端盖冲压工艺及模具设计说明书.doc
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1、 本科毕业设计题目 端盖冲压工艺及模具设计 学生姓 专业名称机械设计制造及其自动化指导教 2012年5月21日端盖冲压模具设计摘要:本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。冲压工艺的选择是经查阅相关资料和和对产品形状仔细分析的基础上进行的;冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的;产品毛坯展开尺寸的计算是在方便建设又不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。文中还对冲压成型零件和其它相关零件的选择原则及选择方法进行了说明,另外还介绍了几种产品形状的毛坯展开尺寸计算的方法和简化模型,以及冲压模具设计所需要使用的几种参考书籍的查阅方法。关键词:
2、工艺、工艺性、冲压工序、冲压模具、毛坯展开尺寸The end cap Stamping Die DesignAbstract:This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based o
3、n synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified f
4、requent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking
5、up on the reference books of designing press die.key words:The craft; the technology capability; press process; punch die; The unfold dimension of the work blank.目 录前言- 1 -一 零件图及工艺方案的拟订- 2 -1.1零件图及零件工艺性分析- 2 -1.1.1 零件图- 2 -1.1.2 零件的工艺性分析- 2 -1.2 工艺方案的确定- 3 -1.2.1 零件底部通孔成型方案的确定- 3 -二 工艺设计- 4 -2.1 计算毛
6、坯尺寸- 4 -2.1.1 确定拉深次数- 4 -2.2 确定排样和裁板方案- 5 -2.3 工序的合并与工序顺序- 6 -2.4 计算各工序的压力- 7 -2.5 压力机的选择- 8 -三 模具类型及结构形式的选择- 9 -3.1 落料、拉深、冲孔复合模的设计- 9 -四 模具工作零件刃口尺寸及公差的计算- 10 -4.1 落料、拉深、冲孔复合模- 10 -五 模具零件的选用,设计及必要的计算- 13 -5.1 落料,拉深、冲孔复合模- 13 -5.1.1 成形零件- 13 -5.1.2 支撑固定零件- 15 -5.1.3 卸料零件- 16 -5.1.4 定位零件- 16 -5.1.5 导向
7、装置- 18 -六 压力机的校核- 19 -6.1 落料、拉深-冲孔模压力机的校核- 19 -6.1.1闭合高度的校核- 19 -6.1.2 工作台面尺寸的校核- 19 -6.1.3 滑块行程的校核- 19 -6.1.4 电动机功率的校核- 19 -七 模具的动作原理及综合分析- 20 -7.1 落料、拉深、冲孔模的动作原理- 20 -八 凸凹模加工工艺方案- 21 -81凸模,凹模加工工艺路线- 21 -8.2 模具的装配:- 27 -九 设计总结- 29 -主要参考文献- 30 -谢 辞- 31 - 前言随着经济的发展,冲压技术应用范围越来越广泛,在国民经济各部门中,几乎都有冲压加工生产,
8、它不仅与整个机械行业密切相关,而且与人们的生活紧密相连。冲压工艺与冲压设备正在不断地发展,特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展,把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广,模具各种表面处理技术的发展,冲压设备和模具结构的改善及精度的提高,显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点,在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器,以及日常生活用品等行业应用非常广泛,占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平
9、的不断提高,冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。可以说,模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。目前国内模具技术人员短缺,要解决这样的问题,关键在于职业培训。我们做为踏入社会的当代学生,就应该掌握扎实的专业基础,现在学好理论基础。毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。希望能通过这次设计,能掌握模具设计的基本方法和基本理论。一 零件图及工艺方案的拟订1.1零件图及零件工艺性分析1.1.1 零件图 图11)工件图:如图11所示名称:端盖材料:Q235板厚:1mm1.1.2 零件的工艺性分析端盖所用的材料为碳素结构钢Q235,其力学性能如下:=3
10、04373Mpa,b=432461 Mpa, s=235Mpa。由于图样上未注公差等级,属自由尺寸,确定其精度等级为IT13级,大、中批量生产。该制件形状简单,尺寸较小,厚度适中,属于普通冲压件,但有几点应该注意:根据工件的形状分析,该工件为圆筒形件,因此在加工时要考虑到整形工序;零件的底部是有孔的筒形件,因此必须得考虑这一筒形件的成型方案;拉深的h/d较大,要考虑能否一次拉成,且最后一次拉深成型是应注意保证R2的圆角;大批量生产,应重视模具材料的选择和模具结构的确定,保证模具的寿命;制件较小,从安全考虑,要采取适当的取件方式,模具结构上设计好推件和取件方式。1.2 工艺方案的确定1.2.1
