液壓泵泵蓋數(shù)控加工工藝工裝設計畢業(yè)設計

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1、本科生畢業(yè)設計（論文） 摘要 泵在機械產(chǎn)品中的應用非常廣泛，是特別重要的零件之一，它的重要地位是無可取代的，所以我選擇液壓泵蓋作為一個畢業(yè)設計的題目。本次設計主要包括液壓泵蓋的加工工藝設計，零件的三維造型和零件的的分析，以及專用夾具設計。具體確定毛胚尺寸，確定加工工藝過程以及加工余量，還有確定切削用量等等。 關鍵詞：液壓泵蓋 ；專用夾具；工序卡；加工工藝； 29 Abstract Pump application in mechanical products is very wide, is one of the important parts in particular,

2、 its important status is irreplaceable, so I chose the hydraulic pump cover as a graduation design topic. Read the information from the Internet and library search, and consult the guidance of the teacher, I found the design scheme and the best method. Combination machine tool I chose, processing ma

3、ss components, convenient, fast, can greatly improve the production efficiency, have great prospects for development. The design includes the process design of hydraulic pump cover, analysis of 3D modeling and components parts, and special fixture design. To determine the specific hair embryo size,

4、determination of machining process and machining allowance, and determine the amount of cutting etc.. Keywords: hydraulic pump cover; special fixture; process card; processing technology; 本科生畢業(yè)設計（論文）（格式范例） 目錄 第一章 緒論 2 1.1 國內外的發(fā)展概況 2 1.2 本課題研究的內容和意義 3 第二章 零件的三維造型 4 2.1 零件的外形輪廓造型 4 2.2零件的孔造型

5、4 2.3零件孔細節(jié)造型 6 第三章 零件的分析 8 3.1 零件的作用 8 3.2零件的工藝分析 8 3.2.1 零件的加工精度 8 3.2.2零件的表面粗糙度 9 第四章 泵蓋的加工工藝過程設計 10 4. 1 泵蓋的加工工藝過程設計 10 4.2 怎樣應對液壓泵蓋加工工藝過程設計的問題 10 4.2.1確定毛坯的制造形式 10 4.2.2 基面的選擇 10 4.2.3 確定工藝路線 11 4.2.4 確定加工余量和尺寸 12 4.2.5 確定切削用量 12 第五章 專用夾具設計 22 4.1 夾具工序的選擇 22 4.1.1 定位基準的選擇 22 4

6、.1.2 定位元件的設計 22 4.3.3 定位誤差分析 22 4.3.4計算 22 4.3.5 鉆套及夾具體設計 23 4.3.6 夾緊裝置的設計 24 4.2 夾具設計及操作的簡要說明 24 設計總結 25 致謝 26 參考文獻 27 第一章 緒論 1.1 國內外的發(fā)展概況 數(shù)控加工工藝是基于數(shù)控機床發(fā)展應用的機械制造工藝，是數(shù)控機床編程與操作的基礎，編制好數(shù)控加工工藝是充分發(fā)揮數(shù)控機床效能的前提。數(shù)控加工工藝在融合了普通機械加工工藝的基礎上，突出了應用數(shù)控機床加工實踐的研究，是機械制造中一門新的課程。隨著數(shù)控加工的日益普及，數(shù)控加工工藝越來越成為數(shù)控技術發(fā)展中

7、亟待解決的關鍵問題，在數(shù)控技術專業(yè)中，數(shù)控加工工藝已逐步成為一門實用性強的專業(yè)課程。 泵技術的發(fā)展趨勢： 產(chǎn)品的多樣化。產(chǎn)品的生命力在于市場的需求。如今的市場需求正是要求產(chǎn)品有各自的特色特點，做到與眾不同；正是這一點，造就了泵產(chǎn)品的多元化趨勢。它的多元性主要體現(xiàn)在泵輸送介質的多樣性、產(chǎn)品結構差異性和運行要求的不同性等幾個方面。從輸送介質的多樣性來看，最早泵的輸送對象為單一的水及其他可流動的液體、氣體或漿體到現(xiàn)在輸送固液混合物、氣液混合物、固液氣混合物，直至輸送活的物體如土豆、魚等等。不同的輸送對象對于泵的內部結構要求均不同。除了輸送對象對泵的結構有不同要求外，在泵的安裝形式，管道布置形式。

8、維護維修等方面對泵的內在或外在的結構均提出新要求。基于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的總體背景，泵的運行環(huán)境對泵的設計又提出了眾多的要求，如泄露減少、噪聲振動降低、可靠性增加、壽命延長等，均對泵的設計提出了不同的側重點或幾個著重點并行均需考慮，也必然形成泵的多元化形式。 泵設計水平提升與制造技術優(yōu)化的有機結合。進入信息時代的今天，泵的設計人員早已經(jīng)利用計算機技術來進行產(chǎn)品的開發(fā)設計大大提高了設計本身的速度，縮短了產(chǎn)品設計的周期。而在生產(chǎn)為主的制造當中，以數(shù)控技術CAM為代表的制造技術業(yè)已深入到泵的生產(chǎn)當中。但是，從目前國內的情況看，數(shù)控技術CAM主要應用在批量產(chǎn)品的生產(chǎn)上。對于單件或小批的生產(chǎn)，目前CAM

9、技術尚未在泵行業(yè)當中普遍實施，單件小批的生產(chǎn)仍舊以傳統(tǒng)生產(chǎn)設備為主。由于市場要求生產(chǎn)廠商的貨期盡可能縮短，尤其對于特殊產(chǎn)品供貨周期縮短，必然要求泵的生產(chǎn)企業(yè)加速利用CAM技術甚至是計算機集成制造系統(tǒng)、柔性制造對從設計到制造模具、零件加工等各環(huán)節(jié)協(xié)調一致處理保證一旦設計完成，產(chǎn)品零件的加工也趨于同期完成，以確保縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。與此同時，除利用計算機制圖外還將在計算機這個載體上實現(xiàn)產(chǎn)品的強度分析、可靠性預估和三維立體設計，將原來需要在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)和解決的工藝問題、局部結構問題及裝配性問題等方面提至生產(chǎn)前進行防范，縮短產(chǎn)品的試制期。 1.2 本課題研究的內容和意義 本次設計是在完成大學所有課程

