筒盖冲压加工工艺规程及模具设计
筒盖冲压加工工艺规程及模具设计,冲压,加工,工艺,规程,模具设计
目 录 一、实习的目的及意义1二、实习主要内容1三、实习地点和时间2四、实习具体内容21、机床加工21.1、万能工具铣床31.2、立式升降台铣床31.3、万能磨床机51.4、滚齿机71.5、摇臂钻床101.6、400千牛开式可倾压力机111.7、卧式带锯床131.8、底传动双动拉伸压力机151.9、万能回转工作台162、冲压模具182.1、冲压模具的结构182.2、冲压模具的材料193、注塑成型203.1、注射设备203.2、注塑模具214、压铸成型224.1、压铸机234.2、压铸模具234.3、压铸合金24五、机床夹具认知245.1、机床夹具的概念245.2、机床夹具的作用255.3、机床夹具的分类265.4、机床夹具的组成26 5.5、定位原理27六、心得体会27一、实习目的与意义1、通过在实习基地的生产实习,深入生产第一线进行观察和调查研究,获取必要的感性知识和使自己全面地了解机械厂的生产组织形式以及生产过程,了解和掌握本专业基础的生产实际知识,巩固和加深已学过的理论知识,并为后续专业课的教学,课程设计,毕业设计打下坚实的基础。 2、在实习期间,通过对典型零件机械加工工艺的分析,以及零件加工过程中所用的机床,夹具、量具等工艺装备,把理论知识和实践相结合起来,让我们的考察,分析和解决问题的工作能力得到有效的提高。 3、通过实习,广泛接触工人和听工人技术人员的专题报告,学习他们的好的增产经验,技术革新和成果,实践中的经验,学习他们在机械行中的无私贡献精神。 4、通过理论与实践的结合,进一步巩固和加深所学的基础理论知识,从而把所学的知识系统化、综合化,并提高综合应用所学理论知识的能力。5、增加独立思考并解决问题的经验,从而提高独立工作能力和灵活应用基础理论知识解决工程实际问题的能力。6、熟知各种冲压工艺方法以及模具的结构和工作原理等。7、培养个人综合素质和工程实践能力,培养创新人才二、实习主要内容参观考察现代机械制造企业,了解企业的总体状况(历史、生产规模、专业领域、技术水平、市场地位等),了解企业的生产流程、管理体制,了解主要产品的制造过程、制造手段;考察主要产品的机械结构、电气控制方式及电气自动化系统的结构与原理,考察机械电子系统(包括液压系统)的结构与性能。需要做好实习日志,绘制流程图与结构见图。三、实习地点及时间地点:CY集团、云南无线电厂时间:2012年3月30日云南无线电厂2012年4月27日CY集团四、实习具体内容我们在老师的带领下来到云南无线电厂、CY集团参观实习,两个公司皆是云南省高新技术重点企业之一,机械加工设备十分全面,我们重点参观了机床加工、冲压模具、注塑成型、压铸成型等零件加工方法。1、机床加工1.1 、万能工具铣床概述:万能工具铣床,能完成镗、铣、钻、插等切削加工,适用于加工各种刀具、夹具、冲模、压模等中小型模具及其它复杂零件,借助多种特殊附件能完成圆 弧 、齿条、齿轮、花键等类零件的加工。我们在工厂看到的铣床型号为X8126。如图所示:结构特点:结构新颖,万能性广,精度高,操作简便。利用多种附件,可扩大使用范围,提高使用率。技术参数:工作台(长宽) 280700mm水平主轴中心线至工作台面距离第一安装位置 35-385mm第二安装位置 42-392mm第三安装位置 132-482mm垂直主轴端面至水平主轴中心线的距离 95mm水平主轴端面至水平主轴中心线的距离 131mm水平主轴座横向行程 200mm垂直主轴套筒垂向行程 80mm水平主轴转速范围(8级) 110-1230rpm垂直主轴转速范围(8级) 150-1660rpm主轴孔锥度 ISO40/morse N0.4垂直主轴中心线回转角度 45工作台纵向行程 350mm工作台横向行程 350mm工作台纵向、垂向水平主轴座横向进给量 25-285mm/min工作台纵向、垂向快速移动 1000mm/min主电动机 3KW冷却水泵电动机 0.04kW外形尺寸(长宽高) 145014451650mm机床净重/毛重 C-1410/2200 B-1180/21001.2、立式升降台铣床概述:立式升降台铣床是一种具有广泛用途的通用铣床。立式升降台铣床由端面铣刀、立铣刀、圆柱铣刀、锯片铣刀、圆片铣刀、端面铣刀及各种成形铣刀来加工各种零件。适于加工各种零件的平面、斜面、沟槽、孔等,是机械制造、模具、仪器、仪表、汽车、摩托车等行业的理想加工设备。由于机床具备了足够的功率和刚性以及有较大的调速范围(主轴转速和进给量),因此可充分利用硬质合金刀具来进行高速切削。铣床型号为X53K/1,如图:相关常用产品介绍X5042立铣是我厂原先生产的X53T立铣改型产品,垂向升降改用带自锁功能的滚珠丝杠,因而操作方便,并延长了精度保持期,所以深受用户欢迎。 提供X6042卧式升降台铣床。 根据用户需要,X5042和X6042都可配有数显装置。立式铣床底座、机身、工作台、中滑座、升降滑座、主轴箱等主要构件均采用高强度材料铸造而成,并经人工时效处理,保证机床长期使用的稳定性。 立式铣床立铣头可在垂直平面内顺、逆回转调整45,拓展机床的加工范围;主轴轴承为圆锥滚子轴承,承载能力强,且主轴采用能耗制动,制动转矩大,停止迅速、可靠。 立式铣床工作台X/Y/Z向有手动进给、机动进给和机动快进三种,进给速度能满足不同的加工要求;快速进给可使工件迅速到达加工位置,加工方便、快捷,缩短非加工时间。 立式铣床X、Y、Z三方向导轨副经超音频淬火、精密磨削及刮研处理,配合强制润滑,提高精度,延长机床的使用寿命。 立式铣床润滑装置可对纵、横、垂向的丝杠及导轨进行强制润滑,减小机床的磨损,保证机床的高效运转;同时,冷却系统通过调整喷嘴改变冷却液 流量的大小,满足不同的加工需求。 立式铣床设计符合人体工程学原理,操作方便;操作面板均使用形象化符号设计,简单直观。1.3、万能磨床机概述:磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。 大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工,少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工,如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。随着高精度、高硬度机械零件数量的增加,以及精密铸造和精密锻造工艺的发展,磨床的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。床加工范围:磨床能加工硬度较高的材料,如淬硬钢、硬质合金等;也能加工脆性材料,如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削,也能进行高效率的磨削,如强力磨削等。分类:外圆磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。内圆磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面的磨床。此外,还有兼具内外圆磨的磨床。座标磨床:具有精密座标定位装置的内圆磨床。)无心磨床:工件采用无心夹持,一般支承在导轮和托架之间,由导轮驱动工件旋转,主要用于磨削圆柱形表面的磨床。例如轴承轴支等。平面磨床:主要用于磨削工件平面的磨床。a.手摇磨床适用于较小尺寸及较高精度工件加工,可加工包括弧面、平面、槽等的各种异形工件。b.大水磨适用于较大工件的加工,加工精度不高,与手摇磨床相区别。砂带磨床:用快速运动的砂带进行磨削的磨床。工具磨床:用于磨削工具的磨床。多用磨床:用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面,并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。专用磨床:从事对某类零件进行磨削的专用机床。按其加工对象又可分为:花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。