悬臂式冲孔模具设计毕业论文.doc
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1、毕业设计(论文)悬臂式冲孔模具设计教学单位:机电工程学院专业名称:机械设计制造及其自动化学 号:2011100202033学生姓名:杨剑邦指导教师:倪利勇(副教授)指导单位:机电工程学院完成时间:2015年5月5日电子科技大学中山学院教务处制发悬臂式冲孔模具设计摘要 模具工业是现代工业的基础产业,是我国现代工业的基础产业之一,对我国经济的持续快速健康发展起着不可或缺的作用。发展世界领先的模具加工制造技术和扩大模具工业的规模经济效已经成为我国发展现代工业的一个迫不及待的步伐。模具工业在现在市场经济中的作用越来越受到了人们的广泛关注,各个行业都加紧步伐把业务延伸到模具上来。例如现代经济中的汽车、飞
2、机、高速列车制造、建筑设备、电器、五金等各类各行业几乎都相应地建立了自己专属的模具生产部门,组建了相应的具有一定规模的模具设计生产制造基地。在生活中,见到的任何东西都几乎靠模具生产出来。模具工业对国民经济和社会的发展,起着不可或缺的作用。 本课题设计就是在AutoCAD平台上对悬臂式冲孔模具进行设计及二维图形绘制。在设计过程中,通过了解和掌握冲压模具材料及悬臂式冲孔模具设计的有关知识,主要完成了模具的工作零件、定位零件、导向零件和装配零件的设计,并利用AutoCAD软件进行二维图形及装配过程的设计。 在设计的过程中,掌握了冲压模具的基本设计过程和设计要领,并了解了冲压模具的成型原理,及Auto
3、CAD和Pro/E等工具图形软件的实体建模、装配建模、制图基础、工作过程图形设计等各个环节的基本操作规则及运用方法,完成模具的整体设计。关键词:模具;工艺分析;零件设计;模具设计;Pro/E;AutoCADCantilever Punching Mold Design Abstract The mould industry is the basic industry of modern industry, is one of the basic industries of our country modern industry, plays an important role on the s
4、ustained and healthy development of national economy in our country.The development of the worlds leading mold manufacturing technology and expand the economies of scale of the mold industry has become a point of promoting the development of modern industry in our country.Effect of mould industry in
5、 the modern market economy increasingly attracted peoples attention, more and more industries are increasingly extended to the business to mold.For example, in modern economy, automobile manufacturing, aircraft, high-speed train construction equipment, electrical appliances, hardware etc. all kinds
6、of industry almost accordingly derived their special mold production department, set up corresponding industry mold manufacturing base.On the national economic and social development of the mould industry, plays an increasingly important role.This subject is designed on the AutoCAD platform on the c
7、antilever punching die design and drawing.In the design process, through the understanding and mastering the relevant knowledge of stamping mold materials and cantilever punching mold design, mainly to complete the design work of the mold parts, positioning parts, steering parts and assembly parts,
8、and two-dimensional graphics and assembly process design using AutoCAD software.In the design process, master the basic design process and design essentials of stamping mold, and the forming principle of stamping mold, the basic rules of operation of each link and AutoCAD and Pro/E graphics software
9、 tools such as solid modeling, assembly modeling, basic drawing, graphic design, work process and application method, complete the overall design of the mould .Keyword:Mould; process analysis; part design; mold design;ProENGINEER;AutoCAD 目录绪论11.零件介绍及工艺设计31.1零件介绍31.2零件工艺性分析31.3零件的冲裁工艺方案确定42.冲裁工艺计算52.
