变压器储油柜端盖复合模具设计 毕业设计.doc
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1、天津工程师范学院(成人教育)毕 业 设 计题 目 变压器储油柜端盖复合模具设计 副标题 计算说明书 学生姓名 周 驰 年 级 05 级 函 授 站 重庆函授站(重庆五一高级技校 ) 专 业 机电一体化技术 指导教师 张 雪、朱艾英、黄春永评定成绩 目 录一、变压器储油柜端盖复合模具设计4二、工艺分析5(一)技术分析51.冲裁的结构工艺性52. 拉深的结构工艺性6(二)经济分析91、冲压件成本分析92、降低制造成本的措施9(三)变压器储油柜端盖的工艺分析101. 材料112. 零件结构113. 尺寸精度11三、制定工艺方案11(一)工艺方案的分析111、修边余量112、计算毛坯尺寸123、确定是
2、否用压边圈124、确定拉深次数(采用查图法)12(二) 工艺方案的确定12四、工艺计算13(一)材料排样及材料利用率的计算131、材料排样的选用原则142、确定板料规格和裁料方式14(二)模具刃口尺寸和公差确定151、坯料冲裁间隙的确定152、落料刃口尺寸的计算163、冲孔刃口尺寸的计算164、拉深工序工作部分的尺寸及间隙17(三)冲压力的计算及设备的选择171、落料172、拉深183、起伏成形204、冲孔205、冲压设备的选择21(四)模具压力中心的计算23(五)模具强度校核231、冲孔凸模的强度校核232、螺钉的强度校核24五、模具结构合理性分析24(一)模具结构图24(二) 模具的工作过
3、程26六、模具主要零件结构设计26(一)弹性元件的设计261、弹簧的设计计算262、卸料橡胶的设计计算27(二)模架的选择27(三)工作零件的设计281、凹模刃口的结构型式确定282、凸模刃口的结构型式确定28七、结 论28参 考 文 献29致 谢30摘 要:分析了变压器储油柜端盖的结构和成形工艺,计算了毛坯尺寸和冲压力。为了提高端盖的生产效率,设计了集三工序为一体的落料拉深冲孔复合模的结构,经过工艺分析、结构设计,论证了其可能性,保证了制品的质量。 在模具设计中,为了提高速度和效率,充分利用已经掌握的知识和资源。利用Pro/E曲面设计功能快速求出曲面的面积。利用冲模设计手册软件版快速设计冲压
4、模具,并对模具的强度进行检验。实践证明,确实提高了设计的速度和效率。本模具设计中,由于卸料力较大,采用了组合弹簧力较大的优点解决了这一问题。在模具结构中,用顶板做凸模的定位元件,由于配合定位的距离小,容易造成凸模的折断,因而设计了凹模导向凸模,增强了凸模的强度。关键词:落料 拉深 冲孔 复合模 模具结构Abstract:The structure and processing property of bellows oil conservator end cover for transformers were analyzed. The blank dimensions and pressin
5、g force were calculated. The compound die of cut-tandem-punch combined with three procedures is designed in order to improve the production of end cover. The article proves its availability through technological analysis and structural design to guarantee products quality .In mold design, in order t
6、o improve pace and efficiency, fully utilize knowledge and resource that has already been grasped. Utilize Pro/E curved surface design function ask , produce area of curved surface fast , utilize the design manual software edition of the trimming die to design and press the mould fast, and the inten
7、sity to the mould is examined. Practice has proved , have really improved pace and efficiency designed. In this mold design, because of unload material to be strength relatively heavy, adopt , make up spring loud advantage solve this problem. In the mould structure, make the localization component o
8、f the protruding mould with the roof, the distance making a reservation is little because of cooperating, apt to cause protruding rupture of mould, design concave mould pour , to protruding mould , strengthen protruding intensity of mould.Key words: cut tandem punch compound die die structure一、变压器储油
9、柜端盖复合模具设计变压器是一种把电压和电流转变成另一种(或几种)同频率的不同电压电流的电气设备。发电机发出的电功率,需要升高电压才能送至远方用户,而用户则需把电压再降成低压才能使用,这个任务是变压器才能完成的。随着输电距离,输送容量的增长,对变压器要求也愈来愈高,不仅需要数量多,而且要性能好,技术经济指标先进,还要保证运行安全、可靠、经济。变压器除应用于电力系统外,还应用于一些工业部门中,如:在电炉整流、电焊设备中、在船舶、电机等设备中都应用特种变压器,此外,在高压试验,测量设备和控制设备中也应用着各式的变压器。储油柜是油浸式变压器重要的保护性器件,是用于满足绝缘油因温度变化而产生体积变化(热
10、胀冷缩)所必需的补偿容器。对于35KV以上油浸式变压器要求储油柜做到全密封(一般通过全焊接固定),即绝缘油与大气隔离,防止空气中的水和氧使绝缘油受潮和老化,影响绝缘性能。该端盖是变压器储油柜上的一个零件,里面安装有油量管,安装在储油柜的上端。变压器储油柜端盖是一种工业用品,市场需求量较大,所以这种端盖的生产批量较大,其产品图二维CAD图(如图1-1): 材料Q235,厚度。图1-1 端盖零件图二、工艺分析工件的工艺性是指工件对冲压加工工艺的适应性,它是从冲压加工角度对产品设计提出的工艺要求。工艺分析就是要判断产品在技术上能否保质,保量地稳定生产,在经济上是否有效益。因此,冲压工艺就是对产品的冲
11、压工艺方案进行技术和经济的可行性分析。良好的工艺性体现在材料消耗少,工序数目少,模具结构简单而寿命长,产品质量稳定,操作简单方便。(一)技术分析1.冲裁的结构工艺性 (1)冲裁件的外形或内孔应避免尖锐的清角,在各直线或曲线的连接处,除属于无废料冲裁或采用镶拼模结构外,宜有适当的圆角,其半径的最小值(见表2-1)所示:表2-1 冲裁件圆角半径的最小值工 序线段夹角黄铜、紫铜、铝软 钢合金钢落 料0.18t0.25t0.35t落 料0.35t0.50t0.70t冲 孔0.20t0.30t0.45t冲 孔5010010030050501001003000.50.60.81.01.21.50.120.
