支架零件模具设计与制造毕业设计论文 .doc
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1、摘 要目前的机械厂通常通过冲压成型的工艺进行进行零件生产,以提高生产效率,因而需要设计模具来满足,复合模具就是其中一种,该冲裁的设计难点主要是如何解决好零件中的小孔冲裁、确定模具结构、如何进行模具的制造及冲裁方案选定等,本文结合支架的特点,具体解决了冲裁方案的确定、模具结构选择、压力机的选择与校核、凸、凹模刃口尺寸计算及结构设计、定位方案设计、卸料方式的设计、模架的确定等一系列的设计工作并通过CAD绘图把设计的内容变为图纸,特别是对零件当中的小孔冲裁提出了具体解决方案,这个方案解决可为类似的零件模具设计提供现实的指导意义。目前该模具已经制造试冲完毕,交付工厂使用,效果良好,生产效率提高10倍以
2、上,成本降低5倍以上。关健词: 支架 复合模 小孔冲裁 模板 CAD 前 言支架零件是江苏南京熊猫机电制造有限公司某一型号机电产品中的一个支架,零件原来加工采用的是线切割,但随着该公司的产品销量扩大,线切割加工已不能满足生产需要,而且线切割加工成本较高,我第一次设计应用于生产的模具,该模具设计制造难点是如何解决好零件中的小孔冲裁,如何确定模具结构、冲裁方案,如何进行模具制造等问题,本文通过采取给小凸模加保护套、缩短凸模高度、同时采用卸料板作凸模导向等措施的解决了以往不能解决的小孔冲裁过程中小凸模易断问题;在模具结构上选用倒装复合模取代以往采用的正装复合模,这样废料不落在模具表面便于工人操作;在
3、模具制造过程中,为了提高凸模的韧性防止在使用过程中折断,采用Cr12MnV模具钢取代常规采用的Cr12模具钢,并采用真空热处理,硬度取HRC57-59;在装配过程中为了提高凸模的稳定性,凸模与凸模固定板的装配采用厌氧胶固定等措施,这些措施较好的解决了该模具设计制造难点,我感谢南京熊猫机电制造公司为我提供这次毕业实习机会。目 录 1、摘 要 1 2、前言 2 3、目录 4一、冲压工艺与模具设计 61、零件冲裁工艺性分析 6 2、确定冲压工艺方案 6 3模具结构的确定 7 4主要设计 7 5冲裁间隙的确定 7 6压力计算 7 7压力中心的确定及相关计算 8 8工作零件刃口尺寸计算 10 9主要零件
4、设计 12二、其他零件设计 151、垫板的选择 15 2卸料弹压装置 163、导料销、挡料销设计164、推件装置设计165、模架的确定 166、连接与固定零件 177、其它模具零件尺寸188、模架及其它零部件设计199、冲压设备的选择 1910、闭合高度校核 20三、主要零件制造工艺流程编制 21 1、落料凹模加工工艺流程 23 2、冲孔凸模加工工艺流程编排 24 3、凸凹模加工工艺过程编排 254、空心垫板加工工艺过程编排 265、凸模固定板加工工艺过程 276、推件块加工工艺过程 287、卸料板加工工艺过程 288、上下模座加工工艺过程 29四、结束语 30五、参考资料 31六、 致谢 3
5、2零件名称:支架生产批量:大批 材料:08F材料厚度:T=1.5mm一.冲压工艺与模具设计1、 冲压件工艺分析 该冲裁件的材料08F冷压钢板具有较好的冲压性能. 零件结构: 该冲裁件结构简单比较适合冲裁. 尺寸精度: 零件图上所有未标公差的尺寸全部为自由公差尺寸可看作IT14级尺寸精度较低普通冲裁完全满足要求.2、 工艺方案及模具结构类型 该零件包括落料冲孔两个基本工序可以采用以下三种工艺方案 先落料再冲孔采用单工序模生产. 落料-冲孔复合冲压采用复合冲压生产. 冲孔-落料连续冲压采用级进模生产.方案: 模具结构简单但需两套模具才能完成零件的加工生产效率较低难以满足零件大批量生产的需要由于零件
6、的结构简单为提高生产效率主要采用复合冲裁或级进模冲裁为了 更好地保证尺寸精度最后确定用复合模冲裁方式进行生产.3、模具结构的确定复合模的结构可分为倒装式与正装式复合模两个,在选择模具结构时要根据冲压件质量、生产批量、精度要求、方便操作等方面来确定。正装式结构与倒装式结构比较:正装式结构较适用于冲制材质比较软的或板料比较薄的平直度要求度较高的冲裁件,还可以冲裁孔边距离较小的冲裁件,便由于冲裁过程中冲片废料落在模具下模的表面,每次冲裁工人必需先清理废料操作不便,而且正装式结构需要三套卸料、顶料装置,制造装配不便。倒装式不宜冲裁孔边距离娇小的冲裁件,但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆
