底孔U形筒形件、U型弯曲冲压成形工艺及模具设计含6张CAD图
底孔U形筒形件、U型弯曲冲压成形工艺及模具设计含6张CAD图,底孔,形筒形件,弯曲,曲折,冲压,成形,工艺,模具设计,cad
XXXXXX设计中期检查表学生姓名学 号指导教师选题情况课题名称U型弯曲冲压成形工艺及模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定:所在专业意见: 负责人: 2014年 2 月 22 日 XXXXXXX设计任务书系 部: 专 业: 学生姓名: 学 号: 设计题目: U型弯曲冲压成形工艺及模具设计 起 迄 日 期: 20XX年1月4日 5月3日 指 导 教 师: 20XX年 1 月4 日XX 设 计 任 务 书1本毕业设计课题来源及应达到的目的:该课题来源于丁海老师布置的图册上的制件图。在完成该课题之后,应对冲压工艺生产较为熟悉,能熟练掌握相关设计手册的使用,能独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制,能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制。2本毕业设计课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等): (1)了解目前国内外冲压模具的情景。 (2)工件的结构工艺分析;(3)弯曲模设计,并编写设计说明书一份;(4)绘制模具总装图一张,并画出所有零件的零件图; (5)编制主要零件加工工艺过程卡。厚度:2.0mm材料:Q235-A 生产批量:中批量所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日 XXXXXXXX设计说明书XX设计题目: U型弯曲冲压成形工艺及模具设计系 部 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 20XX年 4 月 16 日 机 械 加 工 工 序 卡 工序名称粗铣工序号05零件名称凸模固定板零件号00-02零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量Q235钢40-45HRC设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号铣床虎钳游标卡尺安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时一次1铣上平面75面铣刀游标卡尺0.521200/ min800r/min一次1铣下平面75面铣刀游标卡尺0.521200/ min800r/min一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.51160/ min300r/min一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.51160/ min300r/min设 计 者 指 导 教 师 共 1 页第1页机 械 加 工 工 序 卡 工序名称粗铣工序号02零件名称凹模零件号00-01零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量Cr6WV58-62HRC设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号铣床虎钳游标卡尺安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时一次1铣上平面75面铣刀游标卡尺0.521200/ min800r/min一次1铣下平面75面铣刀游标卡尺0.521200/ min800r/min一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.51160/ min300r/min一次2铣两端面20立铣刀游标卡尺0.51160/ min300r/min设 计 者 指 导 教 师 共 1 页第1页 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-01凹模工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料:120mm22mm等离子直尺02粗铣:铣各面,互为直角,留单边余量0.5mm铣床虎钳标准面铣刀游标卡尺03磨削:磨各面,互为垂直,留单边余量0.3mm磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺04钳工:划线,按位置加工孔,并攻螺纹钻床虎钳钻刀、铰刀、攻丝刀高度尺、游标卡尺05热处理:按热处理工艺,淬火回火达到5862HRC电热炉火钳06磨削:精磨上下平面磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺07线切割:按图纸要求进行线切割线切割机床复式支撑夹具铜丝游标卡尺08钳工:钳工精修、抛光研磨工具游标卡尺 编制 校对 审核 批准 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 零件号零 件 名 称00-02凸模固定板工序号工 序 名 称设 备夹 具刀 具量 具工 时名 称型 号名 称规 格名 称规 格名 称规 格01下料:120mm12mm等离子直尺02粗铣:铣各面,互为直角,留单边余量0.5mm铣床虎钳标准面铣刀游标卡尺03磨削:磨各面,互为垂直,留单边余量0.3mm磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺04钳工:划线,按位置加工孔,并攻螺纹钻床虎钳钻刀、铰刀、攻丝刀高度尺、游标卡尺05热处理:按热处理工艺,淬火回火达到5862HRC电热炉火钳06磨削:精磨上下平面磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺07线切割:按图纸要求进行线切割线切割机床复式支撑夹具铜丝游标卡尺08钳工:钳工精修、抛光研磨工具游标卡尺 编制 校对 审核 批准 U型弯曲冲压成形工艺及模具设计摘 要本文介绍的是弯板支架冲孔弯曲级进模,该模具实例结构简单实用,使用方便可靠。