链片冲孔落料复合模设计.docx
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链片冲孔落料复合模设计
ANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY
本科毕业设计说明书
链片冲孔、落料复合模设计
ChainPiecePunching－BlankingpoundDieDesignandAnimation
系〔院〕名称：
机械工程系
专业班级：
材料成型与控制工程
学生某某：
李义锋
学生学号：
指导教师某某：
指导教师职称：
2010年5月
毕业设计〔论文〕原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人X重承诺：
所呈交的毕业设计〔论文〕，是我个人在指导教师的指导下进展的研究工作与取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得某某工学院与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解某某工学院关于收集、保存、使用毕业设计〔论文〕的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计〔论文〕的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计〔论文〕的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的局部或全部内容。
作者签名：
日 期：
链片冲孔、落料复合模设计与动画制作
摘要：
本课题研究链片冲孔、落料复合模具的设计与利用CATIA软件进展三维动画制作。
首先对零件图进展工艺分析，在工艺分析的根底上确定冲孔、落料复合模具的冲压工艺方案和排样设计方案；用凸凹模配合加工的方法，进展工作零部件工艺尺寸计算；冲压工艺方案确定后，设计模具的类型和结构，本模具采用了冲孔、落料的倒装复合模结构；考虑到零件的结构工艺特点，本模具采用后侧导柱模架，由于零件的精度要求不高，采用
级精度的模架；选用开式双柱可倾式压力机；完成这些工作后，进展具体零件、部件的设计；最后本课题利用CATIA软件绘图：
在绘制二维草图的根底上绘制三维实体零、部件，然后进展模具的装配并进展模拟仿真，最后将三维视图，转换成二维工程图。
关键词：
冲孔落料复合模CATIA动画制作
ChainPiecePunching—BlankingpoundDieDesignandAnimation
Abstract:
Theissueofchain-chippunching,blankingdiedesignanduseofpositeCATIAsoftware3Danimation.Firstofallpartsdiagramprocessanalysis,processanalysisbasedontheidentifiedpunching,blankingpounddiestampingprocessplanandlayoutdesign;withthepunchwiththeprocessingmethod,processsizecalculationofworkingparts;Pressprocessplanisconfirmed,wecandesignthetypeandstructureofthemold,themoldusedpunching,blankingflippositemodelstructure;teststructuretakingintoaccountthetechnicalcharacteristicsofparts,themoldwiththerearpillarsets,aslessprecisionparts,youcanuseI-levelprecisionmold;pletethework,carryoutspecificparts,ponentsdesign;thefinaldrawingofthesubjectusingCATIAsoftware:
Inthedrawingtwo-dimensionalsketchesdrawnonthebasisofzero-dimensionalentities,ponents,andthenmoldtosimulatetheassemblyandfinallytothree-dimensionalview,convertingtwo-dimensionaldrawings.
Keywords:
Punching;blanking;pounddie;CATIA;simulation
