毕业设计论文-弯角件的冲压工艺与模具设计论文.doc
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1、济南大学毕业设计摘 要本次毕业设计是对大学学习成果的检验和巩固,我的设计题目是弯角件的冲压工艺设计及模具设计。通过对弯角件的工艺分析及模具的设计,需要完成以下指标:高质量、高精度、高效率的完成弯角件加工。首先分析零件的加工工艺性,弯角件为小型件,质量小,精度要求一般。以冲孔落料、V型折弯、复合模设计为关键词到读秀、豆丁、万方论文等专业搜索软件上收集相关资料。到图书馆借阅相关模具设计手册和标准。运用所学知识确定多种可能加工方案,最后从中优选出一套最佳方案。我确定的方案为:冲孔落料折弯。此方案既能满足工件的精度要求,又能高效率的加工,这一点对于提高市场占有率尤为重要。创新点:落料、冲孔复合模加工效
2、率是传统先落料后冲孔效率的2倍以上。折弯模中采用横向,纵向同时定位,底部顶杆防移位的定位方法,满足零件精度要求。关键词:落料、冲孔复合模;V型折弯;定位;ABSTRACTThe graduation project is a test of the University and the consolidation of learning outcomes, and my topic is the corner pieces of the design of stamping process design and die design. Through the analysis of the t
3、echnology and the corner pieces of the mold design, need to complete the following indicators: high quality, high precision and high efficiency of processing completion corner. The first part of the process of analysis, corner pieces for small parts, the quality of small, precision general. To blank
4、ing punching, V-bending, composite mold design as the key words to read show, Douding, Articles and other specialized search software on the paper to collect relevant information. To the library to borrow the relevant mold design manuals and standards. Apply the knowledge to determine a variety of p
5、ossible processing program, the final selection from a set of best practices. Im sure the options are: blanking punching - bending. This program meets the accuracy requirements of the workpiece, but also highly efficient processing, which is particularly important for improving the market share. Inn
6、ovations: punching compound die processing efficiency is the traditional efficiency of the first blanking punch after more than 2 times. Bending mode in the transverse and longitudinal orientation at the same time, the bottom of the plunger against the shift of the positioning method to meet the par