首先根据工件图算工件的展开尺寸,再根据展开尺寸算该零件的压力中心,材料利用率,画排样图;其次依据凸、凹模不同的制造方法和冲裁工艺方案计算出凸、凹模的刃口尺寸;计算冲压力,选择冲压设备;根据零件的几何形状要求和尺寸的分析,进行凸、凹模结构设计,最后总体设计。当所有的参数计算完后,对模具的装配方案,对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行分析。在设计过程中除了设计说明书外,还包括模具的装配图,非标准零件的零件图。关键词:弯曲;级进模 ;冲压The Injection Mold Design of long-barreled seAbstractThis article introduces is the angle iron support punch holes bending concatenation-mould membrane. This mold example structure is simple. The easy to operate is reliable. First launches the size according to the work piece graphic calculation work piece. Again acts according to launches the size to calculate this components the center of pressure. Material use factor, flowered row of specimen map; Next basis convex-concave mold different manufacture method and the blanking craft plan calculates the convex-concave cutting edge size,computation ramming strength,choice ramming equipment. According to components geometry shape request and size analysis, carries on the convex-concave mold structural design; finally system design. After all parameters calculate, to mold assembly plan, carry on the analysis to the major parts design and the matching requirement. In design process besides design instruction booklet, also includes the mold the assembly drawing,non-standard letter detail drawing.Keywords:bending, concatenation-mould, pressingIV目 录1绪论 1 1.1模具的历史和背景 1 1.2标准件发展现状 1 1.3标准件市场发展展望 42冲孔落料模具设计 72.1冲裁件工艺分析 7 2.2冲裁工艺和方案分析 7 2.3模具类型的选择 83弯曲模的设计10 3.1弯曲件的结构工艺性10 3.2弯曲工艺设计113.3重要零部件设计163.4模具结构设计194模具的装配225设计小节23致 谢25参考文献 26 编号: XXX XXX 专业XX设计(XX)答辩记录论文名称: U型弯曲冲压成形工艺及模具设计 班 级 学 号 姓 名 答 辩 记 录 记录人: 年 月 日 XXXXXXX设计评语学生姓名: 班级: 学号: 题 目:U型弯曲冲压成形工艺及模具设计 综合成绩: 指导者评语:1)该同学工作态度较认真,基本能完成毕业设计任务;2)该同学能正确查阅国内有关冲压模具设计与制造方面的大量资料,制订出了较合理的冲压成形工艺及模具结构;3)该同学设计说明书内容基本完整,计算基本正确,格式较规范;4)该同学装配图、零件图设计较合理,但图纸中存在一定的错误;5)建议该同学成绩评定:中等; 6)可以提交答辩 指导者(签字): 年 月 日 设计评语评阅者评语: 1)该同学工作态度较认真,基本能完成毕业设计任务;2)该同学查阅了国内有关冲压模具设计与制造方面的大量资料,制订出了较合理的冲压成形工艺及模具结构,设计中不存在创新;3)该同学设计说明书内容基本完整,计算基本正确,格式较规范;4)该同学装配图、零件图设计较合理,视图表达存在一定的错误;5)建议该同学成绩评定:中等;6)可以提交答辩。 评阅者(签字): 年 月 日答辩委员会(小组)评语:毕业设计说明书格式比较规范,内容完整。模具设计图纸结构较合理,绘图比较规范。绘图表达有少许错误,技术要求不规范。评定该生毕业成绩为中。 答辩委员会(小组)负责人(签字): 年 月 日 U型弯曲冲压成形工艺及模具设计摘 要本文介绍的是弯板支架冲孔弯曲级进模,该模具实例结构简单实用,使用方便可靠。首先根据工件图算工件的展开尺寸,再根据展开尺寸算该零件的压力中心,材料利用率,画排样图;其次依据凸、凹模不同的制造方法和冲裁工艺方案计算出凸、凹模的刃口尺寸;计算冲压力,选择冲压设备;根据零件的几何形状要求和尺寸的分析,进行凸、凹模结构设计,最后总体设计。当所有的参数计算完后,对模具的装配方案,对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行分析。在设计过程中除了设计说明书外,还包括模具的装配图,非标准零件的零件图。