毕业设计(论文)-安全带卡扣复合模设计【含全套CAD设计图纸】.doc
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1、优秀毕业设计,全套设计需要图纸加 QQ97666224 安全带卡扣复合模设计 摘 要 本次设计为汽车安全带卡扣的冲压模具设计,设计了一套冲孔、落料的级 进模具。经查阅资料,首先要对零件进行工艺分析,经过工艺分析和对比采用 冲孔落料工序,通过冲裁力、推料力、卸料力等计算,确定压力机的型号。再 分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出设计的模具类型 后将模具的各个工作部件设计过程表达出来。本模具性能可靠,运行平稳,提 高了产品质量和生产效率,降低劳动强度和生产成本。 关键词:安全带;卡扣;复合模;设计 I 目 录 1 绪论1 2 工艺分析3 2.1 材料分析 3 2.2 零件结构 3
2、 2.3 尺寸精度 3 3 冲裁方案的确定5 3.1 冲裁工艺方案的确定 5 3.2 冲裁工艺方法的选择 5 4 模具总体结构的确定7 4.1 模具类型的选择 7 4.2 送料方式的选择 7 4.3 定位方式的选择 7 4.4 卸料方式的选择 7 4.5 导向方式的选择 8 5 工艺参数计算9 5.1 排样方式的选择 9 5.1.1 搭边值的确定10 5.1.2 材料利用率的确定11 5.2 冲压力的计算 .12 5.2.1 总冲裁力的计算13 5.2.2 卸料力、推件力的计算14 5.2.3 总冲压力的计算15 5.2.4 初选压力机15 5.2.5 压力中心的确定16 6 刃口尺寸计算.1
3、8 6.1 冲裁间隙的确定 .18 6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 .19 II 7 主要零部件设计.27 7.1 凹模设计 .27 7.1.1 凹模外形的确定27 7.1.2 凹模刃口结构形式的选择27 7.1.3 凹模精度与材料的确定27 7.2 凸模的设计 .30 7.2.1 凸模结构的确定30 7.2.2 凸模材料的确定30 7.2.3 凸模精度的确定30 7.2.4 凸模高度的确定31 7.3 凸凹模设计 .32 7.3.1 凸凹模外形的确定32 7.3.2 凸凹模材料的选取32 7.3.3 凸凹模精度的确定32 7.3.4 凸凹模壁厚的确定32 7.3.5 凸凹模洞口类型的选取
4、33 7.3.6 凸凹模尺寸的设计33 7.4 定位零件的选用 .34 7.5 卸料装置的选定 .35 7.5.1 卸料装置的选用 35 7.5.2 卸料螺钉的选用 35 7.5.3 卸料板外型设计 35 7.5.4 卸料板材料的选择36 7.5.5 卸料板的结构设计36 7.5.6 卸料板整体精度的确定36 7.5.7 卸料橡胶的选用36 7.6 推件装置的选定 .38 7.6.1 推件块的设计 39 7.6.2 推板的选用40 III 7.6.3 推杆的选用40 7.7 上下模座的选用 .41 7.8 连接及固定零件的选用 .41 7.8.1 螺钉与销钉的选用 41 7.8.2 模柄的选用
5、 42 7.8.3 凸模固定板的设计42 7.8.4 凸凹模固定板的设计 43 7.8.5 垫板的设计44 8 冲压设备的校核与选定.45 8.1 冲压设备的校核 .45 8.2 冲压设备的选用 .45 9 压力机的选用.46 10 模具结构简述47 结论.48 致谢.49 参考文献.50 1 1 绪论绪论 日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,大到机床的底座、机身外 壳,小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳,无不与模具有着密切 的关系。模具的形状决定着这些产品的外形,模具的加工质量与精度也就决定 着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具分 为了铸造模、锻
6、造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。 模具工业是制造业中的一项基础产业,是技术成果转化的基础,同时本身 又是高新技术产业的重要领域,在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的 “磁力工业” ;美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” ;德国则认 为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣 富裕的动力” ,同时也是“整个工业发展的秘密” ,是“进入富裕社会的原动 力” 。日本模具产业年产值达到 13000 亿日元,远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。如今,世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模 具工业的总产值中,冲压模具约占 50%,塑料
7、模具约占 33%,压铸模具约占 6%, 其它各类模具约占 11%。 随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展,冲压加工技术的应用愈来愈 广泛,模具成形已成为当代工业生产的重要手段。 冲压是利用安装在冲压设备(主要是压力机)上的模具对材料施加压力, 使其产生分离或塑性变形从而获得所需零件(俗称冲压件或冲件)的一种压力 加工方法。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素。冲 压是一种先进的金属加工方法,在国民经济的加工工业中占有重要的地位。与 机械加工及塑性加工和其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面 都具有许多独特的优点,主要表现如下: (1) 冲压一般没有切削碎料产生,材
