罩盖拉深胀形复合模的设计说明书.docx
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罩盖拉深胀形复合模的设计说明书
#######大学
毕业设计说明书
设计题目罩盖拉深胀形复合模的设计
学生姓名:
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指导教师:
罩盖落料拉深复合模的设计
摘要:
冷冲模是冲压生产中不可缺少的工艺装置,深入了解冷冲模的设计,以及运用现代计算机技术来完善冷冲模设计对增强企业的竞争能力和应变能力有着很大的助推力。
模具作为产品加工的工具,设计时要求结构合理、简单且有利于提高产品质量,延长模具寿命。
本文设计了罩盖拉深胀形复合模的整体精细结构,以及部分重要零件的精细结构。
阐述了该工件在拉深胀形过程中的重点难点。
制定出了合理的工艺方案,采取了有效的工艺措施。
准确的计算了工件的毛坯尺寸,凸凹模的刃口尺寸以及工艺压力的大小。
同时在设计过程中合理的设计了零件加工的排样图,准确的校核了凸模的拉压强度,合理的选用了橡胶、弹簧并进一步精确校核。
通过对工件的综合分析,最后设计了2张装配图和10张零件图,制作了冲压工艺过程卡和机加工工艺卡。
THECOVERDESIGNOFDRAWINGAND
BULGINGCOMPOUNDDIE
ABSTRACT
Coldstampingdieisanindispensableprocessdevice.It
isbeneficialfortheenterprisestoimprovetheir
competivenessandtheabilitytocopewithchangestogetanin-depthunderstandingofDiedesignandthenimprovethedesignofDiebymoderncomputertechnology.TheDieasatoolforproductionprocessisrequiredthatthedesignofits
structureisreasonable、simplewhichisadvantageoousto
improveitsquantityaswellastoprolongitsIongevity.Inthispaper,itdesignedanoverallfinestructureofTheCoverDesignofDrawingAndBulgingCompoundDieoverall,andthefinestructureofsomeoftheimportantparts.TheimpotaneeandthedifficultiesthatariseswhentheDieismadeintheprocessofdrawingandbulgingarebothstatedinthispaper.Meanwhilethisarticlehasutilizedeffectivemeasurestoworkoutareasonableprocessingprogrambyaccuratecalculationoftheroughworkpiecesize,convex,theedgediesizeandthesizeofthepressureprocess.Besides,ithasreasonablydesignedtheprocessingcomponentslayoutmap,exactlycalibratedthetensionandcompressionstrengthofthepunch,rationallychosedtherubber,andfurthercalibratedthespringprecisely.Throughcomprehensiveanalysisoftheworkpiece,it
hasfinallydesignedtwoassemblydrawingsandtenmapsofthe
partsandmadetheproductionprocessofthestampingmachinecardsandtheprocessingcard.
Keywords:
ColdStampingDie;Convexandcarvemold;bulging;Drawing.
1绪论
1.1国内外模具行业的现状和发展趋势
1.1.1冲压模具发展现状
模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
随着我国加入WTO我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。
我国的模具工业的发展,日益受到人们的重视和关注。
“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。
在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中,60%^80%的零
部件都要依靠模具成形(型)。
用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其它加工制造方法所不能比拟的。
模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。
目前全世界模具年产值约600亿美元,日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业[1]。
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。
但是,由于我国的模具行业起步较晚,与国外相比,仍存在不小的差距,主要体现在:
产需矛盾:
随着工业发展水平的不断提高,工业产品更新速度的加快,对模具的需求越来越大。
无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要,只达到70%左右。
造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低,生产周期长。
另外,设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。
企业结构不合理:
我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内,模具的商品化程度低,而国外70%以上都是专业模具厂,且走的是“小而精”的道路,因此生产效率和经济效益俱佳。
产品水平:
衡量模具的产品水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度,加工模具的复杂程度,以及模具的制造周期和使用寿命。
而这几项指标与国外相比的差距都十分明显。
此外,模具工业的整体装备水平也存在相对落后,利用率低的现
象。
高素质的模具技术人才缺乏,产品的综合开发能力还急需加强。
1.1.2冲压模具发展趋势
模具CAD/CAE/CAME向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展
(1)模具软件功能集成化。
模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全,同时各功
能模块采用同一数据模型,以实现信息的综合管理与共享,从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程,达到实现最佳效益的目的[2]。
如英国Delcam公司的系列化软件就包括了实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。
集成化程度较高的软件还包括:
Pro/E、U呦CATIA等。
(2)模具设计、分析及制造的三维化。
传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。
模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具,所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的+,/分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享[3]。
如Pro/E、U睜口CATIA等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点,从而使模具并行工程成为可能。
(3)模具软件应用的网络化趋势。
随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化,以及计算机软硬件技术的迅速发展,模具软件应用的网络化的发展趋势是CAD/CA技术跨地区、跨企业、跨院所在整个行业中推广,实现技术资源的重新整合,使虚拟设计、敏捷制造技术成为可能。
模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展
(1)模具向着精密、复杂、大型的方向发展。
对检测设备的要求越来越高。
目前国内厂家使用较多的有意大利、日本等国的高精度三坐标测量机,并具有数字化扫描功能。
实现了从测量实物!