引言
冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。
冲压件的质量、生产效率以与生产本钱等，与模具设计和制造有直接关系。
模具设计与制造技术水平的上下，是衡量一个国家产品制造水平上下的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
我国的冲压模设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。
这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具与高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。
轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。
虽然在设计制造方法和手段方面已根本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。
本课题研究链片冲裁复合模具的设计与利用CATIA进展三维动画制作。
通过链片冲裁复合模的设计掌握冷冲压成型的根本原理掌握冲压工艺过程设计和冲裁模设计的根本方法，运用所学的根本知识分析和创造性的解决生产中常见的问题，工艺与模具方面的问题；合理选用冲压设备；了解冲压成型新工艺，新模具与其最新开展动向。
由于此链片冲压件结构工艺简单，所以采用冲孔、落料复合模，此复合模可采用倒装结构，冲孔的废料可以从压力机的工作台孔中漏下，故操作方便。
当滑块到达上死点时，冲出的工件靠刚性推件装置推出，所以无论从生产的工艺角度，还是从经济角度，采用冲孔、落料复合模生产较好。
CATIA软件是一个集成化的CAD/CAM/CAE系统软件，他为工程设计人员提供了非常强大的应用工具，而这些工具能对产品进展设计、工程分析、绘制工程图以与控制编程加工等操作。
随着版本的不断更新和功能的不断扩大，CATIA扩展了软件的应用X围，面向专业化和智能化开展。
本课题通过CATIA三维动画制作，学习利用CATIA进展二维草图设计，三维建模和装配模组等的应用，真正将CATIA运用于实际产品设计中去。
第1章工艺方案设计
材料：
Q235厚度：
1mm批量：
大批
1.材料：
该零件的材料为Q235，其冲压性能较好。
2.零件结构：
该制件仅有落料、冲孔两个工序特征，形状简单，成型容易没有极限冲裁特征，适合冲裁。
3.尺寸精度：
零件图上尺寸均未标注尺寸公差，属未注公差尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差，经查公查表，各尺寸公差为：
1.2工艺方案设计
对于本工件而言可拟定三种工艺方案
表1.1工艺方案与结构特点
序号
工艺方案
结构特点
1
单工序模生产落料、冲孔
模具结构简单但需要两道工序、两道模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产需要，且两道工序中的定位误差，将导致孔心距尺寸精度难以保证。
2
复合模生产落料、冲孔复合
同一副模具完成两道工序，大大减小了模具规模降低了模具本钱，提高生产效率，也能提高压力机等设备的使用效率，操作简单方便，适合大批，量生产；能可靠地保证中心距尺寸精度。
3
级进模生产
同一副模具不同工位完成两道工序，生产效率高，模具规模相对第二种方案要大一些，模具本钱高，两工位之间定位精度非常高，否如此无法保证孔心距尺寸精度。
由于此链片冲压件结构工艺简单，所以采用冲孔、落料复合模，此复合模可采用倒装结构，冲孔的废料可以从压力机的工作台孔中漏下，故操作方便。
当滑块到达上死点时，冲出的工件靠刚性推件装置推出，所以无论从生产的工艺角度，还是从经济角度，采用冲孔、落料复合模生产较好。
本模具采用导料销导料、挡料销定位、手工往复送料即可满足各尺寸的精度要求，所以采用无侧压装置的直接有废排样。
查表得
1.制件之间的搭边值
mm，可取3mm
2.制件与条料之间的搭边
mm，可取2mm
3.由于本工件的特殊结构首件和条料边缘取6mm
4.步距为
〔1-1〕
5.条料宽度
〔1-2〕
6.2
〔1-3〕
确定的排样图如图1.2所示。
图1.2排样图
第2章工艺计算
查相关手册知Q235的
=450Mpa。
1.落料力
〔2-1〕
2.冲孔力
〔2-2〕
3.总冲裁力
〔2-3〕
4.卸料力
本模具选用活动卸料板，并选用橡胶弹簧
查表得Kx
Fx=Kx
〔2-4〕
5.推件力
查表得n=1Kt
Ft=nKt〔2-5〕
6.压力机公称压力确实定
Fz=F+Fx+Ft〔2-6〕
如图2.1所示：
假如选择垂直与水平两条中心线为坐标原点。
