【正文】 ro/E 的模具設(shè)計(jì)模塊的關(guān)鍵功能 Pro/E 的模具設(shè)計(jì)模塊與 Pro/E 基礎(chǔ)模塊一起，為塑料模、壓鑄模和沖模設(shè)計(jì)人員提供了快速創(chuàng)建和修改完整模具零部件的功能。它能幫助模具設(shè)計(jì)人 員和制造工程師，創(chuàng)建復(fù)雜曲面、精密公差以及所需的模具嵌件等其他特征，以確保其注塑模、沖模和壓鑄模能夠高效地制造出精確零件。合金壓鑄模具和鈑金沖壓等模具，為此 Pro/E 提供了多種工具，根據(jù)功能的不同進(jìn)行劃分： 基礎(chǔ)模塊和組件模塊：將模具視為普通的設(shè)計(jì)組件，就可以通過 Pro/E 的這兩個(gè)最基本的模塊來設(shè)計(jì)模具元件，再裝配得到模具組件。 鑄造模具模塊：可以設(shè)計(jì)合金壓鑄模具型腔。 注塑模具設(shè)計(jì)專家 (EMX)：用以各種模具的模架設(shè)計(jì)。 鈑金模架庫(kù)模塊 (PDX)：設(shè)計(jì)沖壓模具的模架。 ，可以從 Pro/E 原始鈑金件或根據(jù)導(dǎo)入的幾何形狀創(chuàng)建的零件布局來創(chuàng)建條帶布局。 、材料清單 (BOM)、孔圖表和其他必要信息。 Pro/E 鈑金模具設(shè)計(jì)的流程如圖 所示，其中制件的展開是在 Pro/E 中完成的，其余步驟是在 PDX 中完成的。 (2)本零件 形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，是由圓弧和直線組成的，總體上是一個(gè)帶有 五個(gè)孔的板件，需要控制的尺寸有Φ ， 31177。 , 38mm，沖裁件內(nèi)外所要求達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度除了 42mm 為 1314 級(jí)精度外其余均為1112 級(jí)精度。單工序模一般只有一對(duì)凸、凹模，在壓力機(jī)的一次行程中，只完成單一工序，制件最大尺寸和材料厚度一般不受限制，較容易實(shí) 7 現(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化，尤其適用于在多位壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化同時(shí)也具有良好的生產(chǎn)通用性，但是沖壓精度一般較低，且需要制造兩套模具。級(jí)進(jìn)模又稱連續(xù)模，是指模具上沿被沖原材料的直線送進(jìn)方向，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上工位，并在壓力機(jī)一次行程中，在不同的工位上完成兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工序的沖模。 方案三采用復(fù)合模加工。沖壓生產(chǎn)率高，沖壓精度為中高級(jí)， 綜合 比較方案一、二、三復(fù)合模沖裁零件時(shí)受到壁厚的限制，決定采用方案三 級(jí)進(jìn)?？梢赃_(dá)到零件要求的精度 所以綜合比較考慮三種方案，且根據(jù)工件的形狀以及形位公差要求，方案 3比較適合加工該工件。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，一套模具能完成若干工序，大大地減少了模具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量，減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時(shí)間，從而提高了生產(chǎn)率。在復(fù)合模具中幾道沖壓工序是在同一工位上完成的，不用重新定位，可以避免重新定位產(chǎn)生的誤差，從而保證了沖壓件的位置精度。 3．復(fù)合模對(duì)用料的要求沒連續(xù)模那么嚴(yán)格，不規(guī)則的邊角材料也能使用。復(fù)合模的結(jié)構(gòu)較單工序模復(fù)雜，加工難度大，對(duì)模 具制造精度要求高，制造周期相對(duì)較長(zhǎng)，因此模具的制造成本顯著增加。 復(fù)合模的選擇原則： 1．生產(chǎn)批量。 2．沖壓工件的精度。 3．復(fù)合工序的數(shù)量。 8 復(fù)合模設(shè)計(jì)的特點(diǎn)： 1．曲柄壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線與負(fù)荷模壓力曲線的關(guān)系。設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)要注意校核。由于復(fù)合模中的凸凹模的壁厚是沖壓件的尺寸決定的，而凸凹模的壁厚受強(qiáng)度限制不能過薄，因此其厚度應(yīng)大于最小壁厚 a。 4．復(fù)合模選用的模架 。對(duì)要求精度較高的小間隙薄料沖裁復(fù)合模，應(yīng)采用球面浮動(dòng)式模柄，使之可自動(dòng)微調(diào)，避免因?qū)蚓日`差或沖壓設(shè)備和模具的安裝誤差對(duì)模具產(chǎn)生不利影響，保證模具安全，提高使用壽命。一般情況下是： a．凸凹模、凸模和凹模當(dāng)采用窩座定位配合時(shí)，嵌入深度一般可采用510mm。 c．頂件器與凹?？字g采用 的單邊間隙配合，頂件器在頂件終了時(shí)應(yīng)突出凹模端面 。 6．復(fù)合模工作部分零件的材料選用。 排樣方案 排樣正確與否將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命等。 沖裁彎曲毛坯時(shí)，應(yīng)考慮板料的軋制方向。 條料寬度的選擇與在 板料的排樣應(yīng)考慮選用條料寬度較大而步距較小的方案，可將板料切成條料，并減少?zèng)_制時(shí)間。 