本科毕业论文-垫片精密冲裁模设计.doc
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1、成人高等教育成人高等教育 毕业设计(论文)毕业设计(论文) 题题 目目 垫片精密冲裁模设计垫片精密冲裁模设计 学学 生生 指导教师指导教师 评评 阅阅 人人_ 函函 授授 站站 安徽工程大学安徽工程大学 专专 业业 车辆工程车辆工程 完成日期完成日期 20152015 年年 5 5 月月 2727 日日 安徽工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 2 - 摘摘 要要 本课题的名字叫精密冲裁模设计,本设计在学习了普通冲压知识的基础上,设计 了在精冲压力机上进行工作的落料冲孔复合精冲模具。分析了垫片的工艺性,对几种 不同工艺方案进行分析,从而确定最佳方案,设计了垫片复合模的的排样方案。在把
2、 普通冲裁和精密冲裁做简单比较,介绍了精密冲裁模的设计要点:由于精冲件尺寸精 度高、断面垂直度良好,为使制件质量得到保证,重点设计了凸凹模、凹模、冲孔凸 模、反压板,其提供的压边力和反压力与冲裁力为材料的塑性变形状态;此外,小间 隙也是精密冲裁模设计的一个要点。 本课题通过对工件的冲压模具设计,巩固和深化了所学知识,取得了比较满意的 效果,达到了预期的设计意图。 关键词:关键词:垫片;复合模;精密冲裁 安徽工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 3 - Abstract This topic is the name of the Mould Design of Precise Blan
3、king。The present design reports the compound fine blanking that contain blanking and punching, the basis of which is the knowledge about general blanking. The design in fine stamping pressure machine of dropping material compound fine stamping mould punching. Analysis of the technology of the gasket
4、, several different technology analysis to determine the optimal scheme, design the gasket composite modulus of the layout scheme. Firstly, I compare the ordinary with the fine blanking simply, then, the key points in designing the fine blanking die were introduced. as the parts obtained from the fi
5、ne blanking have more precise size, good degree of vertical cross-section, in order to get part with high quality, The key design die and punch, concave die, punching the punch, the linking piece, which provide the forces make the materials under the three non-uniform compressive stress, as a result
6、, the material is always in a pure shear plastic deformation state during the processing of fine blanking; in addition, the smaller gap is also a key point. Suspension of the project through the stamping die design, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve
7、the desired design intent. Key words: Gear gasket piece; Compound die; Fine blanking. 安徽工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 4 - 目目 录录 成人高等教育毕业设计(论文)任务书 - 2 - 成人高等教育毕业设计(论文)审查意见表 - 3 - 成人高等教育毕业设计(论文)评阅意见书 - 4 - 成人高等教育毕业设计(论文)答辩结果表 - 5 - 摘 要 - 6 - ABSTRACT - 7 - 绪 论 .- 10 - 1.1 课题研究的主要内容及意义.- 10 - 1.2 精密冲裁模具的发展状况
8、.- 10 - 1.3 精密冲裁的发展趋势.- 11 - 第 1 章 成形工艺分析和工艺方案的确定 .- 13 - 1.1 冲压的基本工序分类及模具类型的选择.- 13 - 1.2 零件的工艺性分析.- 13 - 1.3 确定工艺方案.- 15 - 1.4 排样- 16 - 1.4.1 排样的意义.- 16 - 1.4.2 材料利用率.- 16 - 1.4.3 排样的形式.- 16 - 1.4.4 搭边和搭边值的确定.- 17 - 1.4.5 零件排样.- 18 - 第 2 章工艺力及压力中心的计算 - 19 - 2.1 冲裁力.- 19 - 2.2 压边力.- 19 - 2.3 反压力.-
9、19 - 2.4 精冲总压力.- 20 - 2.5 卸料力和顶件力.- 20 - 2.6 压力中心计算 - 21 - 2.6.1 简单几何图形的压力中心的位置.- 21 - 2.6.2 计算压力中心的步骤.- 21 - 2.6.3 垫片零件压力中心的计算.- 22 - 第 3 章 模具刃口尺寸的计算 .- 23 - 3.1 凸、凹模间隙.- 23 - 3.2 凸、凹模刃口尺寸.- 23 - 第 4 章 压力机的选择及校核 .- 28 - 4.1 精冲压力机的选择.- 28 - 4.2 压力机的校核.- 28 - 第 5 章 精冲模具的设计 .- 30 - 5.1 冲孔凸模及强度校核.- 30
