毕业设计(论文)垫圈冲孔落料级进模具设计.doc
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1、垫圈冲孔落料级进模设计 摘 要本设计进行了冲孔落料级进模的设计。文中简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤,计算并设计了本套模具上的主要零部件,如:凸模、凹模、凸模固定板、卸料板、挡料销、导正销等。模架采用标准模架,选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。此外,本模具采用始用挡料销和固定挡料销。落料凸模内装有导正销,保证了工件上孔和外形的相对位置准确,提高加工精度。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。关键词: 级进模;校核;冲孔;落料 AbstractThe d
2、esign of the banking and punching progressive modulus design.This paper briefly outlined the Stamping Die current development status and trends.The product of a detailed analysis and the identification process.Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the sets
3、on the main mold parts,such as:punch and die.Punch plate,feet behind the sales,marketking and other derivative is.Die-standard model planes,to choose a suitable stamping equipment.Dsign work on the parts and specifications will press for the necessary checking caculation.In addition,the die block us
4、ed only with marketing materials and immovable the marketing materials.Blanking punch contents is a derivative sales,and guarantee the workpiece and the shape of the holes in the relative position,imprve processing accuracy.So the structure is designed to ensure reliable operation of die stamping pr
5、oducts and mass production requirements.Keywords: Progressive die ;Check ;Punching;Blanking目 录1 绪论11.1 毕业设计的研究背景11.2 我国模具工业和技术的发展方向11.3 课题研究的模具的主要特点31.4 课题研究的相关技术简介31.5 课题研究的主要内容及意义41.5.1 课题研究的主要内容41.5.2 课题研究的意义42 冲压件的工艺分析52.1 零件工艺性分析52.2 冲裁工艺方案的确定62.3 零件工艺计算62.3.1 排样计算62.3.2 冲压力计算72.3.3 压力中心计算82.4
6、冲压设备的选用93 模具结构的设计103.1 模具零部件结构的设计103.1.1 标准模架的选用103.1.2 卸料装置的设计113.1.3 其他零部件结构的设计123.2 冲模刃口尺寸及公差的计算133.2.1 冲孔部分133.2.2 落料部分143.3 确定各主要零件结构设计及尺寸计算153.3.1 凹模结构的设计153.3.3 凸模的结构设计及尺寸计算164 压力机相关参数的校核195 结论20致谢21参考文献221 绪论1.1 毕业设计的研究背景冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等,与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水
7、平的高低,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。1.2 我国模具工业和技术的发展方向随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加,中国模具产业已经与世界模具产业密不可分,中国模具在世界中的地位和影响越来越重要。我国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面:(1)模具结构日趋大型、精密、复杂,模具寿命日益提高一方面由于成型(形)零件日趋大型化以及高效率生产所要求的一模多腔(如塑封模已经达到一模几百腔),使模具日趋大型化。另一方面,随着零件微型化和模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加,其步距精度的提高)
