基于SolidWorks機床中心軸托架模具設計

1、需要圖紙研究的可咨詢3103064563，共同研究，自覺維護社會主義和諧社會，旨在共同交流進步，不涉及商業(yè)交流 基于SolidWorks機床中心軸托架模具設計作者：000000 指導老師：0000 機制（3）班 摘 要：本設計為機床中心軸托架的工藝分析與冷沖壓模具設計以及基于solidworks三維建模、動畫模擬的畢業(yè)設計。根據(jù)設計零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定其工藝方案，再根據(jù)工藝方案設計了四個模具共同完成制件的沖制，完成模具零件的設計選用并完成三維建模和主要零件的CAD二維零件圖紙的繪制，并在三維建模的基礎上用solidworks進行動畫模擬。 關鍵詞：模具設

2、計 機床中心軸托架 solidworks模擬加工 CAD零件圖 1 緒論沖壓是通過模具對板材施加相關力，使板材發(fā)生塑性變形，同時對板料施加剪切力使板材分離，從而獲得所需尺寸、形狀和性能的零件的加工方法。由于沖壓加工經(jīng)常在材料冷狀態(tài)下進行，因此也稱為冷沖壓。沖壓加工的原材料一般是板材或帶材，故也稱為板材沖壓。沖壓加工主要需要研究沖壓工藝和模具兩個方面的問題。沖壓加工有其自身的優(yōu)勢，其缺點在于沖模的結(jié)構(gòu)比較復雜，模具制造價格較高。因此沖壓加工一般只適用于大批量、單一品種的生產(chǎn)。目前為了解決這方面的問題，正在努力發(fā)展某些簡易沖模，如聚氨酯橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等，同時也在進

3、行沖壓加工中心等新型設備和工藝的研究。1.1 沖壓成形工藝與理論研究由于引入了計算機輔助工程（CAE），沖壓成形從原來對應力、應變?yōu)榍腥肟谶M行有限元分析，逐步發(fā)展到借助于計算機模擬和分析工藝過程以此實現(xiàn)優(yōu)化沖壓過程。對于沖壓毛坯設計也開發(fā)了計算機輔助設計，可以實現(xiàn)優(yōu)化對排樣或拉伸毛坯的設計。在現(xiàn)階段，沖壓成形已走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路，沖壓成形已從原來的實驗和經(jīng)驗階段慢慢的走向由沖壓理論指導的現(xiàn)代科學階段。很多研究機構(gòu)已經(jīng)開始進行沖壓成形性能和沖壓件成形難度的判定等的預測。1.2 沖壓加工自動化和柔性化為滿足大批高效生產(chǎn)的要求，在沖壓模具和設備上大量采用各種進、出料自動化裝置。至

4、于大型的沖壓件，還專門配置了機械手等自動化機械裝置，大大提高了沖壓件的品質(zhì)和效率。對于中、小件的大批生產(chǎn)，現(xiàn)在較多的應用多工位級進?；蚋咚賶毫C等。對于多品種生產(chǎn)現(xiàn)已成功的開發(fā)一套快速轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。此外，沖壓加工系統(tǒng)正在逐步的引入集成制造系統(tǒng)（CIMS），如沖壓加工中心，并且全面實現(xiàn)了設計、運輸零件及生產(chǎn)管理等自動化。2 工藝分析加工工藝的確定需要考慮多種因素，最重要的是要兼顧質(zhì)量與效率。下面將對托架的加工工藝選擇做詳細闡述。2.1 工件分析此模具用于加工下圖所示的機床中心軸托架，材料為08鋼。圖2-1根據(jù)所給出的的零件二維圖，首先在solidworks中運用參數(shù)化建模技術實現(xiàn)零件的三維建模，如右

5、圖2-2所示 圖2-2 工件三維圖 該工件是中心軸托架工件，10mm孔內(nèi)裝有心軸，托架通過4個5孔與機身連接，為保證良好的裝配工件，5個孔的公差等級均為IT9級，表面不允許有嚴重的劃傷，該零件選用08鋼，其彎曲半徑均大于該種材料的最小彎曲半徑，且工件精度要求不高，不需要校形，所有的孔可用高精度沖模沖出。因此，該零件還可以用冷沖壓加工成形。2.2 確定工藝方案根據(jù)給出的工件結(jié)構(gòu)進行詳細分析得出：沖壓該零件所需的基本孔為沖孔、落料及彎曲，其彎曲工藝方案有三種，因此，沖壓工藝方案可以有以下主要三種。方案一：首先為落料沖孔級進模沖制，然后為彎曲外部兩角同時預彎中間兩角45°，然后彎曲中間兩角

6、，最后沖4個5mm孔，彎曲部分如圖3-5所示。方案二：首先為落料沖孔級進模沖制（同方案一），然后彎外部兩角，然后壓彎中間兩角，最后沖4個孔（5mm，同方案一），如圖3-6所示。圖3-5 方案一工件變形路線圖 圖3-6 方案二工件變形路線圖方案三：首先落料沖孔級進模沖制（同方案一），然后直接壓彎四角，最后沖4個孔（5mm，同方案一）如下圖圖3-7 方案三工件變形路線圖2.3 工藝方案的比較綜合運用彎曲模成型原理和模具設計技術對上述三個方案進行比較，可以得出如下結(jié)論。1 方案一工序分散，所用模具、壓力機和操作人員較多，但是生產(chǎn)效率高，成產(chǎn)成本低廉，本設計針對中批量生產(chǎn)方案較為可行。方案二和方案一相

