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盐城工学院本科生毕业设计说明书20101 前言1.1 本课题的含义随着技术水平的提高，以前大多数企业都用二维软件（如CAD）绘图来辅助设计，现在则逐渐转向用三维软件（如Pro/E和UG）建模来辅助设计。本课题将运用AutoCAD软件进行二维设计，应用Pro/E三维软件进行零件设计、模具设计及模具装配。运用Pro/E建模功能生成链条连接板的三维模型，并对零件模型进行参数设计。而模具设计这方面，通过设计计算来确定模具的零件尺寸和总体结构。全套图纸，加1538937061.2 课题的来由、基本前提条件和技术要求本课题来源于企业生产实际。其已知条件为：a.加工零件尺寸见零件图；b.加工零件材料：08钢板；c.材料厚度: 2mm；d.大批量生产。技术要求：a.精度：IT13级；b.冲模应能够让材料顺利送进、工件方便取出，加工质量稳定。c.冲模具有足够的强度、刚度和相应的形状尺寸精度；d.冲模主要零件应具有足够的耐磨性及使用寿命e.冲模的结构应确保操作安全、方便，便于管理维修；1.3 本课题要解决的主要问题及设计总体思路在该产品的三维建模以及模具的设计过程中，主要有以下一些需要解决的问题：a.设计链条连接板复合模和级进模各一套；b.进行该模具的冲压工艺规程的设计；c.分析冲裁件结构，制定该产品冲裁工艺分析；d.冲压工艺方案确定与工艺计算；e.冲压模具总体设计 （1）二维工程图：模具装配图、零件图 （2）三维造型：所有零件三维造型、模具装配及爆炸图f.编制模具的装配工艺规程；g.编制模具中非标零件加工工艺规程；h.保证运动平稳、机构合理、安全可靠。i.确保加工精度。本课题的设计总体思路和设计成果如下：a.查阅资料：根据设计任务书，分析设计任务，收集资料；b.零件分析：分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具 采用单工序冲载模；c.设计方案论证：冲压工艺分析，确定冲压工艺，并确定总体设计方案d.坯料计算：进行相关工艺计算；e.二维设计：复合模和冲压模各个零件的二维设计以及两个模的装配图设计g.三维建模及装配：进行模具全部相关设计，包括模具各零件三维模型的建立以及完成各副模具的装配模型。1.4 课题的意义模具是制造业的重要工艺基础，模具设计与制造专业是当今现代制造技术领域最具潜力、发展最为迅猛的高新技术专业，在近几年内，中国将是世界上最大的模具市场之一，培养复合型的模具设计与制造人才是时代发展的需求。我国模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5m，现在已达23m。不久，1m精度的模具将上市。随着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在1m以下，这就要求发展超精加工。 专家认为，我国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。 随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。国内热流道模具也已经生产，有些企业已达30左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。近几年来，绿色设计已经延伸到机械制造行业当中，而模具是工业生产的基础工艺装备，它的生产技术水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志，因而在模具行业中提倡绿色设计应更为重要。2 冲压的基本知识2.1 冲压的基本工序冷冲压是机械中常见的一种金属加工方法。它是利用安装在压力机上的冲模对板料施加压力，使其产生分离或变形，以获得一定的几何精度的机械零件或制品，通常是在室温下进行加工的，所以称为冷冲压或板料冲压。冷冲压可既可以加工金属材料，也可以加工非金属材料。冷冲压与金属切削加工相比有如下优点：a.金属材料经冲压变形后，其强度和刚度都得到提高。它能使较薄金属材料冲制成尺寸大、质量小、强度及刚度都较高的金属制件。尽管越来越多的汽车零件被塑料件所代替，但迄今为止，汽车覆盖件主要仍是冲压件，世界上各大汽车厂研制的新型汽车亦采用冲压件为覆盖件。