7、装置进行推件,卸件可靠,冲裁过程中的废料直接从模具下面被推出,便于操作,并为机械化出件提供了有利条件,故应用十分广泛。本设计初步确定选择倒装式结构,这种结构操作、维修较方便。4、 主要设计计算(1) 确定及其计算查冲压模具设计与制造表2.5.2确定搭边值两工件间的搭边a=2mm,工件边缘搭边a1=1.8mm采用侧置条料与导料板间间隙Cmin=1mm冲裁件面积A=105*14.5+32*8.5-3.14*(5.5/2)2+5.5*(105-86-7)=1768.3mm2条料宽度B=(D+2a1)mm=(105+2*2)mm=109mm步距S=23+1.8=24.8mm一个步距的材料利用率=A/B
8、S*100%=1768.3/24.8*109=63%5、冲裁间隙的确定凸、凹模具之间的冲裁间隙是冲裁过程的重要工艺参数。它对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等都有较大的影响,因此确定冲裁间隙非常重要,但严格说来,不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙值。一般冲裁间隙选取根据经验值来选用。电子、电器行业对制件断面质量和尺寸精度要求较高,一般选用较小间隙值。查表模具设计与与制造P70表2.3.3得Zmax=0.132mm,Zmin=0.24mm设计时初步选定间隙值为0.0086、压力计算 落料力F=1.3LtIb=1.3*105*2+(23-14.5)*2+23*2+
9、(105-86-7)*2*1.5*300=173745N 冲孔力F=1.3LtIb=1.3*3.14*5.5*1.5*300=10102.9N 卸料力F=KXF=0.045*173745=573358.5N 推件力F=NktF=9/1.5*0.55*173745=573358.5N 总压力F=F落+F孔+F卸+F推=173745+10102.9+7818.5+573358.5=765025N7、 压力中心的确定及相关计算 计算压力中心时先画出凹模型口图所示在图中将xoy坐标系建立在图示的对称中心线,图形分解成L1-L12组基本线段用解析法求得该模具的压力中心基本要素长度L/mm各基本要素压力中
10、心的坐标值xy105-7.25014.5052.523.57.2540.758.518.7526.753215.75138.518.75-349.57.25-27.754.55-52.5122.75-46.55.50-40.512-2.75-46.54.5-5-52.5合计271.52.17-2.18L总=L1+L2L12=105+14.5+23.5+8.5+32+8.5+49.5+4.5+12+5.5+12+4.5=271.5x0 =L1*x1+L2*x2+L12*x12/L总=105*(-7.25)+23.5*7.25+8.5*18.75+32*15.75+8.5*18.75+49.5*7
11、.25+4.5*5+12*2.75-12*2.75-4.5*5/271.5=590.25/271.5=2.17y0= L1*y1+L2*y2+L12*x12/L总=14.5*52.5+23.5*40.75+8.5*26.75+32*13-8.5*3-49.5*27.75-4.5*52.5-12*46.5-5.5*40.5-12*46.5-4.5*52.5/271.5=-591.475/271.5=-2.18 由以上计算可以看出该零件冲裁力不大,压力中心偏移坐标原点O较小,为便于模具的加工和装配模具中心仍选在坐标原点O若选用J23-80冲床计算的压力中心仍在压力机模柄孔投影面积范围内满足要求.
12、8、 工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙,配制冲孔部分以冲孔凸模为基准计算冲孔凹模按间隙值配制,既以落料凹模为基准凸凹模按间隙值配制,未标注尺寸的公差均按IT14J级确定. 零件外型: 1050-0.87mm 230-0.52mm 5.500.2mm R1.50-0.25mm R2.50-0.25mm 14.50-0.43mm 120-0.43mm 320-0.62mm零件内型: 5.5+0.120mm查冲压模具设计与制造表2.2.3得Zmin=0.132mm Zmax=0.24mm则Zmin-Zmax=(0.24-0.132)=0.008mm由公差表得5.50.
13、12mm为IT12级取x=0.5 基本尺寸及分类冲裁间隙磨损系数计算公式制造公差计算结果制造公差落料凹模Dmax0-=1050-0.87Zmin=0.132Zmax=0.24Zmax-Zmin=0.108mm制造精度为IT14级故X=0.5Dd=(Dmax-X)+/40/4Dd=104.565+0.21750相应凸模尺寸按凹模尺寸配做保证双面的间隙在0.1320.24之间Dmax0-=320 -0.62Dd=31.69.+0.1550Dmax0-=1.50-0.25Dd=1.375+0.1550Dmax0-=2.50-0.25Dd=2.375+0.06250冲孔凸模Dmin+0 =5.5+0.
