端盖冲压成形工艺与模具设计
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中期检查表学生姓名 学 号 指导教师 选题情况课题名称端盖冲压成形工艺与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: 年 月 日 任务书系 部: 专 业: 学生姓名: 学 号: 设计题目: 端盖冲压成形工艺与模具设计 起迄日期: 指 导 教 师: 任 务 书1本毕业设计课题来源及应达到的目的:该课题来源于实际生产,通过对端盖的具体分析与计算,要求合理地进行冲裁与拉深工艺与模具设计,使学生对冲压工艺生产更为熟悉;通过毕业设计,要求应能熟练使用相关设计手册,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;并且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)了解目前国内外冷冲压模具的发展现状;(2)端盖的结构工艺分析并确定其工艺方案;(3)端盖冲压成形工艺与模具设计计算,并编写设计说明书一份;(4)绘制模具总装图一张,绘制重要零件的零件图,并手绘一张零件图; (5)编制下模座加工工艺过程卡。 材料:08钢板 厚度:1.2mm 生产批量:大批量生产 所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日 说明书 设计题目:端盖冲压成形工艺与模具设计系 部 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 模具号零件号零 件 名 称0116下模座板工序号 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 备料(铸造成型),时效处理02刨平面,刨上、下平面,保证尺寸45.8牛头刨床游标卡尺03铣床加工,按线铣前部平面。铣台肩至尺寸,铣侧面作为基准面铣床游标卡尺04钳工划线,划导柱孔和通孔线,销钉孔线,顶杆孔线游标卡尺,高度尺05镗导柱孔至尺寸25镗床游标卡尺06钻床加工立式钻床游标卡尺07铰销钉孔,和上模重叠,一起铰孔至尺寸铰刀08磨平面,磨上下平面,保证尺寸45平面磨床游标卡尺09检验游标卡尺 编制 校对 审核 批准 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 模具号零件号零 件 名 称0105垫板工序号 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 备料02铣床加工,按线铣上下平面。铣六面至尺寸铣床游标卡尺03钳工划线,划通孔。游标卡尺,高度尺04钻床加工,钻通孔至12、10、立式钻床游标卡尺05磨平面,磨上下平面,保证平行度0.05,并至尺寸。平面磨床游标卡尺06检验游标卡尺 编制 校对 审核 批准 评语学生姓名: 班级: 学号: 题 目: 端盖冲压成形工艺与模具设计 综合成绩: 指导者评语:该同学能较好地按照毕业设计任务书要求完成端盖冲压成形工艺与模具设计工作,工作量饱满,模具结构可行,说明书较完整,书写符合规范化要求,但在制图方面存在少量错误。建议成绩评定为良,可以提交答辩。 指导者(签字): 年 月 日 评语评阅者评语:该同学毕业设计题目来源于生产实际,工作量达到要求,能按照规范性要求书写毕业设计说明书,设计较合理可行,但图纸存在少量问题。建议成绩评定为良,可以提交答辩。 评阅者(签字): 年 月 日答辩委员会(小组)评语: 答辩委员会(小组)负责人(签字): 年 月 日端盖冲压成形工艺与模具设计题目摘 要本设计题目为端盖冲压成形工艺与模具设计,体现了板类冲压零件的设计要求、内容及方向,有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计,进一步加强了设计者冲压模具设计的基础知识,为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫并吸取了更深刻的经验。本设计运用冲压成型工艺及模具设计的基础知识,首先分析了工件的成形工艺及模具成形结构对制件质量的影响。介绍了端盖冲压模具设计时要注意的要点,通过对制件进行工艺分析,可确定制件的成形加工用一套复合模即可。从控制制件尺寸精度出发,对端盖冲压模具的各主要尺寸进行了理论计算,以确定各工作零件的尺寸,从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述,并应用CAD进行各重要零件的设计。关键词:复合模,工艺分析,模具零部件的加工工艺英文题目ABSTRACTThe topic of this design is the shell cover stamps forming handicraft and design for die.The requirement,content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design. The designers foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design.This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die, first has analyzed the work piece formed craft and the die forming structure to the workpiece quality influence. Introduced the shell cover filling piece stamping die design when must pay attention to the main point, through carries on the craft analysis to the workpiece, may determine the workpiece the formed processing uses set of superposable dies. Embarks from the control workpiece size precision, counter shell cover filling piece stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation, by determined each work components the size, designs from the die to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design.Key words: compound die,process analysis,processing of die partsI目 录前言21、绪 论31.1国内模具的现状和发展趋势31.1.1国内模具的现状31.1.2国内模具的发展趋势41.2国外模具的现状和发展趋势51.3有凸缘圆筒形件多次拉深模具设计的设计思路62、端盖冲压工艺的分析62.1 拉深件工艺分析72.1.1设计要点72.2 工艺计算82.2.1计算毛坯尺寸82.2.2 确定工件是否能一次拉深成形82.2.3 确定是否用压边圈92.2.4落料排样设计102.2.5主要工作零件的尺寸计算112.2.6 选取凸模与凹模的圆角半径142.2.7 主要零部件设计142.3 压力、压力中心计算及压力机的选用152.3.1 压力计算152.3.2 压力机的选用173、模具的结构设计183.1选用模架、确定闭合高度及总体尺寸183.2.1 固定板193.2.2垫板193.2.3 打料块193.2.4压边圈203.2.5 导柱、导套203.2.6 其他零件20结束语21致谢22参考文献23前言冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。冲压加工的应用十分广泛,不仅可以加工金属材料,而且可以加工非金属材料。在现代制造业,比如汽车、拖拉机、农业机械、电机、电器、仪表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生产方面,都占有十分重要的地位。