可以说冷冲压是一种不能用其他加工方法替代的加工方法。b.冷冲压利用金属塑性，使金属材料在外力作用下发生塑性变形以达到制件形状和尺寸要求。冷冲压既不同于锻压加工，不需要对金属材料加热，也不同于常见的金属切削，它是一种节能、无切屑的加工方法。由于在变形过程中未切断金属纤维，因而制件具有较合理的流线分布，这也是冷冲压制件强度和刚度好的重要原因之一。c.冷冲压最重要的工艺装备是冷冲模，用冷冲模使金属材料变形，因此，冲压件基本上保持了模具工作部分的形状和尺寸精度。由于制模水平的提高，目前模具精度已达到微米级，制件精度可以达到IT7IT6级。d.冷冲压生产操作简单，因而易实现机械化和自动化，生产率高。如一条由46大型压力机组成的冲压生产线， 一分钟可以制造大尺寸汽车覆盖件数十件。e.尽管制造冷冲模的技术要求高、难度大、成本高，但由于一副模具能冲制成千上万乃至上亿个制件，加之冲压生产率高，因而在大批量生产的条件下，冲压成本及低。由于冲压件的形状、尺寸和精度要求不同，因此，冲压加工的方法是多种多样的。根据材料的变形特点及工厂现行的习惯，冲压的基本工序可分为分离工序与塑性变形工序两大类。所谓分离工序，就是冲压过程中使冲压零件与板料沿一定的轮廓线相互分离，并获得一定断面质量的冲压加工方法。而塑性变形工序是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，以获得所要求的形状、尺寸和精度的冲压加工方法。主要冲压工序的分类及特征可见下表1-1。表1-1主要冲压工序的分类类别工序名称工序特征分离工序切断用剪刀或模具切断板料，切断线不是封闭的落料冲孔用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为废料切口用模具将板料局部切开而不全分离,切口部分材料发生弯曲切边用模具将工件边缘多余的材料冲切下来变形工序弯曲用模具使板料弯成一定角度或一定形状拉深用模具将板料压成任意形状的空心件压肋用模具将板料局部拉伸成凸起和凹进的形状翻边用模具将板料上的孔或外缘翻成直壁缩口用模具对空心件口部加由外向内的径向压力,使局部直径缩小胀形用模具对空心件加向外的径向力,使局部直径扩张整形将工件不平的表面压平,将原先弯曲或拉深件压成正确形状2.2 冲压模具2.2.1 冲模的要求冲压模具（简称冲模）是对金属板材进行冲压加工以获得合格产品的工具。在冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并相对作用使其产生塑性变形达到预期的零件。因此对冲模的要求：冲模应该具有足够的强度，刚度和相应的形状尺寸精度；冲模主要零件应具有足够的耐磨性和使用寿命；冲模的结构应该确保操作安全，方便，便于管理和维修；冲模应有使材料方便送进，工件方便取出，定位可靠的装置，以保证生产的工件质量稳定；为使冲模上下运动准确，需要有导向装置；冲模零件的加工和装配应该尽可能简单，尽量采用标准件，以缩短模具的制造周期，降低成本；冲模应具有与压力机连接的部位，以适应安装和管理的需要。2.2.2 冲模的种类从工艺性质分为冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等；从工序组合分为单工序模、复合模、连续模等；从材料送进方式分为手动送料模、半自动送料模、自动送料模等；从适用范围分为通用模和专用模等；从导向方式分为无导向模、板式导向模、滑动导向模等。2.2.3 冲模结构组成冲模结构由五部分组成，即工作零件，辅助装置，导向装置，支撑零件，紧固零件。a.工作零件：冲模的工作零件是凸模和凹模，在复合模中还有凸凹模。它们成对互相配合，完成对坯料的成形。他们的形状尺寸，尺寸精度，固定方法决定着冲模的性能，模具成本及使用寿命。b.辅助装置：辅助装置是协助凸模，凹模完成工艺成形不可缺少的装置。c.导向装置：它是保证上模，下模准确运动的装置，要求工作可靠，导向精度好，有一定的互换性。d.支承零件：在上模座和下模座上安装着凸模，凹模及其它所有的零件。它们和压力机连接，传递并承受着工作压力。e.紧固零件：中大型模具大多采用沉头螺栓和销作可卸式连接。模具的连接可靠，拆卸方便也是冲模设计的一个基本要求。2.2.4 国内外现状综述模具朝着标准化、系列化、专业化和商品化的方向发展。