模具专业毕业设计.doc
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1、日照职业技术学院毕业设计系 部 机电工程学院 专 业 名 称 模具设计与制造 班 级 姓 名 学 号 指 导 教 师 2012年6月8日摘要本文介绍了带孔中字形零件冲压模具设计与加工的全过程。首先对制件进行分析、冲压工艺分析,确定模具的总体结构,计算工作零件的工艺参数、搭边值等。确定该冲压模的工作零件的结构形式以及加工工艺流程,并对所设计的工作零件进行分析说明。采用UG软件绘制冲压模具工作零件的三维图和CAXA软件绘制的非标准零件图,并用线切割电加工机床加工出工作零件,关键词:工作零件,冲压模,三维造型 AbstractThis paper introduces the band hole s
2、hape stamping die parts design and processing of the entire process. First of all parts for analysis, analysis of the stamping process and die structure, work part of the process parameter, a boundary value, determine the stamping die parts of the structure and machining process. And the design of w
3、orking parts were analyzed. Using UG software to draw a stamping mould parts of the three-dimensional map and CAXA mapping software for non standard parts, and wire cutting electrical processing machine tool for processing parts.Keywords: working parts,stamping die,three-dimensional modeling目 录1 绪 论
4、12 带孔中字形零件冲压工艺分析22.1 零件结构22.2 尺寸精度22.3 材料分析33 冲压工艺方案确定63.1 冲裁工艺方案的确定63.1.1 冲裁工艺方法的选择63.1.2 冲裁顺序的安排64 模具总体结构的确定84.1 送料方式的确定84.2 定位方式的选择84.3 卸料、出件方式的选择84.4 导向方式的选择95.1 排样方案的确定105.1.1 搭边值的确定115.1.2 条料宽度的确定115.1.3 材料利用率125.2 冲裁力的计算145.2.1 卸料力、推料力的计算145.2.2 总冲裁力的计算155.3 初选压力机165.4 压力中心的计算176 凸、凹模刃口尺寸计算18
5、6.1 模具刃口尺寸的计算方法186.2 模具刃口尺寸的计算187 模具主要零部件的三维造型227.1 上、下模座的三维造型及主要尺寸227.2 推件块267.3 卸料板277.4凸模固定板287.5垫板297.6凹模零件317.7 凸模零件327.8凸凹模零件337.9 总装二维图34总结35致 谢36参考文献37绪 论现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求,市场需求量维持在600亿至650亿美元,同时,我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年,我国模具产业总产值保持13%的年增长率(据不完全统计,2004年国内模具进口总值达到600多亿,同时,有近200个亿的出
6、口),到2012年模具产值预计为1000亿元,模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言,一个型号的汽车所需模具达几千副,价值上亿元,而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆,预计2004年产销量各突破500万辆,轿车产量将达到260万辆。另外,电子和通讯产品对模具的需求也非常大,在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前,中国17000多个模具生产厂点,从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二,作为商品销售的约占三分之一
7、。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%,其它各类模具约占11%。由此可见,板料冲压加工及其模具制造技术对国民经济的发展已经并将继续做出重大的贡献。随着我国经济的腾飞,对这种生产技术的发展及专业技术人才的需求,将与日俱增。因此,冷冲模的生产技术,已成为国民经济基础工业之一。模具不是批量生产的产品,它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具行业来说,引进国外先进技术,不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式,而主要是引进已经商品化了的CAD/CAM/CAE软件和精密加工设备,引进国外模具先进制造理念、引进国外模具先进制造人才,利用中外模具联合设计、聘
8、请国外专家等途径发展自己的民族模具工业等。模具的CAD/CAE/CAM及CAD/CAE/CAM的集成,涉及面广、集多种学科与工程技术于一体,是综合型、技术密集型产品。现代化的模具要实现数字化设计、数字化制造、数字化管理、数字化生产流程,没有模具的数字化,就没有现代模具。模具的CAD/CAE/CAM技术日新月异,重要的工作是后续对于引进的软件进行二次开发,模具人才自然也肩负着软件的推广、软件的二次开发工作,从这个角度来看,模具高技术人才还扮演着对模具相关领域的研究与再设计的角色。绪论的主要任务是向读者勾勒出全文的基本内容和轮廓。它可以包括以下五项内容中的全部或其中几项: 介绍某研究领域的背景、意
9、义、发展状况、目前的水平等; 对相关领域的文献进行回顾和综述,包括前人的研究成果,已经解决的问题,并适当加以评价或比较; 指出前人尚未解决的问题,留下的技术空白,也可以提出新问题、解决这些新问题的新方法、新思路,从而引出自己研究课题的动机与意义; 说明自己研究课题的目的; 概括论文的主要内容,或勾勒其大体轮廓。 如何合理安排以上这些内容,将它们有条有理地给读者描绘清楚,并非容易之事。经验告诉我们,绪论其实是全文最难写的部分。这是因为作者对有关学科领域的熟悉程度,作者的知识是渊博、还是贫乏,研究的意义何在、价值如何等问题,都在绪论的字里行间得以充分体现。 可以将绪论的内容分为三到四个层次来安排。
10、第一层由研究背景、意义、发展状况等内容组成,其中还包括某一研究领域的文献综述;第二层提出目前尚未解决的问题或急需解决的问题,从而引出自己的研究动机与意义;第三层说明自己研究的具体目的与内容;最后是绪论的结尾,可以介绍一下论文的组成部分。 2 带孔中字形零件冲压工艺分析图1-1 制件图2.1 零件结构零件结构简单对称,无尖角,对冲裁加工较为有利。零件中部有一圆形孔,孔的尺寸为30mm,满足冲裁最小孔径的要求。另外,经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为5.5mm,满足冲裁件最小孔边距lmin1.5t=3mm的要求。所以该零件的结构满足冲裁的要求。2.2 尺寸精度零件上有4个尺寸标注了公差要求,由公