当然,冲压加工在我国也存在着一些问题和不足。如机械化、自动化程度低、生产集中度低、冲压板材自给率不足、品种规格不配套、科技成果转化慢、先进工艺推广慢、专业人才缺乏、大、精模具依赖进口等,因此,我们将还有很长的路要走。课题来源于生产实际,探讨冲压加工中较常见零件的工艺方法和结构设计。课题涉及知识面较广,且设计要求较高,对学生的设计能力,特别是思考能力是一个很好的锻炼。课题研究内容包括机械工程学科的力学,冲压工艺与模具设计,材料学,机械原理,机械设计,公差与互换性,机械制造工艺等知识,特别锻炼学生规范性设计的能力。使学生能得到全面的锻炼。课题要求学生具备较强的机构设计能力和创新能力,对学生是一个挑战。课题为典型的机械设计类课题,涉及机械知识全面,与工程机械专业方向结合紧密。此次课程设计主要目的是为了培养学生的综合运用所学知识的能力以及团队合作的能力。需要学生把所学的知识重新温习一遍,并且能够灵活运用,同时要求学生要学会主动积极的去查阅手册,来了解冲压模设计所学要的各项数据。最终通过一组成员的共同努力来设计出符合实际生产要求的冲压模具。21 1、绪 论目前,我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距,导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状我国冲压模具近年来发展很快,据不完全统计,2003年我国模具生产厂点约有2万多家,从业人员约50多万人,2004年模具行业的发展保持良好势头,模具企业总体上订单充足,任务饱满,2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿美元,出口模具4.91亿美元,分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1,进出口相抵后的进净口达13.2亿美元,为净进口量较大的国家在2万多家生产厂点中,有一半以上是自产自用的。在模具企业中,产值过亿元的模具企业只有20多家,中型企业几十家,其余都是小型企业。近年来,模具行业结构调整和体制改革步伐加快,主要表现为:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品;专业模具厂数量增加,能力提高较快;三资及私营企业发展迅速;国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速,但远远不能适应国民经济发展的需要。低档模具过剩,高档模具供不应求,甚至有的依赖进口,因此,模具企业必须找准自己的弱点,尽快缩短与国外的差距。(1)体制不顺,基础薄弱“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用,私营企业近年来发展较快,国企改革也在进行之中,但总体来看,体制和机制尚不适应市场经济,再加上国内模具工业基础薄弱,因此,行业发展还不尽如人意,特别是总体水平和高新技术方面。 (2)人才严重不足,科研开发及技术攻关方面投入太少模具行业是技术密集、资金密集的产业,随着时代进步和技术发展,能掌握和运用新技术的人才异常短缺,高级模具钳工及企业管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视,因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少,民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造,致使科技进步不大。 (3)工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备,但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多,特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因,引进设备不配套,设备与附配件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低,带来中国模具企业钳工比例过高等问题。(4)专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响,许多模具企业观念落后,模具企业专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占45%左右,其余为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务,与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低,标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,对模具制造周期影响尤甚。 (5)模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。 1.1.2国内模具的发展趋势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。未来的十年,中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面:(1)模具日趋大型化;(2)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术;(3)模具扫描及数字化系统;(4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术;(5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率;(6)发展优质模具材料和先进的表面处理技术;(7)模具的精度将越来越高;(8)模具研磨抛光将自动化、智能化;(9)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程;(10)开发新的成形工艺和模具。1.2国外模具的现状和发展趋势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,6080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,世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上;国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时,从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会了解到,德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中(VDMA)会员模具企业有90家,这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%,可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展,国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才,他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右,而国外模具工业发达国家大多1520万美元,有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上,而我国才达到45。1.3有凸缘圆筒形件多次拉深模具设计的设计思路拉深是冲压基本工序之一,它是利用拉深模在压力机作用下,将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件,还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件,但是,加工出来的制件的精度都很底。一般情况下,拉深件的尺寸精度应在IT13级以下,不宜高于IT11级。