端盖的冲压工艺及模具设计【说明书+CAD】
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冲压纯净的钛板料的可锻模性机械工程学,台湾国立大学,台北10764,罗克克(1964年提出的厘米克秒制电导率单位)2003 年10月20 日标准;2005 年4月12 日接受以修改过的形式;2005 年5月4 日公证摘要由于六角close-packed (HCP) 晶体结构, 商业纯净的钛(CP 钛) 在室温显示低延展性, 并且要求热量活化作用增加它的延展性和可模锻性。在本研究中, 由实验性方法学习了CP 钛板料在vanous 温度的可模锻性. 拉伸测试第一次进行调查CP 钛板料在各种各样的温度下的机械行为。形成极限测试,V 弯曲测试,和拉伸试验测试冲压CP 钛板料在各种各样的温度下的可模锻性。实验性结果表明, 虽然可模锻性被限制以冷形成,但CP 钛板料在室温能形成薄元件。另外, V 弯曲测试表明,在拉拔成型温度可以减少回弹。试验结果获得在本研究中可以帮助设计CP 钛板料冲压模。2005 年Elsevier B.V 版权所有。关键字:纯钛板;可成形性;成型极限;V弯曲;回弹1. 介绍由于它的重量和高强度系数,工业纯净的钛(CP 钛) 是一潜在构件, 并且最近受到电子产业注意。因为它的竞争力和优越表现,CP 钛的主要分解的过程是压制形成。在制造工艺的压制成形之中,冲压CP 钛板料是特别重要为生产薄壁结构组分被使用在电子产品, 譬如笔记本盖子, 移动电话 等。CP 钛板料由于它六角close-packed (HCP) 结构在室温通常显示有限的延展性。虽然可成形性可以在高温下改善,但是一个制造过程总希望在室温下进行。但是, CP 钛多数研究集中于微结构 1-4 , 并且关于CP 钛板料冲压的可模锻性文学研究不是很深入。 在本研究中, 使用实验性方法调查了CP 钛板料冲压的可模锻性。从实验获得的关于CP 钛板料在各种各样的温度范围从室温到300摄氏度的机械性能的结果。另外,CP 钛板料的重要形成的特征, 譬如形成极限, 回弹,和极限拉延比,都要被检测。2. 在各种各样温度下的机械性能测试 应力应变关系是根本信息为金属板的可模锻性的研究。依照以上提到, 在室温CP 钛板料的可模锻性是有限的,可以在拉伸成型温度改善。为了审查品CP 钛物产覆盖在不同的温度的机械性能,拉伸测试执行了在各种各样的温度范围从室温对300 0C 和在0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001/s 之下的不同的张力率, 各自地。拉伸测试标本由JIS 等级1 CP 0.5 毫米制成钛板料厚度准备了根据ASTM 标准。标本被削减沿平面剖面与辗压方向(00), 和在角度450 和900 对辗压方向。标本裁减毛刺沿导线边缘。拉伸测试进行了使用MTS 810 测试机器。因为在高温测试、热化熔炉接通MTS810 测试机器。标本在拉伸测试之前先加热到100, 200, 和300 0C。在测试期间, 温度标本被保持恒定直到样品拉伸到故障。 在本研究中, 工程学应力关系第一次从实验性数据获得,然后是转换成真实的应力联系根据a一Qo(1 +e) 和 e=ln(1十e), a 和s 是真实的重力和真正的张力、Qo 和a 是工程应力, 和工程应变的张力, 各自地。在室温下从样品获得CP 钛真实的应力关系,被削减三个不同取向被显示在图l 。非均质性的行为被观察在图1 。它被看见图1, 00 标本有更高的出产量和a 更大的伸长比标本在其它二个方向, 在伸长上的区别是更加重大的。并且观察它, 0度 样本显示重大工作硬化的产物在标本之中在三个方向。这个结果一致于那获得Ishiyama 等 5 。在起点阶段测试他们发现了滑动变形发生在00 个和900 个方向。在进一步变形阶段期间, 孪生变形快速地增加在00 方向和生产更高的抵抗反对脱臼滑动, 收效按更大的价值在出产量, 工作硬化, 和伸长。CP 的平均屈服应力和伸长钛板料在室温是大约352 MPa 和28%, 各自地。可是那值屈服应力和伸长的值CP 钛板料在室温下不是良好的在一深拉处理比拟碳钢的、他们是可行的因为相对浅的模具产品从那可成形性观点。 图2 显示原物和被扭屈的标本在三个方向。它被注意在图2, 00 标本进行一致的变形在破裂之前, 当900 标本显示一次明显的颈, 和变形 450标本方向在那些其它二个方式之间 为了审查张力率的作用在CP 钛板料的变形, 拉伸测试并且执行在室温在不同的滑块速度之下, 造成不同的张力率的0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001,各自地。真实的应力关系在各种各样的张力率为00 标本被显示在图3 。重要的微量在应力曲线从张力率0.1 到0.001 是注意在图3, 和应力曲线变得接近互相之后。同样观察在拉伸测试趋向为450 个和900 个样本。它表明CP 钛板料稳定的应力应变关系可能是在张力率更小比0.001 之下获得。 CP 钛的真实的应力联系覆盖在各种各样的温度范围从室温对300 0C 为标本00 方向被显示在图4。测试执行在张力率的0.001显示在图4。在图4,上CP 钛板料在高温下有更好的可锻性。测试更低温度的增量得到应力曲线比例。注意在图4 依照样本的伸长不增加从室温对100 0C被观测, 相反, 伸长得到更小当样本被加热 100 0C 。 Fig. 3. True stress-strain relations at various strain-rates (1/s) for 00 specimen at room temperature.