7、比，零件的回彈難以控制，尺寸和形狀不明確，且存在工序分散、勞動量大、占用設備的缺點。方案三的工序比較集中，占用設備和人員少，但是模具壽命低，工件表面有劃傷，厚度變薄，回彈不易控制，尺寸的控制不夠精確。通過比較可以得出，當進行中批量生產(chǎn)時宜選擇方案一。本次設計針對中量生產(chǎn)，故綜合各種因素，采用方案一。3 落料沖孔級進模設計3.1 條料寬度和排樣方式及材料利用率計算 為保證零件的精確，條料的強度和剛度，方便手工送料，采用單排有廢料排樣，差沖壓模具簡明設計手冊表2.26搭邊a和a1的數(shù)值的a=1.2mm,a1=1.8mm.由沖壓工藝與模具設計表2-14得=0.4mmm，查沖壓模具簡明設計手冊P18頁

8、，計算出條料標稱寬度B=(L+2a1+)0-=(30+2X 1,8) 0-0.4mm=340-0.4mm.式中：B-條料寬度，mmL-沖裁件垂直送料方向的尺寸，mma1-搭邊，mm-條料寬度公差，mm 考慮到定位方式為側(cè)刃定位，則應使條料標稱寬度增加1mm至3mm，則可取B=370-0.4，步距A=B+a=106mm+1.2mm=107.2mm對于材料利用率的計算，查百度文檔知道，鋼帶版的規(guī)格尺寸為厚度1.2mm至13mm，寬度700mm至1300mm,長度2000mm至12000mm，考慮到材料的充分利用，經(jīng)計算后在本設計中選取08鋼板規(guī)格為長X寬X厚=4200mmX1000mmX1.5mm

9、,在剪床上進行剪裁。則每塊鋼板剪裁成可用于級進模沖裁的塊數(shù)為4200/1050X1000/37=4X27=108塊，每塊可加工出的工件數(shù)為n,則n滿足n=1050-2a-(n-1)a1/106=1050-2x1.2-(n-1)x1.8/106,由此可得n=10.04,則可加工出10個工件，則材料的利用率為： =（10x108x30x106）/(4200x1000)x100%=81.77%排樣方式3.2 凸模和凹模的刃口尺寸計算 由于工件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以考慮采用凸凹模分開加工的方法制作凸凹模，這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸及公差。由于只有一個尺寸標注了公差，由公差表查的要求為

10、IT13等級，因此在這里均按照IT13等級要求。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，分開制造法計算刃口尺寸如下：1).落料件的基本尺寸計算 查沖壓工藝與模具設計教材表3-14，計算公式為：Dd=(Dmax-X) Dp=(Dd-Zmin) 其中： Dd,Dp-落料凹模和凸?；境叽?，mm -制件制造公差，mmZmin-最小合理間隙，mmX-因數(shù)查沖壓工藝與模具設計教材表3-2得間隙極限尺寸Zmin=0.15mm,Zmax=0.19mm,Zmax-Zmin=0.19mm-0.15mm=0.04mm.查沖壓工藝與模具設計教材表3-16，得：尺寸106mm:|+|=0.035mm+0.025mm=0.060mm.尺寸

11、30mm: |+|=0,025mm+0,020mm=0.045mm.均不滿足|+|<=Zmax-Zmin,考慮到該制件為簡單件取:=0.4(Zmax-Zmin)=0.016mm=0.4(Zmax-Zmin)=0.024mm=0.4mm,X=1則尺寸106mm: Dd=(Dmax-X) =105.6mm, Dp=(Dd-Zmin) =105.45mm 尺寸30mm: Dd=(Dmax-X) =29.6mm Dp=(Dd-Zmin) =29.45mm其中X由沖壓工藝與模具設計表3-15查的 ，由沖壓工藝與模具設計表3-16查的2)沖孔件尺寸計算 查沖壓工藝與模具設計教材表3-16，沖孔部分公

12、差=0.020mm，滿足|+|<=Zmax-Zmin。可查互換性與測量技術基礎表3-6知=0.4mm。dp=(d+X) X=0.75, =0.4mm. 則dp=10.30mm.dd=(d+X) X=0.75, =0.4mm. 則dd=10.45mm.3.3 沖裁力的計算與壓力中心的確定 在沖裁過程中，沖裁力是不斷變化的 。對于普通平刃刃口沖裁沖裁力F按照沖壓工藝與模具設計教材P48式（3-4）進行計算。F=KLt，式中：F-沖裁力，N L沖裁件的周長，mmt-材料的厚度，mm 材料的抗剪強度 ，MPaK-系數(shù)，常取K=1.3在本設計中，沖裁件周長L=（106+30）x 2+2R =136

13、 x 2 + 3.14 x 2 x 10 mm=334.8mm.材料厚度t=1.5mm，08鋼抗剪強度取350MPa.則沖裁本設計零件所需沖裁力：F=1.3x334.8x1.5x350N228.5KN.側(cè)刃凸模沖裁力很小，可以忽略。 壓力中心的確定：在沖裁時，為使模具能平衡工作，必須使模具壓力中心、模具導向部分的對稱中心和壓力機滑塊中心重合，否則在沖裁過程中要產(chǎn)生偏心力矩，從而使沖壓件外形扭曲，切口斷面質(zhì)量變壞，甚至會導致壓力機滑塊導軌和蜜桔的嚴重損壞。由于此次加工的工件較簡單，故可以利用幾何關系確定壓力中心。由F=KLt，其中L=L矩形+L圓，則沖裁落料與沖孔所需沖裁力的大小與其各自周長成正

14、比。式中L矩形 =（106+30）x 2mm=272mm,L圓=2R=62.8mm,L矩形：L圓=4.33:1。則因此可確定壓力中心位置，距離落料凹模幾何中心處31.35mm。3.4 沖壓設備的選擇根據(jù)沖裁力的大小，查沖壓工藝與沖模設計手冊表2-7，選取開式可傾壓力機J23-25B，其部分參數(shù)列舉如下：公稱壓力：250KN 滑塊行程：70mm 最大閉合高度175mm閉合高度調(diào)節(jié)量：60mm 模柄孔尺寸40X60mm3.5 側(cè)刃的設計查沖壓模具與簡明手冊15.74定位尺寸有關標準1) 側(cè)刃斷面長度等于步距，側(cè)刃的公稱尺寸等于步距的公稱尺寸，其偏差值一般為±0.01mm。則b=A=107