有凸缘圆筒形件是最典型的拉深件,其工作过程很简单就一个拉深,根据计算确定它不能一次拉深成功.因此,需要多次拉深。为了保证制件的顺利加工和顺利取件,模具必须有足够高度。要改变模具的高度,只有从改变导柱和导套的高度,改变导柱和导套的高度的同时,还要注意保证导柱和导套的强度. 导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差,应当边试冲边修改高度。2、端盖冲压工艺的分析2.1 拉深件工艺分析 图2-1 零件图工件名称:端盖 材料:08钢板 厚度:1.2mm 生产批量:大批量生产如右图1所示:工件为有凸缘圆筒形零件,且在凸缘上均匀分布4个相同的小孔,中间有一大孔。故可得知此工件为:落料拉深冲孔所得,其加工工艺过程为:落料拉深冲孔切边。2.1.1设计要点 设计确定拉深模结构时为充分保证制件的质量及尺寸的精度,应注意以下几点:a.拉深高度应计算准确,且在模具结构上要留有安全余量,以便工件稍高时仍能适应。b.拉深凸模上必须设有出气孔,并注意出气孔不能被工件包住而失去作用。有凸缘拉深件的高度取决胜于上模行程,模具中要设计有限程器,以便于模具调整。c.对称工件的模架要明显不对称,以防止上、下模位置装错,非旋转工件的凸、凹模装配位置必须准确可行,发防松动后发生旋转,偏移而影响工件质量,甚至损坏模具。d.对于形状复杂,需经过多次拉深的零件,需先做拉深模,经试压确定合适的毛坯形状和尺寸后再做落料模,并在拉深模上按已定形的毛坯,设计安装定位装置。2.2 工艺计算2.2.1计算毛坯尺寸计算工件凸缘相对直径,确定修边余量 由工件图可知 t=1.2mm1mm,故按板厚中径尺寸计D凹=80mm d=45mm H=15mm。由凸缘的相对直径=80mm/45mm=1.78,查表4.2得修边余量R=1.6mm,因零件底部圆角半径r与凸缘圆角半径R相等,即r=R时,有凸缘筒形件的毛坯直径将=80+2R=(80+2X1.6)mm=83.2mm,d=45mm,H=(15-1.2)mm=13.8mm,R=2mm代入上式中,得毛坯的直径为 96mm2.2.2 确定工件是否能一次拉深成形工件总的拉伸系数=45mm/96mm=0.46,工件总的拉深相对高度H/d=13.8mm/45mm=0.31。由83.2mm/45mm=1.85,t/Dx100=1.2mm/96mmx100=1.25,查表4.9得,有凸缘圆筒形件第一次拉深的极限拉深系数=0.43。由表4.10查得,有凸缘圆筒形件首次拉深的极限相对高度(0.360.46),由0.46=0.46。H/d=0.31,故此工件能一次拉出。在满足确定工艺方案的主要原则的前提下,可有以下四种不同的工艺方案:方案一:先落料,然后冲孔和拉深在同一工步;方案二:落料,冲孔为同一工步首先完成,然后进行拉深;方案三:落料,拉深首先完成,然后进行冲孔;方案四:先拉深,然后落料和冲孔在同一工步。若采用方案一加工工件,不易保证两个5mm孔之间的中心距长度尺寸的精度,而且易使内孔冲头磨损,降低模具寿命;若采用方案二加工工件,虽冲压件的形位精度和尺寸精度易保证,且生产效率也较高,但拉深成形困难,易产生废品;若采用方案三加工工件,模具结构简单,寿命长,且冲压件的形位精度和尺寸精度准确,表面质量高,生产效率高,操作方便;若采用方案四加工工件,虽能保证冲压件的形位精度和尺寸精度,但拉深时,压边圈易松动,条料可能单边拉入拉深凹模,使条料变形。经分析,比较最后确定方案三。2.2.3 确定是否用压边圈 因为t/Dx100=1.25(0.180-0.126)mm0.054mm(2)冲孔凸凹模尺寸的计算根据设计原则,落料时以凸模为设计基准。由下式得: 式中: d凸、d凹冲孔凸、凹模的基本尺寸; dmin空的最大基本尺寸; X磨损系数; 工件制造公差; Zmin最小合理间隙; 凸、凹模的制造公差。孔计算:由式得;查表2.4、2.6得Zmin=0.126mm X=0.75 查表2.5得=0.02、 0.1 = =校核:查表2.4得Zmax=0.180mm Zmia=0.126mm =(0.020+0.020)mm=0.040mm(0.180-0.126)mm0.054mm2.拉深凸凹模尺寸的计算由于尺寸标注在零件内形,所以以凸模为基准,工作部分尺寸为: 式中: 零件外径的最大极限尺寸; d零件内径的最小极限尺寸; 零件的公差; Z拉深模具的双面间隙; 凹、凸模制造公差 。查表2.5得=0.02mm =0.02mm 0.2 由公式得(11.1)t t板料厚度 mm。 Z=2(11.1)1.2=1.21.32mm 取Z=1.22 mm=2.2.6 选取凸模与凹模的圆角半径1) 凸模圆角半径。由于此工件的R/t=2/1.2=1.67较小,且R=2mm,大于最小弯曲半径(rmin=0.6t=0.72mm),故凸模圆角半径=R=2mm2) 凹模圆角半径。凹模圆角半径一般按材料厚度t来选取,因为材料厚度为2mm,所以=(23)t,故凹模圆角半径取=2.5mm2.2.7 主要零部件设计1.由于工件形状简单对称,所以模具的工作零件均采用整体结构,拉深凸模、落料凹模、落料凸模拉深凹模的结构如零件图所示。由落料凹模厚度: H=Kb(15) 凹模壁厚: C(1.52)H (3040)式中:b凹模刃口的最大尺寸mm; K系数 考虑板料厚度的影响 查表K0.220.35 则 H(0.220.35)96(21.1233.6)mm取H30mm。 C(1.52)30(4560)mm根据上述计算查表选用标准凹模板20020030CrWMn JB/T 7643.1。凹模刃口h:由书表2.21得 h6mm 取h=6mm。2. 为了实现先落料后拉深,模具装配后,应使拉深凸模的端面比落料凹模端面低,其长度L可按下式计算: L=H固+H垫+H凹-H低 式中:拉深凸模固定板的厚度 mm; 落料凹模的厚度mm; H垫垫板的厚度mm; 装配后,拉深凸模的端面低于落料凹模端面的高度,根据板厚大小,决定2mm。 L=30+20+30-2=78mm拉深凸模上一般开有出气孔,这样会使卸件容易些,否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。查表,本凸模出气孔的直径为5mm。 3.落料凸模拉深凹模的长度可由下式计算: L=H固+H胶+H缷+h式中: 落料凸模拉深凹模固定板的厚度 mm; 卸料板的厚度mm; h拉深凸模深入凹模的深度 mm。 L=20+20+32+14=86mm关于工作零件图可参考零件图2.3 压力、压力中心计算及压力机的选用因为本制件是轴对称零件,所以不用计算压力中心。压力中心即为工件的中心点。2.3.1 压力计算1冲裁力的计算由于本模具落料时采用刚性卸料装置,同时又没有冲裁件卡在凹模内,所以落料力就是冲裁力。 由式得 式中: F冲裁力; L冲裁周边长度; t材料厚度; 材料抗剪强度; K系数。 一般取1.3。查得08钢的260340MPa。取300MPa。则 F冲裁=1.33.14961.2300141KN2拉深力的计算采用压料圈由式得 式中: t材料厚度; d拉深后的工件直径; 拉深件材料的抗拉强度。 修正系数;查得300440MPa。取400MPa。查表4.6得K10.86则 F拉伸=3.14454001.20.86=58.33KN2.3.2 压力机的选用压力机的工作行程需要考虑工件的成形和方便取件,因此,工作行程应足够大。 F=2F冲裁=2141=242KN根据拉深力的计算结果和工件的高度,选择压力机:J23-63公称压力/KN滑块行程/mm行程次数/min最大装模高度/mm63010040400连杆调节长度/mm模柄孔尺寸/mm工作台尺寸mmmm电动机功率/KN805070570X8605.5 3.模具的结构设计3.1选用模架、确定闭合高度及总体尺寸由于拉深凹模外形尺寸较大,为了工作过程稳定,选用中间导柱模架。再按其标准选择具体结构尺寸见表3-1。表3-1 模架规格选用名称尺寸材料热处理上模座30030040HT200下模座30030045HT200导柱28270、3227020钢渗碳5862导套2820045、3220045 20钢渗碳5862模具的闭合高度: H闭合=H上+H固+H垫+H缷+H固+H垫+H落+H下=256 H开合=H闭合+H缷+3H制件=256+15X3+20=321 由此可见模具的实际开模高度远远小于所采用模架的最大闭合高度,所以此制件能采用标准模架。 