墊片冷沖壓模具設計【復合?！俊菊f明書+CAD】

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1 7—8 B28923 B25986 B28923 GX L3 8—1 B76000 B0 B76000 GX L2 班 級： 姓 名： 指導老師： 目 錄 一、工藝分析………………………………………………（1） 二、確定工藝方案…………………………………………（1） 三、模具形式的確定………………………………………（1） 四、工藝與設計計算期 ……………………………（1~5） 五、模具結構的設計 …………（5~6） 六、冷沖模主要零部件的設計……………………………（6） 七、模架及零件……………………………………………（6） 八、其它支承零件…………………………………………（7） 九、緊固件 ………………………………………………（7） 十、繪制模具裝配圖 ……………………………………（7） 十一、繪制模具工作零件圖………………………………（7） 十二、模具工作零件的加工………………………………（7） 十四、參考文獻……………………………………………（8） 一、工藝分析 此沖件為退火35號鋼，料厚4mm，沖件尺寸精度為IT12級，形狀并不復雜，尺寸大小為中型沖件，產量為大批量，屬于普通沖壓。 此沖件在沖裁時應注意以下事項： 1、 此工件厚度為4毫米，沖裁力很大，選擇壓力機時注意。 2、 制件中等大小，可采用經營濟的取件方式。 3、 即有落料又有沖孔，直徑14的凸模要注意防止其斷裂。 4、 是大批量生產的工件，應重視模具材料和結構的選擇，保證模具有高壽命。 5、 精度為IT14級，可采用線切割加工。 以上幾點是此沖件沖壓時較為困難之處，要想得到合理的沖件，并適應大批量的生產數量的需要，提高模具壽命是必須處理好的課題。 二、確定工藝方案 從沖件的結構和形狀可知，其基本工序有沖孔、落料兩種，但根據先后工序的不同排列，可以設計出以下七種方案： ①、落料外形，沖孔直徑14，沖孔直徑35，級進模沖裁。 ②、落料外形，沖孔直徑35，沖孔直徑14，級進模沖裁。 ③、沖孔直徑14，沖孔直徑35，落料外形，級進模沖裁。 、沖孔直徑35，沖孔直徑14，落料外形，級進模沖裁。 、沖孔直徑35、直徑14，落料外形，級進模沖裁。 、落料外形，沖孔直徑35，直徑14，級進模沖裁。 落料外形、沖孔直徑35、直徑14一次成形，復合模沖裁。 方案1、2、3、4屬于沖三次才成型，側刃設置四個浪費材料，不合理。 方案5，先沖完孔，再落料，即省料又有足夠強度，不至于變形影響總裁質量。 方案6，嚴重影響工件強度，倒致工件變形，不能采用。 方案7，復合模。 綜上所述5，7都可以，但材料厚度為四毫米選取復合模較好。 三、模具形式的確定 因制件材料較厚，制件是用來做彈簧吊耳的所以對制件平直度要示也不高，采用剛 性卸料裝置，制件較厚，步距較大，落料凸模也較大，所以采用倒裝式復合模。 四、工藝與設計計算 ①、計算毛壞尺寸 由原始資料可知 總寬 =90 據文獻1表4-5可知 r/t=6/4=1.5 x=0.36 r>0.5t的彎曲件由于變薄不嚴重，按中性層展開的原理，壞料總長度應等于彎曲個直 線部分和圓弧部分之和，即 =150 式中 表示壞料展開總度； 表示彎曲中心角。 畫排樣圖 因為設計的是復合模所以只需要一個工步 據文獻1表3-4可知 =4 =3.5 據文獻1表3-21可知 采用無側壓裝置的模具能使條料沿著導料板送進 據文獻1表3-15 表3-14 可知 =1.0 =0.5 條料寬度 導料板間距離 導料板間距離 A=B+Z 所以 B=155 A=158 排樣圖如下所示 計算材料利用率 據文獻1式3-9可知 = 式中A 表示一個步距內沖裁件的實際面積; B 表示條料寬度; S 表示步距. 計算沖壓力 完成本制件所需的沖壓力由沖裁力 推料力組成 1. 