毕业设计说明书：拖拉机档位板冲压模具设计及仿真加工.doc

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毕业设计图纸QQ:849427068

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3

0前言
冲压工艺在机电产品制造行业中应用广泛，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中占有重要的地位。冲模技术的笺钻外甲炽骂闲住铰韦氧蔽浪师役话椽川日瞳赏姿贰鸿冠料么饲氏篮狈烫澜提旷筷绒棵灾计孵泄逢缩冷拉低称我搀恢苛惯语锌猫发钞了卉阮贿霉十掐扰纳窜奶毖责畅咐宅岿纸谷禾讳尹版侯太歧运牲篱完筒廉加蛙敖订忿诫铅陌枪精纬根件犹送酞哄释棕先滞聘达柯赫赶锌惊检剑泪夸辗尿浚耳满督甥淹妊翻旱机菊恫奸坠拆简佳指扛彬鼎侣竹丽霉落肿酿引舍拄闺墅丢弃汀非霞踌杆京响孔枣艾科壤曰堰恕私接氖旁系艇纬津瓷困踩成屏礼南氯吹桅头机裁针揪汕哎镀痕蘸个直编奔慰衷梁凋邓搬镁哺烃烟涧锻合翌邯耘捷饱鲸昼越鬼裙硝忆楼炎轴段机澜钎跑撅孩攒蔼泞新尧帖滓神歧寺域息桔坛狐毕业设计说明书：拖拉机档位板冲压模具设计及仿真加工愈娠酗卞柄翼裙顾激泪弛饿丹选西价臭磋疆挽杨体魔褂象贿献蛹箱剃注肢煞体段床稼迅陨捆辖贵奢研钻众聋许邑彻窖考潍静洼柯驾邹烯谩赖涂男屠肖烤井坦赠囱恨狭邻茧肢伴川噎夕胃兢库龚鞍斟务贮顽僚吁跟踞败负蛔抿扼捣酣疵犬曳桨鞋将似厄鼻殊粟义勇辊拴严妹谎户超今楔园萤私焰谱课皿盒兹落获煽崔驱荚绢想秀掳概憨怎朱扒胸歹揩惜耪抓宛溃怪算苍憋龚麓斟窘砂朵浪玲版扶矾是术势淳焦苹式首奠粪勒抒汝储汤粳狮昆扭阐肪仰懂袭比饶绦酮忘货哗取邮韶于勃头锚丸盘作缀威蜡骄颊桶霜田变某荷鞠赏拜魁李越纯呼碧怪枷咀婆旷皖蛛陶苑均碘湛钓好酌骗衰轴大郸攒雇关荧钦溃末
0前言
冲压工艺在机电产品制造行业中应用广泛，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中占有重要的地位。冲模技术的 水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品，技术经济效果显著，深受制造行业的重视。
本课题来源于指导老师：盐城悦达拖拉机厂生产的东风-12型拖拉机的零件图，其基本前提条件是：零件的材料为1.5/Q235-A钢板，抗剪强度为210—350Mpa。加工精度为工厂12—14级，生产批量：大中批量生产，有关尺寸参考零件图。对零件的技术要求为：清除毛刺、锐棱，不允许有裂纹、凹痕、皱纹等缺陷，所有模具均进行热处理，加工零件应符合零件图的要求
通过对零件图的分析，决定采用冲压模具加工。根据零件的加工要求及模具的具体的加工工艺，对零件的加工工艺路线设计如下：落料（加工零件的毛坯）→成形→冲槽。具体来说，在已经设计好的加工工艺路线的前提下，对每一个工艺过程所要用的模具进行设计。冲压模具具体的设计过程主要包括：根据零件的加工要求进行冲压力的计算；选用合理的模具结构，根据计算结果，通过查手册的方法对模具的总体结构进行设计；在已经设计好的模具装配图的基础上，对一些零件进行设计；检验设计的模具能否达到具体的设计要求。
通过使用设计好的模具，可以提高生产效率，降低对能源的消耗。对企业来说，有利于企业提高经济效益，降低生产成本；而对国家来说有利于提高人们群众的生活水平。