10、的基礎上，所進行的一次實戰(zhàn)。他要求我們透徹地綜合利用機械制造工藝及其有關聯(lián)的機械課程的理論實踐于現(xiàn)實，設計零件的數(shù)控加工工藝以及專用夾具設計。其目的在于： （1）檢測和鍛煉我們運用所學課程知識設計的能力，還有獨立處理工藝問題，具備一個設計工藝過程的技能。 （2）可以依照自己設計的零件，設計出一套專用夾具，從而提高自身的設計能力。 （3）讓我們學會更自如的如何查閱和運用各種手冊和圖標資料。 （4）進而培養(yǎng)讓我們的作圖、計算等基礎的能力 （5）為我們將來即將參加工作開了一個良好的開端，讓我們在今后工作中更加順利。 所以，認真務實做好此次設計，對我們自身有著巨大的意義，也為液壓泵的使用和

11、研究出了一點綿薄之力。 圖1. 2 液壓泵蓋  第二章 零件的三維造型 2.1 零件的外形輪廓造型 1.首先草畫一個正方形，拉伸，如圖2.1。 2.再將四個角倒圓角，如圖2.2。 圖2. 1 拉伸立方體 圖2. 2 倒圓角 3.在上表面草畫一個圓，拉伸，如圖2.3。 4.以表面為基面草畫一個圓，拉伸，如圖2.4。 圖2. 3 畫圓拉伸 圖2. 4 草繪拉伸 2.2零件的孔造型 1.以頂圓為基面畫一圓，反向拉伸，切削，

12、如圖2.5。 2.以比較大的圓柱上表面為基面，畫一個封閉圖形，拉伸，如圖2.6。 圖2. 5 反向拉伸 圖2. 6 畫輪廓拉伸 3.再畫一個肋板，如圖2.7。 4.在肋板兩側畫兩個圓，反向拉伸，如圖2.8兩個孔。 圖2. 7 畫肋板 圖2. 8 打孔 5.以圖2.8兩個孔的底面為基面，畫圓，反向拉伸，如圖2.9。 6.把內部的兩個孔倒角，如圖2.10。 圖2. 9 繼續(xù)打孔 圖2. 10 倒角 7.在三個圓角上畫三個圓，拉伸得3個孔，如圖2.11所示。

13、8.把上一步所畫的三個孔倒角，如圖2.12。 圖2. 11 畫3孔 圖2. 12 給三孔倒角 9.在最上層草畫三個圓，再在肋板那層再草畫兩個孔，均拉伸，如圖2.13。 10.把肋板那層的兩個孔繼續(xù)畫圓拉伸，如圖2.14。 圖2. 13 畫如圖所示孔 圖2. 14 畫孔 11.給孔倒角，如圖2.15。 12.以上表面為基準面，畫一個草圓，拉伸，再以反面為基準面，畫一個草圓，拉伸，如圖2.16。 圖2. 15 倒角 圖2. 16 草圓拉伸 2

14、.3零件孔細節(jié)造型 1.把圖翻面為基面，畫一個草圓，拉伸，如圖2.17。 2.接著再畫兩個草圓，拉伸，如圖2.18。 圖2. 17 草圓拉伸 圖2. 18拉伸 3.把中和底部兩個大圓倒角，如圖2.19。 4.以翻面兩個大圓中間為基面，畫一個草圓，拉伸，如圖2.20。再給孔倒角，完成得到工件圖如圖2.21。 圖2. 19 給大圓倒角 圖2. 20 拉伸倒角 圖2. 21 三維圖 第三章 零件的分析 3.1 零件

15、的作用 如圖3.1為泵蓋零件圖，是液壓泵的重要組成部分，和其他的零部件一起組成腔體結構，泵蓋的主要作用為密封、緊固。保證油泵正常工作，不漏油。 圖3. 1工件圖 3.2零件的工藝分析 因為這個零件是液壓泵的泵蓋部分，它是傳遞動力和調配液壓油的，所以對它的密封性能要求很高。這個零件的幾組平面，對表面粗糙度和位置精度都有要求。 3.2.1 零件的加工精度 加工誤差的大小反映了加工精度的高低。加工精度包括以下三個方面： （1）尺寸精度：限制加工表面與其基準間的尺寸誤差不超過一定范圍。 （2）幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如圓柱度、平面度、直線度等。 （3）相

16、互位置精度：限制加工表面與其基準間的相互位置誤差，如平行度垂直度、位置度等。 3.2.2零件的表面粗糙度 零件在加工過程中，受刀具的形狀和刀具與工件之間的摩擦、機床的震動及零件金屬表面的塑性變形等因素，表面不可能絕對光滑，所以一定存在表面粗糙度。一般來說，不同的表面粗糙度是由不同的加工方法形成的。表面粗糙度是評定零件表面質量的一項重要的指標，降低零件表面粗糙度可以提高其表面耐腐蝕、耐磨性和抗疲勞等能力，但其加工成本也相應提高。因此，零件表面粗糙度的選擇原則是：在滿足零件表面功能的前提下，表面粗糙度允許值可能大一些。  第四章 泵蓋的加工工藝過程設計 4. 1 泵蓋的加工工藝過程設

