黄铜板零件冲压工艺与模具设计制造毕业设计论文.pdf
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1、2013届本科生毕业论文学号:*大学黄铜板件冲压工艺与模具设计制造院 部:机电工程学院专 业:机械设计制造及其自动化姓 名:_指导教师:_摘 要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中,工人生产的劳 动强度大、劳动量大,严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展,工业 生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视,而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中,冲压模具可以大大的提高劳动 生产效率,减轻工人负担,具有重要的技术进步意义和经济价值。本文对冷冲压技术的分类、特点及发展方向作了简略概述;论述了冲压零件 的形成原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理;对
2、典型的冲压件模具进行 了设计:大直径三通管冲压复合模设计解决了大直径三通管的加工难题、带有浮 动凸凹模的拉伸冲孔复合模设计、适力压边式落料拉伸切边复合模设计、消音器 后补碗落料、拉深、冲孔、翻边复合模设计、一模两件落料拉伸冲孔翻边复合模 设计、环形弯曲件的模具设计、较链卷圆成形工艺及模具设计、半自动送料切角 装置设计、滑板式送料拉深、冲孔、翻边模设计实现自动送料、长管多孔冲模设 计、带凸缘台阶方盒形零件拉深模和盒形件侧壁小孔翻孔模。冲压模具的设计充 分利用了机械压力机的功用特点,在室温的条件下对坯件进行冲压成形,生产效 率提高,济效益显著。本文介绍的模具实例结构简单实用,使用方便可靠,对类似工
3、件的大批量生 产具有一定的参考作用。【关键字】黄铜板件冲压模具设计 制造 成形工艺南昌理工学院本科生毕业设计(论文)AbstractPunching die has been w lff8 idely used in industrial production.In the traditional industrial production,the worker work very hard,and there are too much work,so the efficiency is low.W ith the development of the science and technolo
4、gy nowadays,the use of punching die in the industial production gain more attention,and be used in the industrial production more and more.Self-acting feed technology of punching die is also used in production,punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burd
5、en,so it has significant meaning in technologic progress and economic value.The article mainly discussed the classification,feature and the developmental direction of the pnnching technology.E laborated the punching components formation principle,the basic dies structure and the rate process and the
6、 principle of design;and designed some conventional punching die:the die for big diameter three direction pipe which solved the problom of traditional machining,the drawing and punching compound die with float punch-matrix,the drawing and cutting compound dies with unaltered press,the compound die f
7、or the back bowl of the noise keeper,the design of the compound die which could produce two workpieces in one punching,the bending die for the ring shape part,the bending die which used the gemel,automate loading die for cutting,the drawing,punching and burring compound dies with sliding automated l
8、oading,the punching die for the long pipe with two row of hole,the drawing die for the square box shape workpiece and the burring die for the box shape workpiece.The punching dies that utilized the feature of the normal punch shaped the workpiece in the room temperature,and its efficiency and econom
9、ic situation is excellent.The dies here discussed can be easily made,conveniently used,and safely operated.And it could be used as the reference in the large scale production of similar workpieces.Key word:punching,die,machincal,manufacture,die design,punching,bending,drawingin目录第1章前言.1第2章零件的分析.142.
10、1 零件的工艺性分析.142.2 冲裁件的精度与粗糙度.162.3 冲裁件的材料.16第3章 冲压模具总体结构设计.183.1 模具类型.183.2 操作与定位方式.183.3 模架的类型与精度.18第4章 冲压模具工艺与设计.194.1样设计与计算.194.2设计冲力与压力中心.21第5章 模具的总装图与零件图.255.1 级进模具的总装图.255.2 冲压模具的零件图.265.3 压力机的校核.39第6章 冲压模具零件加工工艺的编制.416.1凹模加工工艺过程.416.2 凸模加工工艺过程.426.3 卸料板模加工工艺过程.436.4 凸模固定板加工工艺过程.44第5章总结.46参考文献.
