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偏心轮课程设计已修改讲解
调节偏心轮冲压工艺设计
摘要
本设计为调节偏心轮冲压工艺设计,根据设计题目零件的尺寸、材料、大批量生产等要求,首先分析冲压零件成形的结构工艺性,分析冲压件的形状、特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求,确定冲裁工艺方案及模具结构方案,然后通过设计计算毛坯尺寸,材料利用率等工艺计算,确定排样,计算冲压力和确定压力中心,确定模具间隙,计算模具刃口尺寸和公差,并绘出模具刃口尺寸图,计算冲压工艺力,选择冲压设备,确定压力机的各种类型、型号、规格。
其中在结构设计中,主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备等进行了分析和选择。
通过设计,学会运用标准、手册、图册和查阅有关技术资料,培养了工艺设计的基本技能,综合运用和巩固了冲压工艺等课程及有关课程的基础理论和专业知识,最终才完成这篇课程设计。
在本次设计中工件按按IT14级选取公差值。
该工件的断面粗糙度近似为12.5μm。
该设计的冲裁料为Q235钢。
Q235钢的性能参数:
抗剪切强度τ=303~372MPa,屈服强度=235MPa,抗拉强度=375~460MPa,伸长率为26%~31%。
调节偏心轮大批量生产产用级进模。
采用自动化送料弹性卸料的方式。
条料横向定位采用导料板,纵向定位采用导正销与挡料销,使用导柱导向式装置,选择对角导柱模架。
采用有废料直排方式。
工件之间搭边值=1.2mm,工件与侧边之间搭边值取=1.5mm;步距为53.2mm一个步距内的材料利用率为60.52%。
工件间最小搭边值为=1.0mm,侧边=1.2mm。
冲裁力=136.87KN,卸料力=1.6KN,出件力=6.66KN选择设备为开式机械固定台压力机型号为JH21—250。
在国家产业政策的正确引导下,经过多年努力,现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平,已形成了300多亿元各类冲压模具的生产能力。
大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具;为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了;精度达到1~2μm,寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产;表面粗糙度达到Ra≤1.5μm的精冲模,大尺寸(φ≥300mm)精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。
冲压加工具有生产率高、操作简单的特点。
高速冲床每分钟可生产数百件、上千件。
一般无需进行切削加工,节约原料、节省能源。
冲压件的尺寸公差由冲模来保证,产品尺寸稳定、互换性好。
“一模一样”冲压产品壁薄、量轻、刚度好,可以加工形状复杂的小到钟表、大到汽车纵梁、覆盖件等。
冲压加工的局限性:
由于冲模制造是单件小批量生产,精度高,是技术密集型产品,制造成本高。
因此,冲压生产只适应大批量生产。
本次设计的指导思想是面向经济建设,面向生产实际,设计工艺分析严谨,方案选择恰当,所选模具制造简单,节省开支。
对模具生产成本降低,提高企业效益具有参考价值。
关键词:
凸模,凹模,排样,级进模,压力中心,落料,冲孔,冲压设备。
第一章绪论
1.1冲压概述
冲压:
在室温下,利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力,使之产生分离和塑性变形,从而获得所需要形状和尺寸的零件(也称制件)的一种加工方法。
因为通常使用的材料为板料,故也常称为板料冲压。
冷冲压的应用:
由于冷冲压在技术上和经济上的特别之处,因而在现代工业生产中占有重要的地位。
在汽车、拖拉机、电器、电子、仪表、国防、航空航天以及日用品中随处可见到冷冲压产品。
如不锈钢饭盒,搪瓷盆,高压锅,汽车覆盖件,冰箱门板,电子电器上的金属零件,枪炮弹壳等等。
据不完全统计,冲压件在汽车、拖拉机行业中约占60%,在电子工业中约占85%,而在日用五金产品中占到约90%。
如一辆新型轿车投产需配套2000副以上各类专用模具;一台冰箱投产需配套350副以上各类专用模具;一台洗衣机投产需配套200副以各类专用模具。
1.2冲压技术的现状和发展趋势
