机械毕业设计(论文)筒形件的冲压工艺及模具设计【全套图纸】.doc
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1、湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 筒形件的冲压工艺及模具设计THE DESIGN OF STAMPPING PROCESS AND MOLD FOR THE CYLINDRICAL WORKPIECE 学生姓名:学 号:200941914326年级专业及班级:2009级机械设计制造及其自动化(3)班指导老师及职称: 副教授 学 部:理工学部 湖南长沙 提交日期:2013年5月 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下,进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外,本设计不含
2、任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时,本设计的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名: 年 月 日目 录摘要 1关键词 11 前言2 2 零件的工艺性分析2 2.1 计算毛坯尺寸3 2.2 判定拉深次数3 2.3 判定是否需要压边圈3 2.4 确定排样裁板方案3 2.4.1 搭边计算4 2.4.2 送料步距、条料宽度和裁板方法的确定4 2.4.3 材料的利用率 53 确定工艺方案 54 冲裁件的工艺计算6 4.1 压边力6 4.2
3、 拉深力6 4.3 冲裁力6 4.4 卸料力75 模具工作部分尺寸的计算7 5.1 冲裁间隙的计算7 5.2 落料凸、凹模的尺寸计算7 5.3 冲孔凹、凸模的尺寸计算9 5.4 拉深凸、凹模的尺寸计算9 5.4.1 拉深凸、凹模间隙 9 5.4.2 拉深凸、凹模的圆角半径 9 5.4.3 拉深凹、凸模工作部分尺寸和公差的确定 10 5.4.4 拉深凸模通气孔的确定 10 5 .4.5 拉深凸、凹模的结构设计106 设备的初选 127 模具及其他零件的选取和设计12 7.1 模架的选择12 7.2 校核模具闭合高度及压力机有关参数13 7.2.1 模具闭合高度13 7.2.2 设备的最终选定13
4、 7.3 凹模固定板的设计14 7.4 凸模固定板的设计14 7.5 推板形式的选用14 7.6 导柱和导套的选用14 7.7 模柄形式的选用15 7.8 垫板的选用15 7.9 定位零件的选择15 7.9.1 条料方向的控制15 7.9.2 挡料销的设计16 7.10 卸料装置的设计16 7.11 弹性压边装置的选用178 设计并绘制模具总装图179 模具的装配与调试18 9.1 模具的装配18 9.1.1 冲裁间隙的装配19 9.1.2 模架的装配19 9.1.3 凸模和凹凸模的装配19 9.1.4 总装20 9.2 试冲和调试2010 结论20参考文献21致谢22筒形件的冲压工艺及模具设
5、计 学 生: 指导老师: (湖南农业大学东方科技学院,长沙410128)摘 要:本设计为小型的冲压模具,其体积和质量都较小。结合该零件的特点来确定合适的设计理念和设计思路,这样就不会产生设计出的模具无法使用或生产出的零件无法满足其使用性能等问题,结合我国近年来模具的发展历史,虽然在设计制造方法和手段已经基本达到了国际水平,但在精度、制造质量和制作周期等方面,与国外还是有一定的差距。所以,本次设计一定要考虑全面,充分结合实际情况和自己所学知识,这样才能设计出合格的模具产品,更能提高自己的专业水平。关键词:筒形件;冲压工艺;模具 全套图纸,加153893706The Design of Stamp
6、ing Process and Mold for the Cylindrical WorkpieceAuthor: Tutor:(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract:This designed is a small stamping mould with small quality and little volume. Combining with the characteristics of these parts to determine
7、 the appropriate design concept and design ideas, so it wont produce some problems such as the mould cant use after designed or the parts cant satisfy its performance problems. According to the history of our molds in recent years, the methods in designing and manufacturing mould and the structure o
8、f mould have reached the international level,but there are certain gaps compared with the international level in manufacturing quality,accuracy and manufacturing cycle.So the design I designed need to consider more aspects about combining my actual situation and finding the advantages of my pwn,as i
9、t can not only designed the qualified mould product,but also can improve my professional level.Keyword:Cylindrical Workpieces;Stamping Process; Mold1 前言目前,我国的模具工业与发达国家相比还是相当的落后的。主要的原因是我国在模具制造工艺及设备、模具标准化等方面与工业发达国家相比差距很大。近年来,随着模具技术的迅猛发展,模具设计与制造这一行业引来了越来越多的人们的重视。【1】随着工业产品质量的不断提高,模具设计与制作已经成为一个行业,越来越引起人们