但是, 在测试的温度比100 0C更高时伸长变大。更大的伸长在室温是相当异常的。但这种现象唯一发生在00 样本。45度和90度样本,当在测试的温度伸长连续被增加, 显示在图5和图6上, 各自地。在室温发生了更大的伸长在 00 样本也许归结于在室温孪生变形的快速的增量在00 方向, 导致更高的抵抗阻止脱臼滑动, 并且造成更大的伸长。各向异性现象其它索引是塑料张力比率, 即。 r 价值, 被定义作为塑料张力比率在到那的横向方向在厚度方向在a 单轴的拉伸测试。窗体顶端在本研究中, r 价值是样本在室温拉伸测试获得0度, 45度, 和 90度方向。测量r 价值从标本被舒展到20% 是4.2, 2.2, 和2.1 为 00, 450, 和900 个标本, 各自地。从更高的r- 价值表明更好的回火性, 它表示, CP 钛覆盖陈列更好的深图画质量在辗压方向比其它二个方向。并且CP 钛各向异性现象板料再被证实了从重大区别 r 价值。 3. 冲压CP 钛板料的可锻性 除基本的机械性能之外, 审查了CP 钛板料的冲压的可模锻性。在本研究,形成极限测试在室温, 并且V 弯曲测试和圆杯子图画测试在各种各样温度执行了。测试结果被谈论了与CP 相关形成的物产钛覆盖在印记过程中。3.1. 成型极限测试因为Keeler 和Backofen 6 介绍了概念形成极限图(FLD), 1963 年这是 广泛被接受的标准为破裂预言以金属片 形成。确定FLD, 舒展测试是执行为不同的宽度薄钢板样品使用半球型冲床。标本是第一电化学上铭刻以会是的圆栅格扭屈入椭圆在被舒展以后。 工程学张力测量了沿少校和较小轴椭圆被命名少校和较小张力, 各自地。并且他们主要是测量飞机上的张力。 在本研究中, 长方形标本有同样长度的100mm, 但以另外宽度排列从10 到100 毫米在10 毫米的增加, 被测试了。相似与拉伸测试, CP 钛板料被切开了在三个取向对辗压方向, 即, 00, 450, 和900, 为各标本的大小。在测试期间, 标本夹紧了在周围被舒展了对失败在78 毫米半成品冲床。工程学少校和较小张力测量在地点最接近破裂为每个标本被记录了。少校和较小张力是密谋反对互相以主要张力作为纵坐标, 和曲线适合入张力点被定义了形成的极限曲线。图显示这形成极限曲线称形成的极限图。FLD 是一个非常有用的标准为发生的破裂在一个冲压的过程中。 根据早先分析, CP 钛板料能被形成在室温。为了进一步证实它的可行性, 形成的极限测试执行了在室温度。测试结果看出图7 显示形成的极限曲线。看见在图7, 主要张力在曲线的最低的点, 并且是平面张力变形方式, 是0.34 。比较被冷轧的钢或不锈钢, 这数值更低。但是, 为冲压薄产品, 图7显示形成的极限曲线表明CP 钛板料在室温形成的更大的可能性。这有可能在室温用CP 钛板料能制造电子材料。 3.2. V 弯曲测试 因为CP 钛弹性模数比钢要低,回弹是重要的弯曲处理。在本研究, V 弯测试执行了审查CP 钛板料在各种各样温度回弹形成的物产。V 弯测试结果用图8显示 。图8能看见在下模有一个开头角度90度。环烷驱研究那效果的冲头半径接通弹性后效,工具以冲压半径从0.5 到5.0 毫米, 在0.5 毫米的增加, 准备了。CP 钛板料的样本以0.5 毫米的厚度, 长度 60 毫米, 和宽度15 毫米。为增加测试的温度,标本被附寄了在热化熔炉。V 弯测试不使用润滑剂因为摩擦情况有对回弹的无意义作用发生了在V 弯曲测试。弯曲的测试进行了在室温, 100, 200, 和3000C, 各自地。在弯曲的测试以后, 弯的标本角度由CMM 测量了, 和回弹角度被计算了 。Fig. 8. Tooling used in the V-bend tests图9 和10 显示关系在回弹之间并且冲压半径在室温和300 0C, 各自地。看以上两个图, 不管温度变化回弹减少为更小的冲压半径。在弯曲时更小的冲压半径导致更大的塑料变形,因此要减小回弹的作用。在图9 和10负值的弹性后效发生在较小冲头半径的时候。这是因为那板料在V 形状的平直的边被扭屈入形成弧光在弯曲的过程开始, 和装载被应用铺平弧在弯曲处理结果的结尾复合应力分配导致负值的弹性后效 7 。比较两个图,观察, 回弹减少当形成的温度增加不管冲头半径尺寸。它表明那 CP 钛板料不仅有更好的可锻性而且体验较少回弹在形成的高温。我们知道, 回弹是由弹性模数和材料的屈服应力影响的。弹性模数不会随温度变化而变化。而且温度升高CP 钛板料的屈服应力减少,高温是形成回弹减退是因为在更低的温度CP 钛的屈服应力更低。Fig. 10. Relations between springback and punch radius at 300 C for spec-imens of three directions.Fig. 11. Punch and die used in circular cup drawing tests.Fig. 12. Drawn cups at various forming temperatures3.3盘状拉深试验 限制的图画比率(LDR), 被定义作为圆直径的比(Dp) 与冲压直径(Dp) 在一张成功的圆盘拉深处理, 是一个普遍的索引使用描述可模锻性金属板。LDR 的更大的价值暗示更大的图画深度, 即,更好的可锻性 。在本研究中, 冲压和冲模被显示在图11 使用了圆盘拉深测试。测试执行了在室temperatore, 100, 和200 0C, 各自地。在高温下为了进行拉深测试使用加热器。为了获得一个成功的拉深过程。那坯料尺寸和空白座力适当调节除去些缺点比如断裂和皱纹,如果在拉深测试破裂出现, 断开轴心力对更小的价值会被调整直到破裂被消除到没有皱痕发生。