【文章內(nèi)容簡介】 上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè) 計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)生（論文） 7 第二章 設(shè)計任務(wù) 零件簡圖：如圖 所示 生產(chǎn)批量：大批量 材料： （ M） 材料厚度： 制件的尺寸精度： IT12 級 圖 產(chǎn)品零件圖 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)生（論文） 8 第三章 工藝分析和工藝方案的確定 工藝分析 沖裁如圖 所示的接觸環(huán)零件，材料為錫青銅帶 （ M），厚度為t=。已知年產(chǎn)量 15 萬件，試確定沖裁工藝方案，設(shè)計沖裁模，并編輯主要零件的加工工藝。 1 結(jié)構(gòu)與尺寸：該零件的結(jié)構(gòu)較簡單，形狀對稱，尺寸較小。懸臂寬度（ 、）大于 1+，臂長（ 、 ）小于 5 倍臂寬；凹模寬度 （ +、 0） ，深度也較?。蛔钚】讖?（ +、 0） ；孔至邊緣邊最小距離（ ） 。均適于沖裁加工。 2 精度：零件尺寸公差除 ? 接近于 IT11 級以外，其余尺寸都低于 IT12級，亦無 其他特殊要求。從表可查，利用普通的沖裁方式就可以達(dá)到零件圖的要求。 3 材料：錫青銅帶 （ M） ，軟態(tài)，帶料，抗剪強度 τ=255MPa，斷后伸長率 σ10=38%。此材料具有較高的彈性和良好的塑性，其沖裁加工性較好。 工藝方案的確定 該零件包括落料和沖孔兩個基本工序，可采用的沖裁工藝方案有單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁三種。由于零件屬于大批量生產(chǎn)，尺寸又較小，因此采用單工序沖裁效率太低，且不便于操作。若采用符合沖裁模，雖然沖出的零件精度和平直度較好，生產(chǎn)效率高，但因零件孔邊距太小，模具強 度不能保證。采用級進(jìn)模時，生產(chǎn)效率高，操作方便，通過設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)和拍樣方案可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強度不夠的問題。 根據(jù)以上分析，該零件采用級進(jìn)沖裁工藝方案。 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 1 模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用緊急沖裁模。 2 操作與定位方式 雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式能夠達(dá)到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式?？紤]零件尺寸較小，材料厚度較薄，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向、側(cè)刃定距的定位方式。為減小料頭和料尾的 材料 消耗和提高定距的可靠性，采用雙側(cè)刃前后對角布置。 3 卸料與出件方式 考慮零件厚度較薄，采用彈性卸料方式。為了便于操作、山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)生（論文） 9 提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。 4 模架類型及精度 由于零件厚度薄，沖裁間隙很小，又是級進(jìn)模，因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的對角導(dǎo)柱模架?？紤]零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此采用 I級模架精度。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)生（論文） 10 第四章 工藝與設(shè)計計算 排樣設(shè)計與計算 根據(jù)對所給零件的分析，采用直排有廢料排樣方式，這樣可以保證沖件質(zhì)量 ，提高模具壽命。可以補償送料誤差，以保證沖出合格工件；保持條料剛度利于送料，避免廢料絲進(jìn)入模具間隙損壞模具。如果單純?yōu)榱颂岣咴牧系睦寐识捎靡荒６嗉臎_裁方案，雖然確實有助于提高原材料的利用率，但模具制造成本卻隨之大幅提高。 該零件材料厚度較薄，尺寸小，近似 T 形，因此可采用 45186。