11、差表查得其公差要求都属IT13,所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸属于自由尺寸,按IT14精度等级查补表2-3,普通冲裁完全能满足要求。2.3 材料分析根据表2-1、表2-2分析,08钢为普通碳素结构钢,具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性,主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。抗拉强度:=375460MPa抗剪强度:=310380MPa伸长率: =26%屈服强度:=235 MPa 分析其力学性能较好,故选择08材料。表2-1 部分碳素钢抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度伸长率屈服强度普通碳素钢Q195未退火26032032040028332
12、00Q235未退火3103803804702125240Q275未退火4005005006201519280优质碳素结构钢08F已退火2203102803903218008已退火2603603304503220010已退火2603403004402921020已退火28040036041025250表2-2 碳素结构钢的化学成分、性能及用途牌号等级化学成分/MPa5/%/MPa用途举例钢材厚度和型材直径16mm/%不小于Q1950.060.1219533315390用来制造薄钢板、钢丝、管钢、钢钉、螺钉、地脚螺栓等Q215A0.09-0.1521531335410BQ235A0.140.222
13、3526375460用来制造拉钉、螺栓、螺母、轴、销子、螺纹钢、角钢、槽钢、钢板等B0.120.20C0.18D0.17Q255A0.180.2825524410510用来制造各种型条钢和钢板B表2-3 标准公差值(GB/T1800.31998)公差等级IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm3366101018183030505080801201201801802502503153154004005001.21.51.522.52.53457891022.52.534456810121315344567810121416
14、182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.89
15、0.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.55结论:综上所述,该零件满足普通冲裁加工的要求。3 冲压工艺方案确定3.1 冲裁工艺方案的确定在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上,根据冲裁件的特点确定工艺方案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。3.1.1 冲裁工艺方法的选择冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁。复合冲裁是在压力机一次行程内,在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序,排列成一定的顺序,在压力机的一次行
16、程中条料在冲模的不同位置上,分别完成工件所要求的工序。复合模的特点是生产效率高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高,板料的定位精度要求比级进模低,冲模的轮廓尺寸较小。由于零件的生产要求的是大批量生产、零件的尺寸较小且结构较复杂,制造相对比较难,为提高生产率,根据上述方案分析、比较、宜采用复合模。复合模又分正装和倒装,正装复合模的特点是冲孔废料由凸凹模中推出,而倒装复合模的废料直接由凸模从凸凹模内孔推出。显然,后者操作方便,根据以上分析,宜采用倒装复合冲裁工艺方案。3.1.2 冲裁顺序的安排零件为落料冲孔件,可提出的加工方案如下:方案1:先落料,后冲孔。采用两套单工序模生产;方案2:落料冲孔复合
17、冲压,采用复合模生产; 方案3:冲孔落料连续冲压,采用级进模生产。方案1模具结构简单,但需要两道工序、两套模具,生产效率低,零件精度较差,在生产批量较大的情况下不适用。方案2只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度易保证,且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状较简单,模具制造并不困难。方案3也只需一副模具,生产效率也很高,但与方案2比较生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度,需在模具上设置导正销导正,模具制造、装配较复合模略显复杂。通过比较三个方案欲采用方案2生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核当材料厚度为2mm时,可查的凸凹模最小壁厚为4.9mm,现零件上的最小孔边
18、距为5.5mm,满足冲裁加工的要求,所以综上采用复合模生产,即采用方案2:落料冲孔复合模。4 模具总体结构的确定4.1 送料方式的确定根据零件的生产批量及模具类型确定,可采用自动送料方式。4.2 定位方式的选择定位包含控制送料进距的挡料和垂直方向的导料等。由于选择毛坯的是条料,零件的精度较高,且采用自动送料方式,所以可以采用固定挡料销进行送料方向的定位,采用导料销进行垂直方向的导料。4.3 卸料、出件方式的选择刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。弹性卸料具有卸料与压料的双重作用,主要用在冲压料厚在2mm以下的板料,由于有压料作用,冲裁件比较平整。弹压卸
19、料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压装置。因为工件料厚为2mm,卸料力一般,可采用弹性卸料装置。又因为采用推件块,利用模具的开模力来推工件,既安全又可靠。即采用刚性装置取出工件。4.4 导向方式的选择方案1:采用对角导柱模架。如图4-1中c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2:采用后侧导柱模架。如图4-1中b所示。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3:四导柱模架。如图4-1中d所示。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好
20、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4:中间导柱模架。如图4-1中a所示。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。 a b c d 图4-1 导柱模架1-下模座 2-导柱 3-导套 4-上模座比较以上方案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,采用中间导柱模架,操作者可以看见条料在模具中的送进动作。5 零件工艺计算5.1 排样方案的确定分析零件形状,零件初定的排样方式有图5-1、5-2所示两种。a1a、图5-1 纵排 Aa a1 图5-2 横排A5.1.1 搭边值的确定排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘
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