17、計 （1）零件的材料選用的是ZL106，屬于二元共晶鋁硅合金，這個合金擁有相當好的鑄造性能，可是其機械和加工性能都不怎么好。要加工面： 1）銑上下平面大小保證43mm，//<0.10； 2）鏜φ25.5的孔直到所需大小，確保誤差之內； 3）鉆7—φ8.5孔直到所需大小，確保誤差之內； 4）鉆3—φ11的孔直到所需大小，確保誤差之內； 5）鉆23度斜φ4的孔直到所需大小，確保誤差之內； 6）鏜φ32的孔直到所需大小，確保誤差之內。 （2）主要基準面： 1）以下平面為基準的加工表面：蓋表面所有孔、以及蓋上表面 2）以下平面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：主要是鏜二個φ3

18、2孔。 4.2 怎樣應對液壓泵蓋加工工藝過程設計的問題 4.2.1確定毛坯的制造形式 零件的材料ZL106。6000年產(chǎn)，足以達到大量生產(chǎn)，還有，輪廓尺寸制造零件比較小，鑄件的表面質量精度高，所以它能用來對鑄件不易變形，適合大量制造的金屬鑄造。制造工藝方便，并且生產(chǎn)效率得以很大部分的提高。 4.2.2 基面的選擇 （1）關于粗基準的選擇，由互相參考的選擇依據(jù)，選少數(shù)的下表面當作粗基準的過程，限制Z，Z，Y，y，x五自由度。再以一面定位去掉x，便可得所需定位。 （2）最需要考慮的是基準重合，依照較好的選擇，而且使夾緊變得更加方便，加工完后，即可作精基準。 4.2.3 確定工藝路線

19、 表3.1 工藝路線方案一 工序1 粗精銑上平面 工序2 鉆3—φ11孔 工序3 粗精銑下平面 工序4 鉆7—φ8.5孔 工序5 鉆23度斜φ4孔 工序6 擴φ25.5孔并平底 工序7 擴φ26孔與φ25.5 工序8 鏜2－φ32孔及鏜φ２５孔 工序9 精磨大平面 工序10 檢驗入庫 表3.2 工藝路線方案二 工序1 粗精銑上平面 工序2 粗精銑下平面 工序3 鉆3—φ11孔 工序4 鉆7—φ8.5孔 工序5 鉆23度斜φ4孔 工序6 擴φ25.5孔并平底 工序7 擴φ26孔與φ25.5 工序8 鏜2－φ32孔及鏜φ

20、２５孔 工序9 時效去應力處理 工序１０ 精磨大平面 工序１１ 檢驗入庫 工藝路線的比較與分析： 第二個加工比第一個加工多了第九步，是為了防止加工過程中所產(chǎn)生的應力導致產(chǎn)品變形，使精度達不到要求。這個對零件的質量是很有好處的。 根據(jù)互相參考的原則，第一個方案，先加工處理兩個平面，緊接著下面的基礎平面上，來確?？椎募庸?，要求兩個平面的平行度，來確保在兩個平面上加工孔的同時，垂直度也符合。即開始加工面之后鉆孔的原則。假如孔的軸線不平行的話，第一個加工路線就不可行，假如選擇第二個方案，開始鏜上、下表面所有孔，著用所有已經(jīng)加工過得孔作為精基準，由此比較得出第二個方案比第一個方案更好。

21、因此選擇第二個方案進行生產(chǎn)。詳細工藝見工藝卡片。 4.2.4 確定加工余量和尺寸 1）銑液壓泵蓋的上下平面，由參考資料[6]表3-26和表3-28選擇4mm，粗加工3mm到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，即達到目的。2）鉆3－11孔，由參考資料[6]表3-13選擇加工余量1.4mm。加工余量1.3mm，即達到目的。 3) 鉆7－φ8.5孔，由參考資料[6]表3-13選擇加工余量1.1mm。加工余量1.0mm，即達到目的。 4) 鉆23度φ4斜孔，由參考資料[6]表3-13考慮加工余量0.4 。加工余量0 .3 mm,即達到目的。 5）鉆擴φ26與φ25 .5通孔 ，

22、選擇φ10的麻花鉆 。 6）鏜2－φ32孔，粗加工2mm至金屬膜鑄造要求，精加工余量0.4，即達到目的。 7) 鏜φ25.5孔，因為粗糙度，所以選擇加工余量3.5mm?？梢淮未旨庸?mm，一次精加工0.5即可。 4.2.5 確定切削用量 工序1：粗、精下平面 （1）粗銑下平面 加工條件： 工件材料：ZL106，鑄造。 機床：X52K立式銑床。 查參考文獻[7]表30—34 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： 每齒進給量：由參考資料[2]表2.3-69可得，，銑削速度：依照參考資料[7]表30—34，取。 機床主軸轉速：

23、 式（2.1） 式中 V—銑削速度； d—刀具直徑。 由式2.1機床主軸轉速： 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)參考文獻[7]表2.4-81, （2）精銑下平面 加工條件： 工件材料：HT200，鑄造。 機床：X52K立式銑床。 參考文獻[7]表30—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1mm 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)參考文獻[7]表30—31，取 銑削速度：參照參考文獻[7]

24、表30—31，取 機床主軸轉速，由式（2.1）有： 按照參考文獻[7]表3.1-31 實際銑削速度： 進給量，由式（1.3）有： 工作臺每分進給量： 粗銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 由參考資料[4]表2.4-43便可得出銑削的輔助時間 精銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據(jù)參考文獻[4]表2.4-43可查得銑削的輔助時間 銑下平

25、面的總工時為：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min 工序2：加工上平面，與下平面相似，所以步驟數(shù)據(jù)依照工序1 工序3：粗鏜Φ32H12的孔 機床：臥式鏜床 刀具：硬質合金鏜刀，材料為： 切削深度：，孔徑。 進給量：由參考資料[3]表2.3-55得，刀桿所伸出部分長度取，深度為=2.5mm。因此確定進給量。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9取 機床主軸轉速： ， 由參考資料[3]表3.1-41取 實際切削速度： 機床每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)：

26、 機動時間： 由參考資料[2]得，表2.4-36工步輔助時間：2.61min 工序4：精鏜下端孔Φ32H12 機床：臥式鏜床 刀具：硬質合金鏜刀，材料： 切削深度： 進給量：由參考資料[3]表2.3-55可知，刀桿所伸出部分長度為，切削深度為=。因此確定進給量 切削速度：由參考資料[3]表2.4-9，取 機床主軸轉速： ，取 實際切削速度，： 機床每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 所以該工序總機動工時 由參考資料[2]可知，表2.4-36工步輔助時間：1.86min 工序5：粗鏜Φ25.