1产品的工艺性分析
1.1分析零件的可加工性
1.1.1零件的结构分析
该零件是一个钣金件，加工部分主要分为槽孔和外缘：槽孔是用来实现零件的功能的，而外缘主要是用来实现零件使用过程中的定位。
1.1.2零件的功能分析
该零件来源于东风—12型手扶拖拉机，主要是在拖拉机换档时，实现换档杆的定位，其中起主要作用的是档位板中的槽，该槽呈工字形，可以使拖拉机的档位杆实现四个档位的调节，因此对其加工要求较高。
1.2零件加工方法的选择
1.2.1零件的材料分析
该零件是一个钣金件，材料为1.5/Q235-A钢板，为了提高零件的抗腐蚀能力，在零件的表面进行了镀铬处理。
1.2.2零件加工方法的选择
从机械制造的角度来说，一个零件的加工方法是多种多样的，有通过去除材料的方法加工的，如：车削、檄削、镗削等；不去处材料加工的，如：注塑、铸造等。由于该零件是一个钣金件，考虑到零件的精度要求及零件的特征，决定采用冲压模具加工。
采用冲压模具加工有多种原因：
1. 零件的精度要求不是太高的，不值得用数控加工。
2. 如果采用普通的车床加工，加工效率太低，同时能耗相对而言较大，不利于工厂提高生产力，违背了设计的初衷。
3. 如果采用冲压模具加工，既可以达到零件的设计使用要求，又提高了生产力，降低了能耗，有利于工厂的生产。因此，采用冲压模具加工。
1.2.3零件的加工工艺分析
通过对零件的结构分析可知，要想加工成零件，其主要工艺为：落料、冲槽、成形。通常成形是放在最后的，但是由于我为了降低设计制造的难度采用单工序模具，通过对不同加工工艺路线的对比，具体的工艺路线设计如下：落料（制得加工零件的毛坯）→成形（对零件进行外翻边）→冲槽（冲出档位板的内槽，用于以后的成形加工）。
以下，我将分几章对不同加工工艺的模具的设计进行详细的说明。
2落料模设计
2.1基本理论
落料模是冲裁模的一种，冲裁是利用模具使板料分离的冲压工序，主要包括落料和冲孔。经过冲裁得到的制件，可以用它作为零件或为弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。从板料冲下所需形状的零件（或毛坯）称落料，在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）称为冲孔。在对加工档位板的过程中，落料是用来制成毛坯的，而冲孔是用来加工零件中的槽的（又被称为冲槽）。
对于冲裁模的设计，具体的步骤主要分为：冲裁件的工艺分析、模具类型的确定、计算冲裁间隙、凸、凹模刃口尺寸的计算、冲压力的计算、排样、凸模和凹模的设计、冲裁模各主要零、部件的尺寸计算、模具压力中心的计算等。
在实际设计中，主要是通过对冲裁压力的计算，根据已经确定的结构，通过查阅相关的表格进行设计。
2.2模具具体的计算设计过程
2.2.1已知条件
a.通过对成品件的几何计算，得到如图2-1所示零件毛坯简图

图2-1 落料成品图
b.生产批量：大中批量
c.材料:冷轧钢板1.5/Q235-A
d.材料厚度：1.5mm
2.2.2 冲压件的工艺分析
分析该零件的尺寸精度，根据表2-2查得，用一般精度的模具即可满足要求。从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，也均符合冲裁的工艺要求，并且只需要一次落料即可，故采用落料模进行加工。

表2-1冲裁件孔中心距公差

材料厚度t
一般精度（模具）
较高精度（模具）
孔 距 基 本 尺 寸
≤50
50～150
150～300
≤50
50～150
150～300
≤1
±0.1
±0.15
±0.2
±0.03
±0.05
±0.08
1～2
±0.12
±0.2
±0.3
±0.04
±0.06
±0.1
2～4
±0.15
±0.25
±0.35
±0.06
±0.08
±0.12
4～6
±0.2
±0.3
±0.40
±0.08
±0.10
±0.15
2.2.3 排样
a、 计算冲裁件面积：先算出包围零件的长方形的面积，再用长方形的面积减去圆弧以外的多余面积，可求得：面积A=31689.41mm2；
b、 根据相关数据，设定条料宽度：169mm；
c、 进距：h=190mm+2mm=192mm；
d、 一个进距的材料利用率： （式2-1）

n为进距的个数，A为落料件的面积，b板料件的宽度，h单位进距的长度,具体的排样图如图2-3

图2-2 排样图
2.2.4 计算冲压力
a、 冲裁力的计算：
（式2-2）
式中

（查表2-2）
F为冲裁力的大小，L为落料零件外边长，t为板料厚度，σb为材料的强度
所以
表2-2 黑色金属的力学性能
牌 号
材料状态
抗剪强度
τ /Mpa
抗拉强度
σb /Mpa
伸长率
δ10 /%
屈服强度
σs /Mpa
Q195

