三相异步电机过渡板复合模具设计学位论文.doc
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1、三相异步电机过渡板复合模具设计摘 要冲压模具结构简单实用,实用方便可靠,生产效率相对较高,本设计完成了对冲压模具的结构和主要零部件的设计。设计内容是从制件的材料、尺寸、几何形状进行工艺性分析开始的,根据工艺要求来确定设计的大体思路。其开始是确定模具类型为落料、冲孔复合模,再作工艺计算,计算冲裁力、压力中心和刃口尺寸,初选压力机。当所有的参数计算完后,对模具主要零件的设计和装备技术要求进行分析。设计出主要零部件,再对标准件进行选取。最后确定模具的闭合高度,校核压力机是否合理。在设计过程中除了设计说明书外,还包括模具的装配图和零件图。除以上所说的外,还有工艺分析、UG造型和模具装配。关键词:落料;
2、冲孔;复合模设计;工艺分析;UG造型;模具装配目 录 1 绪 论12 冲裁弯曲件的工艺分析23 确定工艺方案及模具结构形式43.1冲裁工艺方案的确定43.2模具总体结构设计43.3 定位方式的选择53.3.1 送进导向方式的选择53.3.2 导料销的选用53.3.3 送料定距方式的选择63.4橡胶的选用与计算64卸料、顶件、推件装置的选择84.1 卸料装置的选择84.2 顶件与推件装置的选择85标准模架和导向零件的选择95.1 标准模架的选择95.2 导向方式的确定106冲压工艺设计与计算136.1 排样设计与计算136.1.1 搭边值的确定136.1.2 送料步距与条料宽度计算146.1.3
3、 材料利用率的计算166.1.4 画出排样图186.2 冲压力的计算196.2.1 落料力F的计算196.2.2 冲孔力的计算206.2.3 卸料力、推件力的计算206.2.4 总压力的计算216.2.5 压力机的初选227模具压力中心与计算238冲裁间隙259凸模与凹模刃口尺寸的计算269.1 刃口尺寸的计算依据与原则269.2 凸、凹模分开加工时的尺寸计算2710凹模设计与加工工艺分析3110.1凹模设计3110.1.1凹模外形的确定3110. 1.2凹模材料的确定3410. 1.3凹模的固定方式3410.1. 4凹模上各零件位置的确定3410.2 机械加工工艺性分析3410.3 刀具的选
4、择3510.4 机械加工工艺方案的制定3711凸模设计与加工工艺分析3911.1凸凹模外形尺寸的确定3911.2 凸凹模材料4011.3凸凹模的固定方式4011.4凸凹模的精度确定4111.5凸凹模机械加工工艺性分析4111.6 刀具的选择4312压力机的选取44结 论46致 谢47参考文献48附 录49附录149附录250I1 绪 论在现代化生产中,模具工业是国民经济发展的重要基础工业之一,模具在机械、电子、航空、航天、兵器、汽车、电器、仪表、轻工、农业、机械及日常生活用品的生产中,已占有十分重要的地位,在产品竞争和产品不断更新的年代,要使产品不断降低成本并具有价格优势,采用模具成形技术来制
5、造产品是非常重要的途径之一。现代工业发达的国家对模具工业都十分重视,模具技术水平的高低反映了一个国家制造业的能力和工业发达的程度。随着工业生产的迅速发展,模具工业在国民经济中的地位将日益提高,并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。本设计是复合模的设计,要求对制件件进行冲压工艺的设计,冲模的装配图进行设计,利用电脑设计模具的零件图以及模具部分零件的制造工艺设计等。通过借助资料、手册、图册等设计所需的工具书,在导师的指导下,设计了复合模。2 冲裁弯曲件的工艺分析图2-1 零件图如图2-1所示零件图。生产批量:大批量;材料:08钢;材料厚度:2mm;制件精度:IT12。(1)材料分析:08钢属于
6、优质碳素结构钢、质量较好、含碳量波动小、性能较稳定,并可通过热处理进行强化;该钢属于低碳钢、强度底、塑性好、具有良好的冷冲压性能和焊接性能,宜于制作各种冷冲压件。(2)零件结构:该零件大小适中,外形简单,对称;制件需要进行冲孔、落料二道基本工序。材料厚度为,其长度,宽度,属于大批量生产,尺寸公差较大,工件结构形状简单对称,无尖角,对冲裁加工交为有利。零件四周有四个对称的孔,孔的尺寸,满足冲裁最小孔径的要求。经计算四周小孔与零件外形制件的最小孔边距为,满足冲裁件最小孔边距的要求。所以,该零件的结构满足冲裁的要求。(3)本文所设计的冲裁零件三相异步电动机过渡板复合模如图2-1,该冲裁件的材料为08