相关常用产品介绍型号为LMM-10A,部分参数如下:砂轮直径 100mm(4”)厚度 50mm(2”) 孔径 20mm(2”)主轴转速 5100rpm弹簧套夹持直径范围 315(1/8”5/8”)刀架纵向移动行程 140mm 刀架纵向微调行程 18mm 主轴砂轮移动行程 5mm磨削锥角范围 0180 磨削负锥角范围 052磨削后角范围 044电机功率 0.18KW 电压(三相) 380V 电压(单相) 220V转速(50Hz) 2810rpm 转速(60Hz) 3400rpm 频率(Hz) 50 or 60Hz机床外形尺寸/净重 453534cm/50kg包装尺寸/毛重 604042cm/53kg1.4、滚齿机概述:滚齿机(gear hobbing machine)是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床,在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮,还可加工蜗轮、链轮等。 用滚刀按展成法加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮以及蜗轮的齿轮加工机床。这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。普通滚齿机的加工精度为76级(JB179-83),高精度滚齿机为43级。最大加工直径达15米。特点适用于成批,小批及单件生产圆柱斜齿轮和蜗轮,尚可滚切一定参数范围的花健轴。调整方便,具有自动停车机构。具有可靠的安全装置以及自动润滑滚齿机(gear hobbing machine)是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床,在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮,还可加工蜗轮、链轮等。用滚刀按展成法加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮以及蜗轮的齿轮加工机床。这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。普通滚齿机的加工精度为76级(JB179-83),高精度滚齿机为43级。最大加工直径达15米。系统分类滚齿机按布局分为立式和卧式两类。大中型滚齿机多为立式,小型滚齿机和专用于加工长的轴齿轮的滚齿机皆为卧式。立式滚齿机又分为工作台移动和立柱移动两种。立式滚齿机工作时,滚刀装在滚刀主轴上,由主电动机驱动作旋转运动,刀架可沿立柱导轨垂直移动,还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工作台上,由分度蜗轮副带动旋转,与滚刀的运动一起构成展成运动。滚切斜齿时,差动机构使工件作相应的附加转动。工作台(或立柱)可沿床身导轧移动,以适应不同工件直径和作径向进给。有的滚齿机的刀架还可沿滚刀轴线方向移动,以便用切向进给法加工蜗轮。大型滚齿机还设有单齿分度机构、指形铣刀刀架和加工人字齿轮的差动换向机构等。 立式滚齿机 卧式滚齿机相关常用产品介绍机床型号为YM3608AYM3608A 精密卧式滚齿机主要用于加工精度较高的小模数直齿圆柱齿轮、小角度斜齿圆柱齿轮及蜗轮。序号项 目YM3608A单位1直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的加工规格直齿圆柱齿轮最大加工直径80mm最大加工模数钢1.25mm加工齿数范围6-390齿滚刀架可转动角20-直齿圆柱齿轮65mm斜齿圆柱齿轮80mm2蜗轮加工规格最大加工直径80mm最大模数:黄铜1mm3滚刀尺寸最大直径32mm宽度15、20mm滚刀孔径8, 13mm滚刀转速330,465,660,900,1260,1800r/min4工件每转进给量直齿圆柱齿轮0.075,0.10,0.125,0.150.20,0.30 0.40,0.50,0.60,0.80mm/r斜齿圆柱齿轮0.075,0.10,0.15,0.175,0.20, 0.25,0.30,0.35,0.40mm/r蜗轮0.03,0.05,0.075,0.10,0.12,0.15,0.18,0.20,0.25,0.30mm/r5电动机功率0.75KW转速1700r/min6冷却电机功率0.04kw7机床外形尺寸9807601500mm8机床重量700kg1.5、摇臂转床机床型号为Z302510(I)技术参数 项目单位规格主轴锥孔-No.3主轴转速级数-16主轴转速范围r/min32-2500工作台尺寸mm-主轴行程mm280主轴进给量范围mm/r0.10-1.25主轴进给量级数-8主轴箱水平移动距离mm-最大钻孔直径mm25主轴中心线至立柱母线最大距离mm1000主轴中心线至立柱母线最小距离mm300主轴端面至底座工作面最大距离mm1030主轴端面至底座工作面最小距离mm250套筒升降距离mm-主电机功率kW1.5机床重量kg净重/毛重:1600/2300机床外形尺寸(长宽高)mm17608002050(包装尺寸202010702490)1.6、400千牛开式可倾压力机 概述:压力机压力机是一种结构精巧的通用性压力机。具有用途广泛,生产效率高等特点,压力机可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。机械压力机工作时由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮(通常兼作飞轮),经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构,使滑块和凸模直线下行。机械压力机在锻压工作完成后滑块程上行,离合器自动脱开,同时曲柄轴上的自动器接通,使滑块停止在上止点附近。 压力机分类螺旋压力机螺旋压力机用螺杆、螺母作为传动机构,并靠螺旋传动将飞轮的正反向回转运动转变为滑块的上下往复运 。工作时,电动机使飞轮加速旋转以储蓄能量,同时通过螺杆、螺母推动滑块向下运动。当滑块接触工件时,飞轮被迫减速至完全停止,储存的旋转动能转变为冲击能,通过滑块打击工件,使之变形。打击结束后,电动机使飞轮反转,带动滑块上升,回到原始位置。螺旋压力机的规格用公称工作力来表示。 曲柄压力机曲柄压力机是一种最常用的冷冲压设备,用作冷冲压模具的工作平台。其结构简单,使用方便。 按床身结构形式的不同,曲柄压力机可分为开式曲柄压力机或闭式曲柄压力机;按驱动连杆数的不同可分为单点压力机或多点压力机;按滑块数是一个还是两个可分为单动压力机或双动压力机。 摩擦压力机摩擦压力机机是一种万能性较强的压力加工机器,应用较为广泛,在压力加工的各种行业中都能使用。机械制造工业中,摩擦压力机的应用更为广泛,可用来完成模锻、镦锻、弯曲、校正、精压等工作,有的无飞边锻造也用这种压力机来完成。由于压力机在使用上万能性较大,并且有结构、安装、操纵及辅助设备简单和价格低廉的优点,因此在机械制造、汽车、拖拉机和航空等工业中的冲压车间、锻造车间及模锻车间都广泛采用,也可进行冲裁和耐火材料的压制工作。 相关常用产品介绍机床型号为JN23-40AJ23系列压力机是通用性压力机,适用于落料,钻孔,弯曲,浅拉伸,剪切,成型及其他冷冲压工序.采用刚性集合器,带式制动器,本机具有通用性强,精度高,性能可靠,便于操作的优点.配备自动送料,可实现半自动化冲压作业,操作灵活,维护方便,使用可靠.型号JN23-40A最大密封高度mm280封闭高度调节量60滑块中心至机身距离mm205工作台板厚度mm60立柱间距离mm280工作台至导轨间距离mm390工作台尺寸mm前后左右380590倾斜角201.7、卧式带锯床概述:卧式带锯床主要用于锯割合金结构钢、中碳钢、低合金钢、耐热摸钢SKT、高合金刚、特殊合金钢和不锈钢、轴承钢、耐酸钢、调直钢等各种金属材料。 锯床分类根据结构卧式又分为剪刀式、双立柱、单立柱式带锯床; 根据使用情况分为手动型(经济型手动送料手动切割物料)、自动型; 根据使用控制器的自动化程序可分为手动型(半自动手动送料)全自动型(自动送料自动切割); 根据切割角度要求分为角度锯床(能锯切角度90度45度)无角度即90度垂直切割。 锯带选择:1、相同锯带的寿命主要决定于一个合适的吃刀深度,而吃刀深度是由齿锯大小、切削速度(锯带转速)、切削力(锯弓下切速度)、和下切压力决定。2、齿锯大小-锯刃齿锯过大且齿数较少、会使切割不稳定,又由于每一锯齿的切割负荷增加,则容易使锯齿拉齿、崩损。如果齿锯过小则容易产生锯屑堵塞现象,并在使用后不久即出现磨耗与损伤。切割韧性良好且较质软的工件时、应尽量使用粗锯齿的锯带,如果希望得到良好的切割面则应选择细锯齿的锯带。