基于ProE机械零件支架-模冲压及模具设计(共48页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录摘要:IAbstract:II1前言41.1本课题研究的主要内容及现实意义41.2冷冲压加工的特点41.3冲压模具行业发展现状及技术趋势52.冷冲模的准备工作的分析52.1 冷热模具在服役中失效的基本形式52.1.1 塑性变形72.1.2 磨损失效72.1.3 疲劳失效72.1.4 断裂失效72.2 模具失效原因及预防措施72.2.1 结构设计不合理引起失效82.2.2 模具材料质量差引起的失效82.2.3 模具的机加工不当92.2.4 模具热处理工艺不合适103.正装式落料冲孔复合模设计103.1工艺分析103.2冲裁工艺方案的确定103.2.1方案种类103.
2、2.2方案的比较113.2.3方案的确定113.3模具结构形式的确定113.4必要的尺寸计算113.4.1毛还的尺寸参数计算123.4.2压力中心计算123.4.3排样设计与计算133.5各部分工艺力计算133.5.1落料力的计算133.5.2冲孔力133.5.3卸料力153.5.4推件力153.5.5总的冲压力153.5.6压力机公称压力的确定153.5.7计算各主要零件的尺寸163.5.8卸料零件的计算163.6模具总体结构设计163.6.1 模具类形的选择163.6.2定位方式的选择163.6.3卸料、出件方式的选择183.6.4落料凹模183.6.5冲孔凸模193.6.6凸凹模203.
3、6.7凸模固定板的厚度203.6.8垫板的采用与厚度 203.6.9卸料部件的设计 213.6.10模架及其他零部件的设计 223.7模具装配图 243.8冲压设备的选取254. 弯曲模的设计254.1工艺分析254.2方案选择264.3进行必要的计算264.3.1毛坯尺寸264.3.2弯曲力计算264.3.3回弹值的确定264.3.4顶件力和压料力的计算274.4模具总体设计274.5模具主要零部件的设计273.5.1.凸模部分273.5.2凹模部分274.6选定设备284.7绘制模具总图295. 基于 Pro/E 模具设计295.1 Pro/E简介295.2 Pro/E产品设计295.2.
4、1Pro/E冲压和弯曲模具设计的过程315.2.2三维造型设计的步骤315.3 冲压模三维建模实例325.4 冲压模具在Pro/E中的装配实例345.5 冲压模具凸凹模Pro/E到CAD的数据转换36总结40谢辞41参考文献42附 录431.前言机械零件支架模冲压工艺及模具设计在制造行业中占有十分重要的地位,在机械、电子、汽车、航空以及轻工业等领域有广泛的应用。由于冲压加工具有生产率高、生产成本低、操作简单、适合大批量生产等优点,在制造业中有着广阔的发展前景,因而需要大量的工程技术人员去从事和研究冲压工艺和模具设计方面的内容。国外发达国家对冲压加工技术的应用、研究和开发都比较重视,我国也非常重
5、视冲压技术人才的培养。冲压是在室温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力使产生分离或塑性变形从而得得所需零件的一种加工方法。冷冲模是广泛运用的模具之一,种类包括冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等,近年来冷冲模的应用越来越广泛。冷冲压具有成本低,产品质量稳定,能加工多种性能,状态的零件。同时它的应用和普遍性也受到模具寿命和生产安全等方面的制约。1.1本课题研究的主要内容及现实意义机械零件支架模冲压工艺及模具设计在制造行业中占有十分重要的地位,在机械、电子、汽车、航空以及轻工业等领域有广泛的应用。由于冲压加工具有生产率高、生产成本低、操作简单、适合大批量生产等优点,在制造业中有着广阔的发展前景,因
6、而需要大量的工程技术人员去从事和研究冲压工艺和模具设计方面的内容。国外发达国家对冲压加工技术的应用、研究和开发都比较重视,我国也非常重视冲压技术人才的培养。1.2冷冲压加工的特点 冷冲压生产靠压力机和模具完成加工过程,与其他加工方法相比,在技术与经济方面具有下列特点: (1)冷冲压是少、无切屑加工方法之一,所获得的冲压件一般无需再加工。 (2)普通压力机每分钟可生产几十件,告诉压力机每分钟可生产千件以上,是一种高效率的加工方法。 (3)冲压件的尺寸精度由模具保证,所以质量稳定,互换性好。 (4)冷冲压可以加工壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件,为其他加工方法所不能替代。 另外,冷冲压加工不需
7、加热、无氧化皮,表面质量好,操作方便,费用较低。由于具有上述突出特点,冷冲压在生产中得到了广泛的应用。全世界的钢材中,有60% 70%是板材,其中大部分是通过冲压制成。汽车的车身、地盘、油箱、散热器片,锅炉的汽包、容器的壳体,电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家有电器、自行车、办公器械、生活器皿等产品中,也有大量冲压件。冷冲压可加工各种类型的产品,尺寸从小到钟表的指针,大到汽车的纵梁、覆盖件;冲切厚度已达20 mm以上,加工尺寸幅度大,适应性强。1.3冲压模具行业发展现状及技术趋势近年来,全球制造业正以垂直整合的模式向亚太地区转移,我国正成为世界制造业的重要基地,据权威报告,中
8、国已成为第一制造大国。作为产品制造的重要工艺装备,国民经济的基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线。模具工业除需要“高技艺”的从业人员外,还需要更多的“高技术”来保证。(1)国内概况在第十五规划中指出,模具是工业生产的基础工艺装备,国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用,与其他加工制造业所无法比拟的。从工业产品生产行业看,模具是现代工业,特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、攻关器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。据资料统计,利用模具制造的零件数
9、量,在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上;在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机等电子产品中占85%以上;在电冰箱、洗衣机、空调、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上;在子弹、枪支等兵器产品中占95%以上。目前,我国加入WTO之后,在当代工业的迅速发展下,各行业产品的品种和数量不断增加,换型加快,对产品质量、样式和外观也不断提出新要求,使模具需求增加,对模具质量要求也越来越高,模具技术直接影响制造业的发展、产品更新换代和产品竞争能力。因此,迅速提高模具技术水平已成为当务之急。例如,日本汽车、计算机、电视机、手机等产品的品种、数量、质量在国际市场占