7、t accuracy. Key words:punching compound die; V-type bending; location;- 24 -1 前言1.1冲压模具发展的背景当今社会经济快速发展,人们生活水平快速提高,对生活质量的要求越来越高,对制造也有了更高的要求。家电产品更新换代很快,人们对新款式、新样式的产品需求量增大。冲压金属外壳的笔记本不仅外形美观,还有耐磨、散热好的特点。金属外壳的微波炉,冰箱,数码相机冲压模具也蓬勃发展,因此,冲压模具的发展关系到民生,关系到经济的发展,祖国的发展。1.2我国模具工业的现状及趋势改革开放以来,我国冲压模具在数量、质量、技术和能力上都已有了
8、很大发展,但与国民经济需求和世界先进水平相比,差距仍很大,一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口,例如中高档轿车的覆盖件模具,目前仍然依靠进口。一些低档次的简单模具,已趋供过于求,市场竞争激烈。我国模具产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上,这与我们的材料、生产工艺水平有关,材料硬度、刚度达不到要求,加工设备水平有限所致。但近年来国家加大了对模具行业发展扶持,国家出台了相应的政策,正积极发展模具制造产业,这就需要我们几代甚至几十代人的努力,争取赶超发达国家。 2工艺方案的制定2.1零件的工艺性分析 弯角件如下图:图2.1弯角件零件图该零件为小型件,材料Q
9、235,大批量生产,壁厚1.5mm,加工工序有冲孔,落料,折弯。两空之间有公差,应该注意精度。三处折弯,一处90度折弯,一处对称折弯。落料冲孔精度由凸凹模保证,90度折弯为不对称折弯,注意满足精度。经过弯曲后将会产生弯曲回弹。为了消除回弹角对弯曲件的影响,我们采取在弯曲模上以补偿回弹角的方法得到所需要的零件。优化冲压工艺方案如下,采用两套模具,前一套落料冲孔复合模,第二套是折弯模。落料冲孔复合模选用倒装式复合模,折弯模创新式采用底面顶杆防偏移,纵向,横向定位来满足加工精度。2.2计算毛坯尺寸产品有圆角半径(较大)的弯曲件(r0.5t),根据中性层长度不变原理计算。弯曲件的展开长度按直边区与圆角
10、区分段进行计算。视直边区展开前后长度不变,圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算。毛坯尺寸的计算需要先弯观察零件的尺寸。其零件如图2-1所示。共有三处折弯,一处90度,两处小角度折弯。V形弯曲件毛坯展开尺寸的计算公式 (2-1)因为l1=9mm,l2=17mm查实用冲压模具设计手册表,弯曲的最小弯曲半径rmin/t=0.8,性层位移系数x=0.32所以弯曲的展开尺寸L=(1.5+0.321.5)+9+17=29.11mmR12的弯角展开件长度利用计算机计算如下:图2.2CAD弧长计算由以上计算的毛坯的尺寸得毛坯:长X宽为42.5mmX29.11mm。图2.3毛坯件2.3零件工艺方案
11、的制定经过上面对零件毛坯尺寸的计算得知,其坯料尺寸可定为宽度50mm的带料。经过分析和计算,进一步明确,该零件的冲压加工基本工序:落料、冲孔,弯曲。此工件的成形工艺可以组合以下两个方案:方案一:落料冲孔弯曲弯曲方案二:落料冲孔弯曲分析以上二种方案,可以得出;方案一,优点:冲孔、落料工艺分开,这样所需单工序模具结构简单,设计制造方便。缺点:增加了冲压工序和模具,成本相对较高,生产效率低,有待改进。方案二,优点:落料、冲孔采用复合模 ,弯曲一步到位。较方案 (1) 生产效率得到提高,复合模冲件精度较高,表面较为平整。不受送料误差影响,内外形相对位置一致性较好。缺点:凸凹模内外形间的壁厚,或内形与内
12、形间的壁厚,都不能过薄,以免影响强度。通过对以上两种方案的分析,最终选确定了方案二:先落料与冲孔,后弯曲。(1) 落料冲孔后的毛坯:图2.4落料冲孔后得到的零件(2)弯曲后的工件:图2.5弯曲后得到的零件3落料冲孔模3.1计算相关冲压工艺3.1.1排样方法查冲压搭边值表,确定搭边值。当t=1.5mm时,延边搭边值为2.5mm,工件间的搭边值为2mm。但是根据实际情况:(1)有上一步展开零件图获得毛坯尺寸分析得:横向尺寸42.52mm,纵向尺寸29.11mm。毛坯料我选用t=1.5mm的带料,查冲压工艺简明手册P254知,用50X1000的带料效果最好,所以将延边和工件间搭边放大。(2)为了适应
13、我的“卸料面三销六点定位原则”也应该放大搭边尺。效果图如下: 图3-1 排样图一个进距的材料利用率=100% (3-1)其中 A冲裁件的面积; n一个进距内冲裁件的数目; b条料宽度; h进距;所以=68.7%3.1.2计算冲孔、落料所需压力(1)落料、冲孔力的计算 落料冲裁力的计算公式为: (3-2) 又因为 (3-3)式中 K系数;选择设备吨位时,应考虑误差及刃口磨损和材料厚度及力学性能波动因素,可能使冲裁力增大,因此取K=1.3;落料件周长;mm;t 材料厚度; 材料抗剪强度; 材料抗拉强度;Q235 =375460,取=400;所以 =1.31414000.8 =58656(N)(2)
