毕业设计(论文)盒形件冲压工艺及模具设计(全套图纸).doc
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1、全套CAD图纸,加目录第一章课题简介4第二章 工艺分析4一、 零件工艺分析4二、 工艺方案的确定5三、 工艺参数的确定6第三章 工作力的计算及压力机的选择11一、冲压力的计算11二、粗选压力机13三、机床压力中心13第四章、填写冲压工序卡14第五章、模具结构设计16一、模具结构形式的选择16二、模具结构的分析与说明16三、模具工作部分的尺寸和公差的确定17四、模具结构设计20五、校核压力机安装尺寸24第六章 弯曲模具的设计24一、制件弯曲工艺分析24二、冲压工艺参数的确定25第七章 弯曲模的结构设计26一、模具结构的分析说明26二、弯曲模的卸料装置的设计说明27第八章 弯曲模的工作尺寸计算28
2、毕业设计小结31第一章 课题简介零件分析说明1、 零件形状及其一般要求制件如图1-1所示,材料为Q235,材料厚度为1mm,制件尺寸精度按图纸要求,未注按IT12级,生产纲领年产15万件。 图1-1第二章 工艺分析一、 零件工艺分析本制件形状简单、尺寸、厚度适中,一般批量生产,属于普通冲压件,但在设计冷冲压模具时要注意以下几点:1、 制件的外形轮廓、结构都算简单,但是要考虑七个孔的加工,2、 此制件的加工难点主要在七个孔的定位,3、 由于几个孔的尺寸都较小,并且有一定的批量,在设计时要重视模具的材料和结构的选择,保证一定的模具寿命。二、工艺方案的确定根据制件的工艺的分析,其基本工序有落料、冲孔
3、、弯曲三种。按其先后顺序组合以及合理的加工方案有以下几种: 1、落料-冲孔-弯曲,单工序冲压。 2、冲孔-落料-弯曲压筋,复合冲压。方案1)为单工序冲压模具。由于制件的结构,材料的厚度适中,冲孔与落料一次冲压完成,故不宜采用此方案。方案2)复合冲压模具。由于制件的结构,材料的厚度适中,冲孔与落料一次冲压完成。故宜采用此方案 具体方案示意如下: 因制件材料较薄,为保证制件平整,采用弹性卸料装置。它还可对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。为方便操作和取件,可选用双柱压力机,纵向送料。A、零件的排样方案图2-1 2-1图三、工艺参数的确定1、 毛坯尺寸的计算l 外形尺寸的长度计算零件相对弯曲半径为:
4、R/t=2/1=20.5式中 R弯曲半径; T料厚。可见,制件属于圆角半径较大的弯曲件,应现求弯曲变形区的中性层曲率半径。由课本p145中性层位置计算公式=R+Xt式中 X由实验测定的应变中性层位移系数由课本p145 表4-5查出X取0.38 所以:=R+Xt =2+0.381 =2.38mm圆角半径较大(R0.5t)的弯曲件毛坯长度计算公式L=L直+L弯L弯=(180-a)/180*所以制件长度为L=85+25+25L=135l 外形轮廓宽度的计算 : 2、 由于考考虑到板料的利用率和排样的方便,此制件由CAD生成的工艺尺寸为:外形轮廓宽度为L=135mm3、 排样尺寸的计算 (1) 搭边值
5、的确定:由课本上P46表3-14查得L50的工件间a1的值为2侧边a的值为1.84、 条料宽度的计算 在设计模具是为了方便,采用无侧压装置送料方式条料宽度计算公式如下:B=(D+2a +Z) 0-式中 B为条料宽度的基本尺寸; D为条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸 a侧面搭边 Z导料板与最宽条料之间的间隙 条料宽度的负向偏差 搭边距a如上所示 间隙、剪切公差Z查课本p47表3-17查得=0.5mm、Z=0.5mm、由上面公式计算得B=(135+2*1.8+0.5)0-0.15=139.60-0.15mml 步距的计算 由制件的展开图(见下图2-3)所生成的横向有效尺寸为Ls=139.6mm 图2