15、.2±0.01mm2) 側(cè)刃斷刃寬度B=610mm,取B=6mm.3) 側(cè)刃切下的料邊的寬度近似等于材料厚度，則所切料邊寬度取1.5mm4) 側(cè)刃的孔安側(cè)刃的實際尺寸配制來保證要求的單面間隙。5) 側(cè)刃的固定：采用壓配合固定。6) 側(cè)刃的數(shù)量：單側(cè)布置一個側(cè)刃，利用側(cè)刃進行送料定距。7) 考慮到t>1mm,側(cè)刃端面制成臺階式，沖裁時側(cè)刃端面的臺階部分先進入凹模進行導向，然后側(cè)刃沖裁，此時側(cè)刃的臺階部分平衡側(cè)刃單邊沖裁時產(chǎn)生的側(cè)向力，防止側(cè)刃折斷。側(cè)刃CAD簡圖3.6 落料凸模的設計從工件的外形形狀特點和加工方便等因素綜合考慮，將落料凸模設計為直通式，與凸模固定板的固定方式是壓入

16、凸模固定板內(nèi)。采用N7/h6配合。凸模裝入固定板后其頂面要與固定板頂面一起磨平。凸模長度一般根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定。本模具中，查沖壓模具簡明手冊2.5.6節(jié)。顯然可知落料凸模長度： H=L凸模固定板+L導板+L導料板+L自由長度式中L自由長度一般取1520mm，由于本設計采用導板進行凸模導向，凸模始終不與導板分離，則可取L自由長度=12mm.則H=24+20+4+12mm=56mm.落料凸模CAD簡圖3.7 沖孔凸模的設計與標準化本設計中凸模所沖的孔為直徑為10的圓孔 ，而且凸模是不需要特別保護的小凸模并且有導板起保護凸模的作用。所以沖孔凸模采用圓柱頭直桿圓凸模。查沖壓模具與簡明設計手冊表2.55，

17、得相關尺寸如下：D=10.0mm, H=5.0mm, D1=13.00-0.35mm, L=56+1.00mm, r=0.25mm.由于凸模比較細長并且沖裁件料厚1.5mm，因此有必要進行凸模承壓能力和抗縱向彎曲能力的校核。正常工作1) 凸模承壓能力的校核要使凸模正常工；作，必須使凸模最小斷面的應力不超過凸模材料的許用應力，即： =F/Amin 即AminF/對于圓形凸模有： dmin4 t/凸模最小斷面的壓應力，MPa t沖裁材料厚度，mm沖裁材料抗剪強度，MPa 凸模材料允用壓力，MPa查沖壓模具與簡明設計手冊P39得08鋼淬火硬度為5862HRC時，凸模導向時取=440470MPa, =

18、310380 MPa, 則：dmin4 t/=4.67mm，所以承壓能力足夠。2) 抗縱向彎曲力校核對于有導向裝置圓形凸模有： Lmax270d2/F½mmLmax允許凸模最大自由長度，mm d-凸模最小直徑，mmF-沖裁力，N其中F=KLt=1.3×62.8×1.4×350N=42.861KN 則：Lmax270×102/42861½mm=130mm。因此凸模抗縱向彎曲應力也符合要求。沖孔凸模CAD簡圖3.8 壓力機校核前面已選擇J23-25B型號開式可傾壓力機。最大閉合高度Hmax=175mm,閉合高度調(diào)節(jié)量：60mm.則Hmin

19、=115mm.模具閉合高度H0=30624204244012=160mm。滿足Hmax5H0Hmin 10mm.模柄孔尺寸為40×60mm。查沖壓模具簡明設計手冊表15.18選擇壓入式模柄A40×100mm.3.9 凸、凹模固定板與墊板凹模采用整體式，安排凹模在模架上的位置時是根據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)的，壓力中心必須與模柄中心線重合。凹模參數(shù)如下：凹模高度H=30 mm，凹模壁厚C=45mm，凹模寬度B=120mm，凹模長度L=92mm，按照沖壓模具簡明設計手冊標準化后考慮到凹模板與下模座用4個螺釘和4個圓柱銷固定，查沖壓模具簡明設計手冊P253P254，凹模上螺孔邊距最小為15

20、mm，最大為50mm，螺孔與圓柱銷孔一般取b2d即可?？紤]以上問題，查沖壓模具簡明設計手冊表15.57選取固定板規(guī)格：200mm×125mm×24mm.墊板依據(jù)沖壓模具簡明設計手冊表15。60，選取墊板規(guī)格為：200mm×125mm×6mm.材料用45鋼。3.10 導板的標準化選擇在導板模中，以導板對凸模導向，同時導板也對凸模進行卸料起固定卸料版的作用。導板對凸模采用H7/h6配合。導板厚度取凹模厚度（0.81）倍，在這里取導板厚度H=20mm。導板的選取可查沖壓工藝與模具設計選取規(guī)格200mm×125mm×20mm.材料選用Q235

21、鋼。3.11 導料板的設計本設計中，條料的送料方式是靠導料板向前導送以免條料送偏，為使條料從兩導料板間順利通過，兩導料板的間距要大于條料寬度0.21mm，導料板厚度查沖壓模具實用設計手冊表3-39取4mm。導料板之間距離是條料標稱寬度與和導料板與條料雙側(cè)間隙之和，則可取導料板之間距離為38mm.導料板可設計為230mm×83.5mm×4mm,材料選用Q235鋼。為了方便送料，增強可操作性，提高送料效率，現(xiàn)設計一個矩形板輔助送料，其參數(shù)為125mm×30mm×4mm,材料選用Q235鋼。3.12 標準模架的使用標準木架的選用依據(jù)為凹模外形尺寸，所以應該首先

