轴盖复合模的设计与制造【落料、冲孔、内外缘翻边复合模】【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. 15学士学位毕业设计轴盖复合模的设计与制造 学生姓名:吴乃明 学 号:20054024134 指导教师:代洪庆 所在学院:工程学院 专 业:机械设计制造及其自动化 中国大庆2009 年 6 月专 业机械设计制造及其自动化学 院工程学院姓 名吴乃明指导教师代洪庆论文(设计)题 目轴盖复合模的设计与制造毕业论文(设计)前期工作小结在做毕业设计前期,主要工作是搜集资料并查阅相关书籍并,产品模型实物观察,上网搜集相关信息。具体内容如下:1.搜集资料:由于冲压模具方面的原理与本专业所学内容关联内容很多,为了更好的学习和掌握相关内容,我搜集了,等相关书籍,以供参考。2.上网搜集相关信息:通过互联网,访问相关论坛(中国机械CAD论坛)和搜索引擎,了解近几年冲压模具发展中产生的新技术。毕业论文(设计)中期工作小结有了充分的前期准备工作,中期主要工作是毕业设计主体的制作。首先是认真的阅读相关书籍,学习冲压模具设计的理论知识,产品的相关要求和一些实用信息。其次是毕业论文的编写,在论文中先对冲压模具的造型和设计原理进行阐述,掌握它的设计特点,对设计中的产品如何进行相关的参数设计,以及何这样设计进行了深入的探讨。对产品的整体结构和工艺性能进行了分析,为下一步的改进做好基础。最后是和机械设计制造专业相结合,利用CAD软件绘制设计图纸,更加直观的展现产品的特征和形态。指导教师意见指导教师签名:2009 届本科生毕业论文(设计)中期汇报表填表日期:2009-4-28 黑龙江八一农垦大学毕业设计(论文)开题报告学生姓名: 吴乃明 学 号: 20054024134 专 业: 机械设计制造及其自动化 设计(论文)题目:轴盖复合模的设计与制造 指导教师: 代洪庆 2009 年 3 月 17 日开题报告填写要求1开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册);4有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述:文 献 综 述 随着工业产品质量的不断提高,冲压产品生产正呈现多品种、少批量,复杂、大型、精密,更新换代速度快的变化特点,冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化,随着计算机技术和制造技术的迅速发展,冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计(CAD)、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术转变。(一)冲压成形理论及冲压工艺加强冷冲压变形基础理论的研究,以提供更加准确、实用、方便的计算方法,正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸,解决冷冲压变形中出现的各种实际问题,进一步提高冲压件的质量。研究和推广采用新工艺,如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其它高效率、经济成形工艺等,进一步提高冷冲压技术水平。值得特别指出的是,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,即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成形过程,通过分析数值技术结果,帮助设计人员实现优化设计。(二)模具先进制造工艺及设备模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。随着科学技术的发展,计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合,对其实施改造,形成先进制造技术。模具先进制造技术的发展主要体现在如下方面: 1 高速铣削加工普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数,而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数,高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点:(1)高效 高速铣削的主轴转速一般为15000r/min40000r/min,最高可达100000r/min。在切削钢时,其切削速度约为400m/min,比传统的铣削加工高510倍;在加工模具型腔时与传统的加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高45倍。(2)高精度 高速铣削加工精度一般为10m,有的精度还要高。(3)高的表面质量 由于高速铣削时工件温升小(约为3C),故表面没有变质层及微裂纹,热变形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1m,减少了后续磨削及抛光工作量。2 磨削及抛光加工技术磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点,在精密模具加工中广泛应用。目前,精密模具制造广泛使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹座标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。3 数控测量产品结构的复杂,必然导致模具零件形状的复杂。传统的几何检测手段已无法适应模具的生产。现代模具制造已广泛使用三坐标数控测量机进行模具零件的几何量的测量,模具加工过程的检测手段也取得了很大进展。三坐标数控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、严密的除尘措施以及简便的操作步骤,使得现场自动化检测成为可能。模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素,不易控制的状况,使得模具质量依赖于物化因素,整体水平容易控制,模具再现能力强。(三)模具新材料及热、表处理随着产品质量的提高,对模具质量和寿命要求越来越高。而提高模具质量和寿命最有效的办法就是开发和应用模具新材料及热、表处理新工艺,不断提高使用性能,改善加工性能。