27、5H12的孔 機床：臥式鏜床 刀具：硬質合金鏜刀，材料： 切削深度：，毛坯孔徑。 進給量：根據(jù)參考文獻表2.3-55，刀桿所伸出部分長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進給量。 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9取 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1-41取 實際切削速度： 機床每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 查參考文獻[2]，表2.4-36工步輔助時間：2.61min 精鏜下端孔到Φ25.5H12 機床：臥式鏜床 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料

28、： 切削深度： 進給量：油參考資料[3]表2.3-55可知，刀桿所伸出部分長度取，切削深度為=。因此確定進給量 切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9，取 機床主軸轉速： ，取 實際切削速度，： 機床每分鐘的進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 所以該工序總機動工時 查參考文獻[2]，表2.4-36工步輔助時間：1.56min 工序6：加工3－Φ11孔 孔的直徑為11mm。加工機床為Z535立式鉆床，鉆孔到Φ11，選擇Φ11的麻花鉆頭。 進給量：根據(jù)參考文獻[5]表2.4-39，取 切削速度：參照參

29、考文獻[5]表2.4-41，取 由式（2.1）機床主軸轉速： ，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 由參考資料[4]表2.4-29可查得鉆削的輔助時間 工序7：階梯孔 孔的直徑為8.5mm，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，锪鉆，刀具：锪鉆孔直徑——Φ15mm。 1）確定切削用量 進給量由參考資料[6]表23-12可得，因為孔的深度比為：，，所以。由鉆床說明書，得。 由參考資料[6]表23-5，鉆頭強度能承受的進給量。因為軸向力，由參考資料[6]表23-4，允承受的進給量。 因為<、，所以用。 、

30、F、T和由參考資料23-12，可知： ， ， 因為實際操作和表的條件有幾處不同，所以要對結果改正。 由參考文獻[7]表28-3，，，故 查Z535機床說明書，取。實際切削速度為 由參考資料[7]表28-5，，故 校驗機床功率 切削功率為 機床有效功率 因此鉆削用量選擇正確。即 ，，， 相應地 ，， 工序8：精磨底平面 選用磨床M7130 由參考資料選擇數(shù)據(jù)得 切削速度V = 0.527 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.008 mm/r 工序9：檢驗。  第五章 專用

31、夾具設計 4.1 夾具工序的選擇 依照任務書中要求的設計內容，要求設計一套鉆3－φ11孔夾具設計。 4.1.1 定位基準的選擇 在加工φ11孔工序時，泵蓋上、下兩平面及工藝孔已經(jīng)加工到要求尺寸。所以選擇上平面及與其垂直的任意孔上表面加作為定位基準。一共限制了工件的6個自由度，符合六點定位法則。工件以一面兩銷定位時，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面是液壓泵蓋的下表面，兩銷是短圓柱銷。 4.1.2 定位元件的設計 一二引腳的定位基準的選擇過程，使定位元件相應的夾具應一二針。所以對定位元件的設計主要是對短圓柱銷進行設計由參考資料[11]，可知短圓柱銷的結構和尺寸。 4.3.3 定

32、位誤差分析 機械加工過程中，造成加工誤差的原因有許多。這些原因中，有一項原因和機床夾具有很大關系。根據(jù)工藝流程要求，工序公差務必要小于或等于此流程所需的加工誤差過程的總和。 這套夾具定位為一面兩銷，定位誤差主要為： 銷與孔的配合0.05mm，鉆模與銷的誤差0.02mm，鉆套與襯套0.029mm。 由公式e=(H/2+h+b)△max/H △max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625 可見這種定位方案是可行的。 4.3.4計算 完成孔的鉆加工用這道操作來執(zhí)行。由參考文獻[9]得： 鉆削力

33、 鉆削力矩 式中： 這一套夾具選擇的是活動墊板夾緊，活動墊板是靠上下旋動墊板上的螺母夾緊。 由式（3.1）由參考資料可查得 4.3.5 鉆套及夾具體設計 鉆φ11孔鉆套結構參數(shù)如表4.2。 表4.2 結構參數(shù) d H D 公稱尺寸 允差 11 20 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 7 7 16 50 由參考資料[10]表2-1-58可得襯

34、套選用固定襯套結構如圖4.3。 圖4.3 固定襯套 其結構參數(shù)如表4.3所示。 表4.3 結構參數(shù) d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 11 +0.034 +0.016 20 18 +0.023 +0.012 0.5 2 4.3.6 夾緊裝置的設計 夾緊裝置選擇活動的墊板來固定工件，加工結束，假如能把壓板松開，把壓板后退一些距離，工件就很容易被取出，這樣更好，所以采用活動墊板。所利用的是螺旋夾緊原理。 4.2 夾具設計及操作的簡要說明 本套夾具用于加工φ11孔。定位選擇的是一面兩銷定位。泵蓋上平面和內孔來完

35、成完全定位。為了方便取出夾緊裝置，所以選擇活動墊板。零件被加工結束，把壓板后退一些距離，零件很容易便可取出。把零件夾緊，用圓柱銷和定位銷固定表面，接著推動板塊，零件螺栓，便能加工。零件被加工結束，把壓板后退一些距離，零件很容易便可取出。如夾具裝配圖上所示。 摘要 本論文設計的模具結構為角架。首先要對其角架做出工藝分析，通過之前所學內容了解其沖孔、落料等基本工藝方法。由我們之前所學的內容，可以選擇自己的加工方式，是級進模、單工序模還是復合模。由以前所學內容計算出加工角架所需要的計算，例如沖裁力、凹模、凸模尺寸以及彎曲模所需計算，還有就是壓力機的選取等。最后確定自己的加工工

