1、冲压模具设计及三维运动仿真1材料成型 CAD/CAE/CAM期末作业圆形冲压模具三维设计及动画仿真冲压模具设计及三维运动仿真2姓名：曾德义学号：11434007班级：材料成型 111 班指导老师：赵益民完成时间：2014.10.30 目录一设计要求2二零件分析3三冲压成型工艺分析冲压模具设计及三维运动仿真343.1 冲裁工艺方案的确定43.2 冲裁排样设计43.3 条料宽度计算5四.冲压力和压力中心的计算 6 4.1 确定冲压力64.2 卸料力、推件力的计算84.3 压力机公称压力的确定9 4.4确定模具压力中心10冲压模具设计及三维运动仿真44.5 冲压设备的选用104.6 凸凹模刃口尺寸的
2、确定11五 冲裁模结构设计125.1 工作部件设计12一设计要求：完成所给零件的冲压工艺制定，并运用 Pro/E 软件完成冲压模具三维结构装配设计和动画仿真。具体要求如下：1、 在工艺方案确定基础上，完成排样图设计；（10 分）2、 完成冲裁力计算，选择合理设备；（10 分）3、 完成凸、凹模韧口尺寸计算；（10 分）冲压模具设计及三维运动仿真54、 运用 Pro/E 软件完成设计模具的三维结构装配设计，并完成凸模、凹模的三维零件设计，对凸模和凹模形成完整的零件图。 （50 分）5、 根据模具三维结构装配设计，进行模具动画仿真。 （10 分）6、 撰写相对完善的设计报告。 （设计报告体现以上设
3、计内容，规范性 10分）二零件分析零件的结构是 95mm 的圆盘，壁厚为 2mm。零件结构如图：该冲裁件的材料为 Q235，为普通碳素钢，查实用冲压技术手册得：抗剪强度：材料收到剪切作用，开始产生断裂的应力值， MPa3704。抗拉强度：材料受到拉伸作用，开始产生断裂的应力值 b612。冲压模具设计及三维运动仿真6屈服点：材料开始产生塑性变形是的应力值， MPas235。伸长率：在材料性能试验时，试件有拉伸试验机拉断后，对接起来测量长度，其伸长量与原来长度值比为伸长率， %21。材料的理论质量为 15.70kg/ 2m三冲压成型工艺分析具有良好的冲压性能，适合冲裁。3.1 冲裁工艺方案的确定根
4、据制件工艺性分析，要加工此零件，需要落料一道工序。3.2 冲裁排样设计根据零件结构形状采用有搭边的排样方式。排样图排样的计算确定搭边值查表，确定搭边值 a、a1,由 t=2mm，采用自动送料，取工件间 a1=2mm，侧搭边 a=3mm。冲压模具设计及三维运动仿真7送料步距送料步距（送料步距简称步距或进距） ，是条料在模具上每次送进的距离。步距是决定挡料销位置的依据，每次只冲一个零件的步距 s 的计算公式为s=D+a1式中 D： 平行于送料方向的冲件宽度；a1： 冲件之间的搭边值。计算送料步距为 s= D+a1=95+2=97 （mm）3.3 条料宽度计算条料是由板料剪裁下料而得到的。条料宽度的
5、确定原则为，最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙，进而确定导料板间的距离。由于是自动送料，本设计采用导料板之间有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离的计算方法。因为导板之间有侧压装置或用手将条料紧贴单边导料板的模具，能使条料始终沿着导料板送进，可按下式计算。条料宽度 B 0 -=（L +2a+） 0 -导料板间的距离 B 0 =B+Z= Dmax +2a+Z式中 B： 条料的宽度，mm；B0： 导料板间的距离，mm;L： 冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸，mm；冲压模具设计及三维运动仿真8a： 侧搭边值，可参考表
6、 2-1；Z： 导料板与最宽条料之间的间隙，其值见表 2-2； ： 条料宽度的单向（负向）公差，见表 2-3。由表 2-2 和经验，取 Z=1mm导料板间的距离 B 0 =B+Z= 98(mm)由表 2-3 和经验，取=1mm条料宽度 B 0 -=（90 +23+1） 0 -1=97 0 -1 (mm)四.冲压力和压力中心的计算 4.1 确定冲压力冲裁力的计算冲裁力是冲裁时凸模冲穿板料所需的压力。在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入板料的深度（凸模行程）而变化的。通常，冲裁力是指冲裁过程中的最大值（F max） 。影响冲裁力的主要因素是材料的力学性能、厚度、冲件轮廓周长及冲裁间隙、刃口锋利程度与表
7、面粗糙度等。综合考虑上述影响因素，平刃口模具的冲裁力可按下式计算F=KLt b （式 3-1）式中 F：冲裁力，N；冲压模具设计及三维运动仿真9L：冲件周边长度，mm；t：材料厚度，mm； b：材料抗剪强度，MPa；K：考虑模具间隙的不均匀、刃口的磨损、材料力学性能与厚度的波动等因素引入的修正系数，一般取 K=1.3。对于同一种材料，其抗拉强度与抗剪强度的关系为 b1.3 b，故冲裁力也可按下式计算F=Lt b （式 3-2）本设计的冲裁力按式 3-2 进行计算。查表 3-1， b的取值范围为 374460，取 b=450MPa。冲裁件的落料周长 查表 3-1， b的取值范围为 374460，
8、取 b=450MPa。冲裁件的落料周长 L1=120=378（mm）则落料力为：F 1=L1tb=359（KN） 冲压常用金属材料的力学性能力 学 性 能材料名称牌 号材 料状 态抗剪强度/MPa抗拉强度b/MPa屈服点s/MPa伸长率（%）冲压模具设计及三维运动仿真10255314 315390 195 2833303372 375460 235 2631普 通碳素钢Q195Q235Q275未 经退 火392490 490610 275 1520230310 275380 180 2730260360 215410 200 27220340 275410 190 27260340 295430 210 26270380 335470 230 25380400 355500 250 24400520 490635 320 19440560 530685 360 15碳 素结构钢08F0810F101520354550已退火440580 540715 380 131Cr13已退火320380 440470 12020不锈钢1Cr18Ni9Ti经 热处 理460520 560640 200 40已退火 8070110 5080 2028铝1060、1050A、1200冷作硬 化 100 130140 34
