毕业设计论文加强板的冲压工艺及模具设计.docx
- 文档编号:29140484
- 上传时间:2023-07-20
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:256.57KB
毕业设计论文加强板的冲压工艺及模具设计.docx
《毕业设计论文加强板的冲压工艺及模具设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计论文加强板的冲压工艺及模具设计.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
毕业设计论文加强板的冲压工艺及模具设计
1绪论
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,工业生产中模具的是用已经越来越引起人们的重视,我而被大量应用到工业生产中来。
1.1冲压模具行业发展现状及技术趋势
改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。
近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。
浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。
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。
而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成为衡量一个国家工业发展水平的重要标志 。
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。
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、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。
以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。
此外,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。
经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。
例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。
1.2未来冲压模具制造技术发展趋势
模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。
达到这一要求急需发展如下几项:
(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。
随着微机软件的发展和进步,普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟,各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。
计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。
(2)高速铣削加工
国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并可获得极高的表面光洁度。
另外,还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等优点。
高速铣削加工技术的发展,对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。
目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。
(3)模具扫描及数字化系统
高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。
有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据,用于模具制造业的“逆向工程”。
模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用,相信在“十五”期间将发挥更大的作用。
(4)电火花铣削加工
电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。
国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。
预计这一技术将得到发展。
(5)提高模具标准化程度
我国模具标准化程度正在不断提高,估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。
国外发达国家一般为80%左右。
(6)优质材料及先进表面处理技术
选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。
模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。
模具热处理的发展方向是采用真空热处理。
模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。
(7)模具研磨抛光将自动化、智能化
模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作,以提高模具表面质量是重要的发展趋势。
(8)模具自动加工系统的发展
这是我国长远发展的目标。
模具自动加工系统应有多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统;有质量监测控制系统。
2落料冲孔级进模设计
产批量:
中批量
工件名称:
加强板
工件简图:
如图1-1所示
材料:
Q215-A钢
厚度:
mm
图1-1加强板
2.1冲压件工艺性分析
此工件只有落料和冲孔两个工序,材料为Q215-A钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁。
工件结构简单,具有2个
的孔和一个
的孔,孔与孔,孔与边缘之间的距离也满足要求,最小壁厚为.零件图上形状尺寸103mm,,2-
2-2
450,
835mm,17mm均为自由公差可看作IT14级,尺寸精度较低。
孔心距的公差为
0.2属于IT11级精度,可以通过模具结构的正确性设计来实现。
2.2冲压工艺方案的确定
该零件包括冲孔和落料两个基本工序,可以有三种工艺方案。
方案一:
先落料,后冲孔,采用单工序模生产。
方案二:
落料-冲孔复合冲压,采用复合生产。
方案三:
冲孔-落料级进冲压。
采用级进模生产。
方案一模具结构简单,但需要两道工序两副模具,成本高而生产效率低,难以满足生产批量要求。
方案二只需一副模具,工件的精度及生产效率都高,但是工件的最小壁厚3.05mm接近凸凹模的许用最小壁厚3.8mm,见表【6】模具强度较差制造难度大,并且冲压后成品件留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压速度,操作不方便,方案三也只需要一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也高,通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生差采用该方案最佳。
主要设计计算
排样方式的确定与计算
设计级进模,首先要设计条件排样图。
加强板的形状简单。
由于零件外形尺寸为自由尺寸对精度要求不高,为了提高材料的利用率减少冲裁力,虽然这时会使零件外形尺寸公差等级降低但是经过筹兼顾,全面考虑。
这里我们采用无废料排样。
如图1-2所示
图2-1无废料排样
查板材标准【2】宜选1250mm×1500mm的钢板,每张钢板可剪裁73张条料(17mm×1500mm)每张条料可冲14个工件。
故每张钢板的利用率为
A1:
零件面积
A2:
钢板面积
冲压力的计算
该模具采用级进模,拟选用弹性卸料下出件。
冲压力的相关计算如下:
由上式知冲裁件面积A1:
A12
条料宽度B=17mm
步距SS=103mm
一个步距的材料利用率
冲压力:
冲裁力F:
F=KLt
式中:
F—冲裁力(KN)
L—冲裁件剪切周边长度(mm)
t—冲裁件材料厚度
—被冲材料的抗剪强度(MPa)
K—系数,一般取1.3.
