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轿车内定位垫片零件大批量生产的冲压模具设计.doc
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1、毕业设计(论文)轿车内定位垫片零件大批量生产的冲压模具设计姓 名:学 号:专 业:机械工程及自动化系 别:机械与电气工程系指导教师:讲师2016年5月摘 要 本次毕业设计题目为轿车内定位垫片零件大批量生产的冲压模具设计,轿车内定位垫片零件由钢板冲压加工而成,目的是设计并优化其批量生产工艺及部分冲压模具,体现了板类冲压零件的设计要求、内容及方向,有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计,设计者重新学习并加强了冲压模具设计的基础知识,为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫并吸取了更深刻的经验。 本设计运用冲压成型工艺及模具设计的基础知识,首先分析了工件的成形工艺及模具成形结构对制件质量的影响。介绍了轿车
2、内定位垫片零件大批量生产的冲压模具设计时要注意的要点,如排样与送料方式和卸料与导向方式,并从控制零件精度为出发点讨论了主要工作件间隙的确定和刃口尺寸及冲压力的计算,通过对制件进行工艺分析,可确定制件的成形加工用一套单工序模即可。从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述,并应用CAD进行各重要零件的设计。关键词:单工序模;冲压模具;模具设计;工艺分析,冲孔;落料ABSTRACT The graduation design topic for car positioning gasket parts mass production of stamping die design, c
3、ar positioning gasket parts from sheet metal stamping processing. The purpose is to design and optimize the production process and stamping die, and reflects the requirements of sheet metal stamping parts design, content and direction, there are certain design significance. Through the design of the
4、 die parts, designers to learn and to strengthen the basic knowledge of stamping die design, for the design of more complex stamping die paves the way for and draw a more profound experience. Points forming this design using the stamping forming process and die design of basic knowledge, the first a
5、nalysis of the workpiece forming process and die structure of parts quality. In this paper, we introduce the car positioning gasket parts mass production of stamping die design should pay attention to, such as nesting and feeding and discharging and the guide way, and from the control precision of p
6、arts as the starting point to discuss the main working parts clearance determination and cutting edge size and stamping force calculation, the parts for process analysis, can determine the workpiece forming process with a set of single process mode can be. From the mold design to the parts processin
7、g process and assembly process are detailed described, and should Use CAD to carry out the design of the important parts.KEYWORDS:Single working procedure die; stamping die; die design;process analysis, punching; blankingii目 录摘要iABSTRACTii目 录iii1 绪论12 工艺分析42.1 零件的尺寸精度分析42.2 工件结构工艺性分析42.3 冲裁件材料分析43 冲
8、压工艺方案确定53.1 工艺方案分析54 工艺尺寸计算64.1 排样设计64.2 材料利用率计算64.3 冲裁压力与压力中心74.4 冲裁压力中心的确定84.5 刃口尺寸的计算94.5.1 加工方法的确定94.5.2 基本工序94.5.3 确定冲裁间隙94.5.4 凹模的刃口尺寸的计算94.6 凸模刃口尺寸计算104.7 卸料弹簧的计算104.7.1 弹簧预压力确定104.7.2 选择弹簧104.7.3 校核所选弹簧总压缩量114.7.4 确定弹簧的装配高度115 模具总体结构设计125.1 模具类型的选择125.2 导料及定距零件的设计125.2.1 挡料销125.3 卸料装置的选择125.