6、-3步间距计算公式为: L=Ls+a1 式中L为步间距 Ls为横向有效尺寸 a1搭边距 L=135+2=137mm由此可得模具排样图如下: 图2-4 根据要求查模具设计指导史铁梁主编 表4-1,选板的规格1500225.644每块板可剪1500222规格条料6块,材料利用率达90%以上。l 计算材料利用率由课本p43式子3-19=A/BS100%为材料利用率;A一个步距内冲裁件的实际面积;B条料的宽度L条料的长度n一张板料上冲裁件的总数目=(135*42)/(135*44)=95%第三章 工作力的计算及压力机的选择工作力的计算以落料冲孔模具为例计算:一、冲压力的计算完成本制件所需的冲压力由冲裁
7、力、弯曲力、及卸料力、推料力、顶料力和压料力组成1. 冲裁力F冲的计算 由本课本p49式子3-28 F冲=KtL式中:为材料的抗剪强度(MPa)F冲冲裁力(N)L冲裁周边总边长(mm)t材料厚度(mm)说明:系数K是考虑到冲裁刃口的磨损、凸模与凹模的波动(数值的变化或分布不均)、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数,一般取1.3。当查不到抗剪强度时,可用抗拉强度b代替,而取Kp=1的近似计算法计算。 查模具设计指导p90表4-12取=450 MPa 所以冲裁力F冲=1.3(270+100+72+72)1450 =301.140KN2. 卸料力Fx 、推料力FT 、顶料力
8、FD的计算在实际生产中影响卸料力、推料力、顶料力的因素很多,要精确计算很困难。在实际生产中常采用经验公式计算:(查课本p50公式3-30 3-31 3-32)卸料力: Fx=KxF 推件力: FT = nKTF顶件力: FD =KDF 式中: F冲裁力(N)Kx卸料力系数,其值为0.04-0.05 (薄料取大值、厚料取小值);KT推件力系数,其值为0.055 KD顶件力系数,其值为0.06n同时卡在凹模内的冲裁件数(或废料)数 n=h/th凹模洞口的直刃壁高度t板料厚度卸料力和顶料力是设计卸料装置和弹顶装置的依据。因此: Fx =0.04301.140=12.0456 KN FT=0.0553
9、01.140=16.5627KN FD=0.06301.140=18.0684 KN总压力F总的计算F总= F冲FxFDFT=347.7951KN二、粗选压力机由于该制件是一普通制件,且精度要求不高,因此选用开式可倾压力机。它具有工作台三面敞开,操作方便,成本低廉的优点。由于冲孔落料复合模的压力行程的特点是在开始阶段即 需要很大的压力,而在后面阶段所需要的反倒要小的多。因此若按总的压力来选取压力机,很可能出现虽然总的压力满足要求,但是在初始阶段冲裁时已经超载。同时,选用拉深压力机还应该对冲裁功进行核算,否则会出现压力机在力的大小满足要求,但是功率有可能过载,飞轮转速降低,从而引起电动机转速降低
10、过大,损坏电动机。因此精确确定压力机压力应当根据压力机说明书中给出的允许工作负荷曲线,并校核功率。但是在一般条件下,可以根据生产车间的实际条件,在现有压力机中选取。在这里根据总压力为347.7951KN,从模具设计指导史铁梁主编一书中表4-33提供的压力机公称压力序列中选取347.7951KN的压力机,型号为G23-40由此可知,电动机的功率远远大于拉深所需压力机的电动机功率。故可以选用此电动机。三、计算压力中心由于制件图形规则,上下对称,故压力中心必定与制件的几何中心重合。第四章、填写冲压工序卡由上可知该制件共有两道工序:即落料冲孔,弯曲压筋。冷冲压工艺卡片如下图:第五章、模具结构设计 根据
11、确定的冲压工艺方案和制件的形状、特点、要求等因素确定冲模的类型及结构形式。 一、 模具结构形式的选择在模具设计中虽然单工序模具比较简单也比较容易制造,但是制件离制件边缘尺寸较小在落料后势必会影响模具的精度。且,必然材料的切向流动的压力,有可能会使长腰孔的凸模变形,因此考虑采用弹压卸料装置的复合冲压。这样既提高了工作效率又提高了模具的寿命,这样一来提高了模具的使用价值。因为制件精度不是多高,采用三副模具,一副是落料模、二副是弯曲模。这样就降低了模具的制造难度,且适合生产条件,是很好的企业生产模具,给模具生产带来一定的广度。给生产降低了成本,带来了更大的经济利益。二、模具结构的分析与说明1、落料、
