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毕业设计模具设计
程学院专接本
毕业设计说明书(论文)
陆宝山
指导者:
评阅者:
2014年4月南京
摘要
由于当代计算机技术和制造技术的飞速发展、不断提高的工业产品质量,冲压模具设计与制造技术正在转变成由手工设计、依靠人工经验和传统的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。
本次毕业设计以垫片为研究对象,通过CAD绘图,来设计了模具主要工作零件和模具的总装配图。
本次设计的模具将落料、冲孔两步工序集成在一起进行,具有操作方便、一次成形、生产效率高的特点;计算合理的凸凹模间隙、设计最佳的模具设计结构并且完成对工件的加工;研究了零件冲压复合模具的整体结构及其工作原理。
为保证冲裁件的加工质量,对复合模具加工中会出现的问题,以及冲裁件的质量进行了详细的分析和处理方案。
本次设计的思路对其他类似冲裁
零件提供了参考价值
在本次毕业设计中,利用CAD软件对模具进行设计,是一次对曾经学习过的知识的全面总结和使用,是加强和加深各种理论知识熟练运用的实践过程。
关键字:
冲压模具垫片复合冲裁模CAD
SUMMARY
Withtherapiddevelopmentofcomputertechnologyandmanufacturingtechnology,theindustrytoimprovethequalityofthe
products,stampingdiedesignandmanufacturingtechnologyisbyhanddesign,relyonartificialexperieneeandconventionalmachiningtechnologytothecomputeraideddesign(CAD),CNCmachining,CNCmachiningisthecoreofthecomputeraideddesignandmanufacturing(CAD/CAMXechnicaltransformation.
Thegraduationdesigningasketastheresearchobject,CADdesignedcompoundblankingdiebasedontheassemblydrawing,themainpartsofthedieandmould.Thedieblanking,punchingthetwo
stepprocessisintegratedtogether,hastheadvantagesofconvenient
operation,amolding,highproductionefficiency;
choosingproperconvex
dieandtheoptimumdieclearanee,diestructuredesign
and
finishmachining;Studyonthepartsstampingcompound
diestructureand
workingprocess.Inordertoensuretheprocessquality
of
blanking,theattentionpointsofcompositemolddesign
andprocessingin
engineering.Thedesignprovidesthebasisofthestudyandrefereneevalue
forothersimilarpartsblankingprocess.
Inthisgraduationdesign,tomolddesignusingCADsoftware,is
aknowledgeofthecomprehensivesummaryandthepracticeprocess,isto
consolidateanddeepentheknowledgeoftheflexibleuseofvarious
theories
Keyword:
StampingdiesGasketCompoundDieCAD
摘要
SUMMARY
第1章引言
第2章零件的工艺性分析
2.1工件情况
2.2工件的工艺分析
2.3确定工艺方案
第三章主要数据计算
3.1排样方案的确定及计算
3.2冲压力的计算
3.3选用压力机及其校核
3.4工作零件刃口尺寸
3.5模具凸、凹模及凸凹模尺寸及计算第四章模具结构及模具零件设计
4.1模具类型及缷料方式分析........
4.2定位方式与送料方式的选择...
