毕业设计(论文)抽屉扣件的复合模具设计【含全套CAD设计图纸】.doc
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1、 抽屉扣件的复合模具设计摘 要 本文主要介绍的是抽屉扣件倒装复合模设计的全过程,首先对抽屉扣件零件进行工艺分析、确定冲压工艺方案及模具结构形式,然后进行模具总体设计,接下来对模具设计基本参数进行计算,如排样设计、计算压力中心、计算冲裁力、计算工作零件的刃口尺寸等,最后根据设计数据选择典型模具零件、模具组合、以及压力机。模具中所设计的图型和图纸,AutoCAD绘制抽屉扣件倒装复合模的零件图和装配图,先画图框标题栏,其次画图形,再标注尺寸、形位公差、粗糙度、技术要求,最后完成毕业设计说明书。 关键词:冲压模具;倒装复合模;抽屉扣件目 录1 绪论11.1 冷冲压的概述11.2 常用的冲压模具材料12
2、 冲裁件的结构工艺性分析33 确定工艺方案及模具的结构形式54 模具总体结构设计64.1 模具类型的选择64.2 定位方式的选择64.3 卸料、出件方式的选择64.4 标准模架和导向零件的选择65 模具设计工艺计算85.1 计算毛坯尺寸85.2 排样、计算条料宽度及步距的确定85.2.1 搭边值的确定85.2.2 条料宽度的确定85.2.3 导料销的选用95.2.4 排样方法105.2.5 材料利用率106 冲裁力相关的计算136.1 计算冲裁力的公式136.2 总冲裁力、推料力、卸料力和总冲压力136.2.1 总冲裁力136.2.2 计算卸料力146.2.3 计算推料力146.2.4 计算总
3、冲压力F157 模具压力中心与计算168 冲裁间隙189 刃口尺寸的计算209.1 刃口尺寸计算的基本原则209.2 刃口尺寸的计算方法209.3 计算凸凹模刃口的尺寸229.3.1 对落料的刃口尺寸进行计算229.3.2 对冲孔的刃口尺寸进行计算229.4 冲裁刃口高度2310 主要零部件的设计2410.1 工作零件的结构设计2410.1.1 凹模的设计2410.1.2 凸凹模的设计2510.1.3 圆形凸模的设计2610.1.4 非圆凸模设计2610.2 卸料部分的设计2610.2.1 卸料板的设计2610.2.2 卸料橡胶的设计2710.3 定位零件的设计2810.4 模架及其它零件的设
4、计2910.4.1 上下模座2910.4.2 模柄2910.4.3 推件块和打杆的设计3011 冲压设备的校核与选定3111.1 冲压设备的校核3111.2 冲压设备的选定3112 模具总装图3213 压力机的选择33结论34致谢35参考文献361 绪论1.1 冷冲压的概述模具材料是模具加工业的基础。随着我国国民经济发展和人民生活水平的提高,人们对产品的审美观,价值观也不断提高,从而对各类模具产品,无论是内在质量还是外表美观等方面均要求日益精臻,困此势必对工模具材料在数量上、系列上和质量上提出更高的要求。中国的模具材料从无到有,从小到大,从少到多,直到现在,无论是从钢种还是从规格、标准化、系列
5、化等方面,都是伴随着模具制造发展而发展的。 1.2 常用的冲压模具材料冲压模具的材料绝大部分以钢材为主,常用的冲压模具部件材料的种类有:碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等。(1)碳素工具钢加工性能好,价格便宜。但淬透性和红硬性差,热处理变形大,承载能力较低。冲压模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等。(2)低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素,减少了淬火变形和开裂倾向,提高了钢的淬透性,耐磨性亦较好。用于制造冲压模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6Cr
6、NiSiMnMoV(代号GD)等。(3)高碳高铬工具钢具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性,热处理变形很小,为高耐磨微变形模具钢,承载能力仅次于高速钢。常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1(代号D2)。(4)高碳中铬工具钢含铬量较低,共晶碳化物少,碳化物分布均匀,热处理变形小,具有良好的淬透性和尺寸稳定性。用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等。(5)高速钢高速钢具有模具钢中最高的的硬度、耐磨性和抗压强度,承载能力很高。模具中常用的有W18Cr4V(代号8-4-1)和含钨量较少的W6Mo5Cr4V2。(6)硬质合金和钢结硬质合金硬质合金
7、的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢,但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类,对冲击性小而耐磨性要求高的模具,可选用含钴量较低的硬质合金。对冲击性大的模具,可选用含钴量较高的硬质合金。钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末(如铬、钼、钨、钒等)做粘合剂,以碳化钛或碳化钨为硬质相,用粉末冶金方法烧结而成。2 冲裁件的结构工艺性分析图2-1 工件简图(1)结构:零件大小适中,外形简单对称,制件需要进行冲孔、落料两道基本工序。(2)材料:08钢属于优质碳素结构钢、质量较好、含碳量波动小、性能较稳定,并可通过热处理进行强化;该钢属于低碳钢、强度低、塑性好、具有良好的冷冲压性能和焊接性能,
