1、陕西理工学院毕业设计 硅钢片冲裁模具设计及线切割加工 （ 陕 理工 机械工程学院 学院 机 机械设计制造及其自动化专业 072 班级 ，陕西 汉中 723003） 指导老师： 【 摘要 】 本次设计了一套冲孔、落料的模具。经查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，通过冲裁力、顶件力、卸料力等的计算，确定压力及的型号，再分析对冲裁件加工的模具，适用类型选择所设计的模具，得出将设计的模具的类型后，将模具的可工作零部件设计过程表达出来。 在第一部分，主要叙述了冲压模具的发展情况，说明了模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析， 完成工艺方案的确定。第二部分是对零件排样图
2、的设计，完成材料利用率的计算，在进行冲裁工艺力的计算及冲裁模具工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据，最后对主要零部件的设计和标准的选择，为本次模具的绘制和模具的成形提供依据，以及装备图各尺寸提供要求。通过前面的设计方案，画出模具的零件图和装配图。 在后面又对模具进行了三维建模，选择采用电火花线切割对模具中的凸凹模进行了仿真加工，分别介绍了电火花线切割的加工原理，电火花线切割的加工特点，电火花线切割的加工机床，并且在选择采用 3B 代码程序的进行数控编程，确定了间隙 补偿量，走丝速度，以及工作液的选择，最后编程出走到路线的 3B 代码。在最后一部分，采用UGNX6.0，对凸凹模的外形轮廓进
3、行了线切割仿真。 【 关键词 】 硅钢片；模具设计；三维建模；线切割；仿真；寿命 陕西理工学院毕业设计 Die design and silicon steel sheet cutting line （ Grade07,Class2,MajorMechanical Design, Manufacturing and Automation， Mechanical Design, Manufacturing and Automation Dept.， Shaanxi University of Technology， Hanzhong 723003， Shaanxi） Abstract： This
4、 design carries on blanking, the piercing progressive dies design. The article has briefly outlined the press die at present development condition and the tendency.It has carries on the detailed craft analysis and the craft plan determination to the product.According to general step which the press
5、die designs, calculated and has designed on this set of mold main spare part, for example: The punch, the matrix, the punch plate, the backing strip, the matrix plate, stripper plate, stop pin, pilot pin and so on.The die sets uses the standard mould bases, has selected the appropriate press equipme
6、nt.In the design has carries on the essential examination computation to the working elements and the press specification.In addition, this die employs the finger stop pin and the hook shape stop pin.The mold piercing and blanking punch are fixed with the different plates separately in order to coor
7、dinate the gap cenveniently; The piercing matrix and blanking matrix are fixed by the overall plate.Fell in the blanking punch is loaded by pilot pin, guarante the relative position of the hole and the contour , increase the processing precision.This structure may guarantee the die move reliably and
8、 the request of mass production. In the back and three-dimensional modeling of mold, choose WEDM mold punch and die in the simulation process, introduced the principle of EDM wire cutting process, the processing characteristics of WEDM, EDM wire Cutting machine tools, and 3B in the choice of using n