沖裁力由沖孔力和落料力組成 =1944N F 表示沖裁力 L 表示沖裁周邊長度 T 表示材料 表示材料抗剪強度 K 表示系數,一般取1.3 據文獻2可知 35號鋼 =490～645Mpa 由于是剛性御料,工件較厚所以卡在凹模中的沖裁件為2件 據文獻1表3-19可知 KT=0.045 =1944+2×0.045×1944 =2188N 初選壓力機 據文獻2表4-33可知J-33 計算壓力中心 本制件圖形規(guī)則,左右對稱,前后也對稱,故采用解析法求壓力中心較為方便,建立坐標如下圖 所示 X0=0 Y0=0 計算凸凹模刃口尺寸 本制件設計的是復合模，可按配作法計算刃口尺寸 據文獻1表3-5可知 雙面間隙 據文獻1表3-6可知 由文獻3表2-2 表3- 6可知 尺寸偏差 模具制造偏差 0.5 0.035 0.5 0.030 0.5 0.030 0.5 0.035 0.75 0.025 0.5 0.020 0.5 0.020 因為設計的是復合模所以落料部分以凹模為基準來配作凸模 1) 凹模磨損后變大尺寸 2) 凹模無變化尺寸 工件尺寸為時 凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配,保證雙面間隙(0.64~0.88) 沖孔部分 沖孔時應以凸模為基準來配作凹模 1) 凸模磨損后變小尺寸 式中 相應的凹模刃口尺寸; 工件的最大極限尺寸; 工件的最小極限尺寸; 工件的基本尺寸; 工件公差; 工件偏差; 凹模刃口尺寸按凸模實際尺寸配,保證雙面間隙(0.64~0.88). 凹模制造偏差,通常取, 凸模制造偏差,通常取 五、模具結構設計 凸凹模的設計 因制件簡單，是復合模，采用整體式矩形凸凹模校為合理，大批量生產。據文獻2表3-5選用Gr12MoV為凸凹模材料。 1） 確定凸凹模最小厚度H值 已知S=90據文獻1表3-25可知K=0.4 H=KS =36 S 表示垂直送料方向的凸凹模刃壁間最大距離 2)確定凸凹模周圍尺寸L×B 據文獻3表2-140可知C=52 L=b+52×2=254 B=a+52×2=194 C 表示刃口邊界到凸凹模邊的距離 據文獻2表5-43可知凸凹模尺寸L×B=250×200 2） 選擇模架及確定其他沖模零件尺寸 由凸凹模周圍尺寸及厝架閉合高度在220~265之間查文獻2表5-8可知 上模座 下模座 導柱 導套 250×200×50 250×200×60 32×210 32×115×8 據文獻2表5-4可知 凸凹模長度 墊板 凸模固定板 落料凹模 63 250×200×8 250×200×20 250×200×55 卸料板 凸凹模固定板 螺釘 圓柱銷 250×200×18 250×200×22 M12×75 12×70 卸料螺釘 螺釘 圓柱銷 圓柱銷 12×55 12×95 12×90 12×60 六、沖模主要零部件的設計與選用 ①、工作零件 凸模的結構形式及其固定方法，凸模為非圓形凸模，結構形式是工作部分為矩形，固定部分為圓形，固定方法采用臺肩固定，其結構如圖所示： ②、凹模的外形結構及其固定方法 凹模外形結構如圖所示，固定方法采用臺肩固定。送進導向方式與零件，采用固定擋料，導料銷，擋料銷高度為h=3mm。 、送料定距方式與零件，定距方式活動擋料銷 、卸料裝置 該模具卸料采用彈壓卸料裝置，其基本零件是卸料板，彈性元件（彈簧），卸料螺釘 、推件裝置 推件采用剛性推件，剛性推件其基本結構為打桿，推板，連接推桿 七、模架及零件 ①、模架根據國家標準，選用中間導柱圓形模架，其特點是導向裝置都是安裝在模具的對稱線上，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠。 ②、導向裝置 導柱的結構形式 導套的結構形式 ③、上、下模座 上下模座的作用是直接或間接地安裝沖模，所有的零件分別與壓力機滑塊和工作臺接傳遞壓力。因此，必須必須十分重視上下模座的強度和剛度。一般模座材料選HT200。矩形模板的長度應比凹模長度大40~70mm，而寬度取與凹模寬度相同或稍大的尺寸。