毕业设计论文汽车油箱口的冲压工艺及冲压模具设计.doc
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1、西华大学毕业设计说明书 摘 要本论文设计了汽车油箱口的冲压工艺及冲压模具。进行了零件形状,尺寸精度等冲压工艺性分析。在工艺计算的基础上,确定了本零件的冲压工序为:落料、拉深、反拉深、冲孔、翻边、切边。分析和比较了不同工艺方案,确定用落料正反拉深复合模、冲孔模、翻边模、切边模来生产该零件。本设计进行了3副模具(落料正反拉深模、冲孔模、水平切边模)结构和类型的选择,以及模具相关尺寸的计算。设计和选择了模具总图和工作零件图,绘制了模具装配总图和部分零件图,并编写了设计说明书。【关键词】 冲压、工艺设计、模具设计、汽车油箱口AbstractThe press process and molds to
2、produce the orifice of car oil tank are designed in this paper. The characteritics of workpiece, such as shape, size tolerance, are analyzed. Based on process calculation, the procedures of the workpiece are determined as follow: blanking, drawing, reverse-redrawing, punching, hole-flanging, triming
3、. The advantages and limitations of several different scheme are analyzed and compared. A blanking-drawing compound mould, a punching mould, a hole-flanging mould and a triming mould are used to produce this workpiece.The type and the structure of 3 moulds ( blanking-drawing compound mould, punching
4、 mould, triming mould ) are designed and chosen. The necessary size colculation is proceeded. The general assembly drawings of moulds and the detail drawings of mould parts are designed, chosen and drawn by AutoCAD. The specification of press process and mould has been finished.【Key words】presswork,
5、 process scheme, mould design, orifice of car oil tank1前言国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,促使模具技术迅速的发展成为一门产业。 而冷冲压模具又是整个模具产业中的一个重要组成部分,它以冲裁、弯曲、拉深为基本内容,其中冲裁和拉深又是冲压中的重要部分。本次进行的冷冲压模具设计,是在通过大学全部基础课程、技术课程、以及大部分专业课程的学习之后所进行的毕业设计。其设计内容包括:零件的工艺性分析、零件工艺方案的拟定、排样形式、裁板方法、材料利用率计算、工序压力计算、压力中心的确定、压力机的选择、模具类型及结构形式的选择、以及模具零件
6、的选用和设计等。通过这次毕业设计的综合训练,提高自己分析问题、解决问题的能力,培养自己独立思考的习惯,并让自己掌握模具设计的一般步骤与方法,能够设计一般的冲压模具,为自己将来的工作奠定一个良好的基础。由于本人初次进行如此综合而全面的设计,经验不足,能力有限。故在设计中难免会存在不足之处,敬请各位老师给予指正。2冲压零件的工艺性分析该零件是用于汽车油箱上的油箱口(如图2-1所示)。采用2mm厚的T10钢板冲成,保证足够的刚度和强度。其外形主要尺寸60,36,R5,28均为IT14级,为IT12级,为了使零件安装后不影响使用,表面要求平整,无明显毛刺,无起皱。据零件的技术要求,进行冲压工艺分析,可
