毕业设计(论文)-垫片冲压模具设计.doc
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1、摘要 I 摘摘 要要 摘要:摘要:近年来,我国家电工业的高速发展对模具工业,尤其是冷冲模具提出了 越来越高的要求,2004 年,冷冲模具在整个模具行业中所占比例已大大上升, 据有关专家预测,在未来几年中,中国冷冲模具工业还将持续保持年均增长速 度达到 15%左右的较高速度的发展。 冲压成型是金属成型的一种重要方法,它主要适用于材质较软的金属成型, 可以一次成型形状复杂的精密制件。本课题就是将石化、化工、电力等行业的 法兰密封结构中的垫片作为设计模型,将冷冲模具的相关知识作为依据,阐述 冷冲模具的设计过程。 本设计对垫片进行的级进模设计,利用 Auto CAD 软件对制件进行设计绘图。 明确了设
2、计思路,确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计 算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠,保证了与其他部件的 配合。并绘制了模具的装配图和零件图。 本课题通过对垫片的冲压模具设计,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:冲压模具 冲压成型 模具设计 目 录 II 目目 录录 摘摘 要要 I I 第一章第一章 零件工艺分析零件工艺分析 1 1 1.1 工件材料.1 1.2 冲压工序 .1 1.3 结构 .1 1.4 精度.1 1.5 公差 .1 第二章第二章 工艺方案的确定工艺方案的确定 3 3 2.1 模具结构形式选择的基本原则
3、 .3 2.2 备选工艺方案 .3 2.2.1 备选工艺方案的比较 .3 2.3 工艺方案的确定 .4 2.3.1 工艺方案的分析 .4 2.3.2 工序组合方案的确定 .5 第三章第三章 主要数据的计算主要数据的计算 6 6 3.1 零件毛坯尺寸确定排样方式和计算材料的利用率 .6 3.1 工艺计算 .7 3.2.1 模间隙的确定 .7 3.2.2 凸、凹模刃口尺寸的确定 .8 3.2.3 冲裁力计算 .9 3.3 压力中心计算 10 第四章第四章 主要零件的设计和冲压设备的选择主要零件的设计和冲压设备的选择 1212 4.1 凹模的设计 12 4.1.1 凹模厚度的计算 12 4.1.2
4、凸模长度的计算 12 4.1.3 其他模具模板尺寸 12 4.2 主要工作零件强度校核 13 4.2.1 凸凹模强度校核 13 4.2.2 凸模强度校核 13 4.2 配合模架尺寸选择冲压设备 13 4.3 模具闭合高度确定 13 4.4 模板类零件的固定 14 4.5 主要零部件加工工艺过程卡 14 第五章第五章 模具结构分析及主要技术要求模具结构分析及主要技术要求 1616 5.1 模具结构见解 16 5.2 主要零件技术要求 17 5.2.1 材质和硬度 17 5.2.2 尺寸精度 17 5.2.3 表面形状 17 摘要 III 5.2.4 位置精度 17 5.2.5 表面粗糙度 18
5、5.3 主要标准零件的选取 18 5.4 模具总装技术要求 18 5.4 模具加工过程技术要求 19 5.4 工作过程 19 5.4 本模具结构特点 20 第六章第六章 总结与展望总结与展望 2121 致致 谢谢 2222 参考文献参考文献 2323 附录附录 1 1 XXXXXXXXXXXX2424 附录附录 2 2 BBBBBBBBBB2424 第一章 零件工艺分析 1 第一章第一章 零件工艺分析零件工艺分析 1.1 工件材料工件材料 Q235 塑性好,适合于制作各种型材,如板材、角钢、槽钢、工字钢等;同 时它的焊接性能优良,适合于制造各种焊接结构。 图 1-1 零件图 1.2冲冲压压工序
6、工序 由图 1-1 可知零件只有冲孔和落料两道工序。 1.3结结构构 对简单,有两个 10 的孔和四个凸台,孔与孔, 孔与边之间距离满足冲 裁要求。 1.4 精度精度 全部为自由公差,可看作 IT14 级尺寸公差,精度等级要求较低,普通冲裁 完全能满足要求。 1.5公差公差 查公差表可得各尺寸公差为: 零件外形 : 14.570.030 60.030、 17.570.030、 13.070.030、 3.70.030、 1.750.030 、 1.250.030 、 12.570.030 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 零件内形: 10.430.030 孔 心 距: 32 0.31 根据