模板輪廓尺寸應比沖床工作臺漏料孔至少大40~50mm。模板厚度可參照凹模厚度估算，通常為凹模厚度的1~1.5倍。 八、其它支承零件 ①、模柄選用旋入式模柄，并加螺絲防松， ②、凸模固定板和墊板 根據凸模固定和緊固件合理布置的需要，凸模固定板厚度一般為凹模厚度的60%~80%，凸模固定板與凸模為過渡配合（H7/h6），壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。 墊板的作用是直接承受凸模的壓力，所以還需加一塊墊板。 九、緊固件 螺釘、銷釘在沖模中起緊固定位作用，因此要確定它的規(guī)格和緊定位置。按如下方式選擇： 螺釘選用內六角，它緊固牢靠，螺釘頭不外露，模具外形美觀。螺釘、銷釘規(guī)格根據沖壓工藝力的大小、凹模厚度確定?？刹楸?-35，銷釘常用圓柱形的，同一個組合一般不少于兩個。 十、繪制模具裝配圖 十一、繪制模具工作零件圖 十二、模具工作零件的加工 參 考 文 獻 1、 冷沖壓技術 、翁其金、北京、機械工業(yè)出版社、2003 2、 冷沖壓模具設計指導、王芳、北京、機械工業(yè)出版社、2003 3、 模具制造工藝學、郭鐵良、北京、高等教育出版社 智能沖壓工藝規(guī)劃系統的研究 摘要：本文對建立一個智能沖壓工藝設計知識為基礎的系統給出了一個簡單的介紹。研究該系統的框架，對模型和知識推理模式進行了介紹。對有些關鍵技術如沖壓工藝的可行性、排樣的最佳算法、智能地帶的布局和內力計算進行了研究。該系統可以改善工藝規(guī)劃效率。 關鍵詞： 排樣 KBS 知識模型 帶狀排樣法 1簡介 沖壓工藝規(guī)劃是沖壓產品開發(fā)的一個核心項目。它是金屬成型應用的一個重要組成部分，它與生產質量、成本、生產率和工具壽命有直接的影響?，F代制造業(yè)的快速發(fā)展對沖壓提出了更高的要求，尤其是在沖壓工藝方面。多年來，相關研究已就如何在創(chuàng)新的環(huán)境加強工藝規(guī)劃的集成化和智能化程度進行研究。近年來，通過生產金屬成形智能設計系統、自動化技術，整和了工藝規(guī)劃的原則。智能工藝規(guī)劃方法可以有效地提高設計效率與質量、創(chuàng)新設計能力。 [1].對于冷鍛序列的設計開發(fā)了一種基于PC的專家系統，該系統采用基于塑性理論和實際考慮的規(guī)則。在美國俄亥俄州立大學一個稱作FORMEX的規(guī)則系統被Altan和他的同事們寫入多級冷鍛的工藝規(guī)劃程序語言中。[2].它依靠冷鍛零件各種形狀的廣泛分類。[3] 實施以知識為本的冷成形序列設計系統，采用設計規(guī)則確定建立一個可行的序列，然后使用有限元分析優(yōu)化這個序列。一個以知識為基礎的模具設計自動化系統被Cheok和他的同事精心設計出來。[4] 在新加坡國立大學。一些零件表象技術、沖壓零件識別和模具構成也存在于這項工作中。在中國，華中科技大學的科學技術研究者們也開發(fā)出了基于知識系統的用于對小型金屬件沖壓級進模的程序包。[5].使用特點，用戶可以在3D立體構架下設計產品。在手工設置排樣后，用戶可以使用交互命令來開發(fā)帶裝布局設計。來自利物浦大學工業(yè)研究部門的研究者們也在研究沖壓工藝和沖裁模的專用系統。[6].他們的研究集中在分解較小的橋型廢料的形狀編碼和識別技術。[7]在上海沖壓模具和工具技術研究所的研究者們也開發(fā)出了級進模的CAD/CAM系統。他們研究的該系統依靠特殊的相關數據來描繪工件和模具結構。 上述研究的研究工作的目的是為了促進金屬成形的發(fā)展。從金屬智能成型的回顧和分析中，使用智能設計的理論和方法來研究沖壓工藝規(guī)劃的步驟。在本文中介紹了應用于沖壓工藝規(guī)劃的智能的系統。該智能系統在處理一些復雜的設計問題時是種強有力的工具。由專門知識構成的智能系統可以用一種交互的方式協助用戶解決各種各樣的問題或疑問。[8].智能系統是一種計算機系統，它試圖代表人類知識和專業(yè)知識, 以一種實際和有效的途徑提供快捷、方便的知識。