可以这么说,一个国家模具工业发展的水平能反映出这个国家现代化工业化发展的程度。
对于一个地区来说也是如此。
目前世界各主要工业国,其锻压机床的产量和拥有量都已超过机床总数的50%以上,美国、日本等国的模具产值也已超过机床工业的产值,在我国,近年来锻压机床的增长速度已超过了金属切削机床的增长速度,板带材的需求也逐年增长,据专家预测,今后各种机器零件中粗加工的75%,精加工有50%以上要采用压力加工,其中冷冲压占有相当的比例。
冲压技术的现状:
据考古发现,早在2000多年前,我国已有冲压模具被用于制造铜器,证明我国古代冲压成型和冲压模具方面的成就已处于世界领先。
但是,由于众所周知的原因,近代工业水平一直处于落后状态。
1949年新中国成立后,在前苏联的帮助下,我国的近代工业才开始起步。
1953年,长春第一汽车制造厂首次建立了冲模车间,于1958年开始制造汽车覆盖件模具,60年代开始生产精冲模具。
在国家产业政策的正确引导下(退税),经过多年努力,现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平,已形成了300多亿元各类冲压模具的生产能力。
大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具;为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了;精度达到1~2μm,寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产;表面粗糙度达到Ra≤1.5μm的精冲模,大尺寸(φ≥300mm)精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。
但是,与发达国家相比,我国模具设计、制造能力仍有较大差距。
差距主要表现在:
① 在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模的模具结构与生产周期方面存在一定差距。
②在标志冲模技术先进水平的多工位级进模的制造精度、使用寿命、模具结构和功能上存在一定差距。
冲压技术的发展趋势:
(1)冲压工艺方面
为了提高生产率和产品质量,降低成本和扩大冲压工艺的应用范围,研究和推广各种冲压新工艺是冲压技术发展的重要趋势。
目前,国内外涌现并迅速用于生产的冲压先进工艺有:
精密冲压、柔性模(软模)成形、超塑性成形、无模多点成形、爆炸和电磁等高能成形、高效精密冲压技术以及冷挤压技术等。
(2)冲模设计与制造方面
在冲模设计与制造上,有两种趋向应给予足够的重视。
①模具结构与精度正朝着两个方向发展
一方面为了适用高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要,冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展。
另一方面,为适用市场上产品更新换代迅速的要求、各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造也得到迅速发展。
②模具设计与制造的现代化
计算机技术、信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用,使得模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变化。
目前,最为突出的是模具CAD/CAE/CAM。
在这个方面,国际上已有许多应用成熟的计算机软件。
我国不但能消化、应用国外的软件,不少单位还自行开发了模具CAD/CAE/CAM软件,如CAXA。
模具的加工方法迅速现代化。
各种加工中心、高速铣削、精密磨削、电火花铣削加工、慢走丝线切割、现代检测技术等已全面走向数控(NC)或计算机数控化(CNC)。
在模具材料及热处理、模具表面处理等方面,国内外都进行了不少研制工作,并取得了很好的实际效果。
冲模材料的发展方向是研制高强韧性冷作模具钢,如65Nb、LD1、LM1、LM2等就是我国研制的性能优良的冲模材料。
模具的标准化和专业化生产,已得到模具行业的广泛重视。
模具标准化是组织模具专业化生产的前提,模具专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键(先进国家模具标准化已达到70~80%)。
(3)冲压设备及冲压自动化方面
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。
