冲孔复合模具设计1 精品Word文件下载.docx
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使用CATIAV5版本,可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。
在这个环境中,可以对产品的开发过程进行仿真,实现工人之间的电子通信和产品整个开发过程,包括概念设计、详细设计、工程设计、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。
总的来说,CATIA具有以下几个方面的特点和应用。
(1)先进的混合建模技术和后期修改性。
设计对象的混合建模:
在CATIAV5的设计环境中,无论是实体还是曲面,都做到了真正的互操作。
变量和参数化混合建模:
在设计时,用户不必考虑参数化设计目标,CATIAV5提供了变量驱动和后参数化能力。
几何和智能工程混合建模:
对于一个企业来说,可以将企业多年的经验积累到CATIAV5的知识库中,用于指导企业新员工,或者指导新产品的开发,以缩短新产品推向市场的时间。
方便的修改性:
CATIAV5具有方便的修改能力。
无论是实体建模还是曲面造型,由于CATIAV5提供了智能化的树结构,用户方便快捷的对产品进行重复修改。
在设计的过程中做修改,或者是对方案的更换,都是很简单的事情。
(2)CATIAV5提供了各模块的全相关性和完备的设计能力。
CATIAV5的各个模块以相同的数据裤为前提,因此CATIAV5的各个模块存在着真正的全相关性。
三维模型的修改能完全体现在二维、有限元分析、模具和数控加工的程序中。
这样就使产品就从概念设计到最终产品的形成,从单个零件的设计到最终电子样机的建立,具有统一的数据结构,也将机械设计、工程分析及仿真、数控加工和网络应用解决方案有机的结合在一起,为用户提供完整的解决方案和严密的无纸工作环境。
(3)并行工程的设计环境。
CATIAV5提供了多模型链接的工作环境及混合建模方式,使得并行工程设计模式已不再是概念,总设计部门只要把基本的结构尺寸发放下层部门,各分系统的人员便可以开始工作,即可协同工作又不互相牵连:
由于模型之间的相互联结性,使得上游设计结果可作为下游设计的参照,同时,上游设计的修改可直接对下游工作进行刷新,实现真正的并行设计工作环境,从而大大缩短设计周期。
(4)强大电子商务能力。
CATIAV5的基础结构支持即插即用功能的扩展,如OLE;
可使用VisualBasic进行高级宏编程。
因此,不管工厂规模如何,使用电子设计和文件资料的二次开发应用,会大大增强企业的竞争力。
(5)与NT和UNIX硬件平台的独立性。
CATIAV5是在WindowsNT平台和UNIX平台上开发完成的,并在所有其支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。
1.2模具工业及其发展
1、模具工业在国民经济中的地位
模具是制造业的一种基础工艺装备,在机械、电子、轻工、汽车、纺织、航空航天等工业领域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中60%~90%的产品零件、组件和部件的生产加工。
、模具生产出的制件具有较高的精度、复杂度、一致性、生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。
模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,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。
模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业。
模具制造的重要性还体现在市场需求上,仅以汽车摩托车行业的模具市场为例。
在发达的国家中,模具的最大市场主要在汽车摩托车这一块,占市场的50%左右。
汽车基本车型不断增加,模具的更新换代也会随之而来。
汽车换型时约有80%的模具需要更换。
中国摩托产量位居世界第一,据统计,我国摩托车共有14种排量、80多个车型,1000多个型号。
单辆摩托车的零部件有过半的零件生产需要模具。
其他的行业,如电子,通信,家电及建筑等,也存在巨大的模具市场。
2、我国模具技术的现状及发展趋势
我国模具工业从起步到现在,历经了半个多世纪,近几年来,我国模具技术有了很大的发展,模具水平有了较大的提高。
大型、精密、复杂、高效和长寿命的模具有了很好的提升。
我国主要汽车模具企业,已能生产部分轿车覆盖件模具体现高水平制造技术的多工位级进模,已经从电机、电铁芯片模具,扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。
塑料模热流道技术更趋成熟,气体辅助注射技术已开始采用。
模具质量、寿命显著提高,模具交货期较前缩短。
模具CAD/CAM/CAE技术在大范围内得到较为广泛的应用。
电加工在制造模具的发展中有着举足轻重的作用。
模具加工机床品种增多,水平明显提高。
模具标准件应用更加广泛,品种有所扩展。
模具材料方面由于对模具寿命的重视,优质模具钢的应用有较大进展。
正由于模具行业的技术进步,模具水平得以提高,模具国产化取得了可喜的成就。
历年来进口模具不断增长的势头得到控制,模具出口量稳步增长。