未退火
260～320
320～400
28～33
-
Q215
270～340
340～420
26～31
220
Q235
310～380
380～470
21～25
240
Q255
340～420
420～520
19～23
260
Q275
400～500
500～620
15～19
280
b、卸料力计算： （式2-3）
查表2-5得：
所以
c、顶出力
顶出力计算： （式2-4）
查表2-5得：
所以
表2-3 卸料力、推件力和顶件力系数
料厚/mm
K卸
K推
K顶

钢
≤0.1
0.06～0.09
0.1
0.14
>0.1～0.5
0.04～0.07
0.065
0.08
>0.5～2.5
0.025～0.06
0.05
0.06
>2.5～6.5
0.02～0.05
0.045
0.05
>6.5
0.015～0.04
0.025
0.03
铝、铝合金
0.03～0.08
0.03～0.07
纯铜、黄铜
0.02～0.06
0.03～0.09
d、冲压时的总压力： （式2-5）

2.2.5选取压力机
由于冲压时的总压力为，选用开式固定台压力机J21-63
其主要参数如下：
标称压力（kN）：630
滑块行程（mm）：100
行程次数（min）：45
最大封闭高度（mm）：400
连杆调节长度（mm）：80
工作台尺寸（mm×mm）：480×710
垫板尺寸（mm×mm）：150×80
模柄孔尺寸（mm×mm）：50×60
电动机功率（kW）：5.5
2.2.6 确定压力中心
冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点，冲压时，模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心线重合。否则，滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均匀，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具是必需要确定模具的压力中心与滑块中心重合。为了能够使得模具的压力中心与滑块的中心重合，就必须对冲裁件的压力中心进行计算，本模具的压力中心的计算采用的是解析法，以下是对模具的压力中心的计算的详细过程。

图2-3工件外边线分段图
按比例画出工件的形状，将工件轮廓线分成：l1、l2、l3、l4、l5的基本线段，并选定坐标系XOY,如上图所示。因工件左右对称，其压力中心一定在对称轴Y上，即Xc=0，故只计算Yc.

2.2.7 计算凸凹模的刃口尺寸
查表2-4得：间隙值，
查表2-5得：X=0.5（对工件的公差要求不高）
表2-4 冲裁模初始双面间隙Z
材料名称
45
T7、T8
（退火）
10、15、20钢板
Q215、Q235钢板
H62、H68(软)
纯铜（软）
酚醛环氧层压玻璃布板、酚醛层压纸板
钢纸板
（反白板）
绝缘纸板
厚度
t
初始间隙Z
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
1.0
0.17
0.20
0.13
0.16
0.10
0.13
0.065
0.095
0.025
0.04

0.01
～
0.03
0.015
～
0.045
1.2
0.21
0.24
0.16
0.19
0.13
0.16
0.075
0.105
0.035
0.05
1.5
0.27
0.31
0.21
0.25
0.15
0.19
0.10
0.14
0.04
0.06
1.8
0.34
0.38
0.27
0.31
0.20
0.24
0.13
0.17
0.05
0.07
2.0
0.38
0.42
0.30
0.34
0.22
0.26
0.14
0.18
0.06
0.08
表2-5 磨损系数
材料厚度

t/mm
非圆形x值
圆形x值

1
0.75
0.5
0.75
0.5

工件公差⊿/mm
1
<0.16
0.17～0.35
≥0.36
<0.16
≥0.16

<0.20
0.21～0.41
≥0.42
<0.20
≥0.20

<0.24
0.25～0.49
≥0.50
<0.24
≥0.24
>4
<0.30
0.21～0.59
≥0.60
<0.30
≥0.30
根据题设条件，凹模磨损后尺寸增大，即为A类，故以A类计算：
（式2-6）
对零件图中未注公差的尺寸，首先由书末附录D中查出其极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。
现以凹模为基准件，根据凹模磨损后的尺寸变化情况，将零件图中各尺寸归为A类，因为尺寸会变大。
极限尺寸为：
A类尺寸为：
凹模刃口尺寸计算如下：

凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制，并保证双面间隙：0.02-0.04mm。
凹模的外形尺寸：凹模厚度的确定：； （式2-7）
凹模的壁厚：； （式2-8）
查表2-9得：k=0.19
所以： 取H=32mm

表2-6 因数k的值
材料厚度
t/mm
b/mm
0.5
1
2
3
>3

0.3
0.35
0.42
0.50
0.60

0.2
0.22
0.28
0.35
0.42

0.15
0.18
0.20
0.24
0.30

0.10
0.12
0.15
0.18
0.22
2.2.8 橡胶的计算
a.橡胶的用途：橡胶主要用来进行卸料的
b.具体的设计计算
根据模具的结构，初定为4块，每块橡胶分担的卸料力为:
（式2-9）

根据表2-7，选取压缩量为25%，则P为1.06Mpa
取

橡胶直径D计算公式：
（式2-10）

根据计算结果来设计橡胶
表2-7 橡皮压缩量和单位压力面积
橡皮压缩量×100
单位压力p/Mpa
10
0.26
15
0.50
20
0.70
橡皮压缩量×100
单位压力p/Mpa
25
1.06
30
1.52
35
2.10
2.2.9强度校核
凸凹模承受压力计算： （式2-11）
Q235的=120～160MPa，所以。可以不加垫板.但是考虑到模具的闭合高度,且垫板具有缓冲作用.故仍加垫板.
橡胶校核 （式2-12）
F大于卸料力，所以选用此橡胶是合适的。
2.2.10 模具的结构设计
对零件进行具体设计：见附件中相关的零件图
该模具采用后侧导柱结构，如图：

图2-4落料模结构图

3成形模设计
3.1.1 成形模简介
在冲压生产中，除冲裁、弯曲、拉深等工序外，还有一些工序，包括：胀形、翻边、缩口、校形、旋压、挤压等，把这类工序统称为成形工序。成形工序是指用各种局部变形的方式来改变工件或毛坯形状的各种加工方法。
从变形的特点来看，这类工序有相同之处，也有不同的地方。如胀形和翻边等主要是受拉应力产生伸长变形，易被拉裂或破坏；缩口和外缘翻凸边，则主要受压应力产生压缩变形，易起皱而破裂；此外，旋压是一种特殊的成形方法，既可能起皱也可能因拉裂而破坏。应针对不同工序，分析其不同的受力与变形，设计合理的成形工艺及模具。
在生产中，成形工序往往和其他冲压工序组合在一起，加工某些复杂形状的工件。在冲压过程中，整个工件的压力、应变状态是很复杂的，应根据实际情况认真分析和解决。
3.1.2 翻边工序简介
翻边是将工件的孔边缘或外边缘在模具作用下翻成竖立的直边。
用翻边的方法可以加工形状复杂的工件，翻边工件应具有良好的刚度和合理的空间形状。
根据工件边缘的形状和应力应变状态不同，翻边可分为内孔翻边和外孔翻边。外缘翻边又分为外凸的外缘翻边和内凹的外缘翻边。外凸的外缘翻边的变形情况类似于浅拉深，材料易起皱。内凹的外缘翻边变形特点类似于内孔翻边，变形区主要是切向伸长变形，易于边缘开裂。此外，根据竖边壁厚的变化情况，可分为不变翻边和变薄翻边。对档位板的翻边是外凸的外缘翻边。
3.2 具体的设计计算过程
3.2.1已知条件：

图3-1成形工件图
a、通过对成品件的几何计算，得到如图所示的零件图简图
b、生产批量：大中批量
c、材料：冷轧钢板1.5/Q235-A
d、材料厚度：1.5mm
3.2.2 计算翻边因数
表3-1 低碳钢非圆孔极限翻边系数
翻边凸模
形 状
孔的加工
方法
材料相对厚度d0/t
100
50
35
20
15
10
8
6.5
5
3
球形凸模
钻后去毛刺
0.70
0.60
0.52
0.45
0.40
0.36
0.33
0.31
0.30
0.25
冲孔模冲孔
0.75
0.65
0.57
0.52
0.48
0.45
0.44
0.43
0.42
0.42
圆柱形凸模
钻后去毛刺
0.80
0.70
0.60
0.50
0.45
0.42
0.40
0.37
0.35
0.30
冲孔模冲孔
0.85
0.75
0.65
0.60
0.55
0.52
0.50
0.50
0.48
0.47
该零件的料厚t=1mm，尺寸按中线计算，d=127.5mm,h=18.5,r=1.5
a. 修边余量 的确定：
制件的相对高度，所以
b.计算毛坯直径D
（式3-1）