的斜對排樣?？紤]模具強度的影響，在沖孔和落料工位之間增設(shè)了一個空位。 根據(jù)排樣圖的幾何關(guān)系，可以近似算出兩排中心距為 18mm。 查 參考文獻(xiàn) [5]表 31表 31表 3表 321[5]，取 a=， a1=，Δ=， z=， b1=， y=。另因采用的 IC 類型側(cè)刃，故料寬每邊需增加燕尾型切入深度 a180。=。因此，條料寬為 B0?? =（ Dmax +2a+2a180。+nb1） 0?? =(18++2? +2? +2? ) ? =34 ? (mm) 沖裁后廢料寬度為 B1 =Dmax +2a+2a180。=18++2? +2? =(mm) 進(jìn) 距為 s=+=（ mm） 導(dǎo)料板間距為 B180。=B+Z=34+=(mm) B1180。=B1+Y=+=(mm) 由零件圖近似算得一個零件的面積為 54mm178。，一個進(jìn)距內(nèi)沖兩件，故A=54 ? 2=108mm178。一個進(jìn)距內(nèi)的坯料面積 B? s=34 ? =178。因此材料利用率為 η=BsA ?100%= ?100%? 30% 排樣圖 排樣圖是排樣設(shè)計的最終表達(dá)形式，是編制沖壓工藝與設(shè)計的主要依據(jù)。如圖 所示 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)生（論文） 11 圖 零件的排樣圖 沖裁力計算 計算沖壓力，初選壓力機 沖裁力：根據(jù)零件圖可算得一個零件內(nèi)外周邊之和 L1=77mm，側(cè)刃沖切長度 L2=，根據(jù)排樣圖一模沖兩件和雙側(cè)刃布置，故總沖裁長度 L=（ 77+） ? 2=。又 τb=255MPa， t=，取 K=，則 F=KLtτb =? ? ? 255=18060（ N） 卸料力：查表 322，取 Kx=，則 Fx=Kx? F=? 18060=1084（ N） 推件力：根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度 h=5mm，故 n=h/t=5/=16。查表 322，取 KT=，則 FT=nKT F=16? ? 18060=20227（ N） 總沖壓力 FΣ=F+FX +FT =18060+1084+20227=39371 (N)≈ 40(KN) 應(yīng)選取的壓力機公稱壓力 P 0 ≥ （ ~） FΣ=（ ~） ? 40=44~52KN，因此可選壓力機型號為 . 工作零件刃口尺寸計算 刃口尺寸計算的一般原則 （一） 刃口 [8]尺寸應(yīng)保證沖出合格零件 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)生（論文） 12 由于落料件的實際尺寸基本與凹模刃口尺寸一致，所以落料時應(yīng)先計算凹模刃口尺寸，以獲得合理的沖裁間隙值。而沖孔時孔的實際尺寸基本與凸模刃口尺寸一致，因此應(yīng)先計算凸模刃口尺寸，合理沖裁間隙值依靠改變凹模刃口尺寸獲得。 （二） 刃口磨損一些仍能沖出合格工件 隨著沖裁件數(shù)量的增加，凸模與凹模的刃口在不斷磨損，并不斷改變?nèi)锌诔叽?。只要磨損量不超過一定范圍，模具應(yīng)仍能沖出合格工件。 （三） 設(shè)計時應(yīng)取最小合理沖裁間隙 隨著凸模與凹模刃口磨損量的不斷增大，沖裁間隙也將不斷增大。所以設(shè)計模具時，沖裁間隙應(yīng)取其允許的最小值 Zmin。應(yīng)注意到 ，凸模與凹模刃口尺寸的制造公差影響沖裁間隙的大小。所以刃口尺寸的計算與處理既要保證沖出合格的工件，又要保證合理的沖裁間隙值。 刃口尺寸計算方法 常用的計算刃口尺寸方法有兩種：一是凸模與凹模分別注出各自的基本尺寸及其公差，簡稱公差法制模；二是只有基準(zhǔn)件（落料時為凹模，沖孔時為凸模）注出基本尺寸及其制造公差，而配作件（落料時為凸模，沖孔時為凹模）則只注與基準(zhǔn)件相同的基本尺寸，不注公差，在技術(shù)要求中注明配作時應(yīng)達(dá)到的合理沖裁間隙值 Zmin，簡稱為配作法制模。 沖孔模凸、凹模刃 口 尺寸的計算 計算 凸凹模刃口尺寸及公差 由于材料薄，模具間隙小，故凸、凹模采用配作加工為宜。又根據(jù)排樣圖可知，凹模的加工較凸模困難，且級進(jìn)模所有凹模型孔均在同一凹模板上，因此，選用凹模為制造基準(zhǔn)件。故不論沖孔、落料，只計算凹模刃口尺寸及公差，并將計算值標(biāo)注在凹模圖樣上。各凸模僅按凹模對應(yīng)尺寸標(biāo)注其基本尺寸，并注明按凸模實際刃口尺寸配雙面間隙 （查表 31表 312 按 П類間隙） [5]。側(cè)刃按側(cè)刃孔配單面間隙 。 （一） 落料凹模刃口尺寸。