当断裂力量的调整没有消除破裂, 减少断裂的方法会被尝试同时避免破裂。拉深试验采取压制皱痕,但是, 在LDR 测试, 空白的大小是并且作为参量确定LDR 的价值除对上述调整的用途之外。从拳打直径是35 毫米, 空白的直径被增加在3.5 毫米的增加从70 毫米对最大的可能的直径为计算价值方便起见 LDR 。MoS2 被使用了作为润滑剂在所有圆杯子图画测试进行在本研究中, 和图画速度是0.2 mm/s。 图12 显示拉长的杯子在各种各样的温度。图12清楚的显示,当形成温度增加时拉拔深度增加。表明这个图形那自动测试设备画的形状拉深成形的在多样的温度是相当不同的。自动测试设备现象变成重要的在较高的成型温度。LDR 、画的深度, 和相关的处理参量的价值被列出在表1 为测试进行在各种各样的温度。它被注意在表1, 所有价值增加当形成的温度增量。但是, 增量 LDR 和图画深度不是那么重大的在范围从室温对100 0C, 但得到大从100 2000C 。注意在表1一大的断裂纹是需要的大的坯料尺寸到是成功地从中提取一较高的温度是。在室温CP 钛板料LDR 的价值是2.2, 与可比较的碳钢, 表明, 冲压CP 钛覆盖在室温是可行的。 4. 结束语 在本研究中调查了由做各种各样的试验。在各种各样的温度CP 钛板料冲压的可锻性的形成。机械性能 CP 钛板料在各种各样的温度第一次被审查了, 并且应力联系被获得从实验表明, CP 钛板料有更高的屈服应力和更小的伸长在室温, 但当板料被加热到300 0C比例减少由屈服应力的增加决定。它是被注意应力联系获得从拉伸测试在室温表明CP 钛板料能被形成入浅组分在室温, 虽然屈服应力是一少许更高的。形成限制CP 钛板料的图被获得在室温不是那么高的作为那些被冷轧的钢, 而是极小值主要张力0.34 并且提供一种最宜的可能性为 CP 钛板料被形成在室温。圆形拉深测试显露, 在室温CP 钛板料有 LDR 价值的2.2, 和成功地拉长的以20 毫米的深度证实CP 钛板料可能被形成入浅组分在室温。但是, 露出的现象显示表明, CP 钛板料负担重要的 各向异性现象在能并且影响可锻性的平面圆形拉深。 调查了在室温度应力联系对张力率的作用。实验性结果表示, 应力联系变得稳定当张力率比0.001 小。在V 弯测试, 实验性结果显露重要信息回弹可能被减少在被举起的形成的温度。弹性后效可以是减少如果使用一较小冲头半径 。实验性结果表明本研究提供根本性形成CP 钛板料模具设计。 鸣谢作者会想感谢全国科学中华民国的委员会为财政支持这研究根据合同第NSC 89-2212-E-002-147,使实验工作成为可能。 参考文献 I P. Jones, W.B. Hutchison, Stress-state dependence of slip in titanium6A1-4V and other H.C.P. metals, Acta Metall. 29 (1981) 951-968.2 G. Haicheng, Orientation dependence of slip and twinning in HCP metals, Scripts Mater. 36 (12) (1997) 1383-1386.3 M.H. Yoo, Twinning and mechanical behavior of titanium aluminides and other intermetallics, Intermetallics 6 (1998) 597巧02.4 J.W. Christian, 5. Mahajan, Deformation twimung, Prog. Mater. Sci.39 (1995) 1-157.5 S. Ishiyama, S. Hanada, O. Izumi, Orientation dependence of twinping in commercially pure titanium, J.扣n. Inst. Met. 54 (9) (1990) 976-984.6 S.P. Keeler, W.A. Backofen, Plastic instability and fracture in sheets stretched over rigid punches, Traps. Am. Soc. Met. 56 (1963) 25-48.7 L. Forcellese, F. Fratini, Gabriella, F. Micari, The evaluation of springback in 3D stamping and coining processes, J. Mater. Process. Technol. 80-81 (1998) 108-112. Fig. 15XX高等专科学校材料工程系 模具设计与制造 专业毕业设计/论文设计/论文题目: 端盖的冲压工艺及模具 班 级: 模具032 姓 名: 卢贝贝 指导老师: 于智宏 完成时间: 2006.5.11 毕业设计(论文)成绩毕业设计成绩指导老师认定成绩小组答辩成绩答辩成绩指导老师签字答辩委员会签字答辩委员会主任签字 毕业设计/论文任务书 题目: 内容:(1)(2)(3)(4)(5)(6) 原始资料:插图清单表格清单表1-1 工作零件刃口尺寸计算表表3-1 模具的装配毕业设计说明书目录端盖的冲孔、翻边、落料、级进摸的设计 摘要分析了端盖的冲压工艺性,详细介绍了级进模排样方案和总体结构设计,阐述了有关零部件的设计计算方法,以及这套模具所采用的工序冲孔、翻边、落料。实践证明, 该模具结构灵活、可靠,能保证产品质量,对此类零件的级进模设计有参考价值。