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螺母盒零件冲压工艺与冲模设计.rar

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    编号:20180802233204617    类型:共享资源    大小:603.29KB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    金币
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    螺母 零件 冲压 工艺 冲模 设计
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    南昌航空大学科技学院学士学位论文1前 言毕业设计是一种综合性的训练,也是一个重要的专业实训环节,它综合性强,应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展,工业产品增多,产品更新换代加快,市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高,在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。为了更进一步加强我们的设计能力,巩固所学的专业知识,在毕业之际,特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课,技术基础课和专业课的基础上,所设置的一个重要的实践性教学环节。本次设计的目的:一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识,进行一次冲压模设计的实际训练,从而提高我们独立工作能力。二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识,以致能融贯通,进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。三、掌握模具设计的基本技能,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范等。由于本人设计水平有限,经验不足,错误难免,敬请老师批评、指导,不胜感激。南昌航空大学科技学院学士学位论文2绪论冲压技术概论日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,大到机床的底座、机身外壳,小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳,无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形,模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。模具工业是制造业中的一项基础产业,是技术成果转化的基础,同时本身又是高新技术产业的重要领域,在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ;美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力 ” ,同时也是“整个工业发展的秘密” ,是“进入富裕社会的原动力” 。日本模具产业年产值达到 13000 亿日元,远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。如今,世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中,冲压模具约占 50%,塑料模具约占 33%,压铸模具约占 6%,其它各类模具约占 11%随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展,冲压加工技术的应用愈来愈广泛,模具成形已成为当代工业生产的重要手段。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(俗称冲压件或冲件)的一种压力加工方法。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。冲压是一种先进的金属加工方法,在国民经济的加工工业中占有重要的地位。与机械加工及塑性加工和其它方法相比,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]:(1) 冲压一般没有切削碎料产生,材料的消耗较少利用率高,一般为70%~85%,易实现机械化和自动化;(2) 在形状和尺寸精度方面的互换性较好。一般情况下可直接满足装配和使用要求;(3) 冲压可加工的尺寸范围大、形状复杂的零件,而这些零件用其它方法是不可能或很难得到的,如薄壳件;(4) 被加工的金属在冲压加工过程中产生加工硬化,金属内部组织得到改善,南昌航空大学科技学院学士学位论文3机械强度有所提高,所以冲压件刚度强度较好;(5) 冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压材料的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压件的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征;(6) 在大量生产的条件下,产品的成本低,经济效益较高;(7) 冲裁过程能耗较低。由此可见冲压制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点。所以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的采用冲压方法加工产品零件,如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中,冲压件所占的比重相当的大,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。有些机械设备往往以冲压件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一 [2]。工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展趋势。钢带和钢板占全部品种的 67%,充分说明冲压这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。冲压技术的发展特征是:(1)冲压成形科学化、数字化和可控化;(2)突出“精、省、净“三大优势;(3)冲压成形可以实现全过程控制;(4)产品从设计开始即进入控制,考虑工艺;(5)冲压生产的灵活性和柔性。我国模具技术的发展趋势当前,我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下, 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此,模具工业的发展的趋势是非常明显的。 (1)模具产品发展将大型化精密化 模具产品成形零件的日渐大型化,以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达 到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化,以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加,其步距精 度的提高)精密模具精度已由原来的南昌航空大学科技学院学士学位论文45μm 提高到 2~3μm,今后有些模具加工精度公差要求 在 1μm 以下,这就要求发展超精加工。 (2)多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成 形零件外,还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产 出来的不再是单个零件,而是成批的组件。如触头与支座的组件,各种小型电机、电器及仪 表的铁芯组件等。 (3)热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量,并能大幅度节省制作的原材料和节 约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热 流道技术,有的厂甚至已达 80%以上,效果十分明显。国内近几年已开始推广应用,但总体 还达不到 10%,个别企业已达到 20%~30%。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高 质量的元器件,是发展热流道模具的关键。 (4)气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺,它具有注射压力低、制品翘曲变形少、 表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点,可在保证产品质量的前提下,大幅度降低 成本。国外,已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成 形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份,比传统的普通注射工艺有 更多的工艺参数需要确定和控制,而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品,模具设计和 控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。