毕业设计(论文)手柄冲孔、落料级进模的设计与制造.doc
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1、 手柄冲孔、落料级进模的设计与制造 摘要本文介绍的是一副手柄冲孔、落料级进模的设计与制造,其内容包括:零件的工艺分析、工艺方案的确定、冲压工艺的相关计算及设计、模具类型及结构的确定、模具材料的选择、主要零部件的设计、主要零部件的制造及模具的装配。此模具采用人工送料,送料时板料依靠左右两导料板进行导向。因工件具有一头大一头小的特点,所以采用双向排样,隔位冲裁。首个工件冲裁时的定位依靠始用挡料装置来确定,之后用固定挡料销进行定位。冲压过程中工件还须通过装在凸模上的导正销来进一步精确定位,使冲出的制件达到图样要求。模具采用弹性卸料方式,这样在冲压时卸料板可压紧条料,使冲出的工件表面平整,毛刺少或无毛
2、刺。工件和废料则直接从压力机工作台孔中漏下,不需对模具进行清理,节省了时间,提高了生产率,同时操作安全、方便。关键词 手柄冲孔、落料级进模设计、加工装配目 录一、前言 1二、零件的工艺分析 2三、工艺方案的确定2四、冲压工艺计算 3(一) 排样设计 3(二) 裁板设计 4(三) 冲裁力 5(四) 卸料力 5(五) 总压力计算及冲压设备的选择 5(六) 模具压力中心计算 6(七) 弹性橡胶板的算 7(八) 凸、凹模刃口尺寸计算 8五、模具类型及结构的确定 9六、模具材料的选择要求 10七、主要零部件的设计 10(一) 凸模设计 10(二) 凹模设计 12(三) 导尺的设计 13(四) 卸料板的设
3、计 14(五) 凸模固定板的设计 15(六) 始用挡料装置 15(七) 模架的确定 15八、主要零部件的制造 16(一) 凹模 16(二) 外形凸模 17九、模具装配 18(一) 复检模具零件 18(二) 左、右导料板的补充加工 18(三) 下模座的补充加工 19(四) 下模部分的组装 20(五) 组装凸模组件 20(六) 凸模固定板的补充工 20(七) 弹压卸料板的补充加工 20(八) 上模座的补充加工 21(九) 组装模柄组件 21(十) 上模部分的组装 21十、结论 22十一、致谢 22十二、参考文献 24十三、附录 25手柄冲孔、落料级进模的设计与制造一、前 言模具是现代工业生产的主要
4、工艺设备之一。无论是工业制品,还是新产品的开发,都离不开模具。现代工业的发展和技术水平的提高,很大程度上取决于模具工业的发展水平。许多新技术和新设备的产生与应用往往源于模具工业。从某种意义上说,模具制造技术代表了一个国家的工业制造技术的发展水平。近年来,随着我国经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展,模具制造业也相应进入了高速发展的时期。据我国模具工业协会统计,1995年我国模具工业总产值约为145亿元,而2003年已达450亿元左右,年均增长14%。另据统计,我国除台湾、香港、澳门地区外,现有模具生产厂点已超过20000家,从业人员有60多万人,模具年产值在一亿元以上的企业已达十多家。可以预见,我
5、国经济的高速发展将对模具提出更为大量、更为迫切的需求,特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期达到全新的水平。我所学的虽然是机电一体化专业,但主要还是以模具的设计和制造为主攻方向。在生产实习的时候我曾经根据老师提供的图纸制造过一副落料冲孔级进模,虽很有些成功的感觉,但还是觉得意犹未尽。这次毕业设计,我又选择了级进模,产品零件是一个手柄。经过绞尽脑汁又多方查阅资料才设计了现在这个模具。这是第一次设计、第一个成果,喜悦过后又感到很不安,设计的不妥之处、疏漏之处,计算的过错之处在所难免,敬请各位专家和老师加以批评指正。二、零件的工艺性分析工件名称:手柄 生产批量:
6、小批量材料:Q235,料厚1.2mm工件简图:如图所示此工件为冲裁件,由冲孔和落料两道工序组成。外形为落料件,形状具有一头大一头小的特点,要冲的孔共有6个,一个8mm的孔和5个5mm的孔。大端4个5mm的孔与R16mm外圆及8mm孔之间只有3.5mm的距离。工件的精度要求不高,模具的设计与制造要考虑的是结构合理、制造加工方便经济。三、工艺方案的确定此工件所需的基本冲压工序为冲孔、落料,可拟出如下几种工艺方案:方案一:先落料、再冲孔的单工序冲裁;方案二:冲孔、落料复合模冲裁;方案三:冲孔、落料级进模冲裁。采用方案一,用单工序冲裁模冲裁,生产率低,工件尺寸的积累误差大。采用方案二,用冲孔、落料复合
