CAD论文 CAD模具

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CAD模具摘要本文主要介绍了连接支架的冲压设计过程。连接支架用于高架箱的连接，属于比较典型的冲压件，其工序主要分为落料冲孔、压弯以及冲豁。这次设计的主要目的在于使学生能够更加熟悉的理解和掌握冲压设计的过程，并运用所学的知识进行冲压模具的设计，选取相应的标准件将模具安装起来，并选用相应的压力机进行生产。在设计过程中可以熟悉模具的设计流程，掌握如何按照国家标准进行模具设计并选择标准件进行安装，提高学生将所学专业知识运用到生产实际中的能力。关键词：CAD；模具1冲压成形冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件，具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其他加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。 20世纪60年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。通过以计算机为主要计算手段，以数学模型为中心，采用人机互相结合、各尽所长的方式，把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本与提高产品质量已成为模具界的共识。模具CAD/CAE/CAM在近20年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。进入本世纪以来，模具CAD/CAE/CAM技术发展速度更快，应用范围更广。2冲压模具分类冲模的结构形式很多，可以根据以下特征进行分类：按冲压工序性质分有冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模、翻边模、胀形模等[20]。按工序组合分有：单工序模(又称简单模)、复合模、连续模等。按导向方式分有：无导向模、导柱模、导板模、导筒模等。按机械化程度分有：手工操作模、半自动化模、自动化模等。按生产适应性分有：通用模、专用模等。按冲模材料分有：钢模、铸铁模、锌基合金模、聚氨酯橡胶模、木材模、水泥模等。按冲模尺寸大小分有：大型冲模、中型冲模、小型冲模。3模具工艺设计依据冲压件的产品图样进行冲压工艺过程设计并确定工艺方案后，可进行冲模的设计。在模具设计时，要收集、准备有关的设计参考资料;经过充分理解、研究和确定内容之后，便可着手绘制模具的草图;在绘制草图阶段，要召开讨论会，以防发生设计上的重大错误;然后，再绘正式图。3.1分析冷冲压件的工艺性。根据设计题目的要求，分析冲压件成形的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。如果发现冲压件工艺性差，则需要对冲压件产品提出修改意见，经产品设计者同意后方可修改。3.2制定冲压件工艺方案。在分析了冲压件的工艺性之后，通常可以列出几种不同的冲压工艺方案（包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式）， 从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于工厂具体生产条件的最经济最合理的方案。3.3确定毛坯形状、尺寸和下料方式。在最经济的原则下，决定毛坯的形状、尺寸和下料方式，并确定材料的消耗量。3.4确定冲模类型及结构型式。根据所确定的工艺方案和冲压件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件、操作方便及安全的要求，以及利用现有通用机械化、自动化装置的可能，选定冲模类型及结构型式。3.5进行必要的工艺计算。计算毛坯尺寸、冲压力、模具压力中心、计算或估算各模具的外形尺寸、凸凹模的间隙等。3.6选择压力机。压力机的选择是模具设计的主要内容，压力机型号的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况。3.7绘制模具总图和非标准零件图，编写设计计算说明书。4冲压件的工艺分析4.1落料冲孔工序该零件为固定高架箱的连接支架，如图所示。该零件用于零件的连接。有以下三种冲裁方案可供选择：方案一：先冲孔，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔——落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔——落料级进冲压。级进模生产。 弯曲是将板料弯成一定形状和角度的零件的成型方法，是板料冲压中常见的加工工序之一，该零件结构简单可一次成型。