36、藝方案。同時要畫出角架的三視圖和零件圖以及排樣圖、裝配圖等。通過本次設計，更加加深了對沖模知識的了解，并由模具裝配圖以及零件圖，讓我對AuToCAD有了更深一步的認識，在以后的學習及生活中更加優(yōu)秀。 關鍵詞：角架模具；級進模；AuToCAD；零件圖 Abstract Thisthesis designfordie designangle frame.First of all is tomaketheangle frameprocess analysis,through thepreviously lear

37、nedcontentunderstanding of thepunching,blankingand otherbasic process method.Then from thetextbook knowledgedetermines itsdie designforsingle process modeorcompound die andprogressive die,which has severalprocessing steps.From the previousstudies the contentcalculatedprocessingangle framecalculation

38、needed,for examplethe blanking force,diesize and bendingdie,applythe required computation,there ispressselectionetc..Finally,determine theprocessing scheme oftheir own.Colleaguestodrawandthree viewand parts diagramandlayout diagram,assembly drawing etc..Through the design,moredeepened todieknowledge

39、,and themold assembly drawingand parts drawing,let mehave a deeper understandingofCAD,learningand lifein the futureis moreoutstanding. Keywords:angle framemould;progressive die;AuToCAD;parts diagram 目錄 前言 1 第一章 角架的工藝設計 3 1.1 角架的零件圖 3 1.2 角架的工藝性分析 3 1.3 工藝方案的確定 3 1.5 凹、凸

40、模尺寸的計算 4 第二章 模具的參數(shù)設計 6 2.1 沖裁力的計算 6 2.2 卸料力、頂尖力和推件力的計算。 6 第三章 工件的排樣及其搭邊 8 3.1 排樣原則 8 3.2 排樣方法 8 3.3 搭邊 8 3.4 送料步距 9 3.5 計算材料的利用率 9 3.6 壓力機的選取 10 第四章 零部件的計算 11 4.1 凸模結構與尺寸 11 4.2 凸模數(shù)據(jù)確定 11 4.3 凹模塊的厚度 12 第五章 彎曲部分的計算 13 5.1 彎曲力的計算 13 5.2 校正彎曲力計算 13 5.3 頂件力或壓料力 13 5.4 壓力機它的噸位確定 13 5.

41、5 凸凹模的圓角半徑及其凹模的深度 14 第六章 模架的確定 16 致謝 19 前言 模具作為當今世界發(fā)展較快的工業(yè)生產(chǎn)加工技術，是國民經(jīng)濟發(fā)展的領頭軍，它所生產(chǎn)的產(chǎn)品更是具備了高精度、低耗材、有著較高的生產(chǎn)效率。同時，它也有著高一致性及其高壽命等優(yōu)良特點，是普通機械加工所不能與之比擬的。然而模具的制造與設計技術也更加引起各產(chǎn)業(yè)領域的重視，將模具加工比作金屬加工皇帝、金鑰匙等。可見模具設計在當今工業(yè)生產(chǎn)中也有了更為廣泛的應用，是非常非常重要的裝備工業(yè)。但在我國模具市場，低耗模具很多，高檔模具卻遠遠跟不上需求。我國每年需要進口的模具產(chǎn)品就近乎八十個億。所以，高精度、高

42、生產(chǎn)效率。高技術的模具生產(chǎn)才是我國需要重視且發(fā)展的。 經(jīng)過這些年的努力，我國的模具生產(chǎn)行業(yè)也獲得了相當大的成績。截至目前，我國也制定了五十多項，近乎三百多個標準編號的模具設計許多院校及研究機構也開始了對模具設計的研究與生產(chǎn)。20世紀末，研究模具的機構大概有三十多家，輸送了大量經(jīng)濟建設人才，但是就目前而言還是比較緊缺的，大大制約了我國模具發(fā)展。隨著社會的發(fā)展以及科技的進步，對待各類人才的需求也更加提高了。不但要求綜合型人才能力的提升，對復合型人才的能力以及技術也有了更深層次的選取標準，不僅僅需要他們知識面的拓展，對于其實踐能力也更是著重重視。 而角架作為生活中隨處可見的用品，也得

43、到了大量需求。例如墻角架，房屋內的置鞋角架以及浴室的浴巾角架等。更大地方便了人們的生活。同時，模具的加工與CAD、UG等制圖也是和緊密相連的，由CAD、UG制出零件圖及其裝配圖生產(chǎn)相應的模具。所以說與制圖有關的相關程序也更是關乎著模具的設計生產(chǎn)。 模具設計發(fā)展的愈來愈壯大，更加推動了我國工業(yè)技術發(fā)展。不但在國民經(jīng)濟上發(fā)揮超乎想象的作用，也大大提高了在經(jīng)濟中的地位。為我國邁進重頭產(chǎn)業(yè)奠定良好基礎。同時也為增加我國GDP付出諸多能量。 模具設計在軍事、汽車、電子通信、機械、航空航天及其汽車領域都獲得了比較廣泛的應用，作為當今世界發(fā)展較快的設計類型已得到了認可。但是現(xiàn)在模具質量卻遠遠不能滿足重