22、計算凹模周界的大小，查閱沖壓模具簡明設計手冊由凹模高度和壁厚的經(jīng)驗計算公式得：凹模高度：H=Kb=0.28×106mm30mm.凹模壁厚：C=（1.52）H=45mm.凹?？傞L:L=（106+45×2）mm=196mm.凹模寬度：B=(30+2×45)mm=120mm.模架采用對角導柱模架，根據(jù)以上計算結(jié)果可由尹成龍主編沖壓模具課程設計指導書表一查的模架規(guī)格為：200mm×125mm×(140170)mm.I級精度的對角導柱模架。導柱導套H6/h6配合。模架上模座：200mm×125mm×40mm 模架下模座：200mm&#

23、215;125mm×50mm導柱： A28h6×150mm 導套：A28H6×100×38mm對角導柱上、下模架結(jié)構(gòu)以及其尺寸可沖壓模具設計實用手冊表5-77和表5-78查閱。3.13 螺釘和銷的選擇查閱機械設計手冊選擇如下：上模座、墊板和凸模固定板的固定：螺釘：M5×44,圓柱銷：6n6×60.導料板和矩形輔料版的固定：螺釘：M8×28.下模座、凹模、導料板和導板的固定：螺釘M5×44，圓柱銷：6n6×55.4 彎外角并預彎45度內(nèi)角4.1 毛坯展開尺寸計算毛坯的展開尺寸計算必須依據(jù)工件二維圖經(jīng)行計算,

24、由沖壓工藝與模具設計P129式（5-7）可得：L=L1L2/2×(rt)式中：L1，L2-直邊長度，mm r-彎曲半徑，mm -應變中性層位移系數(shù) L1L2=103mm r=1.5mm查沖壓工藝與模具設計P129表5-6知=0.33，則：L=L1L2/2×(rt) =103+/2×（1.5+0.33×1.5） =107.134mm。考慮到彎曲時板料纖維的伸長，實際毛坯長度取L=107mm4.2 彎曲半徑的說明查閱沖壓工藝與模具設計第五章知，彎曲半徑不能過大，過大會受回彈的影響，彎曲件的精度不宜保證。彎曲半徑也不能過小，過小時會產(chǎn)生拉裂。彎曲半徑應大于材料

25、的許可最小半徑，否則應采用多次彎曲并增加中間退火的工藝，或者是先在彎曲角內(nèi)側(cè)壓槽后在進行彎曲。4.3 直邊高度的說明查閱沖壓工藝與模具設計第五章知，應保彎曲件的高度不小于彎曲件厚度的2倍，即H2t，否則應先壓槽或加高直邊，彎曲后在切掉。4.4 孔邊距的說明彎曲時毛坯上有預先沖制的孔10mm,為使孔不發(fā)生變形必須使孔放置于變形區(qū)之外。彎曲件t=1.5mm2mm,則使Lt，中心孔10mm孔邊距計算可知為7.5mm>1.5mm，滿足要求。4.5 形狀與尺寸對稱性的分析當彎曲件不對稱時，因受力不均勻毛坯容易偏移，尺寸較難保證。為防止毛坯的偏移設計模具時可增加壓料板、定位銷等定位零件。本設計中工件

26、為完全對稱，因此可省去以上設計。4.6 彎外角的計算按照前述方案執(zhí)行，應先預彎兩45度內(nèi)角，預彎45度內(nèi)角和兩端外角工藝計算如下：凸模圓角半徑R/r=1.5/1.5=1,大于其最小圓角半徑 ，則r凸=1.5mm。由沖壓工藝與模具設計第五章圓角半徑選用原則可知，t=1.5mm2mm時，r凹=(36)t,顧可取r凹=4×1.5mm=6mm.彎曲凹模深度計算如下： 由專業(yè)知識儲備知道凹模深度L0要適當，若L0過小則使彎曲件兩端的自由部分長，回彈大且不平直。如果L0過大，則凹模用料過多且要較大行程的沖床，因此LO的大小必須要嚴格根據(jù)彎曲件的要求確定。通過幾何關系粗略計算如下：L=30mm，L

27、0=Lsin450=21.21mm.考慮到下一次彎曲會使工件變薄拉伸，故取L0=21mm，此時由于內(nèi)角的彎曲角度較小，故凸凹模的圓角半徑粗略設為r凸=10mm,r凹=20mm.參閱沖壓模具簡明設計手冊第三章彎曲可知，如果彎曲零件的角度不等于90度時。凸凹模的尺寸差值X與角度有一個正切關系：X=t·tan(900-)/2,因此可求得X=0.621mm，利用此X值便可以對凸凹模進行SolidWorks三維建模。當對V形件彎曲時，凸模與凹模之間的間隙是依靠調(diào)整壓力機的閉合高度來控制的，因此便不需要在設計制造模具時確定間隙。4.7 沖壓力的計算與壓力中心的確定由沖壓工藝與模具設計P130P1

28、31彎曲力計算知：1）：最大自由彎曲力計算最大自由彎曲力為：F自0.6kbt2b/(rt) 式中:k-安裝系數(shù)，一般取k=0.3 b-材料強度極限，MPab-料寬，mm t-料厚，mm其中08鋼b300MPa，b30mm, t=1.5mm, r=1.5mm.則由公式得：F自0.6×1.3×30×1.52×300/(1.51.5) N5265N 2)：校正彎曲力計算校正彎曲力遠遠大于自由彎曲力，其近似計算如下：F校qA 式中：F校-校正力，N q單位校正力，MPaA-工件被校正部分在垂直于凸模運動方向上的投影面積，mm經(jīng)過計算的A1683mm2,查閱沖壓工