10、有优势地位,其重要原因之一就是日本模具技术居于世界领先水平。我国模具工业在政府十分重视及关怀下,并提出相应的优惠政策进行模具技术开发,在模具工业中大量采用先进技术和设备。努力提高模具设计和制造水平,取得显著的经济效益。另外,从资料获悉,目前,美国、日本、德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值。模具技术的进步极大地促进了工业产品的生产发展,模具是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值将超过自身价格的几十倍乃至上百倍及上千倍。(2)国外概况据各国报导,模具工业在欧美等工业发达国家被称之“点铁成金”的“磁力工业”,如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业,已实现了模具专业化、标准化和
11、商业化,因而深受赞誉。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”,日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”,在德国,被冠之以“金属加工业中的帝王”之称号,而欧盟一些国家称“模具就是黄金”,新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”,中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 (3)发展趋势目前,国内市场对中高档模具的需求量很大,但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。另外,随着近年来工业发达国家的人工费用增加,其模具生产正向发展中国家特别是东南亚国家转移。因此,只要国产模具的质量能够有提
12、高,交货期能够保证,模具出口的前景是十分乐观的。有专家认为,伴随着世界经济的一体化浪潮,全球制造业加速向中国大陆地区转移已是大势所趋,中国也将逐步发展成为世界级的制造业基地。广东珠江三角地区将在十年之内发展成为世界模具生产中心。模具市场十大发展趋势上海市模具工业协会秘书长刘德普认为,未来我国的模具将呈现十大发展趋势:一是模具日趋大型化。这是由于模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的一模多腔所造成的。二是模具的精度越来越高。10年前,精密模具的精度一般为5微米,现在已达到23微米,不久1微米精度的模具将上市。这要求超精加工。三是多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型
13、零件外,还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务,对钢材的性能要求也越来越高。四是热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节约制作的原材料,因此热流道技术的应用在外国发展很快,许多塑料模具厂生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术,有的厂家使用率达到80%以上,效果十分明显。热流道模具在我国也已生产,有些企业使用率上升到20%30%。 五是随着塑料成型工艺的不断改进与发展,气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好,耐高压,特别是精密模具的型腔应淬火,浇口密封性好,模温能准确控制,所以对模具钢的性能要求很严。六是标
14、准件的应用将日渐广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期,且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此,模具标准件的应用在十五期间必将得到较大的发展。七是快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产时代,21世纪,这种生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。由此,一方面是制品使用周期缩短,另一方面花样变化频繁,要求模具的生产周期愈短愈好。因此开发快速经济模具将越来越引起人们的关注。八是随着车辆和电机等产品向轻量化发展,压铸模的比例将不断提高,同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。九是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快,塑料模具的比例将不断增大。同时,由于
15、机械零件的复杂程度和精度的不断提高,对塑料模具的要求也越来越高。十是模具技术含量将不断提高,中、高档模具比例将不断增大,这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。有专家预测,不远的将来,中国将成为世界最大的制造中心,这给我国的模具行业提供了前所未有的机遇。因此,加快高技术设备如数控加工、快速制模、特种加工在模具行业中的应用,加大新兴CAD/CAM技术在模具设计与制造中的应用比例,加速模具新结构、新工艺、新材料的研究和强化模具高技术人员的培养,已成为我国模具行业再上一个新台阶的关键。2.冷冲模的准备工作的分析2.1冷热模具在服役中失效的基本形式2.1.1塑性变形塑性变形即承受负荷大于屈服强度儿
16、产生的变形。如凹模出现型腔塌陷、型孔扩大、棱角倒塌陷以及凸模出现镦粗、纵向弯曲等。模具在使用时,如冷镦力过大、硬化层下面的基底抗压屈服强度不高,模具孔腔便被压塌。2.1.2磨损失效磨损失效是指刃门钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕、剥落粘膜(在摩擦中模具工作表而粘了些坯聊金属)。另外,凸模在工作中,由于润滑剂燃烧后转化为高压气体,对凸模表面进行剧烈冲刷,形成气蚀。2.1.3疲劳失效疲劳失效的特征:模具某些部位经过一定的服役期,萌生了细小的裂纹,并逐渐向纵深扩展,扩展到一定尺寸时,严重削弱模具的承载能力而引起断裂。疲劳裂纹萌生于应力较大的部位,特别是应力集中部位(尺寸过渡、缺口、刀痕、磨损裂纹等
17、处),疲劳断裂时断门分两部分,一部分为疲劳裂纹发展形成的疲劳处破裂断面,呈现贝壳状,疲劳源于贝壳顶点。另一部分为突然断裂,呈现不平整粗糙断面。使模具发生疲劳损伤的根本原因为特环载荷,凡可促使表面拉应力增大的因素均能加速疲劳裂纹的萌生。2.1.4断裂失效断裂失效常见形式有:崩刃、劈裂、折断、胀裂等,不同模具断裂的驱动力不同。冷作模具、所受的主要为机械作用力(冲压力)。热作模所受除机械力外,还有热应力和组织应力,有许多热作模具的工作温度较高,又采用强制冷却,其内应力可远远超过机械应力,因此,许多热作模的断裂主要与内应力过大有关。模具断裂过程有两种:一次性断裂和疲劳断裂。一次性断裂为模具有时在冲压时
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