44、頭產(chǎn)業(yè)的需求，我國在石化方面也有較高成就，一年可生產(chǎn)出五百多萬噸的聚乙烯及其他合成樹脂，這些中很大部分上需要模具成型來制成品，才可以用于人們的生產(chǎn)和生活中。不同類型的模具有著不一樣的加工方法，其中包括了告訴銑削技術，先進表面處理技術，電火花加工技術，超精密加工技術以及電火花加工技術等等。同樣的，模具設計是以機械制圖以及人的經(jīng)驗和思維來完成，從二十世紀八十年代，CAD制圖技術得到認可和廣泛的應用。九十年代，發(fā)展較快的CAE技術為許多企業(yè)所用。對于模具的生產(chǎn)周期有了進一步的縮短，為制造更多模具提供了更多的時間，還大大提升了模具的生產(chǎn)質量。除了這些制圖技術以外，模具的設計工藝也顯得尤為重要，CAPP

45、技術也得到了應用，但是其技術難度大，模具企業(yè)就需要做好它的開發(fā)及研究。 本次所選課題為角架沖模設計，因為角架作為生活中常用到的物體，然而在模具發(fā)展的今天，模具設計加工已日益成熟且發(fā)展壯大，以模具的加工來設計角架，更是既方便又實用，既省材料又可提高生產(chǎn)效率。所以以此模具設計來完成這篇論文。 第一章 角架的工藝設計 1.1 角架的零件圖 此圖為角架的零件圖，是由孔、直線、倒角以及彎曲構成，形狀較為復雜，因此在加工設計過程中要注意它的加工工序，先沖孔、后切斷，然后彎曲

46、切段即可。在生活中隨處可見，是比較普遍而且又很方便人們生活的產(chǎn)品。 圖1.1 角架零件圖 1.2 角架的工藝性分析 1，工件材料使用為Q235鋼，它的厚度為1.2mm，有著優(yōu)良的沖壓性能，適合沖裁的要求。 2，技術要求，其表面平整光滑，沒有裂紋、污漬與其他缺陷。 3，生產(chǎn)數(shù)量，第一批350000件，第二批175000件，所以為大批量生產(chǎn)。 4，其角架結構一般，內部有兩個直徑5的孔以及兩個直徑為4的孔，外沿是由直線曲線以及倒角組成

47、，孔與其邊緣距離也適合加工要求。公差按照ISO2867-m，按照IT14級計算。 1.3 工藝方案的確定 在零件的生產(chǎn)過程中，有落料、沖孔、彎曲等基本工序，制作起來相對復雜所以可以根據(jù)角架它的這幾步加工工序來確定選擇為級進模來制作生產(chǎn)。首先需要為角架的四個圓孔進行沖孔，然后切口，再進行彎曲，設計彎曲模結構。最后切斷即可。 1.4 計算原則 1，落料件的尺寸如果與凹模刃口相接近，則在加工過程中落料設計基準件應該為凹模，沖孔件的尺寸如果凸模刃口尺寸接近，那么沖孔的設計基準件應該為凸模。 2，無論凸模還是凹模，其過程中一定會出現(xiàn)或多或少的磨損，所以在設計中，凹模的刃口尺寸一定

48、要控制在合適的范圍中，然后選取它的最小尺寸，而凸模卻恰好與之相反。 3，要選擇合適的凹凸模尺寸，必須要能夠確保其工件精度，選擇比較合理的間隙值，確保它的使用壽命。 1.5 凹、凸模尺寸的計算 角架設計時，模具刃口的尺寸與公差對于沖裁件精度有著至關重要的決定性，然而模具它的合理間隙也由著其刃口公差與尺寸來保證，所以，刃口的公差與尺寸選擇，直接影響沖裁模的設計與制造。 (1) 沖孔時，凹凸模的刃口尺寸計算，由于孔是簡單規(guī)則形，所以采用凹模和凸模分別加工的方法。 先確定其初始間隙，查表可得：=0.126，=0.180。再確定磨損系數(shù)X.查表可知：沖孔2Φ5mm，磨損系數(shù)x=0.75，孔Φ

49、4mm，磨損系數(shù)x=0.75 ? 沖孔沖孔2Φ5mm 查表-=-0.007mm,+=+0.01mm； 凸模刃口尺寸=（d+x△）=（5+0.750.1）mm=5.075mm； 凹模刃口尺寸=（+）=（5.075+0.126）mm=5.201mm； ? 沖孔Ф4mm： 查表1.22得：－=－0.008mm，+=+0.012mm； 凸模刃口尺寸=（d+x△）=(4+0.750.1)mm=4.075mm； 凹模刃口尺寸=（+）=(4.075+0.126)mm=4.201mm； 中心距：=L1/8=(240.12520.1)mm=(240.025)mm； （2）使用凹凸模分開加工的

50、方法，為確保凹凸模有適合的間隙值，務必要非常嚴的控制它的沖模的制造時的公差，否則會導致在沖模時制造不方便。但是對較薄材料沖模時，或者對于比較復雜的沖制，通常使用凹凸模配合加工。配作法即按照設計的尺寸制一個凸、凹模的基準件，然后依據(jù)它實際的尺寸，通過最小合理間隙，把另一半作出來。其角架沖裁件為落料件，選擇其凹模為基準件，凹凸模按照配作法制出。 查表：初始間隙=0.126mm；=0.18mm；磨損系數(shù)都是x=0.75，設在加工過程中尺寸可以變大的為A類尺寸，尺寸不會發(fā)生變化的為C類尺寸。 則A類尺寸有a=16.4,b=25,c=9.4,d= =（a－x△）=（16.4－0.50.43）mm=

51、16.18mm； =（b－x△）=（25－0.50.52）mm=24.74mm； =（c-x△）=（9.4－0.750.36）mm=8.95mm； =(d-x△)=(158.5-10.5)mm=158mm； C類尺寸有e=24,f=11,g=29.5,h=29,i=23.5 =(240.13)mm； =(110.107)mm； =(29.50.13)mm； =(290.13)mm； =(23.50.13)mm； 第二章 沖裁力及其壓力機選取 2.1 沖裁力的計算 沖裁力即在沖裁時凸模對與其板料所作用的力，可以根據(jù)它的大小來選擇

