机械毕业设计(论文)-焊片冲压工艺及模具设计(全套图纸)(18页).doc
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1、-机械毕业设计(论文)-焊片冲压工艺及模具设计(全套图纸)-第 18 页目 录绪论1 1.1 国内模具的现状和发展趋势11.1.1国内模具的现状 1.1.2国内模具的发展趋势 1.2国外模具的现状和发展趋势3第一章制件的工艺性分析42.1 分析零件的冲压工艺性42.2 制件的外形分析 5 第二章工艺方案的确定5第三章主要工艺参数计算 3.1排样的设计与计算 53.2冲压力的计算并初步选取压力机的吨位63.3冲裁力的计算63.4冲压设备的确定83.5压力中心的确定及相关计算83.6工作零件忍口尺寸计算9 第四章模具总体设计14 4.1模具的类型选择144.2主要零部件的设计144.3模柄的设计2
2、14.4固定板的设计224.5垫板的设计224.6卸料板的设计234.7螺钉或销钉的设计244.8模架及其他零部件的设计24 第五章.模具总装图及工作原理26第六章模具总装与调试27 第七章结束语28致谢 28参考文献 29 全套图纸,加153893706绪 论 目前,我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距,导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快,
3、据不完全统计,2003年我国模具生产厂点约有2万多家,从业人员约50多万人,2004年模具行业的发展保持良好势头,模具企业总体上订单充足,任务饱满,2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿美元,出口模具4.91亿美元,分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1,进出口相抵后的进净口达13.2亿美元,为净进口量较大的国家。在2万多家生产厂点中,有一半以上是自产自用的。在模具企业中,产值过亿元的模具企业只有20多家,中型企业几十家,其余都是小型企业。近年来,模具行业结构调整和体制改革步伐加快,主要表现为:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具
4、标准件发展速度快于一般模具产品;专业模具厂数量增加,能力提高较快;三资及私营企业发展迅速;国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速,但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足: 第一,体制不顺,基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用,私营企业近年来发展较快,国企改革也在进行之中,但总体来看,体制和机制尚不适应市场经济,再加上国内模具工业基础薄弱,因此,行业发展还不尽如人意,特别是总体水平和高新技术方面。 第二,开发能力较差,经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低,水平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工
5、平均年创造产值约合1万美元,国外模具工业发达国家大多是1520万美元,有的高达2530万美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理,真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三,工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备,但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多,特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因,引进设备不配套,设备与附配件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低,带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四,专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”
6、“小而全”影响,许多模具企业观念落后,模具企业专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占45%左右,其馀为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务,与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低,标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,对模具制造周期影响尤甚。 第五,模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。1.1.2国内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工
7、业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展,但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距,尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年,中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1) 模具日趋大型化; 2)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术; 3)模具扫描及数字化系统;4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率;5)发展优质模具材料和先进的表面处理技术;6)模具的精度将越来越高; 7)模具研磨抛光将自动化、智能化; 8)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程;9)开发新的成形工艺和模具。1.2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备,在电
8、子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中,6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性,是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年,全球模具市场呈现供不应求的局面,世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上;国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年
9、中国模协在德国访问时,从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会了解到,德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中(VDMA)会员模具企业有90家,这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%,可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展,国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才,他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右,而国外模具工业发达国家大多1520万美元,有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上,而我国才达到45