7、以上分析:该零件冲裁工艺性较好,综合评比适宜冲裁加工。 第二章 工艺方案的确定 3 第二章第二章 工艺方案的确定工艺方案的确定 2.1模具模具结结构形式构形式选择选择的基本原的基本原则则 (1) 能冲出符合技术要求的工件 (2) 能提高生产率 (3) 模具制造和修磨方模具有足够的寿命 (4) 模具易于安装调整,且操作方便、安全 2.2备选备选工工艺艺方案方案 共有三种工艺方案可供选择 方案一:先冲孔,后落料,单工序模生产。 方案二:冲孔落料复合冲压,复合模生产。 方案三:冲孔落料级进冲压,级进模生产。 2.2.1 备选备选工工艺艺方案的比方案的比较较 表 2.1 各类模具结构及特点比较 模具种
8、类模具种类 比较项目比较项目 单工序模单工序模 (无导向)(有导向)(无导向)(有导向) 级进模级进模复合模复合模 零件公差零件公差 等级等级 低一般可达 IT13IT10 级可达 IT10IT8 级 零件特点零件特点 尺寸不受限 制厚度不受 限制 中小型 尺寸厚 度较厚 小零件厚度 0.26mm 可加工复杂零件,如 宽度极小的异形件 形状与尺寸受模具结 构与强度限制,尺寸 可以较大,厚度可达 3mm 零件平面零件平面 度度 低一般 中小型件不平直,高 质量制件需较平 由于压料冲件的同时 得到了较平,制件平 直度好且具有良好的 剪切断面 生产效率生产效率低较低 工序间自动送料,可 以自动排除制
9、件,生 产效率高 冲件被顶到模具工作 表面上,必须手动或 机械排除,生产效率 较低 安全性安全性 不安全,需采取安全措 施 比较安全 不安全,需采取安全 措施 模具制造模具制造 工作量和工作量和 成本成本 低 比无导向的 稍高 冲裁简单的零件时, 比复合模低 冲裁较复杂零件时, 比级进模低 适用场合适用场合 料厚精度要求低的小批 量冲件的生产 大批量小型冲压件的 生产 形状复杂,精度要求 较高,平直度要求高 的中小型制件的大批 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 量生产 2.3工工艺艺方案的确定方案的确定 2.3.1 工工艺艺方案的分析方案的分析 在工艺分析的基础上,根据产品图纸进行必要的工
10、艺计算,然后分析冲压 件的冲压性质,冲压次数,冲压顺序和工序组合方式,提出各种可能的冲压工 艺方案。通过对产品质量,生产效率设备条件,模具制造和寿命,操作安全以 及经济效益等方面的综合分析和比较,确定出一种适合于本零件生产的最佳工 艺方案。 确定工艺方案时应考虑到以下内容: (1) 冲压性质:剪裁,落料,冲孔,是常见的冲压工艺各冲压工序有其不同的 性质,特点和用途.编制冲压工艺时,可以根据产品图和生产批量等要求, 合理地选择这些工序: (2) 冲压次数:冲压次数是指同一性质的工序重复进行的次数.对于拉深件, 可根据它的形状和尺寸,以及板料许可的变形程度,计算出拉深次数.弯 曲件或冲裁 件的冲压
11、次数也是根据具体形状和尺寸及极限变形程度来 决定. (3) 冲压顺序:冲压件各工序的先后顺序,主要依据工序的变形特点和质量要 求安排的,一般按下列原则进行: 1)对于带孔的或有缺口的冲裁件,如果选用简单模,一般先落料,再 冲孔或切口.使用连续模时,则应先冲孔或切口,后落料. 2)对于带孔的弯曲件,孔边与弯曲线的间距较大时,可以先冲孔,后 弯曲.如边在弯曲线附近,必须在零件压弯后再冲也.孔与基准面的间 距有严格要求时,应先压弯后冲孔. 3)对于带孔的拉深件,一般来说,都是先拉深,后冲孔,但是孔的位 置在零件底部,且孔径尺寸要求不高时 ,也可以先在毛坯上冲孔, 后拉深. 4)多角弯曲件,应从材料变
12、形和弯曲时材料流动两方面安排弯曲的先 后顺序.一般情况下,先弯外角,再弯内角. 5)对于形状复杂的拉深件,为了便于材料变形和流动,应先成形内部 形状,再拉深外部形状. 6)整形或校平工序,应在冲压件基本成形以后进行. 该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔、落料。其中,冲孔和落料属于 简单分离。 (4) 组合方式:工序的组合方式可以选用复合模和连续模,主要取决于冲压件 第二章 工艺方案的确定 5 的生产批量,尺寸大小和精度等因素.一般按下列原则进行: 1)对于多孔的冲裁件,当孔之间的间距, 孔与材料边的距离大于允许 值时,最好落料与冲孔在一道复合工序中完成. 2)当弯曲件的平直高度大于 10mm
13、时,弯曲工序一般与冲裁工序分开 单独行. 3)对于形状复杂的弯曲件,为简化模具设计过程,降低模具制造成本, 一般安排由两道划两道以上的工序来完成;而形状较简单的弯曲件 (如 V 形,U 形,Z 形等),应尽量采用一道工序弯曲成形. (5) 卸料装置:冲孔时,由于孔口部分的回弹,料片卡在冲子上随冲子一起向 上运动,因此需要有卸料装置把料片推下.在实际冲裁时,由于弹性卸料 装置可以平整工件,且使模具结构简单, 因此采用弹性卸料装置. (6) 导向装置:分析工件可知,虽然模具间隙很小,但由于其料厚为 1.0,且 此网孔的作用系散热,精度要求不是太高,所以可以不用外导柱来导向, 只需用内导柱即可. (