52、其壓力機以及設計模具類型。沖裁時，它的大小處于不斷地變化，一般情況下所謂沖裁力就是板料作用在凸模時最大抗力，當達到最大抗力值時，會出現(xiàn)裂紋，這時候，板料內的切應力就是材料抗剪強度。 如何來降低它的沖裁力 （1）如果凸模較多，可以根據(jù)它的尺寸的大小，做成的不同高度，使其工作端面按照階梯型布置，這樣不會使幾個沖頭一起沖裁，避免凸模最大沖裁力同時存在，降低其沖裁力。 （2）可以使用斜刃的沖裁方法，這樣在沖裁過程中刃口不和沖裁件的外邊觸碰，降低材料的切離，從而來降低其沖裁力。 （3）可以利用加熱沖裁，這種方法又叫做紅沖，當加熱到一定溫度，它的抗剪強度變低，所以可以使用加熱的方法降低沖裁力，。但

53、是，在加熱過程中容易破壞工件便面，產(chǎn)生氧化皮。所以一定要控制其溫度變化。 沖裁力計算公式為，F(xiàn)=KLt=1.33721.2500=290160 式中F為沖裁力； L為沖裁周邊長度 ； t為材料厚度； K為系數(shù)； 為抗剪強度。 2.2 卸料力、頂尖力和推件力的計算。 在沖裁的時候，材料在分離之前存在著彈性變形，結束時，材料有著彈性回復和摩擦，落料件或者沖壓孔所產(chǎn)生的工藝廢料會導致凹模梗塞，沖裁剩料則會緊緊的銹于凸模，為了可以依然沖裁，務必要卸下銹在凸模的料推出梗塞在凹模的料。卸箍在凸模的料廢的力為卸料力，沿著沖裁方向推出廢料使用的力為推件力，沿著沖裁力相反的方向將凹模內工件或廢料

54、頂出來所需要力叫做頂件力。 ==0.04290160=11606.4N； ==30.05290160=43524N； ==0.06290160=17409.6N； 式中： F為沖裁力； 、、分別為卸料力、推件力、頂件力的系數(shù)； 查表[]可知其分別取0.04、0.05、0.06； n為同時卡在凹模里面的沖裁件數(shù)目； n在這里取3； 2.3 壓力機的選取 沖裁的時候，壓力機公稱壓力一定要大于或等于各壓力的和，計算根據(jù)模具結構的形狀對待。 =++=290160+11606.4+43524=345.2904KN。 所以壓力機確定為JH21-45 其基本參數(shù)如下： 標稱壓力

55、 450KN 最大閉合高度 270mm 電動機功率 5500KW 模柄孔尺寸 直徑50mm 深度60mm 標稱行程 3.2mm 第三章 工件的排樣及其搭邊 3.1 排樣原則 （1） 要提高材料利用率。由于沖裁件為大批量，所以用排樣來大大增加材料利用率是有必要。 （2） 改善其操作性。排樣方法要使工人的操作更加方便，可以有效減少工人的勞動。然而條料在沖裁的過程中要盡量減少翻動，選擇較小步距，而條料寬的排樣方法，方便它的自動送料。 （3） 使模具的結構更加簡化，有效的提升它的使用壽命。 （4） 要確保沖裁件的更好的加工

56、，對質量的要求很高。 圖3.1 工件排樣圖 3.2 排樣方法 通過材料的使用能力，將其分成了有廢料排樣方式、少廢料排樣方式和無廢料排樣方式三種。 （1） 有廢料排樣。沿著工件的所有外輪廓沖裁，工件和工件間，工件和條料間有著一定的工藝條料，有廢料排樣它是沿著沖裁件的封閉輪廓沖切，因此其材料利用率較低，可是其質量和使用壽命得到提升。 （2） 少廢料排樣。是沿著工件一部分外輪廓進行切斷或者沖裁，只是工件和工件間，或者是與條料的側邊間存在搭邊情況。此方法的沖裁只是沿一部分輪廓沖裁，受到剪裁件質量與定位誤差影響，它的沖裁質量雖不是很高，但其利用率可達70%-----90

57、%。 （3） 無廢料排樣。是指在沖裁件與沖裁件間或條料側邊無搭邊，是由切斷條料直接獲得，其材料的利用率可高達85%----90%。 由此，可以選擇少廢料的方式進行直排沖裁。 3.3 搭邊 搭邊是指沖裁件和沖裁件間或與條料的側邊間在一定程度上所留的工藝條料，其作用是避免由于送料誤差產(chǎn)生零件的缺角或尺寸差，導致凹凸模受到的力均衡，在模具使用過程中大大提升它的壽命，而且還可以增加它的斷面質量。采用搭邊也可以達到模具自動送料的目的。搭邊太大，會使材料過度浪費，而搭邊太小，則會使板料拉進凹凸模的間隙，加快模具磨損，更加會損環(huán)刃口。一般來說硬性材料其搭邊值取的比較小一點，而比

58、如軟材料及脆材料，它的搭邊值呢就會取得大一點，板料的厚度大，搭邊大，形狀復雜，所需搭邊大，而有手工送料時，其搭邊值較小。 3.4 送料步距 ? 送料步距是指條料在模具每次的送進距離，每沖一零件步距。 A=D+a D是指平行送料方向的寬度； A是指沖裁件間搭邊值； 查表[]其工件間a=1.8mm,側面a=2.0mm; A=D+a=30+2=32mm； ? 條料寬度和導料板間距離計算，選擇無測壓裝置時： 條料的寬度B=[D+2a+c] =[40+22+0.5] =44.53 導料板之間距離A=B

59、+C=D+2a+2c =158.5+22+0.5 =163 式中： B為條料寬度； D為沖裁件垂直條料方向最大尺寸； a為側面搭邊最小值； 為條料寬度單向偏差； C為導料板和條料的最寬處的單向小間隙，其最小值如表[]； 3.5 計算材料的利用率 =s/s100%=158.530-(16+25)=82%; s為一個步距內的零件實際面積； s為一個步距內所需要的毛坯的面積； A為送料步距；

