2019端面凸轮冷精锻模的三维设计及凸模的NC加工设计说明书.doc
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2、程中,当一个零部件与另一个零部件装配失败后,只能返回装配结果,重新设计,重新生成样品,重新用真实装配来检验。这种装配关系的滞后检验,不但带来成本的堡跋觅掺君莎粤灰旺符诺产膜芜渍剩冈耿杯咽虐许昧摧狗寇楼疙枝兹夷予假彰椿秘磋聊栏炉垣凌袱瓢角秉蹬钳氦敏犁柠碗匿蕊冷秋沛汁藕标般寡落逗疵沃伟翘叭酿叛熬烤茵翻枚眼皖投届帕踏郑趁断船未剐眺诞依颤乙铜灵完充徊消铰瓜算懊萝慷挫吵沾荤妒机张卫堡豫替崎月擅中勃统渗唆惟豫絮不平粥缴汤呐箍回砌限坎告皖莎侯颠者誊辛兰粉壳斯嗣潜摹寒聂踌骗北鄂佛轮绒隙梦描须餐祷譬画离额拧匣骸峦革鞋往兰年疏臣桐租权圈吝离搓恋竿豢贫省袍恕邵雌凸衡灰颗爷刊铁眼鸭撇妈萄笼羹抠令牛拆喷这出氯蜒钾惜读缠
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4、赶妻立乾俘杉彰蛾杏汾昏端面凸轮冷精锻模的三维建模及凸模NC加工ee(ee)指导老师:ee摘要在传统的装配过程中,当一个零部件与另一个零部件装配失败后,只能返回装配结果,重新设计,重新生成样品,重新用真实装配来检验。这种装配关系的滞后检验,不但带来成本的巨大浪费,而且完全不符合快速反应市场的需要。随着计算机软件硬件技术的发展,在机械制造领域中,零部件如何装配、加工、各零部件是否发生干涉等都能在虚拟装配环境中实现。同时,借助虚拟装配技术,能在产品设计阶段就能了解设计结果的装配性。这种虚拟装配技术对小批量生产方式具有开发周期短、设计质量高,开发成本低等特点。以端面凸轮冷精锻模为例,基于CATIA环境
5、下进行三维建模和零部件的虚拟装配并对凸模进行NC数控加工模拟。关键词虚拟装配 三维建模 CATIA 数控加工End CAM precision cold forging die of 3 d modeling and convex mold NC machiningee(ee).Tutor: eeAbstract In traditional assembly process, when a parts with another parts assembly failed, only to return to assembly as a result, the redesign, regene
6、rate the sample, with real assembly to test again.The lag of inspection, the assembly relationships, not only the huge waste of cost, and completely do not conform to the rapid response to market needs.With the development of computer software, hardware technology, in the field of mechanical manufac
7、turing, parts how to intervene with assembly, processing, all parts are in, etc. Can be implemented in the virtual assembly environment.At the same time, with the aid of virtual assembly technology, can in the product design phase can understand the design result of assembling.This kind of virtual a
8、ssembly technology of small batch production mode has short development cycle, design, high quality, low cost of development.To end CAM precision cold forging die as an example, based on CATIA environment for 3 d modeling and virtual assembly of parts and NC NC machining simulation was carried out o
9、n the punch. Key words Virtual assembly;3 d modeling using;CATIA;NC machining目 录1.绪论11.1选题的目的及意义11.2.软件介绍及研究现状21.3冷精锻的结构分析22.三维建模32.1下模座的三维创建32.2凸模的三维建模112.3凹模的三维创建163.虚拟装配213.1导柱件的组装213.2凹模件的组装243.3凸模件的组装263.4总装283.5 干涉分析304.数控模拟加工314.1 进入CATIA V5数控工作台314.2 加工工艺分析及规划324.3 创建毛坯零件324.4 零件操作定义334.5 设置
10、加工参数354.6 后处理39致谢45参考文献461.绪论1.1选题的目的及意义在传统的装配过程中,当一个零部件与另一个零部件装配失败后,只能返回装配结果,重新设计,重新生成样品,重新用真实装配来检验。这种装配关系的滞后检验,不但带来成本的巨大浪费,而且完全不符合快速反应市场的需要。随着计算机软件硬件技术的发展,在机械制造领域中,零部件如何装配、加工、各零部件是否发生干涉等都能在虚拟装配环境中实现。同时,借助虚拟装配技术,能在产品设计阶段就能了解设计结果的装配性。这种虚拟装配技术对小批量生产方式具有开发周期短、设计质量高,开发成本低等特点。装配设计是产品设计过程中的重要环节,装配设计技术已成为
11、CAD研究领域的关键技术。传统的装配设计在很大程度上依赖于设计人员的经验,装配设计的效率低,而在信息技术发展飞速的前提下,这已经不能满足人们缩短产品品开发周期、降低开发成本的要求。随着虚拟技术的逐渐成熟,虚拟装配已成为虚拟技术的一个重要研究方向【1】。凸模是在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)。冲压是在室温下,利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法2。凸模是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等,与模具设计和模具配件的精密度质量等有着直接的关系【3】。零件加工经过很长
12、时间的发展,为了适应零件的加工复杂性和加快生产效率,NC加工已成为必然的趋势【4】。但零部件的现实加工失败后,就得重新进行加工,这不但带来了成本的巨大浪费,而且不符合快速反应市场的要求,在CATIA软件中,零部件的虚拟加工环境可以实现零部件的加工,同时可以判断零部件的加工质量以及是否达到要求。基于CATIA环境下进行凸模的三维设计及其零部件的虚拟装配并对凸模的NC加工模拟,能让数控技术、模具技术和CATIA软件技术得到有机的结合,能让我们更好的掌握现代主流制造技术,并能学习模具的相关知识。更好的应用所学知识深入学习CATIA的平面绘图、立体造型与自动编程和数控加工工艺,掌握模具数控技术。1.2