7、模进行冲裁,产品的精度较高,但因工件孔距较小,模具制造难度较大,并且冲压后成品件留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,增加操作危险性,而且本产品的精度要求并不需要很高。采用方案三,用冲孔、落料级进模冲裁,可保证工件尺寸精度的要求,工件直接从压力机工作台孔中漏下,不需对模具进行清理,生产安全,节省时间,提高了生产率。故该制件的生产采用冲孔、落料级进模。模具的简图如图2所示。图2模具简科四、冲压工艺计算及设计(一)排样图设计图3排样图手柄的形状具有一头大一头小的特点,如果只是单向排列,则材料利用率低。采用如图3所示的排样方法,可显著地减少废料,但凸模和凹模都要制成两套,从而增加模具的制造
8、成本,所以设计成隔位冲压。条料完成一遍冲压后,将条料水平方向旋转180,再冲第二遍。在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分的工件。(二)裁板设计因采用隔位冲压,为增加搭边的刚性,这里的搭边植可适当增加,取a=2.5mm, b=3.5mm。条料宽度B根据以下公式计算:B=(L+2b+C) (4-1)式中L为垂直于送料方向,根据排样图度量的工件最大距离,为127mm。C为送料保证的间隙:当B100mm, C=1.01.5mm,这里取C为1mm,则B=127+3.52+1=135mm。板料规格为1500mm1000mm1.2mm,剪切条料尺寸为135mmx1000mm。条料数 n1=1500/135=1
9、1条每条个数 n2=1000/26.5=37个每板个数 n3=1137=407个冲片面积s=3.1482/2+3.14162/2+1695+895=2782.4mm2条料利用率 1=372782.4/1351000100%=76%板料利用律 2=372782.411/10001500100%=75%(三)冲裁力 F=KLt(4-2)式中 K系数,一般取K=1.3。 L冲裁件周边长度,这里是6个孔的总周长与工件外轮廓线长之和,即 L=370mm。 t材料厚度,t=1.2mm。 材料抗剪强度,查表取=320MPa。则F=1.33701.2320=184704N=185KN(四)卸料力 F卸=K卸F
10、(4-3)式中 K卸系数,查表得K卸=0.05。 则F卸=0.05184704=9235N9KN(五)总压力及冲压设备的选择 F总=F+F卸=185+9=194KN冲压设备的选择:冲压生产中常用的冲压设备种类很多,选用冲压设备时主要应考虑下述因素:1、冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序;是否符合安全生产和环保要求;2、冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要;3、冲压设备的装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具;4、冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。根据模具的形状尺寸及制件精度,这里选用开式可倾工作台压力机,其主要参数见表1。表1 开式可倾工作台压力机
11、主要参数标称压力最大闭合高度/mm工作台尺寸(左右前后)/mm工作台孔尺寸直径/mm模柄孔尺寸(直径深度)/mm/KN/tf250560360180507025025(六)模具压力中心计算冲裁模压力中心就是冲裁合力作用点,冲压时应使模具的压力中心与冲床滑块中心重合。因此设计模具时,要使模具的压力中心通过模柄的轴线,来保证模具压力中心和冲床滑块中心重合。计算压力中心时,画出凹模的型口图,如图4所示。在图中将xoy坐标建立在图4的对称中心线上,在图中将冲裁线图4凹模型口图按几何图分成L1L6共6组线段,每组线段都要计算出线段总长度、力的作用点到x轴、y轴的距离。L1是半圆弧,其力在x方向的作用点可