关键词:端盖、冲孔、翻边、落料Abstract Has analyzed the end cover ramming technology capability, in detail introduced the level enters the mold row of type plan and the overall structural design, elaborated closes the spare part the design calculation method, as well as this set of mold uses the working procedure - punch holes, the flange, fall the material. The practice proved, This mold structure nimble, is reliable, can guarantee the product quality, the kind of components level enters the mold design to have the reference value regarding this. Key word: The end cover, the punch holes, the flange, fall the material (毕业设计/论文英文题目) XX高等专科学校材料工程系毕业设计说明书/论文(正文若干页)机械加工工序卡片产品型号零(部)件图号产品名称零(部)件名称共( )页第( )页车间工序号工序名称材料牌号毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速rmin1切削速度mmin1进给量mmr1切削深度mm进给次数 工步工时机动辅助 设 计(日期)审 核(日期)标准化(日期)会 签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期模具典型零件机械加工工序卡(模具专业冲压、塑料模具课题机械加工工艺过程卡(模具专业冲压模具课题适用)机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号产品名称零(部)件名称共( )页第( )页材料牌号 T8 毛坯外型尺寸每个毛坯可制件数每台件数备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件1下料备料车间锯床2锻造 尺寸公差正负0.2锻造车间空气锤3退火锻造车间加热炉4检验锻造车间5刨粗半精加工六个平面单边余量0.3到0.4毫米模具车间刨床虎钳6磨磨上下平面磨两基准到图样尺寸模具车间磨床M7120A7划线划中心线各螺孔销孔线模具车间划线平台8加工加工各孔各螺钉销钉孔与下模座配钻配绞模具车间立钻Z5259铣铣出落料孔洞模具车间立铣X53虎钳10热处理硬度达到62到64热处理车间加热炉11磨精磨上下平面表面粗糙度达到达到图样要求模具车间12划线画出各型孔模具车间划线平台13电加工电火花线切割冲裁型孔模具车间电火花线切割机床HCKX250工作垫板14修整修整型腔模具车间HT8电动抛光机15检验按图样检验设计日期审核日期标准化日期会签日期标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号致谢参考文献河南机电高等专科学校毕业设计端盖的冲压工艺及模具设计.第一章:工艺分析及计算1.1冲压件的工艺分析制件图(1本工件的外形和两个直径为5.0毫米的孔,属于落料、冲孔工序,中间内凹的孔,可采用两种方法冲压。一种是先做浅拉深,然后冲底孔。在进行拉深时,一部分材料冲底面流动出来,另一部分从主板上流动而来,而后者为材料流动的余量,就要增加工件的排样布局,从而造成材料消耗增加。由于拉深的高度不是太大,并且材料较厚,拉深较困难,并且不是太合理。第二种是先冲预孔,再进行冲压。此这属于翻边工序。翻边时材料流动的特点是预孔周围的材料沿圆周方向伸长,使材料变薄;而在径向材料长度几乎没有变化,即材料在径向没有伸长,因此不会引起主板上材料的流动。在排样时只要按正常冲裁设计搭边值即可,可节省材料,所以在设计时,采用第二中方法。1.2冲压工艺方案的确定该工件包括冲孔、翻边、落料三个基本工序,可有以下三种方案:方案一:先冲翻边的预孔,再翻边、冲直径为的孔,再落料。方案二:翻边、冲孔、落料复合冲压,采用复合模生产。方案三:冲孔翻边、冲孔、冲孔、落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单,但需五到工序,五副模具,成本高而生产率低,难于满足中批量要求尺寸也较低,中间半成品较多。方案二只需一副模具,工件精度及生产率都较高,但模具结构复杂,产品出件较难,模具寿命短,模具制造时间长,费用高。方案三也只需一副模具,生产率高,操作安全,不产生半成品,生产率与工位数无关,能完成复杂加工工序。通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案三为。1.3主要设计计算1.3.1.排样方式的确定及其计算设计级进模首先要设计条料排样图,根据制件的形状,应采用直排。这种方式可显著的减少废料,提高材料利用率排样设计共分五个工位:第一工位:冲直径为mm的工艺孔。第二工位:翻边。第三工位:冲直径为mm的底孔。第四工位:冲两个直径为mm的孔第五工位:落料,工件从底孔中漏出。由表查的搭边值a1=2,a=2则:条料宽度b=+*+*mm冲压毛胚面积.