相关常用产品介绍我们参观的机床型号为G4232其部分技术参数如下:锯切能力 (mm)320 320320锯带规格(长宽厚)(mm)4115341.1锯带速度(m/min)27、40、54、68、80主电机/总功率(Kw)3.0/3.87油泵功率(Kw)0.55外形尺寸(mm)220011001430重量(kg) 15001.8、底传动双动拉伸压力机机床型号为J44-55D型号压机总压力(吨)公称压力(吨)滑块行程(毫米)滑块行程次数(次/分)最大装模高度(毫米)最大拉伸深度(毫米)工作台板尺寸(左右前后)(毫米)地面以上高度(毫米)电机功率(瓩)重量(吨)外形尺寸(长宽高)(毫米)坯料直径(毫米)拉伸直径(毫米)内模块外模块J44-55D1105555560928066072038901520374024657805501.9、回转工作台 概述:带有可转动的台面、用以装夹工件并实现回转和分度定位的机床附件,简称转台或第四轴。转台按功能的不同可分为通用转台和精密转台两类。 转台分类通用转台是镗床、钻床、铣床和插床等重要附件,用于加工有分度要求的孔、槽和斜面,加工时转动工作台,则可加工圆弧面和圆弧槽等。通用转台按结构不同又分为水平转台、立卧转台和万能转台。水平转台:在圆台面上有工件定位用的中心孔和夹紧用的T型槽 。台面外圆周上刻有360的等分刻线。台面与底座之间设有蜗杆-蜗轮副(见蜗杆传动),速比为90:1或120:1,用以传动和分度,蜗杆从底座伸出的一端装有细分刻度盘和手轮。立卧转台:底座有两个相互垂直的安装基面,使台面既可水平也可垂直放置。万能转台:台面可以在090范围内倾斜任意角度, 使工件在空间的任何角度都能准确调整。 回转工作台精密回转工作台rotary table精密转台用于在精密机床上加工或角度计量。常见的有光学转台、数显转台和超精密端面齿盘转台。 光学转台:主轴上装有玻璃或金属精密刻度盘,经光学系统将刻度细分、放大,通过目镜或光屏读出角度值。 数显转台:转台主轴上装有精密圆光栅或圆感应同步器,由数字显示装置读出角度值。上述两种精密转台的分度精度最高可达1。 超精密端面齿盘转台:利用一对经过精密对研的1440齿、720齿或360齿的端面齿盘分度定位,其分度精度最高可达0.01,作精密角度计量用万能回转工作台是铣床、镗床、钻床的主要附件之一,主要用于加工斜孔或通过一次装夹定位加工除支撑面以外要求从工件中的各方位进行加工的工件。另外,工作台可以垂直位置与尾座配合使用,对工件进行圆周分度钻削和铣削。工作台可从水平位置到垂直位置间(090)任意调整并锁紧。不同规格的转台分别提供连接不同卡盘的法兰盘。 2、冲压模具冲压模具,是在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压,是在室温下,利用安装在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,从而获得所需零件的一种压力加工方法。2.1、冲压模具的结构下面是典型冲压模具的结构视图:冲压模具零件可分为两大类,工艺零件和结构零件。工艺零件,这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触,包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等; 结构零件,这类零件不直接参与完成工艺过程,也不和坯料有直接接触,只对模具完成工艺过程起保证作用,或对模具功能起完善作用,包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。应该指出,不是所有的冲模都必须具备上述六种零件,尤其是单工序模,但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。2.2、冲压模具材料制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主,常用的模具工作部件材料的种类有:碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。制造模具的材料,要求具有高硬度、高强度、高耐磨性、适当的韧性、高淬透性和热处理不变形(或少变形)及淬火时不易开裂等性能。 合理选取模具材料及实施正确的热处理工艺是保证模具寿命的关键。对用途不同的模具,应根据其工作状态、受力条件及被加工材料的性能、生产批量及生产率等因素综合考虑,并对上述要求的各项性能有所侧重,然后作出对钢种及热处理工艺的相应选择。3、注塑成型所谓注塑成型(Injection Molding)是指,受热融化的材料由高压射入模腔,经冷却固化后,得到成形品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产,是重要的加工方法之一。注塑成型过程大致可分为以下6个阶段“合模-注射-保压-冷却-开模-制品取出”,上述工艺反复进行,就可连续生产出制品。在注塑过程中,主要有两大设备,一是注射设备,常用为注塑机;二是模具。3.1、注射设备是使树脂材料受热融化后射入模具内的装置。如图所示从料头把树 脂挤入料筒中,通过螺杆的转动将熔体输送至机筒的前端。在那个过程中,在加热器的作用下加热使机筒内的树脂材料受热,在螺杆的剪切应力作用下使树脂成为熔融状态,将相当于成型品及主流道,分流道的熔融树脂滞留于机筒的前端(称之为计量),螺杆的不断向前将材料射入模腔。当熔融树脂在模具内流动时,须控制螺杆的移动速度(射出速度),并在树脂充满模腔后用压力(保压力)进行控制。当螺杆位置,注射压力达到一定值时我们可以将速度控制切换成压力控制。下图为典型的注塑机:3.2、注塑模具一般的说,注塑模分为定模和动模两个部分;合起来组成型腔。应该有浇注系统即一般所说水口;型腔部分即成型零部件;导向部分即导柱导套等;脱模机构即顶出杆等推出机构;侧抽芯,即横向型芯抽出机构如果需要的话;排气结构,注塑时排出型腔中的空气的结构;加热冷却系统对模具温度进行控制,以满足工艺要求。 合理选择注塑模具材料的要求:1.高耐蚀性 很多树脂和添加剂对型腔表面都有腐蚀作用, 这种腐蚀使型腔表面金属溶蚀、剥落,表面状况变坏、塑件质量变差。所以,最好使用耐蚀钢,或对型腔表面进行镀铬、钹镍处理。 2.耐磨性好 注塑塑件表面的光泽度和精度都和注塑模具型腔表面的耐磨性有直接关系,特别是有些塑料中加人了玻纤、无机填料及某些颜料时,它们和塑料熔体一起在流道、模腔中髙速流动,对型腔表面的摩擦很大,若材料不耐磨,很快就会磨损,使塑件质量受到损伤。 3.良好的尺寸稳定性 在注塑成型时,注塑模具型腔的温度要达到300以上。为此,最好选用经适当回火处理的工具钢(热处理钢)。否则会引起材料微观结构的改变,从而造成注塑模具尺寸的变化。 4.易于加工 模具零件多为金属材料制成,有的结构形状还很复杂,为了缩短生产周期、提高效率,要求模具材料易于加工成图纸所要求的形状和精度。5.抛光性能好 注塑塑件通常要求具有良好的光泽和表面状态, 因此要求型腔表面的粗糙度非常小,这样,对型腔表面必须进行表面加工,如抛光、研磨等。所以,选用的钢材不应含有粗糙的杂质和气孔等。6.受热处理影响小 为了提髙硬度和耐磨性,一般对注塑模具要进行热处理,但这种处理应使其尺寸变化很小。因此,最好采用能切削加工的预硬化钢。图示为典型注塑模具: 4、压铸成型压力铸造简称压铸,是一种将熔融合金液倒入压室内,以高速充填钢制模具的型腔,并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。 压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。 金属液是在压力下填充型腔的,并在更高的压力下结晶凝固,常见的压力为15100MPa。 金属液以高速充填型腔,通常在1050米/秒,有的还可超过80米/秒,(通过内浇口导入型腔的线速度内浇口速度),因此金属液的充型时间极短,约0.010.2秒(须视铸件的大小而不同)内即可填满型腔。 压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素,缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用,使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件,甚至优质铸件。 