齿轮螺栓垫片冷冲工艺与模具设计概述bkgq.docx
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1、河南机电高等专科学校毕业设计绪 论大学三年年的学习习即将结结束,毕毕业设计计是其中中最后一一个实践践环节,是是对以前前所学的的知识及及所掌握握的技能能的综合合运用和和检验。随随着我国国经济的的迅速发发展,采采用模具具的生产产技术得得到愈来来愈广泛泛的应用用。随着着工业的的发展,工工业产品品的品种种和数量量不断增增加。换换型不断断加快,使使模具的的需要不不断增加加,而对对模具的的质量要要求越来来越高。模模具技术术在国民民经济中中的作用用越来越越显得更更为重要要。模具是一一种特殊殊的模型型,用来来塑造(制造)产品;从工艺艺的角度度,模具具是一种种成型制制品的特特殊工艺艺装备。模具是工业生产的基础工
2、艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中,6080的零部件都依靠模具成形,模具质量的高低决定着产品质量的高低,因此,模具被称之为“工业之母”。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。 目前,我国冲压技术与工业发达国家相比还比较的落后,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。随着国民民经济总总量和工工业产品品技术的的不断发发展,各各行各业业对模具具的需求求量越来来越大
3、,技技术要求求也越来来越高。虽虽然模具具种类繁繁多,但但其发展展重点应应该是既既能满足足大量需需要,又又有较高高技术含含量,特特别是目目前国内内尚不能能自给,需需大量进进口的模模具和能能代表发发展方向向的大型型、精密密、复杂杂、长寿寿命模具具。模具具标准件件的种类类、数量量、水平平、生产产集中度度等对整整个模具具行业的的发展有有重大影影响。因因此,一一些重要要的模具具标准件件也必须须重点发发展,而而且其发发展速度度应快于于模具的的发展速速度,这这样才能能不断提提高我国国模具标标准化水水平,从从而提高高模具质质量,缩缩短模具具生产周周期,降降低成本本。由于于我国的的模具产产品在国国际市场场上占有
4、有较大的的价格优优势,因因此对于于出口前前景好的的模具产产品也应应作为重重点来发发展。根根据上述述需要量量大、技技术含量量高、代代表发展展方向、出出口前景景好的原原则选择择重点发发展产品品,而且且所选产产品必须须目前已已有一定定技术基基础,属属于有条条件、有有可能发发展起来来的产品品。冲压是一一种先进进的少无无切削加加工方法法,具有有节能省省材、效效率高、产产品质量量好、重重量轻、加加工成本本低等一一系列优优点,在在汽车、航航空航天天、仪器器仪表、家家电、电电子、通通讯、军军工、日日常用品品等产品品的生产产中得到到了广泛泛的应用用.据统统计,薄薄板成型型后,制制造了相相当于原原材料的的12倍倍
5、的附加加值,在在国民经经济生产产总值中中,与其其相关的的产品占占四分之之一,在在现代汽汽车工业业中,冲冲压件的的产值占占总产值值的599%。随随着我国国经济的的迅速发发展,采采用模具具的生产产技术得得到愈来来愈广泛泛的应用用。在完成大大学三年年的课程程学习、生生产实习习,我熟熟练地掌掌握了机机械制图图、机械械设计、机机械原理理等专业业基础课课和专业业课方面面的知识识,对机机械制造造、加工工的工艺艺有了一一个系统统、全面面的理解解,达到到了学习习的目的的。对于于模具设设计这个个实践性性非常强强的设计计课题,我我们进行行了大量量的实习习。经过过生产实实习,我我对于冷冷冲模具具有了一一个全新新的认识
