冲小孔零件模具设计.doc
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1、贵阳学院毕业设计(论文)目录摘 要IIIAbstractIV1绪论11.1冲压的概念、特点及应用11.2 冲压的基本工序及模具21.3 冲压技术的现状及发展方向32零件的工艺性分析72.1零件的工艺性分析72.2冲裁件的精度与粗糙度82.3冲裁件的材料82.4确定工艺方案83冲压模具总体结构设计93.1模具类型93.2操作与定位方式93.3卸料与出件方式93.4模架的类型与精度94冲压模具工艺与设计计算104.1排样设计与计算104.2计算冲压力及初选压力机以及具体模架114.2.1压力机的初步选择124.2.2对应模具高度的选择124.2.3模架的结构和设计要点124.3压力中心的计算134
2、.4计算凸凹模具工作部分尺寸并确定其制造公差144.4.1落料145冲压模具总体结构及主要零部件的设计185.1模柄尺寸的选用195.2垫板设计195.3凹模板的设计205.3.1凹模轮廓尺寸的确定205.4.卸料板225.5条料横向定位装置 导料板235.6凸模设计245.7凸模固定板285.8侧刃285.9选择紧固件及导向方式295.9.1螺钉规格的选用295.9.3销钉规格的选用305.9.4导正销305.10橡胶的选用316模具的装配和调试326.1装配关系326.2装配工艺特征336.3装配技术要求336.3.1切削加工要求:34致 谢37摘 要模具属于精密机械产品,主要由机械零件和
3、机构组成,模具与相应的成型设备配套使用,可直接改变金属或非金属的形状、尺寸、相对位置和性能从而成为合格的制件。随着国民经济的迅速发展,冷冲压模具行业在日常生活中起着越来越重要的地位。目前激烈的市场竞争中,产品投入市场的迟早非常的关键,所以模具的开发周期显得尤其重要。模具设计是模具制造的基础,合理的设计可降低模具的制造成本,大大缩短模具的开发周期,才能得到想要的制件。本文的主要目标就是构建一个冲压模具设计工艺,使模具制造企业在实际生产中不但可以节省大量的人力、物力、财力,而且可以指导高速加工生产实践,达到提高加工效率,降低刀具费用,获得更高的经济效益。本次设计绘图以cad为主 proe软件为辅
4、是两款专业机械制图软件具有很强的图像处理功能。关键词:模具,冷冲压模具行业,模具设计,机械制图软件AbstractMould belongs to the precision machinery products, mainly by mechanical parts, structure, mould and corresponding supporting the use of molding equipment, can be directly change metallic and non-metallic shape, size, and the relative position
5、and to becomequalified product performance. With the rapid development of national economy, cold stamping mould industry in daily life is playing a more and more important position. At present the fierce competition in the market, products put on the market is very key sooner or later, so mould deve
6、lopment cycles are especially important. Die design is the foundation of mould manufacturing, reasonable design can reduce the cost of the die manufacturing, greatly shorten the development cycle of the mould, can get a product. The main goal is to construct a stamping mould design process, make the
7、 mould manufacturing enterprise in the actual production of not only can save you a lot of human, material and financial resources, and can guide the high-speed processing production practice, to improve manufacturing efficiency, reduce the cost of tools, get more economic benefits. This design by c
