机械设计毕业论文紫铜垫片倒装复合模设计.doc
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1、郑郑州航空工业管理大学州航空工业管理大学郑州航空工业管理大学 毕 业 设 计题目 紫铜垫片倒装复合模设计 系别 机 电 系 专业 机械设计及其自动化 班级 机电0805班 姓名 111 学号 222 指导教师 333 日期 2010年12月 33设计任务书设计题目:紫铜垫片倒装复合模设计设计要求1.选择合理的冲裁工艺。2.确定正确的冲裁方案。3.计算相关的零件尺寸。4.完成合理的装配方案及冲压调试。设计进度要求第一周 搜集模具相关资料及前期准备工作第二周 模具基本类型与工作部分零件尺寸计算第三周 模具整体设计和绘制装配图第四周 模具主要零件图的绘制第五周 毕业论文的校核、修改第六周 打印装订,
2、准备答辩第七周 答辩 指导教师(签名): 摘 要模具生产的工艺水平及科技含量的高低,已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志,它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力,决定着一个国家制造业的国际竞争力。当今社会的进步和发展,使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求,然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来。因此,模具的发展与人们的生活关系越来越紧密。我们利用模具加工各种的工件,以便来满足人们的需要,模具的发展给我们带来了新的生活,新的时代。因此这次我们的毕业设计要求设计一个模具以便检验自己所学模具有关方面的知识是否牢固。由于产品的材料和工艺特性不同,生产用的设备也各
3、异,模具种类繁多,但用的最为广泛的大约有以下几种:冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模、窑业制品模、食品糖果模、建材用模等。其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。在这次设计中根据所给题目的要求,我首先对冲压件进行了分析,分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求,再从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看,选择了冲孔落料的方案。根据对零件的综合分析,在本人这次设计中我设计的模具是倒装冲孔落料复合模,主要介绍的是模具的冲孔落料,冲压生产中应用最广泛的工序之一。由于材料和厚度的原因,我采用的加工方法为:采用复合工序冲孔落料模进行
4、加工。关键词: 紫铜垫片、冲孔、落料、复合模 目 录摘 要II1 工件的工艺性分析11.1冲压件的工艺性分析11.2冲裁工艺方案的确定12 主要数据的计算32.1 排样方案的确定及计算32.2冲压力的计算52.3模具压力中心的确定82.4 冲模刃口尺寸及公差的计算83 模具结构及模具零件的设计133.1模具类型的选择133.2定位方式的选择133.3卸料装置与推件装置的选取143.4导向方式的选择163.5工作零件的设计164 闭模高度的计算235 模具总装图246 模具材料的选用257 模具的装配与检测267.1模具的装配267.2模具检测26结 论30致 谢311 工件的工艺性分析零件简图
5、 :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、
6、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
7、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。2 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
8、、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
9、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
10、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、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
11、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1002000.50.50.50.510.50.5230.50.5340.51450.51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
12、: 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0.10.060.0750.10.140.10.50.04500550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03查表2.3 序号1的凹模刃口形式,则 个故 (2-4) =673.608为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现,且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜
13、或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图2.2。图2.2阶梯凸模其凸模间的高度差与板料厚度有关即3 =, 3时=0.5.因此高度差=0.5。则最大冲压力: 2-5查表选取国产63开式压力机其最大装模高度为170 最小装模高度为130模柄孔尺寸为直径30,深度为50工作台尺寸左右为315、前后200,厚度40工作台孔尺寸:左右150、前后70、直径110立柱间距离:150倾斜角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
14、的几何中心点上。对于该工件,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、
15、3509M2、Q235Q34540、5065小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1160.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1800.1200.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1
16、800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表2.4 确定初始双面间隙、 的值: 设凸、凹模的制造偏差值分别按公式: (2-6) (2-7)其中T、A分别是凸、凹模的制造公差。2.4.1 冲孔部分取=0.004;=0.006.冲两小孔对于冲小孔转换为利用公式 (2-8) (2-9)其中 磨损系数的选取查下表2.5 是工件的公差值 表2.5磨损系数表工件精度IT10以上=1工件精度IT11IT13
17、=0.75工件精度IT14=0.5因孔的公差等级为IT13级,所以查上表得=0.75 则= 冲中心孔对于冲中心孔转换为采用第二中方法加工即配合加工。设以凸模为设计基准件,属于类第二类尺寸磨损后将会减小的尺寸按公式 (2-10) 其中 模具基准尺寸(); 工件极限尺寸();工件公差();则冲部分:对于 对于 凹模与凸模尺寸基本相同分别是20.2475、4.135、10.165不必标注公差,但要保证最小双面合理间隙值。2.4.2 落料部分对外轮廓的落料,由于形状较复杂,故采用配合加工方法当以凹模为基准件时,凹模磨损后刃口部分尺寸都增大,因此均属于A类尺寸第一类尺寸。它的基本尺寸及制造公差的确定方法
18、按公式 (2-11)其中 模具基准尺寸() 工件极限尺寸() 工件公差()其落料精度为IT14级,查公差表将尺寸、40 、80分别转化为、,查表2.5取x=0.5 则 该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制,保证最小双面间隙值为0.025。2.4.3 孔心距孔心距60查公差表将尺寸转化为, 磨损后尺寸基本不变,不必考虑磨损的影响,可直接按公式计算: 其中工件孔心距; (2-12) 凹模孔心距的公称尺寸;工件制造公差。则计算结果如下: 3 模具结构及模具零件的设计 3.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知采用复合冲压,但复合模又可分为倒装复合模和正装复合模,其各自的特点如下表表3.1
19、正装复合模与倒装复合模的比较序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求2操作不方便、不安全,孔的废料又打棒打出操作方法能装自动拨料装置即能提高生产效率又能保证安全生产。孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉3装凹模的面积较大,有利于复杂重建用拼块结构如凸凹模较大,可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板4废料不会在凸凹模孔内积聚,每次又打棒打出,可减少孔内废料的涨力,又利于凸凹模减小最小壁厚废料在凸凹模孔内积聚,凸凹模要求又较大的壁厚以增加强度。该冲件属于普通冲裁,精度要求不高又属于大批量生产,采用倒装比正装操作方便简单,生产效率较高,因此选用倒装复合模。3.2定位方式的选择 定位零件是用来保
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