3.2 其它模具零件的结构设计3.2.1 固定板查表拉深凸模固定板选用: 20020020-45钢JB/T 7643.2。落料凸模拉深凹模固定板选用: 20020020-45钢JB/T 7643.2。3.2.2垫板垫板的作用是直接承受凸模的压力,以降低模座所受的单位压力,防止模座被局部压陷,从而影响凸模的正常工作。是否需要用垫板,可按下式校核: 式中: p凸模头部端面对模座的单位压力(N); 凸模承受的总压力(N); A凸模头部端面支撑面积(mm2)。 HT200的许用压应力为90140Mpa。但是因为通过上模座固定的模柄与压力机相连,且上模座闭下模座薄,而且下模座固定在压力机工作台上。为防止上模座损坏,在上模座加垫板。查表选用垫板 20020020-45钢 JB/7643.3。3.2.3 打料块一般与打料杆联合使用,属于刚性卸件装置,靠两者的自重把工件打出来。打料块与拉深凹模间隙配合。3.2.4压边圈压边圈的作用是防止凸缘部分起皱,同时还起到顶件的作用。3.2.5 导柱、导套对于生产批量大、要求模具寿命高的模具,一般采用导柱、导套来保证上、下模的导向精度。导柱、导套在模具中主要起导向作用。导柱与导套之间采用间隙配合。根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同,其配合间隙也稍微不同。这里采用H7/h6。3.2.6 其他零件模具其他零件的选用见表3-2表3-2 模具其他零件的选用序号名称数量材料规格/ mm热处理1下模座1HT200300300452导柱220钢28200渗碳5862HRC3导套220钢2820043渗碳5862HRC4上模座1HT200300300405内六角螺钉4 Q235M16505862HRC6内六角螺钉4 Q235M161005862HRC7模柄1Q235-1.F501108销钉235钢12509销钉235钢1210010止转销 145钢101411打杆145钢 1425012固定挡料销145钢 A44348HRC结束语带凸缘圆筒件属于简单的拉深件,分析其工艺性,并确定工艺方案。由于在零件制造前进行了预测,分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷,采取了相应的工艺措施。因此,模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。深圆筒模具的设计,是理论知识与实践有机的结合,更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到,要想做为一名合理的模具设计人员,必须要有扎实的专业基础,并不断学习新知识新技术,树立终身学习的观念,把理论知识应用到实践中去,并坚持科学、严谨、求实的精神,大胆创新,突破新技术,为国民经济的腾飞做出应有的贡献。致谢毕业设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的,它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习,也是一次理论联系实践的训练。它在我们的学习中占有重要的地位。 通过这次毕业设计使我在温习学过的知识的同时又学习了许多新知识,一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课:如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解,使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题,如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料,保证工件的经济性,加工工艺的合理性。在学校中,我们主要学的是理论性的知识,而实践性很欠缺,而毕业设计就相当于实战前的一次演练。通过毕业设计可是把我们以前学的专业知识系统的连贯起来,这不但提高了我们解决问题的能力,开阔了我们的视野,在一定程度上弥补我们实践经验的不足,为以后的工作打下坚实的基础。通过对垫板制件冷冲模的设计,我对冲裁模有了更为深刻的认识,特别是这种冲孔落料拉深复合模具的设计。在模具的设计过程中也遇到了一些难以处理的问题,虽然设计中对它们做出了解决 ,但还是感觉这些方案中还是不能尽如人意,可以进行进一步的完善,使生产效率提高。历经近几个月的毕业设计即将结束,敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料,请教各位老师有关模具方面的问题,并且和同学的探讨。从陌生到开始接触,从了解到熟悉,这是每个人学习事物所必经的一般过程,我对模具的认识过程亦是如此。经过近三个月的努力,我相信这次毕业设计一定能为三年的大学生涯划上一个圆满的句号,为将来的事业奠定坚实的基础。在这次设计过程中得到了老师的帮助,让我受益匪浅。在此,再次感谢各位老师特别是我的指导老师刘轶老师在这一段时间给予无私的帮助和指导,并向他们致于深深的敬意,对关心和指导过我各位老师表示衷心的感谢!参考文献1 赵志伟等.模具发展现状J.模具制造,2007,6:24.2 原红玲 于智宏主编. 冲压工艺与模具设计 M. 机械工业出版社2010.8.1.3 冯炳尧 韩泰荣 蒋文森 编 丁战生 审. 冲压设计与制造简明手册M. 上海科学技术出版社.4 高军 李熹平 修大鹏等编著 冲压模具标准件选用与设计指南M. 化学工业出版社 2007.7.1.5 翟德梅 段微峰主编 王学让 主审 模具制造技术M. 化学工业出版社 2005.5.6 阎亚林 主编. 冲压与塑压成型设备M.高等教育出版社 2010.冲压成形与板材冲压 1 概述通过模具使板材产生塑性变形而获得成品零件的一次成形工艺方法叫做冲压。由于冲压通常在冷态下进行,因此也称为冷冲压。只有当板材厚度超过8100mm时,才采用热冲压。冲压加工的原材料一般为板材或带材,故也称板材冲压。某些非金属板材(如胶木板、云母片、石棉、皮革等)亦可采用冲压成形工艺进行加工。冲压广泛应用于金属制品各行业中,尤其在汽车、仪表、军工、家用电器等工业中占有极其重要的地位。冲压成形需研究工艺设备和模具三类基本问题。 板材冲压具有下列特点: (1)高的材料利用率。(2)可加工薄壁、形状复杂的零件。(3)冲压件在形状和尺寸方面的互换性好。(4)能获得质量轻而强度高、刚性好的零件。(5)生产率高,操作简单,容易实现机械化和自动化。冲压模具制作成本高,因此适合大批量生产。对于小批量、多品种生产,常采用简易冲模,同时引进冲压加工中心等新型设备,以满足市场求新求变的需求。板材冲压常用的金属材料有低碳钢、铜、铝、镁合金及高塑性的合金刚等。如前所述,材料形状有板材和带材。冲压生产设备有剪床和冲床。剪床是用来将板材剪切成具有一定宽度的条料,以供后续冲压工序使用,冲床可用于剪切及成形。 2 冲压成形的特点生产时间中所采用的冲压成形工艺方法有很多,具有多种形式饿名称,但塑性变形本质是相同的。冲压成形具有如下几个非常突出的特点。 (1)垂直于板面方向的单位面积上的压力,其数值不大便足以在板面方向上使板材产生塑性变形。由于垂直于板面方向上的单位面积上压力的素质远小于板面方向上的内应力,所以大多数的冲压变形都可以近似地当作平面应力状态来处理,使其变形力学的分析和工艺参数的计算大呢感工作都得到很大的简化。 (2)由于冲压成形用的板材毛胚的相对厚度很小,在压应力作用下的抗失稳能力也很差,所以在没有抗失稳装置(如压边圈等)的条件下,很难在自由状态下顺利地完成冲压成形过程。因此,以拉应力作用为主的伸长类冲压成形过程多于以压应力作用为主的压缩类成形过程。 (3)冲压成形时,板材毛胚内应力的数值等于或小于材料的屈服应力。在这一点上,冲压成形与体积成形的差别很大。因此,在冲压成形时变形区应力状态中的静水压力成分对成形极限与变形抗力的影响,已失去其在体积成形时的重要程度,有些情况下,甚至可以完全不予考虑,即使有必要考虑时,其处理方法也不相同。 (4)在冲压成形时,模具对板材毛胚作用力所形成的约束作用较轻,不像体积成形(如模锻)是靠与制件形状完全相同的型腔对毛胚进行全面接触而实现的强制成形。在冲压成形中,大多数情况下,板材毛胚都有某种程度的自由度,常常是只有一个表面与模具接触,甚至有时存在板材两侧表面都有于模具接触的变形部分。在这种情况下,这部分毛胚的变形是靠模具对其相邻部分施加的外力实现其控制作用的。