6、识,丰富富和加深深了对各各种模具具的结构构和动作作过程方方面的知知识。在在指导老老师的细细心指导导下和在在工厂师师傅的讲讲解下,我我们对于于模具的的设计和和制造工工艺有了了系统而而深刻的的认识。同同时在实实习现场场亲手拆拆装了一一些典型型的模具具实体并并查阅了了很多相相关资料料,通过过这些实实践,我我们熟练练掌握了了模具的的一般工工作原理理、制造造、加工工工艺。通通过在图图书馆借借阅相关关手册和和书籍,更更系统而而全面了了细节问问题。锻锻炼了缜缜密的思思维并使使我们初初步具备备了设计计工作者者应有的的素质。设设计中,将将充分利利用和查查阅各种种资料,并并与同学学进行充充分讨论论,尽最最大努力力
7、搞好本本次毕业业设计。在设计的的过程中中,将有有一定的的困难,但但有指导导老师的的悉心指指导和自自己的努努力,相相信会完完满的完完成毕业业设计任任务。由由于学生生水平有有限,而而且缺乏乏经验,设设计中难难免有不不妥之处处,恳请请各位老老师指正正。设计者:余 正正 生20155年04月15日第一章 零件件的工艺艺性分析析工件名称称:齿轮轮螺栓垫垫片生产批量量:大批批量材 料料:A33钢 厚 度度:1mmm图1 零件图图1.1 零件的的总体分分析该零件为为齿轮螺螺栓垫片片,材料料为A33钢,即即为Q2235的的旧牌号号,具有有良好的的塑性、韧韧性、冷冷冲压性性能,能能够进行行一般的的冲压加加工。零
8、零件形状状较为复复杂,采采用圆弧弧过渡,但但零件对对称分布布,有冲冲孔、落落料两个个工序特特征。1.1.1外形形落料的的工艺性性齿轮螺栓栓垫片属属于中等等尺寸零零件,料料厚1mmm,外外形较为为复杂,采采用圆弧弧过渡,以以便于模模具加工工,减少少热处理理开裂,减减少冲裁裁时尖角角处的崩崩刃和过过快磨损损,尺寸寸精度要要求一般般。1.1.2冲孔孔的工艺艺性有两个111的孔孔,尺寸寸精度一一般。1.1.3冲裁裁件的孔孔边距和和孔间距距为避免工工件变形形和保证证模具强强度,孔孔边距和和孔间距距不能过过小。【11】其最最小许可可值当取取:。根根据工件件的尺寸寸可得,所所以工件件的尺寸寸符合要要求。冲孔
9、时因因凸模强强度限制制孔的尺尺寸不应应太小,否否则凸模模易折断断,查表表2.77.3【11】知,工工件上孔孔的直径径大于或或等于00.355倍的料料度即。由由任务书书零件图图易于看看出工件件的尺寸寸符合要要求。1.1.4尺寸寸精度图示零件件的尺寸寸均未注注公差的的一般尺尺寸,按按惯例取取IT114级,尺尺寸精度度较低,符符合一般般冲压的的经济精精度要求求。第二章 工艺方方案的确确定该零件所所需的基基本冲压压工序为为落料和和冲孔,可可拟订出出以下三三种工艺艺方案。方案一:单工序序模生产产。方案二:落料冲冲孔复合合模。方案三:冲孔落落料级进进模。 采用方案案一,生生产率低低,工件件的累计计误差大大
10、,操作作不方便便,由于于该工件件为大批批量生产产,方案案二和方方案三更更具有优优越性。该零件11mmm的孔孔与外圆圆之间的的最小距距离为44.5mmm,大大于此凸凸凹模允允许的最最小壁厚厚(2.7mmm)(11),可可以采用用冲孔、落落料复合合模或冲冲孔、落落料连续续模。但但复合模模模具的的形位精精度和尺尺寸精度度容易保保证,且且生产率率也高。尽尽管模具具结构比比较复杂杂但由于于零件的的几何形形状简单单对称,模模具制造造并不困困难。级级进模虽虽生产率率也高,但但零件的的冲裁精精度稍差差。欲保保证冲压压件的形形位精度度,需要要在模具具上设置置导正销销导正,故故模具制制造、安安装较复复合模复复杂。
11、通通过对上上述三种种方按的的分析比比较,该该零件的的冲压生生产采用用方按二二的复合合模为佳佳。第三章 排样样设计与与计算设计复合合模时,首首先要设设计条料料排样图图。根据据工件的的形状选选择有废废料排样样,且为为直排的的形式,虽虽然材料料的利用用率低于于少废料料和无废废料排样样,但工工件的精精度高,且且易于保保证工件件外形的的圆角。3.1确确定搭边边与搭肩肩值搭边和搭搭肩值一一般是由由经验确确定的,查查表2.5.22【1】。取取最小搭搭边值为为,最小小搭肩值值。3.2确确定零件件的排样样方案设计模具具时,条条料的排排样很重重要。分分析零件件形状可可知,确确定排样样方案:条料从从右至左左送进,落