60、 第四章 主要零部件的計算 4.1 凸模結構與尺寸 如圖 凸模在加工過程中應多注意下面幾種情況： 1，凸模工作的刃口應當尖銳一點，沒有倒鈍缺口，裂紋等影響其加工的缺陷。 2，在熱處理的過程中硬度的大小要各個部分比較均勻，無明顯變形。 3，凸模工作的直徑對于配合部分直徑的同軸度允差不能超過配合部分允差的二分之一。 4.2 凸模數(shù)據(jù)確定 凸模工作長度要按模具結構計算，通常情況下凸模的長度不宜過長，不然會縱向彎曲導致凸模在工作時失穩(wěn)，致使模具間隙不勻，會影響沖裁件質量以及精度，同時也不能使凸模折斷。 如果采用國定卸料板，其長度為：=+++=16+14+5+16=51mm 式中

61、為凸模長度； 為凸模固定板厚度，它的選擇取決于沖壓件厚度t，t小于1.5mm，則=15~20mm，當t在1.5到2.5之間，為20~25； 為卸料板厚度； 為導尺厚度； 為附加長度； 凸模承受能力校核 在計算凸模的最小斷面承受能力時，沖裁力P必須要小于或等于危險斷面最大壓力，即 =P/A≤[] 圖形凸模，即dt≤[]/4 d/t≥4[] 為凸模內壓應力； P為沖裁力； A是凸模最小斷面面積； 為被沖材料抗剪強度； d為凸模直徑； t為板料厚度； []為凸模許用應力； 4.3 凹模塊的厚度 其厚度H可由沖裁力大小來計算得出

62、 H=kk 式中H為凹模的厚度； P為沖裁力； 為沖裁的長度修正系數(shù)； 為凹模材料的修正系數(shù)； 查表[] =1.50 =1 H=1.5=1.535.57 =53.4mm 第五章 彎曲部分的計算 5.1 彎曲力的計算 此角架結構彎曲力計算 F=0.7(Cb)/r+t =(0.71.34044)/0.5+1.2 =1356.65N 此式為沖壓結構在快要結束時所需要的彎曲力； b為彎曲件的寬度； T是彎曲件的厚度； r是彎

63、曲件內的彎曲半徑； 是材料的強度極限； K則是安全系數(shù)，通常情況下K取1.3； 5.2 校正彎曲力計算 F=qA q查表得q=40 A是工件被校正它的投影的面積 A=11.247.5=532 F=400532=21280N 彎曲毛坯展開尺寸 L=+++++++0.6t =21+11+29.2+24+29+23.5+21+0.61.2 =160 5.3 頂件力或壓料力 設置頂件的裝置或裝置彎曲模。它的頂件力或者說壓料力可取自由彎曲力30%到80%之間。 （）=（0.3~0.8)=0.51356.65=682.82N 5.4 壓力機它的噸位確定 有彈性頂件的裝

64、置，它的彎曲壓力噸位為 =（1.1~1.2）(+)=1.1(1356.65+682.82)=2253.306N； 有彈性壓料裝置，它的壓力噸位為 =（1.1~1.2）（+）=2253.306N； 而校正彎曲壓力機，它的噸位計算，則為 ≥（1.1~1.2）=1.121280=23408N； 5.5 凸凹模圓角半徑計算及其凹模的深度計算 如果彎曲件相對于彎曲半徑r/t比較小的時候，則取凸模圓角半徑≤彎曲內側圓角半徑r，而且不能小于它的最小彎曲半徑；如果彎曲件r/t比其彎曲半徑小的時候，取≥，再增加一套整形工具，使其=。 如果彎曲件相對的彎曲半徑較大，而精度的要求也更高時，須考慮回彈

65、因素，再根據(jù)回彈值進行凸模圓角半徑的修改。 凹模圓角半徑大小對于彎曲件質量與彎曲力都有影響，太小時會導致彎矩力臂變小，其毛坯會沿著凹模的圓角滑入阻力變大，從而彎曲力會增加，容易劃傷工件表面，所以，凹模兩邊圓角半徑應該一樣，不然在彎曲時會使毛坯偏移，而在現(xiàn)實加工生產(chǎn)中，一般根據(jù)板料的厚度t選擇。 如果t≤2mm，則=（3~6）t； 如果t=（2~4）mm，則=（2~3）t； 如果t>4mm，則=2t； 由于材料厚度選用為1.2mm，則它的凹模尺寸半徑為（3~6）t，取凹模半徑=31.2=3.6mm。 而對于凹模的深度，更是要選取合適，如果太小的話，會使彎曲件的兩端自由部分過長，導致工

66、件的回彈增大，從而不平直，如果說深度過大，那么凹模就會增高，多耗材不說，還會使壓力機工作行程增大。 對于U形件的彎曲模，如果兩邊高度≤兩邊平直，那么凹模的深度應該要大于工件深度，如果彎曲件直邊長，而對于平直度沒有較高特殊要求，它的深度可小于工件高度。 對于凸凹模間隙，必須要合理確定凸凹模之間間隙，如果間隙較大，那么回彈大，則工件形狀與尺寸無法保證，如果間隙太小，則會增加它的彎曲力，使其工件厚度變小，會磨傷工件，減少模具的使用壽命。 Z/2=+c.t=2+1.20.05=2.06 Z/2為凸凹模的單向間隙； 為板料最大厚度； t為板料厚度基本尺寸； c為間隙系數(shù)； 5.6 凸凹模的橫向尺寸以及公差 彎曲件的外形尺寸標注，應該要把凹模作為基準件，先把凹模尺寸確定了，再減去它的間隙值確定其凸模的尺寸。 如果是單向偏差，凹模尺寸 L=