椭圆垫片冲裁模设计及制造.doc
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1、, 学 号: 毕 业 论 文题 目:模具设计椭圆垫片冲裁模设计及制造学 院:专 业:年 级:姓 名:指导教师:完成时间:摘 要随着中国国民经济的高速发展,各相关行业对于模具的需求越来越高,要求也日益提高。模具产品在日常生活中起着不可或缺的作用。本次以椭圆垫片为研究对象,工件的结构简单,适用于多工位模具。本设计内容是从零件的工艺性分析开始,根据工艺要求来确定设计的大体思路以及最佳工艺方案。确定该模具类型为级进冲裁模,做工艺计算,计算出冲裁时的冲压力,确定工件的压力中心,选择压力机和确定冲模的闭合高度。根据前面所计算出的内容确定模具的凸、凹模尺寸和形状,并进行强度校核。设计出弹簧、导柱、导套和模柄
2、等模具的主要零部件,并合理选择压力机,从而完成整个模具的设计工作。其中一些零件是标准的零件,可以根据设计要求查表选配,如:导柱、导套、模架、螺母、销钉等,最终完成本次毕业设计。通过本课题研究,使我掌握了冲压模具设计的理论知识。关键词:冲裁;级进模;冲孔AbstractAlong with the China national economys high speed development, each related profession are getting more and more regarding the mould design, the request also day by d
3、ay enhances. This paper is based on the Ellipse gasket and the structure of work piece is simple, therefore it suit for Progressive die .If using the stamping production, can change these shortcomings. This design content analysis of technology from parts according to the technical requirement, to d
4、etermine the general design and desirable process scheme. Make sure the mold type for punching die, do process calculation, calculate the blunt pressure, unloading, pushing a force, determine the pressure center, choose mold and die closed press high, Again, the calculated according to the front of
5、the content determination of dies. the convex, mold size and shape, and checking the strength. Design of a spring, column, and modulus of main components and handle, and appropriate presses were selected as well complete the whole mold design work, some parts are standard parts, can according to the
6、 design requirements of selecting such as table, column, guide, formwork, nuts, pin, etc.Finally I complete this graduation project. Through this design, the basic theory of a mold design was gained.Keywords: Cutting;Progressive Die;Punching;目 录摘 要1Abstract2目 录3绪 论5一、椭圆垫片冲裁模具的课题研究背景5二、国内外发展概况5三、国内情况
7、5四、国外情况6五、本文所研究的主要内容7第1章 零件工艺性分析81.1 结构与尺寸81.2 精度91.3 材料9第2章 确定冲裁工艺方案102.1 确定方案102.2 确定工序顺序10第3章 确定模具总体结构方案113.1 模具类型113.2 操作与定位方式113.3 卸料与出件方式113.4 模架类型11第4章 工艺与设计计算124.1 排样设计与计算124.2 计算冲压力与压力中心,初选压力机134.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差15第5章 设计选用模具零部件175.1 凹模设计175.2 凸模设计175.3 定位零件185.4 出件与卸料装置195.5 选择模架并确定其他模具零件205
