電機(jī)沖片的沖壓模具設(shè)計含11張CAD圖.zip
電機(jī)沖片的沖壓模具設(shè)計含11張CAD圖.zip,電機(jī),沖壓,模具設(shè)計,11,CAD
任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：
基于CAD的電機(jī)沖片模具設(shè)計
II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：
設(shè)計原始資料：1. 電機(jī)沖片零件圖一份
2. 零件材料為08F，厚度0.5mm
3. 中等批量生產(chǎn)，一般沖壓車間
設(shè)計技術(shù)要求：1.要求英文資料翻譯忠實原文；
2.設(shè)計的模具滿足使用要求；
3.要求圖紙設(shè)計規(guī)范，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)；
4.編制的數(shù)控程序可行；
5.畢業(yè)論文敘述條理清楚，設(shè)計計算正確，論文格式規(guī)范。
III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1．查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告 4周
2．對電機(jī)沖片結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，繪制零件圖 1周
3．確定模具設(shè)計方案、繪制草圖 2周
4．設(shè)計電機(jī)沖片模具，繪制裝配圖 3周
5．繪制模具主要零件圖若干張 1周
6．編制模具某一零件的數(shù)控加工程序，進(jìn)行數(shù)控仿真 2周
7．撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計審查、畢業(yè)答辯 3周
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1] 王先逵主編. 機(jī)械制造工藝學(xué). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.2
[2] 劉光定主編. 數(shù)控編程與加工技術(shù). 重慶：重慶大學(xué)出版社，2016.8
[3] 徐政坤主編. 沖壓模具設(shè)計與制造. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.06
[4] 孟少農(nóng)主編. 機(jī)械加工工藝手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991
[5] 齊衛(wèi)東主編. 簡明沖壓模具設(shè)計手冊. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.04
[6] 楊玉英主編. 實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.0
[7] Mamedov, ZG;Babanly, MB High-strength steels for variously loaded
punching dies METALLOFIZIKA I NOVEISHIE TEKHNOLOGII, Vol.22 ,No.7
66-71 ,2000
XXX 學(xué)院 XXXX 專業(yè)類 XXX 班
學(xué)生（簽名）： XXXX
日期： 自 20XX 年 1 月 8 日 至 20XX 年 6 月 6 日
指導(dǎo)教師（簽名）： XXX
助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：
XXX 系(室） 主任（簽名）：XXX
附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計說明書首頁。
基于CAD的電機(jī)沖片模具設(shè)計
摘要：本次設(shè)計的模具主要是利用沖壓技術(shù)。沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。
這次畢業(yè)設(shè)計的題目是電機(jī)沖片工藝分析及模具設(shè)計。零件為電機(jī)沖片，材料為08F，因為該零件的結(jié)構(gòu)簡單且對稱，要求的尺寸精度不高，所以采用單工序落料模，板料在一個位置完成落料，即可沖壓出所需的外形，提高了工作效率。并且還保證了零件的各項尺寸精度要求。
整個設(shè)計過程包括了工藝分析，確定排樣方式，沖壓工藝力的計算，凸凹模間隙值的確定，凹凸模尺寸的計算等。在確定凸凹模間隙值時采用單邊最小間隙值c=0.02～0.03mm。但是，整個設(shè)計的過程的重中之重則是對凸凹模是設(shè)計。先設(shè)計凹模的尺寸，在進(jìn)行凹凸模間隙值的確定，間隙值取在凸模上，進(jìn)而確定凸模的尺寸。這樣設(shè)計出來的凹凸模符合規(guī)格要求。另外，在設(shè)計的時候考慮到零件在沖裁時可能會不平整，就設(shè)計了彈頂器。并且為了零件不變形，采用上出料的方式出料。最后，使用UG的建模功能，繪制部分零件的立體圖，并進(jìn)行仿真。
關(guān)鍵詞：電機(jī)沖片 落料模 上出料方式 UG仿真
指導(dǎo)老師簽名：
CAD - based motor stamping die design
Abstract: The mold design is the use of stamping technology. Stamping is installed using a mold stamping equipment to exert pressure on the material to produce a separation or plastic deformation, resulting in a pressure processing method necessary parts in.
The topic of this graduation design is motor plate technology analysis and mold design. The parts is motor laminations, material is 08f, because the parts of the structure is simple and symmetrical, the requirements of the dimensional accuracy is not high, so use the method of the Single-step blanking mold, sheet metal in a position to complete blanking, stamping it out the required shape, improve work efficiency. And also to ensure the parts of each dimension accuracy requirement.
Throughout the design process include a process of analysis,determine the layout mode, calculate the force of the stamping process,?convex concave die clearance, to determinate the concave and convex mold size , etc.Adopt unilateral minimum clearance punch and die gap in determining the value c = 0.02 ~ 0.03mm. However, the top priority of the entire design process is to punch and die design. First to design the die size, during the determined die gap value of irregularities, the gap value takes on a punch, and then determine the size of the punch. Such irregularities designed mold meets specifications. In addition, take into account in the design of parts during punching it may be uneven, the design of the spring-loaded device. And in order not deformed parts, using the material on the way the material. Finally, the modeling function of UG is used to draw the three-dimensional diagram of some parts and simulate them.
Keywords: motor lamination blanking die uplifting material way out UG simulation
Signature of supervisor:
XXXXX
外文翻譯（原文）
原文題目：Development of a high-temperature mold process for sand casting with a thin wall and complex shape
課題題目： XXXX
學(xué) 院： XXX
專業(yè)名稱： XXXX
班級學(xué)號： XXX
學(xué)生姓名： XXXXX
指導(dǎo)教師： XXX
二OXX年 三 月
開發(fā)薄壁復(fù)雜形狀的砂型鑄造用高溫模具工藝
a 昌原國立大學(xué)先進(jìn)材料工程學(xué)院，大韓民國慶南昌原市昌原
b大韓民國首爾153-001韓國陶瓷腦電研究院陶瓷中心工程陶瓷中心＆技術(shù)中心
摘要
已經(jīng)開發(fā)了一種用于制備可以在1000℃的熱處理下維持的模具的新工藝，導(dǎo)致制造具有薄壁和復(fù)雜形狀的鑄造產(chǎn)品。在新模具過程中，一種無機(jī)物由原硅酸四乙酯和甲醇鈉構(gòu)成的粘結(jié)劑，以及耐熱性高的珠粒粉末并且使用對熔融金屬的低熱膨脹。通過樹脂涂覆的沙子制備模具樣品。使用珠粒粉末的工藝比通過CO2工藝使用珠粒粉末的工藝顯示出更高的生坯強(qiáng)度熟料砂，而燃燒強(qiáng)度得到改善，并通過應(yīng)用新模工藝顯示出類似的值。使用無機(jī)粘合劑，具體而言，無機(jī)粘合劑及其相的玻璃化行為不是偶然的，即使在用再生珠粒粉末制備的舊樣品中也改變了。模具樣品的熱膨脹是線性的，大約0.23％直到1000℃，這表明模具具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。實際上產(chǎn)品，一個葉輪，在由新模具工藝制備的模具中很好地鑄造，表明新模具工藝是提高模具強(qiáng)度的有效方法。
1. 介紹
傳統(tǒng)上，鑄模工業(yè)中已經(jīng)使用砂模要求高生產(chǎn)力，因為它是一個簡單的制造過程只是將沙子和有機(jī)粘合劑的混合物稱為樹脂進(jìn)入木模[1-4]。 所以，傳統(tǒng)的沙模應(yīng)該是不可避免地會變厚以防止由于有機(jī)物而使他們倒塌在鑄造過程中粘結(jié)劑完全燒壞。 另外，它有一個缺點的數(shù)量，如通過氣孔的產(chǎn)生有機(jī)粘合劑的燃燒和熔融金屬的低流動性冷鑄造，產(chǎn)生表面缺陷和意想不到的微觀結(jié)構(gòu)，分別。 另外，由于不希望的導(dǎo)熱系數(shù)厚的砂模會在產(chǎn)品中形成不利的結(jié)晶。因此，傳統(tǒng)方法制備的砂模只能是用于生產(chǎn)厚壁產(chǎn)品。
