温控器弹片级进模毕业设计说明书.doc
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1、摘 要 本设计的题目是:温控器弹簧片级进模的设计,课题的主要内容是通过对工件的工艺分析、方案讨论,以及通过对毛坯尺寸及其他相关尺寸的计算,然后对模具进行总体设计,包括模架的选择以及凸、凹模形状和尺寸的设计,以及它们的固定等等。最后画出该零件生产所需的装配图,及主要的零件图。通过对温控器弹簧片级进模模具的设计,巩固和深化了所学知识,取得了比较满意的效果 ,达到了预期的设计意图。关键词 :弹簧片;级进模;分析及方案;计算;装配图 THE PROGRESSIVE DIE DESIGN OF SPRING ABSTRACT The title of the design: the progressiv
2、e die design of spring. The first step is a craft analysis of the part, then a project discussion, next step is the calculation of the semifinished products dimensions and some other related size. After these steps, the overall design of mold need to be done, including framework choice and convex, c
3、oncave design of their shapes and sizes, also their fixed , etc. Finally draw the parts assembly drawing, and the main parts. This task strengthen and deepen the knowledge that we leant thougnt the progressive die design of spring, achieving satisfactory effect and the expected design intent.Key wor
4、ds : spring; analysis and project; calculation; assembly drawing.目 录绪 论 模具是国民经济的基础工业,模具工业的发展水平从某种意义上来说代表着一个国家的工业发展水平。我国重点发展的汽车、通讯、电子、航空航天等行业的产品有80%以上的零部件是由模具加工成型的。由于模具自身特点,现代模具企业大多体现出技术密集、资金密集和高素质劳动力密集以及高社会效益的特点,模具制造业已成为高新技术制造产业的一部分。 在当今制造业快速发展的前提下,随着中国成为模具制造大国,国内模具业得到迅猛发展。中国模具产业已接近1000亿元的大关,已经形成了巨大
5、的生产规模。以北京地区的模具企业为例,北京现有模具企业达到200多家6,每年可以生产几十万套模具。据北京模协的一位领导介绍,目前北京地区重点发展的汽车、电子、节能环保等行业都需要大量的模具工业的支持,当然,这样也会促进北京地区模具制造业的快速发展。尽管北京地区模具企业的发展良莠不齐,但还是涌现出了比亚迪汽车冲压模具、长城牡丹塑料挤出模具、康迪普瑞精密多工位级进模具等代表性企业和产品9。 从2009年我国模具发展的水平来看8 ,模具行业发展的表现有:大型级进模长度已超过3m;精密级进模已可与2000次/min;高速冲床匹配;热流道模具和气辅模具有的已达国际水平;在CAD/CAM技术得到普及的同时
6、,CAE技术应用越来越广,CAD/CAE/CAM一体化技术得到发展,并取得较好成果;模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现,专利数量增多。 多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向,精度要求和寿命要求极高,主要为 IT 电子信息产业、半导体精密组件、端子连接器、手机外壳等配套。据北京一家 IT 模具企业负责人介绍,IT 模具在国内已有相当的基础,并已引进了国外先进的技术和设备,个别企业生产的产品已达到世界水平,但大部分企业仍有较大差距,总量也供不应求,进口较多。对于为超大规模集成电路配套、为引线脚100以上及间隙0.2mm 以下的引线框架配套、为精度 5mm 以上的精密微型连
7、接件配套、为直径1.6mm以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子等配套的精密模具是发展的重中之重 7。 有关专家预测,今后模具产业发展的重点是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势 ,因此对于出口前景好的模具产品也将成为发展的重点。 1 弹簧片的工艺分析1.1 弹簧片介绍弹簧片的零件图如右图1.1所示:图1.1名称:弹簧片 ; 其材料为:QBe19 铍青铜;厚度为: 0.5mm。1.2 工艺分析1.2.1工件材料 铍青铜具有优良的力学性能,具有高的强度、弹性、