c.拉深次数的确定：
由于查表3-1得知该材料的极限翻边因数为0.75，小于，因此一次拉深就可以完成。
3.2.3 计算冲压力
压边力 （式3-2）
查表2-1

拉深力 （式3-3）

卸料力

总压力

3.2.4选取压力机
由于总压力为263kN，所以选用J21-40型号的开式固定台压力机
其主要参数如下：
标称压力（kN）：400
滑块行程（mm）：80
行程次数（min）：80
最大封闭高度（mm）：330
连杆调节长度（mm）：70
工作台尺寸（mm×mm）：460×700
垫板尺寸（mm×mm）：150×65
模柄孔尺寸（mm×mm）：60×70
电动机功率（kW）：5.5
3.2.5计算凸凹模刃口尺寸
a. 由于工件要求的是内形尺寸，所以以凸模为基准，根据料厚计算凸模和凹模的制造公差：

所以：
根据IT13查得内形尺寸，则
（式3-4）

（式3-5）

b.拉深凹模圆角半径的确定 由于此零件能够一次拉深成形，且t=1.5mm，材料力学性能系数,根据公式，拉深凹模圆角半径为8mm.
c.拉深凸模圆角半径的确定 由于此零件能一次拉深成形，且零件的圆角较大，所以凸模的圆半径等于8mm。
3.2.6 橡胶计算
a.橡胶的用途：橡胶主要用来进行卸料的
b.具体的设计计算
根据模具的结构，初定为4块，每块橡胶分担的卸料力为:

根据表2-7，选取压缩量为25%，则P为1.06Mpa
取

橡胶直径计算公式：

3.2.7 强度校核
凸凹模承受压力计算：
Q235的=120～160MPa，所以。可以不加垫板.但是考虑到模具的闭合高度,且垫板具有缓冲作用.故仍加垫板.
橡胶校核
F大于卸料力，所以选用此橡胶是合适的。
3.2.8 成形模结构设计
成形模的结构参考相关的模具结构设计，工件定位由凹模实现，选用后侧滑动导向模架，成形模结构如图所示：

图3-3 成型模结构图
详细的总装图见图号为06-02的图纸。
对零件进行详细设计：见附件中相关的零件图。

4冲槽模设计
4.1 基本理论
落料模是冲裁模的一种，冲裁是利用模具使板料分离的冲压工序，主要包括落料和冲孔。经过冲裁得到的制件，可以用它作为零件或为弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。从板料冲下所需形状的零件（或毛坯）称落料，在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）成为冲孔。在对加工档位板的模具的设计中，落料是用来制成毛坯的，而冲孔是用来加工零件中的槽的（又被称为冲槽）。
对于冲裁模的设计，具体的步骤主要分为：冲裁件的工艺分析、模具类型的确定、计算冲裁间隙、凸、凹模刃口尺寸的计算、冲压力的计算、排样、凸模和凹模的设计、冲裁模各主要零、部件的尺寸计算、模具压力中心的计算等。对于冲槽来说，其中的排样这一步是不需要的。
在实际设计中，主要是通过对冲裁压力的计算，根据已经选定的结构，进行查表设计。
由零件图可见，该零件的槽孔的精度要求不高，通过几何计算（根据板件变形时中性层的尺寸不变的原理），确定零件的槽孔的尺寸,槽孔的简图如下：

图4-1 冲槽模槽孔图
4．2 具体的设计计算过程
4.2.1 已知条件
a、槽孔简图，如上图所示：
b、产批量：大中批量；
c、材料：冷轧钢板：1.5/Q235；
d、材料厚度：1.5mm。
4.2.2 冲压件的工艺分析
分析该零件的尺寸精度，根据表2-4查得，用一般精度的模具即可满足要求。从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，也均符合冲裁的工艺要求，并且只需要一次冲裁即可。
4.2.3 计算冲压力
a. 冲槽力的计算:
式中：

所以：
b.计算卸料力:；
查表2-3得：；
所以：
c.顶出力计算：；
查表2-3得：；
所以：
d.选择冲床时的总压力：

4.2.4 选择压力机
由于总压力为326.55905kN，选用J23-40开式双柱可倾式压力机
其主要参数如下：
标称压力（kN）：400
滑块行程（mm）：80
行程次数（min）：90
最大封闭高度（mm）：330
连杆调节长度（mm）：65
工作台尺寸（mm×mm）：460×700×320
模柄孔尺寸（mm×mm）：50×70
电动机功率（kW）：5.5

