机械毕业设计（论文）-限位板冲压成形工艺及模具设计板厚3（全套图纸）(15页).doc

-机械毕业设计（论文）-限位板冲压成形工艺及模具设计板厚3（全套图纸）-第 16 页1 绪论模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位,发展为独立的行业。日本工业界认为: “模具工业是其它工业的先行工业,是创造富裕社会的动力”。美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石”。在德国，模具被冠以 “金属加工业中的帝王”之称。全套图纸，加153893706在我国，1998年3月在国务院关于当前产业政策要点的决定中模具被列为机械工业技术改造序列的第一位,生产和基本建设序列第二位,把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置。目前,我国冲压模具在产值方面占模具总产值的40%以上,处于绝对主导地位。冲压成形是一种先进的少、无切削加工方法,具有节能省材、效率高、产品质量好、重量轻、加工成本低等一系列优点。在汽车、航空航天、仪器仪表、家电、电子、通讯、军工、日用品等产品的生产中得到了广泛的应用。据统计,薄板成型后,制造了相当于原材料12倍的附加值,在国民经济生产总值中,与其相关的产品占四分之一；在现代汽车工业中,冲压件的产值占总产值的59%。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学三年的课程学习和课程生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个对实践性要求非常高的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、在洛阳（中国）一拖、中信重型矿山机械厂等的生产实习，我对于冷冲模具、塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富和加深了对各种模具的结构和动作过程方面的知识，并且对模具的制造工艺更是有了全新的理解。在指导老师的细心指导下和在工厂师傅的讲解下，我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在实习现场亲手拆装了一些典型的模具实体并翻阅了很多相关的资料，通过这些实践，我们熟练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆借阅相关手册和书籍，更系统而全面了细节问题。锻炼了缜密的思维，使我们初步具备了设计工作者应有的能力。设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会圆满的完成毕业设计任务。由于本人水平有限，而且缺乏经验，设计中难免有不妥之处，诚请各位老师指正。1.1、国内外模具的现状和发展趋势1.1.1国内外模具的现状近些年来，中国模具工业有了突飞猛进的发展.我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。它的现状可以简要用几句话来描述： 一是已进入模具生产大国之列，但还不是模具强国。 进入新世纪以来，我国模具销售额以年平均20%左右的速度增长，2006年模具销售额达到720亿元人民币，居日本、美国之后第三位；模具出口突破了10亿美元。我国模具生产厂、点达到了约3万家，从业人员近100万人。这些都说明我国模具工业有了相当的规模。 但是，我国现在每年还要从境外进口高达20多亿美元的模具，这些大都是国内尚不能生产的高中档模具。国内中高档模具的自配率只占50%左右；大型、精密、复杂、长寿命等技术含量较高的模具只占到模具总产量的30%左右。我国模具行业全员劳动生产率还比较低，平均只有15万元 /人·年左右；我国模具商品化率还只有50%多（发达国家已达70%以上）；模具标准件使用覆盖率也较低，只有50%左右；模具生产专业化水平还较低。这些都说明我国的模具工业还不够强大，我国还不是模具强国。 二是模具产品水平有了很大提高，但差距还很大。 近些年来，中国模具的设计和制造水平有了很大提高，CAD/CAE/CAM等计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术、逆向工程等新技术得到广泛应用。 现在，中国已能生产精度达到2微米的多工位级进模，寿命可达3亿冲次以上。个别企业生产的多工位级进模已可在2000次/分的高速冲床上使用，精度可达1微米。 在大型塑料模具方面，中国已能生产43英寸大屏幕彩电和65英寸背投式电视的塑壳模具、10公斤大容量洗衣机全套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具等。 在精密塑料模具方面，中国已能生产照相机和手机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及精度达5微米的7800腔塑封模具等。 在大型精密复杂压铸模方面，国内已能够独立自主生产出自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模具等。 