世界主要工业国模具标准化生产程度达80%，模具厂只需设计制造模具工作零件，大部分模具零件均从模具标准厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业程度越来越高，分工越来越细，而规模变小。如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂，甚至某些模具厂仅专业化生产某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。冷冲压朝着使用CAD/CAM技术方向发展。自80年代初，世界模具行业采用CNC机床，开发和研究冲摸CAD/CAM技术，使冲摸设计和制造现代化。用计算机才用有限元模拟金属板料变形情况，可以预测某一工艺方案对制件成形的可能性和将会发生的问题。计算机将结果显示在终端上供设计人员选择修改，这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模周期。采用CAD/CAM/CAE技术，可以使制模周期缩短1/22/3，精度提高12级。目前用CNC机床加工的模具精度已达m级。世界各主要工业国已广泛使用此技术，我国也正由实验研究转入实用。随着市场经济的发展，商品竞争日趋激烈。为争夺市场，如何提高冷冲压模具设计及制造质量和缩短周期，已成为冲压工程技术人员所面临的重大课题。除了采用简易模具技术，解决产品试制及小批量生产外，目前国内外广泛应用成组技术进行组织产品工程设计、制造及生产。成组技术是将产品整体为研究对象，分析产品相似性，将形状结构、尺寸、精度等相似的产品分类成组，从而引导产品设计及生产达到成本低、周期短的目的。由于产品相似性使产品制造工艺也具有相似性，这就为冷冲压模具设计应用成组技术创造了条件。典型组合模具不仅能适应小批量生产要求，作到一模多用，只要更换个别工艺件就能组合成新模具进行新的品种生产，从而为小批量生产开辟了新的途径。典型组合模也具能适应中、大批量生产要求，工具制造部门可在、事先制造典型组合模具作为半成品库存，设计部门能在短期内补充设计所需工艺件，即可在较短时间内制造组合成专用模具供中、大批量生产。此外，用锌合金作为模具材料，设计简单，制造容易，不需要专门的模具加工设备，省工、省料。模具用锌合金的性能，相当于低碳钢，加工性质类似于青铜铸件。由于锌合金的独有的特点，必将在生产中广泛应用，对提高冲压生产的工艺技术水平和经济效益，促进机电工业的发展，将起积极作用。3 冲压工艺分析与方案论证3.1 冲压工艺分析 图 的 图3-1 零件图该零件为拖拉机机架框，如图3-1所示。上面有2个15的孔，一个11的孔，一个12的孔以及两个11×125的钣金槽。孔主要用于接板的装配，故这几个孔的位置是需要保证的重点。另外钣金槽是用于定位的，位置度也需要得到一定的保证。a.该零件的厚度为3毫米。对于一般的冲压来说，它的厚度是过厚了一点，所以在弯曲时若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹，则可以得到形状和尺寸比较准确的零件；b.钣金槽边缘和所有的孔边缘至弯曲半径R的中心距离都大于材料厚度的两倍（6毫米），从而钣金槽边和所有的孔都位于变形区之外，弯曲时不会引起它们变形，故钣金槽边和所有的孔都可以在弯曲前冲出。孔冲好后，也可作为弯曲时的定位。由图可知，该零件结构形状难度一般，但并不对称。是由圆弧直线组成，根据零件的具体情况，要完成全部的工序而生成该产品，需经过以下三道工序，它们分别是：落料、冲孔和弯曲。3.2 冲压方案论证冲压该零件需要的基本工序有落料、冲孔、弯曲。由于工件结构不算复杂，为了减少模具的制造难易程度，这里选择单工序简单模。具体工序方案主要有有以下几种：方案一：采用单工序模，对于该零件，冲模的结构简单、制造周期短，价格低，而且通用性好，比较容易在实现自动化，但是压力机一次行程内只能完成一个工序，生产效率不太高。方案二：采用复合模，压力机一次行程内可以完成两个或者两个以上工序，生产效率高，适合大批量零件生产，冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好，适宜冲薄料，但是很难实现自动化，只能实现部分自动化，而且制造复杂性和价格都比单工序模高。方案三：采用级进模，压力机一次行程内可以完成多个工序，生产效率高，冲件精度高，适合中小型零件的大批量零件生产，容易实现自动化，较难保证内外形相对位置一致性。