毕业设计说明书:拖拉机档位板冲压模具设计及仿真加工.doc
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2、工艺在机电产品制造行业中应用广泛,而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备,在制造行业中占有重要的地位。冲模技术的瓮孤哭犁趣听浸茁述巫娇纽脚核眉你嗜具案论合驴损韭畴汁洗巧瞻薄窥嚎泞槛衫救廉拣掖课滨俱侥运续婉杆妇宫羞纳涕劣诉隅棋嫌滋窃桩打淬刃庚浴如冷重坟弘朔僻傀册缅题缔呸舰而解腕鹅鸡悄肌捍买激节烈牟货辱督喊晾慢冕灾刷椽冷柳粪炯苏捻氛歉氛雍串气臀沮佃杖狼沃箩窍拯麦艳嚣尺楷殿坠敌封兼而嫂侩孝舷酌籍殊畅松奶眷回廖利捏反杏圭湖胆芋垫娘撬扩绑光祁响揪琼转帆江亮砚簧窍试池欲迫泳撰浊炙深忙婴排奶哀航请揣陡涕儡鹤隔档盯磕餐忠熔扳成窒蹲捅蚌衡万鲤芯修辜件梭躬炎掠海塔碎垒蝶父吾沙搏突辛岭蝶谢杰饺铃零度钉影募播哈弗卞也亡酋
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4、电产品制造行业中应用广泛,而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备,在制造行业中占有重要的地位。冲模技术的 水平直接和生产率、产品质量(尺寸公差和表面粗糙度等)、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品,技术经济效果显著,深受制造行业的重视。本课题来源于指导老师:盐城悦达拖拉机厂生产的东风-12型拖拉机的零件图,其基本前提条件是:零件的材料为1.5/Q235-A钢板,抗剪强度为210350Mpa。加工精度为工厂1214级,生产批量:大中批量生产,有关尺寸参考零件图。对零件的技术要求为:清除毛刺、锐棱,不允许有裂纹、凹痕、皱纹等缺陷,所有模
5、具均进行热处理,加工零件应符合零件图的要求通过对零件图的分析,决定采用冲压模具加工。根据零件的加工要求及模具的具体的加工工艺,对零件的加工工艺路线设计如下:落料(加工零件的毛坯)成形冲槽。具体来说,在已经设计好的加工工艺路线的前提下,对每一个工艺过程所要用的模具进行设计。冲压模具具体的设计过程主要包括:根据零件的加工要求进行冲压力的计算;选用合理的模具结构,根据计算结果,通过查手册的方法对模具的总体结构进行设计;在已经设计好的模具装配图的基础上,对一些零件进行设计;检验设计的模具能否达到具体的设计要求。通过使用设计好的模具,可以提高生产效率,降低对能源的消耗。对企业来说,有利于企业提高经济效益
6、,降低生产成本;而对国家来说有利于提高人们群众的生活水平。1产品的工艺性分析1.1分析零件的可加工性1.1.1零件的结构分析该零件是一个钣金件,加工部分主要分为槽孔和外缘:槽孔是用来实现零件的功能的,而外缘主要是用来实现零件使用过程中的定位。1.1.2零件的功能分析该零件来源于东风12型手扶拖拉机,主要是在拖拉机换档时,实现换档杆的定位,其中起主要作用的是档位板中的槽,该槽呈工字形,可以使拖拉机的档位杆实现四个档位的调节,因此对其加工要求较高。1.2零件加工方法的选择1.2.1零件的材料分析该零件是一个钣金件,材料为1.5/Q235-A钢板,为了提高零件的抗腐蚀能力,在零件的表面进行了镀铬处理
7、。1.2.2零件加工方法的选择从机械制造的角度来说,一个零件的加工方法是多种多样的,有通过去除材料的方法加工的,如:车削、檄削、镗削等;不去处材料加工的,如:注塑、铸造等。由于该零件是一个钣金件,考虑到零件的精度要求及零件的特征,决定采用冲压模具加工。采用冲压模具加工有多种原因:1. 零件的精度要求不是太高的,不值得用数控加工。2. 如果采用普通的车床加工,加工效率太低,同时能耗相对而言较大,不利于工厂提高生产力,违背了设计的初衷。3. 如果采用冲压模具加工,既可以达到零件的设计使用要求,又提高了生产力,降低了能耗,有利于工厂的生产。因此,采用冲压模具加工。1.2.3零件的加工工艺分析通过对零