在汽车覆盖件模具方面，国内已能够生产出中档新型轿车所需的覆盖件模具。 子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出成形模、精铸或树脂快速成形拉延模等，也已达到相当高的水平，制造出来的模具可与进口模具媲美。 我国生产的最大模具单套重量已超过100吨。 但是，我国模具的制造从总体上看，产品还只是以中低档为主，中高档模具很多还要依赖进口；企业虽然重视推广应用新技术，但这些新技术应用的水平还不够高。我国模具产品水平总体上与发达国家相差有1015年的差距。 三是模具骨干企业队伍已经形成，但还不够壮大。 经过十多年的快速发展，我国模具企业骨干队伍已经形成。它们一般都有较好的生产装备，生产都已达到了一定的规模，技术水平较高，产品水平也达到了一定的高度，而且产品有了自己的特点。在各个模具行业骨干企业队伍中也涌现出了本行业的龙头企业。2006年中国模具工业协会对各行业的50家模具企业授予了第一批“重点骨干模具企业”的称号。 中国模具骨干企业队伍目前还在成长之中，各方面都有待进一步提高，技术待进步，管理待加强，产品有待更加适应市场的需求。 这就是我国模具工业发展的简要状况。 当前，我国制造业的快速发展，特别是受汽车制造业发展的拉动，国内模具市场不断扩大；跨国集团到我国进行模具国际采购不断增加，而且国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势十分明显。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。由此展望未来，中国模具工业将会有一个持续快速发展的机遇期。我们要很好地把握住这个机遇期，使我国模具工业有一个很大的提高。 面对这种形势，中国模具行业当前的任务是：推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，上新台阶。企业不但要做大，更要做强，产品生产要更专、更精，企业管理要更加有效率。 数字化、信息化制造是装备制造业现代化的必由之路，也是现代模具制造业实现升级、提高的重要途径。模具企业在自身发展的过程中已经逐渐体会到企业实现数字化、信息化制造的必要性、重要性和紧迫性。现在，在模具行业中正在逐步形成新一轮的企业信息化、数字化改造的热潮。1.1.2国内外模具的发展趋势进入90年代以来，高新技术全面促进了传统成形技术的改造及先进成形技术的形成和发展。（1）21世纪的冲压技术将以更快的速度持续发展，发展的方向将更加突出“精、省、净”的需求。    （2）冲压成形技术将更加科学化、数字化、可控化。科学化主要体现在对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程度。成形过程的数值模拟技术将在实用化方面取得很大发展，并与数字化制造系统很好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂形状零件成形，从而真正进入实用阶段。    （3）注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局综合优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。    （4）对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。（5）冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、个性化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。（6）重视复合化成形技术的发展。以复合工艺为基础的先进成形技术不仅正在从制造毛坯向直接制造零件方向发展，也正在从制造单个零件向直接制造结构整体的方向发展。加入WTO以后，中国的汽车工业、航空航天工业等支柱产业必将有大的发展。我国的冲压行业既充满发展的机遇，又面临进一步以高新技术改造传统技术的严峻挑战。国民经济和国防建设事业将向冲压成形技术的发展提出更多更新更高的要求。我国的板料加工领域必须加强力量的联合，加强技术的综合与集成，加快传统技术从经验向科学化转化的进程。加速人才培养，提升技术创新能力，提高冲压技术队伍的整体素质和生产企业的竞争力.1.2限位板模具设计与制造方面1.2.1限位板模具设计的设计思路冲裁是冲压工艺的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切边、修边、切舌、剖切等工序，其中落料和冲孔是最常见的两种工序。冲裁在冲压加工中应用极广。它既可直接冲出成品零件，还可以对已成形的工件进行再加工。普通冲裁加工出来的制件的精度不高，一般情况下，冲裁件的尺寸精度应在IT12级以下，不宜高于IT10级。只有加强冲裁变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冲裁变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。限位板是典型的冲压件，该模具工作过程很简单就是冲压、落料、拉深，根据零件图的结构和尺寸精度以及材料的性能确定完成该冲件所需要的模具类型.