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弯曲板冲压成形工艺及模具设计.rar

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    编号:20181016172636909    类型:共享资源    大小:888.67KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    弯曲 冲压 成形 工艺 模具设计
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    河南机电高等专科学校毕业设计说明书11绪 论大学三年的学习即将结束,毕业设计是大学三年教学环节中的最后一个实践环节,是对大学三年所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。在学校的近三年学习中,已完成了模具专业教学计划中所要求的理论课程及相关的实践环节。在毕业前夕,通过毕业设计的实践环节,进行对所学知识的全面总结整合和应用,使其系统化,提高综合运用能力及扩大模具领域的新视野。毕业设计其目的在于巩固所学知识,熟悉相关资料的查阅,树立正确的设计思想,掌握设计方法,培养实际工作能力。通过设计,使我在工艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、零件结构设计、编写技术文件和阅读技术文献等方面受到一次综合训练,使自己的认识增长了许多。毕业设计要达到的具体要求是:1.系统总结,巩固过去所学的基础知识和专业课知识。2.运用所学知识解决模具技术领域内的实际工程问题,以此进行综合知识的训练。3.通过某项具体工程设计和实验研究,达到多种综合能力的培养,掌握设计和科研的基本过程和基本方法。4.提高和运用与工程技术有关的人文科学,价值工程和技术经济的综合知识。随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来,随着我国经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展,模具制造业也相应进入了高速发展的时期。据中国模具工业协会统计,1995年我国模具工业总产值约为145亿,而2003年已达450亿左右,年均增长14%。另据统计,我国(不含台湾、香港、澳门地区)现有模具生产厂点已超过20000家,从业人员有60万人,模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见,我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、更为迫切的需求,特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇,无疑也面临着更大的挑战。此次我做的是冷冲压模具设计,为一副简单的冲孔落料复合模具,冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得需要零河南机电高等专科学校毕业设计说明书2件(俗称冲压件或冲件)的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工,所以称为冷冲压。冷冲压与其他加工方法相比,具有独到的特点,所以在工业生产中,尤其在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冷冲压加工产品零部件,如汽车、拖拉机、电器、仪表、电子、国防以及日用品等行业。在这些工业部门中,冲压件所占的比重相当大。不少过去有铸造、锻造、切削加工方法制造的零件,现在已经被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工制造,大大提高了生产效率,降低了成本。可以说如果在生产中不广泛采用冲压工艺,许多工业部门的产品要提高生产率,提高质量,降低成本,进行产品的更新换代是难以实现的。在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、全面的了解,达到了学习的目标,模具设计是一个实践性非常强的教学环节,我们进行的大量实习环节为其提供了一定的现场认知。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习,我对于模具特别是冲压模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富了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零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下,同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体,明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍,设计中,充分利用和查阅各种资料,并与同学进行充分讨论,尽了最大努力做毕业设计。