1、沈阳航空航天大学课程设计说明书 目录 I摘 要本次课程设计的内容为 T 形垫片级进模，通过多个工位完成零件的冲孔和落料俩道工序，设计前应确定冲裁工艺，确定冲裁类型和采用的模具结构，再进行工作部分的计算，总体设计和最后的零件图装配图以及工程图的绘制。模具为下出件多工位级进模结构。由自动送料装置送料，侧刃，挡料板和定位销进行定位及导料，由弹压卸料板卸除条料，整套模具安装在开式双点压力机上。三维建模及工程出图过程使用 CATIA 进行。关键词 多工位级进模 冲裁 下出件 双点开式压力机 CATIA 沈阳航空航天大学课程设计说明书 目录 II目录摘要 I目录 .II第 1 章 工艺分析 .11.1 工
2、艺分析 21.2 工艺计算 21.3 排样 21.3.1 绘制排样图 21.3.2 排样参数 2第 2 章 模具结构设计及三维建模 .32.1 模具总体结构设计 32.1.1 送料定位机构设计 32.1.2 卸料机构设计 42.1.3 出件机构的设计 42.2 三维建模 52.2.1 设计构思 52.2.2 零件的基本建模过程 52.2.3 装配过程 62.2.4 干涉检验 72.3 工程图 72.3.1 工程图纸参数 72.3.2 零件工程图 82.4 辅助设计 82.4.1 渲染效果图 82.4.2 爆炸效果图 9第 3 章 数控加工 103.1 创建毛坯 .103.2 铣削表面 .113
3、.2.1 零件操作定义 .113.2.2 铣削零件表面 .113.3 铣削外轮廓 .123.3.1 定义铣削参数 .123.4 钻孔 .133.3.1 定义钻削参数 .133.6 刀路仿真 .13结论 .15参考文献 .16沈阳航空航天大学课程设计说明书 第一章 工艺分析1第 1 章 工艺分析1.1 工艺分析该零件是一个形状简单，对称，由圆弧和直线组成的 T 形件，料厚1.5mm，材料为 08 钢，为软钢，可用侧刃定位，生产批量为 100 万件，可采取下出件方式取件。制件要求表面不得有擦伤，划痕，孔及轮廓边缘不得有毛刺；零件上需要冲俩个圆孔，采用级进模进行制造，将分为冲孔和落料俩个步骤，第一步
4、先冲出俩个圆孔，第二步进行外轮廓的落料，以成型零件。冲裁件内外形达到精度 IT12,两孔中心距公差为0.12 mm。将以上精度与零件简图中所标注尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其他尺寸标注，生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲孔落料级进模进行加工，分为 3 个工步完成，零件图如图 1.1 所示。 图 1.1 T 形垫片沈阳航空航天大学课程设计说明书 第一章 工艺分析21.2 工艺计算冲裁力的计算因为是级进模，冲孔力取最大冲裁力处，也就是 T 形件的落料处。 1.3Lt=1 .3*（46+42）*2*1.5*300=102960NF冲 b1.3 排
5、样1.3.1 绘制排样图 图 1.2 排样图 1.3.2.排样参数如图所示，材料为 08 钢，为软钢，级进模多为自动送料，查表可取a=3mm，a1=2mm，步距=48mm，条料宽度=70mm（实际生产中可取较小的板料宽度以提高的材料利用率，可在 5070mm 之间取合适的值。）沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 模具结构设计及三维建模3第 2 章 模具结构设计及三维建模2.1 模具总体结构设计本模具属于 T 形下出件多工位级进模，采用侧刃进行确定步距及粗定位，再用定位销进行精定位，以保障冲裁精度。导料装置采用挡料板，且在卸料板上开躲避槽。采用弹性卸料板将板料从凸模上推下，且在冲裁时发挥