7、以认为:该零件形状属于旋转体,是截面为U形的双层壁筒形零件,且,都比较合适,工件尺寸不大,精度要求不高,形状简单,因此拉深工艺性比较好。由于要求精度较高,必须采用水平切边模切边,而60,36的精度要求不高,则采用一般精度的正反拉深模即可成型。图2-1 汽车油箱口3拟订冲压工艺方案3.1 毛坯计算 计算毛坯尺寸需要先确定翻边前的半成品尺寸,再计算各个拉深工序的零件尺寸。(1)、翻边毛坯计算 初步拟定为采用圆柱形凸模翻边,翻边前毛坯形状如右图所示,选,则允许的最大翻边高度可由以下公式计算:式中 由手册表5-5查得而由图3-1可知翻边高度为: 图3-1 预先拉深的翻边由上述计算可知 ,故可一次翻出所
8、需高度实际取 ,;则有则翻边毛坯零件的形状和尺寸如图3-2所示:图3-2 翻边毛坯零件尺寸(2)、 拉深件毛坯计算查手册表4-4可知无凸缘筒形件拉深修边余量,则由4.1.1翻边毛坯计算可知翻边前毛坯形状和尺寸如图3-2所示。由计算或查手册表4-9和4-11可得各线段的长度和重心位置如下: 图3-2 拉深毛坯计算 故可得: 则综上述计算可得: 3.2 拉深次数计算(1)、拉深62计算由 查冲压资料需要使用压边圈 ,且由公式,可计算得: 则拉深高度可由以下公式计算: 图3-3 外部拉深62计算 则 , 查手册表4-18得无凸缘件用压边圈拉深次数 又由手册表4-5查得 取而 则 修正后取 (2)、拉
9、深38计算由 , 查冲压资料知可不用压边圈 图3-4 内部拉深38计算又由 , 查冲压资料可知拉深次数为 查冲压资料可知无凸缘筒形件不用压边圈拉深时拉深系数 则 故可一次拉出修正后取 且可由以下公式计算凸、凹模圆角半径:3.3 拟定工艺方案(1)、确定总工序由以上计算过程及工艺分析得出成型该零件应有以下六道基本工序:落料 拉深62 拉深38 冲孔 翻边 切边(2)、提出工艺方案方案一、落料拉深62复合;拉深38冲孔20复合;翻边;切边方案二、落料正反拉深复合;冲孔;翻边;切边方案三、落料拉深62复合;拉深38;冲孔20翻边复合;切边方案四、落料拉深62复合;拉深38;冲孔;翻边;切边(3)、工
10、艺方案的比较及确定方案一、拉深内部38冲底孔复合时,它们的刃口不在同一平面内,而且磨损快慢也不一样。这会给修磨带来不便,修磨后要保持相对位置也有困难。而且,拉深凸模与冲孔凹模做在一起也会给修磨造成困难,从强度上来说凸凹的强度也难以保证。方案三、冲孔与翻边复合时也同样会遇到方案一中的修磨难问题,而且冲孔与翻边复合在一起时其冲孔凹壁教较薄,强度不够,易损坏。方案四、虽然解决了方案一和方案二的修磨问题,可是模具复合程度低,生产效率低,不适合大批量生产。方案二、落料、正反拉深复合在一起不仅各工作部分的强度可以得到保证,而且也提高了模具的复合程度,提高了生产效率适合于大批量生产。因此决定采用第二种方案。
11、4排样形式、裁板方法、材料利用率的计算4.1 排样的计算排样:指工件在条料,板料,带料上布置的方法。由于该零件的毛坯为圆形,从材料的经济利用及模具结构的合理性考虑,故采用有搭边值的直排样。查手册表2-1得 ;,采用手工送料 查手册表2-19得条料宽度(负向)单向偏差 图4-1 工件排样形式由以下公式计算无侧压时条料的宽度: 式中 由手册表2-21查得由以下公式计算导尺间距: 图4-2 无侧压冲裁故选择购买的钢板裁剪下料 4.2 利用率的计算及裁板方法的确定材料的经济利用可用材料的利用率指标来衡量,故对横排样和竖排样进行必要的利用率计算,以选取经济合理的排样方式剪裁下料。(1)、横排时:条数 条