9、umerical control programming code for the program to determine the clearance compensation, and take the wire speed, and the choice of working fluid, and finally walked out of line 3B programming code. In the final part, the use of UGNX6.0, and contour of the punch and die cutting simulation carried
10、out. Keywords: Silicon steel; mold design; three-dimensional modeling; line cutting;simulation; work life. 陕西理工学院毕业设计 序言 模具是工业产品生产用的重要工艺装备，它是以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成形。现代产品生产中 ，模具由于其加工效益的高、互换性好、节约原材料，所以得到广泛使用。 按成形的对象和方式来分，模具大致可以分为三类：金属板料成形模具，入冷冲压模；金属成形模具，如锻造模、粉末冶金模、压铸模等，非金属材料成形模具，如塑料模，玻璃模，陶瓷模等。其中欧使用量最大的
11、是冲压模和塑料模，约占模具总量的 80%左右。 模具是工业之母，模具技术已经成为衡量一个产品制造水平的重要标志之一。模具技术能促使工业产品的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益模具是效益放大器，用模具生产的价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。美国工业界认 为“模具工业是美国工业的基石”，日本把模具誉为“进入富裕社会的原动力”。 模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济支柱产业，如机械、电子、汽车、石油化工和建筑，都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信等产品中 60% 80%，的零、部件都要依靠模具成形。 正因为如此，我国非常
12、重视模具工业的发展，重视模具技术的提高。早在 1984 年久成立了全国模具工业协会。 1989 年在国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，模具就被列为机械工业技术改造序列的首 位。 1997 年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术项目和鼓励外贸投资产业目录。经国务院批准，从 1997 年开始对部分模具企业实行了增值税返还 70%的优惠政策。所有的这些政策的制定和贯彻，都加大的推动了我国模具工业的发展。 陕西理工学院毕业设计 I 目 录 序言 . 2 1.冲裁模具设计 . 1 1.1冲裁件的工艺分析 . 1 1.2模具材料的选择 . 1 1.3确定冲
13、裁工艺方案及模具结构形式 . 1 1.4模具设计与计算 . 1 1.4.1 排样设计 . 1 1.4.2 计算总 压力 . 2 1.4.3 计算压力中心 。 . 3 1.4.4 刃口尺寸的计算 . 4 1.4.5 凸凹模尺寸的确定 . 5 1.4.6 模具零件结构尺寸的确定 . 7 2.模具零件图的设计 . 9 2.1卸料板的尺寸的确定 . 9 2.2落料凹模尺寸的确定 . 10 2.3凸凹模尺寸的确定 . 10 2.4凸模固定板 . 11 3.零件三维模型的建立 . 13 3.1Pro/E 的介绍 . 13 3.1.1 Pro/E 的概述 . 13 3.1.2Pro/E 的特点和优势 . 1
14、3 3.1.3 Pro/E 的功能 . 14 3.2凸凹模模型的建立 . 15 4.采用电火花线切割加工 . 19 4.1电火花线切割加工原理 . 19 4.2电火花线切割的加工特点 . 19 4.3电火花线切割加工机床 . 20 4.1.1 机床本体 . 20 陕西理工学院毕业设计 II 4.1.2 电火花的控制系统 . 21 4.4电火花线切割编程 . 22 4.5对工件进行编程加工 . 22 4.5.1 确定间隙补偿量 f . 23 4.5.2 走丝速度飞确定 . 23 4.5.3 工作液的选择 . 24 4.5.4 3B 代码程序的生成 : . 25 5.仿真加工 . 26 5.1UG
15、NX6.0 的介绍 . 26 5.2两轴线切割加工 . 26 Task1。打开模型文件并进入加工模块 . 26 Task2.创建操作（一） . 26 Stake1.创建机床坐标系 . 26 Stage2.创建几何体 . 26 Stage3.设置切削参数 . 29 Stake4.设置移动参数 . 30 Task3.生成刀路轨迹 . 32 Stage1.生成第一个刀 路轨迹 . 32 Stage2.生成第二个刀路轨迹 . 34 Stage3.生成第一个刀路轨迹 . 34 致谢 . 36 参考文献 . 37 陕西理工学院毕业设计 第 1 页 共 37 页 1.冲裁模具设计 1.1 冲裁件的工艺分析