*2+(120*3.14*192)/2*2+1/2*24*12*12+20*20*2.mm进距+mm一个进距的材料利用率n*A/b*h*100%=2157.6/72*40*100%=75%模具使用条料,用手工进料,没有设置定位装置。第二工位翻边以后,板料下面形成明显凸包。手工进料时,放在下一工位的凹模中即可。第二和第五工位的凸模设有导正销进行精确定位。在第一和第二工位各设置一个实用挡料销、供条料开始送进的第一、第二工位使用。1.3.2冲压力的计算a:翻边的计算翻边计算有:1计算翻边前的毛胚孔径;2变形程度的计算;3翻边力的计算。 D=D1-2(H-0.43r-0.72T)D_为预冲毛胚的直径D1_翻边后孔中径H翻边高度R_翻边与工件平面的圆角半径T_工件厚度代如数值可得:=26-2(6.1-0.43*1-0.72*2)=26-8.46=17.54mm考虑到翻边后还要冲直径为18的孔,故留有余量,将D孔定为直径为15.校核变形程度.材料翻边过程中是底孔沿圆周方向被拉伸长的过程,其变形量不应超过材料的伸长率,否则会出现裂纹.用变形前后圆周长之比即直径比,表示变形程度.在翻边计算中称其为翻边因数m,即:m=D/D1=15/18=0.83查表5-5可知,允许值为0.72,因此计算出的值m比值大,即设计合理.翻边时不会出现裂纹.翻边力的计算采用以下公式:F=1.1*3.14ts(D1-D)式中F翻边力(N) t_板料厚度(mm) s_材料屈服点(Mpa) D1_翻边后孔径(mm) D翻边前孔径(mm)在计算翻边时,翻边前孔径取实际孔径直径为15mm与翻边后所需孔径17.54mm相比缩小2.54毫米,则直径为18也应缩小2.54毫米翻边后的实际孔径为15.46毫米,故将D1=15毫米,D=15.46毫米代如上式,得:F=1.1*3.14*2*210*(15.46-15) =667.3Nb:落料力的计算按式():tb L_落料冲裁周长t_l料厚b_材料的强度极限通过计算的.,查表的b因此.*78832c:冲孔力的计算:Ltb直径为15的孔的冲裁力F=47.1*2*300=28260N直径为的冲裁力56.25*33912直径为的两个孔的冲裁力15.7*18840总的冲裁力:F=78832+28260+33912+18840+667.3=160511.3Nd:卸料力的计算:FX=KXF式中:KX为卸料系数查表的KX=0.04; F为冲裁力;把上述数据代入FX=160511.3*0.04=6420.452N冲压工艺总力F总=160511.3+6420.452=166931.752N1.3.3压力中心的确定及计算冲裁模压力中心就是冲裁合力作用点,冲压时模具的压力中心一定要与冲床滑块中心重合因此设计模具时,要使模具的压力中心通过模柄的轴线,从而保证模具压力中心和冲床滑块中心重合X0=(F1*X1+F2*X2+F3*X3+F4*X4+F5*X5)/(F1+F2+F3+F4+F5)=(28260*30+667.3*70+33912*110+18840*150+190*78882)/(28260+677.3+33912+18840+78832) =140.32由上述方法计算出压力中心位于第三工位中心线向左30.32毫米处。1.3.4工作零件刃口尺寸的计算在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前,首先要考虑工作零件的加工方法及模具的装配方法。结合该模具的特点,工作零件的形状相对简单,适宜采用线切割机床加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板等零件,这种加工方法可以保证这些零件的同轴度,使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算按分开的加工的方法来计算。1.3.4.1冲孔工作部分尺寸计算查表2-10的间隙值Zmin=0.22mm,Zmax=0.26mm,对冲直径为15、直径18和直径为5采用凸、凹模分开的加工方法,其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下:查表2-12得凸凹模制造公差:参考:凸=0.02,凹=0.02校亥:Zmax-Zmin=0.26-0.22=0.04 T+A=0.02+0.02=0.04 Zmax-Zmin= T+A 满足Zmax-Zmin T+A条件查表213得因数=0.5按式(22):d凸=(dmin+)d18T=(18+0.5*0.2)-0.020 =18.10-0.02d5T=(5+0.5*0.2)0-0.02 =5.10-0.02d15T=(15+0.5*2)0-0.02 =15.10-0.02dA=(dT+Zmin)d18A =(18.1+0.22)+00.02 =18.32+00.02d5A=(5.1+0.22)+00.02 =5.12+00.02d15A=(15.1+0.02)+00.02 =15.12+00.021.3.4.2落料工作部分尺寸的计算零件图中未注公差的尺寸,由书未附录D中查出其极限偏差:48 0-0.62 R100-0.36 R1900.52 R7-0.360查表2-3得因数X为:当0.5时X=0.5当0.5时,X=0.75RA=(R-X)RT=(R-Zmin)RA10=(10-0.75*0.36)+0.020=9.37+0.020RT10=(9.37-0.22) -0.020=9.15-0.020RA19=(19-0.5*0.62) +0.020=18.69+0.020RT19=(18.69-0.22) -0.020=18.47-0.020RA7=(7-0.75*0.36) +0.020=6.73+0.020RT7=(6.73-0.22)-0.020=6.510-0.021.3.4.3翻边部分工作尺寸用于冲孔及翻边的凸模,其圆角半径尽可能用较大的数值,单不应超过下列公式得计算值,即:R=(D-d-t)/2=4.5式中D翻边后孔中径,mmd_翻边预冲孔直径,mmt_料厚,mm翻边凹模圆角半角半径r过小,会影响翻孔高度;过大影响实用性能,当t2时r=(24)t。