10、- 5.2 凸凹模及强度校核.- 32 - 5.3 上模座与下模座.- 33 - 安徽工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 5 - 5.4 冲孔凸模固定板.- 34 - 5.5 凹模.- 35 - 5.6 导柱与导套.- 36 - 5.7 齿圈齿形.- 37 - 第 6 章 模具的装配 .- 38 - 结 论 .- 40 - 致 谢 .- 41 - 参考文献 .- 42 - 安徽工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 6 - 绪绪 论论 1.1 课题研究的主要内容及意义 本课题要求对给定零件进行精密冲裁模设计:包括对给定零件进行工艺分析并确 定工艺方案;模具的结构设计及相关工
11、艺计算;模具零部件的设计;绘制模具装配图 和非标准件的零件图和编写设计说明书等。通过该课题的训练,可让我们巩固平时所 学的理论知识,同时加深对模具设计方面知识的理解,熟悉模具设计的一般步骤,能 让我们掌握中等复杂程度零件冲压模具设计的一般方法、精密冲裁与普通冲裁的区别, 并学会对已有设计资料的使用,把我们所学的知识和现实实际有机合理的联系起来, 可对其以后从事类似的工作有一定的指导意义。 1.2 精密冲裁模具的发展状况 近年来,我国的模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的 所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也 得到了快速发展。浙江宁波
12、和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和迅速崛 起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资 和外商独资的模具企业现已有几千家。 精密冲裁技术是自 20 世纪 20 年代在欧洲发明以来,已经历了 80 多年的历程,是 为厚板制造领域最重要的精密塑性成形方式之一。精密冲裁属于无屑加工技术,是在 普通冲压技术基础上发展起来的一种精密冲裁方法,简称精冲 。它能在一次冲压行程 中获得比普通冲裁零件尺寸精度高、冲裁面光洁翘曲小且互换性好的 优质精冲 零件, 并以较低的成本达到产品质量的改善。 我国的精冲模具技术在”十一五”期间取得了长足的进步,并在精冲工艺、材料、精
13、冲压力机、模架、模具和润滑等方面取得了一系列的科研成果。除了国有专业模具厂 外,截至到目前为止,我国有二十多个省市都拥有专业精冲生产设备,并且已有若干 个省市形成了自主精冲模具开发示范基地:广东的中外合资和外商独资模具企业现有 很多,乡镇企业也快速崛起;江苏昆山建成了模具工业群;浙江黄岩被誉为“模具之乡” 等等。中国模具的“珠江三角洲、长江三角洲和以成都和重庆为代表的西部模具”三足 鼎立局面也已然形成。并且金属材料从有色金属冲裁扩展到黑色金属冲裁。另外,自 主开发的级进复合精冲模、传递模和模块化模具在国内精冲模具中的比例显著提高, 特别是面向汽车传动系统的复杂零件的级进复合精冲模,基本实现国产
14、化。针对精冲 安徽工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 7 - 成形过程的有限元数值技术、精冲模具结构优化技术、精冲模具智能设计与知识库技 术等研究、开发和应用,提升和充实了我国精冲模具的内涵。 但是,我国的精冲模具与国际先进水平相比,仍然有很大的差据:目前精冲企业 普遍规模小、资源分散、生产率较低、人才短缺且配套不全。虽然在精冲模具开发方 面具备了一定的开发能力,但在复杂精冲模具,特别是精冲复合成形模具的开发方面 仍然缺乏经验,进口模具依然占有较大比重。 1.3 精密冲裁的发展趋势 随着我国经济的快速发展,在未来的模具发展中,模具技术的发展应该为适应模 具产品“交货期短”、“精度高
15、”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发 展如下几项: 1、全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展 和进步,普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟,各企业将加大CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE 技术的应用范围。计算机和网络的 发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为 可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。 2、高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并可获得极高的表 面光洁度。另外,
16、还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等优点。高速铣 削加工技术的发展,对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前 它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 3、模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需 的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装 在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统 的加工程序、不同格式的 CAD 数据,用于模具制造业的 “逆向工程”。模具扫描系 统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用,相信在“十五”期间将发挥更大 的作用。 4、电火花铣