模具强度高，耐磨性能要好，级进模制造复杂性和价格要比复合模低。综合考虑到零件的性能、产品质量、生产批量、生产效率使用设备、模具制造的难易程度及寿命高低、操作方便与安全等方面，经过以上的方案比较，可知第二案和第三方案比较好，所以选择方案二和三。294 复合模设计4.1 复合模的冲压工作原理在冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并对材料施加压力，使材料沿轮廓线分离，从而得到预期的零件。4.2 冲压工艺分析，确定冲压工艺方案该零件形状简单，是由圆弧和直线组成的。冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT13，孔中心与边缘距离尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用单工序落料模加工，且一次冲压成形。4.3 排样 在条料上冲裁时，工件之间以及工件和条料侧边之间的余料称为搭边。根据文献采用直排式的排样方式。由表2-15查得最小搭边mm，mm；条料的宽度:=3+24+72+24+3=126； 进距：h=24+2=30mm；根据公式： （4-1）得一个进距的材料利用率为： 4.4 进行必要的工艺计算该模具采用弹性卸料和下出件方式。08的抗拉强度为 。4.4.1 落料力根据文献11公式： （4-2） 其中：落料力(N)；抗拉强度(MPa)，取=295MPa； t材料厚度(MPa)，t=2mm；零件的毛坯的周长(mm)。通过分析计算知该零件的毛坯的周长L=294mm故 =(295×2×294)N=173.46×10N4.4.2 卸料力表4-1 卸料力、推料力和顶料力系数 钢料厚（mm） KK K0.10.60.090.10.14>0.10.50.040.070.0650.08>0.52.50.0250.060.050.06>2.56.00.0150.040.0250.05>6.50.0150.040.0250.03铝、铝合金0.030.080.030.07紫铜、黄铜0.020.06 0.030.09根据公式： （4-3）其中：F落料力(N)；K系数，取K=0.04。故 =(0.04×173.46×10)N=6.94×10N4.3.3推件力根据公式： （4-4）其中：F落料力(N)；K系数， K=0.055；n卡在凹模洞口的工件(或废料)数目。故=(1×0.055×173.46×10)N=9.54×10N4.4.4 选择冲床时的总压力选择冲床时的总压力为：F=F+F+F=(173.46+6.94+9.54)KN=189.94KN4.5 确定模具的压力中心按比例画出零件形状，选定坐标系XOY，如图3-1所示。因零件对称，故Xc，Yc都无需计算。故 压力中心坐标值为（0，0）图4-1 压力中心图4.6 计算凸、凹模刃口尺寸落料时，落料件的尺寸是由凹模决定的，因此应以落料凹模作为设计基准。查文献9，由表2-1得间隙值Z=0.16mm Z=0.20mm由于凹模结构相对复杂，尺寸在生产过程中有变大和缩小，所以用配合加工计算法来计算凹模。第一类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸；第二类：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸；第三类：凸模或凹模在磨损后基本不便的尺寸。第一类尺寸：（冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸-x）第二类尺寸：（冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸+x）第三类尺寸：冲裁件上该尺寸的中间尺寸±（1/8）根据公式 （4-5）其中：凹模尺寸(mm)；系数，按工件精度由文献12表2-7查得：=0.75；工件公差(mm)；则凹模各部分尺寸为：尺寸为72时，=（72-0.75×0.54）=71.595尺寸为120时，=（120-0.75×0.54）=119mm尺寸为R10时， mm尺寸为R24时， mm凸模工作部分尺寸按凹模配制，保证双面均匀间隙为mm。