高效率、高精度、长寿命的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备与之相匹配;为了满足新产品小批量生产的需要,冲压设备朝多功能、数控方向发展;为了提高生产效率和安全生产,应用各种自动化装置、机械手乃至机器人的冲压自动生产线和高速压力机纷纷投入使用。
(4)冲压基本原理的研究
冲压工艺、冲模设计与制造方面的发展,均与冲压变形基本原理的研究进展密不可分。
例如,板料冲压工艺性能的研究,冲压成形过程应力应变分析和计算机模拟,板料变形规律的研究,从坯料变形规律出发进行坯料与冲模之间相互作用的研究,在冲压变形条件下的摩擦、润滑机理方面的研究等,这都为逐步建立起紧密结合生产实际的先进冲压工艺及模具设计方法打下了基础。
冲压加工的特点:
(1)生产率高、操作简单。
高速冲床每分钟可生产数百件、上千件。
(2)一般无需进行切削加工,节约原料、节省能源。
(3)冲压件的尺寸公差由冲模来保证,产品尺寸稳定、互换性好。
“一模一样”(4)冲压产品壁薄、量轻、刚度好,可以加工形状复杂的小到钟表、大到汽车纵梁、覆盖件等。
局限性:
由于冲模制造是单件小批量生产,精度高,是技术密集型产品,制造成本高。
因此,冲压生产只适应大批量生产。
1.3本课程设计的目的与意义
本冲压课程设计的目的是设计可大量生产可要求的落料冲孔件的方案,根据所给材料的实际情况确定冲压方案,选择模具形式结构和送料方式,选择合理的导向方式,选择材料利用率高的进行排样,确定压力中心,使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。
根据冲裁各工艺力的总和来确定冲压设备的选型。
本次课程设计具有重要的意义。
首先好的冲压工艺能够保证产品的质量,提高生产效率,降低生产成本,并增加产品的使用寿命,所以本次课程十分重要;其次,通过本次课程设计使自己掌握了常用模具整体设计,零部件的设计和计算方法,加深了自己对专业知识的理解和掌握,培养了自己查阅资料,运用软件制图以及团队协作等各方面的能力;最后,此次课程设计让我发现了自己的不足,是自己在以后学习生活中,有机会完善自己,为以后的学习和工作打下了坚实的基础。
第二章冲压工艺分析及工艺方案的制定
2.1设计任务
零件名称:
调节偏心轮材料:
Q235钢料厚:
1.5mm 批量:
大批量
图2-1调节偏心轮示意图
2.2冲压工艺性分析
冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性,即设计的冲压件在材料、结构、形状、尺寸大小及公差和尺寸基准等各方面是否符合冲压加工的工艺要求。
冲压件的工艺性好坏,直接影响到加工的难易程度。
工艺性差的冲压件,材料损耗和废品率会大量增加,甚至于无法正常生产出合格的产品。
产品零件图是编制和分析冲压工艺方案的重要依据。
首先可以根据产品的零件图纸,分析研究冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求,以及所用材料的机械性能、冲压成形性能和使用性能等对冲压加工难易程度的影响,分析产生回弹、畸变、翘曲、歪扭、偏移等质量问题的可能性。
特别要注意零件的极限尺寸(如最小孔间距和孔边距、窄槽的最小宽度、冲孔的最小尺寸、最小弯曲半径、最小拉深圆角半径等),以及尺寸公差、设计基准等是否适合冲压工艺的要求。
若发现冲压件的工艺性很差,则应会同产品的设计人员协商,提出建议。
在不影响产品使用要求的前提下,可对产品图纸做出适合冲压工艺性的修改。
工件调节偏心轮是落料冲孔件,材料为Q235钢,料厚1.5mm,大批量生产。
2.2.1冲压件结构分析
调节偏心轮外部是直径为52mm的圆,孔是由不完整的直径为22mm的圆组成。
结构较小,形状对称,尺寸较小。
2.2.2尺寸精度与粗糙度
零件图中未标注尺寸精度和位置精度,粗糙度也无要求,设计时一般按IT14级选取公差值。
普通冲裁的冲孔精度一般在IT13级以下,所以精度满足要求。
表2-1一般冲裁件断面的近似粗糙度
材料厚度(mm)
≤1
1~2
2~3
3~4
4~5
粗糙度Ra(μm)
6.3
12.5
25
50
100
因为该冲裁件的厚度为1.5mm,所以该工件的粗糙度为12.5μm。
2.2.3冲压材料分析
本工件材料为Q235钢,属于碳素结构钢,根据所查资料,Q235钢的性能参数:
抗剪切强度τ=
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