12、150.200.250.300.350.200.300.300.350.400.300.400.500.602.02.53.04.05.06.00.400.450.500.600.700.800.500.600.700.800.901.000.700.800.901.001.101.20注:拉深件外形要求取正偏差,内形要求取负偏差。表2-3 圆筒拉深件高度的极限偏差(单位:)材料厚度拉深件高度的基本尺寸181830305050808012010.50.60.70.91.1120.60.70.81.01.3230.70.80.91.11.5340.80.91.01.21.8451.21.52.0
13、561.82.2表2-4 带凸缘拉深件高度的极限偏差(单位:)材料厚度拉深件高度的基本尺寸181830305050808012010.30.40.50.60.7120.40.50.60.70.8230.50.60.70.80.9340.60.70.80.91.0450.81.01.1561.11.2(7)拉深件的尺寸精度一般不高于级,如果要求尺寸精度高于级,则需要增加校形工序。(二)经济分析所谓经济性,就是以最小的耗费取得最大的经济效果。也就是生产中的“最小最大”原则。在冲压生产中,保证产品质量,完成产品数量、品种计划的前提下,产品成本越低,说明企业经济效果越大。1、冲压件成本分析产品成本受产
14、量的影响较大,特别是冲压生产尤为突出。在一定条件下,企业生产产品数量的增减,将会引起成本中某些费用的变化,其结果使得成本发生波动。为此可将产品成本分为固定费用和变动费用两部分。固定费用是指在一定时期和一定产量范围内,它的总额不随产量变动而变动,它是维持生产能力而基本不变的费用。例如模具、设备折旧费,加工费中的固定工资部分和各种经费等。但是单位固定费用,也就是分摊在每个产品上的固定费用却是可变的。即单位固定费用与产量成反比例变化。变动费用是指它的总额随产量的增减而成比例增减。例如产品直接耗用的原材料费、外购件费、外协件加工费等等。但就产品单位费用而言,变动费用则基本不变。上述可知,冲压件生产成本
15、是由固定费和可变费这两部分组成的,所以只要设法降低固定费用或可变费用,都能使生产成本降低,利润增加。可见企业要提高经济效益,就要在降低成本上下功夫。2、降低制造成本的措施降低产品成本,包括增产、节约两个方面。增产可降低产品成本中的固定费用,相对地减少消耗,节约便能直接降低消耗,它们都是降低成本的重要途径。冲压件的成本包括材料费、加工费、模具费等项。因此,降低成本,就是要降低以上各项费用。以下讨论降低成本的措施。(1)工艺合理化冲压生产中,工艺合理化是降低成本的有力手段,一般在制定新产品工艺时进行。当产量发生变化,模具寿命短或因事故发生损坏时,由于更改产品设计而改变模具时,以及变更设备等生产条件
16、发生变化时,要重新讨论(研究)产品工艺。由于工艺的合理化能降低模具费、节约加工工时降低材料费等,所以必然降低零件总成本。在制定工艺时,工序的分散与集中是比较复杂的问题。它取决于零件的批量、结构(形状)、质量要求、工艺特点等。对于板材冲压件,一般说来,在大批量生产情况下,应当尽量把工序集中起来,采用复合或连续模进行冲压,很小的零件,适合于复合或连续冲压加工,这样既提高了生产率,又能安全生产。复合模对于大的零件也是适合的,因为一副大的复合模,有时比两副同样大小的单工序模的费用低,而小批量生产时,则以采用单工序模分散冲压为宜。根据实践经验,集中到一副模具上的工序数量不宜太多,对于复合模,一般为23个
17、工序,最多4个工序,对于连续模,集中的工序数可以多些。(2)多个工件同时成形产量较大时,采用多件同时冲压,可使模具费、材料费和加工费降低,同时有利于成形表面拉力均匀化。左右对称成形时,不仅可使变形均匀,改善受力状况,同时还降低了成本。(3)冲压过程的自动化及高速化自动化生产,从安全和降低成本两个方面来看,将成为冲压加工的发展方向。今后不仅大批量生产中采用自动化,在小批量生产中也可采用自动化生产。在大批量生产中采用自动化时,虽然模具费用较高,但生产率高,产量大,分摊到每个工件上的模具折旧费和加工费却比单件小批生产时要低。从生产安全性考虑,在小批量多品种生产中采用自动化也是可取的,但自动化的经济性
18、问题,急待研究。在自动化生产中,降低成本的手段是高速化。与高速化并行的是多列化,这样可以降低加工费用和提高材料利用率。为实现压力机的高速化,需要相应解决噪音振动和延长模具寿命问题。高速压力机要求足够的刚度和精度,一般以闭式双点结构为宜,为减少噪音和振动,倾向于铸铁机身,而且运动部件要求实现动平衡。为延长模具寿命,可采用高寿命的新材料,如硬质合金模具和模具表面强化处理。(4)提高材料利用率,降低材料费在冲压生产中,工件的原材料费占制造成本的60%,左右,所以节约原材料,利用废料具有非常重要的意义。提高材料利用率是降低冲压件制造成本的重要措施之一。特别是材料单价高的工件,必须慎重研究。降低材料费的
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