6、压边作用，提高制件质量。因为制件批量大，采取下出件的方式取出零件提高工作效率，用四导柱导向，以满足多工位级进模的导向精度要求。2.1.1 送料定位机构设计模具采用自动送料装置送料，送料方向粗定位是使用的侧刃定位机构，采用侧刃切取部分条料以改变料条宽度的方式进行定位。垂直于侧刃方向的定位采用导料板定位。而在落料时通过凸模上的定位销进行精确定位，以达到制件要求定位装置如图。图 2.1 送料定位机构导料板侧刃位置定位销位置沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 模具结构设计及三维建模4图 2.2 定位销 3D 图2.1.2 卸料机构设计模具采用弹性卸料板进行卸料，通过 6 个卸料螺钉将卸料板与上
7、模板连接，之间配上卸料弹簧，合模时卸料弹簧被压缩，开模后卸料弹簧释放，通过卸料板将板料推离凸模，以保证继续送料继续生产。图 2.3 卸料螺钉与卸料板连接方式及合模时弹簧属于压缩状态2.1.3 出件机构的设计模具属于多工位级进模，批量较大，下出件方式能够利用重力将零件与废料落下，以节省人力，且适用于自动化生产。所以本模具采用下出件方式出件，以保证生产效率。落料出口设计成阶梯型，方便零件及废料落下。定位销沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 模具结构设计及三维建模5图 2.4 出件机构2.2 三维建模2.2.1 设计构思此处采用 CATIA 进行三维建模，主要使用零件设计和装配设计模块，本模
8、具的零件全部在装配设计模块中进行建模，这样能边建模边装配大幅度提高建模速度，及时发现设计中存在的缺陷。建模过程首先通过所给零件图，进行排样图设计，利用排样图将凹模板做出来，之后依次将凸模，凸模固定板等等依次进行建模。根据各部件与工作部件之间的位置关系来确定每个零件的基准平面，然后在基准平面上按照尺寸进行建模。该套模具包含 23 个零件，都能够利用简单的绘制草图和建立特征命令完成。2.2.2 零件基本建模过程如图是一个侧刃凸模的三维模型，该零件类似于一个门字形零件，看似比较复杂，确可通过简单的画草图，拉伸和挖槽功能实现建模。操作步骤为：（1）在草图上绘制门字图形。（2）用凸台命令进行拉伸。(3)
9、将孔进行定位利用挖槽命令进行挖孔。落料出口 冲孔出口 侧刃废料出口沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 模具结构设计及三维建模6图 2.5 T 形凸模零件图2.2.3 装配过程因本套模具在建模时利用装配设计模块进行快速设计，各个零件无固定的约束连接，所以也要进行装配设计，将各个零件的位置加以确定，避免在操作过程中造成零件的位移。装配过程中采用装配设计里的相合，面接触，和偏移命令，将已经建模好的零件以约束的方式相互定位，以达成要求的形态。此模具采用上下模分开壮派装配方法，将上下模的零件逐一装配到一起，最后再将上下模对装成完整的模具。图 2.6 模具装配图沈阳航空航天大学课程设计说明书 第
10、2 章 模具结构设计及三维建模72.2.4 干涉检验模具装配完成后，进行干涉检验是非常必要的，因为三维物体并非实物，就算在空间中有所干涉也不会再数模上体现出来，所以最好进行干涉检查，以确保设计的零件能正常的工作。图 2.7 干涉检查2.3 工程图2.3.1 工程图图纸参数图纸参数大图采用 A1 图纸，零件图采用 A3 和 A4 的图纸，因为 CATIA 中的工程图模块标准没有 GB，所以需进行相关设置，将图纸标准改成 GB 形式。最简单的方式可将国标配置文件放入 CATIA 的标准文件夹里，在新建的时候选取即可。沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 模具结构设计及三维建模82.3.2 零
