电极板冲压工艺设计课程设计说明书大学论文.docx
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电极板冲压工艺设计课程设计说明书大学论文
第一章绪论
1.1概述
冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法,用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势,其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点,是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术,在制造业中具有很强的竞争力,被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。
在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后,已经形成了冲压学科的成形基本理论。
以冲压产品为龙头,以模具为中心,结合现代先进技术的应用,在产品的巨大市场需求刺激和推动下,冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。
1.2冲压技术的进步
进几十年来,冲压技术有了飞速的发展,它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上,如:
旋压成形、软模具成形、高能率成形等,更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。
现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式,由于高新技术的参与和介入,冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。
生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。
实现自动化冲压作业,体现安全、高效、节材等优点,已经是冲压生产的发展方向。
冲压作业方式的进化实现由手工操作-自动化-柔性制造-集成制造的转变。
冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。
结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果,由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式—计算机集成制造系统CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)。
把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体,将会给冲压制造业带来更好的经济效益,使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。
1.3模具的发展与现状
模具是工业生产中的基础工艺装备,是一种高附加值的高技术密集型产品,也是高新技术产业的重要领域,其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。
随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。
目前我国模具工业的发展步伐日益加快,“十一五期间”产品发展重点主要应表现在:
(1)汽车覆盖件模;
(2)精密冲模;
(3)大型及精密塑料模;
(4)主要模具标准件;
(5)其它高技术含量的模具。
目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三,其中,冲压模占模具总量的40%以上,但在整个模具设计制造水平和标准化程度上,与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。
以大型覆盖件冲模为代表,我国已能生产部分轿车覆盖件模具。
轿车覆盖件模具设计和制造难度大,质量和精度要求高,代表覆盖件模具的水平。
在设计制造方法、手段上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,在轿车模具国产化进程中前进了一大步。
但在制造质量、精度、制造周期和成本方面,以国外相比还存在一定的差距。
标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具,是我国重点发展的精密模具品种,在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上,与国外多工位级进模和多功能模具相比,存在一定差距。
1.4本课程设计的目的与意义
本课程设计目的在于锻炼我们如何进行课程设计,如何去进行分工,如何去分析问题完成设计步骤,本设计同时检验了我们对于刚学过的冲压专业知识掌握的熟练程度。
考验我们能否运用已学习的基本知识,分析和创造性地解决生产中常见的产品质量问题、工艺及模具方面的技术问题。
能否合理选用冲压设备和设计或选用自动送料和自动出件装置。
我们只有认真实验、实习和本次的课程设计等重要教学环节,才能更好的掌握冲压工艺及冲模设计的理论知识。
本设计我们了解了电极板的结构,如何分析它的工艺以及如何制定它的冲压工序等许多问题。
通过本次课程设计,掌握和了解了电极板的工艺分析以及生产过程,可以更好地去生产电极板,进一步提高电极板的精度,便于企业的利益最大化,高效、高质量和低成本地生产电极板。
第二章冲压工艺分析及生产方案的制定
2.1设计任务
零件名称:
电极板
材料:
H62黄铜
料厚:
3mm
批量:
中批量
图2-1设计零件图
2.2冲压件工艺性分析
冲压件的工艺性是指零件在冲压加工中的难易程度。
在技术方面,主要分析零件形状特点,尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲裁工艺的要求。
良好的工艺性应保证材料消耗少,工序数目少,模具结构简单且寿命长,产品质量稳定,操作简单、方便等。
分析冲压件工艺主要有以下几个方面:
结构形式、尺寸大小、尺寸精度、粗糙度、位置精度、冲压件材料性能等。
2.2.1冲压件结构形状
由图2-1零件图可知,此零件为一个轴对称的简单冲裁件,包括冲孔和落料两工序。
内孔为圆孔,有尖锐的清角,无细长的悬臂和狭槽,小孔8.33mm与边缘之间距离为20mm,大孔14.3mm与边缘之间距离为5.65mm,其两孔之间的距离为129.8mm,均满足最小壁厚要求。
其中最大尺寸为162.6mm,属于中小型零件。
最小尺寸为8.33mm,不小于冲孔的最小半径(1.0t=5mm),所以电极板尺寸设计合理,满足工艺要求。
2.2.2尺寸精度与粗糙度
