紫铜垫片倒装复合模设计毕业设计论文.doc
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1、河 南 工 业 职 业 技 术 学 院Henan Polytechnic Institute毕业设计(论文)题 目 紫铜垫片倒装复合模 班 级 模具1102 姓 名 李云龙 指导教师 张玉华 机械工程系2014届毕业生毕业设计任务书二O一四年九月姓名: 李云龙 专业: 模具设计与制造 班级: 模具1102 学号: 1012101010 设计题目: 紫铜垫片倒装复合模 冲压件简图:冲压件主要技术要求: 形状和尺寸:冲压件的形状和尺寸需符合冲压件产品图和技术文件; 表面质量:冲压件表面状况要求与所用的板料一致。在成型过程中允许有轻微的拉毛和小的表面不平度,但不得影响下道工序及总成的质量; 毛刺:经
2、剪切或冲裁的冲压件一般都有毛刺。毛刺的允许高可按EQY8588冲压件毛刺高度 的规格 冲切面:冲切面的状况一般不作规定; 热处理:冲压件在冲压成型和焊接后,一般不进行热处理;指导老师(签名): 2013年 10月 1日前 言近年来随着我国模具工业的迅猛发展,模具零件的标准化、专业化和商品化工作,已具有较高的水平,取得了长足的进步。自1983年全国模具标准化技术委员会成立以来,组织专家对模具标准进行制定、修订和审查,共发布了90多项标准,其中冲模标准22项、塑料模标准20余项。这些标准的发布、实施,推动了模具行业的技术进步和发展,产生了很大的社会效益和经济效益。模标准件的研究、开发和生产正在全面
3、深入展开,无论是产品类型、品种、规格,还是产品的技术性能和质量水平都有明显的提高。中国模具行业发展规划提出:模具标准件要扩大品种、提高精度,达到互换。其中主要品种,如模架、导向件、推杆、弹性元件等,要实现按经济规模大批量生产。2005年模具标准件使用覆盖率达到60%,2010年达到70%以上(其中大型模具60%零件实现标准化),基本满足市场需要,模架、导向件、推杆、推管、弹性元件、标准组件、小型标准件(如标准凸凹模、浇口套、定位圈、拉钩等)和热流道元件是发展重点。可见模具标准化及模具标准件方面之艰巨任务和美好前景。中国模具工业协会标准件委员会提出的模具标准化工作的指导思想是:标准化是基础。本次
4、设计是参考了众多参考文献及专业资料的规范要求编写而成。本设计主要介绍片装弹簧冲压级进模。本设计共分5章,主要包括材料工艺分析和成形性能、冲压工序特点和工艺计算、模具总体结构设计、模具主要零件结构设计及工艺性分析等。另外,还附有毕业设计任务书、论文评阅表、答辩小组成员表、部分模具零件冲压工艺过程卡、装配图、零件图。导师张玉华曾在编写及内容安排提出不少有益的意见。在此,谨向尊敬的导师表示真诚的感谢和崇高的敬意!由于本人知识水平和能力的有限,在设计的过程中难免存在很多的纰漏和不足之处,恳请个各位老师的批评与指正。摘要冲压是在室温下,利用安装在压力机上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而
5、获得所需零件的加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工,且主要采用板料来加工成所需零件,所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一,是一种材料成形工程技术。在冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺设备,称为冲压模具(简称冲模)。冲模在实现冲压加工中是必不可少的工艺装备,与冲压件是“一模一样”的关系,若没有符合要求的冲模,就不可能生产出合格的冲压件;没有先进的冲模,先进的冲压成形工艺就无法实现。在冲压零件的生产中合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。本设计主要介绍紫铜垫片落料冲孔倒装式复合模。本设计共分
6、三章,主要包括冲裁件的工艺性分析、冲裁件冲压工艺方案和模具结构形式的确定、冲裁件的排样和利用率、冲压总力计算和模具压力中心的确定、工作零件刃口尺寸计算、工作零件结构设计、其他零部件设计、模具闭和高度的计算、冲压设备的选择、零件图和装配图的绘制和模具的试模和调试等。另外,还附有毕业设计任务书、部分模具零件冲压工艺过程卡以及模具结构工序卡、零件冲压工艺卡、装配图和零件图。关键词: 落料 冲孔 模具结构 目 录前 言0摘要0一、 工件的工艺性分析21.1冲压件的工艺性分析31.2冲裁工艺方案的确定3二、 主要数据的计算52.1 排样方案的确定及计算52.2冲压力的计算82.2.1 落料力82.2.2
7、 冲孔力82.2.3 冲裁时的推件力和卸料力及压力机的选择92.3模具压力中心的确定112.4 冲模刃口尺寸及公差的计算122.4.1 冲孔部分132.4.2 落料部分142.4.3 孔心距15三、 模具结构及模具零件的设计163.1模具类型的选择163.2定位方式的选择163.3卸料装置与推件装置的选取183.4导向方式的选择193.5工作零件的设计193.5.1 凹模外形尺寸的确定193.5.2 凹模结构形式的选择203.5.3 冲孔凹模选用213.5.4 凸模固定形式的选择213.5.5 凸模结构尺寸223.5.7 模架及其他零件的设计23四、 闭模高度的计算25致 谢27绪论模具工业作