8、.6 冲压设备与模柄的选择21第6章 压力机校核226.1 公称压力226.2 滑块行程226.3 工作台面尺寸226.4 闭合高度22第7章 绘制模具装配图及零件图247.1 模具装配图247.2 模具零件图25第8章 模具零件加工工艺过程298.1 冲孔凸模加工工艺过程298.2 落料凸模加工工艺过程308.3 凹模加工工艺过程308.4 卸料板的加工328.5 固定板的加工328.6 上模座加工工艺过程338.7 下模座加工工艺过程338.8 导柱、导套的加工34第9章 冲模的装配与调试359.1 冲模装配的技术要求359.2 冲模的装配方法359.3 冲模的装配工艺过程359.4 冲模
9、的调试369.5 冲模的安装36第10章 模具CAD/CAM3810.1 CAD/CAM的应用3810.2 CAD/CAM应用特点3810.3 卸料板的加工程序3810.4 刀具轨迹路径41总 结43参考文献44绪 论一、椭圆垫片冲裁模具的课题研究背景模具是现代化工业生产的重要工艺装备,是利用其特定形状去制造具有一定形状和尺寸的制品的工具。模具作为一种生产工具已经广泛的地应用于各行各业,其发展之快,需求量之大,是前所未有的。今天,在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工,模具已成为国民经济的基础工业,已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提
10、高,在很大程度上取决于模具的发展和技术水平的提高。成形加工的社会效益很高,是高技术含量的社会产品,其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗三项直接发生的费用和模具设计与试模等技术费用,后者,是模具价值和市场价格的主要组成部分,其中一部分技术价值计入了市场价格,而更大一部分价值,则是模具用户和产品用户受惠变为社会效益。如电视机用模,其模具费用仅为电视机产品价格的1/30001/5000,尽管模具的一次投资较大,但在大批量生产的每台电视机的成本中仅占极小的部分,甚至可以忽略不计,而实际上,很高的模具价值为社会所拥有,变成了社会财富。所以本模具设计具有非常重要的现实意义。二、国内外发
11、展概况近十多年来,我国对板料成型性能、成形极限图、曲面零件的翻边、弯曲回弹、盒形件毛坯计算、冲压件工艺缺陷的分析等方面的研究均取得了较好的成绩。三、国内情况我国模具制造业的发展大致经历了以下几个阶段:(1)50年代 手工业作坊时代。(2)60年代 通用机械时代,生产工具为车床、铣床、刨床、磨床等。(3)70年代 仿形机械时代,生产工具为仿形车床、仿形铣床、仿形刨床等。(4)80年代 数控机械时代,生产工具为NC车床、NC铣床、NC电火花加工机床、NC电火花线切割机床等。(5)90年代 计算机数控机械及CAD/CAM应用时代,生产工具为CNC车床、CNC铣床、CNC磨床等。目前,我国的模具制造之
12、研究单位和部分企业有比较先进的设备,但仍有一部分模具制造仍存在专业化程度低、周期长、精度低、使用寿命短的弊病。这与产品更新换代、冲压件品种日益增多而批量逐渐减少的发展趋势不相适应。我们必须加快模具加工设备更新换代的步伐,促进模具技术的较快发展,使冲压件工艺及模具技术在实现我国现代化和提高人民生活水平的过程中发挥重大的作用。四、国外情况工业先进的国家的冷冲压工艺和冲模技术相当发达,他们逐步把冷冲压生产过程用智力型代替体力型,出现下列情况:(1)冷冲压加工全自动生产系统和模具柔性制造系统已投入应用这种全自动生产系统包括:自动安装调模装置、材料自动选择与供给装置、材料导向自动调节装置、送料近距自动调
13、节装置、成品容器自动更换装置、误送料自动检出装置及冲压件的加工数量达到预定数量后压力机自动停车装置等。(2)模具的精度很高先进国家目前模具可达到尺寸精度35um,级进模步距精度58um,凸、凹模及易损件互换精度22.5um。(3)国外已研制成冲压件用的新材料的化学成分、金相组织和机械工艺数值更好的符合冲压性能的要求。(4)模具寿命长模具是比较昂贵的生产工具,所以寿命长短是至关重要的。国外硬质合金级进模冲制芯片总寿命3亿次。慕尼黑盖斯乐公司生产的精冲模在1000次/分钟的情况下能冲1000万片薄片。(5)模具制造设备不断更新为了满足模具制造需要,机床制造厂必须给模具制造厂提供崭新的技术,提供高生
14、产率的机床品种。有的数控仿形铣床能把仿形和数控一体化,是复杂形状的模具加工变得较容易。这种机床的仿形功能和数控功能进行自动转换,对复杂部分进行仿形,而对简单部分进行数控,两者结合起来,可以组合各种曲面。CNC连续轨迹坐标磨床是高效率加工精密模具的较理想设备,对复杂巅峰轮廓可以连续的磨削,当磨削冲模凸、凹模时可得到间隙极为均匀,从而提高了模具寿命,对另一种类型的坐标磨床可以插磨模具零件上的孔、圆弧及直边。此外,CNC线切割机床和CNC内外圆磨床均在模具加工中发挥了作用。五、本文所研究的主要内容本次需要加工的零件为椭圆垫片,所选用的模具为导柱式模具。本课题主要研究的内容为:零件冲压工艺分析;模零件