7、钢,具有较好的可冲压性能。该冲裁件的结构简单,比较适合冲裁,零件图上所有尺寸均未标注公差,属于自由尺寸,可查参考文献4和查参考文献8确定冲裁件的公差等级,该零件的公差等级取IT12级确定零件的尺寸公差。亦无其它特殊要求,利用普通冲裁既可达到零件图纸要求。其尺寸公差应按“入体”原则 标注为单向公差,根据落料件上偏差为零,下偏差为负;冲孔件上偏差为正,下偏差为零。标注公差值可由表2-1差得。(1)经查公差表各长度尺寸公差为: 两个孔的位置公差为: 表2-1 标准公差数值(摘自GB/T1800.3-1998)公差等级IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT
8、14基本尺寸/mm/m/mm3366101018183030505080801201201801802502503153154004005001.21.51.522.52.53457891022.52.5344568101213153445678101214161820456891113151820232527689913161922252932364010121518212530354046525763141822273339465463728189972530364352627487100115130140155404858708410012014016018521023025060759
9、01101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.55工件结构形状:制件需要进行冲孔、落料两道基本工序。结论:该制件可以进行冲裁。制件为大批量生产,应重视模具材料和结构的选择,保证模具的复杂程度和寿命。3 确定工艺方案及模具结构形式3.1冲裁工艺方案的确定根据制件的工艺分析,该工
10、件包括冲孔、落料二个基本工序,按其先后顺序组合,可以有以下三种工艺方案:方案一:先冲孔-后落料,采用两套单工序模生产;方案二:冲孔-落料连续冲压,采用级进模生产;方案三:冲孔-落料复合冲压,采用复合模生产;分别对以上三种方案进行分析:方案一:单工序模是在压力机一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。优点:模具结构简单,模具寿命长,制造周期短,投产快;缺点:工序分散,模具及操作人员多,劳动量大。方案二:级进模(又称为连续模、跳步模)是指压力机在一次行程中,依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的冲模。优点:效率高、操作安全、模具寿命长,易于实现自动化;缺点:结构复杂、制造精度高、周期长、成
11、本高,材料利用率较其它低。方案三:复合模是只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。优点:结构紧凑,生产率高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高;缺点:结构复杂,制造精度要求高,成本高,又因不能如何在同一工作位置上合理地布置几对凸、凹模。通过对上述三种方案的的分析比较,由于该制件属于多异形孔,冲裁较困难,所以该制件的冲压生产采用方案三为佳。3.2模具总体结构设计复合模分为正装(顺装)式复合模和倒装式复合模两种,两种的优点、缺点及适用范围如下:正装(顺装)式复合模:凸凹模装在上模,落料凹模和冲孔凸模装在下模。优点:冲出的冲件平直度较高。缺点:结构复杂,冲
12、件容易被嵌入边料中影响操作。适用:冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件,可以冲制孔边距离较小的冲裁件。倒装式复合模:凸凹模装在下模,落料凹模和冲孔凸模装在上模。优点:结构较简单。缺点:不宜冲制孔边距离较小的冲裁件。正装式复合模与倒装式复合模两者各有优缺点。正装式较适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件,还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。而倒装式复合模不宜冲制孔边距离较小的冲裁件,但倒装式复合模结构简单,可以直接利用压力机打杆装置进行推件,卸件可靠,便于操作,并为机械化出件提供了有利条件,故应用十分广泛。通过对制件的结构分析采用倒装复合模。由冲压工艺分析可知,该模具采用复合