8、为一种新兴工业,它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率,以及保证较高的加工精度等特点,在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一,其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电、通信等行业的零部件的成形的加工。据国际生产技术协会预测,到本世纪中,机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要有模具来完成加工。因此,冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。目前,我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的
9、差距,导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。随着工业产品质量的不断提高,冲压产品生产正呈现多品种、少批量,复杂、大型、精密,更新换代速度快的变化特点,冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化,随着计算机技术和制造技术的迅速发展,冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规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)技术转变。本次毕业设计的目的是对所学知识的全面总结和运用,巩固和加深各种理论知识灵活运用。目标是通过这次毕业设计,可以很好的培养独立
10、思考,独立工作的能力,为走上工作岗位从事技术工作打下良好的基础。此次毕业设计课题为片装弹簧冲压级进模。首先对片装弹簧的冲压工艺进行了分析,介绍了片装弹簧冲压级进模结构设计的要点,同时编制了片装弹簧冲压级进模的制造工艺和装配工艺。一、 工件的工艺性分析零件简图 :如图1.1所示工件名称 :紫铜垫片生产批量 :大批量材 料 :紫铜厚 度 :0.5 图1.1零件图1.1冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。在一般情况下,对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。此工件只有
11、冲孔和落料两个基本工序,材料为紫铜,紫铜有较好的塑性,很容易进行冷热加工,适合冲裁。工件结构比较复杂,尺寸全部为自由尺寸,作为普通冲裁,其经济精度一般在IT12IT14级,取落料精度为IT14级,冲孔精度为IT13级。1.2冲裁工艺方案的确定该工件包括冲孔、落料两个基本工序,可以有以下三种方案:方案一:先落料,后冲孔,需要两套模具,采用单工序模生产;方案二:落料冲孔复合冲压,采用复合模生产,需要一套模具;方案三:冲孔落料级进模,需要一套模具。三种方案比较见表1.1表1.1三种方案的比较 模具种类比较项目单工序模复合模连续模冲件精度较低高一般生产效率较低较高高生产批量适合大、中、小批量适合大批量
12、适合大批量模具复杂程度较易较复杂复杂模具成本较低较高高模具制作精度较低较高高模具制造周期较快较长长模具外形尺寸较小中等较大冲压设备能力较小中等较大工作条件一般较好好由于这样一个工件按单工序模具来加工,则需两个工序,即需要两套模具,两台设备,模具制造费用大,生产效率低,且不容易保证尺寸精度,操作不便,也不够安全。所以方案一不合理。若采用模具级进则模具制造难度加大,工件的尺寸也不容易保证。生产效率也不高,所以方案三也不合理。而采用复合模制冲件时,由于这个工件的结构不太复杂而且轴对称,复合模的成本不是太高,制造的难度也不大,容易保证尺寸的精度,操作也方便,安全性好,生产效率高。所以综合考虑,对以上三
13、种模具特点的比较后,方案二比较合理。所以采用方案二的复合模。二、 主要数据的计算2.1 排样方案的确定及计算在冲压生产中,节约和减少废料具有重要的意义,在模具设计中,排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作,排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等,所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。冲裁所产生的废料分为两种,一是工件的各种内孔产生的废料,它取决于工件的形状,一般不能改变,称为设计废料;二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾而产生的废料,它取决于冲压方式和排样方式,称为工艺废料。提高材料利用率最主要的途径是合理排样