4.3导向方式和模架选择
第五章模具总装图
第六章模具材料的选用与冲裁质量分析
6.1模具材料选择
6.2冲裁质量分析
总结
参考文献
致谢
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9
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14
17
20
20
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25
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30
31
第1章引言
在现在的社会中,现代科学技术发展势头凶猛,在现代日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,都和模具有着不可磨灭的联系。
模具的形状、加工质量和精度,决定了这些工具、产品和零件的各种要求和尺寸、精度。
根据各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具的种类也是各种各样,最普遍的有铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。
随着中国加入WTO制造业的大方向也在向中国发展,模具产业有望迎来极大的增长。
与其他行业相比,模具专业的从业人员的价值会随着从业年限和经验的积累而不断提升,是一个真正的“越老越值钱”的行业。
模具制造具有很多种形式、有复杂,也有简单的,但是他的适用性和实用性都是首屈一指的,故而模具工业被称之为“帝王工业”。
模具是最基本的工艺设备制造业,其主要作用是改变、控制和限制材料,来形成所需要的形状,用模具来制造零件,生产效率会得到极大的提升,产品质量也会随之得到改善,同时也在低消耗、低成本中脱颖而出。
国民经济的最基本行业是模具制造行业,是国际上公认的一个重要产业。
通过模具生产技术水平的高低就可以看出一个国家制造业水品的高低,它是产品的质量,效益和新产品的开发能力的风向标。
振兴我国的模具工业的发展,正在渐渐地的被广大人民所关注。
早在1989年3月颁布的《关于当前产业政策要点的
决定》中,中国政府将机械工业技术改选序列的第一位列为模具。
模具工业不仅是高新技术产业的一个重要组成部分,也是高新技术产业化的
重要领域。
在机械,电子,轻工,汽车,纺织,航空,航天等工业领域里,模具行业已经占据了很大的地位,是这些产业赖以生存的装备,这些领域中60%~90%
的产品的零件,组件和部件的生产加工都是由模具工业来完成的。
市场的供需决定了模具制造的重要性,比如说以模具行业的最大市场汽车,摩托车行业为例子。
在工业化的国家,汽车这个市场在整个模具市场拥有一半左右的市场。
汽车工业在我国总体上保持了良好的发展势头,汽车的零部件,经济
型轿车和重型汽车,汽车模具都是汽车行业的重头,已在明确在汽车工业产业政策中。
由于汽车车型的不断增加,往往一种汽车车型的模具就需要几千副,价值
高达上亿元。
为了满足市场的需求,汽车在换型时,大概80%左右的模具设备室
14
需要更换的。
中国摩托车产量位居世界第一,据统计,在中国摩托车上共有种排量、80多个车型、1000多个型号。
一辆摩托车的零件大概2000种,共计5000多个,要用到模具生产的零件有一般。
一个型号的摩托车生产需要总价值1000万元的1000多副模具。
在其他行业,如家电装饰建筑,电子、日用品、通讯行业等,也有一个庞大的模具市场。
在如今这个信息化的时代,竞争异常激烈,原地踏步等于退步,我们要在模具这里得到好的成绩,我们就要做到最好,做到走在别人前面。
抓住机遇,不要放弃任何机会,发扬创新精神,提高模具水平,赶上大国的水平并且超越他,融入国际市场,所以,我们有两个方面要高度重视;
一:
政府部门要加强对模具行业的重视,出台一些政策来扶持我国的模具行业的发展。
国际上的模具大国,在模具行业发展初期,政府都对他们提供了很大的援助和支持。
就中国实际情况看,对于国内没有能力生产的需要进口的精密模具生产设备,应该降低税收,对模具行业进行有优惠的政策,让国外高端模具制造设备同中国多多做出交流。
二:
市场在发展,模具行业也不能落后,在如今材料多样化的时代,对模具的要就越来越高。
为了满足市场的要求,我们不仅要改善现有的模具制造水平,还要努力创新,发展新型的模具制造形式,来跟上时代的潮流。
在科学发展观指导下,国内模具企业正在茁长成长。
做好十分的努力,打好基础,做足功夫,在未来的模具行业创造一片天地。
走新型的发展路线,摒弃旧观念,早日与模具大国走到同一条起跑线。
第2章零件的工艺性分析
2.1工件情况
如图1-1所示零件,零件带有冲孔和圆弧,尺寸较大其生产要求如下:
生产批量:
大批量生产(未提出,设计中按照大批量生产设计)
材料:
Q235
材料厚度:
2mm
60
Q乂
图2-1零件图
2.2工件的工艺分析
2.2.1零件的尺寸精度分析:
测量最大
如图所示的零件图,该零件具有对称的外形尺寸,有弧形和圆形,
点距离为80x20,都没有标注公差,则用IT14即可满足制件的精度要求,所以使用一般精度的模具也可以满足零件的尺寸精度要求。
2.2.2零件结构工艺性分析:
零件形状结构很简单、对称又规则,普通冲裁就可以满足加工条件,经济实用,加工简单。
2.2.3零件材料分析
零件材料为Q235钢,表示钢的屈服强度不低于235MPa旧牌号叫做A3钢。
是普通结构钢中的“大路货”,是国产钢材中应用最为广泛的钢。
它的特点是,塑性好,适合于制作各种型材,如板材、角钢、槽钢、工字钢等;同时它的焊接性能优良,适合于制造各种焊接结构。
综合以上分析,得到最终结论:
该制件可以用冲压生产的方式进行生产。
2.3确定工艺方案
2.3.1工艺方案
由零件图可知,该制件有外形落料和内孔两种冲压工艺,设计模具时可以采用两套单冲模的组合或者复合模、级进模进行制件加工。
如果采用两套单冲模设计,则要考虑第二套模具中工序件的定位问题;如果采用级进模,制件产量又达不到经济性要求,制件从使用上也需要保证内外一次性成型,所以,在设计上采用复合模进行加工。
2.3.2确定工艺方案.