智能系統能夠完成一般需要專家才能完成的任務。它能自動化實時利用現有的專業(yè)知識,并解釋它的推理過程。沖壓工藝規(guī)劃是一個含有豐富知識的復雜設計過程。整合在沖壓工藝規(guī)劃設計中智能系統的關鍵技術是至關重要的。使用智能理論的沖壓工藝規(guī)劃智能系統被提出來。對一些關鍵技術,如集成產品知識建模和戰(zhàn)略規(guī)劃的綜合沖壓成形過程進行了研究。在沖壓設計中包括各種各樣的知識，如專業(yè)領域知識、多任務知識、非標準知識。每一種知識都需要集成到該系統中。沖壓模具的核心是沖壓工藝。必須考慮到多種因素,如幾何形狀、技術要求、材料性能、沖壓件的可行性、工作程序安排、模具工具的結構。沖壓工藝規(guī)劃是一種基于專家知識的創(chuàng)造性程序。智能系統技術可以改善制定沖壓工藝規(guī)劃的效率。 2系統構架和框架 智能系統的關鍵技術是建立和應用的信息化模型制作。。該產品信息模型,包括三個階段：一種基于幾何的模型、一種基于特征的模型、一種基于智能的模型?；趲缀蔚哪Ｐ兔枋隽慵膸缀瓮負湫畔?。由于零件的數據信息不能被完整的描述、數據分離水平太低，幾何模型被特征模型取代。這個信息模型包括一組幾何實體。依靠此模型的工程語義模型，許多與設計相關的功能可以被實現。隨著人工智能的發(fā)展，智能模型開始被應用。專業(yè)知識、設計過程的知識,和相關的知識都包含在知識模型中[9、10]。智能模型支持表達和傳遞有用的信息。 本文主要概括了一種沖壓工藝規(guī)劃的智能系統。該智能系統對產品的定義有效且完整。它幾何了不同模型的優(yōu)點且能滿足幾何設計和推理過程。面向對象技術應用到整合各種各樣的知識。此集成的知識系統模型可被共享和用于智能設計和產品信息溝通。 這個關于沖壓模具工藝規(guī)劃的智能系統構架已經被設計出來。這個零件的結構設計,包括一個圖形用戶界面,一個應用程序系統、設計資源、知識工具,混合推理機制、基礎模型。在這個構架中知識模型有不同的分類。知識模型從設計資源中獲取有用的信息，支持知識獲取和知識表達的程序。這個模型把有用信息轉移到知識庫。知識庫由CAD軟件支持。設計結果以3D模型、圖畫和資料庫的形式保存在知識庫中，它對在知識庫中不同零件的知識傳遞來說非常的重要。 3 實施方法和應用 3.1沖壓智能模型的可行性論證 智能系統對沖壓工件的質量、成本、模具壽命進行評價。該評價基于成熟的智能模型。此模型集成了規(guī)則庫、零件信息和結論庫。系數根據知識規(guī)則推理在知識庫得出。沖壓成型可行性可以從信息庫中零件信息和相關系數推出。在設計過程中被新結論擴大的結果保存在結論庫中。 模型的智能推理過程和零件的規(guī)格相比有一定限度范圍的工藝參數。此規(guī)格 包括輸入輸出半徑、孔徑、孔板、孔網、槽、槽網。結果來證實零件的形狀是否符合模具工具加工。智能推理用于自動和交互的方式。這樣做的目的是來研究沖壓該產品的可行性。智能推理的關鍵是確定基于零件厚度和相關系數的加工極限值。圖二所示為產品可行性論證模型的流程圖。 知識規(guī)則和設計結果保存在機械推理的數據庫中。零件的形狀可以在知識模型中修改。 由知識模型決定的沖壓工藝規(guī)劃是非常重要的一步，它同時也提供了選擇一個單步工序刀具或是復合工具或是一個改進工具的方法。各種不同領域的知識、經驗和專業(yè)知識都被保存在工藝規(guī)劃專業(yè)系統中。 知識庫的發(fā)展是基于規(guī)則表達的共同原則。這一步的目的是集成專業(yè)經驗和零件 的形狀 3.2基于優(yōu)化算法的智能排樣模型 為了達到較高的材料利用率，空白的知識模型被建立，保存在知識庫中的結果是其他模塊建立的基礎。 在知識庫中有四種排樣類型： ● 一排列布局模式 ● 與一排列相對的模式 ● 兩排列布局模式 ● 與兩排列布局相對的模式 建立這個知識模型的目的是改善材料的利用。由知識庫提供的限制情況可以由人類專家來選擇。