因此，薄壁鑄件具有厚度復(fù)雜的形狀通常使用精密鑄造進(jìn)行5mm以下的加工技術(shù)，投資鑄造。 但是，這種方法有復(fù)雜的生產(chǎn)成本增加的許多缺點和長期的過程，以及產(chǎn)品尺寸的限制。 佐佐木升級采用無機(jī)粘合劑的砂模工藝克服了這些缺點。無機(jī)粘結(jié)劑由硅酸鹽和鈉組成作為二氧化硅（SiO 2）和氧化鈉（Na 2 O）前體的氫氧化物（NaOH） [6-8]。 在用無機(jī)粘合劑制備的模具中，模具的機(jī)械性能是由粘合劑產(chǎn)生起始顆粒之間每個界面的強(qiáng)度[9-11]。 尤其是，斷裂強(qiáng)度來源于合成之間的玻璃相硅酸鹽和醇鈉在溶膠 - 凝膠反應(yīng)和加熱過程中治療。
上述兩種前體的反應(yīng)機(jī)理如下。
溶膠 - 凝膠反應(yīng)：
其中ROH，NaOH和（RO）3Si [O-Si（OR）2] nOR表示醇，鈉氫氧化物和硅酸烷基酯。 NaOR被水解形成NaOH（通過等式（1））和（RO）3 Si [O-Si（OR）2] nOR水解形成SiO2和ROH（通過等式（2））。
熱處理反應(yīng)：
反應(yīng)生成玻璃相的硅酸鈉（Na2O·SiO2）在約1000℃的溫度下NaOH和SiO 2之間，這可以給模具增添力量。 在上述反應(yīng)過程中，涂覆在顆粒表面上的有機(jī)粘合劑被玻璃相取代由無機(jī)前體合成，稱為有機(jī)無機(jī)物轉(zhuǎn)換過程。 因此，無機(jī)前體應(yīng)該均勻地涂覆在顆粒表面和轉(zhuǎn)化效率上的無機(jī)前體對玻璃相應(yīng)該進(jìn)行優(yōu)化以提供對模具具有足夠的強(qiáng)度，導(dǎo)致保持模具
在鑄造期間的形狀。
表一
在這項研究中，他們的工藝是為制備模具而開發(fā)的在1000°C的溫度下保持形狀，然后是真實的產(chǎn)品，a250毫米葉輪，與實際鑄模一起鑄造而成。 之間的關(guān)系討論了斷裂強(qiáng)度和制備工藝。
2.實驗程序
2.1。 準(zhǔn)備模具樣品
用于制備模具樣品的無機(jī)粘合劑前體薄壁鑄件由原硅酸四乙酯（TEOS; Sigma-Aldrich Korea，Yongin，Korea）作為SiO2前體和鈉甲醇鹽（NaOMe; Sigma-Aldrich Korea）作為Na 2 O前體。該珠粒粉末（標(biāo)稱粒徑0.15mm，伊藤忠Ceratech Corporation，瀨戶，日本）用作制備模具的起始材料樣品。 熟料沙（名義粒度0.15毫米，南甘CastingMaterials，釜山，韓國）被用作準(zhǔn)備的起始材料比較樣本。 基本配方和實驗范圍通過有機(jī) - 無機(jī)轉(zhuǎn)化工藝制備模具如表1所示。
表2
模具樣本的大小作為開始基板的尺寸為10mm×10mm×50mm由商業(yè)鑄造公司（Jinsung Metal，Gimhae，韓國）。 通過樹脂涂覆有機(jī)粘合劑的珠粒粉末砂（RCS）工藝被塞進(jìn)一個成型模具中金屬，然后在200℃下熱處理1小時。 熟料沙混合在一起用水玻璃（硅酸鈉，Na 2 O-SiO 2，53％水合的H 2 O; Sigma-韓國Aldrich韓國龍仁公司）被塞進(jìn)成型模具中然后在二氧化碳?xì)夥障掠不?0秒。
用珠粒粉和熟料制備模具樣品在室溫下將沙子浸入無機(jī)粘合劑前體中。將浸漬的樣品在80℃下干燥1小時以消除H2O和ROH在溶膠 - 凝膠反應(yīng)過程中合成，然后在1000℃下熱處理，在大氣中停留1小時Na2O和SiO2的無機(jī)前體的玻璃化。 冷卻在每個過程之后處理至室溫。詳細(xì)的解釋有機(jī) - 無機(jī)轉(zhuǎn)化過程的結(jié)果如圖1所示。
2.2。 準(zhǔn)備實際的模具和鑄件
在這項工作中，目前有250毫米直徑的葉輪被用于發(fā)電廠的燃料氣體脫硫系統(tǒng)中制造成實際的鑄造產(chǎn)品。因此，含鉻量高的鐵增加耐腐蝕性和抗磨損性用作實際鑄造的基體金屬?；氐慕M成金屬如表2所示。首先，木制成型模具進(jìn)行制備一個真正的模具是通過逆向工程設(shè)計和制造的（Sungil Turbine Co.，釜山，韓國）。涂有有機(jī)物的珠粒粉末通過RCS過程的前體被塞進(jìn)木制品中成型模，并將該模具在200℃下熱處理10小時。將制備的實際模具浸入無機(jī)前體溶液中與制備他們的樣品時使用的組成相同。實際上將用無機(jī)前體涂布的模具在80℃下干燥1分鐘時間為24小時，然后在1000℃下熱處理1小時。冷卻過程到每個過程之后的室溫。在感應(yīng)加熱爐中融化的熔融金屬1600°C倒入實際中在室溫下在大氣中模塑，并冷卻至室溫。最后，對鑄造產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械加工作為后期處理。
圖1.有機(jī) - 無機(jī)轉(zhuǎn)化過程的示意圖。
（1）起始涂有有機(jī)粘合劑的粉末
（2）在無機(jī)前體中浸漬砂模
（3）用涂覆在有機(jī)粘合劑上的無機(jī)前體起始粉末
（4）干燥和熱處理過程
（5）僅涂布無機(jī)粘合劑的起始粉末
表3
比較用于制造砂模的各種起始粉末的性能
2.3。描述
起始粉末的形態(tài)和大小以及斷裂使用掃描觀察制備的模具樣品的表面電子顯微鏡（SEM;型號JSM-5610; JEOL，日本東京）。
圖2.珠粒的微觀結(jié)構(gòu)：（a）原始和（b）再循環(huán)。 每個數(shù)字表示在浸入前體溶液之前微粒的微觀結(jié)構(gòu)，即低和高分別在顆粒界面放大。 虛線箭頭表示在顆粒之間的界面處合成的玻璃相。 元素分析結(jié)果被插入到每個圖中。
圖3.珠粒子的XRD分析結(jié)果：（a）原始和（b）再循環(huán)。
該對加熱后的模具樣品中的顆粒表面進(jìn)行元素分析使用能量色散譜儀進(jìn)行處理（Oxford Instruments，Oxford，UK）使用X射線衍射儀（XRD; X-pert。）分析原始和回收的珠狀粉末的相MPD，型號PW3040; Philips Eindhoven，荷蘭）。 有毒氣體使用TruSpec元素進(jìn)行準(zhǔn)備好的模具樣品的測試分析儀（LECO Co.，St. Joseph，MI，USA）和SC-432DR硫分析儀（LECO Co.）。 之前的模具樣品的斷裂強(qiáng)度并在熱處理后用萬能試驗機(jī)測量（Instron 5566; Instron Corp.，Norwood，MA，USA）中的4點以0.5mm min-1的速率彎曲模式。 測試進(jìn)行了室溫和五次運(yùn)行以確定標(biāo)準(zhǔn)差的斷裂強(qiáng)度。 熱膨脹的以5℃min-1的加熱速率測量模具樣品使用膨脹計（型號500S; Mac Science，Tokyo，日本）。
圖4.使用CO2和RCS工藝制備的模具樣品的斷裂強(qiáng)度熟料沙子和珠子粉末，個別。
3。結(jié)果與討論
通常，砂鑄中使用的模具已經(jīng)制備好天然沙，人造沙，熟料，鉻鐵礦等本研究使用具有莫來石相的珠粒粉末作為起始物材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂粉，因為珠粉具有優(yōu)異的耐熱性和低熱膨脹率金屬在高溫下，如表3所示[15]。然而，熱量傳統(tǒng)砂粉如SiO2，熟料和鋯石的抗性，隨著溫度的升高而不斷下降此外，燒毀金屬滲透層開始在界面處產(chǎn)生模具和傳統(tǒng)砂型中的熔融金屬，然后熔化金屬迅速傳播到內(nèi)部模子。最終，它變成了由燒焦層制成的完整模具在鑄造過程中砂模容易塌陷。據(jù)報道通過使用珠粒粉末可以減少燒層的厚度即使在傳統(tǒng)的砂模中，由于高耐熱性[15]。在這項工作，新工藝中使用的有機(jī)粘合劑（樹脂）被替代與無機(jī)粘合劑（玻璃相）在熱處理期間改善表面特性。因此，燒傷層沒有形成通過新工藝制備的模具。
圖5.用珠粒粉末制備的模具樣品的熱膨脹。
顆粒形貌，界面微觀結(jié)構(gòu)和檢測元素在模具樣品的界面處用原始和未處理的樣品制備再生珠粒粉末如圖2所示。再生珠粒粉末是用于砂型鑄造的模具粉末。 每個數(shù)字都在圖2（a）和（b）表示浸漬前顆粒的微觀結(jié)構(gòu)在無機(jī)前體中，以及在低倍和高倍率下熱處理后顆粒之間的界面。該再生粉末顯示出幾乎相同的球形和尺寸原始粉末，如圖2（b-1）所示。 指示的是玻璃相在圖2中用虛線箭頭表示，由無機(jī)前體制成是在單個粒子之間的界面處產(chǎn)生的用回收粉末以及原始粉末制備模具（圖2（a-2）和（b-2））。 另外，元素Al，Si和Na來自于一起檢測起始粉末和無機(jī)前體在兩個顆粒表面上。
圖6.實際模具和產(chǎn)品：（a）木模，（b）鑄造后的鑄造葉輪，以及（c）后處理后的鑄造葉輪。
原始和回收的珠粒粉末的XRD峰顯示在圖3.僅檢測到莫來石相的峰。 這個結(jié)果意味著莫來石在極端情況下不受影響（無機(jī)前體的基本溶液和在1000℃下的熱處理）。也就是說，它表明珠粉是穩(wěn)定的和可重復(fù)使用的用來制備砂模，如圖1和2所示。 2和3.因此，珠粒粉末被確定為最佳的起始材料價格競爭力，盡管珠粉價格較高比傳統(tǒng)的一次性砂粉。
通過制備的模具樣品的斷裂強(qiáng)度值兩種類型的工藝（CO2和RCS工藝）和起始粉末（熟料和小珠）在圖4中示出，其被測量熱處理前后的模具樣品。 模具樣品通過CO2工藝制備的綠色強(qiáng)度為5.6±0.5MPa（平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差）和8.3±的燃燒強(qiáng)度為0.3MPa。 傳統(tǒng)上使用熟石灰砂的CO2工藝用于制造大型葉輪，是由相同的公司進(jìn)行比較。 在通過制備的樣品中RCS過程中，強(qiáng)度被確定為7.3±2.5和綠色和燃燒強(qiáng)度分別為8.7±1.4 MPa。
在二氧化碳過程中，模具樣品的生坯強(qiáng)度來自于水玻璃。水玻璃可以很好地和均勻地混合在一起由液相引起的熟石沙。但是，在RCS流程中，生坯由各種樹脂之間的聚合反應(yīng)形成（苯酚和異氰酸酯等）。因此，100％聚合和均勻聚合度是RCS工藝中非常困難的問題。因此，模具強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差通過RCS工藝制備的樣品要大于用CO2制備的樣品處理。然而，在二氧化碳過程中使用的水玻璃產(chǎn)生玻璃相以及H2O和Na2CO3在模具制備過程中，以及副產(chǎn)品（H2O和Na2CO3）會在模具中引起缺陷導(dǎo)致由CO2制備的模具中的生坯強(qiáng)度相對較低處理。同時，珠粒粉可以很好地重新排列由于網(wǎng)絡(luò)和聚合物的纏結(jié)而形成過程鏈條長，導(dǎo)致相對較高的生坯強(qiáng)度。然而，在新模具工藝中應(yīng)用的無機(jī)前體被轉(zhuǎn)化在溶膠 - 凝膠反應(yīng)和熱處理期間進(jìn)入玻璃相，誘導(dǎo)通過這兩種工藝制備的模具的燃燒強(qiáng)度 [16-18]。為此，使用了液體狀態(tài)的無機(jī)前體在表面進(jìn)行無機(jī)前體的均勻涂覆粒子。因此，新模具工藝是改進(jìn)的有效方法兩種工藝中的模具強(qiáng)度。
此外，在鑄造過程中還保留了它們的形狀與力量一起的一個主要因素。 熱膨脹，相關(guān)到模具的尺寸穩(wěn)定性，在低值時測量大約0.23％，直至1000℃的溫度，如圖5所示。濃度有毒氣體在燃燒試驗中的應(yīng)用可以在鑄造過程中產(chǎn)生的無機(jī)粘合劑顯著低于傳統(tǒng)砂型模具，如圖所示有毒氣體分析見表4.因此，這表明使用了無機(jī)物前驅(qū)體和珠粒粉末是制造該產(chǎn)品的理想選擇砂型鑄造模具。