按磨損情況分類計算。 a．凹模磨損后增大的尺寸，按公式 Ad =（ Amax xΔ） 4/0?? 計算 ? A1d =（ ? ） 4/0?? = ? （ mm） ? A 2d =（ ? ） 4/? = ? （ mm） ? A 3d =（ ） 4/? = ? （ mm） 177。 A 4d =（ +? ） 4/? = ? （ mm） 177。 A 5d =（ +? ） 4/? = ? （ mm） 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)生（論文） 13 b．凹模磨損后減小的尺寸，按公式 Bd =（ Bmin +xΔ） 0 4/?? 計算 ? Bd =（ +? ） 0 4/? =? （ mm） c．凹模磨損后不變的尺寸，按公式 Cd =（ Cmin +） 177。Δ/8 計算 177。 Cd=（ +? ） 177。177。（ mm） 沖孔凹模刃口尺寸。沖孔凹模均為圓形，故按公式 dd =（ dmin +xΔ+Zmin ） 4/0??計算 ? d 1d =（ +? +） 4/? = ? ? d 2d =（ +? +） 4/? = ? 側(cè)刃孔尺寸按公式 Ad=（ A+ ） d??0 計算取 σd =，則 Ad =（ A+ ） d??0 =（ +? ） ? = ? 當(dāng)采用線切割機床加工凹模時，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可標(biāo)注為 177。（為一般機床可達(dá)到的加工誤差），本設(shè)計即采用此種加工的標(biāo)注方法。 （二） 凸模設(shè)計 落料凸模刃口部分為非圓形，為便于凸模和固定板的加工，可設(shè)計成階梯結(jié)構(gòu)，并將安裝部分設(shè)計成便于加工的長圓形，通過鉚接的方式與固定板固定 。凸模的尺寸根據(jù)刃口的尺寸、卸料裝置和安裝固定要 求確定。凸模的材料也選用 CrWMn，工作部分熱處理淬硬 58~62HRC。 沖孔凸模的設(shè)計與落料凸?；鞠嗤?，因刃口部分為圓形，其結(jié)構(gòu)更簡單?？紤]沖孔凸模直徑很小，故對最小凸模進(jìn)行強度和剛度校核。 凸模最小直徑的校核（強度校核）。因孔徑雖小，但遠(yuǎn)大于材料厚度，估計凹模的強度和剛度是夠的。為使彈壓卸料板加工方便，取凹模與卸料板的雙面間隙為 （不起導(dǎo)向作用）。 根據(jù)表 326，凹模最小直徑 d 應(yīng)滿足 d? /[σ 壓 ]=? ? 255/1200=(取 [σ 壓 ]=1200MPa) 而 d 2p =d 2d Zmin ==,因 d 2p ，所以凸模強度足夠。 凹模最大自由長度的校核（剛度校核） 根據(jù)表 326 ， 凸 模 最 大 自 由 長 度 L 應(yīng) 滿 足 L ≤90d178。/ F =90? 178。/ 2 5 ???? =(mm) 由此可知，小沖孔凸模的工作部分長度不能超過 。本設(shè)計取小沖孔凸模工作部分長度為 12mm，大沖孔和落料凸模為 15mm。 本章 小 結(jié) 本章介紹了沖壓件（固定角板）的主要特征，通過對其分析確定合適的沖壓方案：為落料、沖孔復(fù)合模。根據(jù)零件尺寸確定毛坯尺寸和形狀，從而確定其搭邊植，繪制出排樣圖 。通過毛坯尺寸計算各工序的沖壓力，為沖壓設(shè)備的選擇打山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)生（論文） 14 好基礎(chǔ)。論述了落料、沖孔復(fù)合模刃口尺寸的計算。主要是沖孔凸模、落料凹模和凸凹模的刃口尺寸。通過科學(xué)計算進(jìn)行強度校核，以保證沖壓件的精度。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)生（論文） 15 第五章 模具零件的 Pro/E 三維設(shè)計 軟件簡介 本次設(shè)計是利用用 Pro/E 軟件完成的，在這一章節(jié)中來展示三維圖。 1985年， PTC公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。 1988 年， V Pro/ENGINEER 誕生了。經(jīng)過 10 余年 的發(fā)展， Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ENGINEER2021i2。 PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。 Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 下面是 Pro/ENGIN