例如,球面和锥面零件成形时的悬空部分和管胚端部的卷边成形都属这种情况。 由于冲压成形具有上述一些在变形与力学方面的特点,致使冲压技术也形成了一些与体积成形不同的特点。由于不需要在板材毛的表面施加很大的单位压力即可使其成形,所以在冲压技术中关于模具强度与刚度的研究并不十分重要,相反却发展了学多简易模具技术。由于相同原因,也促使靠气体或液体压力成形的工艺方法得以发展。因冲压成形时的平面应力状态或更为单纯的应变状态(与体积成形相比),当前对冲压成形汇中毛胚的变形与 力能参数方面的研究较为深入,有条件运用合理的科学方法进行冲压加工。借助于电子计算机与先进的测试手段,在对板材性能与冲压变形参数进行实时测量与分析基础上,实现冲压过程智能化控制的研究工作也在开展。人们在对冲压成形过程有离开较为深入的了解后,已经认识到冲压成型与原材料有十分密切的关系。所以,对板材冲压性能即成形性与形状稳定性的研究,目前已成为冲压技术的一个重要内容。对板材冲压性能的研究工作不仅是冲压技术发展的需要,而且也促进了钢铁工业生产技术的发展,为其提高板材的质量提供了一个可靠的基础与依据。 3冲压变形的分类 冲压变形工艺可完成多种工序,其基本工序可分为分离工序和变形工序两大类。分离工序是使胚料的一部分与另一部分相互分离的工艺方法,主要有落料、冲孔、切边、剖切、修整等。其中又以冲孔、落料应用最广。变形工序是使胚料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工艺方法,主要有拉深、弯曲、局部成形、胀形、翻边、缩径、校形、旋压等。从本质上看,冲压成形就是毛胚的变形区在外力的作用下产生相应的塑性变形,所以变形区内的应力状态和变形特点景象的冲压成形分类,可以把成形性质相同的成形方法概括成同一个类型并进行体系化的研究。绝大多数冲压成形时毛胚变形区均处于平面应力状态。通常认为在板材表面上不受外力的作用,即使有外力作用,其数值也是较小的,所以可以认为垂直于板面方向上的应力为零,使板材毛胚产生塑性变形的是作用于板面方向上相互的两个主应力。由于板厚较小,通常都近似地认为这两个主应力在厚度方向上是均匀分布的。基于这样的分析,可以把各种形式冲压成型中的毛陪变形区的受力状态与变形特点,在平面应力的应力坐标系中与相应的两向应变坐标系中以应力与应变坐标决定的位置来表示。4.冲压用原材料 冲压加工用原材料有很多种,它们的性能也有很大的差别,所以必须根据原材料的性能与特点,采用不同的冲压成形方法、工艺参数和模具结构,才能达到冲压加工的目的。由于人们对冲压成形过程板材毛胚的变形行为有了较为深入的认识,已经相当清楚的建立了由原材料的化学成分、组织等因素所决定的材料性能与冲压成形之间的关系,这就使原材料生产部门不但按照冲压件的工作条件与使用要求进行原材料的设计工作,而且也根据冲压件加工过程对板材性能的要求进行新型材料的开发工作,这是冲压技术在原材料研究方面的一个重要方向。对冲压用原材料冲压性能方面的研究工作有(1)原材料冲压性能的含义。(2)判断原材料冲压性能的科学方法,确定可以确切反映材料冲压性能的参数,建立冲压性能的参数与实际冲压成形间的关系,以及冲压性能参数的测试方法等。 (3)建立原材料的化学成分、组织和制造过程与冲压性能之间的关系。冲压用原材料主要是各种金属与非金属板材。金属板材包括各种黑色技术和有色金属板材。虽然在冲压生产中所用金属板材的种类很多,但最多的原材料蛀牙是钢板、不锈钢板、铝合金板及各种复合金属板。5板材冲压性能及其鉴定方法 板材是指对冲压加工的适应能力。对板材冲压性能的研究具有飞行重要的意义。为了能够运用最科学与最经济合理的冲压工艺过程与工艺参数制造出冲压零件,必须对作为加工对象的板材的性能具有十分清楚的了解,这样才有可能充分地利用板材在加工方面的潜在能力。另一方面,为了能够依据冲压件的形状与尺寸特点及其所需的成形工艺等基本因素,正确、合理地选用板材,也必须对板材的冲压性能有一个科学的认识与正确的判断。评定板材冲压性能的方法有直接试验法与间接试验法。 实物冲压试验是最直接的板材冲压性能的评定方法。利用实际生产设备与模具,在与生产完全相同的条件下进行实际冲压零件的性能评定,当然能够的最可靠的结果。但是,这种评定方法不具有普遍意义,不能作为行业之间的通用标准进行信息的交流。 模拟试验是把生产中实际存在的冲压成形方法进行归纳与简单化处理,消除许多过于复杂的因素,利用轴对称的简化了的成形方法,在保证试验中板材的变形性质与应力状态都与实际冲压成形相同的条件下进行的冲压性能的评定工作。为了保证模拟试验结果的可靠性与通用性,规定了私分具体的关于试验用工具的几何形状与尺寸、毛胚的尺寸、试验条件(冲压速度、润滑方法、压边力等)。 间接试验法也叫做基础试验法。间接试验法的特点是:在对板材在塑性变形过程中所表现出的基本性质与规律进行分析与研究的基础上,进一步把它和具体的冲压成形中板材的塑性变形参数联系起来,建立间接试验结果(间接试验值)与具体的冲压成形性能(工艺参数)之间的相关性。由于间接试验时所用试件的形状与尺寸以及加载的方式等都不同于具体的冲压成形过程,所以它的变形性质和应力状态也不同于冲压变形。因此间接试验所得的结果(试验值)并不是冲压成形的工艺参数,而是可以用来表示板材冲压性能的基础性参数。Characteristics and Sheet Metal Forming1 The article overview Stamping is a kind of plastic forming process in which a part is produced by means of the plastic forming the material under the action of a die. Stamping is usually carried out under cold state, so it is also called stamping. Heat stamping is used only when the blank thickness is greater than 8100mm. The blank material for stamping is usually in the form of sheet or strip, and therefore it is also called sheet metal forming. Some non-metal sheets (such as plywood, mica sheet, asbestos, leather)can also be formed by stamping. Stamping is widely used in various fields of the metalworking industry, and it plays a crucial role in the industries for manufacturing automobiles, instruments, military parts and household electrical appliances, etc. The process, equipment and die are the three foundational problems that needed to be studied in stamping. The characteristics of the sheet metal forming are as follows: (1) High material utilization (2) Capacity to produce thin-walled parts of complex shape. (3) Good interchangeability between stamping parts due to precision in shapeand dimension. (4) Parts with lightweight, high-strength and fine rigidity can be obtained. (5) High productivity, easy to operate and to realize mechanization and automatization. The manufacture