12、冲孔复合模结构的分析与说明本道模具主要用来完成落料,目的明确简单,看似易设计。为了保证在弯曲后的精度,所以要在本工序中做到的精度。在本制件考虑到形状有一定的复杂,且较薄(1mm),为了保证制件有较高的平直度本,故采用正装式落料模。2、弯曲模结构的分析与说明 为了保证坯料在弯曲时不发生偏移,在设计时用4的孔为定位孔,用定料销定位。为了防止坯料转动,采用左右定位销定位。三、模具工作部分的尺寸和公差的确定 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口尺寸精度,模具的合理间隙值也主要靠刃口尺寸及制造精度来保证。正确决定模具刃口尺寸及制造公差,是设计冲裁模具的主要任务之一。在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下
13、列原则:l 落料件尺寸由凹模尺寸决定。故设计落料精度时,以凹模为基准,间隙取在凸模上。 l 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损,设计时,凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围的较小尺寸;设计冲孔时,凸模基本尺寸则应取工件尺寸公差范围的较大尺寸。这样,在凸、凹磨损到一定的程度的情况下,仍能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。l 确定冲模刃口制造公差时,应考虑制件的公差要求。如果对刃口尺寸精度要求过高(即制造公差过小),会使模具制造困难,增加成本,延长生产周期;如果对刃口尺寸精度要求过低(即制造精度公差过大),则生产出来的制件可能不合格,会使模具的寿命降低。若制件没有标注公差,则对于非圆形件按国家标准
14、“非配合尺寸的公差数值”IT14级处理,冲模则可按IT11级制造;对于圆形件,一般可按IT7IT6J级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差,落料件上偏差为零,下偏差为负;冲孔件上偏差为正,下偏差为零。1)、 计算落料凸、凹模的刃口尺寸:本制件为简单的轴对称图形,故按配作法计算凸、凹模刃口尺寸。根据凸、凹模刃口尺寸计算公式,先计算出落料凹模刃口尺寸课本p35式子3-3,3-4 冲孔 =(dmin) =(Zmin)=( dminZmin) 式中 DA落料凹模的基本尺寸mmDT落料凸模的基本尺寸mmDmax落料件最大极限尺寸mmZmin凸凹模最小初始双面间隙mmT凸模制造下偏差,
15、可查表3-6,或取T0.4(ZmaxZmin)A凹模制造上偏差,可查表3-6,或取A0.6(ZmaxZmin)冲裁件制造公差 x系数,为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸(落料时偏向最小尺寸,冲孔时偏向最大尺寸),X值在0.51之间,与工件精度有关。可查课本p36表3-7或按下列关系取值:当制件公差为IT10以上时,取x=1;当制件公差为IT11IT13时,取x=0.75;当制件公差为IT14时,取x=0.5。(1)落料 由课本p33表3-4 3-6 3-7得Zmin=0.070mm, Zmax=0.090mm,T=0.020mm, A=0.030mmX=0.75mm则Zmax-Zmin=(0.09
16、0-0.070)=0.020 mmT A=(0.020+0.030) =0.050mm0.020mm说明所取凸凹模公差不满足T AZmax-Zmin条件,此时可调整如下:T=0.4(Zmax-Zmin)=0.40.020=0.008mmA =0.6(Zmax-Zmin)=0.60.020=0.012mm将已知和查表的数据代入公式,即得:=(222-0.750.020) =221.985 mm=(222-0.07-0.750.020) =221.915 mm(2)冲孔 由课本p33表3-4 3-6 3-7得Zmin=0.070mm, Zmax=0.090mm,T=0.020mm, A=0.020
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