需要图纸研究的可咨询3103064563，共同研究，自觉维护社 会主义和谐社会，旨在共同交流进步，不涉及商业交流0基于基于 SolidWorksSolidWorks 机床中心轴托架模具设计机床中心轴托架模具设计作者：000000 指导老师：0000机制（3）班 需要图纸研究的可咨询3103064563，共同研究，自觉维护社 会主义和谐社会，旨在共同交流进步，不涉及商业交流1摘 要：本设计为机床中心轴托架的工艺分析与冷冲压模具设计以及基于solidworks 三维建模、动画模拟的毕业设计。根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定其工艺方案，再根据工艺方案设计了四个模具共同完成制件的冲制，完成模具零件的设计选用并完成三维建模和主要零件的CAD 二维零件图纸的绘制，并在三维建模的基础上用 solidworks 进行动画模拟。 关键词：模具设计 机床中心轴托架 solidworks 模拟加工 CAD 零件图 1 1 绪论绪论冲压是通过模具对板材施加相关力，使板材发生塑性变形，同时对板料施加剪切力使板材分离，从而获得所需尺寸、形状和性能的零件的加工方法。由于冲压加工经常在材料冷状态下进行，因此也称为冷冲压。冲压加工的原材料一般是板材或带材，故也称为板材冲压。冲压加工主要需要研究冲压工艺和模具两个方面的问题。冲压加工有其自身的优势，其缺点在于冲模的结构比较复杂，模具制造价格较高。因此冲压加工一般只适用于大批量、单一品种的生产。目前为了解决这方面的问题，正在努力发展某些简易冲模，如聚氨酯橡胶冲模、低合金冲模以及采用通用组合冲模、钢皮模等，同时也在进行冲压加工中心等新型设备和工艺的研究。 1.11.1 冲压成形工艺与理论研究冲压成形工艺与理论研究由于引入了计算机辅助工程（CAE） ，冲压成形从原来对应力、应变为切入口进行有限元分析，逐步发展到借助于计算机模拟和分析工艺过程以此实现优化冲压过程。对于冲压毛坯设计也开发了计算机辅助设计，可以实现优化对排样或拉伸毛坯的设计。在现阶段，冲压成形已走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路，冲压成形已从原来的实验和经验阶段慢慢的走向由冲压理论指导的现代科学阶段。很多研究机构已经开始进行冲压成形性能和冲压件成形难度的判定等的预测。 1.21.2 冲压加工自动化和柔性化冲压加工自动化和柔性化为满足大批高效生产的要求，在冲压模具和设备上大量采用各种进、出料自动化装置。至于大型的冲压件，还专门配置了机械手等自动化机械装置，大大提高了冲压件的品质和效率。对于中、小件的大批生产，现在较多的应用多工位级进模或高速压力机等。对于多品种生产现已成功的开发一套快速转换系统。此外，冲压加工系统正在逐步的引入集成制造系统（CIMS） ，如冲压加工中心，并且全面实现了设计、运输零件及生产管理等自动化。需要图纸研究的可咨询3103064563，共同研究，自觉维护社 会主义和谐社会，旨在共同交流进步，不涉及商业交流22 2 工艺分析工艺分析加工工艺的确定需要考虑多种因素，最重要的是要兼顾质量与效率。下面将对托架的加工工艺选择做详细阐述。 2.12.1 工件分析工件分析此模具用于加工下图所示的机床中心轴托架，材料为 08 钢。图 2-1根据所给出的的零件二维图，首先在 solidworks 中运用参数化建模技术实现零件的三维建模，如右图 2-2 所示 图 2-2 工件三维图该工件是中心轴托架工件，10mm 孔内装有心轴，托架通过 4 个 5 孔与机身连接，为保证良好的装配工件，5 个孔的公差等级均为 IT9 级，表面不允许有严重的划伤，该零件选用 08 钢，其弯曲半径均大于该种材料的最小弯曲半径，且工件精度要求不高，不需要校形，所有的孔可用高精度冲模冲出。