8、宜于制作各种冷冲压件。(3)公差:零件图上所有尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差。亦无其他特殊要求,利用普通冲裁既可达到零件图纸要求。经查公差表各尺寸公差为:、。(4)生产批量:大批。结论:由表2-1可得出零件是轻型零件,制件可以进行冲裁,制件要大批量生产,应重视模具材料和结构,保证模具的复杂程度和寿命。表2-1 年产量与生产类型的关系生产类型同类零件的年产量(件)轻型零件(零件质量2000kg)续表2-1单件生产 100 10 50000 5000 10003 确定工艺方案及模具的结构形式根据制件的工艺分析,该工件包括冲孔、落料二个基本工序,按其先后顺序组合,可以
9、有以下三种工艺方案:方案一:落料-冲孔,采用单工序模生产。方案二:冲孔-落料,采用级进模生产。方案三:冲孔-落料,采用复合模生产。方案一单工序模是在压力机一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。优点:模具结构简单,模具寿命长,制造周期短,投产快;缺点:工序分散,模具及操作人员多,劳动量大。方案二级进模(又称为连续模、跳步模)是指压力机在一次行程中,依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的冲模。优点:效率高、操作安全、模具寿命长,易于实现自动化;缺点:结构复杂、制造精度高、周期长、成本高,材料利用率较其它低。方案三复合模是只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位同时完成两道或两道以上
10、冲压工序的模具。优点:结构紧凑,生产率高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高;缺点:结构复杂,制造精度要求高,成本高。通过对上述三种方案的的分析比较,由于该制件属于多异形孔,冲裁较困难,所以该制件的冲压生产采用方案三为佳。4 模具总体结构设计4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知,该模具采用复合冲压模。复合模采用倒装式复合模,因其结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件、卸料可靠、便于操作、并为机械化出件提供了有利条件,所以模具类型为倒装式复合模。4.2 定位方式的选择为保证冲裁出外形完整的合格零件,毛坯在模具中应该有正确的位置,正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构
11、不同,所以定位零件的种类很多,设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公差大小、生产效率等进行选择。因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料销。控制条料的送进步距采用固定挡料销。4.3 卸料、出件方式的选择弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用,主要用在冲裁料厚在1.5mm以下的板料,由于有压料作用,冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件 (弹簧或橡皮)、卸料螺钉组成弹压卸料装置。卸料板与凸模之间单边间隙选择(0.10.2)t, 若弹压卸料板还需对凸模起导向作用时,二者的配合间隙应小于冲裁间隙。弹性元件的选择,应满足卸料力和冲模结构的要求。为使卸料可靠,卸料板应高出模具刃口工作面0.30.5m
12、m,材料采用45钢,热处理淬火硬度4348HRC。因为工件料厚1mm,相对较薄,卸料力不大,由此可知卸料、出件方式的选择可采用弹性卸料装置卸料。4.4 标准模架和导向零件的选择模架是整副模具的骨架,模具的全部零件都固定其上,并承受冲压过程的全部载荷。上下模间的精确位置,由导柱、导套的导向实现。方案一:采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上,所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二:采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制,送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧,操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。方案三:四