用于準(zhǔn)備實際鑄件的木模照片模具，鑄造產(chǎn)品和后處理后的產(chǎn)品在圖6中。鑄造用砂?？梢酝ㄟ^成型來制備由金屬或木頭制成的模具。 但是，大多數(shù)砂模都是制造的使用木制成型模具。 在木制成型模具的情況下（圖6（a）），生坯中的光滑和干凈的表面很難準(zhǔn)備，因為它不施加壓力。 金屬成型模具可以用于改善綠色身體的表面狀況壓力，而生產(chǎn)外套高于木制成型模子。 自從產(chǎn)品以來，鑄造產(chǎn)品的表面（圖6（b））并不清楚剛剛使用用木制成型模制備的模具鑄造，通過后處理得到改進(jìn)（圖6（c））。 最后演員可以成功制造出具有薄壁和復(fù)雜形狀的產(chǎn)品通過應(yīng)用新的模具工藝。
4。結(jié)論
無機(jī)前體和珠粒粉末已被用于克服常規(guī)砂模的缺點，如頻繁崩塌現(xiàn)象和鑄造過程中的嚴(yán)重缺陷。無機(jī)物前體是非常環(huán)保的，并有助于改善模具的強(qiáng)度?；厥辗勰┑男螤詈痛笮]有改變，與原始粉末相比。模具顯示通過使用珠粒粉末的RCS方法制備的樣品比通過二氧化碳工藝使用的更高的生坯強(qiáng)度熟料沙子。但是，燃燒強(qiáng)度得到了改善并顯示出來通過引入使用無機(jī)物的新模具工藝來獲得相似的值表明新模具工藝是改進(jìn)模具的有效方法兩個過程中的強(qiáng)度。另外，他們準(zhǔn)備通過新的模具工藝顯示0.25％的尺寸穩(wěn)定性高達(dá)a溫度為1000°C。鑄造產(chǎn)品，葉輪，具有薄壁而且復(fù)雜的形狀可以通過應(yīng)用成功地制造出來newmold過程。因此，使用無機(jī)前體的新模工藝并且可以將珠粒粉末用作其制造方法模具用于復(fù)雜形狀的薄壁鑄造。
致謝
這項工作得到了韓國能源技術(shù)研究院的支持評估和規(guī)劃（KETEP，授權(quán)號20142020103400 /2013-101010-170C）由韓國政府部門資助貿(mào)易，工業(yè)和能源以及國家研究基金會韓國（NRF，批準(zhǔn)號碼：2011-0030058）由韓國資助政府。
基于CAD的電機(jī)沖片模具設(shè)計開題報告
一、選題的依據(jù)及意義：
現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，由于模具的加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到了廣泛的應(yīng)用。
現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的零件廣泛采用沖壓、鍛造成形、壓鑄成形、擠壓成形、注塑成形
或其他成形加工方法，和成形模具相配套，經(jīng)單工序或多道成形工序，使材料或坯料成形加工成符合產(chǎn)品要求的零件，或成為精加工前的半成品件[1]。
沖壓加工是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中先進(jìn)高效的加工方法之一。它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在常溫或加熱的條件下對板材施加壓力使其變形和分解，從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。因為它主要用于加工板料零件，所以又稱板料沖壓。?沖壓加工的特點如下：?
(1)?借助壓力機(jī)的壓力。利用模具能獲得壁薄、質(zhì)量輕、剛性好、形狀復(fù)雜的零件，這些零件用其他的方法難以加工甚至無法加工。?
(2)?沖壓加工的零件精度高、尺寸穩(wěn)定具有良好的互換性。?
(3)?沖壓加工是少、無切削加工的一種，部分零件沖壓直接成形，大部分無需任何再加工材料利用率高達(dá)85%以上。?
(4)?生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過程容易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，適合于大批大量生產(chǎn)。?
(5)?操作簡單，便于組織生產(chǎn)和管[2]。?
沖壓加工的應(yīng)用十分廣泛，不僅可以加工金屬材料，而且可以加工非金屬材料。在現(xiàn)代制造業(yè)，比如汽車、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電機(jī)、電器、儀表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面都占有十分重要的地位。?
而現(xiàn)如今，利用計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)來完成沖模設(shè)計是提高沖壓模具設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量的一種技術(shù)方法。目前，CAD／CAE／CAM技術(shù)已在我國模具行業(yè)得到普遍應(yīng)用，大部分企業(yè)采用了三維模具設(shè)計，并實現(xiàn)了模具的數(shù)控加工[3-4]。?
此外，不少企業(yè)還進(jìn)行了CAD軟件的二次開發(fā)，一汽模具、天汽模具、東風(fēng)模具、成飛和比亞迪等公司都在這方面開展了卓有成效的工作。例如，比亞迪研發(fā)了沖壓模具知識模板，實現(xiàn)了拉延模的模塊化設(shè)計和參數(shù)化設(shè)計，并建立了模具標(biāo)準(zhǔn)件庫，實現(xiàn)了模具的三維設(shè)計：而AutoForm等CAE技術(shù)分析軟件在許多廠家得到廣泛應(yīng)用，在沖壓成形過程、預(yù)測成形缺陷、優(yōu)化沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)，以及縮短模具的開發(fā)周期方面取得了良好效果。?
CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程及其在模具工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，闡明了模具CAD/CAM技術(shù)的重要意義。在分析國內(nèi)外模具CAD/CAM技術(shù)的研究和應(yīng)用狀況的基礎(chǔ)上，提出了將沖壓模具設(shè)計資源數(shù)字化，建立沖壓模具設(shè)計資源與三維圖庫系統(tǒng)，為廣大工程技術(shù)人員提供一種應(yīng)用于CAD技術(shù)上的輔助模具設(shè)計新型軟件系統(tǒng)的思想[5-6]。?
對于一個機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)生來說，對壓鑄模的設(shè)計已經(jīng)有了一個大概的了解。此次畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用多學(xué)科理論、知識和技能，以解決較復(fù)雜的工程實際問題的能力，主要包括設(shè)計、實驗研究方案的分析論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設(shè)計思想，勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設(shè)計方法，適應(yīng)社會對人才培養(yǎng)的需要。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢：
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在每年600億至650億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率[7]。??
目前,?電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中60%~80%的零部件,都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗。是其他加工制造方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。據(jù)第十一屆中國國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會主辦方之一的中國模具工業(yè)協(xié)會透露，我國模具行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)和職工總數(shù)在世界上的排名已躍居第一，生產(chǎn)銷量排名世界第三[8-9]。?
2005年中國模具行業(yè)模具銷售額610億元，比上年增長25%，加上20多億美元的進(jìn)口份額，中國模具市場容量已達(dá)800億元人民幣左右?！笆晃濉逼陂g，世界制造業(yè)生產(chǎn)基地加速向中國轉(zhuǎn)移，中國制造業(yè)快速升級帶動模具工業(yè)加快發(fā)展，2010年中國模具業(yè)銷售額已超出1120億元，全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步回升，模具工業(yè)仍將處于穩(wěn)定發(fā)展之中，優(yōu)質(zhì)精密模具的需求將不斷上升，預(yù)計“十二五”期間，中國模具產(chǎn)值可能突破2500億。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%[10]。?
而對于國外模具行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢，高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用,?歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平,?在國際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計與制造,?已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。主要特點如下：?
(1)?CAD/CAE/CAM的廣泛應(yīng)用,?顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美,?CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD?的應(yīng)用方面,?已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段,?目前3D?設(shè)計已達(dá)到了70%～89%[11]。?
(2)?為了縮短制模周期、提高市場競爭力，普遍采用高速切削加工技術(shù)。高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù)，其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍[12-14]。目前，歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑，三軸聯(lián)動的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動的，轉(zhuǎn)數(shù)一般在1.5?萬～3?萬r/min。?
