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油箱盖的冲压模具设计.rar

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    编号:20181016172636334    类型:共享资源    大小:327.01KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    油箱盖 冲压 模具设计
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    0,我国模具技术有了很大发展,模具设计与制造水平有了较大提高,大型、精密、复杂高效和长寿命模具的需求量大幅11 绪 论近几年来,我国模具技术有了很大发展,模具设计与制造水平有了较大提高,大型、精密、复杂高效和长寿命模具的需求量大幅度增加,模具质量、模具寿命明显提高,模具交货期较前缩短,模具 CAD/CAM 技术也得到了相当广泛的应用。1.1 冲压的概念、特点及应用 冲压是利用安装在冲压设备(主要是压力机)上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种压力加工方法。冲压所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素,与机械加工及塑性加工的其它方法相比,冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化与自动化.(2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。(3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。(4)冲压一般没有切屑碎料生成,材料的消耗较少,且不需其它加热设备,因而是一种省料,节能的加工方法,冲压件的成本较低。冲压在现代工业生产中,尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件,如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中,冲压件所占的比重都相当的大,少则60%以上,多则 90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件,现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说,如果生产中不谅采用冲压工艺,许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的1.2 冲压的基本工序及冲压的基本类型由于冲压加工的零件种类繁多,各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同,2因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来,可分为分离工序和成形工序两大类; 上述两类工序,按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序,每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中,又可将其分为复合-级进和复合- 级进三种组合方式。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等;按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模,都可看成是由上模和下模两部分组成,上模被固定在压力机工作台或垫板上,是冲模的固定部分。1.3 冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现,因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展,但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距,尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。模具是工业生产关键的工艺装备,在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中,60% -80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性,是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并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。近几年,全球模具市场呈现供不应求的局面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前,国内外对冲压成形理论的研究非常重视,在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善,近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术,即利用有限元(FEM)等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程,根据分析结果,设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题,并通过在计算机上选择修改相关参数,可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用,也缩短了制模周期。在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要,冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展;另一方面,为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要,锌3基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。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,高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。模具的标准化及专业化生产,已得到模具行业和广泛重视。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、在洛阳中国一拖的生产实习,我对于冷冲模具、塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富和加深了对各种模具的结构和动作过程方面的知识,而对于模具的制造工艺更是有了全新的理解。