29、藝與模具設計表5-9，可取q90MPa,則：F校qA1683×90N151470N3):彎曲時壓力機的壓力確定彎曲時壓力機的壓力可用式（5-14）計算FF自F校F為壓力機的公稱壓力，自由彎曲時校正彎曲力不計。校正彎曲時，校正彎曲力與自由彎曲力不是同時產(chǎn)生，且校正彎曲力比自由彎曲力大得多。因此只按校正彎曲力F校大小選擇壓力機。查沖壓模具簡明設計手冊表13.9開式可傾工作壓力機主要參數(shù)選取壓力機型號為J23-25，其公稱壓力為250KN。由于本設計中工件是完全對稱的，因此壓力機中心與工件幾何中心重合。4.8 模架設計與標準化模架包括上模架、下模架、導柱和導套。選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪

30、廓尺寸，在長度和寬度上都應該比凹模大3040mm，模板厚度一般等于凹模厚度11.5倍，還應該考慮到模架與壓力機的安裝關系，沖壓模具的閉合高度應大于壓力機的最小裝模高度并且小于壓力機的最大裝模高度。小型沖模常采用后側(cè)式、對角式等導柱型模架。因此根據(jù)以上諸多考慮，選用后側(cè)式導柱模架，其結(jié)構(gòu)及尺寸可查閱沖壓模具簡明設計手冊表15.2。選取I級精度的后側(cè)導柱模架型號為：模架160mm×100mm×(190225)mm上模座：160mm×100mm×40mm 下模座：160mm×100mm×50mm導柱：A25H6×180 導套：A2

31、5h6×90×384.9 模柄對于小型模具來說模柄用于固定上模，沖模的上模則通過模柄安裝在沖床滑塊上。本設計中可以選取壓入式模柄，模柄規(guī)格查沖壓模具簡明設計手冊表15.18選取規(guī)格為A50×110.材料選用Q235，其結(jié)構(gòu)尺寸也可以由表15。18中查得，采用壓入式安裝。4.10 閉合高度計算沖模的閉合高度是指沖模處于閉合狀態(tài)時上模板的上平面到下模板的下平面的高度，沖模設計時必須要讓沖模的閉合高度與壓力機的閉合高度相適應，即要滿足Hmax-5H0Hmin+10其中Hmax是指壓力機的最大閉合高度，單位mm。H0是指沖模的閉合高度，單位mm。Hmin是指壓力機的最小閉

32、合高度，單位,mm。計算沖模閉合高度時，對于彎曲沖模應考慮工件的料后t，在本設計中，沖模閉合高度可由下式計算：H0L下模座L上模座L凸模L凹模t210mm在前面，通過沖裁力大小已經(jīng)初選了J23-25型號的壓力機，其參數(shù)為Hmax220mm,Hmin160mm.滿足條件 Hmax-5H0Hmin+10。則壓力機選擇可靠。4.11 凸模的結(jié)構(gòu)設計凸模的結(jié)構(gòu)設計包括兩大部分內(nèi)容，凸模工作部分和安裝部分。其中直接完成沖壓加工的是凸模的工作部分，其形狀、尺寸都要根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸和沖壓工序性質(zhì)及特點進行相應設計。凸模的安裝部分在本設計中是與固定板結(jié)合后安裝在模座上的。凸模的安裝形式種類較多，考慮到凸

33、模安裝位置，凸模自身形狀及其工藝特性等因素，本設計采用安裝方式為壓入式固定法。4.12 凹模的結(jié)構(gòu)設計 以凸模實際尺寸為基準配作凹模，凹模的結(jié)構(gòu)及尺寸主要是為了與凸模相適應。根據(jù)凸模的結(jié)構(gòu)尺寸特點，設計出如下凹模的二維尺寸圖形及三維模型。4.13 墊板的設計與標準化查沖壓模具簡明設計手冊表15.60，選取矩形墊板，具體參數(shù)為125mm×80mm×6mm.材料45鋼，技術條件按JB/T7653的規(guī)定。4.14 凸模固定板查沖壓模具簡明設計手冊表15.57，選取矩形固定板，其規(guī)格為：125mm×80mm×20mm，材料45鋼或Q235A.F。4.15 導料板

34、的設計為了方便送料，保證送料不扭曲，現(xiàn)設計導料板。由于彎曲模的形狀不是規(guī)則的本次單獨設計導料板并用螺釘緊固于凹模上。導料板的高度H參考實用沖壓手冊選取，取H6mm。導料板厚度取材料厚度2.54倍，即導料板厚度為3.75mm6mm,取厚度為5mm，材料用45鋼。導料板的主要功能說明如下：單側(cè)導料，使工件單側(cè)緊靠導料板送料 ，導料板的前側(cè)90度彎角是用來定位工件起定位作用。工件利用導料板、凹模、導正銷進行定位，定位精度高，可操作性良好。4.16 導正銷的設計 導正銷可消除導正送料定位中的誤差，起到精確定位的作用。在本設計中，利用10mm孔進行定位，因此導正銷定位是最好的選擇。本設計導正銷安裝在凸模

35、中，凹模上的讓位孔采用通孔以排除可能產(chǎn)生的廢料等雜物。凹模讓位孔與導正銷的間隙Z取（0.060.1）t，因此可取Z0.1t0.15mm。導正銷直徑D10mm, 查閱沖壓模具簡明設計手冊P538P539有關導正銷的設計知識知：CDd 0 025mm。為了實現(xiàn)導正銷精確定位工件的目的，導正銷需要凸出凸模一定高度h。查沖壓模具簡明設計手冊表15.55知h(0.81)t，取h1mm。采用圓錐形凸模式導正銷，導正銷工作段直徑d DC10mm0.025mm9.975mm,則凹模上的讓位孔的直徑為：d 2Z9.975mm2×0.15mm10.275mm。導正銷的形狀與10mm凸模導正孔一致，只是頭