(3)?快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用。由于市場競爭日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快,?快速成型和快速制模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并迅速獲得普遍應(yīng)用。在歐洲模具展上,?快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)占據(jù)了十分突出的位置,?不僅有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類型的快速成型設(shè)備，也有專門提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司[15]。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
1、研究內(nèi)容：在工藝分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮產(chǎn)品的產(chǎn)量和精度要求。所用材料的性能，工廠的技術(shù)力量，設(shè)備情況及模具設(shè)計以及制造情況，確定該工件的工藝規(guī)程是否合格，能不能達(dá)到加工要求。最后到加工出的電機(jī)沖片能否達(dá)到預(yù)期要求。
2、實驗方案：
（1）首先開始開題報告以及外文翻譯。
（2）分析電機(jī)沖片的加工工藝流程。
（3）設(shè)計并繪制電機(jī)沖片模具結(jié)構(gòu)的裝配圖一套。
（4）繪制夾具主要零件圖若干張。
（5）編寫設(shè)計計算說明書（畢業(yè)論文）一份。
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計：在方案設(shè)計的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計模具各部分零件的具體結(jié)構(gòu)尺寸
（1)電機(jī)沖片的加工工藝分析。
分析電機(jī)沖片的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸精度，材料是否符合，以及加工工藝的要求。
（2)確定沖片的加工工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式，工序數(shù)目，工序性質(zhì)，工序順序，
工序組合。
（3）電機(jī)沖片的模具設(shè)計計算。
（4）繪制電機(jī)沖片的模具總裝圖，從模具設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)件，將標(biāo)準(zhǔn)編號寫
入詳細(xì)表。
（5）繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖。
以上方案按順序一步步來順利進(jìn)行，中間應(yīng)多查閱過內(nèi)外資料，積極向老師請
教不懂的問題，爭取在規(guī)定的時間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1、目標(biāo)：
（1）從產(chǎn)品零件形狀及功能要求出發(fā)，正確并優(yōu)化設(shè)計模具結(jié)構(gòu)、正確計算模具零件的尺寸，并選用模具零件材料及考慮制造工藝，達(dá)到讓我們掌握一般模具的設(shè)計方法、設(shè)計步驟。通過這次的磁極沖片的工藝分析與模具設(shè)計的要求，能綜合運(yùn)用分析模具設(shè)計理念，并熟悉制造工藝課程及CAD軟件課程等其他先修課程和實際知識，進(jìn)行依次較為全面的模具設(shè)計與制造的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)模具設(shè)計以及制造的技能，并加深對所學(xué)知識的理解。
（2）通過這次的磁極沖片的工藝分析與模具設(shè)計，能綜合運(yùn)用模具設(shè)計課程，制造工藝課程及CAD軟件課程等其他先修課程和實際知識，進(jìn)行依次較為全面的模具設(shè)計與制造的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)模具設(shè)計以及制造的技能，并加深對所學(xué)知識的理解。
（3）學(xué)會制定模具凹凸模零件的加工工藝以及綜合使用CAD系列軟件進(jìn)行模具設(shè)計與制造的能力。
2、主要特色：
設(shè)計一套比較具有創(chuàng)造性的電機(jī)沖片模具，加工工藝規(guī)程和繪制模具裝配圖，并使其簡單實用。
3、工作進(jìn)度：
(1) 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯，撰寫開題報告。 2018/1/10—2018/1/25和2018/2/25—2018/3/10
（2）對電機(jī)沖片結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，繪制零件圖。 2018/3/11—2018/3/18
（3）確定模具設(shè)計方案、繪制草圖。 2018/3/19—2018/4/3
（4）設(shè)計電機(jī)沖片模具，繪制裝配圖。 2018/4/4 —2018/4/25
（5）繪制模具主要零件圖若干張。 2018/4/26—2018/5/3
（6）編制模具某一零件的數(shù)控加工程序，進(jìn)行數(shù)控仿真。 2018/5/4 —2018/5/18
（7）撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計審查、畢業(yè)答辯。 2018/5/19—2018/6/10
五、參考文獻(xiàn)
?
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[4]?林承全?余小燕主編??沖壓工藝及模具設(shè)計與制造[M]?湖北科學(xué)技術(shù)出版社?2008.4
[5]?李集仁主編．模具設(shè)計與制造[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2010．2．
[6] 翟建軍主編．模具設(shè)計與制造[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2010．2．
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[8] 王先逵主編. 機(jī)械制造工藝學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.2
[9] 劉光定主編. 數(shù)控編程與加工技[M]術(shù). 重慶：重慶大學(xué)出版社，2016.8
[10]?鄭涌．模具行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J]．科技信息，2007(4):33-34．
[11] 鄭家賢主編.沖壓工藝與模具設(shè)計實用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1?
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[13] 齊衛(wèi)東主編. 簡明沖壓模具設(shè)計手冊[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.04
[14] 楊玉英主編. 實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.0
[15]?孟宇．國內(nèi)汽車模具行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r與趨勢[J]．CAD/CAM與制造業(yè)信息化，
2012(4):25-27．
六、指導(dǎo)教師意見
基于CAD的電機(jī)沖片模具設(shè)計
摘要：本次設(shè)計的模具主要是利用沖壓技術(shù)。沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。
這次畢業(yè)設(shè)計的題目是電機(jī)沖片工藝分析及模具設(shè)計。零件為電機(jī)沖片，材料為08F，因為該零件的結(jié)構(gòu)簡單且對稱，要求的尺寸精度不高，所以采用單工序落料模，板料在一個位置完成落料，即可沖壓出所需的外形，提高了工作效率。并且還保證了零件的各項尺寸精度要求。
整個設(shè)計過程包括了工藝分析，確定排樣方式，沖壓工藝力的計算，凸凹模間隙值的確定，凹凸模尺寸的計算等。在確定凸凹模間隙值時采用單邊最小間隙值c=0.02～0.03mm。但是，整個設(shè)計的過程的重中之重則是對凸凹模是設(shè)計。先設(shè)計凹模的尺寸，在進(jìn)行凹凸模間隙值的確定，間隙值取在凸模上，進(jìn)而確定凸模的尺寸。這樣設(shè)計出來的凹凸模符合規(guī)格要求。另外，在設(shè)計的時候考慮到零件在沖裁時可能會不平整，就設(shè)計了彈頂器。并且為了零件不變形，采用上出料的方式出料。最后，使用UG的建模功能，繪制部分零件的立體圖，并進(jìn)行仿真。
關(guān)鍵詞：電機(jī)沖片 落料模 上出料方式 UG仿真
CAD - based motor stamping die design
Abstract: The mold design is the use of stamping technology. Stamping is installed using a mold stamping equipment to exert pressure on the material to produce a separation or plastic deformation, resulting in a pressure processing method necessary parts in.
The topic of this graduation design is motor plate technology analysis and mold design. The parts is motor laminations, material is 08f, because the parts of the structure is simple and symmetrical, the requirements of the dimensional accuracy is not high, so use the method of the Single-step blanking mold, sheet metal in a position to complete blanking, stamping it out the required shape, improve work efficiency. And also to ensure the parts of each dimension accuracy requirement.
Throughout the design process include a process of analysis,determine the layout mode, calculate the force of the stamping process,?convex concave die clearance, to determinate the concave and convex mold size , etc.Adopt unilateral minimum clearance punch and die gap in determining the value c = 0.02 ~ 0.03mm. However, the top priority of the entire design process is to punch and die design. First to design the die size, during the determined die gap value of irregularities, the gap value takes on a punch, and then determine the size of the punch. Such irregularities designed mold meets specifications. In addition, take into account in the design of parts during punching it may be uneven, the design of the spring-loaded device. And in order not deformed parts, using the material on the way the material. Finally, the modeling function of UG is used to draw the three-dimensional diagram of some parts and simulate them.
Keywords: motor lamination blanking die uplifting material way out UG simulation
目 錄
第1章 引言
1.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2模具設(shè)計與制造的發(fā)展趨勢 1
第2章 工藝方案的分析及確定
2.1零件的結(jié)構(gòu)圖 2
2.2零件的工藝分析 2
2.3零件工藝設(shè)計方案的確定 3
第3章 沖裁工藝設(shè)計及計算
3.1沖裁模間隙值的計算 5
3.2沖裁模刃口尺寸計算 5
3.3沖裁力和壓力中心的確定 7
3.3.1沖裁力F 7
3.3.2卸料力、推件力及頂件力的計算 8
