焊片制件冲压工艺分析及多工位级进模设计Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:20693158
- 上传时间:2023-01-25
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:918.37KB
焊片制件冲压工艺分析及多工位级进模设计Word文档下载推荐.docx
《焊片制件冲压工艺分析及多工位级进模设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《焊片制件冲压工艺分析及多工位级进模设计Word文档下载推荐.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(1)巩固和加深机械原理、机械设计、材料力学、理论力学、机械制造技术基础、机械制造装备设计等课程的专业知识,并能综合应用这些专业知识去分析和解决实际问题。
(2)针对级进模设计,广泛搜集相关资料,了解级进模的发展现状,独立学习级进模结构及设计原理,并应用自己的专业知识及创新思维去设计一个焊片制件的级进模。
(3)自学三维造型软件SolidWorks或Pro,并应用所学软件进行三维建模、零部件装配和运动仿真分析,从而深刻体验到CAD在机械设计方面的重大作用。
(4)毕业设计是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节。
这次毕业设计使自己理论知识能够结合实践得到充分的应用,并有利于提高自己独立的分析解决问题能力和创新能力,让自己的知识及能力得到综合的训练。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外模具技术现状
高新技术在模具企业中得到广泛应用:
(1)广泛应用CAD/CAE/CAM技术
a)超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段,3D设计已达到了70~80%。
b)PRO/E、UG、CIMATRON等软件普遍应用。
c)数控机床的普遍应用,保证了模具零件的加工精度和质量。
d)CAE技术已逐渐成熟。
(2)普遍采用高速切削加工技术
a)特征:
以高切削速度、高进给速度、高加工质量。
b)加工效率:
比传统的切削工艺要高几倍,甚至十几倍。
c)转速:
15000~30000r/min。
d)效益:
大大缩短制模时间。
(3)普遍应用快速成型技术与快速制模技术
a)塑料模具:
有专门提供原型制造服务的机构和公司塑料模具厂家利用快速原型浇制硅胶模具,用于少量翻制塑料件。
b)汽车模具:
多为锌基合金快速制模和使用环氧树脂制作金属成型模。
1.2.2国内模具现状
我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位,仅次于日本和美国。
国内的模具生产厂已超过17000家,从业人员达50万。
近年来,我国的模具工业一直以每年13%左右的增长速度快速发展我国模具行业在“十五”期间的增长速度达到13%~15%。
(1)中国模具产业的进出口
近几年来,我国每年进口模具约占市场总量的20%左右,已超过10亿美元,成为世界上最大的模具进口国其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50%以上,冲压模具占全部进口模具约40%中、高档模具进口比例占市场总量的40%以上。
(2)我国模具技术的发展进步主要表现
①研究开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料,并采用了一些新的热处理工艺,延长了模具的使用寿命。
比如冲模广泛使用合金工具钢代替碳素工具钢,提高模具寿命,减少模具热处理变形。
②开发了多工位级进模和硬质合金模等新产品,并根据国内生产需要研制了精密塑料注射模。
③研究开发了一些模具加工新技术和新工艺。
如三维曲面数控加工;
模具表面抛光、表面皮纹加工及皮纹辊制造技术;
模具钢的超塑性成型技术和各种快速成型技术等。
④模具加工设备已得到较大发展,已广泛使用精密坐标磨床、数控(CNC)铣床、CNC电火花线切割机床和高精度电火花成型机床等。