12、落料凸模模的冲压压力比较较均匀,零零件形状状精度容容易保证证。条料料的排样样如图22所示。图2 排样方方案3.3计计算送料料步距和和条料的的宽度按如上排排样方式式,并根根据工件件的尺寸寸确定送送料步距距为搭肩肩值与工工件宽度度之和。即即查表2.5.33可知条条料宽度度单向偏偏差为00.500mm,由由公式计计算如下下:所以确定定条料的的宽度BB为导料板间间距离(无无侧压装装置)条料宽宽度方向向冲裁件件的最大大尺寸。搭边值值C导料料板与条条料之间间的间隙隙(查表表2.55.5)3.4计计算材料料的利用用率根据一般般的市场场供应情情况,原原材料选选用的冷冷扎薄钢钢板。每每块可剪剪规格条条料166条
13、,材材料剪切切利用率率达966。材料利用用率通用用公式【11】式中A一个冲冲裁剪的的面积。n 一一个步距距内的冲冲裁件数数量。B条料料宽度。S步距距。材料利用用率:第四章 计算冲冲压力和和初选压压力机4.1冲冲裁工序序总力的的计算由工件结结构和前前面所定定的冲压压方案可可知,本本模具采采用弹性性卸料装装置和下下出料方方式的冲冲裁模。考考虑到模模具刃部部被磨损损、凸凹凹模不均均匀和波波动、材材料力学学性能及及材料厚厚度偏差差等因素素的影响响。本模模具采用用普通平平刃口模模具冲裁裁,其冲冲裁力PP按下式式计算:式中 PP冲裁力力(KNN)。K系数数,一般般取1.3 LL冲裁件件剪切周周边长度度(m
14、mm)。t冲裁裁件材料料厚度(mmm)被冲材材料的抗抗剪强度度。上式中抗抗剪强度度与材料料种类和和坯料的的原始状状态有关关,可在在手册中中查询,为为方便计计算,可可取材料料的,故故冲裁力力表达式式又可表表示为:查手册【33】的 取极极限值查表2.6.11【1】卸卸料力系系数卸料力推件力推件力力系数,由手册册查得n同时时卡在凹凹模的工工件(或或废料)数,其其中n=h/tth凹模模刃部直直壁洞口口高度(mmm),t料厚厚( mmm) 查手册【55】表2.99.4 可得和和h=66mm,故n=6/11.54工序总力力4.2初初选压力力机压力机的的公称压压力必须须大于或或等于工工序总力力。查手册【22
15、】初选选开式可可倾压力力机参数数初选压压力机型型号为JJ23-16和和J233-255,见表表一。表一 所选选择压力力机的相相关参数数型号公称压力力/kNN滑块行程程/mmm最大封闭闭高度/mm工作台尺尺寸/mmm可倾斜角角/。封闭高度度调节量量/mmmJ23-16160552203004503545J23-2525065270370560030554.3 确定压压力中心心用解析法法求模具具的压力力中心的的坐标。按按比例画画出零件件尺寸,选选用坐标标系XOOY。如如下图33(下页页)所示示。因零零件左右右对称,即即xc0。故故只需计计算ycc。将工工件冲裁裁周边分分成L11、L2、L3、L4、
16、L10、LL11基本本线段,求求出各段段长度的的重心位位置:图3 压力力中心的的计算 L1440mmm Y1=27mmmL299.9448mmm Y2=25.44mmmL355.399mm Y3=20.91mmmL455mm Y4=17mmmL555.399mm Y5=13.09mmm LL63.884mmm Y66=10.05mmmL766.266mm Y7=3.992mmmL855mm Y8=0mmmL944.877mm Y9=3.338mmmL1028.29mmm Y100=7mmmL1134.54mmm Y111=17mmm第五章 模具结结构形式式的选择择与确定定5.1 模具类类型的选