3.3.3沖模壓力中心的確定 9
3.4沖裁排樣設(shè)計 10
3.4.1排樣設(shè)計 10
3.4.2 搭邊和條料寬度的設(shè)計 12
3.4.3排樣方案的選擇 13
第4章 沖裁模主要零部件設(shè)計
4.1凹模設(shè)計 15
4.1.1凹模結(jié)構(gòu)與固定方式 15
4.1.2整體式凹模外形尺寸的確定 15
4.2凸模設(shè)計 16
4.3模架的設(shè)計與選擇 17
4.3.1模架的組成 17
4.3.2常用模架的種類 17
4.3.3模架種類的選擇 18
4.3.4導(dǎo)柱、導(dǎo)套及模柄的設(shè)計 19
4.4固定板、墊板及擋料銷的設(shè)計 21
4.4.1固定板的設(shè)計 21
4.4.2墊板的設(shè)計 22
4.4.3擋料銷的設(shè)計 22
4.5卸料裝置和頂件裝置的選擇 22
4.5.1橡皮的選取 22
4.5.2卸料板的選取 23
4.5.3卸料螺釘?shù)倪x取 24
4.5.4頂件裝置的選取 24
第5章 壓力機(jī)的選擇
第6章 模具整體結(jié)構(gòu)
6.1模具的整體結(jié)構(gòu) 27
6.2零件的CAD立體圖 27
第7章 凸、凹模的加工仿真
7.1繪制草圖 29
7.2創(chuàng)建加工環(huán)境 29
7.3生成刀路軌跡并仿真 30
7.4程序 32
第8章 結(jié)論
參考文獻(xiàn) 36
致 謝 37
基于CAD的電機(jī)沖片模具設(shè)計
第1章 引言
1.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
模具最早出現(xiàn)在幾千年前的陶瓷和青銅器的燒制，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展被大規(guī)模化使用。模具是工業(yè)生產(chǎn)的最基礎(chǔ)的工藝裝備之一，在電子、電動機(jī)、電器、儀表、汽車等工業(yè)產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要模具來制作成型[1]。使用模具來加工零件可以保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度要求得到保障，使得產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，而且在加工過程中不會破壞產(chǎn)品的表面粗糙度。利用模具成型工藝來加工產(chǎn)品已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)上最主要的手段之一。
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確的引導(dǎo)下（退稅），經(jīng)過幾代人的共同努力下，現(xiàn)在我國的沖壓模具的設(shè)計與制造能力雖然沒有達(dá)到世界頂尖水平但是也已達(dá)到較高的水平，已形成了產(chǎn)出高達(dá)300多億元各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。我國在大型沖壓模具單套方面已經(jīng)能夠生產(chǎn)出重達(dá)50t的模具；也能夠生產(chǎn)為中檔轎車生產(chǎn)配套使用的許多覆蓋件零件。但是與歐美發(fā)達(dá)國家相比，依然存在一定的差距。主要表現(xiàn)在如下：
1)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高端精度沖模的模
具結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)周期方面存在一定差距。
2)在標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模的制造精度、使用
壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能方面存在一定差距[2]。
1.2模具設(shè)計與制造的發(fā)展趨勢
模具的設(shè)計在長期以來都是依靠著人們的經(jīng)驗和機(jī)械制圖來完成。自從上個世紀(jì)80年代開始，CAD技術(shù)得到快速發(fā)展?，F(xiàn)在也被許多企業(yè)應(yīng)用，使用CAD技術(shù)來大大縮短了模具制作的時間以及提高了模具的質(zhì)量。近年來，模具CAD/CAE技術(shù)的硬件和軟件價格已經(jīng)降低到中小企業(yè)普遍都可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，它將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程中分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度也不斷提高。就大多數(shù)模具制造企業(yè)來說，今后的發(fā)展方向應(yīng)以提高數(shù)控化和計算機(jī)水平為主，積極采用高新技術(shù)，逐步走向CAD/CAM/CAE信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一體化。
第2章 工藝方案的分析及確定
2.1零件的結(jié)構(gòu)圖
本次設(shè)計的零件是電機(jī)沖片。零件圖如圖2.1所示。
圖2.1 零件圖
該零件的材料為08F，零件厚度為0.5mm。
2.2零件的工藝分析
本次設(shè)計的是電機(jī)沖片，其形狀如圖2.1所示。其形狀簡單，整個沖片由6塊這個扇形零件組成，材料為08F，厚度為0.5mm，整個外形為圓弧狀，結(jié)構(gòu)對稱，有利于材料的有效利用。因為該零件主要用于電機(jī)上，所以它對于形狀公差和位置公差有很高的精度要求。因此在進(jìn)行零件的沖壓過程中不能出現(xiàn)彎曲變形，此材料具有良好的塑性和較高的彈性,其沖裁加工性能好。在零件圖上沒有標(biāo)注出來的尺寸可認(rèn)為是自由尺寸。表2.1為沖裁件外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度。
表 2.1 沖裁件外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度
基本尺寸/mm
材料厚度t/mm
≤3
3～6
6～10
10～18
18～500
≤1
IT12～I(xiàn)T13
IT11
1～2
IT14
IT12～I(xiàn)T13
IT11
2.3零件工藝設(shè)計方案的確定
沖裁工序組合可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁、級進(jìn)沖裁，所使用的模具對應(yīng)是單工序模、復(fù)合模、級進(jìn)模[3]。因為組合沖裁工序比單工序生產(chǎn)效率要高不少，加工精度等級也高。因此，選擇組合沖裁工序加工。生產(chǎn)批量與模具之間的的關(guān)系如表2.2所示。
沖裁工序的組合方式可由以下因素來確定：
(1)根據(jù)生產(chǎn)批量來確定
因為本次零件是中批量生產(chǎn)，所以由表2.2可知，可行的模具設(shè)計類型有：單工序模、級進(jìn)模、復(fù)合模、半自動模。一般來說，中大批量生產(chǎn)采取復(fù)合?；蚣夁M(jìn)模。
(2)根據(jù)沖裁尺寸和精度等級來確定
(3)根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定
沖裁件的尺寸相對較小時，由于單工序送料的不方便和效率太低，我們一般采用另外兩種沖裁組合。對于中等尺寸的沖件，單工序模具相比更加便宜，而且當(dāng)孔孔之間或者空與邊緣之間的間隙太過狹窄時，并不宜使用復(fù)合沖裁和單工序沖裁的方法。因此，級進(jìn)沖裁在壓力機(jī)工作臺面尺寸和工序數(shù)上受到了嚴(yán)酷的限定，沖裁件的外形尺寸也不能過大。
表2.2 生產(chǎn)批量與模具類型的關(guān)系
項
目
生產(chǎn)批量
單件
小批
中批
大批
大量
大型件
＜1
1～2
1～5
1～10
＞2～20
＞5～50
＞10～100
＞20～300
＞50～100
＞100～500
＞300
＞1000
＞5000
中型件
小型件
模具類型
單工序模
組合模
簡易模
單工序模
組合模
簡易模
單工序模、
級進(jìn)模、復(fù)合模、半自動模
單工序模、級進(jìn)模、復(fù)合模、自動模
硬質(zhì)合金級進(jìn)模、復(fù)合模、自動模
綜上所述，對于電機(jī)沖片這個零件，其規(guī)格精度要求不是特別高，而且形狀也簡單對稱，中批量生產(chǎn)，材料厚度為0.5mm，因此，采取落料單工序模進(jìn)行生產(chǎn)。
第3章 沖裁工藝設(shè)計及計算
3.1沖裁模間隙值的計算
確定沖裁間隙值的主要依據(jù)，是在保證尺寸精度和質(zhì)量得到保障的前提下，使得模具的壽命達(dá)到最高[4-5]。沖裁間隙如圖3.1所示。
圖3.1 沖裁間隙幾何關(guān)系
根據(jù)上圖的關(guān)系可得：
Z2=t-h0tanβ=t(1-h0/t)tanβ…………………(3.1)
式中: Z-沖裁間隙雙面值（mm）；
h0-產(chǎn)生裂紋時凸模壓入深度（mm）；
t-料厚（mm）；
h0/t-產(chǎn)生裂紋時凸模壓入材料的相對深度；
β-剪裂紋與垂直線間的夾角，一般為4°～6°。
由上面公式可知，材料的性質(zhì)和厚度是影響間隙值的兩個主要原因。如果材料的厚度越厚，塑性越低，它所需的間隙值就會越大；同理如果材料厚度越薄，塑性越高，它所需間隙值就會越小。但實際生產(chǎn)中都是采用比較簡便的，由實驗方法制定的表格來確定合理的間隙值。在零件生產(chǎn)過程當(dāng)中通常會選擇一個合適的范圍來作為它的合理間隙，所以只要零件的間隙值在所選的間隙范圍內(nèi)，就可以沖出好的零件。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大的稱為最大合理間隙[6]。鑒于模具在使用過程中的不斷磨損會使得其間隙值越來越大，所以，在模具設(shè)計初始時，就應(yīng)選取較小的合理間隙值。
查參考文獻(xiàn)[3]表2.3 沖模初始雙邊間隙,可得：電機(jī)沖片材料08F，厚度0.5mm的沖裁模初始雙面間隙值Zmin=0.04mm，Zmax=0.06mm。
3.2沖裁模刃口尺寸計算
凸凹模的刃口尺寸和公差，會對沖裁件的尺寸精度造成直接影響。因為凸凹模的刃口尺寸和公差的設(shè)計是根據(jù)模具的合理間隙值來確定的。所以，設(shè)計和選取凸、凹模刃口尺寸以及公差是這個設(shè)計過程當(dāng)中的一個重要環(huán)節(jié)。
設(shè)計落料模，因此首先要確定凹模刃口尺寸。在尺寸確定好了以后，再以其作為為基準(zhǔn)，將間隙值取在凸模上。同時凹模的基本尺寸應(yīng)該接近或等于工件的最小極限尺寸。這樣，即使凸凹模使用到一定程度時產(chǎn)生了磨損，也能沖出合格件。
DA=(D-X?)0+δA………………………………………………(3.2)
DT=(DA-Zmin)-δT0=(D-XD-Zmin)-δT0…………………(3.3)
式中: DT、DA-落料凸、凹模刃口尺寸（mm）；
D -落料件外徑公稱尺寸（mm）；
?-零件公差（mm）；
Zmin-最小合理間隙（mm）
X -磨損系數(shù)；
X? -模具磨損預(yù)留量；
δA、δT-落料凹凸模的制造公差；
磨損系數(shù)，其值在0.5-1之間，根據(jù)工件制造精度選?。?
工件精度IT10以上 x=1
工件精度IT11-IT13 x=0.75
工件精度IT14 x=0.5
凹模磨損后的沖裁變化如圖3.2所示
圖3.2 凹模磨損后尺寸沖裁變化
則凹模磨損后：
（1） R2的尺寸變大。查參考文獻(xiàn)[8]公差表得：x=1；
R2=（RMAX-X△）=（270.18-0.06）+0.0150=270.12+0.0150 mm；
（2） R1的尺寸變小。查參考文獻(xiàn)[8]公差表得：x=1；
R1=(RMin+XΔ) 0-δ=（170.09+0.06）0-0.015=170.150-0.015 mm；
凸模的基本尺寸和凹模的一致，因此不用注公差，但是要注明:凸模實際上的刃口尺寸與落料模凹模是配制的關(guān)系，使最小雙面合理間隙值為Zmin=0.04mm；
3.3沖裁力和壓力中心的確定
3.3.1沖裁力F
沖載力是指在沖裁產(chǎn)品過程當(dāng)中凸模對板料所施加的壓力。因為沖裁力的大小是選擇壓力機(jī)噸位的重要依據(jù)之一，因此在模具設(shè)計過程中必須計算沖載力的大小[7-8]。
在沖裁過程當(dāng)中沖裁力的大小隨著凸模的行程變化是不斷變化的。圖3.3所示為沖載時沖裁力-凸模行程曲線。圖中AB段相當(dāng)于沖裁的彈性變形階段。在這個階段過程中，凸模在接觸材料之后，會使得其載荷迅速地上升。當(dāng)壓力超過材料的屈服強(qiáng)度，即凸模刃口開始擠入材料時，就進(jìn)入了塑性變形階段，此時載荷的上升速度變慢，如BC段所示。在此階段一方面隨著切刃的深入使得沖裁的斷面不斷減小而使沖載力降低，另一方面由于材料的加工硬化使得沖裁力增加，當(dāng)二者達(dá)到平衡時，沖裁力達(dá)到最大值，即圖中的C點。而后當(dāng)沖裁面積的不斷減小，跨越加工硬化對力的影響時，沖裁力就會慢慢變小。凸模繼續(xù)下行，此時材料內(nèi)部會產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)展，使得沖裁力迅速下降，從而進(jìn)入了沖裁的斷裂分離階段，如圖3.3CD段所示。
圖3.3 沖載力-凸模行程曲線
用普通平刃口模具沖載時，沖載力F一般按下式計算：
F=KLtτb……………………(3.4)
式中: F-沖載力（N）；
L-沖載周邊長度（mm）；
t-材料厚度（mm）；
τb-材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
K-系數(shù)。一般取K=1.3.