凹模圆角半径对翻边成形影响不大,一般可取零件的圆角半径。由于翻边时,有壁厚变薄的现象,翻边模单边间隙Z一般小于材料厚度。可由表812选取Z=1.7mmDp=(D0+)Dd=(dp+2Z)式中:dp、Dd凸、凹模直径 凸、凹模公差 D0 竖孔最小内径 -竖孔内径公差dp=(24+0.23)0=24.23 0-0.023mm Dd=(24.23+2*1.7)=27.63+0.020mm工作零件刃口尺寸计算表尺寸及分类尺寸转换计算公式结果备注落料R10R19R7R100-0.36 R1900.52R7-0.360RA=(Rmax-X)+2RT=(RA-Zmin/2)0-RA10=9.37+0.020RT10=9.15-0.020RA19=18.69+0.020RT19=18.47-0.020RA7=6.73+0.020RT7=6.510-0.02冲孔1518515+0.2018+0.205+0。20dT=(dmin+X)0-TdA=(dt+ZMIN/2)+d15T =15.100.02d15A=15.12+00.02d18T =18.10-0.02d18A=18.32+00.02d5T =5.10-0.02d5A=5.12+00.02翻边2424+0.230dp=(D0+)0-PDd=(dp+2Z)+0Dp=24.230-0.023Dd=27.63+0.020孔心距4848+0.5LA=L+/848+-0.5表11第二章 模具的分析2.1模具的整体设计.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知,采用级进冲压,所以模具的类型为级进模。2定位方式的选择该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用的导尺。控制条料的送进步距采用使用挡料销初定距,导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可靠操作工目测来定。.3卸料、出件方式的选择因为工件料厚2毫米,相对较薄,卸料力也较小,故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产,所以采用下出件方式比较便于操作和提高生产率。.4导向方式的选择为了提高模具的寿命和工件质量,方便安装调整,该级进模采用对角导柱的导向方式。2.2主要零部件的设计.2.2.1工作零件的结构设计。.2.2.1.1冲孔凸模的设计因为所冲的孔均为圆形,而且都不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用台阶式,一方面加工简单,另一方面便于装配和更换。其中冲2个5的圆形凸模可选用标准件B形式(尺寸5.1*51)。冲直径为18毫米、15毫米孔的凸模结构见零件图。冲孔直径为的凸模长度:+mm 冲孔直径为15的凸模长度:+ =20+20+14+2 =56mm冲孔直径为18的凸模长度:+mm 2.2.1.2翻边凸模的设计导正销的直边部位,高度为1.2毫米。圆角尺寸R2毫米是翻边工艺的需要。此处若设计为尖角,使材料难以流动导致板料放生撕裂;故选R=2毫米。2.2.1.3落料凸模的设计结合工件的外形并考虑加工,将落料凸模设计成直通式,采用线切割机床加工,与凸模固定板的配合按H6/m5.其总长L可按公式2.9.2计算:L=h1+h2+t+h=20+14+20+2=56mm凸模强度的校验:凸模长度确定后,一般不做强度校核,但对于细长的或冲料后的凸模为防止纵向失稳和折断,应进行凸模承压能力和抗弯能力的校核A承压能力的校核冲裁时,凸模承受的压应力c应小于或等于凸模材料的许用应力c c=F/Acc=/.a对圆形凸模:dmin4t/c=4*300*2/1400=1.7mm 式中: c_凸模承受的压力(MPa) F_冲裁力 A _凸模最小截面积 c_凸模材料许用应力 dmin_最小凸模直径 t_毛胚厚度 _材料的抗剪强度凸模的许用应力决定于凸模的材料的热处理和凸模的导向性.一般工具钢,凸模的淬火至58到62HRC. c=1000到1600MPa.9601.7mm故凸模承压足够.B失稳弯曲应力的校验失稳弯曲应力采用杆件受压的欧拉公式进行校验.由表2_17查的不放生失稳弯曲凸模最大长度为: LMAX270*d2/8840=64 5664 凸模抗弯能里足够.直径为5的凸模是最细的凸模它的承压和抗弯曲能力足够,其他的也足够.2.2.1.4凹模的设计多工位级进模凹模的设计与制造较凸模更为复杂和困难。凹模的结构常用的类型有整体式、拼块式和嵌块式。整体式凹模由于受到模具制造精和制造方法以及成本的限制已不在使用与多工为级进模。因此在本次设计中凹模全部设计成嵌拼式。具体结构见零件图.翻边凹模的侧壁设计为直边,如果凹模设计为与凸模相配合的形状,在下支点使凸、凹模相接触,从而得到校正的作用。则凸、凹模之间的距离就要相当精确。从而第三个是校正,两个工位的凸模高度调整若少有误差,就会使其中一个不其作用,因此第二个工位设计为凸、凹模“不接触”。于在凹模的圆角处材料没有径向流动,对圆角的大小没有要求,设计圆角取值R=1.5毫米.第一到第五工位共用一块凹模板各凹模部位分别设置凹模嵌套。具体的凹模形式见零配图。