4.7 模具各主要零件设计4.7.1 凹模的厚度、壁厚及材料根据文献11经验公式： （4-6）计算凹模厚度其中：b工件最大外形尺寸,b=120mm；K系数,查表4-2得K=0.20 表4-2 厚度系数 板料厚度t/mmb/mm0.5123>3<500.300.350.420.500.60501000.200.220.280.350.421002000.150.180.200.240.30>2000.100.120.150.180.22故:=0.20X120=24mm，取mm。 根据公式： （4-7） 得凹模壁厚：C=2=48mm根据凹模厚度及工件尺寸,可以估算凹模的外形尺寸:长度、宽度和厚度:120×48×24 mm。由于在冷态下被加工材料的变形抗力较大且存在加工硬化效应，故凹模和凸模承受很大的载荷及摩擦、冲击作用。Cr12MoV具有优良的热处理性和耐磨性，且韧性较好，通过高温淬火，还具有一定的热硬性，所以凹模和凸模的材料选用Cr12MoV。4.7.2 垫板的采用与厚度是否采用垫板,视模座所承受的应力是否超过模座材料的许用应力而定.当压应力大于,则应采用垫板;反之,可以不加垫板.该工件落料凸模承压面尺寸如图4-2所示。模板承受的压应力: 4-2 凸模垫板根据公式： （4-8）得MPaQ235的=120160MPa，所以。可以不加垫板.但是考虑到模具的闭合高度,且垫板具有缓冲作用.故仍加垫板.其厚度取为12mm.4.7.3 卸料橡胶的自由高度根据零件材料厚度为2mm,冲裁时凸模进入凹模深度取1mm,维修时刃磨量为6mm,模具开启时卸料板极高出凸模压3mm.因此总的工作行程mm。根据文献16公式： （4-9）橡胶的自由高度：考虑到模具的闭合高度及卸料具体情况，可取mm。模具组装时,橡胶的预压量根据公式: （4-10）得mm橡胶的闭合高度mm取63mm橡胶的断面面积根据公式：D= （4-11） 其中F=189.94×10 ，P=23MPa 故 D=32mm4.7.4 上下模座的外形尺寸和厚度根据凹模外形尺寸确定下模座尺寸为：长度、宽度和厚度： 350×306×55（mm）相应确定上模座尺寸为：长度、宽度和厚度： 350×216×30（mm）卸料板的外形尺寸和厚度为：长度、宽度和厚度： 216×216×18（mm）4.7.5 上下模座的材料因为上下模座在工作中受到较大的冲击力，故选择HT200，它能够承受较大的载荷且，铸造性能好，由于石墨有一定润滑效果，HT200具有较好的减磨和耐磨性。4.7.6 模具的总体设计根据上述确定的方案及各步计算结果设计模具草总图，如图4-3所示.本模具采用手工送料，由于凸模断面比较复杂，考虑到加工方便，决定采用螺钉固定方式与模座和垫板相固定。 图4-3 复合模4.8 选择冲压设备由上面的计算结果可知：最大的冲压力为： KN；模具的最大闭合高度为： H=385mm；模具外形尺寸为： 355×306（mm）； 根据以上的资料根据文献14选择压力机的型号J21-250（开式可倾压力机），压力机的主要技术参数如下所示：公称压力/KN： 2500滑块行程/mm： 200行程次数： 30最大的闭合高度/mm： 500封闭高度调节量： 150工作台板尺寸/mm： 1200×800电动机功率/KW： 305 级进模的设计5.1 级进模的工作原理因为与落料同为分离工序，所以工作原理相似，其工作原理为在冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并对材料施加压力，使材料沿轮廓线分离，从而在工件上得到预期的孔。5.2 冲压件的工艺分析该工序是在材料为Q235上进行非圆形和圆形的冲孔加工，由于冲孔尺寸的工件外形尺寸均较简单，且生产批量不大，为缩短模具的制造周期，降低模具成本，而采用单工序模进行对零件的加工。5.3 计算冲压力 级进模冲孔力，推料力以及冲床的总压力计算同复合模。5.4 确定模具压力中心按比例画出零件形状，与落料模选定同一坐标系XOY。因零件孔对称，故Xc与Yc都不需计算。故压力中心坐标值为（0,0）5.5 确定选用级进模总体布局5.6 模具总体设计主要零部件设计5.6.1 模具主要零部件的设计a)凹模计算根据文献11，mm，mm，根据公式： （5-1） （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)。