1 模具新材料冲压模具使用的材料属于冷作模具钢,是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。目前冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢性能基础上,分为两大分支:一种是降低含碳量和合金元素量,提高钢中碳化物分布均匀度,突出提高模具的韧性。另一种是以提高耐磨性为主要目的,以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。2 热处理、表处理新工艺为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性,必须采用热、表处理新技术,尤其是表面处理新技术。除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法外,近年来模具表面性能强化技术发展很快,实际应用效果很好。其中,化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)以及盐浴渗金属(TD)的方法是几种发展较快,应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗,有着十分重要的意义。(四)模具CAD/CAM技术计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合,形成了计算机辅助设计与计算机辅助制造(CAD/CAM)这一新型技术。CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术,是一项高科技、高效益的系统工程,它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具,使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM能显著缩短模具设计及制造周期、降低生产成本、提高产品质量已成为人们的共识。随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现,以三维造型为基础、基于并行工程(CE)的模具CAD/CAM技术正成为发展方向,它能实现面向制造和装配的设计,实现成形过程的模拟和数控加工过程的仿真,使设计、制造一体化。(五)快速经济制模技术为了适应工业生产中多品种、小批量生产的需要,加快模具的制造速度,降低模具生产成本,开发和应用快速经济制模技术越来越受到人们的重视。目前,快速经济制模技术主要有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、环氧树脂制模技术、喷涂成形制模技术、叠层钢板制模技术等。应用快速经济制模技术制造模具,能简化模具制造工艺、缩短制造周期(比普通钢模制造周期缩短70%90%)、降低模具生产成本(比普通钢模制造成本降低60%80%),在工业生产中取得了显著的经济效益。对提高新产品的开发速度,促进生产的发展有着非常重要的作用。参考文献 1 李大鑫,张秀棉. 模具技术现状与发展趋势综述J模具制造, 2005,(02). 2 赵昌盛 ,朱邦全. 我国模具材料的应用发展J模具制造, 2004,(11).3付宏生.冷冲压成形工艺与模具设计制造M.北京:化学工业出版社,2004 4 赵昌盛.实用模具材料应用手册M. 北京:机械工业出版社,2005,65 张六玲. 国内外模具工业的基本现状与市场预测J. 模具制造 , 2002,(01)6 胡兴军. 我国模具业的发展及改进措施J. 世界制造技术与装备市场 , 2005,(01) 7 洪慎章. 现代模具工业的发展趋势及企业特征J. 航空制造技术 , 2003,(06) 8 周永泰. 模具设计和加工技术的发展方向J. 制造技术与机床 , 2003,(05) 9 李双义.冷冲模具设计M.清华大学出版社J10 薛啓翔.冷冲压实用技术. 北京:机械工业出版社,2006,111冲模设计手册编写组. 冲模设计手册J.北京:机械工业出版社,200612曾霞文,徐正坤.冷冲压模具及模具设计M.长沙:中南大学出版社,200613.骆志滨.模具工实用手册J.南京:江苏科学技术出版社,200014.肖景荣,姜奎华.冲压工艺学M.北京:机械工业出版社,200615.胡世光,陈鹤峥.板料冷压成形的工程分析M.北京:北京航空航天大学出版社,2004 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):主要在原有基础上通过模具的设计合理,改进加工方法,加工精度和工序来提高模具质量。研究的手段是通过CAD/CAXA来进行图纸的绘制。在研究过程中的缺点和不足望老师提出并指正。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告指导教师意见:1对“文献综述”的评语:2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 指导教师: 年 月 日所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日10黑龙江八一农垦大学 本科生毕 业 论 文 ( 设 计 ) 任 务 书 论文题目 轴盖复合模的设计与制造 学院名称 工程学院 姓名 吴乃明 专业班级 指导教师 课题类型 毕业论文(设计)的内容摘要 此次设计主要是围绕轴盖复合模的设计与制造展开的,通过从这个典型的零件,运用落料、 冲孔、拉深和翻边等冲压工序设计冷冲压成形模具。 毕业论文(设计)基本要求及工作量要求 根据给定图纸,对其进行冷冲压技术分析排样图设计,总的冲压力计算及压力中心计算。刃 口尺寸计算,弹性元件的计算和选用,凸模、凹模或凸凹模结构设计以及其他冲模零件的结 构设计,绘制模具主配图,编写设计说明书。 毕业论文(设计)的主要阶段计划(分前期、中期、后期) 前期 方案论证,确定方案,完成调研报告、开题报告和外文翻译; 中期 进行冲压工艺方案及模具结构方案设计;冲压加工工艺草案,冲压模具草图,主要 零部件设计,按学院规定的统一规范化要求撰写设计说明书(完成初稿) ; 后期 审查设计 准备答辩;毕业答辩。 任务下发日期 完成日期 系主任 主管教学院长审批(签字): 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 I 摘 要 本设计分析了轴盖零件的结构工艺性,提出了合理的成型工艺。