关键词:弯曲;级进模 ;冲压The Injection Mold Design of long-barreled seAbstractThis article introduces is the angle iron support punch holes bending concatenation-mould membrane. This mold example structure is simple. The easy to operate is reliable. First launches the size according to the work piece graphic calculation work piece. Again acts according to launches the size to calculate this components the center of pressure. Material use factor, flowered row of specimen map; Next basis convex-concave mold different manufacture method and the blanking craft plan calculates the convex-concave cutting edge size,computation ramming strength,choice ramming equipment. According to components geometry shape request and size analysis, carries on the convex-concave mold structural design; finally system design. After all parameters calculate, to mold assembly plan, carry on the analysis to the major parts design and the matching requirement. In design process besides design instruction booklet, also includes the mold the assembly drawing,non-standard letter detail drawing.Keywords:bending, concatenation-mould, pressingII 目 录1绪论 1 1.1模具的历史和背景 1 1.2标准件发展现状 1 1.3标准件市场发展展望 42冲孔落料模具设计 72.1冲裁件工艺分析 7 2.2冲裁工艺和方案分析 7 2.3模具类型的选择 83弯曲模的设计10 3.1弯曲件的结构工艺性10 3.2弯曲工艺设计113.3重要零部件设计163.4模具结构设计194模具的装配225设计小节23致 谢25参考文献 261 绪 论1.1模具的历史和背景冷冲压加工工艺在我国已有悠久的历史。据文献记载:我国劳动人民远在青铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能,到了战国时代(公元前 403前 221年)已经能炼剑淬火。我们的祖先在2300年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日用品技术。在漫长的封建社会时期,我国劳动人民在金、银、铜装饰品和日用品 的制作中,更是显示出了精巧的工艺技术和高超的艺术水平,令人叹为观止。近代,从上个世纪 20 年代开始,金属制品、玩具和小五金等行业就开始使用 冲床、压力机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件,其中 的“刀口模子”专门用于落料、冲孔,“坞工模子”可用于金属拉伸。由于生产 力较为低下,技术水平不够,当时各厂使用的冲压设备功率都不大,甚至大多还是 手扳脚踏。模具加工业以手工为主,故而模具的精度不高,损坏率大。直到 20 世 纪 40年代初,出现水压机冷冲模具。50 年代公私合营后,增添了磨床、铣床和锯床等设备,又配上硬度计、外径内径测定器和块规等较为精密的测量设备,冷冲模具的精度得以提高。六七十年代,随着产品生产大量使用冲压机床,冷冲模具已从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。同时由于冷冲模架标准件的出现,使模具设计结构形式多样化,精度也由此提高。与此同时,随着热处理技术的进步和检测手段的完善,冷冲模具使用寿命提高 57 倍。这一时期,还由于成型磨削、电脉冲和线切割机等机床相继使用,又采用硬质合金为模具材料,冷冲模具的制作工艺有了新的发展。设计人员改进制模工艺,具有自动送料、自动理片和接料装置的复合模具大量问世。靠模铣床引进后,用石膏、木模或实物即可 翻制出相同形状的模芯,使复合拉深模具的制作方便了许多,确保了精度。70 年代 以后,使用斜度线切割机加工冷冲模具,其凸模(冲头)和凹模可先淬火处理再切割 装配,取代了原来冷冲模具制作需要热处理-装配-变形修正的繁琐工艺,模具的精 度可达到0.01mm。可以说这段时间我国的模具产业发展日新月异。1.2标准件发展现状模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备,具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。2005年中国模具工业产值达到610亿元,增长率保持在25%的高水平,行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。当前,我国模具制造方面与工业发达国家相比,差距较大主要表现在: (1)标准化程度低;(2)模具制造精度低、周期长。 提高劳动生产率、产品质量、降低成本、扩大冲压工艺应用范围;提高冲压零件精度、减少制造周期、提高模具寿命;模具的标准化及专业化、管理的统一化及等级化;提高专业人员的技术水平和素质。 冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法。