上式抗剪强度
与材料种类和培料的原始状态有关,可在手册中产迅查询
为方便计算,可取材料的
≈Lt
式中
—被冲裁材料抗拉强度(MPa)查手册【3】得Q215钢的
为334~450MPa取
=340MPa
卸料力Fx:
Fx=KxF
Kx—卸料力系数见【1】表
×N
推件力FTFT=nKTF
KT—推件力系数见【1】表取FT
n—同时卡在凹模内的冲裁件数
n=h/t
式中:
h—凹模洞口的直刃壁高度
t—板料厚度
n=h/t=8/1.5=6
查【1】表h≥6取h=8mm
冲压工艺总力Fz:
弹性卸料:
下出料方式
压力中心的确定及相关计算
计算压力中心时,先画出凹模型腔图,如图1-3所示。
图2-2压力中心
表一:
压力中心坐标
基本要素长度
L/mm
各基本要素压力中心的坐标值
X
Y
-103
0
0
0
-
-7.793
初选压力机
若选用J23-16【2】C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内,故满足要求。
通过校核;选开式双柱可倾压力机J23-16【2】表1-82;
公称压力:
160KN
滑块行程:
55mm
最大闭合高度:
220mm
闭合高度调整量:
45mm
立住距离:
220mm
滑块中心线至床身距离:
160mm
工作台尺寸(前后×左右):
300mm×450mm
垫板尺寸:
40mm
模柄孔尺寸:
40mm×60mm
最大倾角斜度:
50
3模具的结构设计
工作零部件计算
由于制件结构简单,精度要求不高,所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹模。
这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差.
冲孔时,间隙取在凹模上,则
凸模尺寸:
凹模尺寸:
孔心距:
上述中:
DA,DT—落料凹,凸模尺寸
dT,dA—冲孔凸,凹模尺寸
dmin—冲孔件孔的最小极限尺寸
L,Ld—工件孔心距和凹模孔心距的公称尺寸
—工件制造公差
Zmin—最小合理间隙
X—磨损系数
凸,凹模的制造公差,可按IT6~IT7级来选取。
查表2.33【1】
Zmin=Zmax
Zmax-Zmin==
—制造公差按IT14级取0.25,
—公差为
冲孔:
校核:
满足间隙公差条件
孔心距:
外形落料凸模,凹模刃口尺寸计算
凹模磨损后会增大的尺寸———第一类尺寸
图3-1落料凹模
对于尺寸102mm,13mm,2mm,17mm选x=0.5制造公差取IT14.
102mm△=0.87;13mm△=0.43;
2mm△=0.02517mm△
落料凹模,凸模刃口尺寸分别见图1-4,图1-5
图3-2凸模刃口
工件零部件的设计与标准化
落料凸模
结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计成直通式,采用线切割机床加工。
2个M8螺钉固定在垫板上(查【3】表1-210)与凸模定板的配合按H6/m5其总长按公式查【1】得L=h1+h2+t+h
选弹性卸料板
L—凸模长度(mm)
h1—凸模固定板厚度(mm)
h1=(0.6~0.8)H取h1=(0.6~0.8)H=13.2~h1=16mm
H—凹模厚度
H2—卸料板厚度(mm)
H2=(0.8~0.2)H=17.6~22mm取h2=20mm
t—材料厚度
h—增加强度,它包括凸模的修模量,凸模进入凹模的深度(~1mm);凸模固定板与卸料板之间的安全距离等一般取10~20mm
L=h1+h2+t+h=16+20+1.5+16=
由于所冲的孔均为圆形,而且都不需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用台阶式。
一方面加工简单另一方面有便于装配与更换选A型。
查表【3】1-214冲2个
3.5mm的圆形凸模结构如图1-6;
冲
2.9mm的圆形凸模结构如图1-7;
图3-3冲孔凸模
(一)
图3-4冲孔凸模
(二)
凹模
凹模采用整体式凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,安排凹模在模架上的位置时要依据计算压力中心与模柄中心重合。
其轮廓尺寸可按公式,计算凹模厚度H
H≥15mmK系数查【1】中表
B1—凹模孔的最大宽度,但不小于15mm
凹模壁厚CC=(1.5~2)H
×103=取H=22mm
C=(1.5~2)H=33~44mm
凹模壁厚C=40mm
凹模宽度B=b2+2C=17+2×40=97mm
凹模长度LL=2b1+2C=2×103+2×40=286mm(送料长度)
凹模轮廓尺寸为286mm×97mm×22mm结构如图1-8
图3-5凹模
弹压卸料板
Z1
卸料螺钉的选用