14、7) 针对与该水管压盖零件而言该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔且拉 深后翻边再落料。其中冲孔和落料属于简单的分离工序而拉深翻边则 属于弯曲成型。 (8) 综合分析,冲裁件的尺寸精度不高,形状不大,但产量大,根据材料较厚 工序较多的特点,为保证孔位精度和较高的生产率,以及防止拉深开裂等。 实行工序集中的工艺方案,即采用吊装式导正钉定位、双侧刃定距、固定 卸料装置、压边装置、自然漏料方式的连续冲裁模结构。 2.3.2 工序工序组组合方案的确定合方案的确定 方案 1 先落料后冲孔,采用单工序模生产; 方案 2 落料冲孔复合冲压,采用复合模; 方案 3 冲孔落料级进冲压,采用级进模。 分析: 方案一
15、:模具结构简单但是生产成本很高; 方案二:生产的零件精度都很高,操作也很方便定位容易; 由工件尺寸可知,凸凹模壁厚大于最小壁厚,为便于操作,所 以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式; 方案三:生产效率低,操作不便,工件定位很难。 结论: 采取方案二为佳。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 第三章 主要数据的计算 7 第三章第三章 主要数据的计算主要数据的计算 3.1零件毛坯尺寸确定排零件毛坯尺寸确定排样样方式和方式和计计算材料的利用率算材料的利用率 因大批量生产,为简化模具结构采取单样有废料的排样方法 表 3-1 搭边值和侧边值的数值 圆件及类似圆形制圆件及类似圆形制 件件
16、 矩形或类似矩形制矩形或类似矩形制 件长度件长度5050 矩形或类似矩形制件矩形或类似矩形制件 长度长度5050 材料厚度材料厚度 t t(mm)mm) 工件间 a侧边 a1 工件间 a侧边 a1工件间 a侧边 a1 0.250.251.01.21.21.51.52.51.82.6 0.250.250.50.5 0.81.01.01.21.22.21.52.5 0.50.51.01.0 0.81.01.01.21.52.51.82.6 1 11.51.5 1.01.31.21.51.82.82.23.2 1.51.52.02.0 1.21.51.51.82.03.02.43.4 2.02.02
17、.52.5 1.51.91.82.22.23.22.73.7 查表 3-1 得搭边值 a=1.8mm a1=2 (a-工件间. a1-侧边) 条料宽度:B=59+4=63 送料进距:A=24+1.8=25.8 冲裁面积:S=6912 材料利用率的计算如图 一个步距材料的利用率为: =(s/BA)100% =(691/25.825.8)100% =42.5% 板材宜选 6501300 的钢板,每张钢板可剪裁为 10 张条料(631300) , 每张条料可冲 50 个工件,则 总=(nS)/(LB)100% =(50691)/(65013000)100% =40.9% 即每张板材的材料利用率为:4
18、0.9% 式中 n-条料上实际冲裁的零件 L-条料长度 B-条料宽度 S-一个零件的实际面积 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 图 3-1 排样图 3.1工工艺计艺计算算 3.2.1 模模间间隙的确定隙的确定 根据 JB/Z27186 规定,冲裁间隙是指凸,凹模刃口间隙的距离,用符 号 C 表示,其值可为正也可为负,在普通冲裁模中均为正值。它对冲裁件的断 面质量有极其重要的影响,此外,冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、 冲裁力和冲裁件的尺寸精度。因此,冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个 非常重要的工艺参数。 (1)间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基