13、冲压模。复合模采用倒装式复合模,因其结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件、卸料可靠、便于操作、并为机械化出件提供了有利条件,所以模具类型为倒装式复合模。3.3 定位方式的选择3.3.1 送进导向方式的选择送进导向方式有两种,分导料销送进导向和导料板导向。该模具采用的是条料,模具的类型采用的是复合模。在此选择在复合模具中常用的导料销导向,在模具中设两个导料销,并位于条料的同一侧,该模具是从右向左送料,所以导料销装在后侧。导料销的形式有固定式和弹顶式两者,前者用于顺装(正装)式复合模,后者用于倒装式复合模。根据模具的总体结构设计形式,选用的是倒装式复合模,故采用弹顶式导料销。3.3.2
14、 导料销的选用设计导料销时,应注意以下几点:(1)工件外形简单时,应以外形定位,外形复杂时以内孔定位。(2)定位要可靠,放置毛坯和取出工件要方便,确保操作安全。(3)若工件需要经过几道工序完成时,各套冲模应尽可能利用工件上同一位基准,避免累积误差。选取该模具的导料销的直径。标记 热处理硬度5054导料销距离公式: (3-1)式中:导料销工作部位的半径(),得=4;根据公式(3-1)得: 3.3.3 送料定距方式的选择常见限定条料送进的距离的方式有两种:用挡料销挡住搭边或冲件轮廓以限定条料送进距离的挡料销定距;用侧刃在条料侧边冲切不同形状的缺口,限定条料送进距离的侧刃定距。在此模具中采用挡料销定
15、距,挡料销根据工作特点及作用不同分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。在此模具中采用国家标准的活动挡料销如图3-1所示。活动挡料销的结构简单,制造容易,广泛用于冲制中、小型冲裁件的挡料定距。 图 3-1 活动挡料销简图3.4橡胶的选用与计算在冲裁卸料与出件装置中,常采用的元件是弹簧和橡胶,从该模具的结构考虑选用弹性元件为橡胶。确定自由高度 = /(0.250.30)+ (3-2)式中:冲模的工作行程,= +1;预留的修模量。根据模具设计寿命一般取46mm,取=6mm。= /(0.250.30)+ =14.316mm =16mm确定和 =(0.100.15)H自 (3-3) =- (3-4)式
16、中:橡胶的预压缩量;冲模装配好以后橡皮的高度。 =(0.100.15)H自 =1.432.4mm =2mm =- =14mm确定橡皮横截面积(mm2) =/ (3-5)式中:所需的弹压力();橡皮在预压缩状态下的单位压力;约为0.260.50MPa =/ =20mm24卸料、顶件、推件装置的选择 4.1 卸料装置的选择卸料装置有固定(刚性)卸料装置和弹压卸料装置。刚性卸料装置是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。弹压卸料装置是采用弹压卸料板,且弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用,主要用在冲裁料厚小于或等于2以下的板料,由于有压料作用,冲裁件比较平整。弹压卸料板与
17、弹性元件 (弹簧或橡胶)、卸料螺钉组成弹压卸料装置。卸料板与凸模之间单边间隙选择(0.10.2)t, 若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时,二者的配合间隙应小于冲裁间隙。弹性元件的选择,应满足卸料力和冲模结构的要求。为使卸料可靠,卸料板应高出模具刃口工作面0.30.5,材料采用45钢,热处理淬火硬度4348HRC。因为工件料厚1.5,相对较薄,卸料力不大,由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便,操作者可以看见条料在模具中的送进动态,且弹性卸料板对工件施加的是柔性力,不会损伤工件表面,故可采用弹性卸料装置。4.2 顶件与推件装置的选择推件和顶件的目的,是将制件从凹模中推出来(凹模在上模)或顶出(凹模在
18、下模)。推件力是由压力机的模梁作用,通过一些传力元件将推件力传递到推件板上将制件或废料推出凹模。推板的形状和推板的布置应根据被推材料的尺寸和形状来确定。推件装置可分为弹性推件装置和刚性推件装置两种。弹性推件装置一般装在下模,具有压料作用,冲件质量好,但推件力较小。常用于正装式复合模或冲裁薄板料的落料模中;刚性推件装置一般装在上模,利用压力机的推件力,因此,推件力大,推件可靠,但不具有压料作用。常用于倒装式复合模中。综上所述,本设计选用刚性推件装置.它的基本零件有推件块、带肩推杆,通过带肩推杆推动推件块将制件从落料凹模中推出,属于下出件方式。这些零件都已标准化,可从标准中选取。 5 标准模架和导
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