确定合理的 冲压工艺方案,零件冲压成形的方向和模具结构,并进行了工艺参数的计算,且 对模具的设计、工作过程、装配、调试工艺作了阐述。模具结构合理,生产效率 高,对同类零件的模具设计具有借鉴作用。. 关键词:翻边模;模具结构;工艺;成形 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 II the design and manufacture of the shaftcup gang dies Abstract: This design has analyzed the journal lid components structure technology capability, proposed the reasonable formation craft.The determination reasonable ramming craft plan, the components ramming forming direction and the mold structure, and have carried on the craft parameter computation, also to the mold design, the work process, the assembly, the debugging craft has made the elaboration.The actual production proof, the mold structure is reasonable, the production efficiency is high, has the model function to the similar components mold design Keywords:flangingdie; mold structure; technological process; shaping 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 III 目 录 摘 要 .I ABSTRACT: .II 前言 .VI 1.冲压件的工艺分析 . 1 2.工艺方案的确定 . 2 3.工艺参数的计算 . 3 3.1 毛坯的尺寸计算 . 3 3.1.1 毛坯翻边预制孔的直径 . 3 3.1.2 毛坯的直径 . 3 3.2 排样及材料利用率的计算 . 4 3.3 各部分工艺力的计算 . 5 3.3.1 冲孔力计算 . 5 3.3.2 落料力的计算 . 5 3.3.3 翻边力的计算 . 6 3.3.4 推件力的计算 . 6 3.3.5 卸料力计算 . 7 3.4 计算压力中心 . 7 3.5 主要工作部分尺寸计算. 7 3.5.1 冲孔刃口尺寸计算 . 7 3.5.2 落料刃口尺寸的计算 . 9 3.5.3 翻边的工作部分尺寸计算 . 9 4.冲压设备的选择 . 11 5.模具总体结构的设计 . 12 5.1 绘制模具总体结构草图 . 12 5.2 模具结构的设计,确定结构件的形式 . 13 5.2.1 卸料零件计算 . 13 5.2.2 定位零件的确定 . 14 5.2.3 卸料装置的确定 . 15 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 IV 5.2.4 推件装置的设计 . 15 5.2.5 顶杆的确定 . 15 5.2.6 模柄的确定 . 15 5.2.7 固定板的设计 . 16 5.2.8 垫板的设计与标准 . 16 5.3 模架的选择 . 16 6.模具的动作过程 . 17 7.模具主要零件结构设计的分析 . 18 7.1 冲孔凸模设计. 18 7.2 落料凹模的设计 . 19 7.3 凸凹模的设计 . 19 7.4 翻边成型模的设计 . 20 8.模具图样设计 . 21 9.模具装配与调试 . 23 9.1 对于导柱复合模装配,应以凸凹模作为装配基准件 . 23 9.2 模具装配过程见下页表 . 23 10 结论 . 25 参 考 文 献 . 26 致 谢 . 27 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 V 前言 在冲压生产中,常常将几个单工序冲压过程集中在一副模具中完成,这种在 压力机的一次工作行程中,在一副模具的同一工位同时完成两种或两种以上基本 工序的模具就称为复合模具。 冷冲压是一种先进的金属加工方法,与其它加工方法(切削)比较,它有以下 特点: 1它是无屑加工 被加工的金属在再结晶温度以下产生塑性变形不产生切 屑,变形中金属产生加工硬化。 2所用设备是冲床 冲床供给变形所需的力。 3所用的工具是各种形式的冲模 冲模对材料塑性变形加以约束,并直接使 材料变成所需的零件。 4所用的原材料多为金属和非金属的板料。 冷冲压与其它加工方法比较,在技术上、经济上有许多优点: 1在压床简单冲压下能得到形状复杂的零件而这些零件用其它的方法是 不可能或者很难得到的。如汽车驾驶室的车门、顶盖和翼子板这些具有流线型零 件。 2制得的零件一般不进一步加工,可直接用来装配,而且有定精度,具有 互换性。 3在耗料不大的情况下。能得到强度高、足够刚性而重量轻、外表光滑美观 的零件。 4材料利用率高,一般为 70 一 85。 5生产率高,冲床冲一次一般可得一个零件而冲床一分钟的行程少则几次, 多则几百次。同时,毛坯相零件形状规则,便于实现机械化和自动化。 6冲压零件的质量主要靠冲模保证所以操作方便,要求的工人技术等级不 高,便于组织生产。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 1 - 1.冲压件的工艺分析 由工件图看,该工件需要内外缘同时翻边,翻边高度为 4mm,由计算可知最 大翻边高度为 =5.93mm,由此可知设计翻边时可一次翻边完成,无需拉深。由maxH 于产品批量较大,不宜采用单一工序生产,且不易保证内外缘的同心度。而用级 进模结构复杂。采用复合模可一次完成落料、冲孔、内外缘翻边。 因为该工件是轴对称件,材料厚度仅为 1.0mm,冲裁性能较好。为了减少工 序数经对该工件进行详细分析,并查阅有关资料后,可采用复合模一次压制成形。 该工艺特点是首先进行落料,再冲孔,最后翻边成形 。采用这种方法加工的工件 外观乎整、毛刺小、产品质量较高,而且大大提高了生产效率。所以经分析,决 定设计复合摸来完成此工件的加工。 