of the stamping die is costly, and therefore it only fits to mass production. For the manufacture of products in small batch and rich variety, the simple stamping die and the new equipment such as a stamping machining center, are usually adopted to meet the market demands. The materials for sheet metal stamping include mild steel, copper, aluminum, magnesium alloy and high-plasticity alloy-steel, etc.Stamping equipment includes plate shear punching press. The former shears plate into strips with a definite width, which would be pressed later. The later can be used both in shearing and forming. 2Characteristics of stamping forming There are various processes of stamping forming with different working patterns and names. But these processes are similar to each other in plastic deformation. There are following conspicuous characteristics in stamping: (1)The force per unit area perpendicular to the blank surface is not large but is enough to cause the material plastic deformation. It is much less than the inner stresses on the plate plane directions. In most cases stamping forming can be treated approximately as that of the plane stress state to simplify vastly the theoretical analysis and the calculation of the process parameters. (2)Due to the small relative thickness, the anti-instability capability of the blank is weak under compressive stress. As a result, the stamping process is difficult to proceed successfully without using the anti-instability device (such as blank holder). Therefore the varieties of the stamping processes dominated by tensile stress are more than dominated by compressive stress. (3)During stamping forming, the inner stress of the blank is equal to or sometimes less than the yield stress of the material. In this point, the stamping is different from the bulk forming. During stamping forming, the influence of the hydrostatic pressure of the stress state in the deformation zone to the forming limit and the deformation resistance is not so important as to the bulk forming. In some circumstances, such influence may be neglected. Even in the case when this influence should be considered, the treating method is also different from that of bulk forming. (4)In stamping forming, the restrain action of the die to the blank is not severs as in the case of the bulk forming (such as die forging). In bulk forming, the constraint forming is proceeded by the die with exactly the same shape of the part. Whereas in stamping, in most cases, the blank has a certain degree of freedom, only one surface of the blank contacts with the die. In some extra cases, such as the forming of the blank on the deforming zone contact with the die. The deformation in these regions are caused and controlled by the die applying an external force to its adjacent area. Due to the characteristics of stamping deformation and mechanics mentioned above, the stamping technique is different form the bulk metal forming: The importance or the strength and rigidity of the die in stamping forming is less than that in bulk forming because the blank can be formed without applying large pressure per unit area on its surface. Instead, the techniques of the simple die and the pneumatic and hydraulic forming are developed. Due to the plane stress or simple strain state in comparison with bulk forming, more research on deformation or force and power parameters has been done. Stamping forming can be performed by more reasonable scientific methods. Based on the real time measurement and analysis on the sheet metal properties and stamping parameters, by means of computer and some modern testing apparatus, research on the intellectualized control of stamping process is also in proceeding. It is shown that there is a close relationship between stamping forming and raw material. The research on the properties of the stamping forming, that is, forming ability and shape stability, has become a key point in stamping technology development, but also enhances the manufacturing technique of iron and steel industry, and provides a reliable foundation for increasing sheet metal quality. 