因此，该零件还可以用冷需要图纸研究的可咨询3103064563，共同研究，自觉维护社 会主义和谐社会，旨在共同交流进步，不涉及商业交流3冲压加工成形。 2.22.2 确定工艺方案确定工艺方案根据给出的工件结构进行详细分析得出：冲压该零件所需的基本孔为冲孔、落料及弯曲，其弯曲工艺方案有三种，因此，冲压工艺方案可以有以下主要三种。方案一：首先为落料冲孔级进模冲制，然后为弯曲外部两角同时预弯中间两角45，然后弯曲中间两角，最后冲 4 个 5mm 孔，弯曲部分如图 3-5 所示。方案二：首先为落料冲孔级进模冲制（同方案一） ，然后弯外部两角，然后压弯中间两角，最后冲 4 个孔（5mm，同方案一） ，如图 3-6 所示。图 3-5 方案一工件变形路线图 图 3-6 方案二工件变形路线图方案三：首先落料冲孔级进模冲制（同方案一） ，然后直接压弯四角，最后冲 4个孔（5mm，同方案一）如下图图 3-7 方案三工件变形路线图 2.32.3 工艺方案的比较工艺方案的比较综合运用弯曲模成型原理和模具设计技术对上述三个方案进行比较，可以得出如下结论。1 方案一工序分散，所用模具、压力机和操作人员较多，但是生产效率高，成产成本低廉，本设计针对中批量生产方案较为可行。方案二和方案一相比，零件的回弹难以控制，尺寸和形状不明确，且存在工序分散、劳动量大、占用设备的缺点。方案三的工序比较集中，占用设备和人员少，但是模具寿命低，工件表面有划伤，厚度变薄，回弹不易控制，尺寸的控制不够精确。需要图纸研究的可咨询3103064563，共同研究，自觉维护社 会主义和谐社会，旨在共同交流进步，不涉及商业交流4通过比较可以得出，当进行中批量生产时宜选择方案一。本次设计针对中量生产，故综合各种因素，采用方案一。3 3 落料冲孔级进模设计落料冲孔级进模设计3.13.1 条料宽度和排样方式及材料利用率计算条料宽度和排样方式及材料利用率计算为保证零件的精确，条料的强度和刚度，方便手工送料，采用单排有废料排样，差冲压模具简明设计手册表 2.26 搭边 a 和 a1 的数值的 a=1.2mm,a1=1.8mm.由冲压工艺与模具设计表 2-14 得=0.4mmm，查冲压模具简明设计手册P18 页，计算出条料标称宽度 B=(L+2a1+)0-=(30+2X 1,8) 0-0.4mm=340-0.4mm.式中：B-条料宽度，mmL-冲裁件垂直送料方向的尺寸，mma1-搭边，mm-条料宽度公差，mm 考虑到定位方式为侧刃定位，则应使条料标称宽度增加 1mm 至 3mm，则可取B=370-0.4，步距 A=B+a=106mm+1.2mm=107.2mm对于材料利用率的计算，查百度文档知道，钢带版的规格尺寸为厚度 1.2mm 至13mm，宽度 700mm 至 1300mm,长度 2000mm 至 12000mm，考虑到材料的充分利用，经计算后在本设计中选取 08 钢板规格为长 X 宽 X 厚=4200mmX1000mmX1.5mm,在剪床上进行剪裁。则每块钢板剪裁成可用于级进模冲裁的块数为4200/1050X1000/37=4X27=108 块，每块可加工出的工件数为 n,则 n 满足 n=1050-2a-(n-1)a1/106=1050-2x1.2-(n-1)x1.8/106,由此可得 n=10.04,则可加工出 10 个工件，则材料的利用率为：=（10x108x30x106）/(4200x1000)x100%=81.77%排样方式 3.23.2 凸模和凹模的刃口尺寸计算凸模和凹模的刃口尺寸计算由于工件结构简单，精度要求不高，所以考虑采用凸凹模分开加工的方法制作需要图纸研究的可咨询3103064563，共同研究，自觉维护社 会主义和谐社会，旨在共同交流进步，不涉及商业交流5凸凹模，这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸及公差。