36、部增加了導正部分。導正銷材料選用T8A。導正銷二維圖及三維模型如下：4.17 螺釘和銷釘?shù)倪x擇螺釘是用來緊固模具零件的，沖模中多采用內(nèi)六角或者圓角螺釘，對 于小型和中型模具采用M3、M6、M8、M12等。沖模中圓柱銷其定位作用，圓柱銷一般承受錯移力。圓柱銷的使用一般采取2個及以上，布置時一般離模具刃口較遠，對于中小型模具一般選用d3mm、4mm、6mm、8mm、10mm等幾種尺寸。本設計中查閱機械設計教材選取如下：上模座和固定板連接螺釘為：內(nèi)六角圓柱頭螺釘M10×40.下模座和凹模連接螺釘為：內(nèi)六角圓柱頭螺釘M10×30,制出全螺紋。導板在凹模上的固定螺釘：內(nèi)六角圓柱頭螺釘

37、：M3×10.與上模座連接銷釘為：圓柱銷定6m6×55.與下模座連接銷釘為：圓柱銷定6m6×55.5. 彎內(nèi)角的設計5.1 彎內(nèi)角的計算前面已經(jīng)進行過外角的工藝分析計算，彎內(nèi)角的工藝分析計算與外角相同，其工藝分析計算如下：R/t=1 大于其最小圓角半徑，因此可取r凸=1.5mm，查閱沖壓模具與工藝設計凸凹模的圓角半徑選取規(guī)則，t=1.5mm2mm,則可取r凹=（36）t=(4.59)mm,取r凹=6mm.參閱沖壓工藝與模具設計教材書關于V形和U形彎曲凸凹模間隙論述知：對于U形彎曲間隙過大則制件精度低，而間隙過小則彎曲力增大，并且制件直邊薄而且模具壽命降低。可按C=

38、t+kt計算合理的彎曲凸凹模單邊間隙。式中：C-彎曲凸凹模單邊間隙,mm. t-材料厚度，mm. -材料厚度正偏差，mm. k-可查 實用沖壓技術手冊知k=0.05。則：C=tkt=1.500.05×1.51.575（mm）.5.2 彎內(nèi)角凸模與凹模寬度尺寸計算因為工件為內(nèi)形尺寸標注形式，則： Bp=（B+0.25）Bd=（Bp +2C）式中：B-彎曲件基本尺寸 -彎曲件制造公差 ，-凸凹模制造公差，按IT6IT8級公差選取查閱沖壓模具簡明設計手冊附錄3得，=0.21mm。查閱沖壓模具簡明設計手冊附錄1，選取凸凹模的制造公差為IT8級，則：=0.033mm。故：Bp=（B+0.25）

39、=（250.25×0.21）mm=25.0525mmBd=（Bp +2C）=(25.05252×1.575) mm=28.2025mm我們知道，機械是一門以實踐為基礎的課程，在制造過程中其尺寸需要按生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗進行修正，故尺寸修正如下：Bp25.052mm Bd28.2025mm 凸凹模長度等于彎曲件長度30mm，凸模高度比彎曲件高1520mm.凹模深度大于彎曲件深度。5.3 彎內(nèi)角的沖壓力計算與壓力中心的確定 最大自由彎曲力計算公式為：F自ckbt2b/(rt) 查閱相關參數(shù)如下：C=0.7（U形件），k=1.3，B=30mm，t=1.5mm,R=1.5mm, b=30

40、0MPa,F自=0.7×1.3×30×1.52×300/(1.51.5)N=6142.5N校正力公式為：F校qA，式中A=750mm2,取q=90MPa.因此：F校qA=750×90N67500N 彎曲工藝采用自由彎曲，則根據(jù)F壓力機F校和F壓力機F自，知F壓力機67500N=67.5KN.查沖壓模具簡明設計手冊開式可傾工作臺壓力機主要參數(shù)，選用壓力機型號為：J23-16A，公稱壓力為160KN，壓力機最大閉合高度Hmax180mm,最小閉合高度Hmin130mm。仿照彎外角的模具閉合高度計算得H0，滿足Hmax5mmH0Hmin10mm.故壓

41、力機的選擇可靠。 由于此時的工件仍為完全對稱，因此壓力中心可確定為與工件幾何中心重合。5.4 模架的設計與標準化模架包括上模架、下模架、導柱和導套四部分，模架的設計與標準化要考慮凹模周界以及模具閉合高度等因素。在此可參考彎外角的模架設計方法查閱沖壓模具簡明設計手冊表15.2選擇模架規(guī)格為：125mm×100mm×(140165)mm.I級精度的后側(cè)導柱模架。導柱導套采用H6/h6配合。上模座：125mm×100mm×30mm 下模座：125mm×100mm×35mm導柱型號：A22h6×150 導套型號：A22H6×

42、;80×285.5 模柄的選擇在本設計中采用壓入式模柄，查沖壓模具簡明設計手冊表15.18選取模柄規(guī)格為：A25×70，其結(jié)構(gòu)尺寸也可由表15.18中查的，采用壓入式安裝。5.6 凸模的結(jié)構(gòu)設計凸模的結(jié)構(gòu)設計要考慮凸模工作部分和安裝部分，凸模裝在下模座上采用與下模座過盈配合壓入模座中?？紤]到工件的一邊長度為30mm，因此可把凸模的長度設定為50mm，凸模的寬度在前面計算中已給出，Bp=25.052mm,凸模圓角半徑r凸=1.5mm.凸模的結(jié)構(gòu)尺寸設計和三維模型如下圖：5.7 凹模的結(jié)構(gòu)設計由彎曲內(nèi)角工藝計算知，凸凹模單邊間隙C=1.575mm,則凹模內(nèi)芯寬度為：Bp2C =