根據(jù)autoCAD的質(zhì)量特性功能得到電機(jī)沖片的周長為489.3698mm，又查資料得08F鋼的抗拉強(qiáng)度σ為295MPa。所以得:
F=1.3Ltτ=1.3*489.3698*0.5*295*0.7
=66.894KN
因此，電機(jī)沖片的沖裁力為66.894KN。
3.3.2卸料力、推件力及頂件力的計算
凸模每一次完成沖裁之后，沖入凹模型孔里面的零件或者廢料因為彈性恢復(fù)了而因此卡在凹模型孔里面；套在凸模上面的沖孔件或者粘在上面的廢料因為彈性收縮而因此更加粘緊在上面。為了使得沖裁工作順利的進(jìn)行，需要把夾在凸模上面的料下載下來，將卡在型孔里面的零件或者廢料頂出來。
如圖3.4所示，把沖孔件或者廢料從凸模上面卸下來所需要的的力稱之為卸料力；把零件或者廢料從凹模型孔里面推出來所需要的力稱之為推件力；把零件或者廢料從凹模里面沿著沖壓反方向頂出來所需要的力稱之為頂件力。
圖3.4 卸料力、推件力及頂件力
卸料力、推件力及頂件力是由壓力機(jī)經(jīng)過模具上面的彈性卸料裝置以及頂件裝置來提供的。因此，在選用壓力機(jī)噸位時候和設(shè)計模具上面的卸料與頂件裝置時候，需要考慮這三個力所帶來的影響。一般根據(jù)經(jīng)驗公式來計算，即[9]
F卸=K1×F……………………(3.5)
F推=n×K2×F………………(3.6)
F頂=K3×F……………………(3.7)
式中: F-沖裁力（N）；
K1,K2,K3-分別為卸料力、推件力及頂件力的系數(shù)，通常取K1=0.02～0.06，K2=0.03～0.07，K3=0.04～0.08，條料厚的話取小值，相反條料很薄取大值；
n-卡在凹模型孔里面的零件或者廢料的數(shù)目,n=ht，其中h是凹模型腔直臂刃口高度，t為零件厚度。
由于料厚度為0.5mm，屬于薄板，因此?。?
K1=0.06；
K2=0.07；
K3=0.08。
n=1.8
所以F卸=66.894×0.06=4.01KN
F推=66.894×0.07×1.8=8.43KN
F頂=66.894×0.08=5.35KN
根據(jù)上述公式計算出來的的沖裁工藝力，我們可以選擇壓力機(jī)的噸位大小。但是各種沖裁力的和只能小于所選壓力機(jī)的公稱壓力。又因為本次設(shè)計的電機(jī)沖片選取的是彈性卸料裝置和上出料的出料方式。所以：
F總=F卸+F頂+F………………(3.8)
=4.01+5.35+66.894
=76.254KN
3.3.3沖模壓力中心的確定
模具的壓力中心其實就是沖壓合力的作用點[10-11]。在沖壓過程當(dāng)中，如果模具的壓力中心點沒有在壓力機(jī)的滑塊中心線之上的話，那么模具與壓力機(jī)就不能夠正常運(yùn)行，并且滑塊承受的載荷產(chǎn)生偏移，導(dǎo)致模具也變形，模具的間隙也改變了。整個模具也就報廢了。因此，模具的壓力中心的確定就顯得十分重要了。使用CAD畫圖軟件的運(yùn)行結(jié)果如圖3.5所示。具體步驟如下：
圖 3.5 CAD運(yùn)行結(jié)果截圖
圖3.6 壓力中心示意圖
1)輸入REG指令；
2)回車→框選圖形→再回車；
3)輸入MASSPROP指令→回車；
4)得到質(zhì)心坐標(biāo)（1485.0595，,51.7347）；
5)新建的坐標(biāo)系原點坐標(biāo)（1417.5295,517.197）；
6)兩者相減即為質(zhì)心坐標(biāo)為（67.53,34.54）；
7)坐標(biāo)圖如圖3.6所示。
3.4沖裁排樣設(shè)計
3.4.1排樣設(shè)計
排樣指沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法[12]。合理排樣可以使材料的利用率得到提高，材料的消耗得到降低，還會影響沖載的生產(chǎn)率、質(zhì)量、壽命與安全等。因此，排樣在模具設(shè)計和沖載工藝過程中屬于重要環(huán)節(jié)之一。
沖壓生產(chǎn)是大批量的生產(chǎn)，其材料利用率在很大程度上決定了沖載件成本的高低。據(jù)資料統(tǒng)計表明，每當(dāng)提高百分之一的材料利用率，其產(chǎn)品加工成本就會降低0.1%～0.5%。所以，合理化的安排排樣是降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的有效措施之一。
材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比。如圖3.7所示。
圖3.7 材料的利用率
一個步距內(nèi)的材料利用率η為
η=ABS×100%......................（3.9）
式中： A-沖裁件面積（mm）；
B-條料寬度（mm）；
S-步距（mm）；
一張板上（或帶料、條料）總的材料利用率為
η總=nA1LB×100%.......................（3.10）
式中： n-張板上沖件總數(shù)目；
L-板料長度（mm）；
B-板料寬度（mm）。
根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：
1）有廢料排樣，如圖3.8（a）所示；
2）少廢料排樣，如圖3.8（b）所示，材料利用率可達(dá)70%～80%；
3）無廢料排樣，如圖3.8（c）、（d）所示，材料利用率可高達(dá)85%～95%。
圖3.8 材料排樣方法
3.4.2 搭邊和條料寬度的設(shè)計
1.搭邊設(shè)計
搭邊是指排樣時候沖裁件之間，以及沖裁件和條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料[13]。從提高材料的利用率這個方面考慮，自然是搭邊越小越好，甚至沒有搭邊。但是搭邊有時候是必不可少的，合理的搭邊具有以下兩個作用：
1）確保能夠沖出合格產(chǎn)品：補(bǔ)償定位誤差以及剪版誤差，防止因為條料的誤差，送料進(jìn)距誤差等原因造成沖裁廢品；
2）增加條料剛度，方便條料的送進(jìn)，提高生產(chǎn)率；
搭邊值過小，就容易導(dǎo)致它擠進(jìn)凹模，使刃口的磨損加大，模具壽命也隨之減少，最終影響到?jīng)_裁件的剪切表面的質(zhì)量。搭邊值如果太大，就會使得材料利用率降低低。所以我們需要合理的設(shè)計搭邊值的大小。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表2.8查得搭邊值為：a1=1.2mm a=1.0mm
其中a1表示側(cè)搭邊、a表示工件間搭邊
2.條料寬度設(shè)計
在排樣方式和搭邊值確定好以后，條料的寬長及進(jìn)距就可以確定了。在選取送料裝置時候，如果采用的是無側(cè)料裝置的模具，那么會使得條料送進(jìn)時可能因條料的擺動而使側(cè)搭邊不能保證。所以為了保證搭邊，選用有側(cè)壓裝置，如圖3.9所示。采用擋料銷，條料寬度B按下述公式計算。
圖3.9 有側(cè)壓裝置時的沖裁
B-△0=（Dmax+2a）-△0……………………….（3.11）
A=B+C=Dmax+2a-C……………………（3.12）
式中: B-條料寬度（mm）；
Dmax-沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；
a-側(cè)搭邊（mm）；
Δ-條料寬度公差（mm）；
C-條料與導(dǎo)尺間的間隙（mm）；
3.4.3排樣方案的選擇
第一種方案 ：縱排法。如圖3.10所示。
條料寬度的計算：
查參考文獻(xiàn)[2]表2.10及表2.11得：
Δ=0.6mm C=8mm Dmax=135.06mm；
則條料寬度
B =135.06+2*1.2=137.46mm；
導(dǎo)料板間距離
A=137.46+8=145.46mm；
步距
S=135.06-85.04+1=51.02mm；
又根據(jù)autoCAD的質(zhì)量特性功能得到電機(jī)沖片的面積為5137.3660mm2。
則一個進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為：
η=ABS×100%=73.3%
圖3.10 縱排法
第二種方案：橫排法
排樣圖如圖3.11所示：
圖3.11 橫排法
條料寬度的計算：
查參考文獻(xiàn)[2]表2.10及表2.11得：
Δ=0.5mm C=5mm Dmax=60.66mm；
則條料寬度
B=60.66+2*1.2=63.06mm；
導(dǎo)料板間距離
A=63.06+5=68.06mm；
步距
S=135.06+1=136.06mm；
又根據(jù)autoCAD的質(zhì)量特性功能，得到電機(jī)沖片的面積為5137.3660mm2；
則一個進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為：
η=ABS×100%=59.9％
因為73.3％＞59.9％，所以選擇第一種排樣法:縱排法。
第4章 沖裁模主要零部件設(shè)計
4.1凹模設(shè)計
4.1.1凹模結(jié)構(gòu)與固定方式
用來落料和沖孔的凹模，其結(jié)構(gòu)一般都是選擇整體式結(jié)構(gòu)[14]。根據(jù)零件的的工位數(shù)以及其形狀特點，凹模的外形一般為圓形或者矩形，由于尺寸偏大，因此采用的是固定方式是用螺栓和銷釘固定在模座上面。
4.1.2整體式凹模外形尺寸的確定
凹模的外形尺寸包括了凹模的長度L1、寬度B以及高度H[15]。凹模板的高度H直接會影響到模具的使用，高度太小，會影響了凹模的剛度以及強(qiáng)度；如果高度太長，則會使得模具的閉合高度以及體積增大，從而增加的模具的重量。長度和寬度的選擇與高度值是息息相關(guān)的，所以只要先確定了高度，自然而然的就可以確定長度與寬度值得大小了。因為凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定的方法有所不同，而且它的受力情況復(fù)雜，理論知識還不能夠解決它，但在實際的生產(chǎn)過程中，一般結(jié)合沖裁件的輪廓尺寸、凹?？卓诘娜斜诰嚯x以及沖裁的板料厚度，再由經(jīng)驗公式去計算確定。公式如下：