图 1 零 件 图名 称 : 轴 盖材 料 :数 量 : 大 批 量 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 2 - 2.工艺方案的确定 计算翻边前是否需要进行拉深,这要核算翻边的变形程度,由模具设计手册 查的极限翻边系数: =0.62,则可只允许的最大翻边高度 为:minKmaxHtrDH72.043.12imax 式中 最大翻边高度a D翻边直径 r圆角半径 t材料厚度 则 42.0362.015maxH =5.93mm 零件竖直高度 H=4mm =5.93mmmax 所以翻边时可一次翻边成型,无需进行拉深。 根据以上分析计算,冲压零件需要的基本工序是落料、冲孔、内翻边、外翻 边。 根据以上基本工序,可拟定以下几个冲压工艺方案: 方案一:落料、冲孔同步、内翻边与外翻边同步。方案特点是内翻边与外翻 边同时进行使模具制造复杂,使冲孔凹模与内外翻边凸凹模做为一体,不但节省 材料,也使模具结构紧凑,并提高制造精度。 方案二:落料、冲孔、内翻边与外翻边同步。方案特点是:与第一方案相比 因落料与冲孔分步进行可进小冲裁力,但降低了冲裁速度。 方案三:落料、冲孔同步,内翻边、外翻边分步进行。方案特点是模具制造 比较简单,模具使用寿命较高,但精度低。 分析比较以上三种方案,可以看到选用第一种方案比较合理。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 3 - 3.工艺参数的计算 3.1 毛坯的尺寸计算 3.1.1 毛坯翻边预制孔的直径 =D-2(H-0.43r-0.72t)0d 式中 D翻边直径(按中线计) (mm); H翻边高度(mm),H=4mm; r竖边与凸缘的圆角半径(mm) ,r=1.0mm; t料厚(mm) ,t=1.0mm. D=24mm+1.0mm=25mm 则 =25-2(4-0.431.0-0.721.0)=19.3mm0d 3.1.2 毛坯的直径 按等面积原则,用解析法求该工件的毛坯直径 .可将工件分为圆柱、1/4 球0D 环、圆三个简单几何体,他们的面积分别计算如下: =d(H-r) 1A =3.1437(4-1) =38.727mm =r(d-2r)+4r/22 =3.1413.14(37-21)+41/2 =178.823mm =/4(d-2r)3A =3.14(37-21)/4 =961.16mm 据等面积原则: =38.727+178.3823+961.16321 =1179.175mm 毛坯的面积 A 毛坯=D/4 将 代入上式得:321、 D= 256.07.14rdHd =43.55mm 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 4 - 3.2 排样及材料利用率的计算 排样时工件之间,以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用 是补偿条料的定位误差,保证冲出合格的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚 度,便于送料。 搭边是废料,从节省材料出发,搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹 模,增加刃口磨损,降低模具寿命,并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来 说,搭边值是由经验确定的,下表列出了冲裁时常用的最小搭边值。 考虑到操作方便及模具结构,故采用单排排样设计。由下表 2-1 查的搭边值 =1.5, =1.5.a1 表 3-1冲裁金属材料 手送料 圆形 非圆形 往复送料 自动送料料厚 a1a1a1a1 1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 12 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 23 2.5 2 3 2.5 4 3.5 条料宽度 B= +21.5=43.55+21.5=46.55mm0D 条料送进步距 S= +1.5=43.55+1.5=45.05mm 材料利用率计算: 一个步距内的材料利用率 为: %10BSA 式中: A一个步距内冲裁件面积(包括冲出的小孔在内) (mm) B条料宽度(mm) 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 5 - S步距(mm) 则 %105.435.642dD =57% 分析:由于轴盖冲裁时,产生的结构废料较多,因此轴盖的材料利用率较低。 3.3 各部分工艺力的计算 3.3.1 冲孔力计算 =1.3Lt冲F 式中 : 冲孔力(N) ;冲 L工件内轮廓周长(mm); t材料厚度(mm),t=1.0mm; 材料抗剪强度(Mpa)由手册查得 =300Mpa. L= =3.1419.3=60.602mm0d 则 =Lt =60.6021.0X300冲Fb =23.63KN 3.3.2 落料力的计算 =1.3Lt落F 图 3-1 排样图 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 6 - 式中: 落料力(N) 落F L工件外轮廓周长 mm,由于先落料,后翻边,因此落料尺寸为 毛坯尺寸 43.55,则 L=3.1443.55=136.75; 则 =1.3136.751.0300=53.33KN落 3.3.3 翻边力的计算 内翻力: =1.1t (D- )内 翻Fs0d 式中 s材料的屈服强度,查手册得 s=200Mpa. D翻边直径(mm),D=25mm 毛坯预制孔直径(mm) =19.3mm.0 0d 则 =1.13.141200(25-19.3)=3.94KN内 翻 外翻力: 1.25Lt K外 翻Fb 外缘翻边所需的力(N);外 翻 L弯曲线长度(mm) L=D; t料厚(mm);t=1.0mm 零件材料的抗拉强度(MPa);由手册查得 =380Mpab b K系数,取 0.20.3。 