由于冲压加工具有许多突出的优点,因此在工业生产中,尤其是大批量生产中得到广泛应用。从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。随着工业产品的不断发展和生产技术水平不断提高,不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件,已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。我国冲压模具无论在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展,但与国民经济需求和世界先进水平相比,差距仍很大,一些大型精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口,特别是中高档轿车的覆盖件模具,目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模,已趋供过于求,市场竞争激烈。我国冲压模具产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上;生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面。 现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求,市场需求量维持在600亿至650亿美元,同时,我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年,我国模具产业总产值保持13%的年增长率(据不完全统计,2004年国内模具进口总值达到600多亿,同时,有近200个亿的出口)。目前,中国17000多个模具生产厂点,从业人数约50多万。 工业总产值中企业自产自用的约占三分之二,作为商品销售的约占三分之一。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%。 由于冲压工艺具有生产率、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产等优点,在某些领域已取代机械加工,并正逐步扩大其应用范围。据国际生产技术协会预测,到本世纪中,机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具来完成。因此,冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。在近半个世纪以来,我国的冷冲压工艺和其它生产工艺一样,得到了迅速的发展。在一些工厂中,建立了具有现代规模和技术先进的冷冲压生产车间,并建立了专门研究冷冲压技术的科研机构及专业性工厂,培养了大批从事冷冲压生产的科技人员,广泛地开展了冷冲压生产的科技及学术活动,编辑出版了各种冷冲压技术资料,从而使冷冲压生产技术得到了迅速发展。在冷冲压生产中,出现了很多可喜的高科技成果。冲压加工的工艺和设备正在不断地发展,例如精密冲裁、冷挤压、多工位自动冲压、高速成形、液压成形、超塑冲压等,把冷冲压生产技术提高到了新的水平。为了适应冷冲压工艺水平的提高,我国对冲模的研制也在不断加强。近年来,出现了很多制造周期短、使用寿命长的新型冲模结构。并且,模具加工工艺及模具材料也相应地在不断革新,例如采用钢结硬质合金、硬质合金或低熔点合金浇注模具、采用电加工技术及计算机制造冲模等以适用于不同的生产条件。从而使冲压生产的产品质量、劳动生产率大大提高,成本也大幅度下降,有利地推动了我国社会主义经济建设和发展。 我国的模具工业的发展,日益受到人们的重视和关注,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、高生产率和代消耗,是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年,我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展,2003年,我国模具总产值超过400亿元人民币。模具工业的发展和进步,在很大程度上取决于模具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今,人们对手机、电脑、汽车、手表、数码电子等商品的要求一点也不低于发达国家。但另一方面,我国生产这些商品所需模具的工作母机即模具加工设备的制造水准,从总体上来说还是比较低的。这就出现了一个奇怪的现象,这些年我国模具生产所需的先进加工设备、制造软件及切削刀具进口越来越多。去年,我国机床进口约60亿美元,其中用于模具生产的就占十分之一;去年我国模具生产所需超硬质合金和陶瓷等超硬刀具销售额约12亿元,其中90%依赖进口。 随着计算机软件的发展和进步,CAD/CAE/CAM/UG技术也日臻成熟,其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来,模具制造业将从机械制造业中分离出来,而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业,与此同时,也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。因此,大力发展模具工业可以促进我国更快的走向工化国家。 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/UG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。 (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。 (4) 电火花铣削加工。 (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。 (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 。