43、25.0522×1.575=28.2025(mm)。查實用沖壓技術手冊表3-12，凹模深度L=30mm，U形件彎曲的工作單元有凸臺壓校彎曲、校正彎曲以及自由彎曲，在本設計中采用自由彎曲工作單元。凹模壓入固定板與固定板采用N7/h6配合，凹模裝入固定板后其頂面要與固定板頂面一起磨平。凹模的結(jié)構(gòu)尺寸及其三維模型如圖所示。5.8 推件裝置的設計凹模裝在上模座中即采用倒裝時，彎曲后的零件卡在凹模中，必須借助推件裝置推出工件，使工件與凹模分離。因此推件裝置必須裝在上模上，通過沖床滑塊內(nèi)的打料機構(gòu)完成推件工作。本設計方案中采用剛性推件裝置，利用推件器和推桿將彎曲工件從凹模中推出。推件裝置由推件器

44、和推桿組成，現(xiàn)分別設計如下。1)：推桿的設計查沖壓模具簡明設計手冊表15.42選擇帶肩推桿，考慮到推桿的長度應高出壓力機滑塊模柄孔510mm，選取A8×130的帶肩推桿。材料45鋼，熱處理：硬度4348HRC。2)：推件器的設計推件器的設計取決于工件的形狀和尺寸特點，本設計中采用矩形推件器，長25mm，寬30mm,高15mm。推件器倒R5圓角，下面留出9mm深的導正銷讓位孔，孔直徑為10.275.上面留出4mm深的10mm孔，推件器與推桿采用過盈配合。5.9 定位裝置的設計彎曲內(nèi)角時的定位設計原理敘述如下：在進行彎內(nèi)角時采用橫向送料，在橫向設計擋料板進行送料約束，然后用10mm孔作為

45、導正孔利用導正銷實現(xiàn)精確定位。在垂直方向上工件與凸模接觸，由六點定位原理可知，工件實現(xiàn)了完全定位，且定位精確可靠 。1)：導正銷的設計導正銷與導正孔間隙配合，仿照前面彎外角的設計，利用10mm孔進行定位，導正銷與導正孔的配合間隙C=0.025mm，同彎外角導正銷的設計，導正銷應凸出凸模一定長度h，由于兩次彎曲都是對對同一工件操作只是工序不同而已，因此取h=1mm。彎內(nèi)角的讓位孔在推件器上，讓位孔與導正銷間隙Z=0.1t=0.15mm.對導正銷工作段直徑計算分兩種情況，在本設計中是已知導正孔直徑求導正銷的工作直徑d，查實用沖壓技術手冊錐形導正銷曲線可知，d=D-C=9.975mm,故推件器上的讓

46、位孔直徑為d+2C=10.275mm。在本設計中沿用彎外角的設計方法，將導正銷安裝在凸模上，凸?？偢邽?0mm，導正銷需凸出凸模高度h=1mm,因此導正銷的非錐形部分長度為51mm，錐形部分采用300角。2):導料板的設計為使條料順利通過 ，導料板間的距離應等于條料的最大寬度加上一間隙值，與彎外角一樣采用1mm間隙。導料板的高度H查沖壓模具設計實用手冊表5-39導料板的高度表有H=6mm。采用分離式結(jié)構(gòu)，導料板通過螺釘安裝在凸模上對工件經(jīng)行約束。導料板的厚度為料后的兩倍為3mm。5.10 凹模固定板的選擇查沖壓模具簡明設計手冊表15.57，選擇固定板規(guī)格為：80mm×63mm

47、5;24mm。材料選用45鋼。5.11 螺釘及銷釘?shù)倪x擇上模座和凹模固定板連接螺釘為：內(nèi)六角圓柱頭螺釘M10×30，公稱長度小于表中數(shù)值，制出全螺紋。上模座和凹模固定板采用銷釘定位：圓柱銷6m6×45.下模座與凸模連接螺釘為：內(nèi)六角圓柱頭螺釘M8×30.下模座與凸模采用銷釘定位：圓柱銷5m6×40.導料板與凸模連接螺釘：內(nèi)六角圓柱頭螺釘M3×10，公稱長度小于表中數(shù)值，制出全螺紋。6. 沖4×5mm孔6.1 沖裁工藝力的計算與壓力中心的確定查閱沖壓工藝與模具設計教材P48P49知：在沖裁過程中沖裁力的大小是不斷變化的，沖裁力是指板料作

48、用在凸模上最大拉力對普通平刃刃口的沖裁，其沖裁力F按F=KLt,仿照前面對沖裁力的計算，這里省略計算過程直接給結(jié)果：F=KLt=1.3×135.6×1.5×350N=85772N=85.722KN卸料力采用經(jīng)驗公式Fs=KsF,Ks為卸料系數(shù)，Ks=0.040.05,取Ks=0.05,則卸料力Fs=0.05×85.72KN4.3KN。則在沖裁中所需沖裁總力F總=FsF90KN。根據(jù)F壓力機F總知F壓力機90KN，查尹成龍主編沖壓模具設計課程指導書開式可傾工作臺壓力機主要參數(shù)，選用壓力機型號為J23-10，公稱壓力為100KN,壓力機的最大閉合高度Hmax

49、=180mm，最下閉合高度Hmin=120mm。由于所沖4×5mm孔是關于工件幾何中心完全對稱的，則壓力中心與工件幾何中心重合，即模柄孔軸線與10mm孔軸線相重合。6.2 凸凹模刃口尺寸計算采用分別加工凸凹模方法，保證|p|d|ZmaxZmin.沖孔件一般保證精度IT14級，考慮到與10mm孔的精度保持一致，在這里取精度等級IT13級。查互換性與測量技術基礎表3-6簡單形狀沖裁時5mm的極限偏差=0.3mm。磨損因數(shù)X查沖壓工藝與模具設計教材P55表3-15，得X=0.5,由表3-14凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計算公式得：dp=(dX) dd=( dXZmin) 查沖壓工藝