14、使工艺废料尽量小,另外在满足工件使用要求的前提下,适当的改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。排样时,工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边,搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度,以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽,浪费材料;搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲,可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断,有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口,从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关: 材料的力学性能。硬材料可小些,软材料的搭边可要大些。 工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时,搭边要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。 送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边
15、值可以取小些。常用的排样方法有三种: 有废料排样:指沿工件全部外形冲裁,工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边,此种排样的缺点是材料利用率低,但有了搭边就能保证冲裁件的质量,模具寿命也高。少废料排样:指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁,只有局部搭边的存在。无废料排样:指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在,模具刃口沿条料顺序切下,直接获得工件。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差,模具寿命不高,但这两种排样可以节省材料,还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法,按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、
16、混合排、多行排等形式。总上所述排样如图2.1所示。表2.1 搭边值表料厚手送料自动送料圆形非圆形往复送料11.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.535443由表2.1 确定搭边值表根据零件形状两式件间按矩形取搭边值=1.5,侧边取搭边值=1.2。条料的送料步距按下式: (21) 式中 送料步距(); 最小搭边值();则步距:=63.79+1.565条料宽度按下式: 2-2其中为冲裁件宽度方向的最大尺寸;为导料板与最宽条料之间的间隙查表取。表2.2导料板与最宽条料之间的间隙表条料厚度无侧压装置条料宽度100以下1002000.50
17、.50.50.510.50.5230.50.5340.51450.51导料板间的距离为44。图2.1 排样图2.2冲压力的计算2.2.1 落料力材料的抗剪强度 =240 2-3 其中 冲裁力 冲裁周边长度 材料厚度 材料抗剪强度 系数 2.2.2 冲孔力中心孔: 2个小孔: 2.2.3 冲裁时的推件力和卸料力及压力机的选择表2.3卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料纯铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢材料厚度0.10.060.0750.10.140.10.50.04500550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.5
18、6.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03查表2.3 序号1的凹模刃口形式,则 个故 (2-4)=673.608 2-5查表选取国产250开式压力机其最大装模高度为270 最大装模高度为220模柄孔尺寸为直径40,深度为60工作台尺寸左右为560、前后370模柄孔孔尺寸:直径40、深度60mm立柱间距离:150最大斜角3002.3模具压力中心的确定对于级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模,必须求出冲压力合力的作用点即压力中心。模具的压力中心应与模柄的轴线重合,否则会影响模具及压力机的精度和寿命。一切对称冲裁件的压力中心,均位于其轮廓图形的几何中心点上。对
19、于该工件,由工件形状可知压力中心位于圆心上。如上图1.1根据图形分析,因为工件图形对称, 所以该工件的压力中心为该工件的中心。 2.4 冲模刃口尺寸及公差的计算因冲模加工方法不同,刃口尺寸的计算方法也不同,基本上可分为两类:(1)按凸模与凹模图样分别加工法:它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单,精度容易保证,所以采用分别加工。(2)按凸模与凹模配作法加工:常用于冲制复杂形状的冲模。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证,工艺比较简单,不必校核的条件,并且还可以放大基准件的制造公差,使制造容易。表2.4 初始双面间隙、材料厚度/08、10、3509M2、Q2
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