在设计的过程中,虽然有一定的困难,但在指导老师的细心指导、同学间的讨论和自己的努力下,完满的完成毕业设计任务。由于水平有限,而且缺乏经验,设计中难免会出现疏漏和不妥之处,敬请各位老师指正。2 工艺分析河南机电高等专科学校毕业设计说明书3原始资料:工件名称:插片零件工件简图:如(图2-1)所示生产批量:大批量材料:H62材料厚度:4mm图2-1零件图设计方案:复合模一次冲压完成3 工艺方案的确定河南机电高等专科学校毕业设计说明书4该工件只需要采用冲孔和落料两道工序即可完成,材料为H62,H62具有良好的冲压性能,适合冲裁。工件结构相对简单,只有一个Ф6mm的孔,孔与孔之间的距离也满足一次冲裁的要求。落料时落的料设计有R2的圆倒角,由《1》P6查得当落料时的夹角为90度是合金的最小圆角为0.35t,即本件的最小圆角为1.4mm,现在制件采用2的圆角可以满足冲裁的要求,冲裁时对孔径也是有要求的,由《2》p247表查得H62的抗剪强度为300Mpa,再由《1》p7表2.2查得当抗剪强度在300时d=1或1.3<3.2可以满足冲孔时的最小孔径的要求,而材料H62本身具有良好的冲裁性能,适合冲裁.工件其它尺寸未标注公差,可视为自由公差,取IT14等级精度,这样普通冲裁即可满足工件的要求。冲压工艺方案的选择该工件仅包含落料和冲孔两个基本工序,可以采用以下三种工艺方案:第一:先落料,后冲孔。采用单工序模生产。第二:落料—冲孔复合冲压。采用复合模生产。第三:冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。方案一:模具结构简单,成本较低,但需要两道工序两副模具,由于两次定位使得工件的形位误差难以保证,尺寸较小,制件的质量较差,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产要求,操作也不安全,故不宜采用。方案二:只需一副模具,由于一次成形,减少了多次定位出现的定位误差,并且在模具结构中采用弹性压料装置,使其制件质量较好,工件的精度及生产效率都较高。方案三:也只需一副模具,生产效率高,操作较方便,工件精度也能满足要求,但是成本较复合模高。通过对上述三种方案分析比较,该件的冲压生产采用第二种方案进行冲裁为好。4 主要设计计算4.1排样方式的确定及其毛坯尺寸计算河南机电高等专科学校毕业设计说明书5设计复合模,首先要设计的就是排样方式,该零件形状比较规则,直排可以显著地减少废料,所以采用直排的方式排样,根据零件的结构特点需要冲孔和落料两个工序就可以完成零件的制造。工序方案如图所示。图4-1排样图下面对工件的搭边值进行确定,各部分尺寸的确定由《课本》P65表2.5.2查得最小搭边值a=4.5,a 1=4.0,由零件图和排样图可以计算条料的宽度 b=108.42mm,一个步距的长度为s=24mm可以计算出一个步距的材料利用率为72.07%,查板料的标准可得适宜选用如下:板料的宽度为800mm,长度为1500mm,每张钢板可裁为7条条料,每条可冲出62个零件。故每张板料的利用率为67.83%。可得下表:项目 公式 结果 备注冲裁件的面积A A=[2×(10+13+30-8+1/4 2π×2+1/82π 2)]×20-6 6π1875.36m*m条料宽度B B=99.42+4.5×2 108.42mm步距S S=20+4.0 24mm查表2.5.2得最小搭边值a=4.5mma1=4.0mm采用导料销导料河南机电高等专科学校毕业设计说明书6一个步距材料利用率η η =nA/BS×100% 72.07%材料的利用率η 总 η=7×62×1875.36/800×1500×100% 67.83%4.2、冲压力的计算该模具采用的复合模,拟选择弹性卸料,上出件,冲压力的计算如下,由课本p69可得冲裁力 F=KLtτ b式中:F—— 冲裁力L——是冲裁圆周的长度,这里为总长度L=2×99.42+20×2-2×6π=201.16mmt——材料的厚度为4mmτ b——材料的抗剪强度K——安全系数是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取1.3。为计算方便,也可按下式估算冲裁力F=Lt b---为材料的抗拉强度,H62的抗拉强度为294(N/mm )2可得F=236564.16N下面我们分别对卸料力、推件力和顶件力进行计算:卸料力 F x=KxF 推件力 F t=nKtF《课本》P65表2.5.2《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表河南机电高等专科学校毕业设计说明书7式中:F—— 为冲裁力为236564.16NFx——卸料力系数Ft——推件力系数有[1]p70表2.6.1 得他们分别取0.04、0.0.06n——同时卡在凹模内的冲裁件或废料的个数,根据凹模的修模余量的一般要求,我取h=12mm 则n =h/t=12/4=3可得F x=9462.57N Ft=42581.55N 因为采用的弹性卸料和上出料方式,可知冲压的总工艺力为F总 =Fx+Ft+F=288608.28N 根据F总的大小由 [2]P256我拟定压力机的型号为J31-315B式压力机。