则 =1.253.14371.03800.25=13.79KN外 翻F 3.3.4 推件力的计算 冲推推 FnK 式中 推件力因数,其值由表 22 查得 =0.03推 推K n工件在凹模内的个数,取 n=3 则 3 0.0326.63=1.60KN推 表 3-2卸料力、推件力和顶力因数 料厚/mm 卸K推 顶 铝、铝合金 0.030.08 0.030.07 纯铜、黄铜 0.020.06 0.030.09 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 7 - 3.3.5 卸料力计算 落卸卸 FK 式中 卸料力因数,其值由表 22 查得 =0.02;卸 卸K 则 0.0253.33KN=1.07KN卸 因此,总的冲裁力为: 外 翻内 翻卸推落冲 F =23.63+1.60+53.33+1.07+3.94+13.79 =87.36KN 3.4 计算压力中心 确定压力中心的目的:冲裁模的压力中心就是合力的作用点,为了保证压力 机和模具正常平衡工作,模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机的滑块中 心重合,否则会产生偏心,形成偏心载荷。 轴盖是形状对称的工件,其压力中心位于轮廓图形的几何中心,即:圆心。 对于复杂形状零件或多凸模冲模的压力中心可以用解析法和图解法求解。 3.5 主要工作部分尺寸计算 3.5.1 冲孔刃口尺寸计算 根据表 23 查得冲裁刃口双面间隙 0.065mm, =0.095mm.零件尺寸极限minZmaxZ 偏差 =0.13mm,磨损因数有表 2-4 查得,磨损因数 x0.75. 表 3-3 落料、冲孔摸刃口始用间隙 材 料 名 称 45 T8、T7、 (退火) 磷青铜 (硬) 铍青铜 (硬) 10、15、20、 冷轧钢带、 30 钢板 H62、H68(硬) LY12(硬铝) 硅钢片 Q215、Q235 钢板 08、10、15 钢板 H62、H68(半 硬) 纯铜(硬) 磷青铜(软) 铍青铜(软) H62、H68(软) 纯铜(软) 防锈铝 LF21、LF2 软铝 L2L6 LY12(退火) 铜母线 铝母线 力学性能 HBS190 HBS=140190 HBS=70140 HBS190 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 8 - 600MPab=400600Mb Pa =300400Mb Pa 300MPab 初始间隙 Z厚度 t minaxminaxZminaxZminaxZ 0.1 0.015 0.035 0.01 0.03 * - * - 0.2 0.025 0.045 0.015 0.035 0.01 0.03 * - 0.3 0.04 0.06 0.03 0.05 0.02 0.04 0.01 0.03 0.5 0.08 0.1 0.06 0.08 0.04 0.06 0.025 0.045 0.8 0.13 0.13 0.10 0.13 0.07 0.10 0.045 0.075 1.0 0.17 0.2 0.13 0.16 0.1 0.13 0.065 0.095 1.2 0.21 0.24 0.16 0.19 0.13 0.16 0.075 0.105 1.5 0.27 0.31 0.21 0.25 0.15 0.19 0.10 0.14 1.8 0.34 0.38 0.27 0.31 0.20 0.24 0.13 0.17 2.0 0.38 0.42 0.30 0.34 0.22 0.26 0.14 0.18 注:有*号处均是无间隙。 表 3-4磨损系数 X 非圆形 圆形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 材料厚度 t/mm 零件制造公差 /mm 1 0.160.170.35 0.360.16 0.16 12 0.20 0.210.41 0.42 0.20 0.20 24 0.24 0.250.49 0.50 0.24 0.24 4 0.30 0.310.59 0.60 0.30 0.30 冲孔凸凹模的制造公差由表 2-5 查得: =0.020, =0.025。凸凹 表 3-5 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差 校核: + =0.045 - =0.03mm凸凹 maxZin 因此凸、凹模采用基孔制配合加工方法。 则凸模刃口尺寸 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 18 0.020 0.020 1830 0.020 0.025 3080 0.020 0.030 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 9 - (d+x) (19.3+0.750.13) =19.39 mm凸d0凸 02.02. 圆整后为:19.4 1.3 凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制,保证其双间隙为 0.0650.095mm。 图 3-2 冲孔凸模 图 3-3落料凹模 3.5.2 落料刃口尺寸的计算 查表 2-3 冲裁模刃口双面间隙 =0.065mm, =0.095mm.工件极限偏差minZmaxZ =0.13mm. 落料凸凹模的制造公差由表 2-5 查得 =0.03mm, =0.02mm.磨损因数由表凹凸 2-4 查得 X=0.75 校核: + =0.02+0.03 - =0.03mm.凸凹 maxZin (D-x) (43.55-0.750.13) =43.45 mm凹D凹0 03.03. 圆整后为:43.4 则 落料凹凸模采用基轴制配合加工方法。8.5 凸模尺寸按凹模尺寸配制,其双面间隙为 0.0650.095mm. 3.5.3 翻边的工作部分尺寸计算 内翻孔尺寸为 24 ,尺寸精度 IT11 级。13.0 凸模尺寸计算 =( +0.4)凸dmin0凸 将模具公差按 IT10 级选取,则 = =( ) ,取 = =0.06。凸 凹 312凸凹 把 =24.0mm,=0.13mm,代入上式mind 则 =(24+0.40.13) 凸 06. =24.0506. 圆整后为:24.0 51 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 10 - 由于工件要求内形尺寸,则以凸模为设计基准。间隙取在凹模上 故凹模尺寸为: =( +Z)凹dmin凹0 把 =24mm,=0.13,Z=2.0mm, =0.06mm 代入上式i 凹 则凹模的尺寸为: =(24+0.13+2.0)凹 06. =26.13 06. 