该冲裁件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用的冲裁方案有单工序冲裁,复合冲裁和级进冲裁三种:
方案一、单工序模具:
这类模具适合中批量的零件的制造,但是如果采用单工序模,需要用到的模具数量很庞大,生产效率也低,费用比较高,不合理;
方案二、:
复合模具:
适用性很高,加工出来的零件精度和平直度都不错,生产效率很高,结构也不是很复杂;
方案三、级进模:
主要适合大批量生产的零件、冲裁精度很高,冲裁件孔与孔、孔与边缘尺寸较小时使用,模具结构复杂。
综上所述可选方案二复合模。
第三章主要数据计算
3.1排样方案的确定及计算
排样的确定:
排样是指需要冲裁的制件在条料板或者带料板上的放置方法,合理的排样方
法,可以简化冲裁顺序,提高冲裁件的质量,提升模具寿命,最重要的就是,可以提高材料的利用率和提高生产效率。
该制件尺寸比较大,结构和能简单,所以,采用单排直排的排样方案比较合适。
根据直排的排样方式以及制件的规则形状,我们选用第一种和第二种都可以,最后决定的因素还是原材料的宽度,所以这个设计任意选用了一种,即第二种。
附图:
图3-1
图3-1排样
搭边值的确定:
通过《模具设计手册》查得:
制件厚度为2mm寸工件间搭边最小值ai=1.2mm,
沿边搭边最小值a=1.5mm经取整搭边值均取1.5mm所以送料步距h=80+2=82(mm);条料宽度20+2+2=24(mm);已知制件面积如图3-2
图3-2制件面积
通过三维图的直接测量得到制件面积S=1229.89mm。
一个步距的材料利用
率为:
n=S/(Bh)>dOO%=1229.89/(2仆82)咒100%62.5%
3.2冲压力的计算
在一次完整的冲裁过程中,冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。
选择压力机、设计冲裁模和校核模具强度都是以冲压力为基础的。
冲裁力是冲裁时材料对模具的最大抵抗力,它的变化时随着凸模进入板料的深度进行变化的。
通常说的冲裁力是指冲裁过程中的最大值,它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。
用普通平刃口模具冲裁时,冲裁力F—般按下式计算:
F=KLit
式中
F—冲裁力(N)
—系数,模具间隙值的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数,一般取K=1.3。
—冲裁周边长度(mm;
T--材料抗剪强度(MPa。
卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的,在
选择设备的公称压力或设计冲模时,应分别予以考虑。
影响这些力的因素较多,
主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。
所以要准确地计算这些力是困难的,生产中常用下列经验公式计算:
式中
刃壁高度;
n—同时卡在凹模内冲裁件(或废料)数,n=h/t(h为凹模洞口的直
t为板料厚度)
K推、K缷、K顶--分别为卸料力、推件力和顶件力系数,如图3-3所
示:
II
冲裁材料<
1
纯亂寒肝
1
002003〜。
1
铝,證合金40寸003〜00帀
1
材料犀度
mm
〜0-2
1
006〜0一075心0.201右
>0.1~05卫
>0.5〜2,5+^
0.0065+^0.08+、
0Q4〜0,05*^0050+^002
>25〜右52
>652
003〜Q04-'0Q40P0'.05^'
0.03*-'0'.02540'.03*'
图3-3
根据上述进行综合计算
测量外边总长度为184.57mm如图3-4
图3-4外边总长
测量内周总长度为43.98mm如图3-5:
画中心之间的距离:
59.3inm距离:
59.90111m
DiltiX:
SS.SOnn
DMgT:
000mm
Dd.t也Z:
0.OCw
总廉度o.aeiw
图3-5内周总长
3-1
落料
得到了需要冲裁边界的长度,就可以进行冲压力的计算,冲压力的计算见表
已知制件外边(落料)周长L=184.57m(由零件图测量)
(由零件图测量);t=368MPa;t=2mm;K=1.3
;内部周长L=43.98mm
类别
计算过程
结论
表3-1冲压力的计算
F=KLtt=1.3*184.57*368咒2"77(kN)
177kN
模具采用弹性卸料和逆出卸料等方式,K缷=0.025~0.06;K顶=0.06;K推=0.05
卸料力
1=缷=K卸F冲=0.03x177=5.31(kN)
5.31kN
推料力
1=推=nK推F冲=3x0.05x42=6.3(kN)
6.3
kN
由于本套模具使用弹性卸料版卸料,所以总冲压力的计算公式为:
(kN止23tf
F总=F冲+F推+F缷=177+42+5.3+6.3=230.6
3.3选用压力机及其校核
援用一台合适的压力机,要考虑很多的方面,生产批量的大小、制件的几何形状尺寸还有精度。
331压力机的选用
比如要完成的冲裁工艺性质、开放式曲柄压力由于成本低,可以从三个方向的优势来进行操作,虽然他的刚度比较低,但在应用于中小型冲压件,折弯件,拉伸件的生产中,占据很有利的位置。
封闭曲柄压力机的优势
是刚性好,精度高,但是操作不是很方便,主要是用于大中型制件的生产。
动曲柄压力机有两个滑块,压边可靠,易于调整,用于大中型绘制更复杂的零件生产。
。
综合考虑,米用开式曲柄压力机。
根据总的冲压力(23tf)结合工厂实际生产条件,确定采用扬州锻压机厂生
产的JL21-45A-SM压力机。
其主要参数如下:
公称压力:
450kN(60tf)
滑块行程:
11.5~100mm最大封闭高度:
270mm工作台尺寸:
870mm
3.3.2压力中心
因为该制件的形状简单,左右对称,所以该制件的几何中心就是压力中心。
如图3-6所示:
3.4工作零件刃口尺寸
凸模和凹模的刃口尺寸和公差,对冲裁件的尺寸有着决定性的影响。
凸模和凹模的刃口尺寸和公差也是控制着合理间隙的重要因素。
冲裁变形的规律、冲裁
件的尺寸精度要求、模具磨损和制造特点是确定凸模和凹模刃口尺寸的公差的决定性因素。
加工方法的不同,刃口尺寸的计算方法也是有所不同的,不过,基本上可分为两类:
(1)按凸模与凹模分开来加工:
圆形或者简单地、规则形状冲裁件的凸模和凹模可以用分开加工法来加工,因为冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单,可以保证高精度,所以采用分别加工。
要分别标注凸模和凹模刃口的公称尺寸和制造公差(凸模5凸,凹模屜)。
为了保证初始间隙值小于最大合理间隙Zmax,必
须满足,如图
II
P
Znax
Gin
■m
图3-7
如果不成立就更改为,
右凸兰0.4(Zmax—Zmin6凹兰O.qZmax—Zmin
进行修改调试。
也就是新制造的模具应满足,
6凸+6凹+Zmin=Zmax
Zmin〜Zmax是制造的模具间隙允许变动范围。
(2)按凸模与凹模配作法加工:
对于一些复杂形状的冲裁件就要用到这种
配作法。
这种加工方法的特点是可以保证模具间的间隙,工艺相对来说比较简单,不必校核6+厲兰ZmaxtZmin的条件,并且还可以放大基准件的制造公差,使制
造容易。
查模具设计手册确定初始双面间隙值Zmax、Zmin的值:
Zmax=0.246mm
Zmin=0.360mm
基本尺寸玄
凸模制适公差卫
M模制造公差心
基本尺寸护
凸模制造公差心
凹模制造公差心
W18^
0.価Q
0.Q23
>130"260^
0.032
0.04缺
0.023
0.05"
>30"so--'
0,0洽
0,0畑
>360>00*^