然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速,估计目前已达近百万人,但由于模具企业数量的急剧膨胀、传统教育的力不从心以及模具技师的老龄化,模具人才远远跟不上行业的发展需求。1.3标准件市场发展展望模具标准件是模具的重要组成部分,对缩短模具设计制造周期、降低模具生产成本、提高模具质量都具有十分重要的技术经济意义。国际模具及五金塑胶产业供应商协会副秘书长王金玲表示,模具标准件的专业化生产和商品化供应,极大地促进了模具工业的发展。广泛应用标准件可缩短设计制造周期达25-40%;可节约由于使用者自制标准件所造成的社会工时,减少原材料及能源的浪费;可为模具CAD/CAM等现代技术的应用奠定基础;可显著提高模具的制造精度和使用性能。通常采用专业化生产的标准件比自制标准件其配合精度和位置精度将至少提高一个数量级,并可保证互换性,提高模具的使用寿命,进而促进行业内部经济体制、经营机制以及产业结构和生产管理方面的改革,实现专业化和规模化生产,并带动模具标准件商品市场的形成与发展。可以说没有模具标准件的专业化和商品化,就没有模具工业的现代化。委员会成立以来,组织专家对模具标准进行制定、修订和审查,共发布了90多项标准,其中冲模标准22项、塑料模标准20余项。这些标准的发布、实施,推动了模具行业的技术进步和发展,产生了很大的社会效益和经济效益。模标准件的研究、开发和生产正在全面深入展开,无论是产品类型、品种、规格,还是产品的技术性能和质量水平都有明显的提高。西安解放军1001模具标准件研究所开发研制含油导板和导套、球锁式快换凸模和固定板、斜楔装置和零部件、高档塑料模标准件;昆山精密模具导向件有限公司生产的精密导向件;广州东华模具推杆厂生产的氮化推杆;渭河工模具总厂生产的冲压模架;福州东方模具公司生产的独立导柱;深圳南方模具厂生产的注塑模架;上海克朗宁技术设备有限公司生产的热流道系列产品等等。其中有的已达到国内先进水平,有的正在接近或达到国际水平,填补了国内空白。中国模具行业发展规划提出:模具标准件要扩大品种、提高精度,达到互换。其中主要品种,如模架、导向件、推杆、弹性元件等,要实现按经济规模大批量生产。2005年模具标准件使用覆盖率达到60%,2010年达到70%以上(其中大型模具60%零件实现标准化),基本满足市场需要,模架、导向件、推杆、推管、弹性元件、标准组件、小型标准件(如标准凸凹模、浇口套、定位圈、拉钩等)和热流道元件是发展重点。可见模具标准化及模具标准件方面之艰巨任务和美好前景。中国模具工业协会标准件委员会提出的模具标准化工作的指导思想是:标准化是基础。但是,必须清醒地看到,目前我国模具的标准化程度和应用水平还比较低,乐观地估计不足30%,与国外工业发达国家(70-80%)相比,尚有较大的差距。现在生产销售厂家虽然逐年增加,但大多数是规模小、设备陈旧、工艺落后、成本高、效益低。只有普通中小型标准冲模模架和塑料模模架、导柱、导套、推杆、模具弹簧、气动元件等产品,商品化程度较高,可基本满足国内市场的需求,并有部分出口。而那些技术含量高、结构先进、性能优异、质量上乘、更换便捷的具有个性化的产品,如球锁式快换凸模及固定板、固体润滑导板和导套、斜楔机构及其零部件,高档塑料模具标准件和氮气弹簧等在国内的生产厂家甚少,且由于资金缺乏,技改项目难以实施,生产效率低,交货周期长,供需矛盾日益突出。因此,每年尚需从国外进口相当数量的模具标准件,其费用约占年模具进口额的3-8%。国产模具标准件在技术标准、科技开发、产品质量等方面,还存在不少问题。诸如,产品标准混乱,功能元件少且技术含量低,适用性差;技改力度小、设备陈旧、工艺落后、专业化水平低、产品质量不稳定;专业人才缺乏,管理跟不上、生产效率低、交货周期长;生产销售网点分布不均,经营品种规格少,供应不足;某些单位为了争夺市场,不讲质量,以次充好,伪劣商品充斥市场。还有不计成本、盲目降价、扰乱市场的现象,是需要认真研究,亟待解决的。国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出,随着我国国民经济的快速发展,模具市场的总趋势是平稳向上的。汽车、摩托车行业是模具的最大市场。家用电器、电子通信、建筑器材、仪器仪表、塑料橡胶等行业也有相当可观的模具市场。因此,模具标准件的应用必将日益广泛。在今后的市场经济中模具标准件必将成为一种十分活跃而又高速发展的产品。从长远发展的角度看,我国模具工业必将伴随着知识经济时代的来临而发生深刻的变革,模具结构的典型化、零部件的标准化、标准化的专业化生产和商品化供应,也是今后发展的必然趋势。因而深信模具标准件行业的发展前景是非常乐观而美好的。2 落料冲孔模具设计2.1冲裁件工艺分析2.1.1冲裁件的形状和尺寸图2-1冲裁件形状及尺寸冲压工艺分析:设计的零件为弯曲件,材料是Q235-A钢,抗拉强度 :375460Mpa,其韧性和塑性较好,有一定的伸长率。该工件属于较典型的冲孔、落料、弯曲件,形状简单,可按IT10- IT14级精度补标工件尺寸公差,给出公差数值必须兼顾以下原则。. 如果冲压件零件图上没有标注公差,只有公称尺寸,则该给以标注公差。非圆形类按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT12-IT14级处理(配合类的公差数值,客户的图纸是会给定的),冲压模具则可按IT11级制造。对圆形件,按IT10级处理,冲压模具按IT6-IT7级制造模具。 按“入体”原则把它们逐个改为单向公差(目的是方便于以后的刃口尺寸计算)。落料件属于外形部分,上偏差为零,下偏差为负(相当于基轴制标注,只小不大);属于内形部分上偏差为正,下偏差为零(相当于基孔制,只大不小)。冲孔件属于内形部分的上偏差为正,下偏差为零(相当于基孔制标注,只大不小)。属于外形部分的上偏差为零,下偏差为负(相当于基轴制标注,只小不大)。孔心距或距离的尺寸,按标注。2.2冲裁工艺和方案的确定在冲裁工艺、经济和工件的特点的基础下确定工艺方案。冲裁工序的组合方式可分为单 序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。模具是单工序模、复合摸和级进模。冲裁工序的组合方式一般可根据下列因素确定:1、按生产批量。