【正文】 the two moulds to acplish two punch. Complete two mould design, mould parts design to choose and plete the drawing of 3 d modeling and 2 d CAD drawing, and on the basis of 3 d modeling in solidworks motion simulation and stress analysis. Keyword： mold design solidworks CADparts drawing motionsimulation 4 第一章 緒論 沖壓是通過模具對(duì)板材施加壓力或拉力，使板材發(fā)生塑性變形，同時(shí)對(duì)板料施加剪切力使板材分離，從而獲得一定尺寸、形狀和性能零件的加工方法。沖壓加工的原材料一般是板材或帶材，故也稱為板材沖壓。根據(jù)通用的分類方法：沖壓工藝可以分為分離工序和成形工序兩大類。因此沖壓加工一般只適用于大批量、單一品種的生產(chǎn)。 沖壓成形工藝于理論研究 由于引入了計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE），沖壓成形已從原來對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元分析，逐步發(fā)展到采用 計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過程的的模擬和分析以實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 在現(xiàn)階段，沖壓成形已走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路，沖壓成形已從原來的經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析階段開始進(jìn)入有沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段。 沖壓加工自動(dòng)化和柔性化 為適應(yīng)大批量、高效生產(chǎn)的需要，在沖壓模具和設(shè)備上廣泛應(yīng)用了各種自動(dòng)化的進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)。在中小件的大批生產(chǎn)方面，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用多工位級(jí)進(jìn)模、多工位壓力機(jī)或高速壓力機(jī)。此外，近年來，集成制造系統(tǒng)（ CIMS）也正被引入沖壓加工系統(tǒng)，出現(xiàn)了沖壓加工中心，并且使設(shè)計(jì)、沖壓生產(chǎn)、零件運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、品質(zhì)檢驗(yàn)以及生產(chǎn)管理等全面實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化。 (1) 國外沖模 CAD/CAM 的發(fā)展概況 國外于 20 世紀(jì) 60年代末開始模具 CAD/CAM 研究， 20 世紀(jì) 70年代已投入生產(chǎn)使用。該系統(tǒng)包括產(chǎn)品圖形于材料特性的輸入；在輸入的基礎(chǔ)上，再進(jìn)5 行模具結(jié)構(gòu)類型選擇、凹模排樣、凸模和其他嵌件設(shè)計(jì)，最后繪制模具總裝圖和零件圖及 NC編程。其中日本豐田汽車公司于 1965年將數(shù)控技術(shù)用于模具加工， 1980年開始采用模具 CAD/CAM系統(tǒng)。沖模 CAD主要應(yīng)用三維幾何構(gòu)形與圖形變換的功能，其中有關(guān)工藝成型性能的評(píng)價(jià)，應(yīng)用有限元分析方法和幾何模擬方 法?？墒垢采w件成型模的設(shè)計(jì)與加工時(shí)間縮短 50%。 （ 2）國內(nèi)沖模 CAD 發(fā)展概況 由于我國計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展較晚，于 20世紀(jì) 80 年代才開始模具 CAD/CAM 的研究。 1986華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)建成的沖裁模 CAD/CAM 系統(tǒng)，隨后相繼又有西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)等開展了拉延模、彎曲級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM以及精沖級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 的研究。系統(tǒng)共分：鈑金零件的特征造型，基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)（條料排樣），模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)，級(jí)進(jìn)模標(biāo)準(zhǔn)設(shè)件和典型結(jié)構(gòu)建庫工具，線切割自動(dòng)編程共 5大模塊?