0.043
0,060*^
>80^1
0.025^
0.035^
0.070P
0.032
0.m
图3-8规则形状冲裁时凸模、凹模的制造偏差
单位(mm
Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.126mm
根据制件的形状,我们决定凸、凹模使用分别加工法,它的优点就是凸、凹模具有互换性,便于成批制造。
图中未标记的公差尺寸均按IT14等级制定公差
的数值,基本偏差为JS。
3.4.1落料凸凹模尺寸计算
因为是落料件,按照规矩,所以确定以凹模为设计基准,查表3-4,可以
知道,凸模制造公差为-0.020,凹模制造公差为+0.030,下面进行计算:
-+§凸
DA=(Dmax—/心)0
DA=(80.37-0.5X0.74)o+0.02=80D+0.02mm
Dp=(DA-Zmin)-S凹
Cp=(80-0.246)-0.030=80.246-0.030mm
DA――凹模的尺寸:
Dp——凸模的尺寸
342冲孔凹凸模尺寸计算
因为是冲孔,所以按照规矩,确定是以凸模为设计基准,查表3-4,可以
知道,凸模制造公差为-0.020,凹模制造公差为+0.020,下面进行计算:
dp=(dmin+力)-沖0
dp=(6.82+0.5X0.36)-o.o20=7-o.o20mm
dA=(dp+Zmin)0"占
I/\+°.°2rc+0.02
dA=(7+0.246)0=7.2460mm
dA――凹模的尺寸
3.4.3空心距的尺寸计算
尺寸的磨损基本不会改变孔心距离,可直接按公式计算:
其中,L工件孔心距(mm);
也――工件制造公差(mm)。
则计算结果如下:
Ld=L±—xA=60±(1/8)X0.74=60±0.0925mm8
3.5模具凸、凹模及凸凹模尺寸及计算
3.5.1凹模外形尺寸的确定
本套模具为正装复合模具,为了方便制件容易卸料,所以采用直刃壁的刃口形式,这种形式的刃口好处很多,结构简单,性能好,修模对其的尺寸不会产生影响。
如图3-9:
图3-9
在冲裁时,整个凹模会受到极大地冲裁力和挤压力,所以受到的力的情况很多,根据理论,我们是无法计算出凹模的轮廓尺寸。
为了凹模的强度和刚度,我们可以根据版聊的厚度还有制件的轮廓尺寸,利用经验公式,最后确定凹模轮廓
尺寸。
下面进行计算凹模的尺寸,如图3-10:
材料料宽sAig
材料厚度
WIP
>1〜却
>3〜日2
Wd
0.3(X^0*4g
0.35^0.BOt*
0.45〜CL60*^
用0〜WOQ
CL!
3g
0.22^0.35*-
Cl30〜cl452
>LOO〜202
CLm
618^0.22^
0.22〜0.30心
>200P
0.10^0.154
612〜0・13卫
0.L岳〜CL22^'
图3-10
凹模高度(厚度):
H=Kb(>15mm
H=0.5X80
H=40(mm
凹模壁厚:
C=(1.5〜2)H
C=60H80(mm
b—冲裁件的最大外形尺寸;
K—系数,查图3-6可得K=0.5。
通过以上的分析计算,我们就可以知道凹模的轮廓尺寸了,具体数值
如下图3-9:
59・
--
图3-12凸模零件图
3.5.3凸凹模的设计
凸凹模的设计是一副复合模具的精华,它是主要的工作零件同时兼备冲孔凹
模和落料凸模两个工作。
根据凸凹模所在位置的不同,分为正、倒两种复合模具。
本套模具是正装复合模具,凸凹模是连在一起的,不是分开的,所以内孔不积存废料,受到的涨力小。
凸凹模如下图3-13,3-14:
图3-13正视图
•,;肚0,26
丁[[+匚018
91/0
图3-14左视图
第四章模具结构及模具零件设计
4.1模具类型及缷料方式分析
通过以上的计算以及分析,所以本设计决定使用复合模具,但复合模具又可分两
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