一般批量和试制生产采用单工序模,中 、大批量生产采用复合摸或级进模。2、按冲裁件尺寸和公差等级。复合冲裁得到的冲裁件尺寸精度等级高,而且是先压料后冲裁,冲裁件较平整。级进冲裁比复合冲裁精度低。3、按冲裁件尺寸形状的适应性。冲裁件的尺寸小,单工序冲裁送料不方便、生产率低,常采用复合冲裁或级进冲裁。尺寸中等的冲裁件,因制造多副单工序的费用比复合摸昂贵,则采用复合冲裁;当冲裁件上的孔与孔孔与边缘的距离过小时,不宜采用复合冲裁或单工序冲裁,宜采用级进冲裁。4、按模具制造安装调整的难易和成本的高低。复杂形状的冲裁件采用复合冲裁比采用级进冲裁较为适宜,因模具制造安装调整比较容易,且成本较低。5、按操作是否方便与安全。复合冲裁件或清除废料较困难,工作安全性较差,级进冲裁较安全。综合上述分析,对一个工件可有多种加工方案,选择一种满足工件质量与生产率的要求下,模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。该工件包括落料、拉深、冲孔三个基本工序,可有以下加工方案:方案一:先落料,再弯曲,后冲孔。采用单工序模生产。方案二:先冲孔落料,再弯曲,采用复合模具和弯曲模具生产。方案三:冲孔落料弯曲采用复合模生产。方案一,模具结构简单,但需三道工序两三副模具,生产效率低,难以满足该工件大批量生产的要求。方案二,先采用复合模具冲孔落料冲裁能够保证冲裁尺寸精度,适用范围广、效益高。再用弯曲模具弯曲,用孔定位能保证冲裁件的尺寸精度。方案三,对于初学者很多冲裁件尺寸不能保证,模具结构复杂很多地方不能达到要求。通过对上述三种方案的分析比较,该件若能一次冲裁,则其冲压生产采用方案二为佳。2.3 模具类型的选择由冲压工艺分析可知,采用复合冲压,所以模具类型为复合模。2.4定位方式的选择因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料销,有侧压装置。控制条料的送进步距采用导正销定距。2.5卸料方式的选择因为工件料厚为2mm,相对较薄,卸料力不大,故可采用弹性料装置卸料。3 弯曲模具设计3.1 弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性是指弯曲件的结构形状、尺寸、材料及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。具有良好的工艺性的弯曲件,能简化弯曲工艺过程及模具结构,提高弯曲件的质量。3.1.1 弯曲件的材料如果弯曲件的材料具有足够的塑性,屈服比小,屈服点和弹性模的比值小,则有利于弯曲成形和工件质量的提高。本工件材料是Q235-A具有较好的塑性和弯曲成性的性能。3.1.2 弯曲件的形状尺寸弯曲件的形状尽可能的对称,弯曲半径左右一致,以防止弯曲变形时胚料受力不均匀而产生偏移。图3-1弯曲件形状尺寸3.1.3 精度分析零件图上的尺寸均未标注尺寸偏差,为自由尺寸,选定IT14为零件公差等级,标准公差数值见下表3-1。结论:由以上分析可知,该零件冲压工艺性良好,可以弯曲。表3-1 标准公差数值3.1.4工艺方案的确定由于该制件较为简单,且毛坯为冲压成型件,根据其工艺分析,可确定该零件的冲压方案为:弯曲退模卸料。3.2 弯曲工艺设计3.2.1 最小弯曲半径和回弹值的确定1.在弯曲时,弯曲半径越小板料的外表面的变形程度越大,如果弯曲半径过小,则材料的表面超过材料的最大许可变形程度而产生裂纹,所以,弯曲工艺受到最小相对弯曲半径的rmin/t的限制。所以工件上的弯曲半径无特殊要求时,应大于最小相对弯曲半径rmin/t。最小相对弯曲半径rmin/t的确定是很复杂的,一般的rmin/t的值都是用实验得到的,各种材料在不同的状态下的最小相对弯曲半径可查下表3-2:表3-2弯曲件的最小弯曲半径2回弹值的确定回弹现像:在外力的作用下,材料产生塑性变形的同时还伴随着弹性变形,当外力去掉后,弹性变形回复,使得弯曲件的形状和尺寸发生变化,这种现象称为回弹。为了得到形状和尺寸精确的工件,在设计及制造模具时,要先考虑材料的回弹,其方法是先根据经验的数值和简单的计算初步确定模具工作部分尺寸,然后在试模时再进行修正。当相对弯曲半径r/t5时,卸载后弯曲件圆角半径的变化很小,可以不考虑而仅考虑湾区中心角的回弹变化。单角自由弯曲90时的平均回弹角90.3弯曲中性层位置的确定在塑料弯曲时,中性层的位置要发生位移,所以计算中性层展开长度,首先应确定中性层的位置,中性层位置以曲率半径表示,常见下面经验公式确定。表3-3 中性层位移系数K一览表4、弯曲件的弯边高度弯曲件的弯边高度不宜过小,其值应该为:hr+2t,当h较小时,弯边在模具上支持的长度过小,不容易形成足够的弯矩,很难得到形状准确的零件,当零件要求hr+2t时,则需要预先在圆角内侧压槽,或增加弯曲高度,弯曲后再切除,如果弯曲直边带有斜角,则在斜边高度小于r+2t的区段不可能弯曲到要求的角度,而且此处也容易开裂,此时必须改变零件的尺寸加高弯边高度。此零件hr+2t,所以不必考虑。5、弯曲件的孔边距离带孔板料弯曲时,如果孔位置位于弯曲变形区内,则弯曲时孔的形状会发生变形,因此必须使孔位于变形区之外,一般孔到弯曲半径r中心的距离要满足一下关系:当t2时,Lt;当t2时,L2t;如果上述关系不能满足,在结构许可的情况下,可在靠变形区一侧预先冲出凸缘缺口或月牙形槽,也可以在弯曲线上冲出工艺孔,以改变变形范围,利用工艺变形来保证所需孔所需孔不产生变形。3.2.2毛坯的计算对于r0.5t有圆角半径的弯曲件,由于变薄不严重,按中性层展开原理,坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和,常用图形的计算见下表3-4。表3-4弯曲件展开尺寸计算表故:L=a+b+c+(r+kt)=10+9+9+3.14(3+0.362) =39.68mm3.2.3 弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模具和选择压力机的重要依据之一,弯曲力不仅和弯曲变形过程有关,还与胚料尺寸、材料性能、零件形状、曲方式、模具机构等多种因素有关,因此用理论公式计算弯曲力不但计算复杂,而且精度不高。