14、冲孔力 冲孔冲裁力计算公式为 (3-4) 同样 式中 K系数;选择设备吨位时,考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动因素,实际冲裁力可能增大,因此取K=1.3;冲孔周长;mm;t 材料厚度; 材料抗剪强度; 材料抗拉强度;Q235 =375460,取=400;所以 =1.321.980.8400 =9143.68(N)(3)卸料力卸料力计算公式为F=KF (3-5)式中 F卸料力;K卸料系数,查表知K=0.040.05,取K=0.05。所以F0.04558656=2639.52(N)(4) 推件力推件力的计算公式为 F=KFn (3-6)式中K推料系数,查表知K=0.05; n同时卡在凹模洞孔内
15、的件数,n=,凹模直壁刃口高度,为料厚;这里取n=2;所以F0.059143.682=914.37(N)(5) 顶件力 F=K( F+F) (3-7)式中 K顶件系数,查表知K= 0.06,所以 F=0.06(58656+9143.68X2)=4616.6(N)(6) 总冲压力F F= F+ F+ F+ F= F+F+ F+ F+F=80496.93(N)(7) 压力机初选压力机的吨位应当大于或等于冲裁时的总力 F压 F式中F压所选压力机的吨位由于F=80496.93N因此查表选用开式双柱可倾压力机J23-25,公称压力为25kN,最大闭合高度为270mm,可以满足加工需要 。3.1.3模具压
16、力中心的计算与确定冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心点,冲裁压力中心应尽可能与模柄轴线及压力机孔中心线重合,以便使冲模平稳的工作,减少导向件的磨损,否则会在冲压时产生偏载,影响压力机和模具的寿命。用解析法计算模具压力中心如下:图3-2 =0 (3-8) =2.75mm (3-9)式中是个图形冲裁力的x轴坐标(mm)。 是各图中冲裁力的y轴坐标(mm)。 是各图中的冲裁周边长度(mm)3.2计算模具刃口尺寸在计算刃口尺寸时,应按落料和冲孔两种情况分别考虑,其原则如下。(1) 落料时按凹模的刃口尺寸为基准。凸模的基本尺寸则是凹模基本尺寸减去最小合理间隙。凹模的基本尺寸取落料件公差范围内的较小尺寸。
17、(2) 冲孔计算时应以凸模的尺寸为基准计算。凹模的基本尺寸则是用凸模的基本尺寸加上最小合理间隙。凸模的基本尺寸取冲孔尺寸范围内的较大的尺寸。(3) 凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方法来确定,既要便于模具加工,又要保证冲裁间隙要求并冲出合格的零件。(4) 根据工件尺寸公差的要求,确定模具刃口尺寸的公差等级为14级。经落料冲孔模加工后的零件的零件图如图2-3所示,先将工件尺寸分类,查基本公差表,选择尺寸精度为IT14级,可得其公差为: 由于材料比较薄,模具间隙小,冲孔的凸、凹模采用配做加工。先加工凸模,配做凹模。凹模的刃壁要垂直刃壁。查表得冲孔凸凹模的间隙:Zmin=
18、0.132mm,Zmax=0.240mm, 磨损系数为:X=0.5。所以呢冲孔凸模的尺寸为 (mm) (3-10)冲孔凹模的尺寸为 (mm) (3-11)落料凹模的公式为: (3-12) 落料凸模公式的为: (3-13)表3.1冲孔刃口尺寸及偏差 基本尺寸A1=42.52-0.02+0.03-0.62A2=17-0.02+0.02-0.43A3=6.26-0.02+0.02-0.36A4=12.11-0.02+0.02-0.43A5=30-0.02+0.025-0.52A1凹=3.3落料冲孔复合模主要零件的设计与选用3.3.1模具压力中心的计算 (1) 落料凹模的刃口的结构形式查标准选择落料凹
19、模的刃口为直通式。(2)落料凹模的结构类型及固定方式查标准选择落料凹模的结构类型为整体式;采用螺钉、圆柱销直接联结紧固的固定方式。(3) 落料凹模轮廓尺寸的确定该落料凹模的轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LB及厚度尺寸H。从刃口至凹模外缘的最短距离称为凹模的壁厚c。凹模的厚度H可以按公式计算为 H= (3-14)式中 F冲裁力,N; 凹模材料修正系数,合金工具钢取1,碳素工具钢取1.3; 凹模刃口周边长度修正系数,可参考表选取。由于落料模刃口长度大于400mm,所以取=1.6。所以H=1.31.6=24.13(mm) (3-15)取落料凹模的厚度为H=65mm。所以,落料凹模的轮廓尺寸为12510
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