11、件图工程图图 2.8 侧刃剖视图与俯视图2.4 辅助设计2.4.1 渲染效果图图 2.9 渲染效果图沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 模具结构设计及三维建模92.4.2 爆炸效果图图 2.10 爆炸效果图沈阳航空航天大学课程设计说明书 第三章 数控加工10第 3 章 数控加工3.1 创建毛坯如图，先在在“Advanced Machining”模块中中找到 Creates rough stock 功能，再选择“Prismatic Machining”进入数控加工模块。图 3.1 进入数控加工界面图 3.2 毛坯效果图沈阳航空航天大学课程设计说明书 第三章 数控加工113.2 铣削表面3
12、.2.1 零件操作定义在 P.P.R 特征树中，双击 Process 节点中的“Part Operation.1”节点，系统弹出“Part Operation”对话框。在其中选择 3-axis Machine.1，设置加工坐标，选择目标零件和毛坯，设置安全平面，将安全平面向上偏移毛坯 10mm。 图 3.3 零件操作对话框3.2.2 铣削零件表面在选中特征树中的 part operation 1 下的“Manufacturing Program.1”节点，在加工工具栏上找到“Facing”命令。系统弹出“Facing.1”对话框。在“Facing.1”对话框中依次选择加工表面、定义刀具参数、定
13、义进给率、定义刀具路径参数、定义进刀/退刀路径。 沈阳航空航天大学课程设计说明书 第三章 数控加工12图 3.4 铣平面对话框图 3.5 铣削表面刀路仿真3.3 铣削外轮廓3.3.1 定义铣削参数在特征树中选择“Manufacturing Program.1”节点，选择下拉菜单“插入”-“Machining Operation”-“Profile Contouring”命令。系统弹出 沈阳航空航天大学课程设计说明书 第三章 数控加工13“Profile Contouring.2”对话框。在“Profile Contouring.2”对话框中依次选择加工表面、定义刀具参数、定义进给率、定义刀具路
14、径参数、定义进刀/退刀路径。图 3.6 铣削轮廓仿真3.5 钻孔3.3.1 定义钻削参数在特征树中选择“Manufacturing Program.1”节点，选择下拉菜单“插入”-“Machining Operation”-“Drilling”命令。系统弹出“Drilling.1”对话框。在“Drilling.1”对话框中依次选择加工表面、定义刀具参数、定义进给率、定义刀具路径参数、定义进刀/退刀路径。3.6 刀路仿真在“Drilling.1”对话框中单击“Tool Path Replay”按钮，系统弹出 “Driling.1”对话框，并且在图形区显示刀路轨迹。在“Drilling.1”对话框
15、中单击“video from last saved result”按钮，然后按“F7”键观察刀具切割毛坯零件的运行状况，仿真结果如 3.5 图所示。沈阳航空航天大学课程设计说明书 第三章 数控加工14图 3.7 刀路仿真图沈阳航空航天大学课程设计说明书 结论15结论本次的模具 CAD/CAM 课程设计，确定了生产该零件所需的级进模的结构形式，根据圆垫片 1 的尺寸完成了对圆垫片 1 的工艺分析，实现了模具设计、模具数控加工、模具装配与调试、模具材料的选用、二维及三维参数化设计等。同时，模具 CAD 技术展示了其从产品工艺和结构分析到整副模具的设计及制造过程的一体性，以及各个部分数据的相关性和经
16、验在模具设计中的重要性。成功利用 CATIA 软件完成对各零件的三维实体件建模，并对零件进行装配得到装配体，最终由装配体生产装配图和相关的零件图。沈阳航空航天大学课程设计说明书 结论16参考文献1. 殷国富，Solidworks2004 模具设计精解，机械工业出版社，2005。 2. 许发樾，模具标准应用手册，北京：机械工业出版社，1980。 3. 王孝培，冲压手册，北京：机械工业出版社，1986。4. 田嘉生，冷冲模设计基础，北京：航空工业出版社，1994。5. 李明尧，模具 CAD/CAM，北京：机械工业出版社，2004。6. 黄鸿源，Solidworks2004 应用详解，人民邮电出版社 2008。
