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多工位连续模的定位系统结构及设计
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冲孔落料连续模设计
哈尔滨理工大学学士学位论文 条料宽度：
b=D+2a=50+2?3mm?56mm 板料规格拟选用：1.2?900?1800（钢板） B900?16条余4mm 若用纵裁：裁板条数 n1??b56A?a个余30mm
每条个数 n2?h52
每板总个数 n总?n1?n2?16?34?544个 544?（562?182）n总?F04材料利用率 ?总??100%??58.5%
(2-3) A?B900?条余8mm 若用横裁：裁板条数 n1??b56B?a个余14mm
每条个数 n2?h56
每板总个数 n总?n1?n2?17?32?544个 544?（562?182）n总?F04材料利用率?总??100%??58.5%
(2-4) A?B900?1800计算零件的净重G： ??1??G?F?t????502?182?3???22.52?17.52?4?64?
(2-5) ?????10?2?1.2?10?1?7.85g?15.5g由此可见，该零件纵、横裁都能得出一样的工件个数和材料利用率， 且该零件没有纤维方向性的考虑，故决定采用纵裁。要减少工艺废料，应该根据零件的形状设计出搭边和余量尽量少的排样。对于本设计的圆形工件，采用如上图2.2所示的排样图。 2.2.5 计算工艺力及确定模具压力中心 1. 冲裁力计算： 冲裁周长计算：
(2-6) 66?68??40??15??386mm冲裁力计算： F0?Lt??386?300?1.2?138960N
(2-7) 总冲裁力计算： - 7 - L???18???50???35?3???45?3?5??3哈尔滨理工大学学士学位论文 F总?1.3F0?1.3?648
(2-8) 卸料力计算： F卸?K卸F0?0.04?8.4
(2-9) 2. 压力中心的确定： 冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。设计时，模具压力中心应与压力机滑块中心一致，如果不一致，冲压时会产生偏裁，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧摩损，降低模具和压力机的使用寿命。所以在落料模、多凸模冲孔模和多工位连续模等模具设计时，必须确定模具压力中心。 由以上的工件工艺分析可知，本设计为形状简单的冲裁件。由分析可知，该模具的压力中心为两工序的中间，即两个圆心的连线的中点。 2.3 模具结构设计 2.3.1 模具型式的选择 根据确定的工艺方案和零件的形状特点、精度要求、所选设备的主要技术参数、模具制造条件以及安全生产等选定其型式为冲孔落料连续模。考虑到装模方便，模具采用后侧布置的导柱导套模架。 2.3.2 模具工作部分尺寸计算： 由于模具加工和测量方法的不同，凹模与凸模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，基本上可分为两类。即：凸模与凹模分开加工和凸模与凹模配合加工。本设计可选择凸模与凹模分开加工的方法来进行。采用这种方法，要分别标注凹模和凸模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形或竟但形状的工件。为了保证间隙值，必须满足下列条件： ?p??d??max??min 或取：
?p?0.4(?max??mi)n?d?0.6(?max??mi)n 下面对冲孔和落料两种情况进行分别讨论： 2.3.2.1 凸、凹模尺寸的计算： 1. 冲孔[1]：根据以上原则，冲孔时首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙Zmin。凸模制造偏差取负偏差。 其计算公式如下： dp?(d?x△)0??p
(2-10) - 8 - 哈尔滨理工大学学士学位论文 ??d??d
(2-11) dd?(dp?Zmin)0?(d?x△?Zmin)02. 落料：设工件尺寸为D-Δ 。根据上述原则，落料时首先确定凹模尺寸，使凹模公称尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙Zmin。各部分分配位置见图。其公式如下： ??d Dd?(D?xΔ)0Dp?(Dd?Zmin)??p?(D?xΔ?Zmin)0??p
(2-12) 式中：dp、dd
――冲孔凸、凹模直径； Dp、Dp
――落料凸、凹模尺寸；
dmin ――冲孔工件的最小极限尺寸；
Dmax――落料工件外径的最大极限尺寸； Δ――工件制造公差； Zmin――最小合理间隙（双面）； ?p、?d――凸、凹模的制造公差； xΔ――磨损量，其中系数x是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。x值在0.5~1之间，与工件制造精度有关，可查表2-7取得。故本设计的凸、凹模设计尺寸可计算如下： 由表2-4查出： Zmax=0.36mm，Zmin=0.246mm Zmax-Zmin=0.36-0.246=0.114mm 由表2-6查出凸、凹模制造公差： 落料部分：