8、料的消耗较少利用率高,一般为 70%85%,易实现机械化和自动化; (2) 在形状和尺寸精度方面的互换性较好。一般情况下可直接满足装配和 使用要求; (3) 冲压可加工的尺寸范围大、形状复杂的零件,而这些零件用其它方法 2 是不可能或很难得到的,如薄壳件; (4) 被加工的金属在冲压加工过程中产生加工硬化,金属内部组织得到改 善,机械强度有所提高,所以冲压件刚度强度较好; (5) 冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压材 料的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压件的质量稳定,互换性好, 具有“一模一样”的特征; (6) 在大量生产的条件下,产品的成本低,经济效益较高;
9、(7) 冲裁过程能耗较低。 由此可见冲压制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点。所以冲压 在现代工业生产中,尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越 来越多的采用冲压方法加工产品零件,如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航 空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中,冲压件所占的比重相当 的大,少则 60%以上,多则 90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法 制造的零件,现在大多数也被质量轻刚度好的冲压件所代替。有些机械设备往 往以冲压件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一。 工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的。不少国家(如美国、 日本等)模具工业产值己
10、超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的 发展趋势。钢带和钢板占全部品种的 67%,充分说明冲压这种加工方法己成为 现代工业生产的重要手段和发展方向。 冲压技术的发展特征是: (1) 冲压成形科学化、数字化和可控化; (2) 突出“精、省、净“三大优势; (3) 冲压成形可以实现全过程控制; (4) 产品从设计开始即进入控制,考虑工艺; 3 2 工艺分析工艺分析 图图 2- -1 安全带卡扣安全带卡扣零件零件 生产批量:大批量; 材 料:35 钢; 材料厚度:1mm; 未注公差:IT14。 2.1 材料分析材料分析 该冲裁件的材料为 35 钢,是优质碳素结构钢,具有良好的塑性、较高的强
11、 度、硬度,工艺性较好,适合此次零件设计。 2.2 零件结构零件结构 该冲裁件结构简单对称,孔的中心边缘与零件边缘的距离满足加工要求。 2.3 尺寸精度尺寸精度 由于本零件给定的精度都按生产所需经济精度要求 IT12 查表 2-2 得: 零件外形尺寸:、 0 0.12- R5 0 0.12- 3.6 0 0.18- R14 0 0.25- 44 零件内形尺寸:L7、W24、 12 . 0 0 R3.5 定位孔尺寸:130.18、70.15 根据零件图 2-1 可知内孔采用冲孔,零件的外形轮廓采用落料。通过查公 差等级表,我们发现普通冲裁能够满足零件精度要求。 4 表表 2- -1 标准公差数值
12、(摘自标准公差数值(摘自 GB/ /T1800.3- -1998) 公差等级 IT 2 IT 3 IT 4 IT 5 IT 6 IT 7 IT 8 IT 9 IT 10 IT 11 IT 12 IT 13 IT 14 基本尺寸 /mm /m/mm 3 36 610 1018 1830 3050 5080 80120 120180 180250 250315 315400 400500 1.2 1.5 1.5 2 2.5 2.5 3 4 5 7 8 9 10 2 2.5 2.5 3 4 4 5 6 8 10 12 13 15 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5
13、 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0
14、.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 5 3 冲裁方案的确定冲裁方案的确定 3.1 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上,根据冲裁件的特点确定工艺方 案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。 3.2 冲裁工艺方法的选择冲裁工艺方法的选
15、择 冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。 方案一:先落料,后冲孔。单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个 冲压工序的冲裁模。 方案二:落料冲孔复合冲压,采用复合模生产。复合冲裁是在压力机一次 行程内,在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。 方案三:级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序,排列成一定的顺序,在 压力机的一次行程中条料在冲模的不同位置上,分别完成工件所要求的工序。 其三种工序的性能见表 3-1。 表表 3- -1 单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能单工序冲裁、级进冲裁和复合冲裁性能 比较项目单工序模复合模级进模 生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量 冲压
16、精度较低较高较高 冲压生产率 低,压力机一次行 程内只能完成一个 工序 较高,压力机一次 行程内可完成二个 以上工序 高,压力机在一次 行程内能完成多个 工序 实现操作机械化自 动化的可能性 较易,尤其适合于 多工位压力机上实 现自动化 制件和废料排除较 复杂,只能在单机 上实现部分机械操 作 容易,尤其适应于 单机上实现自动化 生产通用性 通用性好,适合于 中小批量生产及大 型零件的大量生产 通用性较差,仅适 合于大批量生产 通用性较差,仅适 合于中小型零件的 大批量生产 冲模制造的复杂性 和价格 结构简单,制造周 期短,价格低 冲裁较复杂零件时, 比级进模低 冲裁较简单零件时 低于复合模