在指导老师的细心指导下和在工厂师傅的讲解下,我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在实习现场亲手拆装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料,通过这些实践,我们熟练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆借阅相关手册和书籍,更系统而全面了细节问题。锻炼了缜密的思维和使我们初步具备了设计工作者应有的素质。设计中,将充分利用和查阅各种资料,并与同学进行充分讨论,尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中,将有一定的困难,但有指导老师的悉心指导和自己的努力,相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限,而且缺乏经验,设计中难免有不妥之处,肯请各位老师指正。2.油箱盖冲压工艺的分析2.1 油箱盖工艺性分析 如图所示:4冲压技术要求:1. 材料:镀锌铁皮2. 材料厚度:2mm3. 生产批量:大批量4. 未注公差:按 IT14 级确定.该零件材料为镀锌铁皮,该工件属于较典型圆筒形件拉伸,形状简单对称。所有尺寸均为自由公差,可看作 IT14 级对工件厚度变化没有作要求,只是该工件作为另一零件的盖,口部尺寸∮77 可稍作小些,而冲孔可在拉伸时进行,因此,应采用拉伸冲孔复合模具。2.2 确定工艺方案与工艺计算.2.2.1 工艺方案的确定该冲裁件包括拉伸和冲孔两个基本工序,可以有以下三种工艺方案:方案一:先拉伸,后冲孔.采用单工序冲裁.方案二:拉伸-冲孔复合冲压.采用复合模生产.方案三:拉伸级进冲压.采用级进模生产.零件属于大批量生产,采用方案一要两副模具,生产率低,难以满足大批量生产的要求;方案二,只需一副模具,尽管模具结构较单工序复杂,但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难。方案三也只需一副模具,生产效率高,但模具结构比较复杂,送进操作不方便,加之工件尺寸偏大。通过上述三种方案的分析比较,则第二种方案较好.52.2.2 毛坯尺寸计算根据表面积相等原则,用解析法求该零件的毛坯直径 D。(1-1)2256.07.14rdHdDD=93.62mm注:该制件 ㎜, ,由于零件的相对高度 h/d 很小,并且高度尺4.115.074d寸要求不高,所以不用切边工序,可计算出 mm.62.93D2.2.3 确定是否用压边圈由于相对厚度 ,查表 4.4.4 得,不需要采用压边圈。%1.206.932%10Dt2.2.4 排样及相关计算采用有废料直排的排样方式较好相关计算如下:6aa11aB图 3-对 3-1 图有:查表 2.5.2,表 2.5.3,表 2.5.4,表 2.5.5,取 a=1.8mm,a1=1.5mm, △=0.6mm Cmin=0.5mm.因此根据式 2.5.5,条料的宽度为B =(Dmax+2a+C) = =97.720-1mm00 01.5)2X8(93.6进距为:s=D+a 1=93.62+1.5=95.12mm根据 3-14,导板间距为:B0=B+Cmin= Dmax+2a+2C=97.72+0.5=98.22mm由零件图在 CAD 用计算机算得一个零件的面积 A 为 6880.293mm 2一个步距内的坯料面积:BXS=97.72X95.12=9295.13mm ,2因此材料利用率为:η=(A/BS)X100%7=(6880.3/9295.13)X100%=74%查板材标准,宜选 750*1000 的冷轧钢板,每张钢板可剪裁为 8 张条料(76*1000),每张条料可冲 10 个工件,故每张钢板的材料利用率为 73.4﹪。由利用率可知,图的排样合理.2.3 设计冲压力与压力中心,初选压力机.2.3.1 冲裁力 根据零件图,用 CAD 可计算出冲一次零件内外周边之和 L=238.36mm,又因为τ=300Mpa,t=2mm,取 K=1.3,则根据式 2.6.1,F=KLtτ=1.3X238.36X2X300=185.9KNt—冲裁件材料厚度(mm) 。推件力:由材料厚度取凹模刃口直壁高度 h≥6mm,为了修模时能保证模具仍具有足够的强度,所以直壁高度取 h=6+6=12mm,故 n=h/t=12/4=3,查表 2.6.1,取 KT=0.55 则FT=n KT F=3X0.55X185.9=306.74 KNFT—推件力系数,由手册查得 Kt=0.55n—同时卡在凹模的工件(或废料)数,其中 n=h/t,t=3mm。T—料厚( mm)由于采用固定卸料和下出件方式,所以F∑= F+ FT=185.9+306.74=492.64 KN由式 3-23 应选取的压力机公称压力为:P0≥(1.1~1.3)F∑=(1.1~1.3)X492.64=640KN因此可选压力机型号为 JD21-80.2.3.2 压力中心由于该零件是对称件,所以其压力中心为其轮廓图形的几何重心上因为本制件是8对称零件,所以不用计算压力中心。2.3.3 计算凸凹模刃口尺寸及公差由于该制件为圆形制件且形状简单规则,因为该工件的口部尺寸要求与另一件配合,此应选择凸凹模制作相对简单,所以设计时可分别加工设计,采用分别加工,按手册 3 中凸、凹工作部分尺寸计算公式计算即拉伸凹模尺寸取∮76.1 +0.08 mm 相应拉伸凸模尺寸取∮74 -0.05由图知该零件属于无特殊要求的一般冲孔落料件。对落料查表 2.3.3 得凸凹模间双面间隙Zmin=0.246mm,Zmax=0.360mm. 对落料:DA=(DMAX-X⊿) +﹠A =(93.62-0.5*0.87)+0.035=∮93.185 +0.035DT=(DA-Zmin)-&T =(93.185-0.246)-0.025=∮92.939 -0.025制造公差是查表 2.4.1 得且满足﹠A+﹠T≤(Zmax –Zmin)校核 : δ 凸 +δ 凹 ≤Zmax- Zmin =0.42-0.36=0.06mm对于 93.185+0.035: 0.02+0.03=0.05mm<0.06mm对于 92.939-0.025: 0.03+0.03=0.06mm对于 11.265 : 0.02+0.02=0.04mm〈0.06mm由此可见所选取的凸、凹模制造公差是合适的。对冲孔查表 2.3.3 得凸凹模间双面间隙9Zmin=0.120mm, Zmax=0.160mm.对拉伸查表 4.8.2 得 Z=2 mm,落料尺寸偏差与摩擦系数⊿=0.87,X=0.5.对冲孔:DA=(DMAX-X⊿) +﹠A =(11.7-0.5*0.87) +0.035=∮11.265DT=(DA-Zmin)-&T =(11.265-0.120) -0.025=∮11.145校核 : δ 凸 +δ 凹 ≤Zmax- Zmin =0.42-0.36=0.06mm0.02+0.02=0.04mm〈0.06mm , 故所选公差是合适的拉伸尺寸偏差与摩擦系数⊿=0.747. X=0.75 由公式:落料制造公差可查得 δ=0.02,落料凹模制造公差为 δ=0.04,故对拉伸:DA=(DMAX-X⊿) +﹠A =(76.18-0.75*0.74)= ∮75.62 5+0.08DT=(DA-Zmin)-&T =(75.625-2)= ∮73.625 -0.05经过校核所选公差是合适的。
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