8、ad drawing give priority to proe is supplemented by two of professional mechanical drawing software has the very strong image processing functionKeywords: mould , cold stamping mould industry, mould design, machine drawingIV 1绪论1.1冲压的概念、特点及应用冲压即为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,从而使其产生分离或塑性变形,所获得零件(冲压或冲压
9、件)的一种压力加工方法。冲压是在常温下对材料进行冷变形加工,主要采用板料加工成所需要的零件,所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是压力或塑性加工的主要方法之一,隶属于材料成型工程术。 冲压所用的模具即为冲压模具,简称冲模。冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲模,批量生产冲压就很难进行;若没有先进的冲模,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是冲压加工的三要素,只有三者相互结合才能得出冲压件。 与机械加工及塑性加工等其它方法相比,冲压加工在技术方面,经济方面都具有独特的优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高,操作方便,方便实现机械化、自动化。因为冲压依靠冲模和冲压设备
10、来完成加工,普通压力机的行程次数每分钟可达几十次,高速压力甚至每分钟可达数百次上千次,且每次冲压行程就可能得到一个冲压制件。(2)冲压时模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,一般不破坏冲压件的表面质量,模具的寿命较长,所以冲压质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。(3)冲压可加工出较大尺寸范围、形状复杂的零件,小到钟表的秒表,大到汽车纵梁、覆盖件等,且冲压时使材料具有冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。(4)冲压一般不生成切屑碎料,材料利用率较高,冲压件的成本较低。但是,也有一定的限制因素,如冲压加工所使用的模具具有专用性,一个复杂零件需要使用多套模具才能加工成形,且模具的制造需要的精度
11、高,技术要求高,属于技术密集形产品。所以,批量较大的冲压件,才能充分体现出冲压加工的优点。 冲压在现代工业生产尤其是大批量生产中得到了广泛应用。越来越多地的工业部门采用冲压法来加工产品零部件,如汽车、农机、仪器、电子、航空、家电等行业。在这些工业部门中,冲压件都占有相当大的比例,均在60%以上,甚至90%以上。由于冲压件质量轻刚度好正在逐步替代锻造和切削等方法制造的零件所代替。1.2 冲压的基本工序及模具 冲压加工的零件种类繁多,零件形状、尺寸和精度要求各不相同,因而生产中冲压工艺方法也是多种多样。总的来说,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
12、和断面质量的冲压件俗称冲裁件的工序;成形工序是坯料在不破裂条件下产生塑性的变形从而得到一定尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序,按基本变形方式不同又分为冲裁、弯曲、拉深、形四种基本工序,每种基本工序又含许多单一工序。 实际生产中,用分散的单一工序来冲压来生产批量大,尺寸少,公差要求小的制件时是不经济的甚至于很难达到要求,这时需要用集中的方案,即集成两种或两种以上的单一工序在一副模具内完成。按组合的方法不同,又可将其分为三种组合方式。(1)冲压:在压力机的一次工作行程中,模具的同一工位上同时两种或两种以上不同的单一工序在模具的同一工位上完成的一种组合方式。(2)冲压:力机的一次工作行程中,按一定顺
13、序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同工序的一种组合方式。(3)级进:一副冲模上包含复合和级进这两种组合方法的工序。 冲模的结构类型很多。按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模、形模等;按工序组合方式分为单工序模、复合模、级进模等。不论什么类型的冲压模具都可以分成上模和下模两部分组成,上模固定在压力机工作台上,工作时,坯料在下模上由位零件定位,压力机滑块带动上模下压,在模具凸凹模的作用下遍产生分离和塑性变形从而获得一定形状和尺寸的冲压件时,在压力机滑块回程时,卸料机构将废料冲凸凹模具上卸下来,从而进入下一次的冲压循环。1.3 冲压技术的现状及发展方向 随着科学技术的进步和工业生产的发展
14、,新技术、新工艺、新设备、新材料都不断出现,也因此促进了冲压技术的更新与发展,其主要表现和发展方向如下:(1).冲压成形理论及冲压工艺 冲压成形理论是冲压技术的基础。如今,国内外都很重视冲压成型理论的研究,在许多方面也取得了很大的进展随着理论的进一步完善和计算机技术的发展,国内外都已开始应用计算机模拟技术进行模拟,利用有限元等值来的分析方法来模拟金属的成型过程,再根据分析的结果来预测这一工艺方案的可行性和可能出现的质量问题,从而通过修改相关参数来实现工艺及模具的优化设计,这一技术既节省了费用也大大缩短了模具的设计制造周期。 提高生产率降低成本也是冲压技术的发展方向之一,如今国内外都已出现各种精