2.2定位零件的设计翻边凸模和落料凸模下部分别设一个导正销,分别借用直径为15和直径为18的孔作为导正孔。翻边凸模导正销的直边部分,高度为1.2毫米具体图形见零件。2.3.1导料板的设计导料板工作的侧壁应设计成直壁。导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模固定板平齐,这样就决定了导料板的宽度。条料的宽度为72毫米,凹模固定板的宽度为125毫米,导料板的宽度则为26.5毫米,导料板与条料之间的间隙一般为0.030.2毫米,选为0.2毫米,导料板的厚度按表710选择,应为8毫米。导料板用4个M8的螺钉固定在凹模板上。导料板用45钢,热处理硬度为40到45HRC,导尺的进料端安装承料板,其厚度与导料板相同,宽度与卸料板一样,用两个螺钉和导料板联在一起,承料板长为40毫米。2.3卸料部件的设计2.3.1.卸料板的设计卸料板的尺寸为:L=250 mm B=120mm H=20mm卸料板采用45钢制造,淬火硬度为40-45HRC2.3.2卸料弹簧的选择(1):根据模具的安装位置拟选四个卸料螺钉弹簧,有上述可知卸料力为,每个弹簧的预压力为F0FX/n=6420.452/4=1605.13N, (2):根据预压力大于2448.2和模具的结构尺寸,有书附录圆柱形弹簧形弹簧,其最大工作负载F1=17001605.13N2号弹簧的规格为:外径:D=30mm内径:d=2mm料厚:7.8 mm自由高度:40mm2.4模架的设计 模架包括上模座、下模座、导柱、导套冲压模具的全部零件都安装在模架上为了缩短模具制造周期,降低成本,我国一制出标准模架选择模架结构时要根据工件的受力变形特点,胚件定位、出件方式、材料送进方向,导柱受力状态,操作是否方便等进行综合考虑选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑,一般在长度及宽度上都应大30到40毫米模板厚度一般等于凹模厚度的1到1.5倍选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系,冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度,小于压力机的最大装模高度考虑以上因素,该模具采用中等精度,中小尺寸冲压件的对角导柱模架,从左向右进料,操作方便。以凹模固定板周界尺寸为依据,选择模架规格。上模座:L/mm*B/mm*H/mm=250*125*45下模座:L/mm*B/mm*H/mm=250*125*55导 柱:d/mm*L/mm=28*180 32*180导 套:d/mm*L/mm*D/mm=28*110*43 32*110*43模架最小闭合高度:mm模架最大闭合高度:mm垫板厚度取:10mm凸模固定板厚度取:20mm凹模厚度已定:20mm卸料板厚度:14mm模具的闭合高度:H模=45+10+20+20+14+20+10+55=194mm模架的闭合高度小于压力机的最大装模高度210mm2.6冲压设备的选择冲压设备的选择是冲压工艺设计的一项重要内容,它直接关系到设备的安全和使用的合理,同时也关系到冲压工艺过程的顺利完成及产品质量零件的精度,生产效率、模具寿命、板料的性能与规格,成本的高低等一系列重要问题。设备类型的选择要依据冲压零件的生产批量、零件尺寸的大小、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状、精度等要求进行。根据冲压件的大小进行选择,可参照表734选择开式机械压力机。设备规格的选择在选定设备类型之后,应进一步根据冲压件的大小、模具尺寸及变形力来确定设备的规格,其规格的主要参数有以下几个:1) 行程,压力机行程的大小,应保证胚料的方便放进与零件的方便取出。2) 装配模具的相关尺寸、压力机工作台尺寸应大于模具的平面尺寸,应有模具安装与固定的余地,但过大的余地对工作台受力不利;工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利放模具料。 一般开式压力机滑块上有模柄孔尺寸(直径*高度),此时,模具的模柄应当与此想适应。3)闭合高度,冲床的闭合高度是指滑块处于上死点时,滑块下平面到工作台上平面的开档空间尺寸。这个高度即为冲压操作(主要是装卸模具)的空间高度尺寸。显然,冲床的闭合高度要与模具闭合高度相适应。冲床的闭合高度要大于模具的闭合高度,最小闭合高度又要小于模具的闭合高度即: HMI-H1N+10HHMA-H1-5 HMIN_压力机的最小闭合高度模具的闭合高度 H1 垫板厚度HMAX压力机的最大闭合高度如果模具的闭合高度小于压力机的最小封闭高度时,可以用附加垫板达到要求)设备吨位设备吨位大小的选择首先要以冲压工艺所需要的变形力为前提要求设备的名义压力要大于所需的变形力,而且要有一定的力量储备,以防万一;选择的设备吨位一般为.max.考虑以上因素初选选压力机为:开式双柱可倾压力机J2340公称压力:25 0KN滑块行程:75 mm最大闭合高度:260mm连杆调节量:65mm工作台尺寸(前后*左右):370 *560mm垫板尺寸(厚度*孔径):50*210mm模柄孔尺寸(直径*深度):50*70mm最大倾斜角度:30有以上可知,压力机的装模高度H=260-50=210mm压力机的最大闭合高度HMmax=260 mm压力机的最小闭合高度H min=260-50=195195-50+10 H模260-55-5155 H模 215 冲裁的的总压力为166931.752N所选的压力机的压力为250 N即所选压力机较合理。第三章 模具的总装、加工及装配3.1模具总装图通过以上设计,可得如下装配图所示的模具总装图。