9、3.1 卸料类型的选择125.3.2 卸料板台阶高度的计算125.3.3 卸料凸台宽度125.3.4 卸料销参考国家标准确定136 工件零部件的结构设计146.1 凹模的设计146.1.1 凹模孔的形状及孔位设计146.1.2 凹模孔口侧壁形状的选择146.1.3 凹模的设计:结构及轮廓尺寸156.1.4 凹模的固定设计156.2 凸模的设计166.2.1 凸模结构形式设计166.2.2 凸模长度的计算166.2.3 凸模的固定166.2.4 凸模强度的校核166.3 模架及其他零部件的设计176.3.1 模架设计176.3.2 模柄196.3.3 固定板的设计196.3.4 垫板的设计207
10、 模具总装图218 冲压设备的选取229 装配过程239.1 上模装配239.2 下模装配23结论24参考文献25致 谢26iv1 绪论国内模具行业发展现状A.地域分布的不平衡性:北方慢于南方,中西部地区慢于东南沿海地区,其中,模具生产最集中的地区分布于珠江三角与长江三角地区,其模具产值约能达到全国产值的三分之二以上,此外,中国现在最主要的模具市场-广东,是中国最大的模具出口与进口省。虽然我国当前模具生产总量位居世界前列,但还是处于较低水平。加快产品结构整治:最近几年以来,精密、复杂、大型的长寿命模具以及模具标准件发展速度快于模具行业总体发展速度,模具行业结构的调整速度加快;压铸模以及塑料模的
11、比例扩大;此外,面向市场的专业模具厂商的数量以及其能力的增加速度较快。在将来的中国汽车模具公司的发展方向中,应该进一步提升模具的创造水品,看重产品结构的整治以及其自身的定位,从而占据精密度大,结构复杂以及技术内涵较高的高档模具市场。加大投入设备的力度,大力倡导鼓励企业与本、专院校进行技术上的交流与合作,多方面采用人工智能的技术以及计算机辅助的技术来进行估化设计、模拟分析、和决策设计,从而加强企业的技术创新能力。积极的开拓国外市场以及促进联合重组国际模具行业发展现状随着经济全球化的发展,模具工业布局也全球化发展着,美国工业总产值中模具行业所占比重也呈现出不断下降的态势,但是,美国的模具在全世界模
12、具高端产品中依然是很重要的地位。德国在模具制造方面有着精湛,领先着的技术,是世界上主要的制造大国之一,因为上游行业的需要所致,德国模具占据着较为重要的地位,它拥有着世界上领先的汽车行业、船舶行业等制导技术,因为德国将技术水平较高的制造业作为立国之本,所以预测在未来发展中德国不会放弃模具制造这一领域,而且还会加强技术水平较高的模具的研究以及开发。模具行业发展前景分析中国模具市场未来前景广阔 随着模具应用领域不断增加,而且已应用的领域对模具也有着更多和更高的要求,所以,模具工业的发展速度快于其他制造行业的发展速度已经成为一个普遍规律,目前,经济全球化发展趋势日趋明显,世界模具市场供小于求,导致模具
13、制造业逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购的趋势日益明显,我国的模具行业机遇与威胁并存,但机遇大于挑战,而且未来国际模具市场前景广阔,所以我国的模具仍具有较大的发展空间。模具产品市场竞争力不断提升目前,我国处于在发达国家的技术优势以及发展中国家价格优势的双重压力下发展,罗百吉指出,要不断的增强我国模具产品的国际竞争力,而且必须要在管理,人才培训和技术方面努力,提升开发高端模具的能力,积极的引进国外的先进制造技术,整治产品结构,增强自身能力,在质量等各方面下功夫。模具行业发展速度持续增长我国的模具行业处于机遇与挑战共存的局势下,而且我国国民经济在“十二五”期间将会继续保持着较快的发展速度
14、,这给模具行业的发展提供了强有力的宏观支持。模具行业未来发展趋势分析模具生产周期在模具市场全球化下将进一步缩短当今模具工业最主要的特征之一是模具市场全球化,模具的制造商以及购买商遍及全世界,而且模具迁移化较严重,即生产工艺程序简单、精度低的模具加工企业想生产率较低以及技术水平相对落后的国家迁移,但是发达国家的模具生产企业则将自己定位在生产高水准的模具上,模具企业不得不在全球化的市场竞争下努力简化和废除多余的生产工序,从而加快生产进度使得模具的生产周期将进一步缩短。模具多媒体、智能化发展软件的各功能模块越来越全面,而且各功能模块都采用着同一数据的模型,从而实现信息的共享与综合管理,支持模具的设计
15、、制作创造、组装配合、检测以及管理生产的全过程。模具技术逐渐发展,向高速加工、硬铣削和复合加工方向发展随着模具精密化和大型化趋势发展日益明显,超精加工(加工的精度超过1m的)技术以及集电技术、化学技术、超声波技术、激光技术等复合加工在未来的模具制造中呈现出广阔的前景。模具产品将向更大型、更精密、更标准化方向发展从一方面来看,为了提高生产效率而开发的“一模多腔”以及模具的成型零件日渐大型化使得模具大型化趋势日益明显;从另一方面来看,医学以及电子信息产业的快速发展还使得模具零件精密化及零件微型化。在国外的发达国家中模具标准件使用覆盖率达到80%,在中国,随着模具工业的发展,模具标准件的应用必将推广