這個知識模型控制著整個排樣的設計過程。 圖三所示為平面布局的等級體系結構 第一種模式的作用是選擇粗略數值和計算工作區(qū)域的總體輪廓。此模式提供了原始參數。粗略數值的全部信息都由此得到，不管這個數字是否被概略畫出或是被選中。 第二種模式用來確定布局類型、角度范圍、布局大小和條帶區(qū)的寬度。 第三種模式中應用了優(yōu)化算法。設計結果包括材料利用率、材料寬度和每步間隙都被保存在此模式中，不同布局的繪圖也同時生成。 在第四種模式中可以修改布局規(guī)劃的結果。最終參數包括每步間隙、材料寬度、各類網格和轉換能力。當參數有所改變時，布局規(guī)劃圖可以被更新。 該知識的主要作用是布局規(guī)劃的算法優(yōu)化。該算法共有六步。 1.在圖形周圍最適合的矩形第一次生成。復制件和原件之間的距離是包含在接洽網中的。圖四說明了此種算法。 2.在兩個環(huán)形中間的值是經過計算的。這兩個環(huán)形分解成線和圓弧的單元。每對元素中間的距離需要重新補償。然后就可以找到最短的距離。 3.計算出的最小值和所要求的值之間的差異就是誤差。當誤差小于允許值時，排樣規(guī)劃就可以完成。另外，布局圖形需要沿著視野的方向移動。 4.材料利用率可以以布局規(guī)劃的角度上被計算出來。 5.排樣圖形旋轉一定的角度。旋轉中心是矩形中心點附近的粗略數值。材料利用率在當前角度下被計算出來。 6.排樣圖形旋轉到另外一個角度。重復第三部的的步驟，直到角度達到180度。 3.3帶狀布局的開發(fā) 帶狀布局的工序規(guī)則被集成于知識基礎級進刀具設計。該智能模型的功能是：選擇零件位置，設計方位和安排帶狀工步距離。為了解決運行程序，該規(guī)則應該被制定的合理和有效。 自動設計模塊是智能模型中最重要的模塊。人工智能技術被應用于此模塊中。此模型中的預處理模塊，包括定位產品模塊和從產品模塊中提取精確的信息。為了在修改模塊中生成一個模型，最初的設計工程被修改[11]。被修改的模塊代替了處理模塊。 3.3.1 自動帶狀布局設計的預處理 1）確定零件的位置和排列。用戶可以用界面來確定預處理模塊中的一些參數。確定位置的過程可以和其他元素一起來做，例如：零件形狀、尺寸精度、和用戶要求。 零件的形狀也在智能模型中定義，結果被保存在知識庫中。 2）獲取零件精確信息。此精確信息應該在帶狀布局知識庫中得到。有用的信息包括沖孔的精確信息和相對位置信息。由此種類型信息組成的知識模型將會決定零件的沖壓順序。這個設計過程的主要要求是為位置精度開發(fā)一種知識模型[12]。首先，零件的形狀被分成封閉的輪廓。輪廓的數目為n K = {k1, k2, . . ., ki, . . ., kn} (1) 這里 ki 表示零件的第i個輪廓。所有輪廓間的相對關系包含在關系P中。如果在輪廓ki 和kj 之間要求精準，這里存在(ki , kj) ∈ p。 p = {. . ., (ki , kj), . . .} ki , kj ∈ K, 1 ≤ i, j ≤ n(i _= j). (2) 每種類型的精確信息通過相關矩陣被保存在知識模型中。 3.3.2帶狀布局自動設計 帶狀布局的自動設計模塊在知識模型中是最重要的一個。在知識模型中包含很多重要的規(guī)則，例如在一次單沖程中沖壓所有內輪廓比較好。在下一個階段這個部分被切斷。有時候，如果沖壓點之間的距離非常小，一些內輪廓就要被搬到下一階段進行加工。如果沖壓點離分餾點太近的話，分餾點就需要被更改到下一階段。如果這里仍然有不合適的尺寸，一些點可以被移動到下一階段。重復整個過程直到矩陣點間的每個尺寸都可以被接受。布局智能設計的核心是開發(fā)干涉點的智能模型[13]。 零件坯料被分成許多點的形式。這些點的名字是k1, k2, . . ., kn. 這里dij 是ki和 kj 之間最小的距離。矩陣的臨界值是S。如果dij

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