根据凹模厚度和壁厚及工件尺寸,可以计算凹模的外形尺寸:长度、宽度和厚度为mmb）凸模及相关组件的设计凸模组件有一般包括凸模、凸模固定板以及垫板等。对于该冲孔模采用的结构形式为台阶的形式，而凸模的一般固定方式为销钉和螺钉来固定。由于该冲孔零件的厚度比较大，所以对于该模具的材料要有较高的耐磨性能，并能够承受较大的冲裁力。所以选用了Cr12MoV为凸模材料，凸模工作部分的表面粗糙度为0.8mm其它的表面粗糙度为6.3mm。对于该模具而言，由于制件的尺寸比较大，所以采用凸模固定板的方式来固定凸模，凸模固定板的主要作用是在零件加工的过程中，对凸模起到一定的保护作用，并能够实现对凸模的固定作用。由凸模的主要尺寸及其结构教室凸模固定板的尺寸如下：按文献11经验公式: （5-3）mm可取凸模固定板的厚度为：mmc）凸模和凹模的材料由于在冷态下被加工材料的变形抗力较大且存在加工硬化效应，故凹模和凸模承受很大的载荷及摩擦、冲击作用。Cr12MoV具有优良的热处理性和耐磨性，且韧性交好，通过高温淬火，还具有一定的热硬性，所以凹模和凸模的材料选用Cr12MoV。d）卸料橡胶的自由高度:根据零件材料厚度为3mm,冲裁时凸模进入凹模深度取1mm,维修时刃磨量为5mm,模具开启时卸料板高出凸模压3mm.因此总的工作行程mm根据15公式: （5-4）橡胶的自由高度mm取mm模具组装时,橡胶的预压量根据公式: （5-5）mm橡胶的装配高度mm取40mm根据公式： D= （5-6） 得 D=53.96 D-橡胶外径e）上下模座的外形尺寸、厚度和材料根据凹模外形尺寸确定下模座尺寸为：长度、宽度和厚度：252×312×45(mm）相应确定上模座尺寸为：长度、宽度和厚度：252×312×30（mm）因为上下模座在工作中受到较大的冲击力，故选择HT200，它能够承受较大的载荷且，铸造性能好，由于石墨有一定润滑效果，HT200具有较好的减磨和耐磨性。卸料板的外形尺寸和厚度为：长度、宽度和厚度：252×312×18（mm）5.6.2 模具总体设计根据以上分析和设计计算，设计出级进模，如图5-1所示结构。图5-1 级进模5.6.3 模具的工作原理完成该工序时，零件的坯料在冲压过程中极易滑动，必须采取定位措施。具体的方法是采用固定销的方式来达到定位的效果。在零件加工时，可直接将坯料放在凹模上进行加工。这样的定位方式既安全又可靠。模具的总体结构如图5-1所示。上模座采用带柄的矩形模座，凸模采用固定板和螺钉和销钉固定在模座。下模部分由凹模、下模座等组成，通过螺钉和销钉固定。模具的工作过程：将落料后的坯料放在凹模上，与定位销接触，这样起到定位的作用。当模具下行时，凸模与坯料进行接触，使坯料充分的定位，继续下行时，使零件的各部位成形。上模回程时，通过橡胶回弹的作用，带动卸料螺钉，将工件弹出并完成该工序的加工。5.7 凸模校核根据文献16公式：凸模为圆形的公式： （5-7）凸模为非圆形的公式 ： （5-8）由于所选的凸模材料为Cr12MoV，根据表查得=9811569MPa.5.7.1 圆形凸模的校核a）11孔的凸模强度校核由上面的公式可知： （5-9）则MPa由于小于标准的许用应力，所以该凸模的强度符合条件。b）12孔的凸模强度校核由上面的公式可得：则MPa由于小于标准的许用应力，所以该凸模的强度符合条件c）15孔的凸模强度校核由上面的公式可知可根据公式计算则MPa由于小于标准的许用应力，所以该凸模的强度符合条件5.7.2 非圆形凸模的强度校核钣金槽的凸模是一个非圆形的凸模，所以它的强度校核可以用非圆形的凸模公式来校核。由公式： P=315×10 F=3.14×5.5+11×114=1349可得MPa （5-10）由于小于标准的许用应力，所以该凸模的强度符合条件。5.8 压力机的选择由计算结果可知最大的冲压力为 KN，模具的最大闭合高度为 H=176mm，模具外形尺寸为 860×483根据以上的资料，根据文献14选择压力机的型号JD21-160，压力机的主要技术参数如下所示：公称压力/ KN： 1600滑块行程/mm： 160行程次数： 40最大的闭合高度/mm： 450工作台尺寸/mm： 1120×710模柄孔的尺寸/mm： 70×80最大倾角度/º： 25º工作台厚度/mm： 130 电动机功率/KW： 116 三维建模6.1 冲件三维实体造型6.1.1 Pro/E三维设计概述a.组件几何只是被装配部件引用，而不是直接复制到装配部件中。