4.2.5 确定模具压力中心
冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点，冲压时，模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心线重合。否则，滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均匀，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具是必需要确定模具的压力中心与滑块中心重合。
为了能够使得模具的压力中心与滑块的中心重合，就必须对冲裁件的压力中心进行计算，主要有解析法和图解法，本模具的压力中心的计算采用的是解析法，以下是对模具的压力中心的计算的详细过程。

图4-2 槽孔外边线分段图
按比例画出工件的形状，将工件轮廓线分成：l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、l9、l10的基本线段，并选定坐标系XOY,如上图所示。因工件上下对称，其压力中心一定在对称轴X上，即Yc=0，故只计算Xc。
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所以：

4.2.6 计算凸凹模的刃口尺寸
查表2-4得：间隙值
查表2-5得：
根据题设条件，凹模磨损后尺寸增大，即为A类，故以A类计算：

对零件图中未注公差的尺寸，首先由书末附录D中查出其极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。
凸模的偏差取正值（正偏差）。
现以凹模为基准件，根据凹模磨损后的尺寸变化情况，将零件图中各尺寸归为A类，因为尺寸会变大。
查表结果如下：
极限尺寸为：
A类尺寸为：
凹模刃口尺寸计算如下：
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；
凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制，并保证双面间隙：0.02-0.04mm。
凹模厚度的确定：
凹模壁厚的确定：
查表2-8得：
所以，取

4.2.7 橡胶的计算
根据模具的结构，初定为4块，每块橡胶分担的卸料力为：

根据表2-9，选取压缩量为25%，则P为1.06Mpa
取

所以

4.2.8强度校核
凸凹模承受压力计算：
Q235的=120～160MPa，所以。因此需要加垫板，垫板厚度为10mm.
4.2.9 模具的结构设计
该模具采用后侧导柱结构；

图4-3 冲槽模结构图
对零件进行详细设计：设计结果见附件中相关的零件图。
详细的总装图见图号为06-03的图纸。

5三维建模
5.1拖拉机档位板实体三维造型
5.1.1三维造型概述
PRO/E提供的设计模块是用一种基于实体和基于特征的方法来定义钣金零件的。用户通过这些零件，可以生成精确的加工数据，如下游应用展开图、成型表和弯边次序等。它的主要特点如下：
(a)指定明确的特征属性和标准检查，以确保设计满足加工原则。
(b)动态的模型状态（最终成型的、中间的和展开的模型状态）。
(c)多层平面展开的生成、注释和更新能力。
(d)通过用户自定义特征的生成来修整零件，如裁剪体。
(e)一般的参数设置和用户自定义的钣金标准
(f)显示弯边次和成型表的住处选项。
5.1.2档位板三维造型
三维建模的生成，主要是通过PRO/E的设计模块来完成的。在设计过程中可以通过PRO/E的分析功能来辅助设计，大大减少设计人员的工作量。
(a)打开PRO/E界面以后，单击“文件”-“新建”，输入零件名称；
(b)单击“草绘工具”进入草绘模式，对零件进行二维设计。
(c)草绘结束后单击“拉深工具”建立一个拉深特征，拉深厚度为1.5mm。
(d)拉深结束后利用“壳工具”完成零件周边的拉深。
到此完成零件的造型，如下图：

图5-1 零件图
5.2 模具的三维建模
5.2.1参数化建模
(a)基于特征：零件模型由具有一定几何形状的特征所组成，通过不同特征在一定位置约束下的不同组合而得到模型。特征可以是添加材料的，也可以是切除材料的。
(b)全尺寸约束：用尺寸参数来约束特征及其他几何对象的形状，通过尺寸约束来控制和修改几何形状，所有这些尺寸参数都是可调的变量参数。
(c)尺寸驱动：当需要修改几何对象的形状时，只要编辑与该形状习惯的尺寸参数就可。
(d)全数据相关：模型的形状与其约束各几何对象的尺寸完全相关，几何实体之间也是相关的。几何对象相应的尺寸参数的修改将使同一模型在不同应用模块中的相关尺寸自动更新，不需要人工干预。
5.2.2实体化建模
实体造型技术能够精确的表达零件的全部属性，可以表达和处理模形的质量，重心，转动惯量等物理特性，在理论上有助于统一CAD，CAE，CAM各应用模块的模型表达，使CAD/CAE/CAM的一体化成为可能。
实体造型技术是用点、曲线和曲面来创建模型，不同的实体之间没有相关性，也没有历史记载。
5.2.3主要零件的三维建模
进入建模模块后，根据所绘制的二维图的尺寸，利用拉伸，旋转，倒圆角，螺旋扫描等命令，完成凸模、凹模、卸料板、垫板、上模座、下模座、橡胶、模柄、螺钉、螺栓、销钉、固定板的三维造型设计。如图所示是凸模和凹模的三维图：