圆整后为:26.0 19.3 外缘翻边尺寸 38 0 定间隙 单边间隙为:Z/2=1.0t=1.0mm 则翻边模的间隙 Z=21.0=2.0mm 凸凹模工作部分的尺寸和公差 由于工件要求外形尺寸,则以凹模为设计基准。 凹模尺寸为 =( -0.75)凹Dmin凹0 将模具公差按 IT10 级选择则 =0.1mm凹 把 =38.13,=0.13,代入max 则 =(38.13-0.750.13)凹 1.0 =38.03 1.0 圆整后为:38.0 3. 间隙取在凸模上,则凸模的尺寸为: =( -0.75-Z)凸Dmax0凸 把 =38.13,=0.13,Z=2.0mm. =0.1mm 代入凸 则 =(38.13-0.750.13-2.0)凸 01. =36.0301. 圆整后为:36.0 3.2 图 3-5 凸凹模图 3-4 翻边成型模 图 2-4 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 11 - 4.冲压设备的选择 由于复合模的特点,为防止设备超载,可按公称压力 (1618)压F 选择压力机。模具设计手册末附录 B3 选取公称压力为 250kN 的开式压力机。总F 其与模具设计的有关参数为: 公称压力:250KN 滑块行程:65mm 最大闭合高度:270mm 封闭高度调节量:55mm 工作台孔径:370mm560mm 模柄孔尺寸:40mm 60mm 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 12 - 5.模具总体结构的设计 5.1 绘制模具总体结构草图 模具的结构如图:(如图 5-1) 主要有上模座、下模座、冲孔凸模、落料凹模、冲孔落料翻边凸凹模、翻边 成型模、卸料块等零件组成。 图 5-1 轴盖冲裁复合模 1-下模座 2-导柱 3-卸料板 4-上模固定板 5-导套 6 冲孔凸模 7-上模座 8-垫板 9-落料凹模 10-成型模 11-顶出器 12-推板 13-模柄 14-凸凹模 15-卸料板 16-顶杆 17-下模固定板 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 13 - 5.2 模具结构的设计,确定结构件的形式 5.2.1 卸料零件计算 上卸料采用刚性卸料装置。压力机滑块上的打料横梁通过打料棒、顶板、顶 杆、卸料块将制件从上横中打出。 下卸料是采用橡胶作为弹性元件的弹性装置。 由式计算橡胶的自由高度。 =(3.54)自 由H工 作S 式中 工作行程与模具修模量式调整量(46)再加 1。工 作 =(5.0+1+4)mm=10mm;工 作S 则 =(3.54)10=3540mm;自 由 取 =35mm;自 由 橡胶的装配高度 =(0.850.9)H=29.7531.5mm;2 取 =30mm.2H 卸料弹簧的设计计算: 根据模具结构初定 6 根弹簧,每根弹簧分担的卸料力为: /n=1.07KN/6=178.33N卸F 根据预压力 (178.33)和模具结构尺寸,由模具设计手册附录既表 2-预 6,初选出序号 3438 的弹簧,其最大工作负荷 =330N178.33N1F 弹簧负荷(F)与行程(s)曲线 表 5-1 圆钢丝螺旋弹簧规格 序 号 弹簧外径 D/mm 材料直径 d/mm 节距 t/mm mH/0 自 由 高 度 F/1时 的 高 度受 负 荷 N/1最 大 工 作 负 荷 34 20 3 5.5 25 17.6 330 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 14 - 35 35 24.0 36 45 30.2 37 55 36.6 38 65 43.0 校验是否满足 ,查书附录既负荷行程曲线上图,并经过计算可得以1S总 下数据: 序号 mH/0/1101H)( 预预 3.178FS修工预总 SS 34 25 17.6 7.4 4.0 12.5 35 35 24.0 11 5.8 14.3 36 45 30.2 14.8 7.4 15.9 37 55 36.6 18.4 9.5 18.0 38 65 43.0 22 11.6 20.1 由表中数据可见,序号 37、38 的弹簧均满足 ,但选序号 37 的弹簧最合适1S总 了,因为弹簧太长,会使模具高度增加,37 号弹簧的规格: 外径:D=20mm 钢丝直径:d=3.0mm 自由高度: =55mm0H 装配高度: = - =55-9.5=45.5mm.2预S 5.2.2 定位零件的确定 定位零件的作用,是使条料或毛坯在精冲在确定正确的位置,从而保证冲出 合格的制件,根据毛坏和模具不同的特点,必须采用不同形式的定位装置,冲模 中常见的定位零件有定位板、定位销、挡料销、导料销,侧压板等。 对于带有弹压卸料板的冲模,若采用活动挡料销,在冲件时活动挡料销随凹 模的下行而压入孔内,工作方便,但是要求弹压卸料板较厚,对于弹压卸料板较 薄的板料,如果采用固定挡料销的形式,在凹模的相应位置留出空间,同时满足 冲件要求,而且经济性好,因此选用固定挡料销,参照 GB2866.1181 固定挡料 销 A 型, 材料:45 钢, 基本尺寸:d4, 热处理硬度:HRC43 48。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 15 - 5.2.3 卸料装置的确定 弹压卸料板兼有压料和卸料两大作用,它可在冲压开始时起压料作用,结束 后起卸料作用,主要用于精冲薄料和要求制件平整的冲模中,其弹力可用弹簧或 橡胶获得,也可以通过顶杆安装在下模座或压力机工作台下而的弹顶器或气垫获 得。 弹压卸料板上开孔大小,即卸料孔每侧与凸模保持间隙 C=0.10.2t,t 为材 料厚度。 为保证装配后卸料板的平行度,同一付模具各卸料螺钉的长度 L 及孔深 H 都 必须保持一致,相差不超过 0.02mm. 弹压卸料板受弹簧,橡胶等零件的限制,卸料力小,主要用于料厚在 1.5mm 以下薄件的卸料工作。 5.2.4 推件装置的设计 把制件或废料从装于上模座的凹模中推出来的零件,称为推件装置。推件装 置的推力,可以利用压力机上的打杆在打杆横梁作用下得到,或利用上模内安装 弹簧或橡胶得到. 推件器要在能保证平稳推下制件的前提下,受力点尽量少些, 为使推件力均匀分布,推件要均匀分布,长度一致。因此,在轴盖冲模中选用了 三根长度一致的推件(即圆柱销)均匀分布在圆周上,推出制件。 5.2.5 顶杆的确定 顶杆的作用是在冲裁完毕后,将滞留在凸凹模的制件顶出的机构。 在轴盖冲模中采用 4 的顶杆,因顶力很小,4 的杆足够强度。 