压铸是一种精密的铸造方法,经由压铸而铸成的压铸件之尺寸公差甚小,表面精度甚高,在大多数的情况下,压铸件不需再车削加工即可装配应用,有螺纹的零件亦可直接铸出。目前的压铸合金只有锌、锡、铅、铜、镁、铝等六种,其中以铜合金的熔点最高。4.1、压铸机压铸机由于压铸合金的不同,在基本上可分成二大类,即冷室机及热室机。冷室机适合铜、镁、铝等高温合金之压铸,而热室机则应用于锌、锡、铅等 低温合金的压铸。锌合金不但可利用热室机亦可用冷室机压铸。高温合金不用热室法压铸,是因为热室机柱塞浸于机械之熔锅中,柱塞铁元素会污染合金之成份,所以高温合金皆用冷室机压铸。4.2、压铸模具结构正确合理的模具是压铸生产能否顺利进行的先决条件,并在保证铸件质量方面起着重要的作用。 由于压铸工艺的特点,正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素,而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提,模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的综合反映。如若模具设计合理,则在实际生产中遇到的问题少,铸件下机合格率高。反之,模具设计不合理,例一铸件设计时动定模的包裹力基本相同,而浇注系统大多在定模,且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产,无法正常生产,铸件一直粘在定模上。尽管定模型腔的光洁度打得很光,因型腔较深,仍出现粘在定模上的现象。所以在模具设计时,必须全面分析铸件的结构,熟悉压铸机的操作过程,要了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性,掌握在不同情况下的充填特性,并考虑模具加工的方法、钻眼和固定的形式后,才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。 刚开始时已讲过,金属液的充型时间极短,金属液的比压和流速很高,这对压铸模来说工作条件极其恶劣,再加上激冷激热的交变应力的冲击作用,都对模具的使用寿命有很大影响。 模具的使用寿命通常是指通过精心的设计和制造,在正常使用的条件下,结合良好的维护保养下出现的自然损坏,在不能再修复而报废前,所压铸的模数。4.3、压铸合金压铸件所采用的合金主要是有色合金,至于黑色金属(钢、铁等)由于模具材料等问题,目前较少使用。而有色合金压铸件中又以铝合金使用较广泛,锌合金次之。五、 机床夹具认知5.1 机床夹具的概念夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备称为机床夹具如车床上使用的三爪自定心卡盘、四爪卡盘,铣床上使用的平口虎钳等。现代生产中机床夹具是一种不可缺少的工艺装备它直接影响着工件的加工精度、劳动生产率和产品的制造成本等。机床夹具对工件进行装夹包含两层含义:一是使同一工序中一批工件都能在夹具中占据正确的位置称为定位。二是使工件在加工过程中保持已经占据的正确位置不变称为夹紧。5.2机床夹具的作用(1) 保证加工精度 采用夹具安装,可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置,工件的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,其加工精度高而且稳定。 (2)提高生产率、降低成本 用夹具装夹工件,无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧,显著地减少了辅助工时;用夹具装夹工件提高了工件的刚性,因此可加大切削用量;可以使用多件、多工位夹具装夹工件,并采用高效夹紧机构,这些因素均有利于提高劳动生产率。另外,采用夹具后,产品质量稳定,废品率下降,可以安排技术等级较低的工人,明显地降低了生产成本。 (3)扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围,实现一机多能。例如,在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后,就可以对箱体孔系进行镗削加工;通过专用夹具还可将车床改为拉床使用,以充分发挥通用机床的作用。 (4)减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速,当采用气动、 液压等夹紧装置时,可减轻工人的劳动强度。5.3机床夹具的分类1、按夹具的通用特性分类 目前常用机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。 (1)通用夹具 指结构、尺寸已标准化而且具有一定通用性的夹具如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和电磁吸盘等。其特点是加工精度不很高生产率较低可以装夹一定尺寸范围内的多种工件使用范围广。用于单件小批量生产。(2)专用夹具 根据零件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。在产品相对稳定批量较大的生产中常用各种专用夹具可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长投资较大。当产品变更时夹具将无法再使用而报废。(3)可调夹具 加工形状相似、尺寸相近的多种工件时只须更换或调整夹具上的个别元件或部件便可使用的夹具一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。 (4)组合夹具 由一套预先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。在单件,中、小批量生产和数控加工中,是一种较经济的夹具。(5)自动线夹具 在自动线上使用的夹具。一般分为两种,一种为固定式夹具,它与专用间距相似;另一种为随行夹具,使用中夹具随着工件一起运动,并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行不同工序的加工。 2、按所使用的机床分类 按使用机床与夹具的结构特征分类可分成:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、磨床夹具、镗床夹具等。 3、 按夹具动力源来分类 按动力源的不同机床夹具可分为:手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。5.4 机床夹具的组成 虽然各类机床夹具结构不同,但就其组成元件的功能来看,可以分成六部分: (1)定位元件 定位在夹具中正确位置的元件。定位元件的定位精度直接影响工件的加工精度。 (2)加紧装置 确保工件在加工过程中不因受外力作用而破坏其已占据的正确位置,其结构会影响夹具的复杂程度和性能。 (3)对刀或导向元件 用于确定、引导刀具相对于定位元件的正确位置的元件。(4)连接元件 是指用于保证夹具与机床间相对位置的元件。(5)夹具体 用于连接夹具各组成部分,使之成为一个整体的基础件。常用的夹具体为铸件结构、焊接结构、组装结构和锻造结构,形状有回转体形和底座形等。 ()其他装置 根据加工需要,有些夹具分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等。下图为钻夹具图:5.4定位原理:六位定位原理六、心得体会毕业实习是机械设计制造专业教学计划中非常重要的实践性教学环节之一,其目的是其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识,理论联系实际,扩大知识面;同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道,培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神,也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径,逐步实现由学生到社会的转变,培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能,体验企业工作的内容和方法等。 我生产实习中的几点感悟: 首先、生产实习的顺利进行得益于扎实的专业知识。