15、密冲压工艺、高能高速成形工艺等即高效又经济的新的冲压工艺,其中精密冲裁就是提高冲裁质量的有效方法,如今精密冲裁加工的厚度可以达到25mm,用液体、橡胶、聚氨酯等作为柔性凸凹模的软模成形工艺,这样能加工出普通方法很难加工的材料和复杂形状零件;高爆等高能效的成形发放有利于加工各种尺寸、形状复杂、小批量、高强度和较高精度的板料零件;超塑成形可以利用一次成形来代替多道普通的冲压成形工序,对复杂大型板料零件有很突出的优越性;无模点成形工序利用可调高度的凸模群体来代替传统凸模板料曲面成形的一种先进技术,目前我国已解决了多点压机成形方法,可以随意改变变形路径和受力状态提高材料的成形极限,同事也利用反复成形技
16、术消除材料内的残余应力,从而实现无回弹成形。(2.)冲模的设计制造正朝着两方面发展:1、向着高效、高精度、高寿命和多工位多功能的方向发展,与此同时也带动了新材料心热处理技术和各种高效、精密、数控自动化模具加工机床等设备和CAD/CAM的迅速发展。2、为了适应生产的需要各种简易冲模和制造技术也得到了迅速的发展,如薄板冲模、钢带冲模、聚氨酯橡胶冲模等。 目前,效的多工位及多功能级进模等代表了现代冲模的技术水平,如今,50个位以上的级进模的进距精度达到了2微米,多功能级进模在完成冲压全过程的同时,还可以进行焊接和装配的工序,我国自行设计的已经达到了国际先进水平进距精度已达到了3微米,总寿命达到了一亿
17、次。对于汽车模具企业在制造方面也已基本达到了国际先进水平、在精度和周期、成本方面与国外相比还稍稍存在差距。 模具制造技术正在向一个全新的方面发展,计算机技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、融合形成现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削以抛光技术、数控测量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和好的加工精度(主轴转速一般为1500040000r/min),加工精度可达10微米,最好的表面粗糙度Ra1微米),与传统切削加工相比具有温升低切削力小,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可实现硬材料(60HRC)
18、加工;电火花铣削加工以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工,不再需要制造昂贵的成形电极,像三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床,置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、等,体现了当今电火花加工机床的技术水平。走丝线切割技术的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微米。模具软件的功能模块比较安全,同时各功能模块采用同一数据模型,以实现信息的综合管理和共享,从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程,达到实现最佳效益的目的,顺应这一思想发展较好的软件有,英国Delca
19、m公司的系列化软件,集成化程度较高的还有Proe/ENGINEER、UG和CATIA等,国内有上海交通大学金属塑性成形有限分析系统和冲裁模系统,北京北航海尔软件有限公司的CAXA系列,吉林金网格模具工程研究中心的冲压模系统等。传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代生产和集成化技术的要求,模具设计、分析、制造的三维画、无纸化要求新一代模具团建以立体的、直观的感觉来设计模具,所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的ACE分析,模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息管理与共享。随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化,以及计算机软硬件技术的迅猛发展,网络使得在模具行业
20、应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要,也有可能。(3) 冲压设备和冲压产自动化方面 冲压设备具有良好的冲压性能是生产技术水平的基本条件。为满足大批量高效生产的的需要,冲压设备也向着多功能、多工位、高速和数控等发面发展,同时机械臂和机器人的大量使用,使冲压生产效率得到大幅度提高,各式各样的冲压自动线纷纷投入使用。比如数控四边折弯机中松日坯料,在计算机程序控制下便可完成四边弯曲,大幅度提高精度和生产率;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,材料利用率达97%;公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数达2000次/min以
21、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
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- 小孔 零件 模具设计