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1、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 基于SolidWorks机床中心轴托架模具设计作者：000000 指导老师：0000 机制（3）班 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
2、计 机床中心轴托架 solidworks模拟加工 CAD零件图 1 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
3、行冲压加工中心等新型设备和工艺的研究。1.1 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。1.2 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
4、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。2 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。2.1 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
5、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，该零件还可以用冷冲压加工成形。2.2 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
6、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2.3 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
7、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。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 落料冲孔级进模设计3.1 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
8、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
9、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3.2 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
10、，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) 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.尺寸30mm:
11、|+|=0,025mm+0,020mm=0.045mm.均不满足|+|=Zmax-Zmin,考虑到该制件为简单件取:=0.4(Zmax-Zmin)=0.016mm=0.4(Zmax-Zmin)=0.024mm=0.4mm,X=1则尺寸106mm: Dd=(Dmax-X) =105.6mm, Dp=(Dd-Zmin) =105.45mm 尺寸30mm: Dd=(Dmax-X) =29.6mm Dp=(Dd-Zmin) =29.45mm其中X由冲压工艺与模具设计表3-15查的 ，由冲压工艺与模具设计表3-16查的2)冲孔件尺寸计算 查冲压工艺与模具设计教材表3-16，冲孔部分公差=0.020mm，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。侧刃CAD简图3.6 落