10、1冲裁间隙52.1.1冲裁模间隙的重要性52.1.2冲模间隙的确定52.2凸模与凹模刃口尺寸的计算62.2.1凸模和凹模的刃口尺寸计算原则62.2.2凸模和凹模刃口尺寸的计算62.3冲裁工艺力计算62.3.1冲裁力的计算72.3.2卸料力72.3.3推件力82.3.4冲压工艺力总和82.4压力中心的计算82.5初选压力机93.模具设计103.1模具的概要设计103.2凸模的设计103.2.1材料及热处理103.2.2凸模长度计算103.2.3凸模的结构与尺寸113.3凹模的设计113.3.1材料及热处理113.3.2凹模外形尺寸确定113.3.3凹模的结构与尺寸123.4橡胶123.5凹模支架
11、133.6固定块143.7定位螺杆153.8底座163.9支座163.10其他零件173.10.1旋入式模柄173.10.2弹簧183.10.3六角螺母183.10.4螺钉183.10.5垫板184.模具的装配194.1模具的总装配图194.2模具的工作过程204.3模具的结构特点205.冲压设备的选择215.1压力机的选择215.2压力机的校核225.2.1压力行程225.2.2压力机工作台面尺寸22总结与展望23参考文献24致谢25绪论冲压成型生产零部件,具有成本低,质量好,生产效率高,节约能源和原材料等优点。在制造业的各方面得到广泛的应用。根据工艺性质分为:冲裁模、弯曲模、拉深模和成型模
12、。根据工序组合程度分为:单工序模、复合模和级进模。模具工业是我国经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工艺装备,是一种高附加值的高精密集型产品,也是高新技术产业化的重要领域。模具制造技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造行业水平的重要标志之一。在现代工业生产中,模具是生产各种产品的必不可少工艺设备,它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成为产品。采用模具生产零部件,具有生产效率高、成本低、质量好、能源和原材料利用率高等一系列优点,在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用,成为当代工业生产的重要方式和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会发展,
13、起着支柱作用。模具是工业生产的基础工艺装备,模具工业是机械工业和高新技术产业的重要组成部分。在现代机械制造业中,模具工业已成为国民经济中一个必不可少的行业。许多新产品的开发和生产在很大程度上依赖于模具的设计和制造技术,特别是在火车、造船、汽车、轻工、电子和航天等领域中极其重要。模具制造能力的强弱和水平的高低,已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。它关系着产品质量和经济效益的提高,直接影响了国民经济中各行各业的发展。我国的冲压模技术研究,大约起步于二十世纪六十年代。经过近五十多年的发展,技术水平有了飞跃性的进步。特别是近10年来技术水准有了很大的提高,大型、精密、复杂、高效、长寿命模具
14、有了新的突破。特别是高铁、军事装备、高铁、汽车行业的快速发展,推动了冲压模技术和冲压模具生产快速发展。目前,汽车发动机缸罩、盖板、变速器壳体、机油滤清器座、摩托车发动机缸体、箱体、制动器、轮毂等铝合金冲压模具,化油器合金冲压模具,自动扶梯冲压模等,我国均能自主生产,使汽车铝合金、锌合金配套件的冲压模大部分实现了国产化。在模具设计方面,较多的模具制造企业采用了CAD/CAM技术,缩短了模具设计的时间。模具工业直接为高新技术产业化服务,模具工业自身又大量采用高新技术,如CAD/CAE/CAM、新工艺、新材料、各类先进制造技术及装备等,模具工业已成为高新技术产业的组成部分。高新技术的产业化离不开模具
15、;模具生产技术水平的提高也离不开高新技术的产业化。作为工业生产基础工艺装备的模具,以其生产制件所表现的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低耗能耗材,是一般机械加工不可比拟的,越来越引起国家各产业部门的重视。国外将模具比喻为“金钥匙”、“金属加工帝皇”“进入富裕社会的原动力”。在制造方面,采用了部分高精设备,如加工中心、数控铣、电脉冲、线切割,使得加工精度有了较大的提升。但所使用的设备绝大部分还属传统的通用设备,精度较差、效率低、稳定性差。在模具的热处理方面:成形淬火及真空淬火已得到了较好的应用,传统的热处理技术调质、氮化已基本被淘汰。但成形淬火及真空淬火工艺还不太成熟,冲压模具热处理变