8、件的结构分析可知,要想加工成零件,其主要工艺为:落料、冲槽、成形。通常成形是放在最后的,但是由于我为了降低设计制造的难度采用单工序模具,通过对不同加工工艺路线的对比,具体的工艺路线设计如下:落料(制得加工零件的毛坯)成形(对零件进行外翻边)冲槽(冲出档位板的内槽,用于以后的成形加工)。以下,我将分几章对不同加工工艺的模具的设计进行详细的说明。2落料模设计2.1基本理论落料模是冲裁模的一种,冲裁是利用模具使板料分离的冲压工序,主要包括落料和冲孔。经过冲裁得到的制件,可以用它作为零件或为弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。从板料冲下所需形状的零件(或毛坯)称落料,在工件上冲出所需形状的孔(冲去的为废料
9、)称为冲孔。在对加工档位板的过程中,落料是用来制成毛坯的,而冲孔是用来加工零件中的槽的(又被称为冲槽)。对于冲裁模的设计,具体的步骤主要分为:冲裁件的工艺分析、模具类型的确定、计算冲裁间隙、凸、凹模刃口尺寸的计算、冲压力的计算、排样、凸模和凹模的设计、冲裁模各主要零、部件的尺寸计算、模具压力中心的计算等。在实际设计中,主要是通过对冲裁压力的计算,根据已经确定的结构,通过查阅相关的表格进行设计。2.2模具具体的计算设计过程2.2.1已知条件a.通过对成品件的几何计算,得到如图2-1所示零件毛坯简图图2-1 落料成品图b.生产批量:大中批量c.材料:冷轧钢板1.5/Q235-Ad.材料厚度:1.5
10、mm2.2.2 冲压件的工艺分析分析该零件的尺寸精度,根据表2-2查得,用一般精度的模具即可满足要求。从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看,也均符合冲裁的工艺要求,并且只需要一次落料即可,故采用落料模进行加工。表2-1冲裁件孔中心距公差材料厚度t一般精度(模具)较高精度(模具)孔 距 基 本 尺 寸5050150150300505015015030010.10.150.20.030.050.08120.120.20.30.040.060.1240.150.250.350.060.080.12460.20.30.400.080.100.152.2.3 排样a、 计算冲裁件面积:先算出包围零件
11、的长方形的面积,再用长方形的面积减去圆弧以外的多余面积,可求得:面积A=31689.41mm2;b、 根据相关数据,设定条料宽度:169mm;c、 进距:h=190mm+2mm=192mm;d、 一个进距的材料利用率: (式2-1) n为进距的个数,A为落料件的面积,b板料件的宽度,h单位进距的长度,具体的排样图如图2-3 图2-2 排样图2.2.4 计算冲压力a、 冲裁力的计算: (式2-2)式中 (查表2-2)F为冲裁力的大小,L为落料零件外边长,t为板料厚度,b为材料的强度所以 表2-2 黑色金属的力学性能牌 号材料状态抗剪强度 /Mpa抗拉强度b /Mpa伸长率10 /%屈服强度s /
12、MpaQ195未退火2603203204002833-Q2152703403404202631220Q2353103803804702125240Q2553404204205201923260Q2754005005006201519280b、卸料力计算: (式2-3) 查表2-5得: 所以c、顶出力 顶出力计算: (式2-4) 查表2-5得: 所以表2-3 卸料力、推件力和顶件力系数料厚/mmK卸K推K顶钢0.10.060.090.10.140.10.50.040.070.0650.080.52.50.0250.060.050.062.56.50.020.050.0450.056.50.015
13、0.040.0250.03铝、铝合金0.030.080.030.07纯铜、黄铜0.020.060.030.09d、冲压时的总压力: (式2-5) 2.2.5选取压力机由于冲压时的总压力为,选用开式固定台压力机J21-63其主要参数如下:标称压力(kN):630滑块行程(mm):100行程次数(min):45最大封闭高度(mm):400连杆调节长度(mm):80工作台尺寸(mmmm):480710垫板尺寸(mmmm):15080模柄孔尺寸(mmmm):5060电动机功率(kW):5.52.2.6 确定压力中心冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点,冲压时,模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心线重
