圆桶件冲压工艺及模具设计学士学位论文.doc
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1、 设计(论文)专用纸圆桶冲压工艺及模具设计学校:昆明理工大学班级: 机械工程及自动化姓名:指导老师单位:指导教师:指导教师职称:Air conditioner cover stamping process and die designInstitute : Kunming University of Science and TechnologyClass : Mechanical engineering and manufacturing and automationName:The Department Of Tutor : Tutor Name : The Title Of Tutor :
2、 目录摘要1ABSTRACT2前言3第1章 绪论41.1冲压概述41.2 冲压的基本工序及模具61.3 冲压技术的现状及发展方向71.4 我国模具行业前景10第2章 零件的工艺性分析142.1 零件的工艺性分析152.2 确定工艺方案172.21 毛坯尺寸的计算172.22 确定拉深次数172.23凸凹模工作部分的尺寸172.24 确定各次拉深直径和计算拉深高度182.25 画出工序简图192.26 确定排样方式和计算树料利用率192.27 工艺方案的确定23第3章 冲压模具总体结构设计243.1 模具类型243.2 操作与定位方式243.3 卸料与出件方式243.4 模架类型及精度243.5
3、 导向装置的选择25第4章 冲压设备的选用264.1 落料力的计算264.2 卸料力的计算264.3 压边力的计算264.4拉深力的计算274.5 总冲压力的计算274.6 压力中心的计算274.7 压力机的选择27第5章 模具主要零部件的结构和设计295.1 工作零件295.11 落料凹模295.12 拉深凸模315.13 凸凹模335.2 定位零件345.21 固定挡料销345.22 导料板355.3卸料、压料和推料零件36 5.31 刚性固定卸料板365.32 压边圈385.33 推件板395.34 推杆395.4固定零件及其他标准零件405.41 上下模座415.42 凸凹模固定板和垫
4、板425.43 模柄445.44导柱导套445.45 螺钉和销钉455.5弹顶装置46第6章 确定模具的闭合高度48第7章 模具的总装配图497.1 模具的工作过程497.2 模具的总装配图50结论51总结体会52谢辞53参考文献54附录55 摘要此次设计说明书的主要内容主要有以下方面:模具方面的相关知识及其模具状况以及零件的冲压性分析,主要包括零件的冲压性定义、分析方法、零件的冲压工艺性分析等。另外还介绍了冲压工艺方案设计及最佳工艺规程设计,包括圆桶的各冲压工序的性质、冲压顺序、工序组合方式以及最佳工艺方案的确定。此外是模具总体方案的选择与确定模具种类的选择,有模具具体结构的选择、复合模的选
5、择。最后是冲压模具设计,主要讲解模具结构形式的确定以及模具工作零件设计计算。关键词:冲压 ; 工艺 ; 复合模 AbstractThe main elements of the design specification has the following main aspects: knowledge of die area and parts of the stamping die situation analysis, including definitions and parts stamping parts stamping process analysis methods of an
6、alysis. Also introduced the stamping process design and the best process planning, including identification of the stamping process Air conditioner cover to determine the nature and stamping the order process combinations and determine the best process plan. In addition, the overall program is the c
7、hoice of mold and determine the choice of mold types have the choice of mold concrete structure, composite model choice. Finally, stamping die design, the main structure to explain the determination of mold and die design and calculation of working parts.Key word: Ramming ;craft ;superposable 前言该设计主
8、要内容是是圆桶,设计中考虑到08F-ZF材料在拉深时要考虑的内容及无凸缘圆筒型零件的拉深的前提下设计出合适的模具。通过对这三套模具的设计,把所学的专业知识和在工厂实习的实际经验结合起来,进行了一次全面的理论与实践的融合。三套模具均分别落料拉深复合模、二次拉深单工序模和三次拉深单工序模。复合模是指在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完成两道以上冲压工序的模具,是一种多工序冲压模。常见的复合模有落料和冲孔复合模,落料和首次拉深复合模。与单工序模相比,主要优点是:生产效率高; 冲压件精度高。其的缺点是:模具结构复杂,不易制造。适用于生产精度要求较高的软材料或薄板料冲压件。通过该次设计,首先进一步培
9、养了独立工作和综合分析问题的能力,提高了解决冷冲压模具设计与制造以及冷冲压生产过程中遇到问题的能力,同时进一步巩固和加强了在学校四年来学到的专业和相关的知识,为今后在学习和实际工作中解决问题打下良好的基础。在整个设计中我懂得了许多东西,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。第1章 绪论本论文应用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力,巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容,掌握冷冲压模具设计的方法与步骤,掌握冷冲压模
10、具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性,怎样确定工艺方案,了解了模具的基本结构,提高了计算能力,绘图能力,熟悉了规范和标准,同时各科相关的扩充都有了全面的复习,独立思考的能力也有了提高。采用落料拉深复合模,能较好的实现落料及落料件的修边,模具设计制造简便宜行。落料拉深效果好,能极大地提高生产效率,但落料拉深凹模设计较为重要,设计中应充分考虑其落料拉深模口形状,否则易影响落料拉深件的形状。本设计共分6章,分别论述了产品工艺分析,冲压方案的确定,工艺计算,模板及零件设计,模具组立等问题。1.1冲压概述冲压是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,使其产生分离或塑性变性,
11、从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工,且主要采用板料来加工成所需零件,所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一,隶属于材料成型工程技术。冲压所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。冲模是将材料(金属或非金属)批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要,没有符合要求的冲模,批量冲压生产就难以进行: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、冲压设备与冲压材料构成冲压加工的三要素,只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其他发放相比,冲压加工无论在技术发面还是经济方面都有许多独特的
12、优点。主要表现如下。(1) 冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化和自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工,普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次,高速压力要每分钟可达数百次甚至上千次以上,而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。(2) 冲压是由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,切一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。(3) 冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件,如小到钟表的秒表,大到汽车纵梁、覆盖件等,加上冲压是材料的冷变形硬化效应,冲压的强度与刚度均较高。(4) 冲压一般没有废料生成,材料的消耗较少