建立数学模型!
输出工程图纸!
模具制造全过程,成功实现了逆向工程技术的开发和应。
(2)数控电火花加工机床。
日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动AQ3251,AQ550LLS-WEDM具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。
瑞士夏米尔公司的NCED具有P-E3自适应控制、PC能量控制及自动编程专家系统。
另外有些23&还采用了混粉加工工艺、微精加工脉冲电源及模糊控制(FC)等技术。
(3)高速铣削机床(HSM。
铣削加工是型腔模具加工的重要手段。
而高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高(为普通铣削加工的5-10倍)及可加工硬材料(〈60HRC等诸多优点。
因而在模具加工中日益受到重视HS主要用于大、中型模具加工,如汽车覆盖件模具、压铸模、大型塑料模等曲面加工。
模具材料及表面处理技术的研究因选材和用材不当,致使模具过早失效,大约占失效模具的45%
以上。
在整个模具价格构成中,材料所占比重不大,一般在20%-30%因此,选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。
对于模具钢来说,要采用电渣重熔工艺,努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢,如米用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。
粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析,从而影响材质的
问题。
其碳化物微细,组织均匀,没有材料方向性,因此,它具有韧性高、磨削工艺性好、长年使用尺寸稳定等特点,是一种很有发展前途的钢材。
模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化,尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势[4]。
模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展
模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。
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,我国目前仍以手工研磨抛光为主,不仅效率低(约占整个模具制造周期的1/3),且工人劳动强度大,质量不稳定,制约了我国模具加工向更高层次发展。
因此,研究抛光的自动化、智能化是模具抛光的发展趋势。
日本已研制了数控研磨机,可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化。
另外,由于模具型腔形状复杂,任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。
应发展特种研磨与抛光,如挤压衍磨、电化学抛光、超声波抛光以及复合抛光工艺与装备,以提高模具表面质量。
模具标准件的应用将日渐广泛
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,而且能提高模具质量和降低模具制造成本。
因此,模具标准件的应用必将日渐广泛。
为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产,提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种,发展和完善联销网,保证供货迅速。
模具工业新工艺、新理念和新模式在成形(型)工艺方面,主要有冲压模具多功能复合化、超塑性成形(型)、塑性精密成形(型)技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形(型)技术等。
另一方面,随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高,在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。
具体主要有:
适应模具单件生产特点的柔性制造技术;创造最佳管理和效益的团队精神,精益生产;提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理;广泛采用标准件、通用件的分工协作生产模式;适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等[5]。
目前我国模具工业的发展步伐日益加快,但在整个模具设计制造水平和标准化程度上,与德国、美国、日本的发达国家相比还存在相
当大的差距。
在经济全球化的新形势下,随着资本、技术和劳动力市场的重新整合,我国装备制造业在加入WTO以后,将成为世界装备制造业的基地。
而在现代制造业中,无论哪一行业的工程装备,都越来越多地采用由模具工业提供的产品。
为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求,模具工业应广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步,满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求,以实现我国模具工业的跨越式发展。
1.2课题研究的目的和意义
我毕业设计的课题是罩盖拉深胀形复合模的设计。
完成整个冲压过程需要一到两个模具实现。