凹模高度H為
H=K×b……………………（4.1）
凹模壁厚C為
C= (1.5～2)H………………（4.2）
凹模寬度B為
B= N+2C…………………（4.3）
凹模長度L1為
L1= b+2C…………………（4.4）
式中 b-垂直于送料方向凹?？妆陂g最大距離（mm）；
K-凹模厚度系數(shù)，其值可查下表表4.1；
表4.1 凹模厚度系數(shù)K
b（mm）
材料厚度t（mm）
≦1
＞1～3
＞3～6
≦50
＞50～100
＞100～200
＞200
0.03～0.40
0.20～0.30
0.15～0.20
0.10～0.15
0.35～0.50
0.22～0.35
0.18～0.22
0.12～0.18
0.45～0.60
0.30～0.45
0.22～0.30
0.15～0.22
由零件圖尺寸得：
b=135.06mm；
查表4.1得K=0.2 則
凹模高度H= 0.2*135.06=27mm； 符合要求。
凹模壁厚度C= (1.5～2)H 系數(shù)取2
C=2*27=54mm；
凹模的長度： L1=b+2C=135.06+2*54=243mm；
又 N=(135.09-85.045)*Sin60°=43mm；
則：
凹模的寬度： B=N+2C=43+2*54=151mm；
所以，計算后的凹模外形尺寸為:243mm*151mm*27mm；
參考GB2851-81，凹模尺寸為250mm*160mm*30mm。
4.2凸模設(shè)計
凸模的結(jié)構(gòu)可以分為兩個部分，分別為工作部分和安裝部分，凸模結(jié)構(gòu)中的工作部分是直接用來完成沖裁加工這一任務(wù)的。其形狀大小與尺寸大小應(yīng)該根據(jù)沖裁件的形狀和尺寸的大小以及沖裁工序性質(zhì)和特點來進(jìn)行設(shè)計。而凸模的安裝部分多數(shù)是通過與固定板結(jié)合后，安裝于模座上。凸模的安裝形式主要取決于凸模的手里狀態(tài)、安裝空間的限制、有關(guān)的特殊要求、自身的形狀及工藝特性等因素。
凸模長度尺寸應(yīng)結(jié)合模具外形結(jié)構(gòu)，加上對卸料板與固定板之間的安全距離、裝配、修磨等方面的考慮來確定。
當(dāng)采用固定卸料板和導(dǎo)料板時，如圖4.1所示，其凸模長度按下式計算：
圖4.1 凸模長度關(guān)系
則凸模的長度為：
L2=h1+h2+h3+h……………（4.5）
式中： h1-固定板的厚度（mm）；
h2-卸料板的厚度（mm）；
h3-導(dǎo)尺厚度（mm）；
h-附加長度（mm），本次設(shè)計選10 mm；
固定板厚度：參考GB2851-81，取h1=10mm；
墊板厚度：參考GB2851-81，取h3=15mm；
卸料板厚度：參考GB2851-81，取卸料板厚度h2=24mm；
凸模的長度為：L2=10+10+15+24=59mm
4.3模架的設(shè)計與選擇
4.3.1模架的組成
國家標(biāo)準(zhǔn)模架是由上模座、下模座、導(dǎo)柱以及導(dǎo)套組裝構(gòu)成。
4.3.2常用模架的種類
1.對角導(dǎo)柱模架：在它的凹模面積的對角中心線上面安裝著兩個導(dǎo)柱，分別是前導(dǎo)柱和后導(dǎo)柱，這種模架凹模面積是板料進(jìn)給方向上面的導(dǎo)套之間的有效面積，如圖4.2中a圖所示。因為兩個導(dǎo)柱安裝在模具中心的對稱位置，所以受力平衡，上模座在導(dǎo)柱上面滑動十分平穩(wěn)，不會出現(xiàn)偏斜的現(xiàn)象，有助于提高模具的使用壽命。但是在使用條料時候會受到導(dǎo)柱之間的距離的限制，不可以太大。所以該模架適用于縱向或者橫向送料，使用面寬廣，因此常用在級進(jìn)模和復(fù)合模，在生產(chǎn)上面屬于使用較多的一種模架。
2.后導(dǎo)柱模架：兩個導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是安裝在模架的后側(cè)部分，凹模面積是導(dǎo)套前面的有效面積，如圖4.2中b、c圖所示。這種模架可以使用寬度較大的條料進(jìn)行加工，并且還可以使用邊角料，送料和操作方面都是比較方便的，既能縱向送料也能橫向送料。但是因為兩個導(dǎo)柱都是安裝在后側(cè)，所以受力不平衡，會因為重力所產(chǎn)生的力矩而發(fā)生模座歪斜現(xiàn)象，而且上模座在導(dǎo)柱上面滑動不是十分平穩(wěn)，會影響模具的使用壽命。所以這種類型的后導(dǎo)柱模架只適用于精度要求不高的模具，不適用于大型模具以及高精度模具。
3.中間導(dǎo)柱模架：兩個尺寸不同的導(dǎo)柱分別安裝在模架的左右中心線上，凹模面積是導(dǎo)套之間的有效面積，如圖4.2中d、e圖所示。因為它的兩個導(dǎo)柱也是安裝在對稱位置，因此受力也是平衡的，上模座在導(dǎo)柱上面滑動同樣平穩(wěn)。但是缺點是只能進(jìn)行橫向送料，常用于彎曲模和復(fù)合模。
4.四導(dǎo)柱模架：四個導(dǎo)柱分別安裝在下模座的四個角，如圖4.2中f圖所示，因此模架受力平衡，導(dǎo)向精度十分高，適用于大型模具或者高精度要求的模具，以及批量生產(chǎn)和總動沖模上。
圖4.2 幾種常見模架
4.3.3模架種類的選擇
在選擇模架時應(yīng)該考慮的因素有：凹模的形狀大小和外形尺寸的大??；凸凹模之間的間隙；模具的結(jié)構(gòu)特點和適用的范圍；零件精度要求；生產(chǎn)批量等
本次設(shè)計選用的是中間型導(dǎo)柱模架。如圖4.3所示。查參考GB2851-81得：
中間型導(dǎo)柱模架:
上模座：300mm×250mm×40mm；
下模座：300mm×250mm×50mm；
圖4.3 中間導(dǎo)柱模架
4.3.4導(dǎo)柱、導(dǎo)套及模柄的設(shè)計
1.導(dǎo)柱及導(dǎo)套及選擇
導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)與尺寸都可直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取。在選用時應(yīng)注意導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時，下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5～1㎜。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用。當(dāng)沖裁板厚載0.8㎜以下的模具時，選用H6/h5配合的I級精度模架。當(dāng)沖裁板厚為0.8～4㎜時，選用H7/h6配合的Ⅱ級精度模架。
查參考文獻(xiàn)[3]表10.39 A型導(dǎo)柱（GB2861.1-81）。選d=22mm、極限偏差為h5、長度為L=120mm的A型導(dǎo)柱。如圖4.4所示。
查參考文獻(xiàn)[3]表10.42 A型導(dǎo)套（GB2861.6-81）。取直徑d=32mm, 極限偏差為H6，長度L=110mm，h=43mm的A型導(dǎo)套。如圖4.5所示。
圖4.4 A型導(dǎo)柱
圖4.5 A型導(dǎo)套
2.模柄的選擇
模柄分為剛性與浮動兩大種類。常用的剛性模柄有四種型式：整體式、壓入式、旋入式和凸緣式。本次設(shè)計選擇壓入式模柄。
查參考文獻(xiàn)[3]表10.47 壓入式模柄（GB2861.1-81）。取模柄尺寸為：d=40mm，D=42mm，D1==50mm，h=110mm，h2=50mm，h1=6mm，b=3mm，a=1mm。如圖4.6所示。
圖4.6 Ⅰ型壓入式模柄
4.4固定板、墊板及擋料銷的設(shè)計
4.4.1固定板的設(shè)計
固定板分為兩種類型即：凸模固定板和凹模固定板。將凸凹模壓入固定板之后，再整體安裝在上模座或者下模座的上面，固定板外形一般為矩形或者是圓形結(jié)構(gòu)，凸模的固定板的厚度為凸模厚度的0.4倍；凹模固定板的厚度一般是其鑲塊厚度的0.6～1.0倍。
4.4.2墊板的設(shè)計
墊板需要承受凸模的壓力，來減少模座所受到的單位壓力，以防模座被局部壓陷，從而導(dǎo)致凸模無法正常工作。
查參考文獻(xiàn)[3]表15.57 。取長度L=250mm,寬度B=160mm,厚度H=15mm。
4.4.3擋料銷的設(shè)計
擋料銷主要有固定擋料銷、活動擋料銷、自動擋料銷、始用擋料銷和定距擋料銷[16]。
固定擋料銷的制造是很簡單的，并且它的結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，而且在沖壓中、小型沖裁件時用的比較多。因此，此次設(shè)計選取的就是固定擋料銷。
查參考文獻(xiàn)[3]表10.60固定擋料銷取d=(M8),D=12mm,d=8mm,h=3mm,L=14mm.的A型擋料銷。如圖4.7所示。
圖4.7 A型固定擋料銷
4.5卸料裝置和頂件裝置的選擇
4.5.1橡皮的選取
彈性元件總共分為彈簧、橡膠及氣墊這3種不同類型。較目前來說用途較廣的是彈簧和橡膠這兩種。橡膠比彈簧剛度要高一點，使用更方便，而且價格也便宜，節(jié)省成本。因此，這次設(shè)計的彈性元件類型選用的是橡膠，如下圖4.8所示。
橡膠的自由高度：
H=L/0.30～0.35………………………（4.6）
式中： H-橡膠的自由高度（mm），
L-考慮修模最后的卸料或壓邊的工作行程（mm），
應(yīng)滿足0.5≤H/D≤1.5，
若H/D≤0.5，則增加橡膠的高度至H/D≥0.5。
查參考文獻(xiàn)[3]表15.39 彈性元件。取H=20mm.