12、 余每条个数 个 余则 故有 (2)、竖排时:条数 条 余每条个数 个 余 图4-3 钢材板料则 故有 由以上计算可知用横排样时利用率最高,故选择用横排样在剪板机上下料。5冲压工艺过程卡片6落料正反拉深复合模设计6.1 模具类型及模具结构形式的选择本模具采用正装的落料、正拉深62和反拉深38三工序复合模结构形式, 工件由下面的压边圈从正拉深凸模上刮下并带入正拉深凹模内,同时卡在上面的反拉深凸模上,再由推件装置推出。操作方便安全,且能保持较高的生产效率。由于采用了弹性压边装置,在拉深时将拉深坯料紧紧压住,故而可有效避免拉深时的起皱现象,提高了拉深质量。总压力为800KN,故采用后侧导柱模架即可满
13、足精度要求。由于板料较厚,故而采用固定卸料板卸料。落料正反拉深复合模结构如图6-1、图6-2所示:图6-1 落料正反拉深模(开模状态)图6-2 落料正反拉深模(合模状态)1-导柱 2、4、25、27-内六角螺钉 3-挡料销 7、12-凸凹模 8-托杆 9-下模座 10-落料凹模 11-压边圈 12-拉深凹模 13-导尺 14-卸料板 15-推件块 16、26-固定板 18-垫板 19-上模座 20-拉深凸模 21-卸料螺钉 22-推板 23-打杆 24-模柄 28-限位柱 29-导套6.2 模具的动作原理此模具为落料、正拉深62和反拉深38的复合模,初步决定采用曲柄压力机。在压力机曲柄向下运动
14、的过程中首先是落料凸模与落料凹模接触完成落料工序。此时,压边圈与板料接触,但并不是起到压边的作用。在落料工序完成后立刻就进入正拉深62工序阶段,此时压边圈起到压边的作用,可防止拉深过程中板料边缘起皱。压力机继续下行,在正拉深完成,即零件全部被拉入拉深凹模(如图件号12-拉深凹模)内直壁段时进入反拉深工序阶段。此时无压边力,且拉深凸模进入拉深凹模内12mm,至此压力机已经到达下死点开始做反程运动。在压力机的反程运动过程中压边圈在橡胶的弹力作用下紧贴落料凸模向上运动,将零件从拉深凸模上刮下,最后运动到与落料凹模刃口水平的时候与落料凸模分离。当压力机的滑块上升到一定距离时,滑块中的横梁达到上极限位置
15、,此时作用于打杆,使打杆又作用与推板,推板又将力传递给推杆(图中为件号21-卸料螺钉)推板带动推件块将零件从反拉深凸模外和正拉深凹模内推出。模具的导柱与导套在整个工作过程中一直紧密配合,在非工作过程时导柱与导套可分开。6.3 工序压力计算、压力中心的确定、压力机选择 (1)、压力计算由于模具采用固定卸料板卸料,则该工序有以下力:、落料力可按手册表235查得的公式计算:式中 取 由手册表87可查得正拉深力可按手册表485查得的无凸缘筒形件拉深力实用公式计算:式中 由手册表485可查得 取 由手册表87可查得压边力可按手册表48得筒形件用平毛坯第一次拉深时的压边力计算公式计算:式中 由手册表482
16、可查得 反拉深力可按手册表485查得的无凸缘筒形件拉深力实用公式计算: 式中 由手册表486得 取 由手册表87可查得(2)、压力中心的确定为了保证压力机和模具正常地工作,必须要使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜,引起凸,凹模间隙不均或导向零件加速磨损,造成刃口和其他零件的损坏,甚至还可能引起压力机导轨磨损,影响压力机精度。通常,对于简单而对称的工件,如圆形、正多边形、矩形,他们的压力中心与工件的几何中心重合。对于形状复杂的工件、多凸模及连续模的压力中心则需要计算。而本零件为简单而对称的圆形,故压力中心与其几何中心相重合。(3)、压力机的选择这一工序
17、的最大总压力在离下死点62mm处就需达到:参考课本曲柄压力机许用压力曲线和材料成型设备开式压力机规格可选择800KN的开式曲柄压力机。查得开式压力机的相关数据如下:公称压力 /KN800发生公称压力时滑块距下死点距离 /mm9滑块行程 /mm130最大封闭高度 /mm380封闭高度调节量 /mm100工作台尺寸左右 /mm800前后 /mm540工作台孔尺寸左右 /mm380前后 /mm210直径 /mm260模柄孔尺寸(直径x深度) /mm60x756.4 模具工作零件刃口尺寸以及公差的计算(1)、落料凸、凹模刃口计算:查手册表2-5可得毛坯的公差 则毛坯尺寸 由于 则 故而可将凸凹模分开加
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