3Categories of stamping forming Many deformation processes can be done by stamping, the basic processes of the stamping can be divided into two kinds: cutting and forming.Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut from the other. It mainly includes blanking, punching, trimming, parting and shaving, where punching and blanking are the most widely used. Forming is a process that one part of the blank has some displacement from the other. It mainly includes deep drawing, bending, local forming, bulging, flanging, necking, sizing and spinning. In substance, stamping forming is such that the plastic deformation occurs in the deformation zone of the stamping blank caused by the external force. The stress state and deformation characteristic of the deformation zone are the basic factors to decide the properties of the stamping forming. Based on the stress state and deformation characteristics of the deformation zone, the forming methods can be divided into several categories with the same forming properties and be studied systematically.The deformation zone in almost all types of stamping forming is in the plane stress state. Usually there is no force or only small force applied on the blank surface. When is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equals to zero, two principal stresses perpendicular to each other and act on the blank surface produce the plastic deformation of the material. Due to the small thickness of the blank, it is assumed approximately the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction. Based on this analysis, the stress state and the deformation characteristics of the deformation zone in all kinds of stamping forming can be denoted by the points in the coordinates of the plane principal stresses and the coordinates of the corresponding plane principal strains. 4Raw materials for stamping formingThere are a lot of raw materials used in stamping forming, and the properties of these materials may have large difference. The stamping forming can be succeeded only by determining the stamping method, the forming parameters and the die structures according to the properties and characteristics of the raw materials. The deformation of the blank during stamping forming has been investigated quite thoroughly. The relationships between the material properties decided by the chemistry component and structure of the material and the stamping forming has been established clearly. Not only the proper material can be selected based on the working condition and usage demand, but also the new material can be developed according to the demands of the blank properties during processing the stamping part. This is an important domain in stamping forming research. The research on the material properties for stamping forming is as follows: (1)Definition of the stamping property of the material. (2)Method to judge the stamping property of the material, find parameters to express the definitely material property of the stamping forming, establish the relationship