11、零件底部通孔成型方案的确定底部7个通孔可有多种成型方案:第一种方案:拉深成型后再在底部冲孔;第二种方案:先在底部冲一小孔,然后在拉深成型。 若采用第一种孔的成型方案,工序集中,工件的质量较高,适合大、中批量生产,图样上对工件精度工件要求不是很高的情况下,可以采用;第二种方案先在底部冲预制小孔,在拉深的过程中预制孔会变形,而且拉深也会出现缺陷,由于变形的不均匀,拉深的直壁的质量也不好。综上,采用第一种成型方案。 1.2.2工序的安排对工序的安排,拟有以下几种方案:.落料 - 冲孔 - 拉深 整形.落料 拉深 冲孔 整形.落料 拉深 整形 冲孔对于方案,先冲孔再拉深,在拉深的过程中预制孔会变形,而
12、且拉深也会出现缺陷,由于变形的不均匀,拉深的直壁的质量也不好。方案将整形放在冲孔的后面,虽然使模具的制造比较简单,可是整形前的毛坯尺寸要求较高,计算复杂,且精度不易保证;方案将冲孔放在最后,很容易保证工件的精度,且没有出现方案的问题,故此方法为最佳方案。综上所述,最终确定采用方案。二 工艺设计2.1 计算毛坯尺寸2.1.1 确定拉深次数选定修边余量查冲压手册表45,确定=1.2mm计算工件表面积为了便于计算,将该零件分成若干个简单几何体计算圆筒直壁部分的表面积:A1=d(h + )=3.14109(17 + 1.2)=6229.132R2圆球台部分的表面积: A2=2(d。/2 + 2r/)
13、r/2 =23.14(109/2 + 5/3.14) 3.142.5/2 =1382.6205底部表面积为:A3=d。2/4 =3.141092/4 =9326.585 则工件总面积为: A= A1 + A2 + 9326.585 =6229.132 + 1382.6205 + 9326.585 =16938.3375预算毛坯直径D根据毛坯表面积等于工件表面积的原则: D2/4=A D=146.8928(圆整147mm) 确定拉深次数总拉深系数为:m = dn/D = 109/147=0.741由毛坯相对厚度t/D100=1.04查冲压工艺及模具设计P158表2.4.7得第一次拉深系数m1=0
14、.840.65 可以一次拉成2.2 确定排样和裁板方案这里毛坯直径147mm尺寸比较大,考虑到操作方便,采用单排由冲压工艺与模具设计P45表2.5.2 确定搭边值:工件间:a1=0.8沿边: a=1进距 A=d0+a1=147 + 0.8=147.8 条料宽度 B=d0+2a=147+21=149查冲压模具设计资料 选用 150040001标准钢板裁板方案有纵裁和横裁两种,比较两种方案,选用其中材料的利用率较高的一种。纵裁时: 每张板料裁成条料数:n1=1500/149=10 余10mm每块条料冲制的制件数 n2=(4000-0.8)/147.8 =27 余8.6mm每张板料冲制的制件数 n=
15、n1n2=1027=270个材料利用率 =nF /F。100% =27016963.065 /15004000100% =76.33% 横裁时: 每张板料裁成的条料数 n1=4000/149=26 余126mm 每块条料冲制的制件数 n2=(1500-0.8)/147.8=10 余21.2mm 每张板料冲制的制件数 n=n1 n2=2610=260个材料利用率 = nF /F。100% =26016963.065 /40001500100% =73.51%由上述计算结果可知,应采用材料利用率高的纵裁,排样图如图21所示 图2 1)2.3 工序的合并与工序顺序根据上面的分析与计算,此件的全部基本
16、工序有落料、拉深、冲孔、整形根据这些基本工序,可以拟出以下几种方案:方案: 落料与拉深复合,其余为基本工序;方案: 落料与拉深复合, 冲孔与整形复合,其余按基本工序;方案: 落料与拉深复合,冲孔、整形为基本工序;方案: 落料、拉深、与冲孔复合,最后整形;方案: 全部基本工序合并,采用连续拉深冲压方式分析上述几种方案:方案复合程度低,在生产量不大的情况下,采用这一方案可行,因生产率太低,且使用的模具较多;方案将冲底孔与翻边复合,使模具壁厚较小,模具容易损坏;方案冲孔与整形复合,使工序不好安排,若整形在前,冲孔在后则不能保证凸缘的形状与精度,其结构虽然解决了壁厚太薄的问题,但模具的刃口不在同一平面
17、内,因此刃口用钝后,刃磨很不方便,所以不可取;方案采用连续模,将各基本工序合并,生产率高,但将整形单独划分为一个工序,生产率低于第五种方案。方案没有上述缺点,模具复合程度较高,所需的模具较少,且模具设计容易,其制造费用也较低,产品凸缘的制造精度也可通过最后一次的整形工序来达到,因此选定这一方案。综上,本次需设计的模具为落料、拉深、冲孔复合模;2.4 计算各工序的压力已知工件的材料为Q235,是普通碳素结构钢,其力学性能如下:b=304373Mpa,b=432461 Mpa, s=235Mpa。一、落料、拉深、冲孔工序的计算 落料力: P1=1.3dt (d=147mm,t=1mm) =1.3
18、1471350 =.9(N)落料的卸料力: P2=k卸P1 (查表得:k卸=0.040.05) =0.04.9 =8400.756(N)冲孔力(15): P3=1.3 d孔t =1.3 151350 =21430.5(N)冲孔的推件力:P4=nk2p3 (查表2-37 凹模型口直壁高度=6mm,n=h/t=6,k2=0.055)P4= 40.05521430.5 =4286.1 (N)冲孔力(66): P5=1.3 d孔t =1.3 61350 =8752.2(N)冲孔的推件力:P6=nk2p5 (查表2-37 凹模型口直壁高度=6mm,n=h/t=6,k2=0.055)P6= 40.0558
19、752.2 =1885.844(N)拉深力: P7=dntbK3 (b取461) =3.1410914610.9 =.674(N)整形力:整形力可按照下式计算: F整形 = Aq式中 F校平力,单位 N ; A校平投影面积(整圆角部分投影面积)mm2 ,A = (d026d12 d22)/4 = (1092662152)/4= 2860 mm2 ; q单位校平力,查冲压工艺与模具设计表69( P161 )可知q =90MPa 。将A和q 值代入F整形 = Aq即可得整形力F整形= 286090 = N 。根据以上计算和分析,这一工序的最大总压力为: P=P1 + P2 + P3 + P4 +
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