毕业设计(论文)垫片冲裁复合模的设计.doc
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1、 南 京 工 程 学 院 专 接 本毕业设计说明书(论文)作 者: 学 号: 学院(系、部): 精密制造工程系 专 业: 数控加工与模具设计 题 目: 垫片冲裁复合模的设计 指导者: 评阅者: 2014 年 4 月 南 京摘要 由于当代计算机技术和制造技术的飞速发展、不断提高的工业产品质量,冲压模具设计与制造技术正在转变成由手工设计、依靠人工经验和传统的机械加工技术向以计算机辅助设计(CAD)、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术。本次毕业设计以垫片为研究对象,通过CAD绘图,来设计了模具主要工作零件和模具的总装配图。本次设计的模具将落料、冲孔两步工序集成
2、在一起进行,具有操作方便、一次成形、生产效率高的特点;计算合理的凸凹模间隙、设计最佳的模具设计结构并且完成对工件的加工;研究了零件冲压复合模具的整体结构及其工作原理。为保证冲裁件的加工质量,对复合模具加工中会出现的问题,以及冲裁件的质量进行了详细的分析和处理方案。本次设计的思路对其他类似冲裁零件提供了参考价值在本次毕业设计中,利用CAD软件对模具进行设计,是一次对曾经学习过的知识的全面总结和使用,是加强和加深各种理论知识熟练运用的实践过程。关键字: 冲压模具 垫片 复合冲裁模 CAD SUMMARYWith the rapid developmentof computer technology
3、 and manufacturing technology,theindustryto improve the quality of the products,stampingdie design andmanufacturing technology isby hand design,rely on artificial experience and conventionalmachiningtechnology to the computer aided design(CAD),CNC machining,CNCmachining is the core of the computerai
4、ded design and manufacturing(CAD/CAM)technicaltransformation.The graduation design ingasketas the research object,CAD designedcompound blankingdie based onthe assemblydrawing,the mainparts of the dieand mould.The dieblanking,punchingthetwo stepprocess is integratedtogether,has the advantages of conv
5、enient operation,amolding,high production efficiency;choosing properconvex die and theoptimum dieclearance,die structure designand finishmachining;Study on the partsstamping compounddiestructureand workingprocess.In order to ensure the process qualityof blanking,theattention points ofcompositemold d
6、esign and processingin engineering.The designprovidesthe basis of the study andreference value forothersimilar partsblanking process.In this graduationdesign,to mold designusing CAD software,is aknowledge ofthe comprehensive summary andthepractice process,isto consolidate and deepen theknowledge oft
7、he flexible use ofvarious theoriesKeyword: Stamping dies Gasket Compound Die CAD目录摘要2SUMMARY3第1章 引言5第2章 零件的工艺性分析72.1工件情况72.2 工件的工艺分析72.3确定工艺方案8第三章 主要数据计算93.1排样方案的确定及计算93.2冲压力的计算103.3选用压力机及其校核133.4工作零件刃口尺寸143.5模具凸、凹模及凸凹模尺寸及计算17第四章 模具结构及模具零件设计204.1模具类型及缷料方式分析204.2 定位方式与送料方式的选择214.3导向方式和模架选择21第五章 模具总装图