17、根据分析结合表 3-1 得出结论: (1)模具结构简单,但需两道工序两副模具,生产效率低,难以满足该零 6 件的大批量产量要求。 (2)只需一副模具,冲压件的形位公差精度和尺度精度容易保证,且生产 效率也高。尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状简单,模具制 造并不困难。 (3)也只需要一副模具,生产效率高,复合模的特点是生产效率高,冲裁 件的内孔与外缘的相对位置精度高,板料的定位精度要求比级进模低,冲模的 轮廓尺寸较小。由于零件的结构形状简单、级进模设计较复杂,制造较难。 为提高生产率,根据上述方案的分析与比较,该件的冲压生产采用第二种 为佳。 7 4 模具总体结构的确定模具总体结构
18、的确定 4.1 模具类型的选择模具类型的选择 按照复合模工作零件的安装位置不同,分为正装式复合模和倒装式复合模 两种,两种的优点、缺点及适用范围见表 4-1。 表表 4- -1 正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围 比较项目正装(顺装)式复合模倒装式复合模 结构 凸凹模装在上模,落料凹模和冲孔 凸模装在下模 凸凹模装在下模,落料凹模和冲 孔凸模装在上模 优点冲出的冲件平直度较高结构较简单 缺点 结构复杂,冲件容易被嵌入边料中 影响操作 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件 适用范围 冲制材质较软或板料较薄的平直度 要求较高的冲裁件,还可以冲制
19、孔 边距离较小的冲裁件 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件, 但倒装式复合模结构简单、又可 以直接利用压力机的打杆装置进 行推件,卸料可靠,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 正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件, 还可以冲制孔边距较小的冲裁件。倒装式冷冲模不宜冲制孔边距较小的冲裁件, 但倒装式冷冲模结构简单,可以直接利用压力机打杆装置进行推件,卸件可靠, 便于操作,故应用十分广泛。综上所述,该制件结构形状简单,精度要求较低, 孔边距较大,宜采用倒装式复合模。 由以上冲压工艺分析可知,采用复合模冲压,模具类型为倒装式复合模。 4.2 送料方式的选择
20、送料方式的选择 由于零件的生产批量是大批量,选用手动送料方式比较合理。 4.3 定位方式的选择定位方式的选择 定位包含控制送料进距的挡料和垂直方向的导料等。由于毛坯选择的是条 料,零件的精度不高,且采用的是手动送料方式,所以可以采用固定挡料销进 行送料方向的定位,采用导料销进行垂直方向的导料。 4.4 卸料方式的选择卸料方式的选择 8 钢性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工 件冲裁后卸料。 弹性卸料具有卸料与压料的双重作用,主要用在冲裁料厚 1.5mm 及以下的 板料,由于有压料作用,冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉 组成弹压装置。 因为工件料厚为 1m
21、m,卸料力一般,可采用弹性卸料装置。又因为是倒装 式复合模生产,所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 4.5 导向方式的选择导向方式的选择 方案一:采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线 上,所以上模座在导柱上滑动平稳。 方案二:采用后侧式导柱模架。由于前面和左右不受限制,送料和操作比 较方便。因为导柱安装在后侧,工作时,偏心距会造成导套导柱单边磨损对模 具使用寿命有一定影响。 方案三:采用四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。 常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模 架。 方案四:采用中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上
22、,导向平稳、准 确。只能一个方向送料。 (1) (2) (3) (4) (1)下模座 (2)导柱 (3)导套 (4)上模座 图图 4- -1 导柱模架导柱模架 根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式,为提高模具寿命和工 件质量,采用后侧导柱模架,操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于 9 前面和左、右不受限制,能满足工件成型的要求。即方案二最佳。 5 工艺参数计算工艺参数计算 5.1 排样排样方式的选择方式的选择 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小 材料消耗、提高生产率和延长模具寿命,排样是否合理将影响到材料的合理利 用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命
23、。 排样的方法有:直排、斜排、对直排、混合排 ,根据设计模具制件的形状、 厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案: 方案一:有废料排样。沿冲件全部外形冲裁,冲件与冲件之间、冲件与条 料之间都存在搭边废料冲件尺寸完全由冲模来保证,因此精度高,模具寿命高, 但材料利用率低。 方案二:少废料排样。因受剪裁条料质量和定位误差的影响。其冲件质量 稍差,同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命。但材料利用率稍高。 方案三:无废料排样。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边, 沿直线或曲线切断条料而获得冲件,但对材料利用率最高。 采用少、无废料排样法,材料利用率高,不但有利于一次冲程获得多个制 件
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