查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 確定搭邊值：兩工件之間的搭邊為 9 a=3mm，工件邊緣搭邊 b=。 查板材標(biāo)準(zhǔn)選用 900mm 1000mm 的鋼板，沒張鋼板課裁剪 22 塊條料，每塊條料可沖 20個(gè)工件，每張鋼板可沖 440個(gè)工件，每張鋼板的利用率為 η 總 =n A/（ a b） 100% =440 （ 900 1000） 100% =% 每張板材的材料利用率為 %。 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 η =nF/BA*100% F:制件面積 (mm2) n：一個(gè)步距內(nèi)的制件數(shù) B：板料的寬度 (mm) A：排樣步距 (mm) 制件面積 F由 Pro/E 中的測(cè)量工具直接測(cè)量得 F=， n=1，B=， A=； η =nF/BA*100%=1*(*)*100% =% 10 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為 % 板料上總的材料利用率η 總 η 總 =n 總 F/LB n 總 :一張板料上實(shí)際制件數(shù) F：制件面積 (mm2) L：板料長(zhǎng)度 (mm) B：板料寬度 (mm) 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典：第三卷 沖壓模具設(shè)計(jì)》表 選用 500*1000的板料。 L=1000mm， B=500mm,F=。 沖壓力計(jì)算 計(jì)算沖壓力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具，該模具采用剛性卸料和下出料的方式 沖孔沖壓力的計(jì)算 凸凹模具刃口選用平刃口 模具刃口必然會(huì)承受側(cè)向推力作用，對(duì)于閉合曲線沖裁來說，側(cè)向推力會(huì)相互抵消。但 由于沖孔時(shí)，六個(gè)孔需同時(shí)沖出，需要六個(gè)沖孔凸模，且六個(gè)凸模的直徑相差較大， 其中有四個(gè)小圓孔凸模，為保持沖孔時(shí)工件受拉應(yīng)力平衡，上模板五個(gè)凸模采用相同高度。 沖裁力 的 計(jì)算由式： F0=Ltτ 式中 F0：沖裁力 (N) L： 沖裁件周長(zhǎng) (mm) t： 材料厚度 (mm) τ：材料抗剪強(qiáng)度 (MPa) 沖裁件周長(zhǎng)： L1=π **4+38*4+*4+*2+= 材料厚度 t=，抗剪強(qiáng)度取 260 MPa。這些力通常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，見式： 卸料力 F 卸 =K 卸 F 推件力 F 推 =nK 推 F 頂出力 F 頂 =K 頂 F 式中 F：沖裁力 (N) n：卡在凹模洞口中的廢料的數(shù)目 ,n=h/t， h為凹模腔口高度， mm，t為材料厚度， mm K 卸 、 K 推 、 K 頂 ：分別為卸料力、推件力、頂出力因數(shù)； 由《沖壓模具簡(jiǎn)明手冊(cè)》得 K 卸 =， K 推 =， K 頂 =， n=5/=5，n取 5。為了保證壓力機(jī)和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合，對(duì)于帶模柄的中小型沖模就要 使壓力中心與模柄軸心線重合。因此設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)該正確算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合，若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍。 y 方向的壓力中心為： 14 y0 =????niniLnLnYn11 =0mm 由以上計(jì)算可知該工件的壓力中心為（ 0,0）。沖裁的合理間隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實(shí)現(xiàn)和保證。 沖裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差稱為沖裁間隙，其雙面間隙用 Z表示，單面間隙為 Z/2，沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等影響很大，所以沖裁間隙是沖裁模設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的工藝參數(shù)。 查《 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 》表 210 得雙面沖裁間隙 Zmin=， Zmax=； 表 212得沖裁凸、凹模的制造公差： Φ δ 凸 =，δ 凹 =； 42 δ 凸 = ，δ 凹 =； 代入上式可知條件滿足，凸、凹模分開加工。根據(jù)刃口尺寸計(jì)算原則，沖孔時(shí)應(yīng)首先確定凸模刃口尺寸。其計(jì)算見式： d 凸 =(d+xΔ )0δ凸 d 凹 =(d 凸 +Zmin)+δ凹 0 式中 d 凸 、 d 凹 ：沖孔凸、凹模基本尺寸 (mm)； Δ ：工件的制造公差 (mm)； x ：因數(shù)。根據(jù)刃口計(jì)算原則，落料時(shí)應(yīng)首先確定凹模刃口尺寸。其計(jì)算見式： D 凹 =(DxΔ )+δ凹 0 D 凸 =(D 凹 Zmin)0δ凸 式中 D 凹 、 D 凸 為落料凹、凸模尺寸。易積存沖件和廢料，脹力大，推件力大，孔壁磨損大，刃磨層較厚。 落料凹模 板的設(shè)計(jì) 凹模高度： H=KB 凹模壁厚： C=（ ） H 式子中 B：凹模孔的最大寬度，但 B 不小于 15mm。 K：系數(shù)。