?d?0.03mm，?p?0.02mm ?d??p?0.05mm?Zmax?Zmin 冲孔部分：
?d?0.02mm，?p?0.02mm
?d??p?0.04mm?Zmax?Zmi n由表2-7查出：
x=0.5， 所以落料部分： ??d?0.03?0.03Dd?(D?xΔ)0?（50?0.5?0.34）?49.83mm
(2-13) 000Dp?(Dd?Zmin)??p?(50?0.246)0?49.75?0.02?0.02mm
(2-14) 冲孔部分：
00dp?(d?xΔ)0（18?0.5?0.24）??p??0.02?18.12?0.02mm
(2-15) ??d?0.02?0.02dd?(dp?Zmin)0?(18.12?0.246)0?18.370mm
(2-16) 由以上计算可对照标准件手册查去相应的凸、凹模。 其长度取
L=60mm 2.3.2.2 凸、凹模强度校核： - 9 - 哈尔滨理工大学学士学位论文 由于该模具是标准件故不再需要强度校核。但是对于细长的或冲厚料的凸模，为防止纵向失稳和折断，应进行凸模承压能力和抗弯能力的校核。凹模的形状和尺寸一般按经验公式计算，可以保证有足够的强度和刚度。所以凹模外形尺寸确定后，一般不作强度校核。 2.3.3 模具其他主要零部件的设计及选取： 模具其他主要零件的设计和选取可根据设计好的凸、凹模的尺寸和形状来选择。其选取结果见附图（零件图及总装图）。 2.4 模具闭合高度及压力机的选取： 模具闭合高度可由计算得到：H=184mm 经上面的计算和查表，该复合工序的工艺力可在250KN压力机上得到。故选用250KN开式双柱可倾压力机 J23-25。其主要参数如下： 公称压力：250KN 滑块行程：65mm 最大闭合高度：270mm 连杆调节长度：55mm 滑块中心线至床身的距离：200mm 工作台尺寸（前后×左右）：370mm×560mm 垫板尺寸（厚度×孔径）：50mm×Φ200mm 模柄孔尺寸（直径×深度）：Φ40mm×60mm 最大倾角：30° 2.5 本章小结 本章节主要介绍了级进模的相关概念和特点及模具的设计步骤和主要零部件的设计与计算。主要是二维零件图的设计和选取，以及冲压设备的选取。简单介绍了工艺方案的确定与排样图的设计和裁剪原则。在本章节基本解决了该模具设计的二维设计相关工作和要求，接下来在下一章将对该二维设计用Pro-E等相关软件进行三维实体造型并装配和模拟防真。 - 10 - 哈尔滨理工大学学士学位论文 第3章 Pro-E三维实体造型及仿真 3.1 Pro/E发展状况简介 Pro/Engineer 是美国PTC（Parametric Technology Corporation,参数技术公司）公司推出的工程设计软件，简称Pro/E。其功能强大，参数化特征造型使其占据的三维设计领域的软件市场份额越来越大，尤其在我国的CAD/CAN研究所和工厂中得到了广泛的应用。 Pro/Engineer的技术特点就是参数化管理，所有的算法都是矢量化的，三维和二维图形元素间具有关联性，是目前不可多得的计算机辅助设计软件。 Pro/Engineer 经过了20，200i，200i等版本的不断升级，也随着该公司对其他相关技术公司的合并进程，很多新功能都引入进来，于2001年推出了2001版，又于2004年推出了更为强大的Wildfire2.0版，使Pro/Engineer 的强大功能对所有产品开发者都具有高度的可用性。 Pro/Engineer的系统应用范围横跨许多行业，比如航空、航天、汽车、船舶、兵器、机械工业、模具、工业设计、信息家电、通信、电子等3C产业。功能应有包括实体与曲面设计、零件组装、二维工程图制作、管路设计、异种格式文件处理、机构仿真与有限元件分析等CAE技术、钣金设计、模具设计、电缆设计、机械加工、逆向工程、同步工程、电路设计等。 新推出的Wildfire2.0版本，在三个方面作了大的突破： 1．表现在用户使用方面，一改过去的交互方式，采用了新的用户精敏模型（User Smart Model）作为交互手段，使得选择和操作的过程大为简化。据权威机构的同比测试，竟然比中低端产品的设计效率提高50％以上，完全消除了高端软件功能强大但学习使用困难两者之间难以逾越的鸿沟。 2．为继承PTC的一贯作风，功能更加强大，诸如柔性造型零部件的引入、整体翘曲蠕变和动画仿真、运动分析和动力学分析与设计的完全融合等。 3．为互连互通性，以往的设计软件与产品信息系统之间必须通过繁琐的集成操作才能进行沟通，由于Wildfire2.0与PTC的WindchillPDMLink采用了同一Web结构描述体系（WSDL），划时代地解决了设计工具之间的互连互通问题，不需任何额外努力即可实现在管理软件中操作设计工具和在设计软件里共享和管理受控信息。 - 11 -
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