明显该处就是该模具的压力中心。
有压力机公称压力
Fz=F+Fx+Ft（2-7）
可初选压力机：
J23-25
为开式双柱可倾压力机，主要技术参数：
公称压力：
250KN
滑块行程：
65mm
最大闭模高度：
270mm
闭合高度调节量：
55mm
模柄孔尺寸：
40×60mm
垫板尺寸：
50mm
依据复合模结构特点，刃口尺寸最好采用配合加工方法。
其中有公查表可知
查相关手册知冲裁间隙Zmax=0.14mmZmin
该制件外形尺寸是通过落料工序获得；故以凹模为基准，内形尺寸通过冲孔工序获得，故以凸模尺寸为基准；对于
尺寸，磨损后凹模尺寸变大，按一般落料凹模尺寸的计算。
凹模尺寸计算
对于
Ad=（Amax-x△）
=
=
mm（2-8）
Ap=Ad-Zmin（2-9）
不标注公差，标注凸模刃口尺寸，按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为Zmin~Zmax
对于
Ad=（Amax-x△）
=
=
mm（2-10）
Ap=Ad-Zmin（2-11）
不标注公差，标注凸模刃口尺寸，按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为Zmin~Zmax
凸模刃口尺寸计算
对于
冲孔时应以凸模为基准件来配作凹模。
凸模刃口尺寸的计算与凹模相似。
Ap=（dmax-x△）
=
=
mm（2-12）
Ad=Ap+Zmax（2-13）
中心距尺寸计算
中心距尺寸按双向偏差标注：
L42=42
mm（2-14）
第3章模具类型和结构设计
3.1确定模具类型
冲模的类型与冲模的冲压工艺方案相互对应，两者都是根据生产批量、零件形状和尺寸、零件质量要求、材料性质和厚度、冲压设备和制模条件、操作条件等确定。
所以冲压工艺方案确定后，冲模的类型根本上也就确定了。
零件的形状、尺寸、质量要求也是确定模具类型重要依据。
复合模可以冲尺寸较大的零件，但材料厚度、孔心距、孔边距有一定限制；级进模适用于冲小型零件，尤其形状复杂的异型件，但级进模轮廓尺寸压力机台面尺寸的限制；单工序模不受零件尺寸和板厚的限制。
复合模冲压比单工序模具的冲件质量好；而级进模的冲压件质量一般介于单工序模与复合模之间。
由本工件工艺分析可拟三种方案：
一．落料、冲孔，单工序模模具结构简单但需要两道工序、两道模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产需要，且两道工序中的定位误差，将导致孔心距尺寸精度难以保证。
二．落料冲孔复合模具结构简单但需要两道工序、两道模具才能完成零件。
加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产需要，且两道工序中的定位误差，将导致孔心距尺寸精度难以保证。
三．级进模同一副模具不同工位完成两道工序，生产效率高，模具规模相对第二种方案要大一些，模具本钱高，两工位之间定位精度非常高，否如此无法保证孔心距尺寸精度。
由于此链片冲压件结构工艺简单，所以采用冲孔、落料复合模，此复合模可采用倒装结构，冲孔的废料可以从压力机的工作台孔中漏下，故操作方便。
当滑块到达上死点时，冲出的工件靠刚性推件装置推出，所以无论从生产的工艺角度，还是从经济角度，采用冲孔、落料复合模生产较好。
模具类型确定后，还要确定模具的具体结构形式。
主要包括送料与定位方式确实定、卸料与出件方式确实定、工作零件的结构与其固定方式确实定、模具精度与导向型式确实定。
对于复杂的弯曲模与其它需要改变压力方向和工作零件运动方向的模具还要确定传力和运动的机构。
冲模的结构形式很多，设计中将各种结构形式的特点与适用场合与所设计的工艺方案与模具类型的实际情况做全面的比拟分析选用最适宜的结构形式，并针对性的进展必要的改良和创新，尽量设计出最优的工艺方案。
需要注意的是：
满足质量与工艺要求的前提下，模具结构设计中应该充分注意其维护、操作方便与安全性。
如前所述该模具采用复合模结构，制件结构有两个孔采用正装式复合模，如此冲孔废料制件落料的废料均落在凹模外表，将导致去除困难，而降低生产效率，增大劳动强度；同时由制件精度可知其平直度要求不是很高主要靠加工精度保证，无需采用上下卸料结构，由此设计了如下列图的倒装式复合模结构。
为保证制件较高的位置公差要求，上下模之间采用后侧导柱、导套的准确定位〔标准模架〕工作零件之间的安装位置要求较高，主要靠加工精度保证，条料采用手动送料，进入模具内依靠导料销，保证送进导向，挡料销保证定距精度。
冲裁完成后。
推件装置将卡在落料凹模与冲孔凸模之间的冲件推落在下模上面；而卡在凸凹模内的冲孔废料是在一次次的冲裁过程中，由冲孔凸模逐次向下经漏料孔从下模推出；安装了橡胶弹簧的弹性卸料装置将箍在凸凹模上的条料卸下。