卸料板上设置4个卸料螺钉,公称直径为12mm,螺纹部分为M10×10mm.卸料钉尾部应有足够的行程空间。
卸料螺钉拧紧后,应使卸料板超出凸模1mm,有误差时,有误差时通过螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
图3-6卸料板
卸料板橡胶设计
卸料板橡胶设计计算表一。
选用4块橡胶的厚度务必一致,不然会造成受力不均匀,影响模具的正常工作。
表一卸料板橡胶设计计算
项目
公式
结果
备注
卸料板的工作行程hI
H=h1+h+h2
4.3mm
h为凸模凹进卸料板的高度1mm
h2凸模冲裁后进入凹模的深度
橡胶的工作行程HI
HI=hI+
9.2mm
为凸模修模量
橡胶的自由高度
=4hI
38mm
取HI为
高度的25%
橡胶的预压缩量
=15%
一般
=(10%~15%)
每个橡胶承受的载荷F1
F1=
/4
1201N
选用4个圆筒形橡胶
橡胶的外径D
D=
56.63㎜
此为圆筒的内径,取
d=13㎜,P=0.5MPa
校核橡胶的高度
满足要求
橡胶的安装高度H按
=
—
㎜
聚氨酯橡胶:
表8—47
聚氨酯橡胶尺寸(冷冲压模具设计指导)也可选标准件:
D=45㎜d=13㎜H=40㎜
由表8—50查得内孔d与相应的卸料螺钉尺寸d=13—81)
注螺钉长度L需视模具结构要求而定。
定位装置的设计与标准化
3.2.7定位板板的设计与标准化
经查表【1】分析得导料板长度L=200mm,宽度B=32mm,厚度h=6mm如图15。
图3-7定位板
3.2.8标准模架的选用
由凹模周界可以选取标准模架。
凹模周界L=286mm,B=97mm,闭合高度h1=220mm
上模座(GB/T28255.9)286×97×35
下模座(GB/T2855.10)286×97×40
导柱(GB/T.2861.1)d/mm×l/mm
d/mm×l/mm
mm×
150mm
28mm×
150mm
导套(GB/T2861.6)导套d/mm×l/mm×D/mm
分别为
25×85×33,
28×85×33
上模座厚度H上模取45mm,上模座垫板厚度H垫取8mm,固定板厚度取20mm,下模座厚度取40mm,那么该模具的闭合高度
=
+
+L+H+H下-h2=35+8++22+40-2=mm
式中:
L—凸模长度l=mm
H—凹模厚度,H=22mm
h2—凸模冲裁后进入凹模的深度h2=2mm.
模柄与上模座的联接采用压入式的结构如图17所示。
d=
38㎜
D=
40㎜
D1=
48㎜
H=35㎜
H1=95㎜
图3-8模柄
加强板冲孔落料连续模的装配
根据级进模装配要点,选凹模作为装配基准,先装下模,在装下模,并调整间隙,试冲、返修。
具体装配如下:
(1)凸、凹模预配
①装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔,是否符合图纸要求精度、形状。
②将各凸模分别与相应的凹模孔相配,检查其间隙是否加工均匀。
不适合者应重新修模或更换。
(2)凸模装配
以凹模孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并挤紧牢固。
(3)装配下模
①在下模座上划中心线,按中心预装凹模、导料板。
②在下模座、导料板上,用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置,并分别钻孔,攻丝;
③将下模座、导料板、凹模、弹簧装在一起,并用螺钉紧固,打入销钉
(4)装配上模
①在已装配好的下模上放等高垫铁,再在凹模中放入0.12mm的纸片,然后将凸模与固定板组合装入凹模;
②预装上模座,划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并钻削螺孔、销孔;
③用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起、但不要拧紧;
④将卸料板套装在以装入固定板的凸模上,装上橡胶和卸料螺钉,并调节橡胶的预压量,使预料板高出凸模下端约1mm;
⑤复查凸、凹模间隙并调整合适后,紧固螺钉;
⑥安装导正销、承料板;
⑦切纸检查,合适后打入销钉
(5)试冲与调整
装机试冲并根据试冲结果做相应调整
图3-9模具总装图
总结
毕业设计作为三年大学学习中极为重要的一部分,是衡量一个学生专业课水平的重要标志。
毕业设计是我们所学课程的一次系统而深入的综合性的总复习,是一次理论联系实践的训练,也是我们步入工作前的一次检验。
就我个人而言,通过这次毕业设计,使我学习到了许多知识,对模具的设计与制造有了极为深刻的认识,是一次由理论向实践的飞跃,回顾一个多月的设计生活,让我感慨颇深,主要体会有以下几点:
(1)扎实的基础课,专业课是模具设计的基础