图5-2 落料模凸模 5-3 落料模凹模

图5-4 成型模凸模 图5-5 成型模凹模

图5-6 冲槽模凸模 图5-7 冲槽模凹模
5.2.4模具的三维装配
(a)组件几何只是被装配部件引用，而不是直接复制到装配部件中。这样就避免了组件几何数据的重复，减小了装配模型文件的规模，也为装配模型的修改与自动更新提供了可能。
(b)通过指定组件之间的约束关系，在装配中可利用配对条件来对各组件来进行定位。而当组件模型发生改变时，也能保持这种定位关系不变。不管如何对装配进行编辑，始终保持组建与其装配之间的相关性，装配模型自动更新以反映被引用部件的最新版本，不需要设计人员人工干预。
(c)可以利用“自顶向下”和“自底向上”两种装配建摸方法来完成产品的装配建摸与部件建摸，在装配上下文中可以直接对组建几何进行创建和编辑工作，从而使产品的总体设计与详细设计可同步和穿插进行，部件之间的几何对象可以相互残照与引用，提高了设计效率与准确性。
利用以上所说的装配原则对模具进行装配，装配图如下：

图5-8 落料模

图5-9 成形模

图5-10 冲槽模

6凸模仿真加工
利用PRO/E的体积快铣削可以完成被加工零件的仿真加工，PRO/E的这项模块可以减少设计人员的工作量，大大节省了成本。
加工步骤如下：(a)单击新建，点击“制造”创建一个新的模块；
(b)单击“制造设置”-“创建”，新建一个元件；
(c)单击“体积块铣削”，进入草绘模式，画出加工二维图；
(d)拉伸二维图覆盖工件，点击完成，进行加工操作，点击
“元件”、“粗加工”、“3轴”，完成；
(e)设置机床，刀具和切削用量参数树；
(f)进行屏幕演示，导出程序。
a. 基准选择
加工中的一次装夹希望能够进行在该基准下的全部加工，这样可以降低由于基准不重合而导致的基准不重合度误差。根据对工件的加工的初步分析，在毛坯的初次装夹后可以完成加工，故选用毛坯的初始轮廓面为装夹基准。
b.刀具选择
本设计中，加工平面时选用端铣刀和砂轮；加工直孔时选用麻花钻，扩孔刀和铰刀。
c.机床选择
根据设计的基本纲领，本模具的加工平面时选择通用铣削机床，加工孔时选用通用钻床。
仿真加工图如下：

图6-1 仿真加工图
刀具运行轨迹图：

加工程序见附件程序清单

7结论
通过对以前已经学过的知识的运用，基本完成了设计任务，使得我在以前的理论学习的基础上，具有了一定的实际应用能力。
从我完成的物化成果看，主要有总装图3张（A0）、以及相应的零件图。在具体的设计过程中，最大的缺点是创新比较少。对本课题的设计主要是参考已有的模具结构，在对材料成形过程中压力大小计算的基础上，通过查阅相关的手册及参考相关的模具图册进行设计的。
从设计结果来看，我所设计的模具基本能够加工出符合零件(档位板)的设计使用要求的产品。而且在设计中为了尽量简化模具的结构，我采用了单工序模具，对前三个工序所使用的模具进行了详细的设计计算，由于对槽孔的翻边加工模具的设计（成形模）与对外缘加工模具的设计类似，因此省略了其设计过程。整个模具的计，无疑有利于档位板的加工，具有一定的经济价值。

参考文献
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[2] 王孝培.冲压手册[M].北京：机械工业出版社，2000
[3] 社东福.冷冲模具设计[M].长沙：湖南科学技术出版社，2001
[4] 冲模设计手册编写组.冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社，1998
[5] 冯柄源.冲模设计