考虑到零件的结构工艺特点，本模具采用后侧导柱模架，导柱分布在模座的后侧且直径一样。
并且具有工作面敞开，操作方便的优点。
适于小型冲模。
由于零件的精度要求不高，可以采用
级精度的模架。
第4章模具零件、部件的设计
4.1主要工作零件设计
冲孔凸模设计
考虑到该凸模的刃口尺寸较小，采用直通式强度不够，所以设计成如下列图的阶梯形式，其固定方式采用倒挂台式。
圆形凸模加工比拟方便可采用，车、外圆磨等加工手段实现。
材料选用Cr12MoV，热处理硬度为60-62HRC，参看/T7653-1994。
凸模设计图如图4.1所示。
。
一般不宜过长，否如此往往因纵向弯曲而是凸模工作时失去稳定。
致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量与精度降低，严重的甚至会使凸模折断。
所示一般取决于冲件的厚度t，还要考虑到由于安装凸模固定板，落料凹模等所需的长度，最后还要考虑修模余量，凸模进入凹模的深度等，最终尺寸
为50.5mm。
推件块
落料凹模
凸模固定板
凸模
凸凹模的设计
冲孔凹模尺寸和落料凸模尺寸均采用配合加工方法。
其外形尺寸较大，为方便外形磨削加工，设计成直通式，采用面与面的定位方式。
材料选用Cr12MoV因结构较复杂，为了尽可能减少磨损，热处理硬度略比凸模高，为62-64HRC。
技术条件按GB/T7653-1994。
此凸凹模刃口平面外形尺寸按工件外形尺寸设计，两孔与外轮廓之间满足最小壁厚要求，凸凹模直刃口高度H≥6-9mm，总体高度由模具结构决定，如图4.3需要知道凸凹模固定板、橡胶弹簧，与卸料板的高度后才能确定，设计最终高度为。
图4.3凸凹模高度确定
落料凹模设计
落料凹模采用矩形板状结构，直接通过螺钉、销钉与上模座固定。
凹模刃口采用直刃壁结构。
销钉孔装模、试模后配钻。
因采用推件块推件方式，所以凹模凹模孔口为直通式，可以采用线切割加工成型，上部需留有推件块运动的空间，加工成台阶孔。
材料选用Cr12MoV，热处理硬度为60-62HRC，凹模直刃口壁厚
凹模厚度
，凹模壁厚C=〔1.5-2〕Hd，K为系数，经查表K=0.22，b为冲裁件最大外形尺寸。
其它零部件设计
推件装置设计
本模具采用打杆和推件块，如图4.4所示。
图4.4推件装置
打杆选用标准件参见。
推件块将工件从落料凹模中推出，与落料凹模相对应。
其外形尺寸与工件外形尺寸相对应，台肩高6mm。
推件块与凸凹模的配合：
冲裁件的内形尺寸较小，外形尺寸相对简单时，推件块外形与凹模之间可间隙配合H8/h6，推件块内孔与凸模采用非配合工序〔外导向〕。
凸凹模固定板与凹模垫板的选用
凸凹模固定板与凹模垫板均选用标准件，其外形尺寸与凹模一致。
凸凹模固定板的作用是将凸凹模固定在下模座的正确位置上。
其外形尺寸与落料凹模外形一致，厚度可取凹模厚度的60%-80%。
固定板与凸凹模之间为H7／n6的配合压装后将凸模端面与固定板一起磨平。
8A
凹模垫板作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤，垫板的外形尺寸也应与凹模外形一致，厚度可取凹模厚度的60%-80%。
垫板160×100×8mmGB／T7643.3材料45钢。
卸料装置设计
当冲模完成一次冲裁后把条料从凸凹模上卸下，本模具采用弹性卸料装置如图4.5所示
图4.5卸料装置
弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉，和弹性元件〔橡胶〕组成。
弹性卸料板具有卸料和压料双重作用，用于冲制薄件，提高工件的平面度，其平面外形尺寸等于凹模外形尺寸，厚度取凹模厚度的0.6-0.8倍。
卸料板尺寸为160×100×14mm。
橡胶弹簧的选用与设计
首先橡胶弹簧必须满足压力要求
F预≥F卸〔4-1〕
式中F预—橡胶在预压缩状态时的预压力
F卸—卸料力
橡胶所能产生的压力
F=AP〔4-2〕
A为相交的横截面积
P相交的单位压力MPa，与橡胶的压缩量、形状尺寸与大小有关。
橡胶板的压缩量不能太大，否如此会影响压力和寿命，为使橡皮垫耐久工作最大压缩量不能超过其厚度的45%，与压缩量为其厚度的10%-15%橡胶高度。
=
=16—〔4-3〕
取16mm
H工—橡胶工作高度即压缩量
H0—橡胶自由高度
H预〔4-4〕
H预—橡胶预压缩量
H=H0-H
〔4-5〕
H装=橡胶装模高度
挡料销与导料销的选用
复合模多采用导料销，本模具采用固定导料销导料，条料导靠着挡料销的一侧送进，采用固定挡料销定位，导料销选用2个，挡料销一个，安装在卸料板上，其布局如图4.6所示。
图4.6导料销、挡料销分布图
挡料销和导料销的结构形式与尺寸一样，可选用标准件，参考／T7653-1994如图4.7所示。