由于以前所学的课程难免有些理解不深,遗忘等,而本次设计又或多或少的用到了这些知识,从而迫使我认真扎实的学习了以前的课程,并加深了对这些课程的理解、真正有一种温故而知新的感觉,如机械制图中的各种线型的特点应用,材料力学中的应力校核,热处理中各种材料与热处理性能,公差配合与测量技术中公差的正确选用,模具的加工与制造技术。
塑料模具的设计与制造步骤,模具材料的正确选用等。
(2)理论与实践相结合的重要性
以前的学习中,基本上是纯理论的学习,虽然有金工实习、毕业实习等实践的体味,但却停留在表面上,没有进行过真正的设计,从而使理论与实践严重脱节,而现在我们是在经历了金工实习、毕业实习后的一次真正的练兵。
我认真回顾了以前所见所学的塑料模知识,在脑海里反复了思考了塑料模的步骤,然后开始到图书馆查资料作设计。
在作设计的过程中,我才真正感觉到眼高手低的含义,同时也“窥一斑而知全豹”,自己的学习中的不足和薄弱环节暴露无遗,但是在老师们的帮助下以及自己的努力下,我终于克服了重重困难,使设计得以顺利的进行。
通过向老师们请教,我了解到设计要面向企业,面向市场的原则,毕业设计正是对实践能力的一次强有力的训练,是我们独立工作的前凑,将对我们以后的工作产生深远的影响。
(3)对模具设计中的安全性,经济性加深了认识
在设计工作中,要不断对安全性进行分析,从操作者的角度进行设计,在设计中,需要考虑到模具的成本问题,经济效益是工业生产的前提,成本的高直接决定了产品的竞争力,故在设计中尽可能的选用标准件。
(4)电脑成为设计中重要的辅助工具
由于工件形状复杂,在设计中计算塑件的体积出现了很大的难度,后经程老师指点迷津,通过Pro/E绘图和计算才得以解决。
另外在绘零件和装配图时采用电脑也更方便快捷。
采用电脑处理,精度高,方便快捷,在本次设计时,要求机械绘图,电子文档文本,从而对AUTOCAD的学习有了很大的进展,对WORD,WPS等各种文字处理工具有了更为熟练的操作,而模具CAD技术已成为该行业的发展趋势,电脑终将成为设计的必备工具,这对提高学生的综合素质着极为重要的现在意义。
(5)设计态度直接决定着设计质量
毕业设计一般时间都足够,但足够的时间不一定都能设计出优秀的模具。
这就除了能力水平的问题外,极为重要的一点便是态度问题,作为学生必须要态度谦虚、工作认真、勤学好问、实事求是,才能正确对待设计,才有可能取得设计的圆满成功。
总之,通过毕业设计使我对模具的设计与制造有了更深的认识,得到了许多有益的启示,这对毕业后的过渡转变有极重要的影响。
在以后的工作中,我将继续保持谦虚谨慎的工作作风,扬长避短,多与人交流,提高自己的个人素质和技能积累经验,诚实守信,争取在事业上更上一层楼,芝麻开花—节节高。
致谢
在过去近三年的学习中,我学完了模具专业中所学的理论知识,在毕业前夕,又通过毕业设计的这一实践性环节,进行已学知识的全面总结和应用,巩固了过去所学的基础课和专业课知识。
通过这次毕业设计,使我深深认识到理论与实践相结合的重要性,平时在学习中所注意不到的细节性问题,往往成为设计工作中难以克服的难点!
在这几个月的设计中,不仅促使我重新温习了三年来的专业基础课,而且也使我掌握了很多在课本上学不到的东西,同时提高了我的综合能力的培训及扩大了对模具领域的新知识学习。
这些都为我以后的工作打下了坚实的基础。
强化了所学知识,增强了动手能力,更深切地体会了“温故而知新”的长远意义,还有独立解决问题的能力的提高,这些是本次毕业设计留给我的最宝贵的财富。
本设计的完成得益于河南机电高等专科学校材料工程系及新飞电器有限公司各位老师的指导和帮助,特别是丁海老师的亲切指导与帮助,在此对各位老师表示我最崇高的敬意和由衷的感谢,真心的说一声:
“你们辛苦了!
谢谢。
”同时,在设计过程中也得到了许多同学的热心帮助和支持,才使的论文能够得以顺利的完成,在此再一次向所有给予我帮助和支持的老师和同学表示最衷心的感谢。
由于我水平有限和实践经验的欠缺,在此次设计中难免会出现错误和不妥之处,恳请各位老师同学批评指正。
参考文献
[1]杨占尧主编.冲压模具图册.北京:
高等教育出版社,2002
[2]翟德梅主编.模具制造技术.河南机电高等专科学校,2001
[3]许发樾主编.实用模具设计与制造手册.北京:
机械工业出版社,2000
[4]刘建超、张宝忠等编.冲压模具设计与制造.北京:
高等教育出版社,2002
[5]陈锡栋、周小玉等编.实用模具技术手册.北京:
机械工业出版社,2001
[6]王孝培主编.冲压手册.北京:
机械工业出版社,1990
[7]翁其金主编.冷冲压技术.北京:
机械工业出版社,2000
[8]李硕本主编.冲压工艺学.北京:
机械工业出版社,1982
[9]薛彦成主编.公差配合与技术测量.北京:
机械工业出版社,1992
- 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:
- 毕业设计 论文 加强 冲压 工艺 模具设计