10、的重视,模具产品的生成呈现出品种多、小批量、大型精密更新换代速度快的特点。【2】模具设计与技术由手工设备,依靠人工经验、常规机械加工,向以计算机辅助设计、数控编程切削加工、数控电加工核心的计算机辅助设计(CAD/CAM)技术转变。【3】模具制造技术迅速发展,已成为现代制造技术的重要组成部分。【4】如模具的CAD/CAM技术,模具的激光快速成型技术,模具的精密成形技术,模具的超精密加工技术,模具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程的动态模拟技术,模具的CI MS技术,已在开发的模具DNM技术以及数控技术等,几乎覆盖了所有现代制造技术。【5】模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制
11、造力量的强弱、模具质量的优劣直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代,影响着产品质量和经济效益的提高。【6】本次毕业设计是针对无凸缘圆筒形件端盖落料、拉深和冲孔进行工艺及模具设计。在设计过程中综合运用了本专业所学课程的理论和生产实际知识,对冷冲压模具设计工作进行了一次实际训练,培养和提高了独立工作的能力,巩固与扩充了冷冲压模具设计等所学的知识,掌握了冷冲压模具设计的方法和步骤。掌握了冷冲压模具设计的基本技能,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范等。其中由于种种关系有不足之处,请批评和指正。2 零件的冲压工艺分析拉深件的工艺性是指拉深件对拉深工艺的适应性。在一般情况下,对拉深件工
12、艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。良好的拉深工艺性能满足工序较少、材料俭省、寿命较高、模具加工容易、操作方便及产品质量稳定等要求。该零件为无凸缘筒形件,材料为10钢,10钢是优质碳素结构钢,易于拉伸成型,具有良好的冲压性能。工件底部圆角半径rt=8 mm,大于拉深凸模圆角半径rp =4-6mm(查冷冲压模具设计与制造表4.3可知,首次拉深凹模圆角半径rd=6t=6 mm,而rp=(0.6-1)rd=4-6 mm,rrp),满足首次拉深对圆角半径的要求。尺寸730+0.7 mm,查冷冲压模具设计与制造表7.14可知,属于IT14级,满足拉深工序对工件公差等级的要求。图1 零件图Fig.1
13、Parts drawing2.1 计算毛坯直径D如图1所示,h=(29.5-0.5)mm=29mm,d=(73+1) mm=74mm。工件的相对高度h/d=29mm/74mm=0.39。根据相对高度查冷冲压模具设计与制造表4.3可知,修边余量h=2 mm。查冷冲压模具设计与制造表4.2序号1可知,无凸缘圆筒形件拉深工件的毛坯尺寸计算公式为 D=(d2+4dH-1.72rd-0.56r2 ) (1) 将d=74 mm,H=h+h=(29+2)mm=31 mm,r=(8+0.5)mm=8.5 mm,代入上式中,即得毛坯的直径 D=(742+47431-1.728.574-0.568.52)mm=1
14、16 mm。2.2 判断拉深次数工件总的拉深系数m总=d/D=74 mm/116 mm=0.64。毛坯的相对厚度t/D=1 mm/116 mm=0.0086。2.3 判定是否需要压边圈查冷冲压模具设计与制造式(4.27)判断拉深时是否需要压边。因0.045(1-m)=0.045(1-0.64)=0.0162,而t/D=0.0086 m1=0.54 ,故该工件只需要一次拉深。2.4 确定排样裁板方案冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是降低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。应当考虑一下原则:(1) 提高材料利用率(在不影响冲件的使用性能的前提下可适当改变冲件形状);(2
15、) 合理排样可使操作更简单,劳动强度降低。2.4.1 搭边计算排样中相邻两个零件之间的余量或零件与条料边缘件的余量称为搭边。其作用是用来补偿定位误差,保持条料有一定的刚度,从而保证零件质量和送料方便。搭边值的大小与下列因素有关:(1)材料的力学性能(硬材料的搭边值可小一些,软材料的搭边值要大一些);(2)工件形状和尺寸(工件尺寸大或圆角半径较小的凸起时,搭边值应取大一些);(3)材料的厚度(材料厚度达则搭边值取大一些); (4)手工送料和有侧压装置的模具,搭边值要小一些。搭边实质上是废料,从节省材料的角度出发,搭边值应越小越好,但过小的搭边容易挤进凹模,增加刃口磨损,降低模具寿命,并且也影响冲
16、裁件的剪切表面质量。图2 排样和搭边Fig.2 Strip layout and take egde查冷冲压模具设计与制造表2.8可得a=1.5 mm,a1=1.5 mm。其中:a-侧面搭边值;a1-冲件之间的搭边值。2.4.2 送料步距、条料宽度和裁板方法的确定(1)送料步距。条料在模具上每次送进的距离称为送料步距(简称步距或进距),其大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。 s=D+ a1=116 mm +1.5 mm =117.5 mm,其中 D-毛坯直径; a1-冲件之间的搭边值(2)条料宽度。条料宽度的确定原则为:最小的条料宽度要保证冲裁件零件周边有足够的搭边值;最大的条料宽
17、度要能在冲裁时顺利在导料板之间送进并与导料板之间有一定的间隙。而根据零件图的要求,得知导料板之间无测压装置。从而条料宽度为 B=D+2a+Z10-, (2) 式中:B-条料宽度; D-垂直送料方向的零件尺寸;a-侧面搭边值;-条料宽度公差;Z1-条料与导料板间的间隙。查冷冲压模具设计与制造表2.9可知,=0.6 mm,Z1=0.2 mm。将a=1.5 mm代入上式,则该零件的条料宽度 B=116+21.5+0.20-0.6=119.20-0.6 mm。(3) 裁板方法。根据零件要求和以上计算,板料规格选用1 mm 1000 mm 2000 mm,为了操作方便,采用横裁,即n1=2000/119
18、.2=17 条。 n1-每张钢板裁板的条数。 n2=(B1-a1)/s=(1000-1.5)/117.5=8 个。式中:n2-每条裁板上的工件个数; B1-钢板宽度;每张钢板上的工件总数:n总=n1n2=17 8=136 个2.4.3 材料的利用率 衡量材料的经济利用率指标是材料的利用率,因此排样时,在保证工件质量的前提下,要尽量提高材料的利用率,一张板料上总的材料利用率总= n总A/LB2100 (3)式中: n总-一张板料上冲裁件的总数目;A- 冲裁件面积(包括内形结构废料)L-板料长度;B2-板料宽度。则材料利用率总=(1363.141162)/(420001000)100=71.83
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