15、的设计与计算;冲裁件整形;模具安装与调试,绘制装配图和零件图,以及模具CAD/CAM。其中细分起来还有椭圆垫片零件冲压工艺性分析;确定冲压基本工序;排样方案的确定;冲裁模具凸模和凹模刃口尺寸计算;模具主要零件尺寸计算;冲压力的计算;压力中心的计算;选择冲压设备;冲模的闭合高度;调整模具闭合高度等。第1章 零件工艺性分析 冲裁如图所示椭圆法兰垫片零件,材料为Q235,厚度t=1.5mm,大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程。零件名称:椭圆法兰垫片材 料:Q235厚 度:t=1.5mm生产批量:大批量生产1.1 结构与尺寸该零件结构简单,形状对称,其最小孔的直
16、径0.9t,孔与孔间的最小距离9.9(11.5)t,孔与边缘的最小距离3.9(1.52)t。均适宜于冲裁加工。1.2 精度零件尺寸公差除接近于IT11级以外,其余尺寸均低于IT14级,亦无其他特殊要求。从冲压模具设计与制造表3-5可知,利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。1.3 材料Q235,普通碳素钢,抗剪强度(见冲压模具设计与制造表1-3),断后伸长率。此材料具有良好的弹性和塑性,其冲裁加工性较好。根据以上分析,该零件的工艺性较好,可以冲裁加工。第2章 确定冲裁工艺方案2.1 确定方案该零件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁工艺方案有单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种。由于零件属于
17、大批量生产,结构简单,采用单工序冲裁效率太低,且不便于操作。若采用复合冲裁,虽然冲出的零件精度和平直度较好,生产效率也较高,但零件的孔边距不是很大,模具强度不能保证。采用级进冲裁时,生产效率高,操作方便,通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。2.2 确定工序顺序该零件采用先冲两个大小为和的三个孔,最后冲出零件。根据以上分析,该零件采用级进冲裁工艺方案。第3章 确定模具总体结构方案3.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模。3.2 操作与定位方式虽然零件的生产批量较大,但合理安排生产可用手工送料方式能够达到批量要求,且能降低模具成本,因此采用
18、手工送料方式。考虑零件的尺寸跟材料厚度,为了便于操作和保证零件的精度,宜采用导料板导向、侧刃定距的定位方式。侧刃实际上是一个具有特殊功用的凸模,其作用是在压力机每次冲压行程中,沿条料边缘切下一块长度等于进距的边料。由于沿送料方向上,侧刃前后两导料板的间距不同,前宽后窄形成一个凸肩,所以条料上只有被切除材料边的部分方能通过,通过的距离即等于进距。为减小料头和料尾的材料消耗和提高定距的可靠性,采用双侧刃前后对角布置。3.3 卸料与出件方式考虑零件的厚度,采用弹性卸料方式,弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件(弹簧或橡胶)组成。弹性卸料的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸,厚度取凹模厚度的0.6
19、0.8倍。卸料板与凸模的双边间隙根据冲件料厚确定,一般取0.10.3mm(料后时取大值,料薄时取小值)。弹性卸料装置可装于上模或下模,因此,采用卸料装置装于上模。为了便于操作、提高生产率,冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。3.4 模架类型考虑到送料与操作的方便性,模架采用中间式导柱的模架,用导柱导套导向。第4章 工艺与设计计算4.1 排样设计与计算根据冲件的形状特征、质量要求、模具类型与结构方案、材料利用率等方面因素,采用直排有废料排样方式。如图1 所示:图1 排样图查冲压模具设计与制造表3-18、表3-19、表3-20、表3-21,取。因为采用的IC型侧刃,故料宽每边须增加
20、燕尾形切入深度因此,条料宽度为 冲裁后废料宽度为 进距为 导料板间距为 由零件图近似算得一个零件的面积为 = 一个进距内的坯料面积为 因此一个进距内材料的利用率为 查冲压模具设计与制造表1-5选用冷轧钢板的尺寸规格为110020001.5,该板可得到48张(4111001.5)条料,一张条料可冲15个零件,则一张板可冲4815=720个零件,该板的利用率为 4.2 计算冲压力与压力中心,初选压力机冲裁力:根据零件图可算得一个零件外周边长度,内周边长度,侧刃冲切长度,根据排样图一模冲一件和双侧刃布置,故总冲裁长又,t=1.5mm,取K=1.3,则 卸料力:查冲压模具设计与制造表3-22,取,则
21、推料力:根据材料的厚度取凹模刃口直壁高度,故。查冲压模具设计与制造表3-22,取则 总冲压力 应选取的压力机公称压力 ,因此可初选压力机型号为JC23-35,当模具结构及尺寸确定之后,可对压力机的闭合高度、模具安装尺寸进行校核,从而最终确定压力机的型号。确定压力中心,画出凹模刃口,建立如图2 所示的坐标系,画出工件形状,将工件分成6个单一图形轮廓,每段轮廓周长为,选定坐标系xo-y,计算各单一图形的压力中心到x轴的距离及到y轴的距离,代入压力中心计算公式可求得压力中心坐标 表1 各图形的冲裁长度和压力中心坐标序号/mm/mm/mm序号/mm/mm/mm12369.125.88602535.30
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