17、削加工 安徽工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 8 - 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这是一种替代传统的用成型 电极加工型腔的新技术,它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工 (像数控铣一样 ),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领 域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将 得到发展。 5、提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高,估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达 到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 6、优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的
18、寿命就显得十分必要。 模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的 发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积 (TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。 7、模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,研究 自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作,以提高模具表面质量是重要 的发展趋势。 8、模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合;配有随 行定位夹具或定位盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统; 有质量监测控制系统。 安徽
19、工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 9 - 第第 1 1 章章 成形工艺分析和工艺方案的确定成形工艺分析和工艺方案的确定 1.1 冲压的基本工序分类及模具类型的选择 冲压工序基本分为以下两大类: 第一类是材料受外力后应力超过其强度极限,使材料发生剪裂或局部剪裂。诸如: 板料的剪裂、剪截、冲孔、落料、切口、整修、裁切、冲口等多种作业形式,但均属 于分离工序;第二类是材料受到外力应力超过其屈服极限,使材料经塑性变形后成一 定的形状。诸如:弯曲、缩口、卷边、扭转、拉伸、起伏成形、体积冲压等变形方式, 但均属于变形工序。将上述两个以上的单工序连续冲压与复合在一套模具上冲压便构 成连续冲压与
20、复合冲压工序。 上述各种冲压变形工序所用的模具,虽然结构千变万化,但仍然可按冲压过程的 动作特征,主要结构特点以及完成的工艺作业类别,将其划分为以下几大类: 1、单工序冲模 这种冲模是在压力机的一次行程中只完成一次冲压工艺工序。一般均以其完成的 冲压工艺工序的名称来命名:如只进行冲孔的称之为冲孔模;只进行一次弯曲的称为 弯曲模。 2、连续模(亦称多工序连续模) 这种模具是在压力机一次行程中,在模具的不同工位上,能同时完成两个或两个 以上冲压工序。根据连续完成的冲压工序的工艺作业类别又将连续模分为:多工位连 续冲裁模、多工位连续复合模两种。连续模只有冲裁工位的,即只进行切口、落料等 属于冲裁作业
21、的工位,称为多工位连续冲裁模。如果连续模诸工位中,除了冲裁作业 外,还有拉深或弯曲、成形;包括翻边、冲挤、压印等属于冲裁式复合模。 3、复合模 该类模具仅一个工位,在压力机的一次行程中能完成两个或两个以上冲压工步, 根据这类模具完成的冲压工步的类别,可将其分为:冲裁式复合模、综合式复合模两 种。只完成冲裁作业的复合模,最常见的是冲孔-落料复合模。如果连续诸工位中,除 了冲裁作业外,还有拉深或弯曲、成形任意或一个以上变形工步的复合模,通常称其 为综合式复合模、多工位连续式复合模。 1.2 零件的工艺性分析 安徽工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 10 - 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲
22、裁工艺的适应性。而所谓冲裁工艺性好是指能用 普通冲裁的方法,在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁 件。 1、零件材料的分析 工件材料为 20 钢,属于优质碳素结构钢。20 钢的主要化学成分为(%)为 C:0.170.24;Si:0.170.37;Mn:0.350.65;P0.035;S0.035;Ni0.30;Gr0.25 ;Cu0.25。 材料的屈服强度和抗拉强度查表 1-1 得为:抗拉强度为 360510MPa;屈服强度不 小于 250MPa;抗剪强度为 280400MPa;延伸率为 25%。 2、零件的结构分析 垫片零件图如图 2-1 所示。材料:20 钢,零件厚度
23、:2mm,模具精度:未注公差 尺寸按 IT14 级精度制造,图中未注圆角半径均为 R1。 表 1- 1 材料力学性能 1 材料名称牌号材料状态 抗剪强度 MPa/ 抗拉强度 MPa b/ 伸长率 %/ 10 屈服强度 MPa s / 优质碳素结构钢20已退火28040036051025250 安徽工程大学 成人高等教育 毕业设计 (论文) - 11 - 图 1-1 垫片 从零件图结构分析,冲裁件内形及外形的转角处要尽量避免尖角,应以圆弧过渡, 以便于模具的加工,减少热处理开裂,减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。而圆角 半径 R 最小值由表 1-2 知:落料时 20 钢的最小圆角半径为 0.25
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