8、硬度、耐磨性和耐疲劳性等,在工业上有特殊的用途。根据加工工艺,铍青铜可分为两大类:第 1 类为加工变形铍青铜,可加工成各类板、带、管、棒和线材,用作各种高级弹簧元件;第 2 类是铸造铍青铜1。因此该零件的材料选为QBe19铍青铜。材料为QBe19铍青铜,冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工,电弧焊和接触焊的焊接性能好,适合冲裁加工。表1-1 QBe19铍青铜的力学性能12抗拉强度b(MPa):1000MPa屈服强度s(MPa):=1035弹性模量(GPa)128淬火前硬度200-250HV淬火后硬度36-42HRC1.2.2 工件形状结构该零件为冲压件,厚度很薄,冲裁和冲孔时间隙小
9、,最小方孔是1.3mm2.2mm,工件上有五个部分的弯曲质量要求高,弯曲部分与孔的距离大于1.0t,所以弯曲时不会发生孔变形,适合冲裁和弯曲加工。1.2.3 工件尺寸精度该零件尺寸(60.1)mm外均未标注尺寸公差,属未注公差尺寸,平冲压件尺寸按ST6级确定,成型冲压件尺寸公差按FT4级确定。根据以上的分析,该工件冲裁工艺较好,适合冲裁。除此之外,模具的设计与制造还要考虑的是结构要合理,制造加工要经济方便。2 冲裁工艺工序方案的确定2.1模具结构的选择方案一:先冲冲孔,然后弯曲,再然后胀形,最后弯曲。单工序模。方案二:冲孔弯曲胀形落料复合冲压。复合模方案三:冲孔冲废料弯曲胀形切断级进冲压。级进
10、模表 2-1 工件加工工艺方案及模具的结构特点Tab.2-1 Machining process plans of the workpiece andstructure characteristic of the die工艺方案结构特点先冲孔,后弯曲,最后胀形,采用单工序模 生产模具结构简单但需要多道工序、多副模具才能完成零件的加工,生产效率低,难以满足零件批量生产的需要,并且多道工序中的定位误差,将导致孔心距精度难以保证。冲裁弯曲胀形复合冲压,采用复合模生产同一副模具完成多道工序,大大减小模具数量,降低模具成本,提高了生产效率,并且提高压力机等设备的使用效率,但工件工序较多,壁厚很小,将导致
11、模具结构过于复杂,同时模具的强度、刚度、可靠性也都随之下降,制造和维修更加困难。冲裁弯曲-胀形级进冲压,采用级进模生产在一副级进模内,包括冲裁、弯曲、成形、胀形等多道工序,故用一台冲床就可以完成从板料到成品的各种冲压过程,从而免去用单工序模的周转和每次冲压的定位过程,提高了劳动生产率和设备的利用率。生产效率高,操作方便,工件精度也能够满足要求。该工件主要包括多处冲孔、弯曲、胀形基本工序,可以有以下3种工艺方案: 方案 1 :先冲裁,后弯曲,采用单工序模生产; 方案 2 :冲裁弯曲复合冲压,采用复合模生产; 方案 3 :冲裁弯曲级进冲压,采用级进模生产。 通过表格分析得:比较分析,像弹簧片这样复
12、杂的小型零件, 若不采用级进模几乎是不能生产的,所以该工件的冲压生产采用方案 3 为好,即采用级进模生产。2.2 冲压工序的选择以上分析已经确定选用级进模进行冲裁,冲裁工序可设计如下: (1)切侧刃冲孔冲废料弯曲胀形切断 (2)切侧刃冲废料弯曲冲孔胀形切断对以上两种方案进行比较,可以看出:方案一:切侧边后就进行冲孔,在冲出孔后就可以用来定位,能很好的保证零件的精度,使后面不需要再冲孔用于定位,减少了所需要的工步。方案二:切侧边以后先进行弯曲,因工序的前几步因工件上没有孔用于定位,使得不能保证零件上的位置精度;并且弯曲后在进行冲孔不容易进行定位。所以综上分析选择第一个方案:切侧边冲孔冲废料弯曲胀
13、形切断。3 排样的设计3.1 冲压件的合理排样冲压件在板、条料上的布置方法叫排样。排样的合理与否,直接影响到材料的利用率,还会影响到模具的结构、生产率、产品质量和生产操作方便与安全。因此,排样是冲裁工艺和模具设计中一项很重要的工作,也是模具设计的关键。特别是在多工序级进模中,合理的排样显得尤为重要。3.1.1 排样方法根据料的使用情况,排样方法可分为:(1) 有废料排样(2) 少废料排样(3) 无废料排样经过对比和分析(在后面的模具的定型中介绍),对弹簧片的设计采用多工序级进模进行冲裁:对于多工序级进模而言,由于制件的原因,无废料冲裁是很少见的,很难达到要求。最好的办法是从排样的方法上寻找出路
14、,采用双排、多排等都可以提高材料的利用率。所以在本设计中选择了双对排,这样既可以提高了材料的利用率,又增加了工件的生产效率。3.1.2 搭边值的确定排样中相邻两工件间的余料或条料边缘的余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差,防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出不合格的产品。 搭边值的确定要合理。搭边值过大,材料的利用率就低。搭边值小,材料的利用率虽高,但不能发挥搭边的作用,在冲裁过程中会被拉断,造成送料困难,使工件产生毛刺,有时还会被拉进凸模或凹模的间隙中,磨损模具刃口。搭边过小,会使作用在凸模侧面上的法向应力分布不均,引起模具刃口的磨损。影响搭边值的因素有:(1)
15、材料的力学性能 硬度高与强度大的材料,搭边值可小一点,塑性好的材料,搭边值要大一些。(2) 材料厚度 材料越厚,搭边值越大。(3) 工件的形式和尺寸 工件越复杂,圆角半径越小,搭边值越大。(4) 排样的形式 对排的搭边值大于直排的搭边值。(5) 送料方式 手工送料,有侧压板导向的搭边值可小一些。 表 3-1 冲裁金属材料的搭边值 2材料厚度t(mm)手工送料 圆件非圆件往复送料侧边a工件间a1侧边a工件间a1侧边a工件间a11 1.51.52 1.5321221.52.523.52.5232.5232.543.53432.53.5354由弹簧片零件图, 并根据表3-1可知工件间的搭边值a=1.