模具零件的精度由数控机床保证,解决了以前传统切削加工生产模具零件,靠钳工技艺保证质量,质量难保证的问题。
⑤模具计算机辅助设计和制造(模具CAD/CAM/CAE)已在国内得到了广泛的开发应用。
三维造型软件和仿真软件的广泛应用,不仅能自动编程,还能进行干涉检查,保证设计和工艺的合理性。
中国模具工业存在的问题:
(3)精密加工设备还很少大型、精密、复杂和长寿命模具的产需矛盾十分突出许多先进的技术如CAD/CAE/CAM技术的普及率还不高。
1.2.3多工位级进模现状
多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具,是技术密集型模具的重要代表,是冲模发展方向之一。
这种模具除进行冲孔落料工作外,还可根据零件结构的特点和成形性质,完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序,甚至还可以在模具中完成装配工序。
冲压时,将带料或条料由模具入口端送进后,在严格控制步距精度的条件下,按照成形工艺安排的顺序,通过各工位的连续冲压,在最后工位经冲裁或切断后,便可冲制出符合产品要求的冲压件。
为保证多工位级进模的正常工作,模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统,配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。
随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度,一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件。
近年来我国模具技术发展较快,代表冲压模具发展方向的多工位级进模的制造与设计水平有了较大提高,国内生产的部分模具水平与国际同类模具水平相当,并有少量出口,但是应该看到相比国际先进水平仍有不少差距。
为此,我们必须全方位提高技术创新能力和模具设计制造水平,不断缩小差距。
相信在我们的努力下,我国必将从模具生产大国发展成为模具生产强国。
1.3技术路线及方案
(1)零件工艺分析
该零件为料厚0.5mm的单孔焊片,属大批量生产。
因为其孔为筒形,所以应先进行拉伸工序。
拉伸要求材料的延展性好,但于塑性变形和对冷作硬化敏感性不是很大,所以材料可以选用纯铜。
然后根椐拉伸系数,从而确定其拉伸次数,并计算出各次的拉伸直径、拉伸高度和拉伸圆角半径。
因为该零件厚度较薄,而且外形小、形状简单,所以最后可以一次冲裁落料。
(2)零件的排样设计与计算
首先计算零件的毛坯直径,接着确定是否需要工艺切口并选用切口形式,计算切口尺寸,确定料宽、步距,然后根椐拉伸系数,从而确定其拉伸次数,并计算出各次的拉伸直径、拉伸高度和拉伸圆角半径。
经过计算,可知工序次序、工位数以及各工序的尺寸要求,从而确定该零件的排样图。
(3)模具结构设计
●凸、凹模设计
●凸模固定板设计
●模架设计
●定距定位机构设计
●卸料装置设计
●导料机构设计
●限位装置设计
●弹性元件设计
…………
(4)SolidWorks软件进行零件建模及装配,并绘制二维工程图。
1.4进度安排
第1周-4周:
毕业设计题目分析/研讨与文献查阅,明确研究内容,完成初步方案设计,并完成开题报告工作。
第5周-7周:
完成零件分析,排样分析与模具总体结构设计。
第8周-12周:
对其进行整体建模,完成相关计算工作。
第12周-13周:
完成其装配设计与绘制工程图,并撰写毕业设计论文。
第14周-15周:
毕业设计答辩相关手续与论文答辩。
第2章工艺分析
2.1零件分析
零件如图2-1。
图2-1焊片零件图
2.2工艺计算
2.2.1毛坯直径、料宽及步距的计算
(1)计算毛坯直径
①求毛坯直径:
(2-1)
代入数据:
D1=
=
=7.9mm
②确定修边余量,由表查得δ=1.2。
③实际毛坯直径D=D1+δ=7.9+1.2=9.1mm。
生产取D=10mm。
(2)确定是否要工艺切口并选用切口形式
由于t/D×
100=0.5/10×
100=5
dΦ/d=6/2.5=2.4
h/d=3.8/2.5=1.52
查表可以确定要用工艺切口。
(3)计算带料宽度
料宽B:
B=D+17+2b2+1.5=10+17+2×