只有学会自己的专业知识,在这次实习中才游刃有余,才能更好的理论联系实际,从而学到许多实际应用知识。 第二、在工作中要有良好的学习能力,要有一套学习知识的系统,遇到问题自己能通过相关途径自行解决能力。因为在工作中遇到问题各种各样,并不是每一种情况都能把握。在这个时候要想把工作做好一定要有良好的学习能力,通过不断的学习从而掌握相应技术,来解决工来中遇到的每一个问题。这样的学习能力,一方面来自向师傅们的学习,向工作经验丰富的人学习。另一方面就是自学的能力,在没有另人帮助的情况下自己也能通过努力,寻找相关途径来解决问题。 第三、良好的人际关系是我们顺利工作的保障。在工作之中不只是同技术、同设备打交道,更重要的是同人的交往。所以一定要掌握好同事之间的交往原则和社交礼仪。这也是我们平时要注意的。和谐的人际关系,能为顺利工作创造了良好的人际氛围。 经过这的生产实习,我对未来充满了美好的憧憬,在未来的日子,我将努力做到以下几点: 一、 继续学习专业知识,不断提升理论素养。在信息时代,学习是不断地汲取新信息,获得事业进步的动力。作为一名年轻人更应该把学习作为保持工作积极性的重要途径。走上工作岗位后,我积极响应单位号召,结合工作实际,不断学习理论、技能知识和社会知识,用先进的理论武装头脑,用精良的业务知识提升能力,以广博的社会知识拓展视野。 二、 努力实践,自觉进行角色转化。“理论是灰色的,生活之树常青”,只有将理论付诸于实践才能实现理论自身的价值,也只有将理论付诸于实践才能使理论得以检验。同样,一个人的价值也是通过实践活动来实现的,也只有通过实践才能锻炼人的品质,彰现人的意志。从学校走向社会,首要面临的问题便是角色转换的问题。从一个学生转化为一个单位人,在思想的层面上,必须认识到二者的社会角色之间存在着较大的差异。三、 提高工作积极性和主动性。实习期很快过去了,是开端也是结束。展现在自己面前的是一片任自己驰骋的沃土,也分明感受到了沉甸甸的责任。在今后的工作和生活中,我将继续学习,深入实践,不断提升自我,努力创造业绩,继续为社会创造更多的价值。28 设计(论文)专用纸 第 1 页 设计题目:筒盖冲压加工工艺规程及模具设 计 作者学校:昆明理工大学 作者班级:本科 2008 级机械工程及自动化专业 姓 名: 导师单位:昆明理工大学 导师姓名: 导师职称:副教授 设计(论文)专用纸 第 2 页 DESIGN THEME:BARREHEAD OUT THE PROCESSING PROCEDURES AND DIE DESIGN AUTHORS SCHOOL: KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUTHORS CLASS: MECHANISM2008 AUTHOR:CUI LONG FEI TOTORS UNIT: KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY TOTORS NAME: HE YOU YING TOTORS TITLE: ASSOCIATE PROFESSOR 设计(论文)专用纸 第 3 页 摘要 经过漫长的发展岁月,产品设计手段在不断地提高,不断进步,不断成熟。从 最早的手工绘图,到现在的广泛使用计算机辅助设计来进行产品的设计,并且以后 还会有更先进的设计手段出现。本次设计就主要应用了先进的制图软件,如 CAXA、CAD、Pro-e 等。其次,现代模具产业是装备工业中一项技术密集、资本密集、 高投入的产业,是加工设备产业中不可分割的一部分。模具工业的发展必须与国民 经济中的支柱产业相适应,如机械,汽车,电子,通讯,电器,石油化工,建筑。 从支柱产业对模具的需求,我们可以看到模具工业有重要的地位。高精密,高复杂 性,高一致性,高生产力和低消费表明其他加工产品无法跟模具产品相比。在模具 设计中冲压工艺模具设计是一个非常重要的问题。 本次设计主要是通过对圆筒形零件拉伸、胀形的工艺分析与计算,更深一步的 了解模具的组成和应用,并设计其成型过程中需要的模具。本设计采用对角导柱模 架,使用滑动导柱导套导向。 关键词:冲压工艺、模具、圆筒形、拉伸、胀形 设计(论文)专用纸 第 4 页 Abstract After long years of development, product design means has been constantly improving,making progress, continueing to mature. From the earliest hand-drawing, and now the widespread use of computer-aided design for product design, and later there will appear a more advanced design tools. The design on the main application of advanced graphics software, such as CAXA,CAD,Pro-e and so on. Secondly, the modern equipment industry in the mold industry is a technology-intensive, capital-intensive,high input of industry, and it is an integral part of the processing equipment industry. Mold industry and the national economy must adapt to the pillar industries such as machinery, automobile, electronics, communications, electronics, petrochemical, construction. The mold from the pillar industry needs, we can see the mold industry has an important position. High- precision, high complexity, high consistency, high productivity and low consumption of other processed products that can not be compared with the mold. In the die design of cold stamping die design is avery important issue. The design mainly through the cylindrical part of the drawing, bulging process analysis and calculation, deeper understanding and application of the composition of the mold and molding process requires the design of its mold. This design uses diagonal pillar die sets, the use of sliding guide pins and bushings and orientation. Key words: cold pressing, mold, cylinder-shaped, stretching, bu lging 设计(论文)专用纸 第 1 页 目 录 前 言 .1 第一章 绪论 .2 1.1 冲压工艺的特点及应用 .2 1.2 冲压工艺的基本工序及模具 .3 1.3 冲压工艺技术的发展现状及方向 .4 第二章零件的工艺性分析 .9 2.1 对冲压件的工艺分析 .9 2.2 确定工艺方案 .10 2.2.1 判断直径为 34 的圆能否通过胀形成形 .10 2.2.2 毛坯尺寸计算 .13 2.2.3 计算拉深次数 .14 2.2.4 排样方式和利用率的计算 .15 2.2.5 板材的选用 .16 2.2.6 冲压工序性质和工序次数的选择 .16 第三章 模具结构分析 .21 3.1 确定模具的类型 .21 3.1.1 采用弹簧系统提供胀形力 .21 3.1.2 采用橡皮提供胀形力 .22 3.2 