8、,模具精度由原来的5m提高到23m,今后有些模具加工精度公差更是要求在1m以下,这必将促进超精密加工的发展。(2)CAD/CAE/CAM技术在模具设计制造中的广泛应用模具制造是设计的延续,推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是当今最合理的模具生产方式,即可用于建模、为数控加工提供NC程序,也可针对不同的模具类型,以相应的基础理论,通过数值模拟方法达到预测产品成型(形)过程的目的,改善模具结构。从CAD/CAE/CAM一体化的角度分析,其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化,其核心理念是让用户在统一的环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业,
9、以便充分发挥各单元的优势和攻效。(3)快速经济制模技术的推广应用快速模具制造及快速成型技术(RP)是在近两年内迅速发展起来的,并向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比,该技术具有制模周期短、成本低的特点,是综合经济效益较显著的模具制造技术。近年来快速模具制造嫁接了先进的RP及NC技术,有效满足了一些高精度、高寿命模具的生产需求。具体新技术包括快速原型制造技术(RPM)、表面现象成形技术、浇铸成型制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术等。(4)新技术在塑料模具中的推广应用采用新型热流道技术是塑料模设计制造中的一大变革,可显著提高模具制造的生产效率和质量,并能大幅度节省制件的原材料和节约能
10、源,国外模具企业已有一半用上了该项技术,有的企业甚至已达80%以上,气体辅助注射成型也是塑料成型的一种新工艺,它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异可以较大等优点,可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。(5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期,还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种,发展和完善销售网络,保证供货速度,为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。(6)开发优质模具材料和先进的表面处理技术模具材料是模具工业的基础。当前,国外模具材料系列
11、日趋完善与细化,系列化程度已越来越高。中国是世界第一产钢大国,国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少,但推广应用不足,每年所需要约70万顿模具钢,有相当一部分需要进口。为了扭转这种局面,应根据模具对使用性能的新要求,通过调整材料部分,或借助先进的工艺方法和工艺手段,不断开发具有特殊使用性能的新型模具材料。(7)高速铣削在模具加工中的推广应用高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高(为普通铣削加工的510倍)及可加工硬材料(60HRC)等诸多优点,是高精度型腔模具的重要加工手段。国外近年来发展的高速铣削加工,主轴转速可达到40000100000r/min,快速进给速度达到
12、3040m/min,换刀时间可提高到13s,大副度提高了加工效率,并可获得Ra10m的加工表面粗糙度,形状精度可达10m。高速铣削加工技术的发展,促进了模具加工的发展,特别是给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。(8)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程随着三坐标测量机、扫描仪等先进测量仪器的应用,现代检测技术正向高速度、高精度、高适应性、数字化、自动化方向发展。逆向工程(RE)又称反向工程或求反工程,通过对实物或零件进行扫描测量以及各种先进的数据处理手段获得产品的几何信息,然后充分利用CAD/CAM技术快速、准确地建立产品的数字几何模型,进行数据重构设计,最后经过适当的工程分
13、析、结构设计和CAM编程,就可以加工出产品模具。(9)开发成形新工艺和模具,培养新理念和新模式在成形工艺方面,主要有冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形技术等。另外,随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高,在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式,主要有:适应模具单件生产特点的柔性制造技术;创造最佳管理和效益的团队精神,精益生产;提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理;广泛采用标准件的分工协作生产模式;适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。此外,大力研发模具的抛光技术和
14、模具制造设备,可进一步改善成型产品的表面质量。1.3 课题研究的模具的主要特点由于本课题设计的模具为级进模,故在这里进行简单的介绍。级进模,也叫连续模。由多个工位组成,各工位按顺序关联完成不同的加工,在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后,由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动,这样在一副模具上就可以完成多个工序,一般有冲孔,落料,折弯,切边,拉伸等等。级进模的主要特点有:(1)级进模是多任务序冲模,在一副模具内,可以包括冲裁、弯曲成型和拉伸等多种多道工序,具有很高的生产率;(2)级进模操作安全;(3)易于自动化;(4)可以采用高速冲床生产;(5)可以减少冲床场地