16、,其标准化程度也将会进一步的提高,而且模具标准化工作在“十一五”期间也必将加强。快速型经济模具的发展前景十分广阔伴随着多品种小批量生产时代的到来,人们对模具的生产周期要求会越短越好,所以对于快速经济模具来说必将有着比较广阔的发展前景。更优质的模具材料及更先进的表面处理技术受到重视在选用优质的钢材和应用相应的表面处理技术应该得到重视,因为选材、用材不当而导致模具早早的失效,这种错误占失效模具的45%以上,所以优质模具材料及先进表面处理技术应受到重视。 我国应更注重创新开发能力的提升 我国要改变现状,所以必须要提高我们的自主、创新开发能力,将“做强做大”作为核心。虽然模具行业每年进口的设备达到几十
17、亿,单自主创新开发方面的投入仍然很欠缺,所以应该采取有效的措施来改善,应该以模具的质量为大前提来提高出口能力,以此提高自己,增强国际竞争力。国际牟协秘书长罗百吉指出,提高自主创新开发能力是一项长期的战略任务,并且是当务之急。无论是在企业组织结构、产品结构、技术机构、或者进出口结构的模具行业结构的调整都在朝着合理化的方向发展着,但是仍然不足,目前的结构仍需要进一步的整治,增长方式也需要进一步的改变,而且如果想要我国的模具产品的质量与水平真正的提高,必须以质为先于量的扩张,才能是模具产业拥有国际市场的竞争力,使我国的模具产品质量的提升与出口量的增长相结合。3北京交通大学海滨学院毕业设计(论文)2
18、工艺分析图2-1 零件图2.1 零件的尺寸精度分析该零件的尺寸精度要求最高的是两孔中心距的尺寸及公差820.2mm。按参考书2表2.5查得,用一般精度冲裁模具就能达到0.15mm,不需要采用精冲或修整等特殊冲裁方式。2.2 工件结构工艺性分析零件结构相对较简单,对称,无精度要求较高的尖角与圆弧,仅在两侧有各一个圆孔,且孔径较大,满足冲裁最小孔径要求,能保证成型后各尺寸公差满足要求;零件上孔之间距离和孔到边的距离,以及尺寸标注都符合冲裁工艺要求。2.3 冲裁件材料分析30号钢与低碳钢相比,强度、硬度均较高,具有比较好的可冲压性,用来制造汽车垫片具有良好性能。1北京交通大学海滨学院毕业设计(论文)
19、3 冲压工艺方案确定3.1 工艺方案分析综合考虑几种工艺方案与结构形式,要满足工件的大批量生产,所以考虑选择效率相对比较高的级进模,但是级进模制造成本较高而且复杂度也较高,同时考虑此工件只是需要简单的落料模具,而且尺寸较小,尺寸的精度要求不高,所以考虑采用单工序模即可。综上基本性质分析最终确定采用单工序落料模,并采用弹性式卸和上出料方式来防止冲裁过程变形引起的质量问题。1北京交通大学海滨学院毕业设计(论文)4 工艺尺寸计算4.1 排样设计搭边查参考书2表2.9得:a=2mm a1=1.5mm图4-1图4-1 排样图4.2 材料利用率计算1冲裁件的面积A为2.条料宽度为b=116+2a=120m
20、m3.进距为h=34+a1=35.5mm4.一个步距内材料利用率。按公式 (4-1)计算,这里n=1.4.3 冲裁压力与压力中心根据模具采用弹性卸料和上出料方式,总冲压力应包括冲裁力、卸料力和顶件力。根据 (4-2)计算,其中,料厚t=0.3mm;查30号钢材料抗拉强度为 =500Mpa;零件周长L为L=冲裁力: :抗拉压强度L:冲裁周边总长。t:料厚。落料力:根据 (4-3)计算,查参考书2表2.11得=0.05。顶件力:根据 (4-4)计算,查查参考书2表2.11得=0.08。:顶件力系数,其值0.04-0.08。本模具采用弹性卸料装置和下出件的方式,所以F= F+ F+ F=55401+
21、2770+4432=62603N4.4 冲裁压力中心的确定按比例画出工件形状,选定坐标xoy,将工件轮廓分成的基本段,如图3-3所示。应为工件左右对称,其压力中心一定在对称轴y上,所以x0=0。按公式 (4-5)计算Y0。先计算各基本段长度及其压力中心坐标。=116-214=88mm =0 ;=6(34-17)=102mm =(34-17)=8.5mm;=27=44mm =17+21.4mm;=2=53mm =17+27.69mm;=82mm =34mm。所以=16.44mm4.5 刃口尺寸的计算4.5.1 加工方法的确定由于零件材料较薄、形状较复杂,为了保证凸凹模之间的间隙值,所以采用凸、凹
22、模配合加工的方法,对落料件以凹模为基准。4.5.2 基本工序落料4.5.3 确定冲裁间隙根据材料牌号和厚度,查参考书2表2.12得凹、凸模的刃口间隙=0.018mm,=0.0024mm凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制,保证双面间隙0.0180.024mm。4.5.4 凹模的刃口尺寸的计算对零件图中未标注的公差尺寸,按等级IT14确定公差值。内形尺寸按基轴制确定其极限偏差,及上偏差为零,下偏差为公差值。如表2.21所示。根据凹模磨损尺寸的增大、减少、没有增减三种情况,将相应的尺寸分为A类、B类、C类。根据零件公差由白哦2.18查得因数x=0.5。分别按公式A类:A=(A-X) (4-6)B类:
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