本次设计课题是来源于生产单位的实际问题,是工程设计型的题目,目的是让我们强化工程基本训练,掌握专业基本技能,培养我们的独立工作能力和开发创新能力,巩固和综合运用所学知识并扩大专业知识面。
这次毕业设计让我学到了很多知识其目的和意义是:
(1)综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识,进行一次冷冲压具设计工作的实际训练,从而培养和提高学生独立工作的能
力。
(2)巩固与扩充冷冲压模具设计等课程所学的内容,掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。
(3)掌握冷冲压模具设计的基本技能,如计算,绘图,查阅设计资料和手册,熟悉标准的规范等。
极大的提高了我们的自学和实际动手的能力。
2制件工艺分析
2.1零件要求:
材料
10号钢
厚度
0.5mm
年产量
1万件
尺寸公差
IT14
2.2工件结构分析
材料为10号钢,由其力学性能可知:
抗剪强度t=340MPa,抗拉强度(Tb=440MPa延伸率Sio=29%板料厚度t=1.0mmo.此材料具有较高的弹性和良好的耐磨性,冲裁加工性好。
尺寸公差都是IT14级,且无其它特殊要求,因此普通拉深、胀形方式可达到制件要求精度。
3工艺方案的确定
工艺方案的确定即为拉深件工艺路线的确定,主要包括工序数的确定、工序的组合和工序顺序的安排等。
在整个工艺方案的确定过程中,应先在工艺分析的基础上确定几种可能的方案,再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素考虑、分析,最后选取一个最为合理的拉深及冲裁工艺方案。
由工件图可知此件需要拉深然后进行胀形的工序。
且从变形的程度来看属于深拉深以及胀形的工件。
因此,在拉深过程中能否拉深一次成形,保证工件平整而且无裂痕是该工件模具设计的关键。
3.1根据工艺过程的分析进行各个工艺方案的比较
由制件的工艺性分析可知,设计的基本工序由落料、拉深、胀形构成。
有以下两种方案:
方案1:
落料,首次拉深一一第二次拉深一一第三次拉深一一再
结晶退火一一酸洗一一修边一一胀形及底部起伏成形。
方案2:
落料一一首次拉深一一第二次拉深一一第三次拉深一一
再结晶退火一一酸洗一一修边胀形一一底部起
伏成形。
比较2种方案的特点如下:
方案1是复合模,方案2属于单工序冲压,由于此制件生产批量为中批量生产,这种方案生产效率低,故不宜采用。
而用方案1的复
合模来完成此套模具比较简单,所以选用方案1。
本方案由于多次拉深,所以在第三次拉深后,要进行再结晶退火,然后酸洗去氧化模。
3.2冲压该零件需要的基本工序的次数
1.落料,首次拉深,第二次拉深复合
2.第二次拉深
3.第三次拉深
4.再结晶退火
5.酸洗
6.修边
7.胀形及底部起伏成形。
4毛坯尺寸的计算和拉深次数的设计
4.1确定胀形件的毛坯尺寸
(1)计算毛坯直do
当胀形件全长参与胀形时,则胀形前毛坯的直径do应稍小于制件
小端直径dmin(dmin=40mm,依据10号钢的极限(最大)胀形系数
Kmax=1.24,dmax=46.8mm求出毛坯直径d0~37.74mm可取39mm
(2)计算侧壁胀形的胀形系数
该件胀形系数为:
K=dmax/d0=46.8/39=1.2
该工件的胀形系数小于极限胀形系数。
则侧壁可一次胀形成形。
(3)计算毛坯高度Ho
对于一个具体的胀形件,其高度往往是有限的,胀形时两端一般不固定,任其自由收缩,可以减小胀形区板厚的变薄程度。
故胀形工序件的高度或长度应比制件高度增加一收缩量,需切边时还需增加一
修边余量。
H0=L(10.35)
式中5--坯料的延伸率,其值为
L--工件母线长,由几何关系可算出L=40.8mm
△h--修边余量,取为3mm
贝yH0=40.8(10.350.2)3=46.66
H0取整数为47mm故胀形前毛坯外径为39mm长为47mm
4.2确定修边余量△h
已知该工件的基本尺寸:
直径:
d二①39-0.5=38.5
高度:
h=47-0.25=46.75
圆角半径:
r=3+0.25=3.25
相对高度h/d=46.75/38.5=1.2,查<冲模设计应用实例>表4-3
得,修边余量△h=2.5
4.3确定拉深件的毛坯直径D
D=.(d-2r)22”:
r(d-2r)8r24d(d-r)二
.(35.8匚2一3.25)2—2一3.14一3.25一(38.5匚6.5)一8一3.252—^38.^46.7^(2.5匚3.25)=95
4.4确定是否米用压边圈
当100t/DV1.5,且d/Dv0.6时要采用压圈边。
100t/D=100*0.5/95=0.53V1.5;
d/D=38.5/95v0.6;
故此确定米用压圈边。
4.5排样图和材料利用率的计算
4.5.1调料的排样图
4.5.2材料利用率
该工件根据落料工序设计。
考虑操作方便及模具结构,故采用单排排样设计。
查参考文献[3]中的表2-11,得工件间a1=1.2,沿边a=1.5,用固定挡料销挡料,利用挡料销导向。
条料的进距为:
h=D+ai=95+1.2=96.2mm
条料利用率的计算由参考文献]3],材料的利用率通用公式计
A0
0100%
A
式中-材料的利用率
Ao-工件实际面积mm2
A-所用材料的面积包括工件面积和废料面积
=A0100%:
A
22
二D3.1495
=100%100%=75.1%
4bh49896.2
4.6确定拉深次数,拉深系数及拉深直径
4.6.1确定拉深次数
根据工件总的拉深因数:
m丿二385"41D95
毛坯的相对厚度:
丄100=05100
D95
查参考文献]3]表4-5知0.5〈0.58,可知不能一次拉成。
查阅
相关资料可得n=3,
故初步确定需3次拉成。
4.6.2确定拉深系数与各次拉深直径
(1)确定各次拉深系数
查参考文献]3]表4-5,可知各次拉深系数为
=0.58,m2=0.79,m3=0.81
(2)确定各次拉深直径
d^i=Dmil=950.58=55.1
d?