16、形、模具早期龟裂及模具寿命不长等问题还要进一步探讨。20世纪80年代以来,国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来,中国模具发展十分迅速,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。目前,中国有17000多个模具生产厂点,从业人数约50多万。在模具工业的总产值中,冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其他各类模具约占11%。近年来,中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外,还有集体企业、合资企业、独资企业
17、和私营企业,这些企业都得到了迅速的发展。所有模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投资力度,将先进的技术注入企业中,使企业不断增强竞争力。1.零件介绍及工艺设计1.1零件介绍 该零件已经通过拉深工艺初步成型,这次毕业设计要求在该半成品上完成3个均匀分布直径为8毫米的冲孔模设计,零件图如下,材料选择08钢,板厚1.5mm,生产数量为每年400件,该零件是典型的冲裁件。1.2零件工艺性分析 零件材料:08钢,优质碳素结构钢。其为极软的碳素钢,强度、硬度很低,而韧性和塑性极高,具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性,淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板
18、或冷轧钢带用以制造易加工成形,强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件。图1-1 零件图图1-2 冲孔件零件三维图 零件尺寸:由于课题的产品零件图没要求尺寸精度,并且考虑到用普通的冲裁方法的到的冲裁件,其尺寸精度与断面质量都不高,同时考虑到产品的经济性。所以选择按照IT14精度来制造。 零件结构:从上面的零件图可以看出,在零件圆体薄壁上冲三个均匀分布D为8的小孔(即以圆周平均120分布)。零件是轴对称零件,所以冲压性良好。该零件具有良好的的冲压性。1.3零件的冲裁工艺方案确定 冲孔是该零件的唯一工序,所以本课题的要求是制造单工序冲裁模。但是需要在该零件上冲3个以圆周120均匀分布的等直径小孔
19、,所以要考虑冲裁方案。 方案一:每次只冲一个孔,分三次冲完。 方案二:一次性冲三个孔,一次冲完。 在方案一中零件三个孔分开冲,所需生产时间比较多,步骤比较多,但是所需冲裁模具比较简单,适合运用在小批量生产上。 在方案二中零件三个孔一次性冲完,所需生产时间比较短,步骤少,但是所需冲裁模具的结构比较复杂,适合运用在大批量生产当中。 所以结合该零件生产数量为每年400件,是小批量生产。所以选择方案一。2.冲裁工艺计算2.1冲裁间隙 影响冲裁件质量的因素有很多,其中凹、凸间隙大小及间隙均匀性是对冲裁件质量有决定性作用。2.1.1冲裁模间隙的重要性 间隙是冲裁工艺与冲裁模设计中的一个非常重要的工艺参数,
20、对冲裁力、模具寿命和冲裁件质量均有很大的影响。实验证明间隙越大冲裁力越小,正常情况下,间隙对冲裁力的影响几乎可以忽略。 间隙对推件力和卸料力有很大的影响。间隙越大,推件力和卸料力都会逐渐减少。一般取单面间隙为材料厚度的15%-25%,卸料力几乎为零。并不是间隙越大越好,因为间隙继续增大会导致毛刺增大,并且顶件力和卸料力会迅速增大,所以应取适当间隙。 间隙对模具的寿命也有很大影响,被冲材料的反作用力作用于凸凹模上,凸、凹模的横刃口受着很大的侧压力和垂直压力的作用。模具往往会以胀裂、崩刃、变形、磨损的形式失效。所以适当大的间隙可以延长模具的寿命,并且还可以补偿因模具动态间隙和制造精度不够造成的不足
21、。2.1.2冲模间隙的确定 由以上分析可知,凸、凹模间隙对模具寿命、冲裁件质量几冲裁力有很大的影响。因此设计模具时要选择合理的间隙来保证模具寿命冲裁件的断面质量和所需的冲裁力。合理间隙不是一个固定的数值,要从冲裁力、精度和质量多方面的要求确定的。同时考虑到模具磨损及制造偏差,故合理间隙通常是一个范围。只要间隙在这个范围内就可以生产出合格产品。为最小合理间隙,为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大,通常选择最小合理间隙为制造新模时的合理间隙。根据冲裁件材料和壁厚通过查冲压成型工艺与模具设计表3-5得=0.132,=0.240。2.2凸模与凹模刃口尺寸的计算 凸模和凹模的刃口尺寸和
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