火箭尾翼冲压加工模具设计及冲压工艺规程编制毕设论文.doc
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1、中北大学2007届毕业设计说明书目 录1绪论11.1冲压模具设计的内容11.2冷冲压摄具设计步骤11.2.1分析冲压件的工艺性11.2.2制定冲压件工艺方案11.2.3确定毛坯形状、尺寸和下料方式11.2.4确定冲模类型及结构型式11.2.5进行必要的工艺计算11.2.6选择压力机11.2.7绘制模具总图和非标准零件图21.3 冲压模具设计应注意的问题22详细设计说明22.1选择模具类型 22.2工件厚度42.3工件排样42.4搭边与条料的宽度42.5工件材料利率62.6冲裁力、卸料力、顶件力、推件力72.7冲模的压力中心82.8计算各主要零件的尺寸92.9卸料橡皮的自由高度 102.10计算
2、凸凹模工作部分尺寸 112.11模具总体设计 142.12初步确定零件 152.13选择设备 162.14初步确定零件结构 172.15螺钉 182.16定位销 192.17导料板 192.18螺钉 202.19凹模 202.20模架下模座 212.21模柄 222.22内六角圆柱头螺钉M1270232.23定位销 242.24卸料螺钉 242.25模架上模座 252.26卸料板 262.27凸模 262.28垫板 272.29凸模固定板 282.30卸料橡皮 292.31垫圈 302.32导柱 312.33导套 312.34零件列表 332.35模具装配图 332.36冲模的装配要求 342
3、.37冲模装配的一般顺序和装配要点 342.38冲压工艺的编制 352.39模具制造工艺资料 36结束语 37参考文献 39致谢 401 绪论1.1 冲压模具设计的内容 冲压模具设计要求根据设计要求,独立完成冲压工艺设计、冲模结构设计与计算,并完成模具总装配图和全部零件图,完成设计计算说明书一份。1.2 冷冲压模具设计步骤1.2.1 分析冲压件的工艺性根据设计题目的要求,分析冲压件成形的结构工艺性,分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。1.2.2 制定冲压件工艺方案 在分析了冲压件的工艺性之后,通常可以列出几种不同的冲压工艺方案(包括工序性质、工序数目、工序顺
4、序及组合方式),从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面,进行综合分所、比较,然后确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。1.2.3 确定毛坯形状、尺寸和下料方式 在最经济的原则下,决定毛坯的形状、尺寸和下料方式,并确定材料的消耗量。1.2.4 确定冲模类型及结构型式 根据所确定的工艺方案和冲压件的形状持点、精度要求、生产批量、模具制造条件、操作方便及安全的要求,以及利用现有通用机械化、自动化装置的可能,选定冲模类型及结构型式,绘制模具结构草图。1.2.5 进行必要的工艺计算 1)计算毛坯尺寸,以便在最经济的原则下进行排
5、样和合理使用材料。 2)计算冲压力(包括冲裁力、卸料力、顶件力、推件力等),以便选择压力机。 3)计算模具压力中心,防止模具因受偏心负荷作用影响模具精度和寿命。 4)计算或估算模具各主要零件(凹模、凸模固定板、垫板、凸模)的外形尺寸,以及卸料橡胶或弹簧的自由高度等。 5)确定凸、凹模的间隙,计算凸、凹模工作部分尺寸。 1.2.6 选择压力机压力机的选择是模具设计的一项重要内容,模具设计时,必须把所选用压力机的型号、规格确定下来。压力机型号的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况。选用曲柄压力机时,必须满足以下要求: 1)压力机的公称压力Fg必须大于冲压计算的总压力F。即FgF。 2)压力机