零件的定位方式 .23 3.3 卸料力及压边力的计算 .24 3.3.1 压边力的计算 .25 3.3.2 推件力的计算 .25 3.4 弹簧、橡皮的计算和选用 .25 3.4.1 弹簧的计算和选用 .25 3.4.2 橡皮的计算和选用 .26 3.5 模架的类型及精度 .27 第四章 冲压工艺及设计计算 .28 4.1 压力中心的计算 .28 4.2 冲裁力的计算 .28 4.2.1 落料,冲孔冲裁力的计算 .28 4.2.2 胀形冲裁力的计算 .29 4.2.3 拉深冲裁力的计算 .30 4.3 压力机的选用和校核 .31 设计(论文)专用纸 第 2 页 4.3.1 压力机的选用 .31 4.3.2 压力机的校核 .31 第五章 胀形拉深复合模的设计 .34 5.1 凸凹模的形状设计 .34 5.1.1 凸模形式 .34 5.1.2 确定凸模的长度 .34 5.1.3 凸模的压应力校核 .35 5.2 凹模的结构尺寸 .36 5.2.1 凹模的刃口形式 .36 5.2.2 凹模厚度的确定 .37 5.2.3 凹模的周边尺寸确定 .37 5.3 冲裁间隙的计算 .39 5.3.1 冲裁间隙 .39 5.3.2 凸、凹模间隙 C.39 5.4 凸凹模尺寸的计算 .40 第六章 模具零件的结构设计 .43 6.1 导柱和导套 .43 6.2 上、下模座 .43 6.3 模柄 .46 结 论 .48 总结体会 .49 谢辞 .50 参考文献: .51 附录一: .52 附录二: .64 设计(论文)专用纸 第 1 页 前 言 通过对这套模具的设计,把所学的专业知识和在工厂实习的实际经验结合起来, 进行了一次全面的理论与实践的融合。 本套模具采用复合模,复合模是指在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完 成两道以上冲压工序的模具,是一种多工序冲压模。与单工序模相比,主要优点是: 生产效率高; 冲压件精度高。其的缺点是:模具结构复杂,不易制造。适用于 生产精度要求较高的软材料或薄板料冲压件。 通过该次设计,首先进一步培养了独立工作和综合分析问题的能力,提高了解决 冲压工艺模具设计与制造以及冲压工艺生产过程中遇到问题的能力,同时进一步巩 固和加强了在学校四年来学到的专业和相关的知识,为今后在学习和实际工作中解 决问题打下良好的基础。 设计(论文)专用纸 第 2 页 第一章 绪论 1.1 冲压工艺的特点及应用 冲压工艺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, 使材料的内部产生相应的内力。当内力的作用达到一定数值时,材料毛坯的某个部 分便产生与内力的作用性质相对应的变形,使其产生分离或塑性变形,从而获得所 需尺寸及形状的零件。 冲压工艺通常是在常温下对材料进行冷变形加工,且主要采用板料来加工成所 需零件,所以也叫冲压工艺或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方 法之一,隶属于材料成型工程术。 冲压工艺与切削加工比较,具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、产品 尺寸精度稳定、操作简单、容易实现机械化和自动化等优点,特别适合于大量生产。 冲压工艺所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。冲模是将材料(金属或非金 属)批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲 模,批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模,先进的冲压工艺就无法实现。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,只有它们相互结合才 能得出冲压件。 冲压工艺加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数套模具 才能加工成形,且模具制造的精度高,技术要求高,是技术密集形产品。所以,只 有在冲压件生产批量较大的情况下,冲压加工的优点才能充分体现,从而获得较好 的经济效益。 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 设计(论文)专用纸 第 3 页 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 冲压工艺的基本工序及模具 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, 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;分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和 断面质量的冲压(俗称冲裁件)的工序;成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产 生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序,按基本变形方式分离工序又可分为落料、冲孔和切割等。成形 工序则可分为弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形、扩口、缩口和旋压等,即基本工序 还包含有多种单一工序。 在实际生产中,当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时,若用 分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方 案,即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成,称为组合的方法不同, 又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中,在模具的同一工位上同时完成两种 或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中,按照一定的顺序在同一模具的不 同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 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。工作时,坯料在下模面上通过定位零件定位,压力机滑块 带动上模下压,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下坯料便产生分离或塑性 设计(论文)专用纸 第 4 页 变形,从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时,模具的卸料与出件装置将冲 件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来,以便进行下一次冲压循环。 从 20 年代开始,金属制品、玩具和小五金等行业就使用冲床、压机等简易机械 设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件,其中有用于落料、冲孔的“刀口 模子” ,用于金属拉伸的“坞工模子” 。当时各厂使用的冲压设备功率不大,大多还 是手扳脚踏。模具加工除使用少量简陋的通用设备外,以手工为主,故而模具的精 度不高,损坏率大。直到 40 年代初,才出现水压机冷冲模具。 50 年代公私合营后,由于增添了磨床、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,使冷冲模具的精度得以提高。随着产品生产大量使用冲压 机床,19601970 年,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。又由于冷冲模架标准件的出现,使模具设计结构形式多种,精度也由此提 高。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。 硬质合金冷冲模具的使用寿命从原来 3.5 万次跃增到 150 万次以上。