实际生产中常用经验公式来进行概略计算。1、自由弯曲时的弯曲力U型件弯曲力:F自=(0.7KBt2b)/(r+t)=(0.71.32022400)/(3+2)=5.824KN试中:F自为自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力(N);B为弯曲件的宽度(mm);r为弯曲件的内弯曲半径(mm);t为弯曲件材料厚度(mm);b 为材料的抗拉强度(MPa);K为安全系数,一般取K=1.3。2、校正弯曲时的弯曲力校正弯曲时的弯曲力比自由弯曲时的弯曲力大得多,一般按下式计算:F校=AP=320235=75.2KN式中:F校为校正弯曲力(N),A为校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积(mm),P为单位面积校正力(MPa)。3、顶件力弯曲件设有顶件装置,其顶件力(FD)可近似取自由弯曲力的30%-80%。即:FD=(0.30.8)F自=17470.2 N 4659.2 N4 压力机公称压力的确定对于有压力的自有弯曲,压力机公称压力应为:F压(F自+Fy)对于校正弯曲,由于校正弯曲力是发生在接近压力机下极限位置,且校正弯曲力比压料或推件力大得多,故Fy可以忽略不计,压力公称压力可取:F压F校=75.2KNF压力机大于F校正力生产中较为安全,故粗选取压力设备J23-10,其主要技术参数如下:公称压力:100kN滑块行程:45mm最大闭合高度:180mm闭合高度调节量:50mm模柄孔尺寸:F3050mm工作台尺寸:290370mm前后左右工作台厚度:40mm电动机功率:1.5kw外形尺寸:1750750850mm左右前后高度3.3 重要零部件的设计3.3.1、凸模圆角半径rt在保证不小于最小弯曲半径值的前提下,当零件的相对圆角半径较小时,凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径,即:rt=r=3.3.3.2、凹模圆角半径rA凹模圆角半径的大小对弯曲变形、模具寿命和弯曲质量等均有影响。过小时胚料拉入凹模的滑动阻力增大,易使弯曲件的表面擦伤或出现压痕,并增大弯曲变形力和影响模具寿命,过大时又会影响胚料定位的精度。凹模两边的圆角半径应一致,否则在弯曲时胚料会发生偏移。根据材料的厚度:t=(24)mm时,rA=(23)t=6mm。3.3.3、凹模深度L0凹模深度过小,则坯料两端为受压部分过多,零件回弹值大且不平,影响其质量;深度过大,则浪费模具钢材,且需压力机有较大的工作行程。该零件为弯边高度不大且两边要求平直的U形弯曲件,则凹模深度应大于零件的高度,且高出值得查表3-5得h0=5mm。差表得L0=23mm。图3-1凹模深度表3-5 弯曲U形件凹模h0值材 料厚 度11223344556677889H034568101520253.3.4、凸凹模间隙Z设计模具时一定要选择合理的间隙,以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求,所需冲裁力小、模具寿命高,但分别从质量,冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值,只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙,只要间隙在这个范围内,就可以冲出良好的制件,这个范围的最小值称为最小合理间隙Cmin,最大值称为最大合理间隙Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大,故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响,此外,冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中,凸模与被冲的孔之间,凹模与落料件之间均有摩擦,间隙越小,模具作用的压应力越大,摩擦也越严重,而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小,并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制,虽然提高了模具寿命而,但出现间隙不均匀。因此,冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。根据U形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式Z=tmin+ct=t+ct=2+0.012=2.02mm式中:Z凹凸模单边间隙(mm),C间隙系数(mm)查表得c=0.01表3-6U形弯曲模凸 凹模的间隙系数C值3.3.5、U型件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差决定U型弯曲件凸、凹模横向尺寸及公差的原则:1、当工件标注尺寸及公差是标注在工件的外形上时,应以凹模为基准件,间隙取在凸模上;2、当工件标注尺寸及公差是标注在工件的内形上时,以凸模为基准件,间隙取在凹模上;零件标注外形尺寸且当工件标注成单向偏差时,应以凹模为基础,而凸凹模的宽度及其公差应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。因此,凸、凹模的尺寸为:凹模尺寸:LA=在工件标注外形尺寸的情况下,凸模宽度应按凹模宽度尺寸配制,并保证单边间隙为C,即:凸模尺寸:Lt= = =以上各式中:Lt、LA凸、凹模横向尺寸;Lmax弯曲件横向的最大极限尺寸;弯曲件横向的尺寸公差; t、 A 凸、凹模的制造公差,可采用IT7IT9级精度;Z双边间隙;凸、凹模的制造公差,采用IT7IT9标准公差等级凸模和凹模材料,一般用碳素工具钢。加热弯曲时,可选用5CrNiMo或5CrNiTi,并进行淬火热处理。3.4 模结构设计3.4. 1、模具闭合高度模具的闭合高度是指压力机滑块在下止点位置时,模具上模座上平面至下平面间的距离,它与压力机的配合应该遵守下列关系。