則： 凹模高度： H=KB= 65= 凹模壁厚： C=（ ） H =（ ） =（ ） mm 實(shí)取 C=30mm 凹模板的最大邊長(zhǎng)為： L=65+30 2=125mm 凹模板是標(biāo)準(zhǔn)件，查標(biāo)準(zhǔn) JB/： 125 125 18mm，將凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實(shí)取尺寸為： 125 125 14mm，空心墊板尺寸為： 125 125 12mm。 凸凹模的高度根據(jù)模具的高度以及后便所選彈簧的尺寸最終確定為。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上。根據(jù)模架導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套間的配合性質(zhì)分為滑動(dòng)導(dǎo)向模架和滾動(dòng)導(dǎo)向模架兩大類。 選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)，坯件定位、出件方式，材料送進(jìn)方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。模板厚度一般應(yīng)等于凹模厚度的 倍。沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小安裝高度，小于壓力機(jī)的最大安裝高度。 根據(jù)凹模板的周界尺寸 125mm 選擇后側(cè)導(dǎo)柱式模架，國(guó)標(biāo) GB/ 上模座： GB/ (125X80X25)mm 下模座： GB/ (125 80 30)mm 導(dǎo)套：選擇 導(dǎo)套 SN1730 內(nèi)徑 20，外徑 32 19 模柄：選擇模柄 A24 91 JB/ 導(dǎo)柱：由模架尺寸選取導(dǎo)柱為 A20h5 160 GB/ 模具其他模板的選擇 上墊板的尺寸：由模具周界尺寸（ 125 80） mm 查《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》的墊板厚度為 10mm，故墊板尺寸為（ 125 80 10） mm。 卸料板尺寸：卸料板厚度 H=（ ） h， h為凹模板的厚度，故 H=（ ） 15=（ 1215） mm， 取 H=15mm，卸料板尺寸為（ 125 125 15） mm。 圖 ：橡膠墊塊 外徑： D=20mm 內(nèi)徑： d=10mm 自由高度： 15mm 橡膠壓力 P=Aq 其中 A橡膠橫截面積 q橡膠壓縮的單位壓力 查 《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》取 橡膠壓縮量為 15%，即壓縮值為15X15%= 取 q= 則柱形橡膠 P=π *7*7* =. MP 長(zhǎng)方體形 P=12*63* = 378MP 達(dá)到?jīng)_壓力水平 螺釘 的選擇 22 上模固定螺釘：查 《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 由凹模的厚度 45mm選擇螺釘直徑的大小為 10mm， 根據(jù)模具的高度確定螺釘?shù)拈L(zhǎng)度為 70mm，即螺釘?shù)某叽鐬?M10 70mm。 下模固定螺釘：下模螺釘?shù)墓Q直徑及數(shù)目和布置與上模相同，螺釘長(zhǎng)度有模具高度確定為 75mm，即下模螺釘?shù)某叽鐬?M10 75mm。 定位銷的選擇 定位銷：模具中的定位銷主要起定位作用，上下模中的定位銷均取公稱直徑為 M5 的標(biāo)準(zhǔn)銷釘，上模定位銷為 M5 45，下模定位銷為 M5 40。為了順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)中所提出的各項(xiàng)任務(wù)，通過各種方式，從各個(gè)渠道著手，在努力之下，最終完成了設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)任務(wù)，也達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。另外我們也從中了解了零件的分析過程、工藝參數(shù)的確定、排樣的設(shè)計(jì)、壓力機(jī)的選擇，以及凸凹模強(qiáng)度的校核等問題。由于缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在這些設(shè)計(jì)過程中也遇到了很多困難，但在指導(dǎo)老師 牛愛青 的細(xì)心指導(dǎo)下，問題都得以解決。系統(tǒng)的撐握了沖壓模具設(shè)計(jì)的基本流程，也使得我 對(duì) PRO/E 及 CAD 等計(jì)算機(jī)輔助軟件的操作能力得到了進(jìn)一步的增強(qiáng)，和對(duì)于工程技術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)性 。 5 致謝 在這次設(shè)計(jì)過程中我要感謝所有幫助過我的老師和同學(xué)，沒有他們我不可能完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 感謝大學(xué)四年來所有對(duì)我授過課和指導(dǎo)過我的老師，感謝各位同學(xué)兄弟姐妹 四年來的熱心幫助，我的每一步成長(zhǎng)離不開你們。在此我們要對(duì)她表示衷心的感謝 28 6 參考文獻(xiàn) [1] 徐 憬 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， [2] 良 貴 ,紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì)第八版 [M].高等教育出版社