8、24第六章 模具材料的选用与冲裁质量分析256.1模具材料选择256.2冲裁质量分析25总结29参考文献30致谢31第1章 引言在现在的社会中,现代科学技术发展势头凶猛,在现代日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,都和模具有着不可磨灭的联系。模具的形状、加工质量和精度,决定了这些工具、产品和零件的各种要求和尺寸、精度。根据各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具的种类也是各种各样,最普遍的有铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。随着中国加入WTO,制造业的大方向也在向中国发展,模具产业有望迎来极大的增长。与其他行业相比,模具专业的从业人员的价值会随着从业年限和经验的
9、积累而不断提升,是一个真正的“越老越值钱”的行业。模具制造具有很多种形式、有复杂,也有简单的,但是他的适用性和实用性都是首屈一指的,故而模具工业被称之为“帝王工业”。模具是最基本的工艺设备制造业,其主要作用是改变、控制和限制材料,来形成所需要的形状,用模具来制造零件,生产效率会得到极大的提升,产品质量也会随之得到改善,同时也在低消耗、低成本中脱颖而出。国民经济的最基本行业是模具制造行业,是国际上公认的一个重要产业。通过模具生产技术水平的高低就可以看出一个国家制造业水品的高低,它是产品的质量,效益和新产品的开发能力的风向标。振兴我国的模具工业的发展,正在渐渐地的被广大人民所关注。早在1989年3
10、月颁布的关于当前产业政策要点的决定中,中国政府将机械工业技术改选序列的第一位列为模具。模具工业不仅是高新技术产业的一个重要组成部分,也是高新技术产业化的重要领域。在机械,电子,轻工,汽车,纺织,航空,航天等工业领域里,模具行业已经占据了很大的地位,是这些产业赖以生存的装备,这些领域中60%90%的产品的零件,组件和部件的生产加工都是由模具工业来完成的。市场的供需决定了模具制造的重要性,比如说以模具行业的最大市场汽车,摩托车行业为例子。在工业化的国家,汽车这个市场在整个模具市场拥有一半左右的市场。汽车工业在我国总体上保持了良好的发展势头,汽车的零部件,经济型轿车和重型汽车,汽车模具都是汽车行业的
11、重头,已在明确在汽车工业产业政策中。由于汽车车型的不断增加,往往一种汽车车型的模具就需要几千副,价值高达上亿元。为了满足市场的需求,汽车在换型时,大概80%左右的模具设备室需要更换的。中国摩托车产量位居世界第一,据统计,在中国摩托车上共有14种排量、80多个车型、1000多个型号。一辆摩托车的零件大概2000种,共计5000多个,要用到模具生产的零件有一般。一个型号的摩托车生产需要总价值1000万元的1000多副模具。在其他行业,如家电装饰建筑,电子、日用品、通讯行业等,也有一个庞大的模具市场。在如今这个信息化的时代,竞争异常激烈,原地踏步等于退步,我们要在模具这里得到好的成绩,我们就要做到最
12、好,做到走在别人前面。抓住机遇,不要放弃任何机会,发扬创新精神,提高模具水平,赶上大国的水平并且超越他,融入国际市场,所以,我们有两个方面要高度重视; 一:政府部门要加强对模具行业的重视,出台一些政策来扶持我国的模具行业的发展。国际上的模具大国,在模具行业发展初期,政府都对他们提供了很大的援助和支持。就中国实际情况看,对于国内没有能力生产的需要进口的精密模具生产设备,应该降低税收,对模具行业进行有优惠的政策,让国外高端模具制造设备同中国多多做出交流。 二:市场在发展,模具行业也不能落后,在如今材料多样化的时代,对模具的要就越来越高。为了满足市场的要求,我们不仅要改善现有的模具制造水平,还要努力
13、创新,发展新型的模具制造形式,来跟上时代的潮流。在科学发展观指导下,国内模具企业正在茁长成长。做好十分的努力,打好基础,做足功夫,在未来的模具行业创造一片天地。走新型的发展路线,摒弃旧观念,早日与模具大国走到同一条起跑线。第2章 零件的工艺性分析2.1工件情况如图1-1所示零件,零件带有冲孔和圆弧,尺寸较大其生产要求如下:生产批量:大批量生产(未提出,设计中按照大批量生产设计)材料:Q235材料厚度:2mm图2-1 零件图2.2 工件的工艺分析2.2.1零件的尺寸精度分析:如图所示的零件图,该零件具有对称的外形尺寸,有弧形和圆形,测量最大点距离为80x20,都没有标注公差,则用IT14即可满足
14、制件的精度要求,所以使用一般精度的模具也可以满足零件的尺寸精度要求。2.2.2零件结构工艺性分析:零件形状结构很简单、对称又规则,普通冲裁就可以满足加工条件,经济实用,加工简单。2.2.3零件材料分析零件材料为Q235钢,表示钢的屈服强度不低于235MPa,旧牌号叫做A3钢。是普通结构钢中的“大路货”,是国产钢材中应用最为广泛的钢。它的特点是,塑性好,适合于制作各种型材,如板材、角钢、槽钢、工字钢等;同时它的焊接性能优良,适合于制造各种焊接结构。综合以上分析,得到最终结论:该制件可以用冲压生产的方式进行生产。2.3确定工艺方案2.3.1工艺方案由零件图可知,该制件有外形落料和内孔两种冲压工艺,