圖4.8 橡皮
4.5.2卸料板的選取
卸料板分為固定卸料版和彈性卸料版兩種[17]。彈性卸料版既起卸料作用又起壓料作用，并且所得沖裁件質(zhì)量好，平直度高。固定卸料版的卸料力大，卸料可靠。當(dāng)沖裁件較厚（大于0.5mm）時，通常選擇固定卸料版。本次沖片零件厚度為0.5mm，所以，本次設(shè)計選用彈性卸料版。彈壓卸料版與凸模的單邊間隙可根據(jù)表4.2所示來選用。
表4.2 彈壓卸料板與凸模間隙值 mm
材料厚度t
﹤0.5
0.5～1
＞1
單邊間隙Z
0.05
0.1
0.15
查參考文獻(xiàn)[3]表15.27卸料板（GB2861.1-81）。取卸料板厚度H0=24mm，L=250mm，B=160mm.如圖4.9所示。
圖 4.9 卸料板
4.5.3卸料螺釘?shù)倪x取
螺釘和銷釘在設(shè)計的時侯是按照國家標(biāo)準(zhǔn)來選取的。螺釘?shù)淖饔檬枪潭＞吡慵?，通常選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起的作用是定位，通常選取圓柱銷釘。螺釘?shù)囊?guī)格可參照表4.3確定。
表4.3 螺釘規(guī)格選用
凹模厚度/mm
≦13
＞13～19
＞19～25
＞25～32
＞35
螺釘規(guī)格
M4、M5
M5、M6
M6、M8
M8、M10
M10、M12
查參考文獻(xiàn)[3]表10.64 圓柱頭卸料螺釘（GB2867.5-81）。取d=(M10），L=70mm，d1=(M8)，l=8mm，D=15mm，h=6mm，n=2.5mm，t=3mm，d2=6.2mm，b=2mm，c=1.2mm。如圖4.10所示。
圖4.10 卸料螺釘
4.5.4頂件裝置的選取
推件和頂件的目的都是從凹模卸下沖裁件或廢料。向下推出的機(jī)構(gòu)為推件，一般安裝在上模內(nèi)；向上頂出的裝置為頂件裝置，一般是安裝在下模里面。本次設(shè)計選用的頂件裝置是彈性的，如圖4.11所示。
1— 頂件塊；2—頂桿；3—支承板；4—橡膠塊
圖4.11 彈性頂件裝置
頂桿：查參考文獻(xiàn)[6]表15.44取d=8mm,L=70mm,d1=10mm。
圖4.12 頂桿
第5章 壓力機(jī)的選擇
壓力機(jī)的選擇是這個設(shè)計過程中的又一重要環(huán)節(jié)。根據(jù)要沖壓零件的結(jié)構(gòu)，外形尺寸，零件厚度，工藝性質(zhì)以及生產(chǎn)批量的大小去確定選擇壓力機(jī)的型號大小。
曲柄壓力機(jī)按照床身及結(jié)構(gòu)來分，可分為開式和閉式曲柄兩種類型壓力機(jī)。而開式壓力機(jī)又可分為固定臺式、可傾式和升臺式三種不同類型[18]。固定臺式壓力機(jī)剛性、抗震性和穩(wěn)定性好，適用較大噸位?？蓛A式壓力機(jī)產(chǎn)生的廢料可通過自重滑下。升臺式壓力機(jī)適用于模具高度變化比較大的沖孔、修邊及彎曲工序。
在選擇壓力機(jī)類型是必須保證壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓工序所需的壓力總和[19]。壓力機(jī)的閉合高度、工作臺尺寸和滑塊尺寸等應(yīng)滿足模具的正確安裝。
在完成一次沖壓之后上模座的上表面到下模座的下表面之間的距離稱之為模具的閉合高度。因為壓力機(jī)的連桿是能夠自由調(diào)節(jié)的。所以當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最短的時侯，此時壓力機(jī)達(dá)到最大裝模高度Hmax；而當(dāng)連桿調(diào)節(jié)到最長的時侯，此時壓力機(jī)達(dá)到最小裝模高度Hmin。模具的閉合高度必須處于兩者之間，否則整個模具和壓力機(jī)就不能夠正常運(yùn)行。其關(guān)系為：
Hmax－5≥H ≥Hmin＋1 ……………………………（5.1）
模具閉合高度的計算公式如下：
H閉=H上+H下+H凹+H凸+H墊-2………（5.2）
則 H閉=40+50+30+59+15-2=192mm
因為之前計算出的沖裁力總和為76.254KN，查參考文獻(xiàn)[3] 開式壓力機(jī)規(guī)格 。得：初擬選用J23-16開式壓力機(jī)，公稱壓力為100KN,最大封閉高度180mm。由于 Hmax－5≦H，所以這種壓力為100KN的壓力機(jī)是不能滿足要求。所以，選擇公稱壓力為160KN,型號為J23-16的開式壓力機(jī)。其最大閉合高度為220mm，大于192mm。滿足要求。
所以，本次設(shè)計沖壓設(shè)備的選擇是：J23-16開式壓力機(jī)，公稱壓力為160KN。電機(jī)功率為1.50KW。最大封閉高度為220mm，模柄尺寸為40mm*60mm，連桿調(diào)節(jié)長度為45mm，墊板尺寸為210mm*40mm，工作臺尺寸300mm*450mm。
第6章 模具整體結(jié)構(gòu)
6.1模具的整體結(jié)構(gòu)
1-螺母 2-銷 3-下模座 4-墊板 5-導(dǎo)料銷 6-導(dǎo)柱
7-導(dǎo)套 8-上模座 9-卸料板 10-橡皮 11-凸模 12-螺釘
13-模柄 14-防轉(zhuǎn)銷 15-銷 16-卸料螺釘 17-墊板
18-凸模固定板 19-擋料銷 20-頂尖板 21-凹模 22-螺釘
23-頂件桿 24-托板 25-橡皮 26-螺栓
該模具基本工作原理：采用擋料銷18定位毛坯，當(dāng)沖頭下降時卸料板9將料壓緊，此時凸模11與毛坯接觸，下降0.5mm后，沖出零件的外形，零件外圍的廢料通過橡皮10對卸料板9的作用，將廢料卸下，沖出的零件會落在凹模20上，然后頂桿22把零件頂出凹模。完成整個加工過程。
6.2零件的CAD立體圖
零件立體圖如圖6.1和6.2所示
圖6.1 零件圖1
圖6.2 零件圖2
第7章 凸、凹模的加工仿真
7.1繪制草圖
使用UG8.5[20]繪制凸凹模草圖，如圖7.1和7.2所示。
圖7-1 凸模草圖
圖7-2 凹模草圖
7.2創(chuàng)建加工環(huán)境
使用UG8.5創(chuàng)建加工環(huán)境，如圖7.3和7.4所示。
圖7.3 凸模加工環(huán)境的創(chuàng)建
圖7.4 凹模加工環(huán)境的創(chuàng)建
7.3生成刀路軌跡并仿真
1.刀路軌跡的生成，如圖7.5和7.6所示
圖7.5 凸模刀路軌跡
圖7.6 凹模刀路軌跡
2.仿真，如圖7.7和7.8所示
圖7.7 凸模仿真
圖7.8 凹模仿真
7.4程序
1.凹模程序
%
N0010 G40 G17 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
N0030 T00 M06
N0040 G0 G90 X204.9895 Y.381 S1200 M03
N0050 G43 Z40. H00
N0060 G3 X204.9895 Y.381 Z39.2424 I-.2395 J-.381 K.1206 F250.
N0070 X204.9895 Y.381 Z38.4848 I-.2395 J-.381 K.1206
N0080 X204.9895 Y.381 Z37.7272 I-.2395 J-.381 K.1206
N0090 X204.9895 Y.381 Z36.9696 I-.2395 J-.381 K.1206
N0100 X204.9895 Y.381 Z36.212 I-.2395 J-.381 K.1206
.
.
.
.
.
.
N3550 X-5.1515 Y3.1964 I-2.9254 J1.2968
N3560 X-8.2 Y0.0 I.1515 J-3.1964
N3570 G1 X-8.7
N3580 G3 X-1.8067 Y-1.8688 I3.7 J0.0
N3590 G1 X-1.6244 Y-1.5134
N3600 X-1.5963 Y-1.4507
N3610 G3 X-8.7 Y0.0 I-3.4037 J1.4507
N3620 G1 X-8.2
N3630 Z3.
N3640 G0 Z40.
N3650 M02
%
2.凸模程序
%
N0010 G40 G17 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
N0030 T00 M06
N0040 G0 G90 X11.2486 Y6.3938 S1200 M03
N0050 G43 Z4.3307 H00
N0060 G3 X11.2486 Y6.3938 Z4.3009 I.0022 J.0176 K.0047 F9.8
N0070 X11.2486 Y6.3938 Z4.2711 I.0022 J.0176 K.0047
N0080 X11.2486 Y6.3938 Z4.2412 I.0022 J.0176 K.0047
N0090 X11.2486 Y6.3938 Z4.2114 I.0022 J.0176 K.0047
N0100 X11.2486 Y6.3938 Z4.1816 I.0022 J.0176 K.0047
.
.
.
.
.
.
N9700 Y6.043
N9710 G2 X8.0021 Y6.6634 I2.628 J-4.6651
N9720 G1 X6.4658
N9730 Y6.6831
N9740 X6.2106
N9750 Y6.0092
N9760 G2 X8.2977 Y6.6831 I2.6476 J-4.6312
N9770 G1 X6.4658
N9780 Y6.7205
N9790 Z2.0866
N9800 G0 Z4.3307
N9810 M02
%
第8章 結(jié)論
這次我畢設(shè)的題目是基于CAD的電機(jī)沖片模具設(shè)計，涉及的課程比較多，如：機(jī)械制圖、模具設(shè)計、模具制造工藝學(xué)、CAD繪圖UG8.5數(shù)控教程等相關(guān)課程的知識。我也從這次畢業(yè)設(shè)計過程之中學(xué)習(xí)到了一些之前沒有學(xué)習(xí)到的知識，豐富了自己的知識。因為電機(jī)沖片的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，所以采用的落料單工序模進(jìn)行沖裁。在整個設(shè)計的過程的重點則是對凸、凹模的設(shè)計。先要設(shè)計凹模的尺寸，在進(jìn)行凹凸模間隙值的確定，間隙值取在凸模上，進(jìn)而確定凸模的尺寸。這樣設(shè)計出來的凹凸模符合規(guī)格要求。另外，由于本次設(shè)計的電機(jī)沖片零件的厚度為0.5mm，比較薄，所以在設(shè)計的時候考慮到零件在沖裁時可能會不平整，就設(shè)計了彈頂器。并且為了零件不變形，采用上出料的方式進(jìn)行出料。
經(jīng)過整個設(shè)計過程后，我收獲了很多，不僅會查閱相關(guān)的表格數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，選取合適的數(shù)據(jù)，還對CAD與UG這兩款制圖軟件有了新的認(rèn)識，并且用的更得心應(yīng)手了。
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