4.3、压力中心的确定及相关尺寸的计算计算压力中心,首先根据前面的设计画出凹模型口图如下图,为了尽可能保证模柄轴线、压力机滑块的中心和压力中心重合,依次防止偏载对模具和压力机带来的损害。本零件为对称件,其压力中心在几何中心上。这个压力中心确定以后,在下面的设计中就要尽量保证这个中心和模柄的中心线重合,同时还要考虑到装配和加工的方便的要求,还与压力机的结构相关。4.4、工作零件刃口尺寸的计算在确定工作零件刃口尺寸之前,首先要考虑到工作零件的加工方法和模具的装配方法,结合该模具的特点,工作零件的形状相对比较简单,适宜采用线切割机床分别加工落料凸凹模、凹模、凹模固定板以及卸料板等,这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度,使装配工作简化,因此工作零件刃口尺寸计算就按分别加工的方法来计算。《课本》P65表2.5.2河南机电高等专科学校毕业设计说明书84.4.1落料加工工序刃口尺寸的计算在落料加工工序中要完成的是对一个长为99.42mm宽为20mm的矩形进行落料,并带有4个R=2mm 的圆角,其尺寸公差均未标注,根据设计的规则取自由公差为IT14 级精度,标准公差值由2附表查得其公差是0.87mm和0.52mm,然后查课本表2.3.3查得冲模设计时的最大、最小间隙分别Zmax=0.400mm Zmin=0.320mm则Zmax- Zmin=(0. 400-0.320)mm=0.080mm由于制件的精度为IT14 级, x取0.52设凸、凹模的加工精度分别为IT6 级和IT6级,可以满足落料时的精度要求:长度方向: (mm)035.0.350A 987).-942()+(Dma=A  (mm)025.0.25--T 638.ZinT 宽度方向: (mm)..0A 41)()x(aA (mm)02.0.2--T 89iD=T 校核:|δ A| +|δ T|≤Zmax-Zmin宽度方向上的 |δ A| +|δ T|=0.060mm长度方向上的 |δ A| +|δ T|=0.045mm0.060mm≤0.08mm,0.045≈0.08,可以满足公差条件。4.4.2冲孔加工工序刃口尺寸的计算同样也是采用自由公差为IT14级精度,要同时冲4个Φ3.2的孔和1个Φ8.5的孔,还要保证孔与孔的相互位置关系均为IT14级的制造精度,凸、凹模的加工精度同样也取IT6级和 IT7级进行加工制造。当冲Φ6孔的时候,因为IT14级取x=0.5查表2.3.3可得最大、最小冲裁间隙分别为Zmax=0. 40mm Zmin=0.320mm。计算如下:(mm)09.0 .9-T 68..36)0.5.8(d (mm).0.0 A 716=校核:|δ A| +|δ T|≤Zmax-Zmin河南机电高等专科学校毕业设计说明书90.020mm+0.020mm=0.040mm≤0.080mm,满足间隙公差条件4.5、卸料件的设计由以上计算可知卸料力为F=9462.57N,这个力相对较大,采用橡胶卸料装置较为合适。4.5.1橡胶的设计计算:1)根据分析采用的复合模冲压力比较大,相应的卸料力也比较大,要求卸料装置的承载能力也比较大,所以采用橡胶是合适。2)根据卸料力求橡胶的横截面积由 F X≤F XY=Ap可得,橡胶的横截面面积为A=FXY/p式中:F XY——橡胶产生的压力,设计时取大于或等于卸料力F X;p——橡胶所产生的单位面积压力,与压缩量有关,其值可按确定,设计时取预压量下的单位面积;A——橡胶的面积卸料板的工作行程:h工 =h1+h2+t式中:h 1——凸模进入卸料板的高度1mm;h2——凸模冲裁后进入凹模的深度1mm;t——板料的厚度即: h 工 =1mm+1mm+4mm=6mm橡胶的工作行程:H 工 =h工 +h修河南机电高等专科学校毕业设计说明书10其中h 修 为凸模的修磨余量取5mm。即: H 工 =6mm+5mm=11mm 橡胶的工作高度取自由高度的25%,根据以上的计算可以得知橡胶的自由高度为 H自由 =4H工 =44mm每个橡胶承受的载荷为F 1=F卸 /4=9462.57/4=2365.64N试取压缩量为40%查[3]p122单位压力约为3MPa则P=40%*3=1.2MPa由上式 A=F XY/p=2365.64N/1.2=1971.37N再由A可以计算出等效的外径D=50.11mm4.5.2橡胶的校核橡胶的校核要求橡胶的高径比在0.5-1.5之间则0. 5<HO/D=44/50.11=0.88<1.5即选4块即可以满足要求。5、模具的总体设计
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