16、5mm,侧边搭边值a1 =2mm 。3.2 毛坯尺寸的计算如图 3.1 所示,工件中涉及到弯曲,而这类弯曲零件变形区材料变薄不严重,且断面畸变较小,可按应变中性层长度等于毛坯长度的原则来计算。当 r 0.5t,弯一个 90 度角时,其毛坯长度的计算公式 1 :L =L1 +L2 +L0 +/2(r+Kt)其中,L 毛坯展开长度(mm) ; L1、L2工件直边长度(mm) ; K应变中性层位移系数; r弯曲件内弯曲半径(mm) ; t板厚(mm) 。 r 未知,这里取材料的最小弯曲半径弯曲90角时,r取2t=1mm L1 =10+21.5+/2(r+kt)= 10+3+ /2(1+0.40.5)
17、=14.9mm L2=4.5+/2(r+kt)=4.5+/2(1+0.40.5)=6.4mm弯曲90时,L3=a+b+c+0.6t=11+3+4.5+0.60.5=18.8mm孔心距: Ld=(Lmin+/2)d/2=(5.9+0.05)0.02/2=5.96mm表 3-2 应变中性层位移系数 r/t0.10.20.30.40.50.60.70.81.01.2K0.210.220.230.240.250.260.280.300.320.33r/t1.31.522.5345678K0.340.360.380.390.400.420.440.460.480.50排样图如 3.2 所示:1、2、3-
18、冲孔 4、5-冲废料 1、6、7、8、9-弯曲 10-胀形 11落料图 3-2 弹簧片排样图条料是有板料裁剪下料而得,为保证送料顺利,规定其上偏差为零,下偏差为负值B0 =( Dmax 2 a ) 0 式中 Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸;A侧刃冲切的料边定距宽度;板料剪裁下的偏差; (其值查表 5-2) 3 可得=0.15mm。B0 =(20.32 + 22 +1.5+ 1.952)00.15 =50.0mm故条料宽度为 50.0mm步距 S = D1 max,D 1 max 为零件横向最大尺寸 S=16mm3.3 材料的利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率, 它
19、是衡量合理利用材料的重要指标。一个步距内的材料利用率:/BS 100%式中 A 一个步距内冲裁件的实际面积; B 条料宽度; S 步距;由此可之,值越大,材料的利用率就越高,废料越少。废料分为工艺废料和结构废料,结构废料是由本身形状决定的,一般是固定不变的,工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小,也决定于排样的形式和冲压方式。因此,要提高材料利用率,就要合理排样,减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用,还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此,排样时应考虑如下原则:(1)提高材料利用率(不影响制件使用性能的前提下,还可以适当改变制件的形状)。(2)
20、 排样方法使应操作方便,劳动强度小且安全。(3) 模具结构简单、寿命高。(4) 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。所以材料利用率 =A/BS 100% 一个冲裁件的实际面积A1=(10810)+(14.98)+r2 -2.21.3-6.41-5.53.6-2r2 =191.075mm A=2A1=2191.075=382.15mm2 BS=5016= 800mm2 =A/BS 100%=382.15/800 100%=47.77%4 冲压工艺力的计算4.1 冲压力的计算 通常说的冲压力是指冲裁力的最大值,它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。平刃口冲裁模的冲裁力F一般按下式计算:F =
21、 K Ltb 式中 F 冲裁力(N) ; L 冲裁周边长度(mm) ; t 材料厚度(mm) ; b 材料抗剪强度(MPa) ; 系数;系数 是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀,刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数,一般取=1.3。t=0.5mm b=10350.8=828MPaL=2(21.5)+7+14.8+18.2+59+40=296.84mmF, = K Ltb =1.3296.840.5828=.288N落料F落=1.310.710.5828=5764.1N F冲=F+F,=.288+5764.1=.388N4.2 卸料力、顶件力的计算在冲裁结束时,由
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