为了确保塑料件精度,将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中,影响成型件精度的最大因素是成型收缩,高压注射成型可强制树 脂收缩率,增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬 火,浇口密封性好,模具能准确控制。注射压缩成型技术,是在模具预先半开模状态或者在 锁模力保持中压或低压,模具在设定的打开量下,注射溶融树脂,然后以最大的锁模力进行 压缩成型,其效果是:(1)成型件局部内应力小;(2)可得到缩孔少的厚壁成型件;(3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂;(4)用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是:(1) 注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔;(2)充填完后能立即遮断浇口部;(3)压缩作用应 仅限于型腔部。 (5)快速经济模具的前景十分广阔 南昌航空大学科技学院学士学位论文5现在是多品种、少批量生产的时代,到下一个世纪,这种生产方式占工业生产的比例 将达 75%以上。一方面是制品使用周期短,品种更新快,另一方面制品的花样变化频繁,均 要求模具的生产周期越快越好。因此,开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如,研制 各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具:中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外,采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。 (6)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。1 冲裁件的工艺分析1.1 本次设计冲压工件如下图:南昌航空大学科技学院学士学位论文6由图 1-1 分析知:工件材料采用 08AL。08AL 是优质碳素结构钢的一种,一般用作冷冲压薄板钢中的 Al 脱氧镇静钢冷轧板,其命名规则类同碳素结构钢,其两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍,即“08”表示钢中平均碳质量分数为0.08%, “A”表示质量等级, “L”为“拉”字的汉语拼音首字母,表示其拉伸性能好。主要力学性能(试件尺寸 25mm):正火 930℃、σs=185 MPa、σb=325Mpa、σ5/%≥33、硬度(未热处理)131HB。主要用于制造 4mm 以下的各种冷冲压构件,如车身、驾驶室、各种仪表及机器外壳等。1.2 工件结构形状工件结构形状相对简单,有 2 个 U 型弯曲,还有两个不规则形状孔,板料厚度为 1.2mm,弯曲力不大。1.3 工件尺寸精度根据零件图上所注尺寸,工件要求不高,尺寸精度要求较低,采用 IT14 级精度,普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析:该零件冲裁工艺性较好,综合评比适宜冲裁加工。南昌航空大学科技学院学士学位论文71.4 工件展开长度计算中性层的确定由于中性层的长度在弯曲变形前后不变,其长度就是弯曲件坯料展开尺寸的长度。而欲求中性层长度就必须找到其位置,用曲率半径 表示。中性层位置与板料0厚度 t、弯曲半径 r、变薄系数 等因素有关,在实际生产中为了使用方便,通常采用下面的经验公式来确定中性层的位置: 0rxt式中: ——中性层半径;r——弯曲件内弯半径;0x 为中性层位移系数,其值件下表:表-2r/t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 1.2x 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.28 0.3 0.32 0.33r/t 1.3 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 ≥8x 0.34 0.36 0.38 0.39 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5从弯曲件图可以看到:圆角半径都为 r=2mm,板料厚度 t=1.2mm,查表-2 得x=0.36,则中性层半径为: mxtr632.1 2.160.ρ0=×+2、毛坯展开尺寸的计算由于圆角半径 r>0.5t,所以毛坯展开长度等于弯曲件直线部分长度与弯曲部分中性层展开长度的总和,即 。弯曲件有 2 个弯曲,分别为 L10()18ii iLlrxt和 L2,分别计算为:mL263.π2.863.1×+×==102.45mm.2+=47.12mm所以工件展开长度 L1 取 102.5,L2 取 47.1mm。画出工件展开图如图 1.4:南昌航空大学科技学院学士学位论文82 冲裁工艺方案的确定冲裁模的类型概述及制件适用模具类型分析2.1 单工序模分散冲裁、弯曲1 先利用落料模将制件的轮廓冲出。2 再利用三套弯曲模分别进行弯曲成形。优点:1)模具设计简单,制造容易。2)模具成本低,生产周期短。缺点:1)生产的制件尺寸精度低。2)不便定位。3)生产率低。2.2 复合模1.概述:在压力机一次冲程中,经一次送料定位,在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具称为复合模。即该制件在一个工序中同时完成落料,弯曲。优点:1)生产精度高,制件质量好。2)生产率高。缺点:1)模具制造成本高。2)操作困难,可能在使用高速自动化冲压时,损坏模具。南昌航空大学科技学院学士学位论文93)模具加工困难。4)操作不安全。2.3 级进模1.概述:级进模是在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率的冲模。在压力机一次冲程中,级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序,在最后工位冲出完整的工件。优点:1)连续模是连续冲压,生产过程中相当于每次冲程冲一个制件生产过程中相当于每次冲程冲一个工件,故生产效率高,适用于大、中批量生产。2)级进模冲裁可以减少模具数量和设备数量,操作方便安全,便于实现冲压生产自动化。3)工作安全。4)可以适用于机械化高速自动压力机。缺点:1)级进模结构复杂,制造困难,制造成本高。2)由于各个工序是在不同工位上完成的,则因定位产生的累积误差会影响工件的精度。精度不及复合模。综上所术:结合此制件形状尺寸分析,冲压件简单,尺寸较小,精度要求不高,采用级进模比采用复合模的模具制造成本降低,故此次采用级进模。3 模具结构形式的确定级进模是指在条料的送料方向上,具有两个以上的工位,并在压力机的一次行程中,在不同的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。级进模的定距方式有两种:挡料销定距和侧刃定距。本模具采用侧刃定距。侧刃代替了挡料销控制条料送进距离(步距) ,侧刃是特殊功用的凸模,其作用是在压力机每次冲压行程中,沿条料边缘切下一块长度等于送料近距的料边。在条料送进过程中,切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住,送进的距离即等于步距。南昌航空大学科技学院学士学位论文104 模具总体设计4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知,采用级进模方式冲压,所以模具类型为级进模。4.2 操作方式零件的生产批量为大批量,但合理安排生产可用手动送料方式,既能满足生产要求,又可以降低生产成本,提高经济效益。4.3 卸料、出件方式4.3.1 卸料方式刚性卸料与弹性卸料的比较:刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大,单边间隙取(0.2~0.5)t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于 2mm 且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用,主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料由于有压料作用,冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择(0.1~0.2)t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时,二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。 工件平直度较高,料厚为 1.2mm 相对较薄,卸料力较大,虽然弹压卸料模具比刚性卸料模具方便,操作者可以看见条料在模具中的送进动态,且弹性卸料板对工件施加的是柔性力,不会损伤工件表面,设计力求简单,可采用刚性卸料。
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