50、與模具設計表3-2知Zmax =0.15mm，Zmin =0.19mm。表3-16知p =0.02mm, d = 0.02mm。 間隙校核：|p|+|d|=0.04mm，ZmaxZmin=0.04mm.滿足條件。則：dp=(dX) 5.15mm. dd=( dXZmin) 5.3mm6.3 凸模的設計圓形凸模已趨標準化，參閱沖壓模具簡明設計手冊表2.54選取I型圓凸模，凸模長度計算參閱沖壓模具簡明設計手冊P38頁論述知L =20（1520）mm，取40mm.標記為：BI5.15×40.凸模與凸模固定板采用壓入式安裝，配合為H7/m6,凸模頂面與固定板頂面一起磨平。凸模的強度校核仿照前

51、面的校核即可，這里不在贅述，經(jīng)校核凸模強度滿足。6.4 凹模的設計考慮凹模有磨損和沖件質(zhì)量的保證，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取6mm，凹模采用直通式以方便廢料的排除，考慮到排料的方便將凹模工作部分以外的孔擴至8mm。對于非標準尺寸的凹模一般不做強度校核，查沖壓模具設計實用手冊P34頁用下列經(jīng)驗公式確定其尺寸:凹模高度H=KB, 凹模厚度C=(1.52)H,系數(shù)K=0.4。則得：H=6mm，C=10mm?？紤]到凹模工作部分的孔間距為長36mm,寬15mm,查沖壓模具設計實用手冊表2.42，凹?？走吘嗟囊笈c表2.44螺孔到凹模外緣距離最小尺寸要求，將凹模外形尺寸設計成L×B

52、15;H=60×30×40(mm).6.5 凸模固定板與墊板的選擇查沖壓模具設計簡明手冊表15.57，選取規(guī)格100×63×20（mm）,材料45鋼。墊板的選用與否可查沖壓模具設計實用手冊表5-95知沖制工件為08鋼，模座材料為HT250時，沖孔直徑5mm，凸模承受面直徑為11mm,t=1.5mm,此時從表中可看出可以不加墊板。6.6 定料銷的設計查沖壓模具簡明設計手冊表15.56定料銷結(jié)構(gòu)尺寸，t=12mm時，定位銷頭部高度h=t1mm=2.5mm。D =10mm,定位銷頭部直徑D =D 0.15=9.85(mm),定位銷下部直徑d取6mm,定位銷下部

53、的高度H=1.5d=9mm。6.7 卸料板的設計采用固定卸料板，在做夾具課程設計時采用旋轉(zhuǎn)夾緊工件的方案，由此可利用這種思路來設計卸料板對工件進行卸料，旋轉(zhuǎn)卸料板使之在不同的位置時分別實現(xiàn)工件的放入與對凸模卸料的功能。材料選用45鋼。6.8 標準模架的選擇選擇后側(cè)導柱模架，I級精度，根據(jù)凹模尺寸查沖壓模具簡明設計手冊表15.2，選取100×63×(140165)mm,模具閉合高度H0=H凸模固定板H凹模H自由H上模座H下模座H卸料板H凸模進入量20402030406-4=152(mm)滿足Hmax-5H0Hmin+10。導柱導套采用H6/h6配合。上模座：100×

54、63×30(mm) 下模座：100×63×40(mm)導柱：A18h6×130(mm) 導套：A18H6×70×28(mm)6.9 模柄的選擇本設計采用壓入式模柄，查沖壓模具簡明設計手冊表15.18選取模柄規(guī)格為A25×70.其結(jié)構(gòu)尺寸可由表15.18查的，采用壓入式安裝。6.10 定位板的設計考慮到對工件的定位方便，現(xiàn)設計定位板，定位板通過螺釘與圓柱銷和凹模連接。定位板和凹模對工件初定位，然后定位銷進行精確定位，此方案定位精度高，方便操作。6.11 螺釘和銷的選用上模座和凸模固定板連接： 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M10×

55、30， 圓柱銷：6m6×40.下模座和凹模固定板連接： 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M8×30.定位板和凹模的連接： 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M2×10. 圓柱銷：2m6×6.卸料板和凹模的連接： 內(nèi)六角圓柱頭螺釘M2×12.7 基于SolidWorks的模具運動模擬及三維裝配圖7.1 落料沖孔級進模落料沖孔級進模三維裝配落料沖孔級進模動畫模擬7.2 外角模外角模三維裝配外角模動畫模擬7.3 內(nèi)角模內(nèi)角模三維裝配內(nèi)角模動畫模擬7.4 沖孔模沖孔模三維裝配沖孔動畫模擬結(jié)論通過本次畢業(yè)設計，綜合運用了大學四年學習的機械設計、機械原理、材料力學等諸多課程理論知識，也是大學期間第一次做與實際生產(chǎn)相關的設計，這次設計比以前多考慮了幾個維度，不單單是通過公式計算出數(shù)據(jù)，推出各個零件尺寸，這次設計還考慮了模具的應用場景，將應用場景和計算相結(jié)合得出最終尺寸。通過此次設計，進一步加深和鞏固了我學習的知識，結(jié)合以前做的課程設計，逐漸樹立了我自己的設計思想，也增強了我發(fā)現(xiàn)問題、分析問題到進一步解決問題的能力。在整個設計過程中讓我對這一點深有感觸，遇到問題時一定要積極的查詢資料，資料查詢不到要積極主動地請教指導老師，一定不能自我猜測，隨意胡謅出一些數(shù)