16、设计模具时，首先应该根据生产批量、零件图纸及零件的技术要求进行工艺分析，判断该冲裁件进行冲裁加工的难易程度，对不适合冲裁或者较难冲裁由冲裁来完成的部位，提出改进方案，与设计着协商。 上图零件图，形状较为复杂，但是对称，是由圆孔和直线组成的，零件的各个尺寸都以完全标出，各个尺寸公 差也都全部给出，查表 2.4 可知，冲裁件内外形的达到的经济精度为 IT12 IT13，将查到的数据与零件图中所标注的公差相比较，可认为零件的精度等级要求能够满足在冲裁加工中得到保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也符合冲裁工艺的要求。 1.2 模具材料的选择 零件图的材料为硅钢片 DR315，厚度为 0.5mm，抗剪
17、强度为 b=441MPa,（以退火），所以凸模、凹模、凸凹模都选用材料为 Cr12，热处理后的硬度为 HR（ 58 60）。 1.3 确定冲裁工艺方案及模具结构形式 该冲裁件为对称的冲裁件，内孔之间和内孔与外缘之间有较高的位置精度的要求，生产批量较大，采用冲孔落料复合模工艺方案，且一次冲压成形。模具结构采用固定弹簧挡料销和固定导料销，对工件进行定位、弹性卸料、后方出料的方式的到装式复合冲裁模结构式 。 1.4 模具设计与计算 1.4.1排样设计 排样设计主要是确 定排样形式、送料步距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图 1） 排样方式的确定 根据冲裁的结构特点，排样方式可以选择直排。 2） 送料
18、步距的确定 查表 2.7，工件最小的打 边工艺为 1.8mm，可取 a1=2mm，最小工艺边距打边值为 2.0mm，取 a=2mm。送料步距确定为 h=52mm。 陕西理工学院毕业设计 第 2 页 共 37 页 3） 条料宽度的确定 按照无侧压装置的条料宽度计算公式，查表 2.9 和表 2.8 可以确定条料与导料的间隙和条料的宽度偏差分别为 ,5.00 mmb =0.8mm。 4） 材料的利用率的确定 %06.78%100525.30 5025 BhA 5) 绘制排样图。冲裁件排样图如下： 1.4.2 计算总压力 该模具采用弹性卸料个后方出料的方式，总压力 F0由冲裁力 F ，卸料力 F卸和推
19、件力 F推组成。由于采用复合冲裁模，其冲裁力由落料冲裁力 F落料和冲裁力 F冲孔两部分组成。 1） 落料、冲孔冲裁力。材料 Cr12的抗剪强度 441 MPa。 5 7 3 3 04 4 13.15.02 0 0落料 K L tFN 95.1 2 3 2 54413.15.08.43冲空 KLTFN 96.6 9 6 5 595.1 2 3 2 55 3 7 7 0冲龙落料 FFFN 2) 推件力。查表 2.13，推件力系数 ,1.0推 F凹模中的卡件数 n 设为 2. 陕西理工学院毕业设计 第 3 页 共 37 页 85.19319.96571.02冲孔推推 FFFN 3) 卸料力。查表 2
20、.13，卸料力系数 070.0卸 F系数。 1.4 0 1 35 7 3 3 00 7 0.0落料卸卸 FKFN。 4） 总冲压力 F0力的确定。 7691.7 5 6 0 0)1.4 0 1 385.1 9 3 196.6 9 6 5 5(卸推0 FFFF KN。 压力机的公称压力应大于计算的总压力 77KN，所以可以选择压力机为 J23-25开式双柱可倾式压力机。 1.4.3 计算压力中心 。 压力中心的计算可以按式（ 2.18）、式（ 2.19）（参考模具设计与制造第二版）将冲裁件轮廓分段后计算，也可以按力矩平衡原理直接求解，在本次设计中复合冲裁模的冲裁压力中心受落料和冲孔的共同影响，由
21、于零件左 右对称，即 0Xc ,如下图所示。将工件冲裁周边分成LLLLLLLLLLLLLLLL 16151413121110987654321 , 基本线段，求出各线段长度及各段的中心位置。 mmL 501 ， mmy 01 mmL 252 ， mmy 5.122 mmL 5.63 ， mmy 253 mmL 5.124 ， mmy 75.184 mmL 15.155 ， mmy 5.125 mmL 5.126 ， mmy 75.186 mmL 7.67 ， mmy 257 mmL 5.128 ， mmy 75.188 mmL 15.159 ， mmy 5.129 mmL 5.1210 ， m
22、my 75.1810 陕西理工学院毕业设计 第 4 页 共 37 页 mmL 5.611 ， mmy 2511 mmL 2512 ， mmy 5.1212 ,95.1013 mmL mmy 2113 mmL 95.1014 ， mmy 414 mmL 95.1015 ， mmy 415 mmL 95.1016 ， mmy 2116 mmxc 0 mmLLL YLyLyLy c 23.12162116162211 1.4.4刃口尺寸的计算 本设计模具刃口尺寸计算中，冲口 3.488mm 的圆孔，采用凸模、凹模分开加工的方法，外轮廓的落料采用配合加工的方法。 查表 2.10 得间隙值 mmZ 06
23、.0min ， mmZ 08.0max 冲 3.488mm 的圆孔的凸、凹模刃口尺寸如下 ： 陕西理工学院毕业设计 第 5 页 共 37 页 查表 2.11 得凸、凹模制造公差： mmP 04.0mmd 06.0由于 mmZZ 02.0minmax mmdP 02.0 满足 dPZZ m i nm a x查表 2.12 得摩擦系数 mmX 5.0 。 5.3)0 2 5.05.04 8 8.3(_)( 004.00 04.00 xdd PP mm mmp Zdd dd 56.3)06.05.3()( 06.0006.000m i nm a x 1.4.5凸凹模尺寸的确定 凸凹模在复合冲裁模具中结构中，起着一个落料的凸模，冲孔的凹模，凸凹模的试图如下： 由于工件为落料件，所以计算时应以凹模为基准，但是凹模的磨损情况分为三第一类是凹模磨损后增大尺寸；第二类尺寸是凹模磨损后减小的尺寸，第三类尺寸是凹模磨损后保持不变的尺寸，对凸凹模进行分析