这样就避免了组件几何数据的重复，减小了装配模型文件的规模，也为装配模型的修改与自动更新提供了可能。b.可以利用“自顶向下”和“自底向上”两种装配建模方法来完成产品的装配建摸与部件建模，在装配上下文中可以直接对组建几何进行创建和编辑工作，从而使产品的总体设计与详细设计可同步和穿插进行，部件之间的几何对象可以相互参照与引用，提高了设计效率与准确性。c.不管如何对装配进行编辑，始终保持组建与其装配之间的相关性，装配模型自动更新以反映被引用部件的最新版本，不需要设计人员人工干预。不需对装配所引用模型的几何对象进行编辑，就可以简化装配的图形表示，方便设计出多种方案的装配模型。d.通过指定组件之间的约束关系，在装配中可利用配对条件来对各组件来进行定位。而当组件模型发生改变时，也能保持这种定位关系不变。e.装配导航器提供了一种对装配结构的图形化显示，以方便对组件进行选择以及大多数装配编辑操作。f.在PRO/E的其它模块中同样可以利用装配。当装配模发生变化时，相应的平面工程图和树控加工刀轨也能保持相关性而自动更新。6.1.2 冲件实体模型的生成运用Pro/E进行零件的三维造型，可以轻松的创建3D实体模型，让设计的零件及其装配图具有真实的外观，根据材料的密度属性，可以计算出模型的质量，体积，表面积及其他的物理性质。实体建模的优势：如果模型更改了（如厚度变大了），则所有的质量属性都会自动更新。实体模型也可以检查公差或装配元件之间的间隙/干涉。Pro/E是一个以特征为主的实体建模系统，他把零件看成是由特征组成的，零件的设计过程就是特征的构造过程。其对数据的存取也是以特征为单元进行的，所有参数的建立都是为了完成特征的创建和特征之间的相互关系，每一个特征的改变都可能改变零件的形状。因此，特征是零件设计的根本。三维建模的特点：实体建模，基于建模，参数化，以模型为中心，相关性等。 图6-1 零件图6.2 产品三维建模方法6.2.1 实体建模方法实体造型技术能够精确的表达零件的全部属性，可以表达和处理模形的质量，重心，转动惯量等物理特性，在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM各应用模块的模型表达，使CAD/CAE/CAM的一体化成为可能。Pro/E实体造型技术是用点、曲线和曲面来创建模型，不同的实体之间没有相关性，也没有历史记载。6.2.2 参数化建模方法参数化建模方法是基于特征的体建模方法，下面列出其主要优点：a.基于特征：零件模型由具有一定几何形状的特征所组成，通过不同特征在一定位置约束下的不同组合而得到模型。特征可以是添加材料的，也可以是切除材料的。b.全尺寸约束：用尺寸参数来约束特征及其他几何对象的形状，通过尺寸约束来控制和修改几何形状，所有这些尺寸参数都是可调的变量参数。c.尺寸驱动：当需要修改几何对象的形状时，只要编辑与该形状相配的尺寸参数就可。d.全数据相关：模型的形状与其约束各几何对象的尺寸完全相关，几何实体之间也是相关的。几何对象相应的尺寸参数的修改将使同一模型在不同应用模块中的相关尺寸自动更新，不需要人工干预。6.3 Pro/E装配复合模装配图如图6-2所示图6-2 复合模装配图7. 加工仿真7.1.1运用 Pro/E软件进行仿真加工 Pro/ENGINEER是一款优秀的CAD/CAM软件，该软件将三维造型与数控加工紧密结合在一起，Pro/ENGINEER的CAM模块提供多种编程模块，包括铣削，车削，线切割和钻孔等。零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中，这对保证零件质量，提高生产率，降低生产成本都至关重要。 工序顺序的安排原则如下： A.先加工基准面，再加工其他表面。 B.一般情况下先加工平面，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序列定义加工NC制造概念代表着最终零件的Pro/ENGINEER设计模型为所有制造操作的基础。在设计模型上选取特征，曲面和边作为每一刀具的轨迹参照。要创建铣削序列，必须定义要铣削的几何体。制造提供几个允许将铣削几何定要为独立特征的刀具，然后可在制造模型内将此定义反复的应用于各个序列。Pro/ENGINEER提供了铣削体积快，铣削曲面，铣削窗口，钻孔组，基准特征等方法创建加工几何。高级加工模块的功能包括：3到5轴铣削、2到4轴车削、2到4轴线切割以及多轴铣削/车削。