从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，在一定生产批量的情况下，采用一次弯曲成形的工序比较合适。4.2冲豁工序冲孔件属于内形部分的上偏差为正，下偏差为零（相当于基孔制标注，只大不小）。属于外形部分的上偏差为零，下偏差为负（相当于基轴制标注，只小不大）。孔心距或距离的尺寸，按±标注。补注公差后的零件如图所示：冲豁内形部分尺寸公差等级取IT12级。由上图可知，此零件的工艺结构简单，模壁强度足够，孔径也远超过所要求的最小孔径，所以符合冲裁的条件，故可选用冲裁的方法进行生产。5压力机的选择5.1冲压设备的选择在冷冲压生产中，冲压设备的选择是一项非常重要的工作，它直接关系到设备的安全和合理使用，同时也关系到冲压工艺是否能顺利进行和模具的寿命、产品的质量、生产效率以及成本的高低等一系列问题。 选择设备，首先要清楚地了解被加工产品的特点（包括所采用的冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状及尺寸、精度要求、工序的分配、成品取件方法、废料处理等）和各类冲压设备的特点（包括压力及功率的大小，具备哪些辅助装置及功能，行程、速度大小，精度、装模空间大小，操作空间大小等)，然后，进行最适合两者特点的组合。也就是说，使所选用设备的性能与产品的加工对设备性能的要求相适应，尽量不造成欠缺或浪费。最后，确定出设备的类型及其规格。开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，且有三个方向可以操作的优点，故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能靠两个方向操作，适用于大中型件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。综合考虑，采用开式曲柄压力机。5.2模具中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。该零件为轴对称图形，其压力中心为中间冲孔的孔心。6零部件的设计6.1工作零件的结构设计根据对模具的认识可知，冲模的主要工作零件主要包括凸模、凹模及凸凹模等。冲压工序分为分离工序和成形工序两大类，工作零件在两种工序中所承受的力是不同的。分离工序在工作过程中，工作零件除了要承受使材料分离的冲压力外，还要承受着与材料端面的剧烈摩擦；在成形工序的工作过程中，冲模除承受材料塑性变形所需的冲压力外，其表面也受到材料的塑性流动而产生的剧烈摩擦。所以，这就要求工作零件具备耐冲击、耐磨损的高强度、高硬度性能。正因为工作零件有这样的要求，在设计工作零件时应当考虑周详。6.2凹模的设计凹模设计应考虑的事项是关于凹模强度、制造方法及其加工精度等。特别是凹模孔的尺寸，在实用上是和制件尺寸一起来考虑的。它关系到制件质量的好坏，因此对其加工表面质量亦必须予以充分的考虑。 凹模的厚度和外形尺寸，对于其承受的冲裁力，必须具有不引起破损和变形的足够强度。冲裁时，凹模承受冲裁力和水平方向的作用，由于凹模的结构形式不一，受力状态又比较复杂，特别是对于复杂形状的冲件，其凹模的强度计算就相当的复杂。因而，在目前一般的生产实际情况下，通常都是根据冲裁件的轮廓尺寸和板料厚度、冲裁力的大小等来进行概略的估算及经验修正的。凹模采用整体凹模，采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。由于采用复合模生产，并采用向下出件的方式，故凹模中需要安装推件器，需要加上推件器的固定装置。因为采用一次压弯成形，模柄在压力机的压力下向下运动，因此推动凸模，当凸模和凹模合上时，模具闭合，平板工件即被压弯成形。之后模具开启，这时顶杆推动顶料板，将工件顶出凹模。如果工件卡在凸模上，这时安装在凸模里的顶杆可以将工件顶下。此后再进行送料、定位、压弯、落料……，完成下一行程。总结在本次论文中，我完成了连接支架落料冲孔工序的模具设计工作。采用倒装复合模生产，既节约了模具制造成本，又能保证制件的精度要求。在设计过程中分析了零件的工艺性，通过查阅冷冲压模具设计的相关资料，从而确定模具各零件的参数，熟悉了整个复合模的设计过程，收获很多。总之，这次论文让我接触了许多新知识，学到了许多新东西，锻炼了我的独立学习能力，也锻炼了我独立解决问题的能力。感谢夏景明老师的指导和帮助，在此深表谢意。参考文献[1]李发致编著.模具先进制造技术[M],北京:机械工业出版社.2003[2]从模具国家级新产品评审推荐看我国模具的发展之路,《电加工与模具》,2007年第1期[3]王芳.冷冲压模具设计指导，机械工业出版社[4]马朝兴.冲压工艺与模具设计，化学工业出版社[5]中国模具工业发展现状与展望,《航空制造技术》,2008年第8期