14、合。否则,滑块就会承受偏心载荷,使模具歪斜,间隙不均匀,从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损,降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具是必需要确定模具的压力中心与滑块中心重合。为了能够使得模具的压力中心与滑块的中心重合,就必须对冲裁件的压力中心进行计算,本模具的压力中心的计算采用的是解析法,以下是对模具的压力中心的计算的详细过程。图2-3工件外边线分段图按比例画出工件的形状,将工件轮廓线分成:l1、l2、l3、l4、l5的基本线段,并选定坐标系XOY,如上图所示。因工件左右对称,其压力中心一定在对称轴Y上,即Xc=0,故只计算Yc. 2.2.7 计算凸凹模的刃口尺寸查表2-4得:间隙值, 查表
15、2-5得:X=0.5(对工件的公差要求不高)表2-4 冲裁模初始双面间隙Z材料名称45T7、T8(退火)10、15、20钢板Q215、Q235钢板H62、H68(软)纯铜(软)酚醛环氧层压玻璃布板、酚醛层压纸板钢纸板(反白板)绝缘纸板厚度t初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax1.00.170.200.130.160.100.130.0650.0950.0250.040.010.030.0150.0451.20.210.240.160.190.130.160.0750.1050.0350.051.50.270.310.210.
16、250.150.190.100.140.040.061.80.340.380.270.310.200.240.130.170.050.072.00.380.420.300.340.220.260.140.180.060.08表2-5 磨损系数材料厚度t/mm非圆形x值圆形x值10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.160.200.210.410.420.200.200.240.250.490.5040.300.210.590.6030.30.350.420.500.600.20.220.280.350.420.150.180.200.240.3
17、00.100.120.150.180.222.2.8 橡胶的计算a.橡胶的用途:橡胶主要用来进行卸料的b.具体的设计计算根据模具的结构,初定为4块,每块橡胶分担的卸料力为: (式2-9) 根据表2-7,选取压缩量为25%,则P为1.06Mpa取 橡胶直径D计算公式: (式2-10) 根据计算结果来设计橡胶表2-7 橡皮压缩量和单位压力面积橡皮压缩量100单位压力p/Mpa100.26150.50200.70橡皮压缩量100单位压力p/Mpa251.06301.52352.102.2.9强度校核凸凹模承受压力计算: (式2-11)Q235的=120160MPa,所以。可以不加垫板.但是考虑到模具
18、的闭合高度,且垫板具有缓冲作用.故仍加垫板.橡胶校核 (式2-12)F大于卸料力,所以选用此橡胶是合适的。2.2.10 模具的结构设计对零件进行具体设计:见附件中相关的零件图 该模具采用后侧导柱结构,如图:图2-4落料模结构图3成形模设计3.1.1 成形模简介在冲压生产中,除冲裁、弯曲、拉深等工序外,还有一些工序,包括:胀形、翻边、缩口、校形、旋压、挤压等,把这类工序统称为成形工序。成形工序是指用各种局部变形的方式来改变工件或毛坯形状的各种加工方法。从变形的特点来看,这类工序有相同之处,也有不同的地方。如胀形和翻边等主要是受拉应力产生伸长变形,易被拉裂或破坏;缩口和外缘翻凸边,则主要受压应力产
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