；谔卣鞯臎_壓工藝設(shè)計(jì)模塊可實(shí)現(xiàn)鈑金零件自動(dòng)展開、毛坯排樣及沖壓工序設(shè)計(jì)、工位布置、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)等。模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)模塊則為用 戶提供設(shè)計(jì)模具總裝結(jié)構(gòu)及模具零件的相關(guān)功能，使用戶可方便的設(shè)計(jì)出級(jí)進(jìn)模，并輸出符合用戶要求的總裝圖與模具零件圖。 6 第二章 工藝分析 加工工藝的確定需要考慮多種因素，最重要的是要兼顧質(zhì)量與效率。 工件分析 此模具用于加工下圖所示的機(jī)床中心軸托架，材料為 08鋼。因此，該零件還可以用冷沖壓加工成形。彎曲件的工藝性主要考慮以下幾個(gè)方面。過大因受回彈的影響，彎曲件的精度不宜保證；過小時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉裂。 （ 2）直邊高度 保證彎曲件直邊平直的直邊高度 H 不應(yīng)小于 2t(t 為彎曲件厚度 )，否則需先壓槽或加高直邊（彎曲后再切掉），如圖 33所示。 當(dāng)彎曲件厚度 t2mm 時(shí)， L≥ t； t≥ 2mm 時(shí)， L≥ 2t。 （ 4）形狀與尺寸的對(duì)成性 彎曲件的形狀與尺寸應(yīng)盡可能對(duì)稱，高度也不應(yīng)相差太大。為防止毛坯的偏移，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)考慮增設(shè)壓料板、定位銷等定位零件。 （ 5）部分邊緣彎曲 當(dāng)局部彎曲某一段邊緣時(shí)，為了防止在交界處由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生斷裂，可預(yù)先沖裁卸荷孔或切槽，也可以將彎曲線移動(dòng)一段距離，以遠(yuǎn)離尺寸突變處。 方案一：首先為沖孔（φ 10mm）和落料的復(fù)合，然后為彎曲外部兩角并使中間預(yù)彎 45176。 方案二：首先為沖孔（φ 10mm）和落料的復(fù)合（同方案一），然后彎外部兩角，然后壓彎中間兩角，最后沖 4 個(gè)孔（φ 5mm，同方案一），如圖 36所示。 方案五：沖孔（φ 10mm），切斷，彎四角，沖 4個(gè)φ 5mm 孔（同方案一） 方案六：全部工序合并，采用帶料級(jí)進(jìn)沖壓成形。 ①方案一工序分散，所用模具、壓力機(jī)和操作人員較多，工作量較大。 ③方案三的工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，除工序一外，各工序都能用φ 10mm 孔和一個(gè)側(cè)面定位，定位基準(zhǔn)一致且與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，操作也比較方便。 ④方案四的成形過程本質(zhì)與方案三相似。 ⑥方案六的特 點(diǎn)是采用高度集中的連續(xù)模完成方案一中分散的各工序。 通過比較可以得出，當(dāng)進(jìn)行小批量生產(chǎn)時(shí)宜選擇方案三。本次設(shè)計(jì)針對(duì)單件、小批量生產(chǎn)，故綜合各種因素，采用方案三。 圖 38 工件尺寸 其中 Li =103mm， ri =， x0 = 彎角工藝計(jì)算 慮到彎曲時(shí)板料纖維的伸長，實(shí)際毛坯取 L=107mm。 由《 簡明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 》凸凹模的圓角半徑選取規(guī)則， t=2mm 時(shí)，r 凹 =（ 3～ 6） t,故取 ）（凹 ???? 由《 簡明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 》關(guān)于 V形和 U形彎曲凸凹模間隙論述知：對(duì)于V形件彎曲，間隙過大則制件精度低，間隙過小則彎曲力增大，制件直邊薄且模具壽命降低。 t=，設(shè)材料厚度無偏差，則Δ =0mm， ，可知 ）（ ???? 因?yàn)楣ぜ?biāo)注內(nèi)形尺寸 0p p????? ）（ d80pd C2BB ??? ）（ 式中 B彎曲件基本尺寸； Δ 彎曲件制造公差； δ p、δ d 凸凹模制造公差，按 IT6～ IT8 級(jí)公差選取。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》標(biāo)準(zhǔn)公差 IT值表，選取凸凹模的制造偏差 IT8，則δ p = δ d =，有 0 ?? ???? ）（ 10 . 0 3 30pd ?? ??? ）（ 在制造過程中，其尺寸需按生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正，所以?。? 0 0 3 ?? , ?? 。 其中， 08 鋼，σ b=300Mpa， C 取 ， k=， B=30mm， t=， R=，則 F 自 =5265N。 