由于设计 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,给制作复合拉深 模具提供了方便,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:热处理装配变形修正的繁琐工 艺。模具的光洁度也相应提高一个等级,精度可达到 0.01 毫米。后来各专业模具厂、 模具车间小组已广泛使用线切割机加工制作冷冲模具。 1.3 冲压工艺技术的发展现状及方向 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。 设计(论文)专用纸 第 5 页 (1).冲压成形理论及冲压工艺方面 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,也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种 压新工艺,也是冲压技术的发展方向之一。目前,国内外相继涌现出精密冲压工艺、 软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压 新工艺。其中,精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法,它扩大了冲压加工范围, 目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm,精度可达 IT1617 级;用液体、橡胶、聚 氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺,能加工出用普通加工方法难以加工的材 料和复杂形状的零件,在特定生产条件下具有明显的经济效果;采用爆炸等高能效 成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料 零件,具有很重要的实用意义;利用金属材料的超塑性进行超塑成形,可以用一次 成形代替多道普通的冲压成形工序,这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出 的优越性;无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面 成形的一种先进技术,我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设 备,解决了多点压机成形法,从而可随意改变变形路径与受力状态,提高了材料的 成形极限,同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力,实现无回弹成形。无模 多点成形系统以 CAD/CAM/CAE 技术为主要手段,能快速经济地实现三维曲面的自动 化成形。 (2.)冲模是实现冲压生产的基本条件. 设计(论文)专用纸 第 6 页 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,与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术,各种高效、精密、 数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM 技术也在迅速发展;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。 精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代 冲模的技术水平。目前,50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米,多功能级 进模不仅可以完成冲压全过程,还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制 造出达到国际水平的精度达 2 5 微米,进距精度 23 微米,总寿命达 1 亿次。 我国主要汽车模具企业,已能生产成套轿车覆盖件模具,在设计制造方法、手段方 面已基本达到了国际水平,但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平,模具结 构、功能方面也接近国际水平,但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外 相比还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化 技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技 术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、 数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以 及良好的加工精度和表面质量(主轴转速一般为 1500040000r/min),加工精度一 般可达 10 微米,最好的表面粗糙度 Ra1 微米) ,而且与传统切削加工相比具有温 升低(工件只升高 3 摄氏度) 、切削力小,因而可加工热敏材料和刚性差的零件,合 理选择刀具和切削用量还可实现硬材料(60HRC)加工;电火花铣削加工(又称电火 花创成加工)是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样) , 因此不再需要制造昂贵的成形电极,如日本三菱公司生产的 EDSCAN8E 电火花铣削加 工机床,配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM 集成系统、在线自动测量系统和 设计(论文)专用纸 第 7 页 动态仿真系统,体现了当今电火花加工机床的技术水平;慢走丝线切割技术的发展 水平已相当高,功能也相当完善,自动化程度已达到无人看管运行的程度,目前切 割速度已达到 300mm /min,加工精度可达1.5 微米,表面粗糙度达 Ra=010.2 微2 米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐 标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发 展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装 置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤,使得现场自动化检测 成为可能。此外,激光快速成形技术(RPM)与树脂浇注技术在快速经济制模技术中 得到了成功的应用。利用 RPM 技术快速成形三维原型后,通过陶瓷精铸、电弧涂喷、 消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型 多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺 (分层实体制造 SSM 和熔融挤压成形 MEM)的系统,它基于“模块化技术集成”之 概念而设计和制造,具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工 的主模型为基础,采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产 轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。 (3) 冲压设备和冲压生产自动化方面 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。为了满足大批量高速生产 的需要,目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高 速和数控方向发展,加之机械乃至机器人的大量使用,使冲压生产效率得到大幅度 提高,各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯 机中送入板料毛坯后,在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲,从而大幅度提 高精度和生产率;在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时,一分钟可冲几百片, 并能自动叠成定、转子铁芯,生产效率比普通压力机提高几十倍,材料利用率高达 97%;公称压力为 250KN 的高速压力机的滑块行程次数已达 2000 次/min 以上。