模具技术有以下发展趋势:
(1)模具CAD/CAM/CAE正向集成化、三维化、正能化和网络化方向发展
(2)模具制造向高效、精密、复合和多功能方向发展
(3)快速经济制模技术得到应用
(4)特种加工技术有了进一步发展
(5)高速铣削加工得到更广泛的应用
(6)模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用
(7)超精加工和复合加工将得到发展
(8)模具标准化程度将不断提高
(9)模具材料及表面处理技术发展迅速
2工艺分析及模具结构设计
2.1设计要求
图1零件图
如图1所示零件:
垫圈(摘自GB/T97、1-2002)
生产批量:
大批量
材料:
08F优质碳素结构钢t=2mm
设计该零件的冲压工艺与模具
2.2零件的工艺析
产品为规则圆形,落料和冲孔也均为圆形。
形状结构对称且简单,无狭槽和尖角;
孔与零件边缘之间的最小距离满足c>
1.5t要求。
(1.5t=3)
(1)尺寸精度
任务书对冲件的尺寸精度没有作要求。
所以根据其他技术要求来确定尺寸精度。
(2)冲裁件断面质量
本零件在断面粗糙度上没有要求,所以只要模具精度达到一般要求,在冲裁后加修整工序,冲裁件断面的质量就可以保证。
(3)产品材料分析
对于冲压件材料的要求是低强度,高塑性,表面质量和厚度公差符合国家标准。
本设计的产品材料为08钢,属优质碳素结构钢,其力学性能是强度、硬度低而塑性较好,非常适合冲裁加工。
其冲裁出的产品表面质量和厚度公差可以很好的得到保证。
经上述分析,该零件适合冲裁加工。
选用一般模具材料就能够满足该模具对材料强度的要求,又由于零件为大批量生产,选用模具材料时适当提高模具材料的一个档次。
从零件精度方面看,该零件对公差等级没做特别要求,设计精度要求较低,普通冲裁模生产的冲件一般都可以达IT11级,所以选用的冲裁模为一般精度就可以满足此零件的生产要求。
查看参考文献[5]中的表格11-9,比较三种主要冲模,根据零件的实际尺寸情况,决定采用复合模冲裁该零件。
由于冲模的结构简单、制造周期短,价格低,而且通用性好,所以采用复合模冲裁该零件。
2.3排样和压力计算
1、排样
零件为规则圆形,考虑到零件为大批量生产,如果采用交叉双排或多排,则模具尺寸和结构就会相应增大,从而增加模具生产成本,所以本设计决定采用单排结构。
如图2所示。
图2排样
查看参考文献[10],确定搭边
当t=2时,a=2.4mm,b=2mm
所以条料宽度
B=44+2.4*2=48.8mm
材料利用率η:
式中—一个歩距内冲裁件数目;
A——冲裁件面积;
S——歩距长度;
B——板料宽度;
取:
n=1;
A=π*22²
=1520.53;
S=46;
B=48.8
η=1520.53/46*48.8=67.73%
2、计算冲压力
(1)冲裁力
冲裁力公式为
式中—冲裁力;
—冲孔冲裁力;
—落料冲裁力。
(2)冲孔冲裁力
式中K—系数(取K=1.1);
—孔的个数,n=1。
—冲孔周长,mm
—材料厚度,
—材料抗剪强度,查参考文献[10]知,MPa。
(3)落料冲裁力。
所以
(4)卸料力
式中—卸料系数,查参考文献[10]知,取。
所以
(5)推料力
式中—推料系数,查参考文献[10]取。
—同时卡在凹模洞孔内的件数,。
(6)顶件力
式中—顶件系数,查参考文献[10]取。
(7)总冲压力
冲裁时,压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。
总的冲压力为
选定符合压力供给要求的压力机J23-16。
3、计算模具压力中心
该零件完全对称,模具的压力中心即是几何图形的中心。
2.4凹模设计
1、凹模刃口的结构型式
该设计选取整体式的凹模,冲裁凹模的刃口型式有直筒形和锥形两种,冲裁的垫圈的形状为规则的圆形,厚度薄,尺寸的精度要求不严格,零件是机械力推出,不自动下落。
所以选用直筒形式的凹模刃口,强度较高,修模后刃口尺寸不变,适于大批量生产。
查参考文献[5]可知,其形式如下图3
图3凹模刃口
2、凸凹模外形尺寸的计算与选取
(1)凹模壁厚和厚度
由参考文献[5]中查表知,凹模的壁厚最小为28―36mm。
凹模的厚度不小于10mm。
(2)凸凹模的最小壁厚
凸凹模的内外缘均为刃口。
壁厚的尺寸,从强度方面考虑,其壁厚应受最小值限制。
凹凸模的最小壁厚与模具结构有关:
当模具为正装时,内孔不积存废料,胀力小,最小壁厚应小一些;
当模具为倒装结构时,若刃口为直筒形式,且采用下出料方式,则内孔积存废料,胀力大,故最小壁厚应大些。
本设计中采用倒装复合模,查参考文献[5]知,当材料厚度t=2mm时,最小壁厚为4.9mm。
3、冲孔凸模尺寸
图4凸模
(1)冲孔凸模长度
如图4
L=H1+H2+t+H3
式中—凸模固定板厚度;
18mm
—凹模厚度,
t―板材的厚度,t=2mm
H3―超出的余量,取2mm
因此有
(2)凸模强度(压应力)校核
校核公式为
式中—凸模最小断面积,;
—凸模材料的许用压应力,凸模材料选用Cr12MoV,查参考文献[5]知,(1000~1600)MPa,取1200MPa。
因为MPa<
所以凸模强度校核符合要求。
(3)凸模刚度(细长杆失稳)校核。
校核公式
式中—凸模最大自由高度;
E—凸模材料弹性模量,一般取MP
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