19、本尺寸的差值,差值越小, 则精度越高,这个差值包括两方面的偏差,一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏 差,二是模具本身的制造偏差。 (2)间隙对模具寿命的影响 模具寿命受各种因素的综合影响,间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的 因数之一,冲裁过程中,凸模与被冲的孔之间,凹模与落料件之间均有摩擦, 而且间隙越小,模具作用的压应力越大,摩擦也越严重,所以过小的间隙对模 具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小,并延缓间 隙由于受到制造和装配精度的限制,出现间隙不均匀的不利影响,从而提高模 具寿命。 (3)间隙对冲裁工艺力的影响 随着间隙的增大,材料所受的拉应力增大,材料容易断裂分离,因此
20、冲裁 力减小。通常冲裁力的降低并不显著,当单边间隙在材料厚度的 520%左右时, 冲裁力的降低不超过 510%。间隙对卸料力推料力的影响比较显著。间隙增大后, 从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的 1525%左右 时的卸料力几乎为零。但间隙继续增大,因为毛刺增大,又将引起卸料力、顶 第三章 主要数据的计算 9 件力迅速增大。 (4)间隙值的确定 由以上分析可见,凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都 有很大的影响。因此,设计模具时一定要选择合理的间隙,以保证冲裁件的断 面质量、尺寸精度满足产品的要求,所需冲裁力小、模具寿命高,但分别从质 量,冲裁力、模具寿命等方
21、面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值,只是 彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个 适当的范围作为合理间隙,只要间隙在这个范围内,就可以冲出良好的制件, 这个范围的最小值称为最小合理间隙 Cmin,最大值称为最大合理间隙 Cmax。考虑 到模具在使用过程中的磨损使间隙增大,故设计与制造新模具时要采用最小合 理间隙值 Cmin。 确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。 根据材料厚度 t=1.5mm 由查表法可得出: 2Cmin =0.132mm 2Cmax =0.240mm 由于工件形状较简单,所以可分别加工凹、凸模。 3.2.2 凸、凹模刃口尺寸的确定
22、凸、凹模刃口尺寸的确定 (1)因制件精度全部为自由公差,故模具制造精度用 IT6-IT7 级精度。查 表得凸、凹模制造精度偏差为: d=+0.03mm p=-0.02mm (2)因制件是批量生产故选择系数 x=1.0mm 于是按配合加工冲裁模刃口各 部分尺寸为: 其中 按 GB/T1800.2 选取 A 类尺寸(轴类零件) Dp=(D+X)0-p =(10+0.43)0-0.02 =10.430-0.02 dd=(dp实+2Cmin)配制 B 类尺寸(孔类) Bd=(B-x)d0=(15-0.43)00.03=14.5700.03 Cd=(C-x)d0=(16-0.3) 00.03=5.700
23、.03 Ad=(A-x)d0=(18-0.43) 00.03=17.5700.03 Ed=(E-x) d0=(13.5-0.43) 00.03=13.0700.03 Gd=(G-x) d0=(4-0.3) 00.03=3.700.03 Hd=(H-x) d0=(2-0.25) 00.03=1.7500.03 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 Id=(I-x) d0=(1.5-0.25) 00.03=1.2500.03 J=(J-x) d0=(13-0.43) 00.03=12.5700.0 C 类尺寸(非轴非孔) B=32/2=320.31 dd=(dp实-2Cmin)配制 校核间隙:
24、|d |+|p |2Cmin+ 2Cmax |d |+|p |=0.05 2Cmin+ 2Cmax=0.108 即|d |+|p |2Cmin+ 2Cmax满足要求 3.2.3 冲裁力冲裁力计计算算 在冲裁过程中,冲裁力是随凸模进入凹模材料的深度而变化的。通常说的 冲裁力是指冲裁力的最大值,它是选用压力机和设计模具重要依据之一。 查表得 Q235 的抗剪强度 b=400MPa F 冲孔=0.8Ltb =0.83.14251.5400 =37680N F 落料=0.8Ltb =0.8134.51.5400 =43040N 落料时的卸料力为: 查表 3-2 取 k=0.03 F xi=kF =0.
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