在多 功能压力机方面,日本田公司生产的 2000KN“冲压中心”采用 CNC 控制,只需 5min 设计(论文)专用纸 第 8 页 时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作;美国惠特尼公司生产的 CNC 金属板材加工中心,在相同的时间内,加工冲压件的数量为普通压力机的 410 倍, 并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。 近年来,为了适应市场的激烈竞争,对产品质量的要求越来越高,且其更新换 代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求,开发了多种适合不同批量生产 的工艺、设备和模具。其中,无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力 机、激光切割和成形机、CNC 万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在 国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元(FMC)和冲压柔性制造系 统(FMS)代表了冲压生产新的发展趋势。FMS 系统以数控冲压设备为主体,包括板 料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统,生产过程完全由计算机控 制,车间实现 24 小时无人控制生产。同时,根据不同使用要求,可以完成各种冲压 工序,甚至焊接、装配等工序,更换新产品方便迅速,冲压件精度也高。 (4)冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产,已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小 批量生产,冲模零件既具的一定的复杂性和精密性,又具有一定的结构典型性。因 此,只有实现了冲模的标准化,才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化, 从而降低模具的成本,提高模具的质量和缩短制造周期。目前,国外先进工业国家 模具标准化生产程度已达 70%80%,模具厂只需设计制造工作零件,大部分模具零 件均从标准件厂购买,使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高, 分工越来越细,如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等,甚至某些模具厂仅专业化 制造某类产品的冲裁模或弯曲模,这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。 我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展,除反映在标准件专业化生产厂 家有较多增加外,标准件品种也有扩展,精度亦有提高。但总体情况还满足不了模 具工业发展的要求,主要体现在标准化程度还不高(一般在 40%以下) ,标准件的品 种和规格较少,大多数标准件厂家未形成规模化生产,标准件质量也还存在较多问 题。另外,标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。 设计(论文)专用纸 第 9 页 设计(论文)专用纸 第 10 页 第二章零件的工艺性分析 零件图如下: 冲压件图 冲压件技术要求: (1)材料:08F 08F 含碳量为万分之八的沸腾钢 刚强度、硬度很低而塑性、韧性极高,具有良好冷变形和焊接性,正火后切削加工 上可退火后导磁率较高,剩磁较少,但淬透性,淬硬性极低,故冷加工时,应采用 消除应力热处理,水韧处理防止冷加工断裂。 (2)料厚:1.0mm (3)生产批量:大批量 (4)未注公差:IT14 2.1 对冲压件的工艺分析 (1)冲压件形状和尺寸 该零件结构对称,为阶梯状圆筒形,尺寸精度、各处圆角均符合拉深工艺要求,可 以用冲压成形。 设计(论文)专用纸 第 11 页 (2)冲压件精度 冲压件精度与模具结构形式及其制造精度等因素有关,由表 7-3 和表 7-10、表 7-11 知:取所能达到的经济精度为 IT13 (3)生产批量 据介绍,模具制造费用很高,约占冲压件总成本的 10%30%。因此,只要大批量生 产条件下,冲压加工才能取得明显的经济效益。本次的设计为大批量生产,可以用 冲压加工。 综合考虑,该零件可用冲压方法生产。 2.2 确定工艺方案 2.2.1 判断直径为 34 的圆能否通过胀形成形 (1)由冲压工艺学5-1 知: 满足 p=(L-L 0)/ L0(0.70-0.75) 则可以通过一次胀形成形 p-许用断面变形程度 L0-变形区横截面的原始长度 L-成型后加强筋断面的曲线轮廓长度 -材料延伸率 许用 32% L0=(34-15)/2=9.5 L=9.5+32=15.5 p=(L-L 0)/ L0=0.6316 (0.70-0.75) =0.224-0.24 故 p(0.70-0.75) 所以不能一次胀形成功 (2)考虑通过二次胀形是否可以完成成形 设计(论文)专用纸 第 12 页 将一次胀形到可承受的极限尺寸,最大高度为(1.2-2)t=2,距离成形尺寸高度差 1mm,完全在二次胀形许可的范围内,故二次胀形后可以获得要求尺寸。所以直径为 34 的圆可以通过胀形成形,但需要两次胀形工序。 (3)两次胀形中需要注意的问题 两次胀形工序间需加入整形工序,以确保零件的尺寸精度。 为避免工序较多,可以将拉深和二次胀形两道工序合并。 由于两次胀形在不同的模具上,所以需要考虑二次胀形工件的定位的问题; 同时怎样确保胀形时其周边为强区,拉深时其周边又为弱区也是一个问题。 在老师指导和自己的思考下,决定通过构建一个变形减轻孔来解决以上两个 问题。 (4)变形减轻孔 4 设计(论文)专用纸 第 13 页 作用一:定位 考虑到胀形需要二次工序而成,两道工序所用的模具尺寸有所不同,所以在一 次胀形后所获得的具有一定尺寸的零件在下次加工时的定位是一个很大的问题,不 能简简单单的靠凹槽定位。关键的是需要一个准确的定位结构,以防零件侧滑。我 们可以看到成形零件中间有一个 6.2 的孔,可利用此孔做相关构造进行精准定位。 可设计一顶杆与弹簧相连接,利用弹簧的伸缩性,开模时弹簧恢复原长,顶杆 伸出,把一次胀形件通过中间孔套在顶杆上,以此精确定位;在合模时模具压顶杆, 弹簧收缩。 设计(论文)专用纸 第 14 页 作用二:变形减轻 我们知道胀形利用模具强迫板料厚度减小和表面积增大,以获取零件几何形状 的冲压方法。但这种方法是建立在具有强大胀形力的基础上的,被压边圈压死,是 一种理想情况。可实际上力达不到那么大的话,胀形部分的两边是会收缩的,所以 利用来定位的孔不能钻到成型尺寸,以防止毛坯的收缩,孔被拉大,定位孔应小于 成形尺寸如 4,除了定位的作用外还要承受胀形使毛坯收缩的影响,起到变形减 轻的作用,最后胀形拉深等各工序完成后,在钻到要求尺寸 6.2。 设计(论文)专用纸 第 15 页 2.2.2 毛坯尺寸计算 由上图知: 设计(论文)专用纸 第 16 页 12345671 234 956; 13.1458.3;50.)2(80).9;1()423;(8)5.42.;1()(860)1.5;.534.7;lhrlllxrx余 量 ( 其 中 : r=R+ 56712345671(6)2=9.51()8;.( )165.342108xxDlxllxl m) ; 2.2.3 计算拉深次数 据冲压工艺学公式(4-54)得: 设计(论文)专用纸 第 17 页 2211122 2111 1()()84()4-510.93.408(59.0)3.5(9.40)8459.()668137.6.47.3drdrdhrmDtdr hhhhd=查 表 知 : 0.85.94131ntD查 表 知 : 拉
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