5.2.6 模柄的确定 中、小型冲模通过横柄将上模固定在压力机的滑块上,模柄的结构形式较多, 主要有:旋入式;压入式;凸缘式;浮动式。 本模具采用凸缘式模柄。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 16 - 5.2.7 固定板的设计 固定板用于中、小型凸模或凹模固定在模座上,按外形分为圆形和矩形两种, 其平面轮廓尺寸除应保证凸、凹模安装孔外,还应考虑螺钉和销钉孔的定位,厚 度一般取凹模厚度的 60%80%。固定板孔与凸、凹模采用过渡配合(H7/m6) 。压 装后端面磨平,以保证冲模垂直度。 5.2.8 垫板的设计与标准 垫板主要用于直接承受和扩散凸、凹模传来的压力,以降低模座所收的单位 压力,防止模座被局部压陷,影响模具正常工作。模具是否用垫板,根据模座承 受压力大来确定,凸(凹)模支承端面对模座的单位压力为: = PA 式中: P 冲裁力 A 凸(凹模)支承端面面积 小于等于模座许用应力则应在凸(凹)模与模座间加经淬硬磨平的垫板, 垫板厚度一般取 6 12mm,外形尺寸按固定板形状决定。 5.3 模架的选择 根据主要零件的结构、外形尺寸及卸料装置的尺寸。模架选用适用中等精度, 中小尺寸冲压件的后侧导柱模架从右向左送、操作方便。 上模座:L/mm B/mmH/mm=20020035 下模座:L/mmB/mmH/mm=20020040 导柱:d/mmL/mm=22130 导套:d/mmL/mmD/mm=226033 垫板厚度取:8mm 落料凹模的厚度已定为:40mm 卸料板厚度取:8mm 弹簧外露高度:(45.5-13.5)=32mm 模具的闭合高度:35+40+8+8+40+32+1=164mm 所以 =164mm闭H 模具闭合高度满足 +10 -5,故认为合适。min闭Hmax 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 17 - 6.模具的动作过程 工作时,将毛皮条料放入弹性卸料板 3 上,有挡料销定位,上模下行,冲孔 凸模 6 进行冲孔,同时落料凹模 9 完成落料动作,上模继续下行时,翻边成型模 10 与凸凹模 14 进行翻边。滑块运行到下死点,对工件进行整修。冲压工序完毕 后开模,如工件滞留在下模,有橡胶将工件顶出,如工件滞留在上模,有顶出器 顶出。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 18 - 7.模具主要零件结构设计的分析 7.1 冲孔凸模设计 根据冲压件的的形状和尺寸,冲孔凸模采用整体式的直通式(主要由于模具 安装的空间限制而采用直通式) ,截面形状是圆形,刃口形状为平刃。 凸模材料:Cr12MoV 由于冲件形状已决定了横向尺寸和形状,所以在一般情况下,凸模的强度是足够 的,但是,对于特制细长的凸模和板料厚度大的情况,才需要进行压应力和弯曲 应力的校核,检查其危险面尺寸和自由长度是否满足强度要求。 压应力校核公式: 表 7-1 圆形凸模 4t/ mind压 非圆形凸模 F/ A压 弯曲应力的校核: 表 7-2 圆形凸模 非圆形凸模 无导向装置 95 / maxL2dF 425maxL/IF 带导向装置 270 / 1200 式中: 凸模最小直径 (mm)ind T 材料厚度 (mm) I 材料抗剪强度 (MPa) 凸模最窄处的截面积 (mm 2)minA F 冲裁力 T 凸模材料许用压力 (MPa) D 凸圆最小直径 (mm) I 凸模最小截同的惯性矩 (mm 4) 冲孔凸模是直通式最小直径是 19.3mm,进行冲裁的板料厚度为 1mm 。既不属于细 长杆,又不属于板料厚的零件,所以凸模的强度足够不需进行压应力和弯曲应力 的校核。 冲孔凸模的固定方式,采用螺钉吊装固定。直通式凸模为方便固定板型孔的 加工,则采用 M7/h6 的基轴制过渡配合。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 19 - 7.2 落料凹模的设计 凹模是在冲压过程中,与凸模配合直接对冲制件进行分离或成型的工作零件。 凹模的材料选取:Cr12MoV 刃口形式:选用刃口,根据冲裁件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具 体结构决定,采用刃口形式为直通式。 凹模外形尺寸:凹模的外形尺寸是指其平面尺寸和厚度,凹模的外形一 般为圆形和矩形两种。因冲裁件属于中小型工件,故采用圆形凹模。 由于冲裁时凹模受力状态比较复杂,目前还不能用理论方法精确的计算, 必须中和考虑各方面因素,在实际生产中首先采用经验公式确定. 凹模的高度和厚度通过经验公式计算。 凹模高度计算公式: h = kd = 0.3543.55 = 15.24(mm) 凹模厚度计算公式: c = (1.5 2)h = (1.5 2)15.24 = 22.86 30.48 (mm) 式中: h 凹模高度(mm) ( 15mm) k 系数 d 最大直径(mm) c 凹模厚度(mm),( 30 40mm) 由于结构需要选取凹模高度 h = 40 mm,凹模厚度 c = 37.5 mm。 落料凹模的固定方法:采用上模固定板固定,与固定板采用 H7/m6 过渡配合, 上端带台肩,以防拉下。 7.3 凸凹模的设计 复合模中同时具有落料凹模和冲孔凸模的作用的工件零件。 凸凹模工作面的内外缘均为刃口,内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。 因此从强度方法考虑,其壁厚应受最小值限制。凸、凹模壁厚于模具结构有关: 当模具采用正状结构时,内孔不积存废料,胀力小,最小壁厚可以小些;当模具 为倒装结构时,若内孔为直通形刃口形式,且采用下漏料方式,则内孔积存废料, 胀力大,故最小壁厚应大些。 不积聚废料的凸凹模的最小壁厚: 1.对黑色金属硬材料约为工件料厚的 1.5 倍,但不小于 0.7 mm。 2.对有色金属和软材料的工件约等于工件料厚,但不小于 0.5 mm。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 20 - 积聚废料凸凹模的最小壁厚: 目前一般按经验数据确定,倒装复合模的凸凹模最小壁厚列于表 2-7。 表 7-3 倒装复合模的冲裁凸凹模的最小壁厚 料厚 t(mm) 0.4 0.5 0.6 0.7 最小壁厚 a(mm) 1.4 1.6 1.8 2.0 料厚 t(mm) 0.8 0.9 1.0 1.2 最小壁厚 a(mm) 2.3 2.5 2.7 3.2 轴盖冲模采用倒装复合模,冲裁凸凹模内孔有废料积聚,经查表,最小壁厚 为 2.7。