自下而上的設(shè)計(jì)法 這個(gè)是相對(duì)比較傳統(tǒng)的基本方法。在自下而上的基本設(shè)計(jì)中，線便可以建立零件，并將其插入總裝配體中，然后可以根據(jù)設(shè)計(jì)基本的要求，將各個(gè)單獨(dú)零件進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的基本配合。所以它的優(yōu)點(diǎn)是：因?yàn)槊總€(gè)零部件都是單獨(dú)設(shè)計(jì)出來(lái)的，它們中的相互對(duì)應(yīng)基本關(guān)系以及重建行為就會(huì)可以更為操作簡(jiǎn)單。運(yùn)用基本自下而上設(shè)計(jì)法就可以專(zhuān)心于單獨(dú)零件的相對(duì)設(shè)計(jì)基本的工作。在相對(duì)不需要控制單獨(dú)零件大小以及尺寸的相對(duì)參考基本關(guān)系的時(shí)候，該方法應(yīng)該比較為適用。 （2）自上而下的設(shè)計(jì)法 自上而下設(shè)計(jì)法是可以從裝配體中間開(kāi)始設(shè)計(jì)，這時(shí)候，兩種設(shè)計(jì)方法便有了不同之處。 使用某一個(gè)單獨(dú)零件的幾何體來(lái)準(zhǔn)確參考定義另一個(gè)零件的時(shí)候，或者完成組裝零件整體后