12、从有关手册中查出,位于距圆心2R/处;L4也是圆弧,计算方法同上;L2、L3是直线,力的作用点位于直线中间;L5是圆,力的作用点在圆心;L6由4个5mm的圆和1个8mm的圆组成,力的作用点位于8mm的圆心。有关数据计算结果见表2。表2 计算压力中心数据表 (mm)编号冲裁线长度L力中心到y轴距离x力中心到x轴距离yL125.12-52.5926.5L295.34038.5L395.34014.5L450.2457.6926.5L515.70-47.5-26.5L687.9247.5-26.5将表中的数据代入下式计算,则 xa=L1x1+L1x2+.+L6x6/L1+L2+.+L6=13.57m
13、m ya=L1y1+L2y2+.+L6y6/L1+L2+.+L6=11.64mm计算出的压力中心如图4所注a点。(七)弹性橡胶板的计算本模具中橡胶板的工作行程由以下几部分组成:凸模修磨量5mm;凸模凹模卸料板1mm,工件厚度1.2mm;凸磨冲裁后进入凹模2mm,以上四项之和就是橡胶板的工作行程,即: S工作=(5+1+1.2+2)mm=9.2mm取压缩量为自由高度的25%,则橡胶板的自由高度为 H自由=S工作/0.25=9.2/0.25=36.8mm预压缩量取20%,查出p=0.75MPa,此时橡胶板应具有足够的卸料力,则橡胶板所需的面积A=F卸/P=9235/0.75=12313mm2。结合
14、模具的实际结构,将橡胶板分成四块安装,每块橡胶板面积为3078mm2,橡胶板直径D=62.8mm,根据计算直径,选择标准件,这里选用直径为60mm的橡胶板。在选择时还应满足下式:0.5H自由/D1.5(八)凸、凹模刃口尺寸计算1、凸、凹模的加工方法凸、凹模的加工方法一般有两种,一种是凸、凹模分开加工。另一种是凸、凹模配合加工。凸、凹模分开加工时,是指凸模与凹模分别按图加工尺寸,要求凸、凹模具有互换性;当制件形状复杂或凸凹配俣间隙较小时,采用分开加工法比较因难。此时,可采用配合加工法,即先加工凸模(或凹模)。这种加工法容易保证凸凹模间的间隙。本文所述的这种形状简单的工件,采用凸、凹模分开加工较为
15、适宜。为了保证凸、凹模间初始间隙合理,不仅凸、凹模要分别标注公差,而且要求有较高的制造精度,以满足如下条件:p+d(Zmax-Zmin)(1-4)式中:p、d -凸、凹模制造公差;Zmax、Zmin-凸、凹模最大与最小双面间隙。圆形和规则的形状可按凸模IT7,凹模IT8级精度查标准公差表选取。2、凸、凹模间隙 已知工件材料为Q235,材料厚度t=1.2mm,查表得Zmax=0.16mm,Zmin=0.13mm。3、冲孔以凸模为基准,且凸模在实际工作中磨损后减小,为使模具具有一定使用寿命应加上一个被磨量X。工件未标注公差,所以公差按IT14级查表,得5孔=0.3mm, 8孔=0.36mm, 16
16、=0.43mm, 32孔=0.62mm, 磨损系数X查表得X=0.5,凸凹模制造公差d=0.6(Zmax-Zmin)=0.60.03=0.018mm,p=0.4(Zmax-Zmin)=0.40.03=0.012mm 5孔d凸=(dmin+X)-p=(5+0.50.3)-p=5.15-0.018mm d凹=(d凸+Zmin)+d=(5.15+0.13)+d=5.28+0.012mm8孔d凸=(8+0.50.36)-0.018=8.18-0.018mmd凹=(8.18+0.13)+0.012=8.31+0.012mm4、落料:以凹模为基准,且凹模磨损后,尺寸增大,为使模具具有一定使用寿命,应减去一
17、个备磨量X。16孔D凹=(Dmax-X)+d=(16-0.50.43)+d=15.785+0.012mm D凸=(D凹-Zmax)-p=(15.785-0.13)-p=15.655-0.018mm32孔D凹=(32-0.50.62)+d=31.69+0.012mmD凸=(31.69-0.13)-p=31.56-0.018mm五、模具类型及结构的确定模具根据工件图的工艺分析,采用冲孔、落料级进模。由于凸凹模的间隙比较大,模具采用滑动中间导柱模架就可满足使用要求,而不必采用滚动导柱模架。上模部分由垫板、凸模固定板、各个凸模和卸料板等组成。模具下模部分由导尺、凹模和挡料装置等组成。凹模采用整体凹模结
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