由工件图可知,凸凹模的壁厚为 10mm 大于最小壁厚,满足要求。 (如图 2-5) 上部的成型凸凹模属于不积聚废料的凸凹模。故最小壁厚约等于工件料厚。 即:最小壁厚为 1.0mm,凸凹模的壁厚为 2.3mm 大于最小壁厚,满足要求。 (如图 2-5) 7.4 翻边成型模的设计 翻边成型模是凸凹模的一种,故设计与凸凹模相似。属于不积聚废料的凸凹 模,故最小壁厚约等于 1.0mm,成型模的壁厚为 5.0mm 大于最小壁厚,满足要求。 (如图 2-4) 固定方法:采用与落料凹模 H7/K6 的过渡配合,在与上模固定板配合。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 21 - 8.模具图样设计 备料清单 标准件 序号 零件名称 实际尺寸 数量 材料 1 上模座 200200 1 HT200 2 下模座 200200 1 HT200 M1022 3 M850 43 圆柱头内 六角螺钉 M840 4 45 4 卸料螺钉 850 6 45 852 3 844 35 圆柱销 516 3 45 6 挡料销 4 3 45 7 导柱 22130 2 20 8 导套 226033 2 20 9 模柄 4060 1 Q235 10 弹簧 D2055 6 65Mn 11 硬橡胶圈 4018.5 1 硬橡胶 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 22 - 非标准件 序号 零件名称 实际尺寸 数量 材料 硬度(淬火) 1 弹性卸料板 13013013 1 45 2 冲孔凸模 2545 1 Cr12MoV HRC58-60 3 垫板 13013013 1 45 HRC43-48 4 上模固定板 13513528 1 Q235 5 打杆 2095 1 45 HRC43-48 6 落料凹模 7045 1 Cr12MoV HRC60-62 7 成型模 5545 1 Cr12MoV HRC58-62 8 顶出器 3530 1 45 HRC43-48 9 推板 408 1 45 HRC43-48 10 凸凹模 6050 1 Cr12MoV HRC58-62 11 压料器 2010 1 45 HRC43-48 12 卸料板 458 1 45 HRC43-48 13 顶杆 1050 4 Cr6WV HRC50-56 14 下模固定板 9020 1 Q235 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 23 - 9.模具装配与调试 9.1 对于导柱复合模装配,应以凸凹模作为装配基准件 先将装有凸凹模的固定板用螺栓和销钉安装、固定在指定的模座的相应位置 上;再按凸凹模的内形装配、调整冲孔凸模固定板的相对位置,使冲孔凸、凹模 间的间隙趋于均匀,用螺钉固定;然后再以凸凹模的外形为基准,装配、调整落 料凹模相对凸凹模的位置,调整间隙,用螺钉固定。 再安装其它的零件。 安装顺序: 1、组件装配 模架的组装,模柄的装入,凸模及凸凹模在固定板上的组装 2、总装配 先装上模,再以上模为基准装下模 3、调整凸凹模的间隙 4、安装其它辅助零件 5、检查、试件 9.2 模具装配过程见下页表 装配过程: 序号 工序 工艺说明 1、 检查零件及 组件 检查冲模各零件及组件是否符合图样要求,并检查凸凹模间隙的均 匀程度,各辅助零件是否配齐 1、先将模架组装好,即推板 13 放入上模座 7 内型腔,打杆 14 与模 柄 15 的组合体放入上模座里并用螺钉 16 固定。 2、把落料凹模 10、成型模 11 装入上模固定板 4 中,再将其磨平。 将顶出器 12 装入与成型模 11 相配。冲孔凸模 6 有螺钉 18 固定在垫 板上,使其与顶出器 12 配合间隙均匀,并保证其垂直度,打入销钉 17。 3、垫板 8、上模固定板 4 和上模座 7 用内六角螺钉 20 固定连接, 用凸凹模 24 对冲孔凸模 6 和落料凹模 10、成型模 11 初找正其位置, 进行调整,紧固螺钉 20。 4、按上模固定板 4 上的螺纹孔配作上模各零件的螺纹过孔。 2、 装配上模 5、拆开后分别进行扩孔、铰孔,然后再用螺钉连接起来,用压板压 紧,钻销孔,打入销钉。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 24 - 1、在下模座 1 的内型腔放入橡胶 28 和卸料板 26,凸凹模 24 装入 下模固定板 30,保证其同轴度。压料器 25、顶杆 27 装在凸凹模 24 上。 2、将其凸凹模 24、下模固定板 30、压料器 25、顶杆 27 的组合体 与下模座 1、橡胶 28、卸料板 26 的组合体安装,用螺钉 29 固定。 3、合上冲模,使凸凹模 24 的间隙均匀,进行调整。紧固螺钉,用 压板压紧,钻销孔,打入销钉 23。 4、安装弹压卸料板 3,卸料螺钉 22,弹簧 21,进行调整使弹性卸 料板与下模座平行。 3、 装配下模 5、安装其它零件。 1、切纸试冲4、 试冲与调整 2、装机试冲 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 25 - 10结论 本次毕业设计历时三个多月,是四年来规模最大、时间最长的一次设计。此 次设计无论工作量还是涉及到的知识面都很大,需要用广泛的知识进行综合处理 与分析。是对毕业生这四年来的学习成果的考验和总结,同时也让我深深体会到 自身存在的许多不足之处,这也是今后在社会上学习的一种动力,我将会不断地 学习,不断的充实自己。 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 26 - 参 考 文 献 1李和平、吴霞.现代模具行业现状与发展趋势综述J. 2胡兴军.我国模具业的发展及改进措施J. 世界制造技术与装备市场 , 2005,(01). 3赵昌盛,朱邦全. 我国模具材料的应用发展J模具制造, 2004,(11). 4李大鑫,张秀棉. 模具技术现状与发展趋势综述J模具制造, 2005,(02). 5洪慎章.现代模具工业的发展趋势及企业特征J. 航空制造技术,2003,(06). 6洪慎章提高模具企业持续发展的关键措施中国模具信息,2007. 7卢 险 峰 .冲
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