13、,且不需其他加热设备,因而是一种省料、节能的冲压方式,冲压件的成本较低。但是,冲压加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成型,切模具制造的精度高,技术要求高,是技术密集型产品。所以,只有在冲压件生产批量较大的情况下,冲压加工的优点才能充分体现,从而获得较好的经济效益。冲压在现代工业生产中,尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部分越来越多的采用冲压发加工产品零部件,如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中,冲压件所占的比重都相当的大,少则60%以上,多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件,现在大多数
14、也被质量轻、刚度好的冲压件所替代。因此可以说,如果生产中不采用冲压工艺,许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。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。特别是近几年来国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元(FMC)和冲压柔性制造系统(FMS)代表的冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体,包括板
15、料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统,生产过程完全由计算机控制,车间实现24小时无人控制生产。同时,根据不同使用要求,可以完成各种冲压工序,甚至焊接、装配等工序,更新新产品方便迅速,冲压件精度也高。1.2 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多,各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同,因为生产中采用的冲压方法也是多种多样的。概括起来,可分为分离工序和成形工序两大类:分离工序是指坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压(俗称冲裁件)的工序。成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和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可
16、分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序,每种基本工序还包含多种单一工序。在实际生产中,当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时,若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方式,即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成,称为组合的方法不同,又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中,在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不用单一工序的一种组合方式。级进冲压在压力机上的额一次工作行程中,按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进在一副冲模上包含复合和级进的两种方
17、式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成型模等。按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模,都可看成是由上模和下模两部分组成。上模被固定在压力机工作台或垫板上,是冲模的固定部分。工作时,坯料在下模面上通过定位零件定位,压力机滑块带动上模下压,在模具工作零件(即凸模、凹模)的作用下坯料便产生分离或塑性变形,从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时,模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来,以便进行下一次冲压循环。1.3 冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,许多新技术、新工艺、
18、新设备、新材料不断涌现,因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下:(1) 冲压成形理论与冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前,国内外对冲压成形理论的研究非常重视,在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用等方面都取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善,近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术,即利用有限元(FEM)等有值分析模拟金属的塑性成形过程,根据分析结果,设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题,并通过在计算机上选择修改相关参数,可实现工艺
19、及模具的优化设计。这样既节省的昂贵的试模费用,也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、较低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压新工艺,也是冲压技术的发展方向之一。目前,国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中,精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法,它扩大了冲压加工范围,目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm,精度可达IT1617级,用液体、橡胶、聚氨酯等做柔性凸模或凹模的软模成形工艺,能加工出普通加工方法难以加工出的材料和复杂形状的零件,在特定生产条件下巨头明显的经济效果。采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种
20、尺寸在形状复杂、批量小,强度高和精度要求高的板料零件,具有很重要的实用意义。利用金属材料的超塑性进行超塑成形,可以利用一次成形代替多道普通的冲压成形工序,这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性,无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术,我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备,解决了多点压机成形法,从而可随意改变变形路径与受力状态,提高了材料的成形极限,同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力,实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段,能快速经济的实现三维曲面的自动化成形。(2) 冲模是实现冲压生产的
21、基本条件,在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要,冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展,于此相比适应的新型模具材料及其热处理技术,各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检验设备以及模具CAD/CAM也在迅速发展。另一方面:为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要,锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表的现代冲模的技术水平。目前,50个工位以上的级进模进距进度可达2微米,多功能
22、级进模不仅可以完成冲压全过程,还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米,进距精度23微米,总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业,已能生产成套轿车覆盖件模具,在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平,但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平,模具结构、功能方面也接近国际水平,但在制造精度、质量、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模
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