因而，NC高级加工选件除支持多轴铣削机床（4到5轴）和带活动刀具（铣/车）的多轴车床外，兼具生产加工选件和机械加工专家的功能。需要特别说明的是，成套NC加工选件允许设计人员为广泛的加工方法提供支持，同时拥有最大的柔性。 过程切削仿真通过在NC机器上仿真材料被切削的过程，成套NC加工选件可以让用户减少甚至消除使用实际零件进行编程验证的工作。它直接处理Pro/ENGINEER实体零件模型，并支持所有的加工操作:从3轴到5轴的铣削、车削和线切割，到多轴铣/车。NC编程人员和机械专家使用这一选项，通过预先查出编程人员的所有可能错误，来验证离散零件的加工程序。这样就减少了用实际零件进行验证的工作，从而省掉零件报废、加工工具损耗以及工具、夹具和压板损坏所需要的费用。7.2仿真加工路径图 图7-1 仿真加工路径图 （1） 图 7-2 仿真加工路径图（2） 7.3仿真加工图 图7-3 仿真加工图8.结论 本次设计的主要内容是链条连接板的二维图和模具设计以及三维图的设计。在设计过程中，我首先运用AutoCAD进行二维模型设计，并对零件模型进行参数化设计,然后运用Pro/E进行三维立体模型创建。紧接着，我开始模具设计，先通过设计计算来确定零件的相关结构尺寸，继而得到模具的总体结构，然后应用Pro/E软件设计出各副模具的零件三维模型，组成各副模具的总体装配模型。本次设计的主要特点是及应用了AutoCAD二维图设计软件又应用到了Pro/E三维造型设计软件。本设计的优点之一在于装配与工程图的相关性。只要将其中的一个零件图改变，那么装配图也将要随之改变，这样若有设计问题，修改将相当容易，大大提高了工作效率。本设计的第二个优点是利用了参数化设计的理念，进而提高了工作效率，节约了成本，降低了工作强度。 参考文献1 肖景荣，姜奎华冲压工艺学M北京：机械工业出版社，19902 钟毓斌. 冲压工艺与模具设计M. 北京：机械工业出版社，2000.3 郑可珵，张弘. 实用冲压模具设计手册. 北京：宇航出版社，1990.4 卢险峰. 冲压工艺模具学M.第1版. 北京：机械工业出版社,1998.5 童秉枢. 现代CAD技术M. 北京：清华大学出版社，2000.6 王芳. 冷冲压模具设计指导M.北京：机械工业出版社，2005.7 王孝培.冲压手册M. 北京:机械工业出版社，1998.8 涂光祺. 冲模技术M.北京:机械工业出版社,2002.9 冲模设计手册编写组. 冲模设计手册M. 北京：机械工业出版社，1988.10 马正元. 冲压工艺与模具设计M. 北京：机械工业出版社,1998.11 中国机械工业教育协会.冷冲模设计及制造M. 北京：机械工业出版社，200312 丁松聚. 冷冲模设计M.北京:机械工业出版社,1994.致 谢 本次毕业设计是对我大学四年所学知识的一次全面考验，它也是对即将走向社会的我们进行的一次有效的训练。回顾这场毕业设计，我觉得我获益菲浅。再设计开始时，我感觉无从下手，通过老师的指导以及在图书馆和网站上查阅大量的资料我有了初步的了解和认识。再后来通过指导老师的进一步讲解和系统的分析我充分认清了我所需要设计的模具工作原理和工作步骤，就这样我按照老师的指示和专业书籍的介绍开始着手进行初步的设计。几经周折我终于把整体方案和总体过程确定下来，在指导老师无数次的批改下我顺利的完成了这套方案。所以我认为这次毕业设计锻炼了我很多方面的能力，它使我面对困难不退缩，勇于克服困难。 在本次毕业设计的开始到结束一直得到老师的指导和帮助，使我能得以顺利完成并学到了很多知识，我想这对我以后走上社会工作岗位会有很大帮助。我的指导老师黄晓峰老师对我的设计给予了很大支持，在此我谨表示我最衷心的感谢。附 录 序号 名称 图号 图幅 数量1 复合模装配图 LTFH-00 A0 12 凸模固定板 LTFH-00-19 A4 13 导套 LTFH-00-10 A4 14 导柱 LTFH-00-11 A4 1 5 凸凹模固定板 LTFH-00-24 A4 1 6 凹模板 LTFH-00-21 A4 1 7 推块固定板 LTFH-00-20 A4 1 8 下模垫板 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
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