零件图中各尺寸均未标注尺寸精度,属于自由尺寸,所以设计时可按IT14级选取公差值,由附表(公差表)可查得各尺寸及其公差为:
38.1,50.8,87.6,75,6.35。
普通冲裁的冲孔精度一般在IT11~IT12级以下,所以精度能够保证。
由于工件的粗糙度没有特殊要求,故选择一般的粗糙度,即Ra=12.5μm。
2.2.3冲压材料分析
H62黄铜具有良好的导电性,满足电极板导电的使用要求,利用设计手册查出其抗剪强度为240Mpa,抗拉强度为300Mpa,伸长率35%,屈服强度σs=380MPa,弹性模量MPa。
具有良好的冲压性能,满足冲压工艺要求。
2.3生产工艺方案的确定
确定工艺方案,主要是确定模具类型,包括确定冲压工序数、工序的组合和工序顺序等。
应在工艺分析的基础上,根据冲裁件的生产批量、尺寸精度的高低、尺寸大小、形状复杂程度、材料的厚薄、冲模制造条件与冲压设备条件等多方面因素,拟定多种冲压工艺,然后选出一种最佳方案。
由于本零件为冲裁件,包括落料和冲孔两个工序,可拟定以下三种生产方案:
方案一:
先冲孔、后落料,采用单工序方式生产;
方案二:
冲孔+落料,采用复合工序方式生产;
方案三:
先落料、后冲孔,采用连续工序方式生产。
方案分析:
方案一单工序制造和调整都比较容易,有时几副单工序模的制造成本可能会比一副复合模还要低。
制件尺寸较大时应优先采用单工序模。
方案二复合模可以成倍的提高生产率,但复合工序一般在四道工序以下,更多的工序数将使模具结构过于复杂,模具的刚度、强度和可靠性也随之降低,制造及维修更加困难。
方案三连续模取件和排除废料都比较容易,便于实现机械化和自动化,可采用高速压力机生产。
但在冲压时若在制件的侧面安排冲切或局部成形工序,将会使模具结构变得复杂。
结合本例电极板精度要求不高,中批量生产等的特点选用单工序方式生产。
2.4模具结构的确定
2.4.1送料方式选择
手动送料:
采用手工上、下料,劳动强度高,生产效率低,适用于小批量生产。
半自动送料:
采用手工与机械结合的方法完成上下料与成形过程,适用于中批量生产。
自动送料:
与条料开卷展平装置连线使用,上下料与成形过程全部自动完成,适用于大批量生产。
由于工件较小、重量轻、中批量生产,所以选择半自动送料方式。
2.4.2定位方式选择
为了保证模具正常工作和冲出合格冲裁件,必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置,即必须定位。
条料在模具送料平面中必须有两个方位的限位:
一是在与送料方向垂直的方向上限位,保证条料沿正确的方向送进,称为条料横向定位;二是在送料方向上的限位,控制条料一次送进的距离(步距),称为纵向定位。
1.横向定位
横向定位装置包括导料板、导料销、侧压装置。
结合电极板的形状本设计选导料板有侧压装置定位,能迫使条料在送进时始终紧贴基准导料板,减小送料误差,提高尺寸精度。
2.纵向定位
纵向定位装置包括固定挡料销、活动挡料销、侧刃与侧刃挡块。
本设计采用活动挡料销。
2.4.3卸出料方式选择
卸料有固定卸料和弹性卸料两种方式。
固定卸料方式:
用于厚料和硬材,特点是卸料力大,使用安全,但送料操作受约束,常用于料厚大于0.5mm,平面度要求不高的工件,特别适用于卸料力较大的简单冲裁模。
弹性卸料方式:
弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用,多用于冲制薄料,使工件的平整度提高。
电极板料厚3mm,结构简单,精度要求不高,所以应采用固定卸料方式。
出料方式采用下出料比较简单便捷。
2.4.4导向方式选择
常用的导向装置有导板式、导柱导套式、滚珠导向式。
导板式导向装置适用于生产批量大,精度要求较高的大、中型冲压件;导柱导套式导向装置适用于大、中批量生产精度要求较高的零件,其应用最为广泛;滚珠导向式导向装置是一种无间隙导向,适用于精密冲裁模、高速冲模等精密模具。
本设计电极板中批量生产,精度要求不高,所以采用导柱导套式导向方式。
2.4.5模架选择
中间导柱模架:
导柱安装在模具的对称线上,导向平稳、准确,常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。
后侧导柱模架:
由于前面和左、右不受限制,送料和操作比较方便。
因为导柱安装在后侧,工作时,偏心距会造成导套导柱单边磨损,严重影响模具使用寿命,且不能使用浮动模柄。
四导柱模架:
具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。
常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件,以及大量生产用的自动冲压模架。
对角导柱模架:
由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上,所以上模座在导柱上滑动平稳,适用于各种冲裁模使用。
根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式,为提高模具寿命和工件质量,采用对角侧导柱模架的导向方式。
第三章冲压工艺设计与计算
3.1排样
3.1.1排样方案
排样是指冲裁件在条料、板料上的布置方法。
根据材料合理利用情况可分为有废料、无废料和少废料三种方式。
为了保证冲裁件断面质量和冲裁件断面尺寸精度,保证定位准确,提高模具的寿命,本设计拟选用有废料排样方式。
按工件在条料上的排列方式又可分为直排、斜排、对排。
本设计拟采用横直排和纵直排两种方式,其排样示意图如图3-1所示。
(a)横直排示意图
(b)纵直排示意图
图3-1排样示意图
3.1.2搭边
1.搭边及作用
搭边是指冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的余料。
搭边的作用:
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残缺的废品。
还应保持条料有一定的强度和刚度,保证送料的顺利进行,从而提高制件质量,沿整个封闭轮廓线冲裁,使受力平衡,提高模具寿命和工件断面质量。
搭边是废料,从节省材料出发,搭边值应愈小愈好。
但过小的搭边容易挤进凹模,增加刃口磨损,降低模具寿命,并且也影响冲裁件的剪切表面质量。
2.搭边值的确定
一般来说,搭边值是由经验确定的,如表3-1,考虑下列因素对搭边值的影响:
(1)材料的力学性能。
塑性好的材料,搭边值要大—些,硬度高与强度大的材料,搭边值小一些。
(2)材料的厚度。
材料越厚,搭边值也越大。
(3)工件的形状和尺寸。
工件外形越复杂,圆角半径越小,搭边值也越大。
(4)排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边。
(5)运料及挡料方式用手工送料,有侧压板导向的搭边值可小一些。
表3-1合理搭边值
材料厚度
圆件及r>2t的圆角
矩形件边长L≤50mm
矩形件边
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