6、的装模高度必须符合模具闭合高度的要求,即Hmax5mmHmHmin+10mm 式中 Hmax、Hmin分别为压力机的最大、最小装模高度(mm); Hm模具闭合高度(mm)。 3)压力机的滑块行程必须满足冲压件的成形要求。 4)为了便于安装棋具,压力机的工作台面尺寸应大于模具尺寸,一般每边大5070mm。台面上的孔应保证冲压件或废料能漏下1。1.2.7 绘制模具总图和非标准零件图 根据上述计算及方案论证后,绘制模具总装配图及零件图。1.3 冲压模具设计应注意的问题 冷冲压模具设计的整个过程是从分析总体方案开始到完成全部技术设计,这期间要经过计算、绘图、修改等步骤。在设计过程中应注意以下问题。 (
7、一)合理选择摸具结构 根据零件图样及技术要求,结合生产实际情况,提出模具结构方案,分析、比较,选择最佳结构。(二)采用标准零部件应尽量选用国家标准件及工厂冲模标准件。使模具设计典型化及制造简单化,缩短设计制造周期,降低成本。模具标准化是缩短模具制造周期的有效方法,是应用模具CADCAM技术的前提,是模具工业化和现代化生产的基础,所以必须优先应用模具标准2。2 详细设计说明2.1 选择模具类型按冲压工序的组合方式,将冲模分为如下三种。 单工序模:在压力机一次行程中只完成一道冲压工序的冲模。 复合模:只有一个工位,并在压力机的一次行程中,同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。 级进模:在条料的送
8、料方向上,具有两个以上的工位,并在压力机一次行程中,在不同的工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模3。单工序模: 单工序模是只完成一种工序的冲裁模。如落料、冲孔、切边、剖切等。单工序模可以同时有多个凸模,但其完成的工序类型相同。设计单工序冲裁模需考虑下列问题:1)为何采用单工序模而不用复合模或级进模。2)模具结构与模具材料是否与冲裁件批量相适应。3)非标准模架或模具零件能否改用标准件。4)模架的平面尺寸,不仅应与模块平面尺寸相适应,还应与压力机台面或垫板开孔大小相适应。5)落料模的送料方向(横送、直送)要与选用的压力机相适应。6)在模具上安装闭合高度限位块,便于校模和存放。模具工作时限位块不
9、应受压。7)对称工件的冲模模架应保证上、下模的正确装配。如采用直径不同的导柱。8)刃口尖角处宜用拼块,这样既便于加工,也可防止应力集中导致开裂。9)单面冲裁的模具,应在结构上采取措施使凸模和凹模的侧向力相互平衡,不宜让模架的导柱导套受侧向力。10)拼块不能依靠定位销承受侧向力,要用方键或将拼块嵌入模座沉孔内。11)卸料螺钉装配时,必须确保卸料板与有关模板保持平行。12)安装于模具内的弹簧,在结构上应能保证弹簧断裂时不致蹦出伤人。13)两侧无搭边的无废料、少废料冲裁工艺,只能推料进给而不能拉料进给,有较长一段料尾不能利用,如条料长度有限,则须仔细核算。14)冲孔模应考虑放入和取出冲件方便安全。1
10、5)多凸模冲孔,邻近大凸模的细小凸模,应比大凸模在长度上短一冲件料厚。若做成相同长度则容易折断。表2.1 单工序模、复合模和级进模的比较根据单工序模的特点和与复合模和级进模的比较,冲裁件的形状比较简单,压力机在一次行程既可完成,通用性好,结构简单、制造周期短,冲模制造复杂性低,制造价格低。根据以上优点,选择单工序模。2.2 工件厚度工件要求的厚度为6mm,为了留一定余量,取条料的厚度为8mm。图2.1工件排样图2.3 工件排样冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法,称为冲裁件的排样法,简称排样。在模具设计中,排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作。排样合理与否,直接影响副材料利用率、零件
11、质量、生产率与成本以及模具的结构与寿命等。排样时,必须将影响排样的诸因素加以综台分析,才能拟订出最佳的排样方案4。冲裁件的排样要节省材料和便于冲压加工。因为工件的形状细长,排样选择直排,如图1所示。如果将两个工件拼接加工,这样可以增加材料利用率,但这样会增大了模具的体积,从而增加了成本,不利于减少成本,因而不采用。这个零件比较复杂,因而排样只能平行排列5。2.4 搭边与条料的宽度条料选择手工送料,条料的搭边值,查冲压设计资料中的2-14可知,a=7mm,a1=6mm,图2.2搭边与条料的宽度图条料宽度:B-=D+2a+z-,式2.1其中D=175,a=7,z=1,=1.5料宽为B-=D+2a+