图4.7导料销、挡料销
紧固零件的选用与安装
模具的紧固与安装如图4.8所示。
图4.8紧固零件的安装
落料凹模与上模座的紧固选用6个M10的内六角螺钉，参见GB70-85，螺钉孔距离凹模标远15mm，螺钉间距横向60mm，纵向70mm。
并用两个销钉定位，参见GB119-86。
两销钉关于中心点对称布置，横向与中心点距离35mm，纵向17mm，详见零件图。
凸凹模固定板与下模座的安装选用4个M10的内六角螺钉参见GB70-85，螺钉孔距离凹模标远15mm，螺钉间距横向120mm，纵向70mm。
并用两个销钉定位参见GB119-86。
两销钉关于中心点对称布置，横向与中心点距离30mm，纵向35mm，祥见零件图。
由于本模具采用活动卸料板卸料，所以需要4个M10的卸料螺钉，其在卸料板上的布局见附件。
螺钉孔距离凹模标远15mm，螺钉间距横向120mm，纵向70mm。
根据凸凹模尺寸与各零件高度，查手册选用模架为后侧导柱模架，其结构形式如图3-1所示。
其相关参数为：
最大闭合高度Hmax=225mm
最小闭模高度Hmin=190mm
经校核
Hmax=225mm≥模具闭合高度196mm≥Hmin=190mm〔4-6〕
符合要求。
经校核
Hmax=220-10=210mm≥模具闭合高度196mm≥Hmin+10mm=175mm〔4-7〕
符合要求。
开式双柱可倾压力机，主要技术参数：
公称压力：
250KN
滑块行程：
65mm
最大闭模高度：
270mm
闭合高度调节量：
55mm
模柄孔尺寸：
40×60mm
垫板尺寸：
50mm
第5章CATIA软件辅助设计与动画模拟
CATIA软件是一个集成化的CAD/CAM/CAE系统软件，他为工程设计人员提供了非常强大的应用工具，而这些工具能对产品进展设计、工程分析、绘制工程图以与控制编程加工等操作。
随着版本的不断更新和功能的不断扩大，CATIA扩展了软件的应用X围，面向专业化和智能化开展。
本课题利用CATIA软件绘图，在绘制二维草图的根底上绘制三维实体零件，然后进展模具的装配并进展模拟仿真，最终用所绘与装配的实体图，转换成二维工程图。
进入CATIA机械设计→零部件设计模块。
绘制各零件图。
所绘各主要零件的三维视图如下所示：
图5.1凸模三维视图
图5.2凸凹模三维视图
图5.3落料凹模三维视图
三维视图
三维视图
其余零部件三维实体图见附件。
进入CATIA机械设计→装配件设计模块，进展模具的组装，装配图如图5.6所示。
模具装配完成后进入CATIA机械设计→数字模型模块，进展模具的开合模动作的模拟。
其模拟动画过程见附件。
图5.6模具总装图
将完成的实体零件图与装配图转换成二维工程图
首先要进入MechanicalDesin〔机械设计〕→PartDesin〔零件设计〕环境中，然后打开某个已存的Part→MechanicalDesin〔机械设计〕→工程图模块，进展各视图的投影，尺寸公差的标注和布局。
1上模座2导套3卸料板4导柱5橡胶6凸凹模固定板7卸料螺钉8推件块9紧固螺钉10下模座11落料凹模12凸模固定板13垫板14凸模15推件块16模柄17打杆
其余工程图见附件。
结论
本设计完成了冲孔、落料倒装复合模具的设计：
1.凸凹模加工采用配合加工的方法；推件装置采用打杆和推件块完成其功能：
条料由弹性卸料装置将其从凸凹模上卸下；冲孔废料由漏料孔露出。
2.根据结构工艺特点，本模具采用了后侧导柱模架，开式双柱可倾式压力机；由于零件的精度要求不高，可以采用
级精度的模架。
3.完成了具体零件、部件的设计，利用CATIA软件实现了二维维草图和三维实体的创建，以与模具的装配并进展了开合模动作的模拟仿真，最后将三维视图，转换成了二维工程图。
由于自己水平欠缺，时间有限，设计中有不足的地方，设计的最后，只实现了模具开合模动作的模拟，没有能够实现工件的整个冲压工艺过程的模拟仿真，我会在以后的实践中继续探索，努力做到这一步。
致谢
本设计与论文是在我的导师赵亚东教师的亲切关怀和悉心指导下完成的，经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以与一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是有很大难度的。
在这里首先要感谢我的导师赵亚东教师，他工作繁忙，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案确实定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。
他严肃的科学态度，
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