14、30同上同上dD=(dmin+X)0-/4同上dD=5.650-0.0759、 主要零件设计 (1) 模采用整体凹模的凹模孔均采用线切割机床加工安排凹模在模架上的位置时要依据,计算压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合 凹模厚度H=kb=0.2*105=21mm 查冲压模具设计与制造表2.9.5得K=0.2凹模边壁厚C=(1.52)H(15mm)=31.542mm 凹模边壁厚C=40mm凹模长度=b+2c=(105+2*40)185mm凹模宽度=23+2*40=103mm凹模轮廓尺寸为200*125*18(mm ) 查模具设计指导表5-43将凹模板作成薄片形式并加到空心垫板后实为:200*1
15、25*14(mm)(2) 凸凹模尺寸: L=h1+h2+h=(18+16+20)mm=54mmh1-凸凹模固定板厚度 h2-卸料板厚度h-增加长度凸模进入凹模的深度凸凹模内外刃口间壁厚效核:根据冲裁件结构凸凹模内外最小壁厚为4.5mm,根据要求查冲压模具设计与制造表2.9.6该壁厚为3.8mm,即可故该凸凹模壁厚强度够,采用倒装复合模。凸凹模:它是复合冲裁中的一个特殊零件,内形刀口起冲孔凹模作用,其外形刃口起落料凸模作用,形按凸模设计,内形按凹模设计设计的关键是要保证内形与外形之间的壁厚强度。1)凸凹模内孔按一般凹模式设计,外形按一般凸模设计。2)如何保证内孔与外形之间壁厚的强度,厚太薄易发生
16、开裂。3)加强凸凹模强度方法:(1)增加有效刃口以外的壁厚。(2)采用正装式结构复合模,减少凸凹模模孔废料的积存数目,减少推件力。4)凸凹模设计的关键在于保证内形与外形之间有一定的壁厚,使凸凹模有一定的深度。5)对於不积累废料的凸凹模。其最小壁厚m为冲裁硬材料时m=1.5t冲裁称材料时m=t凸凹模最小壁厚选择凸凹模是复合模中同时具有落料和冲孔凹模作用的工作零件。他的内外缘均为刃口,内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑,其壁厚应受最小值限制。凸、凹模的最小壁厚与模具结构有关:当模具为正装结构时,内孔不积存废料,胀力小,最小壁厚可以小些;当模具为倒装结构时,若内孔为直筒形刃口形式,且
17、采用下出料方式,则内孔积存废料,胀力大,故最小壁厚应大些。(3)冲孔凸模采用台阶式凸模 把小凸模设计成台阶式凸模形式,台阶式凸模的优点:台阶凸模强度刚性较好,装配修模方便,其工作部分的尺寸由计算而得;与凸模固定板配合部分按过渡配合(H7/m6或H7/m6)制造;最大直径的作用是形成台肩,以便固定,保证工作时凸模不被拉出,另外这种结构冲小孔时稳定也好。推件块兼作小凸模导向。 为了提高小凸模的稳定性,增加刚度,可以把推件块设计好,使凸模与推件块之间按H7/h6配合,当作凸模的导向,可使凸模的刚度大为增加。 适当增加小凸模与凹模之间的间隙,把间隙由0.04增加到0.05。因客户对模具寿命要求比较高,
18、刃磨一次冲次达15000次以上,如果间隙过小,会增加冲裁力,冲裁力增加也会使小凸模的强度受影响,为此我特意查阅了西安交通大学张娴如教授论文冲裁合理间隙的探讨(选自电子工艺技术1981),张教授认为我们设计时所采用的间隙都取自手册,而手册上间隙值一般都取得较小,因此,在把所设计的零件控制在所符合的合理范围内,可以适当的提高间隙值,这样,削除了侧面摩擦引起的附加载荷,改善了细长凸模的稳定性,同时也会成倍的提高刃磨的冲次数,大大的提高模具寿命。 对于小凸模为了提高小凸模的刚度和韧性,对小凸模的材料及热处理也作了改变,用Cr12MnV模具钢的取代传统常采用的C r12,并采用真空热处理取代传统的普通的
19、热处理技术,因为在硬度的相同的情况下,用Cr12MnV制造的凸模比采用Cr12制造的凸模韧性高几倍。(常用模具材料及热处理技术1985,机械工业出版社)凸模长度L凸=h1+h2+h3=(18+12+14)mm=44mmh1-凸模固定板厚h2-空心垫板厚h3-凹模板厚查模具设计与指导表5-27,d=5.5mm得D=8mm D1=11mm L=44mm三、其他零件设计1、 垫板的选择 垫板的作用是直接承受凸模的压力以降低模座所承受的单位压力防止模座被局部压陷从而影响凸模的正常工作是否需要用垫板可按下式效核P=FZ/A=10102.9/(5.5/2)2*3.14=425NP-凸模头部端面对模座单位压
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