12、z-=175+27+1-1.5=190-1.5mm导尺间距为A=B+z=191mm。条料的宽度为190mm6。图2.3导尺间距示意图表2.2低碳钢冷轧钢带的宽度及允许偏差2.5 工件材料利用率冲裁件的材料利用率一个进距内的材料利用率=100% 式2.2式中A 冲裁件面积(mm2); n一个进距内的冲件数目; B条料宽度(mm); h进距(mm);材料利用率:=100%=100%=63.42%,进料时会有一段无法加工,这样实际材料利用率要比63.42%还要低7。2.6 冲裁力、卸料力、顶件力、推件力(1)冲裁力F=LtbL=380.5659mm; t=8mm; b=539736MPa,取736M
13、PaF=Ltb=380.5659106 N8(2)卸料力F卸=K卸F 式2.3K卸查表2-20 K卸=0.020.03,取0.03卸料力为F卸=K卸F=0.03 2.24 106=6.72104N(3)顶件力 F顶=K顶F 式2.4查K顶=0.03,F顶=K顶F=0.03 2.24 106=6.72 104 N推件力K推=0.025 取h=16mm, n=h/t=2;F推=nK推F=2 0.025 2.24 106=1.12105 N(4)F总=F+ F卸+ F顶+ F推 式2.5根据以上条件F总=F+ F卸+ F顶+ F推=2.24 106+6.72 104+6.72 104 N +1.12
14、 105=24.86 105 N=2486KN。2.7 冲模的压力中心 冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。冲模压力中心应尽可能和摸柄轴线以及压力机滑块中心线重合,以使冲模平稳地工作,减少导向件的磨损,提高模具及压力机寿命。 冲模压力中心的求法,采用求平行力系合力作用点的方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变,轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比,所以,求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。具体方法如下:1)按比例画出冲裁轮廓线选定直角坐标,x-y;2)把图形的轮廓线分成几部分,计算各部分长度L1、L2、Ln,并求出各部分重心位置的坐标值(x1,y1)、(x2,y2)、(xnyn);3
15、)按下列公式求冲摸压力中心的坐标值(x0,y0)9。式2.6工件轮廓比较复杂,很难计算,因此要简化工件轮廓。图2.4 工件轮廓原轮廓较复杂,将曲线简化为直线。简化的工件轮廓为:2.12 初步确定零件整个模具由多个零件组成。构成模架的有1个上模座,1个下模座,2个导柱,2个导套。冲压模必要组成部件凹模、凸模。模具上部有模柄,固定在上模座上。这个冲压模具使用卸料橡皮使模具复位。凸模由凸模固定板来固定。模具采用封闭结构,卸料板不直接压在工件上。工件两侧有导料板,定位工件。下模座和凹模由螺钉固定,选用4个内六角圆柱头螺钉。下模座和凹模之间用2个定位销。上模座、垫板和凸模固定板由2个螺钉固定,选用内六角
16、圆柱头螺钉。上模座、垫板和凸模固定板之间有2个定位销。上模座、垫板、凸模固定板、卸料橡皮和卸料板由两个卸料螺钉固定。两个导料板和凹模之间使用螺钉固定,选用开槽沉头螺钉。每个内六角头圆柱头螺钉配有1个垫圈,共有6个内六角头圆柱头螺钉,即有6个垫圈。模具零件如下表所示:2.36 冲模的装配要求1)冲压模具的装配均应符合装配图及其技术要求,2)冲压模上使用的卸料螺钉,在同一组内的应等长,其相对误差不得大于005mm。3)冲裁模装配后刀口应保持锐利,其冲裁间隙应处于最小合理间隙井保持四周均匀。4)冲裁凸模与固定板的安装基面在装配后的垂直度,当工件厚度大于1mm时为006:100。因为凸模数量不满三个,
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