1.5+1.5=31.5mm
式中17mm为对排切口间中心距,它由排样而定。
侧刃定距切边宽度为1.5mm,b2=1.5mm。
(4)步距
A=D+n=10+1.5=11.5mm
式中,n=1。
2.2.2拉深工艺计算
(1)计算总的拉深系数m总
m总=d/D=2.5/10=0.25
查表得[m总]=0.2-0.24,m总=0.26-0.24,取[m总]=0.24。
所以m总=0.25〉[m总]=0.24
可以不用中间退火进行连续拉。
(2)计算各次拉深直径
查表得出各次拉深系数,拉深直径的计算结果见表2-1:
表2-1各次拉深直径的计算
拉深次序
拉深系数
各次拉深后制件的中线直径d2/mm
实际取用值d2/mm
1
0.63
d1=10×
0.63=6.3
7
2
0.76
d2=7×
0.76=5.32
5.4
3
0.78
d3=5.4×
0.78=4.21
4.3
4
0.80
d4=4.3×
0.8=3.44
3.5
5
0.82
d5=3.5×
0.82=2.87
2.9
6
0.85
d6=2.9×
0.85=2.47
2.5
(3)确定各次拉深凸凹模圆角半径
r凸1=(3~5)t=3×
0.5=1.5mm
r凹1=(0.6~0.9)r凸1=0.9×
1.5=1.35mm
取r凹1=2mm
r凸6≥2t=2×
0.5=1mm
r凹6=1mm,r凹6为制件凸缘处圆角半径。
r凸5=
=1/0.8=1.2mm
r凹5=
同理求出,并作适当调整后的其它各次凸模圆角半径为:
r凸2=1.5mm,r凸3=1.4mm,
r凸4=1.4mm。
凹模圆角半径为:
r凹2=1.8mm,r凹3=1.6mm,r凹4=1.4mm。
经整形后,r凸7=0.5r凸6=0.5*1=0.5mm,r凹7=1mm。
(4)计算各次拉深高度
①求出按毛坯D拉深后制件的凸缘直径dΦs(dΦs在各次拉深后均为固定值)
根椐选用的毛坯直径D=10和制件的相关尺寸,用计算毛坯直径的公式计算出dΦs。
(2-2)代入数据:
②计算首次拉深高度
(2-3)代入数据:
ht=rsinα=2.25×
sin49.87°
=1.72mm
弧长:
弧长为l的旋转体表面积Ft计算式为:
(2-4)
根据
的关系,求出dt。
式中Ft为弧长为l的旋转体表面积;
dt为与Ft相应的假象毛坯直径。
则:
(2-5)
(2-6)
代科数据:
=1.23mm
总高度:
H1=h11+ht=-1.23+1.75+1.72=2.24mm。
用以上公式计算的拉深高度是近似的,调整后的实际H1=2.9mm。
同理,H2=3.1mm。
第三次拉深高度由下式计算得:
(2-7)
=-0.5mm
H3=-0.5+1.85+1.65=3,取H3=3.2mm。
同理,H4=3.5mm;
H5=3.6mm;
H6=3.7mm;
H7=3.3mm为整形后的制件尺寸。
(5)校核第一次拉深时的相对高度
当t/D×
100=5,dΦ/d=8.6/7=1.23时,[h1/d1]=0.69。
而h1/d1=2.9/7=0.41<
[h1/d1]=0.69,故上述计算是合理的。
2.3工序排样图的设计
由前面工艺计算可知,为加工出圆筒形拉深件,共需六次拉深工位,最后一工位为冲裁落料。
各工位安排如下:
1~⑥:
拉深⑦:
整形⑧:
冲底⑨:
整形⑩:
空工位⑪:
落料
图2-2排样图
2.4凸、凹模工作部分尺寸计算
2.4.1拉深凸、凹模
(1)拉深模间隙
拉深模的间隙是指凸凹模横向尺寸的差值。
间隙小,工件质量好,但拉深力大,工件易拉断,模具磨损严重,寿命低。
间隙大,拉深力小,模具寿命高,但工件易起皱、变厚,侧壁不直,口部边线不齐,有回弹,质量不能保证。
因此,确定间隙时既要考虑板料厚度偏差的影响,又要考虑拉深时毛坯口部增厚的现象,故间隙值一般应比毛坯厚度略大些。
间隙:
z=(tmax+nt)mm
注:
1.tmax为材料最大厚度;
2.n为间隙系数。
查表可知,n1,2,3=0.5,n4=0.3,n5=0.1。
z1,2,3=0.5+0.5×
0.5=0.75mm
z4=0.5+0.3×
0.5=0.65mm
z5=0.5+0.1×
0.5=0.55mm
z6=0.95t=0.95×
0.5=0.475mm
(2)凸、凹模工作部分尺寸计算
多次拉深时,
(2-8)
末次拉深时,
(2-9)
注.