查《沖壓模具簡明手冊(cè)》開式可傾工作臺(tái)壓力機(jī)主要參數(shù)表 ，選用壓力機(jī)型號(hào)為 J2325，其公稱壓力 250kN。 11 第三章 彎角模 模架的選擇 由上述可知，在彎外角的工序中，選用壓力機(jī)為： J2316A，公稱壓力 160kN。 根據(jù)上面的壓力機(jī)的閉合高度和沖模閉合高度的配合，選擇沖模模架為：凹 模周界， L=125mm， B=100mm，閉合高度 90～ 180mm。考慮到工件的邊長 30mm，故凸模的長度選擇 50mm。其圓角半徑為 r 凸 =。 13 圖 32 凸模三維圖 凹模深度為 L0=40mm。自由彎曲工作單元結(jié)構(gòu) 凸臺(tái)壓校彎曲工作單元結(jié)構(gòu) 在這里采用自由彎曲工作單元結(jié)構(gòu)。 33 凹模三維圖 凹模裝在上模座（倒裝）時(shí)，要利用剛性或彈性推件裝置推出工件。推件裝置一般由推件14 器和推桿組成 . 以彎曲為例來說明該裝置的工作過程。上模上行到某一高度時(shí)，壓力機(jī)上的橫桿給推桿上端一個(gè)向下的推力，通過推桿傳遞給推件器，便在彎曲件上表面有一個(gè)相應(yīng)的推力。 在彎內(nèi)角的模具設(shè)計(jì)中，脫料裝置就采用上面的方案。一般裝在上模。復(fù)合模中，剛性推件裝置通常由推桿、推板、推銷和推件器組成。為了使推件力均衡分布，推銷要分布均勻，長短一致。為了保證凸模的支承和強(qiáng)度，放推板的孔不能全挖空。 推板有如下集中形式：用于正方 形工件的推板；用于圓形工件的推板；用于矩形工件推板 ，本設(shè)計(jì)采用矩形 。 而推桿與推件器則采用 P7/h6 過盈配合。 推板和推桿通過過盈配合連接起來。 推件器三維圖如圖所示。在縱向，采用擋料板進(jìn)行約束。 由前面彎外角對(duì)導(dǎo)正銷的論述可知，彎內(nèi)角的導(dǎo)正銷也采用固定式凸模導(dǎo)正銷。 （ 1） 導(dǎo)正銷尺寸計(jì)算 ①導(dǎo)正銷與導(dǎo)正孔的間隙配合 由于彎外角和彎內(nèi)角都是利用φ 10mm 孔進(jìn)行定位，故導(dǎo)正銷與導(dǎo)正孔的配合間隙 C=。由于是同一工件只是不同工序，故 h=1mm，和前面彎外角一樣。推板上的讓位孔與導(dǎo)正銷的間隙 Z==。由于都采用相同的導(dǎo)正孔，故都為第一種情況，即已知導(dǎo)正孔直徑，求導(dǎo)正銷工作段直徑 d39。=DC==(mm) 那么推板上的讓位孔的直徑為： +=（ mm） 由此可知上一步在 推板上預(yù)留的 10mm 孔顯然小了，需改成 。在彎外角中沒有用到卸料板，但是為了達(dá)到導(dǎo)正銷定位條料的目的，導(dǎo)正銷需凸出凸模一定長度即上面所述的h，且 h=1mm。 （ 2） 導(dǎo)料板的計(jì)算 條料靠著導(dǎo)料板送進(jìn)，以免送偏。為使條料順利通過，導(dǎo)料板間的距離應(yīng)等于條料的最大寬度加上一間隙值（一般大于 ）。在彎內(nèi)角的過程當(dāng)中，同彎外角一樣，采用分離式結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)料板通過螺釘安裝在凸模上面，對(duì)工件在 Z 方向上進(jìn)行約束。將導(dǎo)料板分為安裝部分和導(dǎo)正工作部分，大致確定導(dǎo)料板的 寬度 為 20mm，較凸模工作部分窄一點(diǎn)，安裝部分高度為 10mm，工作部分高度為 6mm，厚度 2t=3mm。 由 參考文獻(xiàn) [4]圓柱銷系列表選擇銷釘： 銷 GB/T 6m6 45 上模座和凹模固定板采用緊固件螺釘連接。 上、下模座和凸模的定位同樣采用銷釘定位。 由參考文獻(xiàn) [4]內(nèi)六角螺釘系列表選螺釘 螺釘 GB/T M3 10 具體參數(shù)為： P=、 b=18mm、 dk=、 k=3mm、 t=、 s=、 e=、r=。 38 裝配圖和爆炸圖 36 三維裝配圖 爆炸圖 37 爆炸圖 ???17 solidworks motion 分析 本部分說明實(shí)現(xiàn)模具的運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)模具的使用參數(shù)進(jìn)行一個(gè)初步的分析。 單擊 MotionManager 工具欄中的“馬達(dá)” 圖標(biāo)按鈕，系統(tǒng)彈出“馬達(dá)”屬性管理器。 單擊 ”馬達(dá)位置 ” 右側(cè)的顯示欄，然后選取為模柄添加馬達(dá)位置 如圖所示。 按照上面所訴的方式步驟。 首先我們?cè)?motionmanager 界面將時(shí)間長度拉到 7 秒，如圖所示 圖 312 單擊 motionmanager 工具欄的“計(jì)算” 圖標(biāo)按鈕對(duì)模具進(jìn)行仿真求解的計(jì)算。首先上模下行與凸模的共同作用讓毛培擠壓成型然后上模上行同時(shí)推件器下行推出工件。 單擊“結(jié)果”欄內(nèi)的額“選取類別”下拉菜單，選取分析類別的“力”，單19 擊“選取子類別”的下拉框，選擇分析的子類別為“反作用力”單擊“選取結(jié)果分量下拉框”，選取分析結(jié)果為“幅值”。如圖 314 所示 . 單擊確定按鈕，生成新的圖解如圖 315 所示