10、第一章制件的工艺性分析1.1分析零件的冲压工艺性零件图(1)材料: 黄铜板,具有良好的冲压性能。(2)工件结构:该零件的形状相对比较简单,为避免工件变形和保证模具强度,孔边距不能过小,其最小许可值当取:C0.8 t根据已知工件的尺寸可得:C1=2.8 t=3 所以工件的尺寸符合上述要求。冲孔时因受凸模强度限制孔的尺寸不应太小,否则凸模易折断或压弯,查模具制造手册而知2.7.2表制件上孔的直径当大于或等于0.35倍的料厚,即d0.35t,由任务书零件图易于看出工件尺寸符合要求(3)尺寸精度:冲裁件上的未注公差等级定为IT14级,冲裁件的断面粗糙度值与材料塑性、厚度,冲裁间隙,刃口锐钝及冲模结构相
11、关,工件厚度为3mm,其断面粗糙度值为12.5m(4)结论:可以冲裁。2.2制件的外形分析(1)冲裁件的外形转角:冲裁件的外形无尖锐角,均圆弧过渡,查模具制造手册2.7.1知此圆角过度有利于模具加工,不会引起热处理开裂和冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损的现象。(2)在冲裁件的形状和尺寸方面:此工件只有落料和冲孔两个工序。材料为黄铜板9,厚度3mm,适合冲裁。由零件图可以知道:零件的结构简单。这样可以使的排样废料最少。外形/内孔避免了尖锐的清角,。最小孔径适宜,孔边距未超过极限值。第二章冲压工艺方案的确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可以有三种工艺方案:方案一:先落料,后冲孔。采用单工序模生产。
12、方案二:落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三:落料-冲孔级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单,但需两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足该零件的年产量需求,当然更难以满足顾客的要求。方案二只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证,工件的精度及生产效率都较高,但模具强度不足,无法冲出合格工件,模具易损坏,并且冲压后成品留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,操作不方便。 方案三也只需一副模具,可以减少模具和设备的数量,提高生产率。并且操作安全,便于实现冲压生产自动化,在大批量生产中效果显著,工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较,该工件的冲压生产
13、采用方案三为佳。第三章主要工艺参数计算3.1排样的设计与计算A排样图的确定:合理的排样是提高材料利用率、降低成本,保证冲件质量及模具寿命的有效措施。设计级进模,首先要设计排样图。由于零件的外形,参考冲压手册表2-16确定其排样方式为直对排或者是直排。其排样图如图所示: A排样方案图B搭边值的确定:搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响,因此一定要合理确定搭边数值。查表2-18得:最小工艺搭边值a(沿边)=2.2mm a1(工件间)= 2.5 mmC冲压材料规格的确定:查P506表8-12,宜选用390mm600mm的黄铜板。 D 材料利用率的确定:冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料
14、利用率。如上图所确定的排样方案,该方案条料宽度为39mm,步距为30mm。每张钢板可裁10张条料,一个步距的材料利用率分别为68。每张条料可冲20个工件,每张钢板总的材料利用率为70。3.2冲压力的计算并初步选取压力机吨位(1)冲裁力的计算冲裁力的大小随凸模进入材料的深度(凸模行程)而变化,本模具采用普通平刃口模具冲裁,其冲裁力F按下式计算: F= KLtb该模具采用级进模,冲裁好的工件由落料孔落下,所以采用下出件。冲压力的相关计算见下表1。根据结果冲压设备拟选用J23-10。表1 条料及冲压力的相关计算项目公式结果排样冲裁件的面积AA=62-3.22+76+414+72-1/2212+424
15、-522265.476mm2条料宽度BB=34.1+22.2+0.539mm查表2.5.2,最小搭边值a=1.5mm,a1=1.2mm;采用无侧压装置步距SS=13+215mm一个步距的材料利用率=68%冲压力冲裁力F=KLtb=1.36003200468000N(2)冲压设备的确定通过校核,选择开式双柱可倾压力机J23-50能满足使用要求。其主要技术参数如下表。公称压力/KN 500发生公称压力时滑块离下极点距离/mm 4滑块固定行程/mm 60滑块调节行程/mm 60/8标准行程次数(不小于)(次/min) 135(快速型)发生公称压力时滑块离下极点距离/mm 1.5(快速型)滑块行程/m
16、m 30(快速型)行程次数(不小于)(次/min) 300(最大闭合高度)固定台和可倾/mm 180闭合高度调节量/mm 50(标准型)滑块中心到机身距离(吼深)/mm 130(标准型)工作台尺寸(左右前后)/mm 360240(标准型)工作台孔尺寸(左右前后)/mm 18090(标准型)工作台孔尺寸(直径)/mm 130(标准型)立柱间距离(不小于)/mm 180模柄孔尺寸(直径深度)/mm 3484工作台板厚度/mm 50倾斜角(不小于)() 303.3压力中心的确定及相关计算 为保证压力机和模具正常工作,必须使冲模的压力中心与压力机的滑块中心相重合。否则在冲压时会使冲模与压力机的滑块歪斜
17、,引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损,造成刃口和其他零件的损坏,甚至会引起压力机导轨的磨损。影响压力机的精度,对于形状简单而对称的工件如矩形、圆形、正多边形,其冲裁的压力中心与工件的几何中心重合。 结合零件图,该零件图上部是圆其压力中心位于其圆心,下部是直线段其压力中心位于直线段的中线,冲裁件的压力中心即为工件的几何中心。该工件的冲裁力不大,为便于模具的加工和装配,模具中心选在工件的几何中心。若选用J23-50,工件的几何中心仍在压力机模柄孔投影面积范围内,满足要求。3.4工作刃口的计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前,首先要考虑工作零件的加工方法及模具的装配方法。结合该模具的特点,工
18、作零件的形状相对简单,适宜采用线切割机床分别加工冲孔凸模、凸凹模、凸模固定板以及卸料板,这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度,使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算,具体计算见下表2。表2 工作零件刃口尺寸计算尺寸及分类尺寸转换计算公式计算结果备注落料12DT=DA=磨损系数X=0.5,模具按IT8级制造。校核满足T+A (Zmax-Zmin)DT= DA= 6DA= 4DA= 14DA= 19DA= 24DA= 2DA= 28DA= 冲孔LA=7 0.0775DT=DA=磨损系数为X=0.75DT=DA= 孔心距7LA=LA=70.0755该零件在弯曲前属于无
19、特殊要求的一般冲孔落料件,外形尺寸由落料获得,而中间的小孔尺寸则是由冲孔得到。查表2.3.3而知:Zmin = 0.210mm Zmax = 0.270mmZmax Zmin = 0.114mm设凸、凹模分别按IT9、IT10级精度制造,分别计算Dt. DA如下(1)冲6.4mm的小孔d=d=校核:|T|+|A| Zmax-Zmin0.024+0.0360.270-0.210 0.06 =0.06 满足公差间隙条件(2)冲孔距尺寸 Ld=L11/8=70.125 20.31=70.0755(3)落料计算:工件尺寸图落料时采用凸模与凹模配做法,以落料凹模为基准件以下尺寸属于A类尺寸。L= D=E
20、=F=G=H=J=落料时采用凸模与凹模配做法,以落料凹模为基准件以下尺寸属于B类尺寸。第四章模具总体设计4.1模具的类型选择(1)由冲压工艺分析可知,采用级进模,所以模具类型为级进模。定位方法的选择 (2)因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料销,导料板。控制条料的送进步距采用挡料销定距,因为零件的尺寸精度的要求不是很严格,此定位方法完全可以满足要求。卸料、出件方式的选择(3)因为工件的厚度为3mm,相对较薄,卸料力也不是很大 ,可采用卸料板卸料,又因为是级进模生产,所以采用下出件的方式比较便于操作与生产率的提高。导向方式的选择 (4)为提高模具寿命和工件质量,方便安装调整及送料的
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