between the property parameters and the practical stamping forming, and investigate the testing methods of the property parameters. (3)Establish the relationship among the chemical component, structure, manufacturing process and stamping property. The raw materials for stamping forming mainly include various metals and nonmetal plate. Sheet metal includes both ferrous and nonferrous metals. Although a lot of sheet metals are used in stamping forming, the most widely used materials are steel, stainless steel, aluminum alloy and various composite metal plates. 5Stamping forming property of sheet metal and its assessing methodThe stamping forming property of the sheet metal is the adaptation capability of the sheet metal to stamping forming. It has crucial meaning to the investigation of the stamping forming property of the sheet metal. In order to produce stamping forming parts with most scientific, economic and rational stamping forming process and forming parameters, it is necessary to understand clearly the properties of the sheet metal, so as to utilize the potential of the sheet metal fully in the production. On the other hand, to select plate material accurately and rationally in accordance with the characteristics of the shape and dimension of the stamping forming part and its forming technique is also necessary so that a scientific understanding and accurate judgment to the stamping forming properties of the sheet metal may be achieved. There are direct and indirect testing methods to assess the stamping property of the sheet metal.Practicality stamping test is the most direct method to assess stamping forming property of the sheet metal. This test is done exactly in the same condition as actual production by using the practical equipment and dies. Surely, this test result is most reliable. But this kind of assessing method is not comprehensively applicable, and cannot be shared as a commonly used standard between factories. The simulation test is a kind of assessing method that after simplifying and summing up actual stamping forming methods, as well as eliminating many trivial factors, the stamping properties of the sheet metal are assessed, based on simplified axial-symmetric forming method under the same deformation and stress states between the testing plate and the actual forming states. In order to guarantee the reliability and generality of simulation results, a lot of factors are regulated in detail, such as the shape and dimension of tools for test, blank dimension and testing conditions(stamping velocity, lubrication method and blank holding force, etc).Indirect testing method is also called basic testing method its characteristic is to connect analysis and research on fundamental property and principle of the sheet metal during plastic deformation, and with the plastic deformation parameters of the sheet metal in actual stamping forming, and then to establish the relationship between the indirect testing results(indirect testing value) and the actual stamping forming property (forming parameters). Because the shape and dimension of the specimen and the loading pattern of the indirect testing are different from the actual stamping forming, the deformation characteristics and stress states of the indirect test are different from those of the actual one. So, the results obtained form the indirect test are not the stamping forming parameters, but are the fundamental parameters that can be used to represent the stamping forming property of the sheet metal.
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