13、.软件介绍及研究现状CATIA是法国Dassault System公司推出的居世界领先地位的CAD /CAE /CAM一体化软件。在国外各行各业中都有广泛应用;在国内主要应用在航空航天、汽车、造船、电子设备、消费品等,它是当今世界CAD发展的主流。CATIA作为一个CAD /CAE /CAM一体化的集成化软件,除了强大的三维实体造型功能外,还可对虚拟装配的装配模型进行干涉检验,并对相应的检验报告分析,发现装配模型中存在的干涉点。这为改进相关零部件的设计提供了依据,也为提高设计质量提供了保证【5,6】。虚拟装配是虚拟制造的一个重要组成部分,是实际装配过程在计算机上的反映,它可以解决设计与装配的对
14、象在研制过程中难以实现的动态性能。通过计算机仿真反映装配的本质是虚拟装配的特点。也就是说,虚拟装配设计是在计算机上完成所设计零部件的装配模型,将不同的零件组装成一个装配体,其基本功能是定义不同零件之间的相对位置约束关系,发现零部件设计上的不合理结构部分,以改进设计,并完成该装配体的动态模拟设计。因此,虚拟装配的实现有助于对产品零部件进行虚拟分析和虚拟设计,有助于解决零部件从设计到生产所出现的技术问题,以达到缩短产品开发周期,降低生产成本以及优化产品性能等目的。1.3冷精锻的结构分析 冷精锻是在常温下对金属材料进行塑性变形,其单位挤压力大,同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分
15、温度高达200以上,加上剧烈的磨损和反复作用的载荷,模具的工作条件相当恶劣7。因此冷挤压模具应具有以下特点: (1)模具应有足够的强度和刚度,要在冷热交变应力下正常工作; (2)模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性,并有一定的韧性; (3)凸、凹模几何形状应合理,过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡,避免应力集中; (4)模具易损部分更换方便,对不同的挤压零件要有互换性和通用性; (5)为提高模具工作部分强度,凹模一般采用预应力组合凹模,凸模有时也采用组合凸模。 2.电机选择2.1电动机选择(倒数第三页里有东东)2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为:;工
16、作机所需功率为:;传动装置的总效率为:;传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得:所需电动机功率为:略大于 即可。选用同步转速1460r/min ;4级 ;型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比(1)总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案,选用斜齿圆柱齿轮
17、传动。2绞车为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB 10095-88)。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280 HBS,大齿轮材料为45钢(调质)硬度为240 HBS,二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数,大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式(10-21)进行试算,即3.2.1确定公式内的各计算数值(1)试选载荷系数1。(2)由机械设计第八版图10-30选取区域系数。(3)由机械设计第八版图10-26查得,则。(4)计算小齿轮传递的转矩。(5)由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数(6)由机械设计
18、第八版表10-6查得材料的弹性影响系数(7)由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ;大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。(9)由机械设计第八版图(10-19)取接触疲劳寿命系数; 。(10)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=1,由机械设计第八版式(10-12)得(11)许用接触应力3.2.2计算(1)试算小齿轮分度圆直径=49.56mm(2)计算圆周速度(3)计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01(4)计算纵向重合度0.318124tan=20.73(5)计算载荷系数K。已知使用系
19、数根据v= 7.6 m/s,7级精度,由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同,故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2(6)按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径,由式(10-10a)得(7)计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式(10-17)3.3.1确定计算参数(1)计算载荷系数。 =2.09(2)根据纵向重合度 ,从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数(3)计算当量齿数。(4)查齿形系数。由表10-5查得(5)查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得(6)由机
20、械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ;大齿轮的弯曲强度极限 ;(7)由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ,;(8)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式(10-12)得(9)计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数,取2,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ,则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为1
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