由于只有一个尺寸标注了公差，由公差表查的要求为 IT13 等级，因此在这里均按照 IT13 等级要求。根据工件的结构特点，分开制造法计算刃口尺寸如下：1).落料件的基本尺寸计算查冲压工艺与模具设计教材表 3-14，计算公式为：Dd=(Dmax-X) Dp=(Dd-Zmin) d 00 p 其中： Dd,Dp-落料凹模和凸模基本尺寸，mm-制件制造公差，mmZmin-最小合理间隙，mmX-因数查冲压工艺与模具设计教材表 3-2 得间隙极限尺寸Zmin=0.15mm,Zmax=0.19mm,Zmax-Zmin=0.19mm-0.15mm=0.04mm.查冲压工艺与模具设计教材表 3-16，得：尺寸 106mm:|+|=0.035mm+0.025mm=0.060mm.dp尺寸 30mm: |+|=0,025mm+0,020mm=0.045mm.dp均不满足|+|1mm,侧刃端面制成台阶式，冲裁时侧刃端面的台阶部分先进入凹模进行导向，然后侧刃冲裁，此时侧刃的台阶部分平衡侧刃单边冲裁时产生的侧向力，防止侧刃折断。需要图纸研究的可咨询3103064563，共同研究，自觉维护社 会主义和谐社会，旨在共同交流进步，不涉及商业交流7侧刃 CAD 简图 3.63.6 落料凸模的设计落料凸模的设计从工件的外形形状特点和加工方便等因素综合考虑，将落料凸模设计为直通式，与凸模固定板的固定方式是压入凸模固定板内。采用 N7/h6 配合。凸模装入固定板后其顶面要与固定板顶面一起磨平。凸模长度一般根据模具结构确定。本模具中，查冲压模具简明手册2.5.6 节。显然可知落料凸模长度：H=L凸模固定板+L导板+L导料板+L自由长度式中 L自由长度一般取 1520mm，由于本设计采用导板进行凸模导向，凸模始终不与导板分离，则可取 L自由长度=12mm.则 H=24+20+4+12mm=56mm.落料凸模 CAD 简图需要图纸研究的可咨询3103064563，共同研究，自觉维护社 会主义和谐社会，旨在共同交流进步，不涉及商业交流83.73.7 冲孔凸模的设计与标准化冲孔凸模的设计与标准化本设计中凸模所冲的孔为直径为 10 的圆孔 ，而且凸模是不需要特别保护的小凸模并且有导板起保护凸模的作用。所以冲孔凸模采用圆柱头直杆圆凸模。查冲压模具与简明设计手册表 2.55，得相关尺寸如下：D=10.0mm, H=5.0mm, D1=13.00-0.35mm, L=56+1.00mm, r=0.25mm.由于凸模比较细长并且冲裁件料厚 1.5mm，因此有必要进行凸模承压能力和抗纵向弯曲能力的校核。正常工作1) 凸模承压能力的校核要使凸模正常工；作，必须使凸模最小断面的应力不超过凸模材料的许用应力，即：=F/Amin 即 AminF/对于圆形凸模有：dmin4 t/凸模最小断面的压应力，MPa t冲裁材料厚度，mm冲裁材料抗剪强度，MPa 凸模材料允用压力，MPa查冲压模具与简明设计手册P39 得 08 钢淬火硬度为 5862HRC 时，凸模导向时取=440470MPa, =310380 MPa, 则：dmin4 t/=4.67mm，所以承压能力足够。2) 抗纵向弯曲力校核对于有导向装置圆形凸模有：Lmax270d2/FmmLmax允许凸模最大自由长度，mm d-凸模最小直径，mmF-冲裁力，N其中 F=KLt=1.362.81.4350N=42.861KN 则：Lmax270102/42861mm=130mm。因此凸模抗纵向弯曲应力也符合要求。需要图纸研究的可咨询3103064563，共同研究，自觉维护社 会主义和谐社会，旨在共同交流进步，不涉及商业交流9冲孔凸模 CAD 简图 3.83.8 压力机校核压力机