13、导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。方案四:中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上,导向平稳、准确。只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式,为提高模具寿命和工件质量,采用后侧导柱模架,操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不受限制,送料和操作比较方便,并能满足工件成型的要求。即方案二最佳。5 模具设计工艺计算5.1 计算毛坯尺寸根据图2-1得:工件的尺寸4050(mm)。5.2 排样、计算条料宽度及步距的确定5.2.1 搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间
14、留下的工艺余料,称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差,保持条料有一定的刚度,以保证零件质量和送料方便。搭边过大,浪费材料。搭边过小,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲件毛刺,有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口,降低模具寿命或影响送料工作。搭边值通常由经验确定,表5-1所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。表5-1 搭边a和a1数值材料厚度圆件及r2t的工件矩形工件边长L50mm或r2t的工件工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a0.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.20查表5-2可得条料宽度偏差的下偏差(-)为-0.15
15、mm。 根据公式(5-1)得: 5.2.3 导料销的选用设计导料销时,应注意以下几点:(1) 工件外形简单时,应以外形定位,外形复杂时以内孔定位。(2)定位要可靠,放置毛坯和取出工件要方便,确保操作安全。(3)若工件需要经过几道工序完成时,各套冲模应尽可能利用工件上同一位基准,避免累积误差。查模具设计手册该模具导料销的直径为D=12mm。标记 1210 GB699-88 45 热处理4348HRC导料销距离公式: (5-2) 式中: -导料销工作部位的半径(mm),得R=6mm; 根据公式(5-2)得: 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料,称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差,保
16、持条料有一定的刚度,以保证零件质量和送料方便。采用少、无废料排样法,材料利用率高,不但有利于一次冲程获得多个制件。而且可以简化模具结构,降低冲裁力。搭边过小,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲件毛刺,有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口,影响送料工作。图5-1 导料销简图5.2.4 排样方法排样合理与否不但影响材料的经济利用,还影响制件的质量、模具的寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。根据材料经济利用程度,排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种,根据制件在条料上的布置形式,排样又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。采用少、无废料排样法,材料利用率高,不但有
17、利于一次冲程获得多个制件,而且可以简化模具结构,降低冲裁力,但是,因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响,所以模具冲裁件的公差等级较低。同时,因模具单面受力(单边切断时),不但会加剧模具的磨损,降低模具的寿命,而且也直接影响到冲裁件的断面质量。根据设计的零件的形状、厚度、材料等方面的全面考虑,排样方法采用有废料直排法。5.2.5 材料利用率本设计中将冲裁零件的面积分成上、下两部分:上部为半圆形,下部为矩形。 Vs=202/2-32 =599.74 Vl=3040-205- 2.52-232 =1023.855 Vl+Vs =599.74+1023.595 =1623.595查模具
18、设计手册钢板毛坯规格为:7503000mm送料步距为:h=D+a1=50+1.5=51.5mm材料利用率通常以一个步距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率表示: (5-3)式中: -材料利用率(); n-冲裁件的数目(n=1); V1-冲裁件的实际面积(V1=1623595); B-板料宽度(B=43.6mm); L-步距(l=53mm)。 根据公式(5-3)得: =72.16由此可之,值越大,材料的利用率就越高,废料越少。工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小,也决定于排样的形式和冲压方式。因此,要提高材料利用率,就要合理排样,减少工艺废料。横裁时的条料数为: N1=3000/43.6 =6
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