—凹模工作部分尺寸;
—凸模工作部分尺寸;
d—首次拉深件内形的基本尺寸;
z—拉深时凸、凹模单面间隙;
δp、δd—凸模、凹模的制造偏差;
Δ—拉深件尺寸公差。
查表可知,δp=0.015,δd=0.030,Δ=0.2。
所以可得:
2.4.2冲裁凸、凹模
(1)冲裁间隙
冲裁间隙指凸、凹模刃口间缝隙的距离。
冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数,它直接影响冲裁件的质量、模具寿命和力能的消耗。
应根椐实际情况和需要合理的选用。
合理冲裁间隙主要与被冲的材料厚度、材料力学性能不同有关。
查表可得,双面间隙为0.025~0.035,取z=0.03。
(2)凸、凹模刃口尺寸
当制件为非圆形或凸、凹模间配合间隙较小时,可采用配合加工法,即先加工好凸模(或凹模),然后以此为基准配做凹模(或凸模),使凸、凹模保持一定的间隙。
落料,一般应以凹模为基准,然后配做凸模。
凹模磨损后尺寸变大,则其尺寸计算公式为:
(2-10)
—凹模尺寸;
Δ—制作公差;
X—磨损系数,通常取0.5~1;
δa、δt—凹、凸模制造公差,一般按IT6~IT7级精度取值,也可取δa=1/4Δ,
δt=(1/5~1/4)Δ。
表2-2落料凸、凹模刃口尺寸
制件尺寸/mm
凹模计算公式
演算
凹模尺寸
凸模尺寸
2.5其它计算
2.5.1冲裁力的计算
冲裁力是指冲压时材料对凸模的最大抵抗力。
冲裁力的大小,主要与材料的性质、厚度和冲件分离的轮廓长度有关。
计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具及校验模具的强度。
平刃口冲裁时,
P=1.3Ltτ(2-11)
式中,P—冲裁力,单位N;
L—冲裁刃口周长,单位mm;
t—材料厚度,单位mm;
τ—材料抗剪强度,单位MPa。
对于本设计,P=1.3×
25.22×
0.5×
350=5737.55N
2.5.2拉深力的计算
首次拉深力:
(2-12)
首次后的各次拉深力:
(2-13)
式中,dp1—首次拉深后的工件直径;
t—料厚;
σb—材料强度极限;
K1—首次拉深时的系数;
P—拉深力。
对于本设计,P1=
×
7×
300×
0.43=1418.43N
P2=
5.4×
0.6=1526.81N
P3=
4.3×
0.6=1223.76N
P4=
3.5×
0.6=996.08N
P5=
2.9×
0.6=825.33N
P6=
2.5×
0.6=711.49N
2.5.3卸料力、推料力和顶件力的计算
卸料力、推料力和顶件力的大小与冲件的材质、厚度、冲裁轮廓周边尺寸以及冲裁模结构、凸模和凹模表面粗糙度有关。
要精确计算很难,实际工作中通常采用经验公式计算:
卸料力:
Px=KxP(2-14)
推料:
Pt=nKtP(2-15)
顶件力:
Pd=KdP(2-16)
式中,Px,Pt,Pd—分别为卸料力、推件力和顶件力;
Kx,Kt,Kd—分别卸料系数、推料力系数和顶件力系数,查表可知;
P—冲裁力;
n—同时梗塞在凹模内的制件或废料数量。
对于本设计,Px=0.04×
1418.43=229.502N
Pt=14×
0.1×
1418.43=1985.802N
Pd=0.06×
1418.43=344.253N
第3章模具主要零部件及结构设计
3.1凸模
在冲压过程中,被制件或废料所包容的模具工作零件称为凸模。
凸模各类繁多,按级进模的冲压性质分,有冲裁凸模、弯曲凸模、拉深凸模和异形凸模等。
凸模的形式从形状来说圆形和异形凸模用得最多,从结构来说用于冲裁得凸模比较多,小凸模多。
固定方法主要是机械固定法和物理固定法,但机械固定法用得较多。
常见得凸模形式有带台式、直通式、铆接式、叠装式、插入式、压块式等,带台式凸模的安装部分有一圈大于D的台阶,有了它可以防止凸模从固定板中脱落,安装后稳定性非常好,能承受较大的冲压力,是采用最多的一种安装固定形式,且常用的圆形带台式凸模已标准化,所以本设计采用带台式凸模。
3.1.1拉深凸模:
第一、二工位拉深凸模选用圆柱头直杆圆凸模JB/T5825。
第三、四、五、六工位中,因为拉深凸模工作部分直径太小,若选用直杆圆凸模,凸模强度不能满足要求,所以选用圆柱头缩杆圆凸模JB/T5826。
3.1.2冲裁凸模:
凸模长度由下式计算确定:
L=H1+H2+H3+t+Y(3-1)
式中,L—凸模的长度;
H1—凸模固定板厚度;
H2—凸模进入凹模的深度;
H3—卸料板厚度;
t—制件材料厚度;
Y—凸模固定板与卸料板之间的安全距离,取Y=15~20mm。
一般情况下,凸模的长度尽量取整数,并且符合标准长度,取短不取长,这对强度有利,通常在35~65mm之内。
确定刃磨量多少时,应和凸模有足够的使用寿命结合起来。
供刃磨用量留得少了,没有刃磨几次,凸模的长度太短便不能用了;
供刃磨量留得多了,使凸模的全长设计得很长,模具闭合高度太大,整个模具很笨重,甚至出现模具已到该报废时,凸模的刃磨量仍还有余的情况,这是不可取的。
凸模长度见表3-1:
表3-1凸模长度的计算
凸模
H1
H3
t
Y
H2
L
20
12
0.5
55.4
3.1
55.6
3.2
55.7
56
3.6
56.1
3.7
56.2
3.3
55.8
8
9
5.5
58
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 制件 冲压 工艺 分析 多工位级进模 设计