15、设计模具时可以采用两套单冲模的组合或者复合模、级进模进行制件加工。如果采用两套单冲模设计,则要考虑第二套模具中工序件的定位问题;如果采用级进模,制件产量又达不到经济性要求,制件从使用上也需要保证内外一次性成型,所以,在设计上采用复合模进行加工。2.3.2确定工艺方案.该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种:方案一、单工序模具:这类模具适合中批量的零件的制造,但是如果采用单工序模,需要用到的模具数量很庞大,生产效率也低,费用比较高,不合理;方案二、:复合模具:适用性很高,加工出来的零件精度和平直度都不错,生产效率很高,结构也不是很复杂; 方案三、
16、级进模:主要适合大批量生产的零件、冲裁精度很高,冲裁件孔与孔、孔与边缘尺寸较小时使用,模具结构复杂。综上所述可选方案二复合模。第三章 主要数据计算3.1排样方案的确定及计算排样的确定:排样是指需要冲裁的制件在条料板或者带料板上的放置方法,合理的排样方法,可以简化冲裁顺序,提高冲裁件的质量,提升模具寿命,最重要的就是,可以提高材料的利用率和提高生产效率。该制件尺寸比较大,结构和能简单,所以,采用单排直排的排样方案比较合适。根据直排的排样方式以及制件的规则形状,我们选用第一种和第二种都可以,最后决定的因素还是原材料的宽度,所以这个设计任意选用了一种,即第二种。附图:图3-1图3-1 排样搭边值的确
17、定:通过模具设计手册查得:制件厚度为2mm时工件间搭边最小值1.2mm,沿边搭边最小值=1.5mm,经取整搭边值均取1.5mm,所以送料步距h=80+2=82 (mm);条料宽度B20+2+224(mm);已知制件面积如图3-2图3-2 制件面积通过三维图的直接测量得到制件面积S1229.89mm。一个步距的材料利用率为: 1229.89/(2482)100%62.5%3.2冲压力的计算在一次完整的冲裁过程中,冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。选择压力机、设计冲裁模和校核模具强度都是以冲压力为基础的。冲裁力是冲裁时材料对模具的最大抵抗力,它的变化时随着凸模进入板料的深度进行变化的
18、。通常说的冲裁力是指冲裁过程中的最大值,它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口模具冲裁时,冲裁力F一般按下式计算:FKLt式中 F冲裁力(N); K系数,模具间隙值的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数,一般取K=1.3。 L冲裁周边长度(mm); -材料抗剪强度(MPa)。卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的,在选择设备的公称压力或设计冲模时,应分别予以考虑。影响这些力的因素较多,主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。所以要准确地计算这些力是困难的,生产中常用
19、下列经验公式计算:式中 n同时卡在凹模内冲裁件(或废料)数,n=h/t(h为凹模洞口的直刃壁高度;t为板料厚度) K、K、K-分别为卸料力、推件力和顶件力系数,如图3-3所示:图3-3根据上述进行综合计算测量外边总长度为184.57mm,如图3-4图3-4外边总长测量内周总长度为43.98mm,如图3-5:图3-5内周总长得到了需要冲裁边界的长度,就可以进行冲压力的计算,冲压力的计算见表3-1 表3-1 冲压力的计算已知制件外边(落料)周长L184.57mm(由零件图测量);内部周长L43.98mm(由零件图测量); =368MPa;t=2mm;K=1.3类别 计算过程 结论冲裁力落料FKLt
20、=1.3*184.57*3682177(kN) 177kN冲孔FKLt=1.343.98368x242(kN) 42kN模具采用弹性缷料和逆出缷料等方式,K0.0250.06;K0.06;K0.05缷料力FK F0.031775.31(kN) 5.31kN推料力FnK F30.05426.3(kN) 6.3 kN由于本套模具使用弹性卸料版卸料,所以总冲压力的计算公式为:FF+ F+ F177+42+5.3+6.3230.6(kN)23tf3.3选用压力机及其校核3.3.1压力机的选用援用一台合适的压力机,要考虑很多的方面,比如要完成的冲裁工艺性质、生产批量的大小、制件的几何形状尺寸还有精度。开
21、放式曲柄压力由于成本低,可以从三个方向的优势来进行操作,虽然他的刚度比较低,但在应用于中小型冲压件,折弯件,拉伸件的生产中,占据很有利的位置。 封闭曲柄压力机的优势是刚性好,精度高,但是操作不是很方便,主要是用于大中型制件的生产。 双动曲柄压力机有两个滑块,压边可靠,易于调整,用于大中型绘制更复杂的零件生产。综合考虑,采用开式曲柄压力机。根据总的冲压力(23tf)结合工厂实际生产条件,确定采用扬州锻压机厂生产的JL21-45A-SM压力机。其主要参数如下:公称压力:450kN(60tf)滑块行程:11.5100mm最大封闭高度:270mm工作台尺寸:870mm3.3.2压力中心因为该制件的形状
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