15、面积,减少半成品的运输和仓库占用;(6)尺寸要求较高的零件,不宜使用级进模生产。1.4 课题研究的相关技术简介CAD也是本课题最主要的做图工具,这里进行简要介绍。CAD是计算机辅助设计(Computer Aided Design)的简称,是当今世界发展最快的技术之一。它不仅促使了生产模式的转变,同时也促进了市场的发展。目前,CAD技术已经在许多领域中得到应用,这里只讨论在制造业中的应用。CAD技术的概念,在计算机辅助下进行设计与传统的以人为核心的设计明显不同。根据产品开发计划和对产品功能的要求,不再仅仅是依靠设计者个人的知识和能力去设计,而是运用包括设计者本人和存储在计算机中的多种知识,在CA
16、D系统和数据库的支持下进行工作。这种工作方式设计出的产品大大优于单个设计师凭个人脑力和能力设计出的产品;另外,CAD输出的结果也不仅仅是装配图和零件图,还包括设计、制造过程中应用计算机所需的各种信息。 1.5 课题研究的主要内容及意义1.5.1 课题研究的主要内容(1)对垫圈进行工艺分析,拟定工艺方案;(2)冲压工艺计算及设计;(3)模具结构设计,零部件尺寸计算及设计;(4)用AutoCAD画出模具装配图及各重要零件图。1.5.2 课题研究的意义由于该冲压模具的设计包含了产品的工艺分析、模具的结构设计、零部件尺寸的计算以及大量CAD制图任务等,可以让人更深入的了解整个设计过程。对即将跨入模具行
17、业我们,能完成一个像这样的课题,应该很不错了。这个课题不仅增加了我们对模具设计整体的感性认识,并且充分的考验了我们所学的知识(如大量CAD制图技术)。更重要的是通过整个设计,知道了我们该改善的地方,增加了我们进入这个行业的信心,以便更好的适应这个行业。2 冲压件的工艺分析2.1 零件工艺性分析工件垫圈为图2-1所示的落料冲孔件,材料为Q235钢,材料厚度为2mm,生产批量为大批量。 图2-1 垫圈工件图工艺性分析内容如下:(1)材料分析对于冷冲压所用的材料,不仅要满足设计的技术要求标准,还应当满足冲压的工艺要求。主要应该具备一下几点:应当有良好的可塑性。应该具备抗压失稳起皱的能力。应该具备光洁
18、、平整、无缺陷损伤的表面状态。材料的厚度公差和外形尺寸公差应该符合国家标准。Q235为普通碳素结构钢,抗剪强度为300Mpa,具有较好的冲裁成形性能。(2)结构分析零件形状简单、对称,由圆弧和直线组成,对冲裁加工较为有利。但孔边距较小,故不适合精度要求高的冲压工序。(3)精度分析一般冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14,该孔中心与边缘距离尺寸公差为0.2mm。将以上精度和零件简图中所标注的尺寸公差相比较,可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。由以上分析可知,该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。三个孔的中心在同一条直线上的位置精度满足形位公差要求。2.2 冲裁工艺方案的确定零件为一落
19、料冲孔件,可提出的加工方案如下:方案一:先落料,后冲孔,采用两套单工序模生产。方案二:落料冲孔复合冲压,采用复合模生产。方案三:冲孔落料连续冲压,采用级进模生产。方案一模具结构简单,但需两道工序、两副模具,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。方案二采用复合模加工,复合模的特点是生产率高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高,冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂,制造精度要求高,成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 方案三采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高,减少了模具和设备的数量,工件精度较高,便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件,
20、用简单模或复合模冲制有困难时,可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大,制造较复杂,成本较高,一般适用于大批量生产小型冲压件。 比较方案二与方案三,对于所给零件,由于两小孔比较接近轮廓边缘,复合模冲裁零件时受到壁厚的限制,模具结构与强度方面相对较难实现和保证,所以根据零件性质故采用级进模加工。2.3 零件工艺计算2.3.1 排样计算(1)排样方案的确定分析零件形状,零件是一个形似平行四边形的中心对称图形,故采用最节省材料的单排方案。(2)搭边值的确定由表确定搭边值,根据零件形状两式件间按矩形取搭边值b=2.0mm,侧边取搭边值a=2.2mm。则进距:h=22.65+225mm条料宽度: 式中:
21、B条料的宽度,单位mmL冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸,单位mma侧搭边值C导料板与最宽条料之间的间隙条料宽度的单向(负向)公差查表得:=0.7排样图如下:图2-2 工件排样图 (3)材料利用率由于工件图形特殊,计算较为复杂,且排样方案为单排方案,故只计算裁板率。查表可知,可利用10004000的板块冲裁制件。因为进距为25mm,条料宽带也为25mm,是板块长度与宽度的因数。故裁板率为100%。2.3.2 冲压力计算该模具采用钢性卸料和下出料方式。基本计算公式为: (2-1)式中:L冲裁周边长度,单位mmt材料厚度,单位mm材料抗剪强度,单位MpaK系数,一般取K=1.3零件的材料厚度2mm,
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