因此，综合考虑各种因素后不采用复合模。根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次冲裁能不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度,改变导柱和导套的高度的同时,还要注意保证导柱和导套的强度. 导柱和导套的高度可根据冲裁凸凹模与落料凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。1.2.2限位板冲压模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间10天；2.确定加工方案，所用时间5天；3.模具的设计，所用时间30天；4.模具的调试所用时间5天2 零件工艺性分析2.1零件的工艺性分析零件简图：如图1所示；零件名称：限位板；生产批量：大批量；材料：A3； 厚度：3mm.图1.限位板（1）材料该零件的材料为A3钢，即为Q235的旧牌号，其冲压性能较好。（2）零件结构该制件仅有冲孔、落料两个工序特征，形状简单，没有极限冲裁特征，成形容易，适合冲裁。（3）尺寸精度零件图上的尺寸30，经查公差表知其属于IT11级精度，其它尺寸均未标注尺寸偏差，属未注公差尺寸，经查相关资料，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：44，530.37，18，3。结论：可以冲裁加工。2.2确定工艺方案该零件包括冲孔、落料两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但它需两道工序，两副模具，生产效率比较低，难以满足该零件的产量要求。方案二只需要一副模具，冲压件的精度容易保证，而且生产效率也高，尽管该模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差，欲保证冲压件的形位精度，还需要在模具上设置导正销导正，故该模具制造、安装较复合模复杂。综上分析，冲裁件尺寸精度要求不高，尺寸不大，形状不复杂，但产量较大，根据材料厚度较厚（3mm）的特点，为保证孔位精度，冲模有较高的生产率，实行工序集中的工艺方案，该制件的冲压采用方案二为最佳。2.3排样设计该零件具有T形的特点，选用直排列方案时材料的利用率比较低，若采用直对排（见图2所示）的排样方案可以提高材料的利用率，减少废料。查有关图表，确定搭边值。根据零件形状，两工件间的搭边值：b=0.8t=0.8×3mm=2.4mm工件与条料边缘的搭边值：a=0.9t=0.9×3mm=2.7mm进料步距为： s=2×(44+2.4)mm=92.8mm条料宽度为： B=(89.9+2×2.7)mm=95.3mm材料利用率：=×100% A=2862.75mm =×100%=×100%=64.74% 图2.排样图2.4工艺计算2.4.1冲裁力计算，初选压力机（1）落料力F=Lt=(260.23×3×450)N=351.31×10N （2）冲孔力 F=Lt=(94.25×3×450)N=127.24×10N （3）落料时的卸料力 F=KF 查有关图表取K=0.04，故 F=0.04×351.31×10N=14.05×10N （4）冲孔时的推件力 F=nKF由于要设置推件块，所以凹模刃口应采用直筒形刃口，查相关图表得，刃口高度h=8mm, K=0.045，则n=h/t=8mm/61个 F=1×0.045×127.24×10N=5.73×10N选择冲床时的总压力为 F=F+F+F+F=498.33KN应选取的压力机公称压力为P(1.11.3)F =(1.11.3)×498.33KN =(548.2647.8)KN因此可选压力机型号为J23-80。2.4.2压力中心计算按照比例画出零件形状，选定坐标系xOy。如图3所示。因零件图左右对称，即x=0。故需要计算y将工件冲裁周边分成l, l, l基本线段，求出各段长度及各段的重心位置。l=56mm y=0l=56.52mm y=9mml=30mm y=18mml=70mm y=35.5mml=69.08mm y=53+=67.01mml=94.2mm y=53mmy=35.01mm 图3.压力中心2.4.3刃口尺寸计算依据复合模的结构特点，刃口尺寸最好采用配合加工的方法。冲制30孔尺寸，以凸模为基准；外形落料以凹模具为基准。查有关图表知：Z=0.46mm Z=0.64mm。尺寸30的磨损系数为X=0.75；530.37、44、18的磨损系数均为X=0.5。根据经验，、一般取/4。（1）凸模磨损后减小的尺寸，按公式B=（B+X） B=（B+X+Z）计算30 B=（B+X）=（30+0.75×0.13）mm=30.10mm B=（B+X+Z）=（30+0.75×0.13+1.08）mm=31.18mm530.37 B=（B+X）=（53+0.5×0.74）mm=53.37mm B=（B+X+Z）=（53+0.5×0.74+1.08）mm=54.45mm（2）凹模磨损后增大的尺寸，按公式A=(A-X) A=(A-X-Z)计算44 A=(A-X) =（44-0.5×0.62）mm=43.69mm18 A=(A-X-Z)=（18-0.5×0.62-1.08）mm=16.61mm3 模具的结构设计3.1整体结构设计如前所述，该模具采用复合模结构。