模具的上模部分主要有上模座、垫板、凸模固定板、凸模等零件组成。卸料方式采用弹性卸料,以弹簧为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、垫板等组成。冲孔废料和成品均有漏料孔漏出。条料送进时采用使用挡料销作粗定距,在翻边凸模和落料凸模上分别安装一个导正销,以作条料送进的精确定距操作者完成第一步冲压后,把条料抬起向前移动翻边凸模上的导正销作精确定距。活动挡料销的位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2毫米,冲压过程中粗定位完成后,当用导正销作精确定位时,导正销上的圆锥形斜面再将条料向后拉回约0.2毫米而完成精确定距。用这种方法定距,精度可达0.02毫米。3.2模具零件加工工艺本副冲裁模,模具零件加工的关键在工作零件、固定板以及卸料板,采用线切割加工技术,这些零件的加工就变的相对简单。落料凹模的加工工艺工程见工艺卡片凹模、固定板以及卸料板属于板类零件,加工工艺比较规范。在此不再重复。3.3模具的装配3.3.1模具安装的一般注意事项 (1)检查压力机上打料装置,将其调整到最高位置,以免在调整压力机时被折弯; (2)检查模具闭合高度与压力机之间的装配关系是否合理; (3)检查上模顶杆和下模打杆是否符合卸料装置的要求(大型压力机则应检查气垫装置); (4)模具安装前应将上模板和滑块底面的油垢拭干净,并检查有无异物,防止影响正确的安装和意外事故的发生。冲模装配是冲模制造中的关键工序其装配质量的好坏,将直接影响冲件质量、冲模技术状态和使用寿命.在装配冲模前应全面了解其工作性能、结构以及制件要求,并按技术要求,模具零件的精度要求等确定装配工艺,提出实现设计的具体措施.模具装配完毕,必须满足规定的装配精度.其中包括各零组、件的相互位置精度,如模架各工作面的平行度或垂直度;运动部件的相对运动精度,如卸料件的工作准确性,导向件的导向正确性,传动的精度;配合精度和接触的精度,如工作件间的间隙大小和均匀性;导向结构的实际配合间隙或过盈,配合面的接触面积大小和分布情况.3.3.2模具的安装据级进模装配的要点,选凹模作为装配基准件,先装下模,再装上模,并调整间隙、试冲、返修。序号工序工艺说明1凸、凹模预配装配前仔细检查凸模形状及尺寸以及凹模形孔,是否符合图纸要求尺寸精度、形状。将凸模分别与相应的凹模孔相配,检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修模或更换。2凸模装配以凹模孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并挤紧牢固.。3装配下模在下模上画中心线,按中心线预装垫板、凹模板导料板;在下模座、垫板、凹模板上,用以加工好的凹模嵌块分别装入与其相应的凹模固定板中,并分别转孔;将下模座、垫板、凹模固定板及各个凹模嵌块、导料板、承料板用螺钉紧固。4装配上模在以装好的下模上放等高垫铁,再在凹模中放入0.12毫米的纸片,然后将凸模与固定板组合装入凹模固定板;预装上模座,划出与凸模固定板相应螺孔并转铰螺孔;用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起,但不要拧紧;将卸料板套装在已装入固定板的凸模上,装上卸料螺钉弹簧,并调节弹簧的预压力,使卸料板高出凸模下端约1毫米;复查凸、凹模间隙并调整合适,紧固螺钉;安装承料板切纸检查,合适后拧紧螺。5试冲与调整装机试冲并根据试冲结果作相应调整。表31设计总结在即将毕业之际,为了在我们现有的知识基础上使我们的水平有进一步的提高,根据教育部门的要求和学校的教学安排,我们进行了这次毕业设计。首先于智宏老师给我们布置毕业设计的题目,对题目给于了认真的分析和安排,使我们能够做到胸有成竹,同时,我到图书馆借阅了许多质料,有了充足的原始材料。其次,在具体设计过程中,我参照例子一步一步地进行,对各步骤进行了详细和深入细致的计算。再次,在大量计算数据和原始数据基础上,进行了归纳总结,绘制出了几张零件图和一张装配图,并写出了设计总结和感想体会。我想,通过我们这次毕业设计,我们对以前的知识有了一定的巩固,同时还学到了新知识,自己的能力得到进一步拔高,我会保存好我的底稿,将来时常翻阅。致谢首先,感谢金杯湘能给我这次实习的机会,使我对自己所学的知识进一步得到了解和巩固,在实习期间生活上难免遇到一些困难,这里的领导都给予解决,在此表示忠心的感谢.在做毕业设计当中也遇到很多知识欠缺的地方,于智宏老师、原红灵老师、杨占尧老师、翟德梅老师给予了很大的帮助.在此表示忠心的感谢!参考文献【1】王孝培主编冲压手册北京机械工业出版社1990【2】陈孝康等实用模具技术手册北京中国轻工业出版社2001【3】翟德梅等编河南机电高等专科学校学报2001年第三期【4】姜奎华冲压工艺与模具设计北京机械工业出版社1995.5【5】冲压模具师手册编审冲压模具设计手册(M)北京 机械工业出版社 1990【6】肖祥芷中国模具设计大典(三)江西科学技术出版社 2002.10【7】李云程主编 模具制造工艺学北京机械工业出版社1997【8】刘建超主编冷冲压与塑料成型加工原理西安西北工业大学出版社 19969王俊彪主编。多工位级进模设计。西北工业大学出版社,199110滨海编著。冲压模具简明设计手册。化学工业出版社,200511模具使用技术丛书编委会编。冲压设计应用实例。机械工业出版社。200012杨占尧主编。冲压模具图册。高等教育出版社。200425
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