(Hmax-Hd)-5H(Hmin-Hd)+10180-5H130+175H140,选H=165mm式中:Hmax压力机的最大闭合高度(mm);Hmin压力机的最小闭合高度(mm);H模具闭合高度(mm);Hd压力机垫板厚度(mm)3.4.2卸料弹簧的设计在冲裁模卸料与出件装置中,常用的元件是弹簧和橡胶,考虑本模具的结构,该模具采用的弹性元件为弹簧。1、 弹簧的选择与计算在卸料装置中,常用的弹簧是圆柱螺旋压缩弹簧。这种弹簧已标准化(GB20891980),设计时根基所要求的压缩量和生产的压力按标准选用即可。2、 (1)卸料弹簧的选择原则a、为保证卸料正常工作,在非状态下,弹簧应该预压,其与压力应大于等于单个弹簧承受的卸料力,即 FyFx/n 式中Fy弹簧的预压力,N; Fx卸料力,N; N弹簧根数。b、弹簧的极限压缩量应大于或等于弹簧工作时的总压缩量,即 HjH=Hy+Hx+Hm 式中 Hj弹簧的极限压缩量,mm; H弹簧工作时的总压缩量,mm; Hy弹簧在余压力作用下的预压量,mm; Hx卸料板的工作行程mm; Hm凸模与凸凹模的刃磨量,mm,通常取Hm=410mm。C、选用的弹簧能够合理的布置在模具的相应空间。(2)卸料弹簧的选用与计算步骤a、根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小,初定弹簧根数n,计算每个弹簧应产生的预压力Fy。b、根据根据预压力和模具结构预选弹簧的规格,选择时应使弹簧的极限工作压力大于预压力,初选时一般可取Fj=(1.52)Fy。C、计算预选弹簧在预压力下的预压量Hy Hy= FyHj /Fj d、校核弹簧的极限压缩量是否大于工作时的实际总压缩量,即 HjH=Hy+Hx+Hm。如不满足,则需重选弹簧规格,直至满足为止。由于固定夹的料厚为2mm,计算除的卸料力为7900N。(1)假设考虑模具结构,初定弹簧的根数n=1,则每个弹簧的预压力为FyFx/n=7900/17900(N)(2)初选弹簧规格,按2Fy估算弹簧的极限工作压力FjFj=2Fy=27900=15800(N)查标准GB20891980,初选弹簧规格为dD2 h0=435100, Fj=1400, Hj=30.9(mm)(3)计算所选弹簧的的预压量Hy Hy= FyHj /Fj=790030/1400=24.3(mm)(4)校核所选弹簧是否合适。卸料板的工作行程Hx=0.6+1=1.6(mm),取凹模刃磨量为4(mm),则弹簧工作时的总压缩量为 H=Hy+Hx+Hm =24.3+1.6+4=29.9(mm) 应为HHj=30.9mm,故所选弹簧合格。(5)所选弹簧的主要参数为:d=4mm,D2=35mm,t=12.5mm,n=12圈,h0=100mm, Fj=1400, Hj=30.9(mm)。弹簧的标记为:弹簧435100 GB20891980.3.4.3操作方式选择采用手工操作方式3.4.4材料送进和定位方式选择 材料送进方式选择采用手工送进方式,从模具前方将材料送进。材料送到指定位置由档料销和定位板把材料挡在指定位置上。 定位方式的确定由档料销和导料板定位。3.4.5卸料装置的选择采用卸料杆卸料。3.4.6垫板垫板厚度为8mm,材料选择45钢,热处理为淬硬,HRC4548。4模具的装配模具工作过程:开启模具后,将毛坯制件放在定位板和凹模之间,用档料销限制位置。当弯曲模具的上摸向下运行时,凸模和压料板压住弯曲毛坯,使弯曲毛坯准确的、可靠地定位,凸模和凹模将毛坯逐渐的夹紧下压而弯曲,当模具的上摸继续向下运行,R3圆弧很快成形,当行程终了时,凸模回程,弹顶器推件杆将制件顶出,从而完成一个工作过程。5设计小结作为模具专业的学生,课程设计是我们即将迈入社会的个人作业,也是对我们这专业知识一次总结与检验.设计最终完成,心理有一种说不出的轻松,设计过程中遇到了许多的问题,在老师及朋友的帮助下予以解决。首先要感谢老师对我的指导和督促,给我指出了正确的设计方向,使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路。总的来说通过本次课程设计还是受益匪浅。首先,我对模具基本设计步骤以及相关参数的选用、计算及校核有了进一步的加深;其次,本次设计是对我们前面所学的知识的一次巩固与复习过程,使我们对以前所学知识有了更深一步的认识及运用。本次课程设计也为我们以后走上工作岗位后的设计工作打下了一定的基础。由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。致 谢首先感谢本人的导师丁海老师,他对我的仔细审阅了本文的全部内容并对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。丁海老师渊博的知识,诚恳的为人,使我受益匪浅,在毕业设计的过程中,特别是遇到困难时,他给了我鼓励和帮助,在这里我向他表示真诚的感谢!感谢母校河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩!感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境,使我学到了许多新的知识,掌握了一定的操作技能。感谢和我在一起进行课题研究的同窗黄和川同学,和他在一起讨论、研究使我受益非浅。最后,我非常庆幸在三年的的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学,并感激师友的教诲和帮助!参考文献1 刘建超、张宝忠合编.冲压模具设计与制造.北京:高等教育出版社.20042 杨关全、匡余华.冷冲模设计资料与设计指导(第二版). 大连:大连理工大学出版社,20093 杨裕根、诸世敏合编.现代工程图学.4 汤酞则、徐立、杨礼莎.冷冲压模具课程设计与毕业设计指南.机械工业出版社5 赵志伟等.模具发展现状J.模具制造,2007,6:246 李绍林、马长福主编.实用模具技术手册M.上海科学技术出版社,19987 陈锡栋、周小玉主编.实用模具技术手册M.北京:机械工业出版社,200131
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