11、47致谢.48南昌理工学院本科生毕业设计(论文)第一章前言1.1 冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备(主要是压力机)上的模具对材料施加压力,使其产生分 离或塑性变形,从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种压力加工方法。冲压通常 是在常温下对材料进行冷变形加工,且主要采用板料来加工成所需零件,所以也叫冷冲压 或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一,隶属于材料成型工程技术。冲压所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。冲模是将材料(金属或非金属)批量 加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲模,批量冲压生 产就难以进行;没有先进的冲模,先进的冲压工
12、艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设 备和冲压材料构成冲压加工的三要素,只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具 有许多独特的优点。主要表现如下。(1)冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依 靠冲模和冲压设备来完成加工,普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次,高速压力要每分 钟可达数百次甚至千次以上,而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。(2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。(3
13、)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件,如小到钟表的秒表,大到汽车纵 梁、覆盖件等,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。(4)冲压一般没有切屑碎料生成,材料的消耗较少,且不需其它加热设备,因而是一种 省料,节能的加工方法,冲压件的成本较低。但是,冲压加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数套模具才能加工 成形,且模具制造的精度高,技术要求高,是技术密集形产品。所以,只有在冲压件生产批量 较大的情况下,冲压加工的优点才能充分体现,从而获得较好的经济效益。冲压地、在现代工 业生产中,尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工 产
14、品零部件,如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工 业部门中,冲压件所占的比重都相当的大,少则60%以上,多则90%以上。不少过去用锻造二 铸造和切削加工方法制造的零件,现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以 II南京工业大学本科生毕业设计(论文)说,如果生产中不谅采用冲压工艺,许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多,各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同,因而生 产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来,可分为分离工序和成形工序两大类;
15、分 离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压(俗称冲裁件)的工序;成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件 的工序。上述两类工序,按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序,每 种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中,当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时,若用分散的单一 工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案,即把两种或两种以 上的单一工序集中在一副模具内完成,称为组合的方法不同,又可将其分为复合一级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压一一在压力机的一次工作行程中,在模
16、具的同一工位上同时完成两种或两种以上 不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压一一在压力机上的一次工作行程中,按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完 面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进一一在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等;按 工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模,都可看成是由 上模和下模两部分组成,上模被固定在压力机工作台或垫板上,是冲模的固定部分。工作时,坯料在下模面 上通过定位零件定位,压力机滑块带动上模下压,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下 坯料
17、便产生分离或塑性变形,从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时,模具的卸料与出 件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来,以便进行下一次冲压循环。南昌理工学院本科生毕业设计(论文)1.3 冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,许多新技术、新工艺、新设备、新材 料不断涌现,因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1).冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前,国内外对冲压成形理论的研究非常重 视,在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间 的相互作用研究等方面均取得了较大
18、的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理 论的进一步完善,近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术,即利用有限元(FE M)等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程,根据分析结果,设计人员可预测某一工艺 方案成形的可行性及可能出现的质量问题,并通过在计算机上选择修改相关参数,可实现工艺 及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用,也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工 艺,也是冲压技术的发展方向之一。目前,国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中,
19、精密冲裁是 提高冲裁件质量的有效方法,它扩大了冲压加工范围,目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm,精度可达皿1617级;用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺,能 加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件,在特定生产条件下具有明显的经济 效果;采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要 求较高的板料零件,具有很重要的实用意义;利用金属材料的超塑性进行超塑成形,可以用一 次成形代替多道普通的冲压成形工序,这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越 性;无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技
20、术,我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备,解决了多点压机成形法,从而可随意改变变形路径与受力状态,提高了材料的成形极限,同时利用反复成形技术可消除 材料内残余应力,实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段,能快 速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2.)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要,冲模正向高效率、高精 度、高寿命及多工位、多功能方向发展,与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术,各种 II南京工业大学本科生毕业设计(论文)高效、精密、数控
21、自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展;另 一方面,为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要,锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术 水平。目前,50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米,多功能级进模不仅可以完成冲 压全过程,还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2 5微米,进距精度23微米,总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业,已能生产成套轿车 覆盖件模具,在设计制造方法、手段方面已基本
22、达到了国际水平,但在制造方法手段方面已基 本达到了国际水平,模具结构、功能方面也接近国际水平,但在制造质量、精度、制造周期和 成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先 进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铳削加 工、电火花铳削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制 造的技术水平。高速铳削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量(主轴转速 一般为15000 40000r/min),加工精度一般可达10微米,最好的表面粗糙度RaW l微米),而且与传
23、统切削加工相比具有温升低(工件只升高3摄氏度)、切削力小,因而可加工热敏材 料和刚性差的零件,合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料(60HRC)加工;电火花铳削加 工(又称电火花创成加工)是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铳一 样),因此不再需要制造昂贵的成形电极,如日本三菱公司生产的E DSCAN8E电火花铳削加工 机床,配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统,体现了当今电火花加工机床的技术水平;慢走丝线切割技术的发展水平已相当高,功能也相当 完善,自动化程度已达到无人看管运行的程度,目前切割速度已达到300mm/min,加工精
24、度可 达士 1.5微米,表面粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数 控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检 测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良 好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤,使得现场自动化 检测成为可能。止匕外,激光快速成形技术(RPM)与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到 了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后,通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模 等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-II型多功
25、能快速原型制造系 南昌理工学院本科生毕业设计(论文)统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺(分层实体制造SSM和熔融挤压成 形ME M)的系统,它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造,具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础,采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇 注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。(3)冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件,高精度、高寿命、高效率的 冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要,目前冲压设 备也由单工位、单功能、低速压力机
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