制件结构有一个孔，采用正装复合模，则冲孔废料、制件、落料废料均落在凹模表面，将导致清楚困难而降低生产效率、增大劳动强度；同时，由制件功能可知，其平直度有一定要求，需采用上压料结构，由此应设计倒装式复合模结构。为保证制件较高的位置公差要求，上、下模之间采用后侧导柱、导套的精确导向定位（标准模架），各工作零件的安装位置要求较高，主要靠加工精度保证。条料采用手动送料，进入模具内依靠导料销保证送进导向，定位销保证定距精度。冲裁完成后，冲孔废料由漏料孔从下模漏出；制件则有上模刚性顶件装置顶出落在下模表面；落料废料（即条料）再由安装于下模的弹性卸料装置从凸凹模上剥落。因是大批量生产，采用手动送料方式，从右往左送料。因该制件采用的是倒装复合模，所以直接用挡料销和导料销即可。为保证零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不是太高，所以宜采用后侧导柱模架。3.2主要零部件的结构设计3.2.1凸模、凹模、凸凹模的结构设计，包括以下几方面：（1）落料凸、凹模的结构设计在落料凹模内部，由前面设计可知，凹模刃口选用直筒形刃口，刃口高度h=8mm。该凹模的结构简单，宜采用整体式。见图4所示。查相关图表，得k=0.30即 凹模高度H=kb=0.30×75mm=22.5mm 凹模壁厚C=1.5H=1.5×22.5mm=33.75mm图4.凹模结构凹模的外形尺寸的确定: 凹模外形长度L=(75+2×33.75)mm=142.5mm 凹模外形宽度B=(74+2×33.75)mm=141.5mm凹模整体尺寸标准化，取为160mm×160mm×36mm。（2）冲孔30凸模设计该凸模外形尺寸较大，能够保证其强度和刚度，凸模工作部分直径不必制成逐渐增大的多级形式，所以选用B形圆凸模。见图5所示。凸模固定板厚度取28mm，凸模长度根据结构上的需要来确定 L=h+h=（28+22.5）mm=50.5mm (取60mm) 图5.凸模结构由于此凸模直径较大，且长度较短，刚度和强度足够，所以无需对其进行强度校核。冲裁时凸模进入凹模刃口1mm。（3）凸凹模的结构设计本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模外，还有一个凸凹模。根据整体模具的结构设计需要，凸凹模的结构简图应如图6所示。确定凸凹模安排在模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。校核该凸凹模的强度：查相关图表得凸凹模的最小壁厚为6.7mm,而实际最小壁厚为6.9mm。故符合强度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并且保证双面间隙为0.460.64mm。凸凹模上孔中心与边缘距离尺寸53mm的公差，应比零件所标住的精度高34级，即定为（530.1）mm。图6.凸凹模的结构3.2.2卸料弹簧的设计根据模具结构初选六根弹簧，每根弹簧的预压力为 FF/n=(14.05×10/6) N=2342N根据预压力和模具结构尺寸，初选弹簧为10×95×130 GB/T2089-80，其最大工作负荷F=2870N>2342N。虽然弹簧的最大工作负荷符合要求，但其弹簧太长，会使模具的高度增加，所以选用最大工作负荷为3500N范围内的弹簧。试选弹簧10×75×140 GB/T2089-80，校验弹簧最大许可压缩量L>弹簧实际总压缩量L。弹簧10×75×140 GB/T2089-80的具体参数是：弹簧中径D=75mm,材料直径d=10mm，自由高度h=1400mm,节距t=26.5mm,F=3500N。弹簧最大许可压缩量 L=66.4mm弹簧预压缩量 L= L=×66.4mm=44.43mm校核：卸料板工作行程 t+h+h=（3+1+0.5）mm=4.5mm 凸模刃磨量和调节量 h=6mm 弹簧实际总压缩量 L= L+t+h+h+h=(44.43+4.5+6)mm=54.93mm由于66.4>54.93，即L> L，所以所选弹簧是合适的。弹簧10×75×140 GB/T2089-80的规格为：中径：D=75mm钢丝直径：d=10mm自由高度：h=140mm装配高度：H= h- L=(140-44.43)mm=95.57mm弹簧的窝座深度：h= h- L+h+t+1-h-h =（140-66.4+16+2+1-65-6mm =21.6mm弹簧的外露高度：H= H- h- h =（95.57-21.6-6mm =67.97mm3.2.3模架的设计模架各零件标记如下：上模座：250mm×250mm×50mm下模座：250mm×250mm×65mm导柱：B35h5×200mm×55mm导套：B35H6×125mm×48mm模柄：60mm×70mm垫板厚度：160mm×160mm×12mm卸料板厚度：160mm×160mm×16mm凸模固定板厚度：160mm×160mm×28mm模具的闭合高度：H=h+h+h+h+t+ h+h+h =(50+12+28+36+3+16+67.97+65)mm =277.97mm278mm