17、选择由冲压工工艺分析析可知,采采用倒装装复合冲冲压,所所以模具具类型为为倒装复复合模。5.2定定位方式式的选择择因为该模模具采用用的是条条料,所所以选用用导料销销和挡料料销来实实现对冲冲裁条料料的定位位。5.3导导向方式式的选择择为了提高高模具寿寿命和工工作质量量,方便便安装调调整,该该复合模模采用后后侧导柱柱的导向向方式。5.4 卸料方方式该模具采采用倒装装结构,冲冲孔废料料直接由由冲孔凸凸模从凸凸凹模内内孔推下下。工件件厚度为为1mmm,料厚厚相对较较厚,卸卸料力也也比较小小,故可可采用弹弹性卸料料。5.5 送料方方式采用手动动送料。第六章 模具具工作零零部件刃刃口尺寸寸的计算算该零件属属
18、于无特特殊要求求的一般般冲孔落落料件,外外形尺寸寸由落料料获得,小小孔尺寸寸则由冲冲孔得到到。查表2.3.33可知又模具的的精度等等级为IIT144级。查表2.2【44】 取6.1冲冲裁孔的的凸、凹凹模刃口口尺寸的的计算凸模尺寸寸凹模尺寸寸校核:即 满满足公差差间隙条条件。6.2外外形落料料凸模、凹凹模刃口口尺寸的的计算此落料件件为形状状较为复复杂的零零件,所所以利用用凸凹模模配作法法,这种种方法有有利于获获得最小小的合理理间隙,放放宽对模模具的加加工设备备的精度度要求。以落料凹凹模为基基准件,由由公差表表查得工工件个尺尺寸的公公差等,确确定x采用配作作法,计计算凹模模的刃口口尺寸,首首先是根
19、根据凹模模磨损后后轮廓变变化情况况正确判判断出模模具刃口口各个尺尺寸在磨磨损过程程中是变变大还是是变小,还还是不变变这三种种情况,然然后分别别按不同同的计算算公式计计算。a、凹模模磨损后后会增大大的尺寸寸-第一一类尺寸寸A 第一一类尺寸寸:b、凹模模磨损后后会减小小的尺寸寸-第二二类尺寸寸B 第二二类尺寸寸:c、凹模模磨损后后会保持持不变的的尺寸 第三三类尺寸寸C 第三三类尺寸寸:其落料凹凹模的基基本尺寸寸计算如如下:第一类尺尺寸:磨磨损后增增大的尺尺寸:第三类尺尺寸:磨磨损后基基本不变变的尺寸寸:图4 落料凹凹模刃口口部分尺尺寸落料凸模模的基本本尺寸与与凹模相相同,分分别是771.663mm
20、m、166.7885mmm、4.7755mm、119.774mmm、399.699mm,不不必标注注公差,但但要在技技术条件件中注明明:凸模模实际刃刃口尺寸寸与落料料凹模配配制,保保证最小小双面合合理间隙隙值Zmmin=0.1100(落落料凸模模、凹模模刃口部部分尺寸寸分别见见图4、55)图5 落落料凸模模刃口部部分尺寸寸第七章 模具主主要零部部件设计计7.1工工作零部部件的结结构设计计7.1.1落料料凹模的的设计凹模采用用整体式式凹模,各各冲裁的的凹模孔孔均采用用线切割割加工。安排凹模在模架上的位置时,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。整体式凹模装于下模座上, 凹模高度可
21、按经验公式计算,即 凹模高高度H=Kb 凹模壁壁厚C=(1.522)H式中b-凹模孔孔的最大大宽度(但但B不小小于155mm)C-凹凹模壁厚厚, 指指刃口至至凹模外外形边缘缘的距离离K=系数数(查表表2440【55】K=0.222)凹模高度度H=KKb=0.22271.63=15.76mmm 按表取标标准值HH=166mm凹模壁厚厚C= C=(1.552)H =24mmm322mm()凹模壁厚厚取322mm。凹模宽度度凹模上螺螺孔到凹凹模外缘缘的距离离一般取取(1.722.0)dd, 图6 凹凹模上的的螺孔设设计与选选用d为螺孔孔的距离离,由于于凹模厚厚度为116mmm,所以以根据表表2.44
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