m2-55.10.79=43.53
dg=d2m3=43.530.81=35.2638.5
(3)通过计算,第3次拉深直径已小于工件直径变性程度不合理,需
调整各
次拉深系数为
mi=0.59,
m2=0.8,
m3二0.85
最后取得调整尺寸为
d1=56,
d2=45,
d3=38.5
4.6.3计算各个工序凸凹模的圆角半径
(1)凹模圆角半径
首次拉深凹模圆角半径r1d取10t即r1d=100.5=5mm对以后各次拉深圆角半径由下式决定
%二(0.6~0.8)r1d
rnd-(°.7~0.9)r(nJ)d
式中:
%――第二次拉深凹模圆角半径
rnd――第n次拉深凹模圆角半径
则有各次凹模圆角半径分别为
r1d=5mm
r2d=4mm
r3d=3.2mm
⑵凸模圆角半径由式
rnp=(0.7~1)rnd
rnp=(°.7~0.9)r(n」)p
可知各次凸模圆角半径分别为
r1p=4.5mm
r2p=3.5mm
=3mm
4.6.4计算各次拉深高度h
根据表面积不变原则,按式计算
h£(DKiK2K3...Kn-dn)0.43?
(dn0.32rnp)4dn
1953.5
hi(9556)0.43(560.324.5)
45656
=26.291.98
二28.27
195563.5
h2(9545)0.43(450.323.5)
4564545
=38.891.54
二40.43
1955645
h3(9538.5)0.43(450.323)
4564538.5
=48.981.32
=50.3
拉深工序列表
单位:
mm
拉深次数
拉深直径
拉深咼度
rd
rP
1
56
28.27
5
4.5
2
45
40.43
4
3.5
3
38.5
50.3
3.2
3
画出工序图-见下图
11
356
—
卜R4Q
JI
11
04J
43
40,
5工艺压力计算和冲压设备的选择
5.1第一道工序一落料,首次拉深成形
5.1.1计算工艺压力
(1)计算落料冲裁力
F落=1.3Lt=1.3二Dt=1.33.14950.5340
二65.924KN
式中t材料厚度,单位为mm
——材料抗剪强度,单位为Mpa
L冲裁周长,单位为mm
(2)计算第一次拉深力
2
F拉深^^1KbK^3.14560.54400.9mmMpa
式中t料厚,单位为mm
di第一次拉深半成品直径,单位为mm
二b抗拉强度,单位为Mpa
Ki――系数,查《冲压工艺学》表4-9
(3)计算卸料力
F卸=K卸卩落=65.9240.05
二3.296KN
(4)计算压边力
F压[D2-(42r凹J2]P
4
31422
[952-(5625)2]2.7
4
二9.896KN
式中D毛坯直径,单位为mm
d1第一次拉深半成品直径,单位为mm
r凹1――第一次拉深凹模圆角半径,单位为mm
P——单位压边力,见《冲压设计应用实例》表4-16查得为2.7Mpa
(5)计算推件力
F推=K推F落=0.0865.924
二5.273KN
(6)计算总工艺压力
F总1二F落'F拉深1•F卸•F压'F推
=65.92434.8163.2969.8965.273
=119.205KN
5.1
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