大学毕业论文-—排气管法兰冲模结构及加工工艺设计说明书论文.doc
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1、河 北 工 业 大 学毕业设计说明书(论文) 作 者: 刘建学 学 号: 101890 学 院: 材料科学与工程学院 专 业: 材料科学与工程学院 专业方向: 模具设计及制造 题 目: 排气管法兰冲模结构及加工工艺设计 指导者: 谷春瑞老师 副教授 (姓 名) (专业技术职务)评阅者: 韩广利老师 副教授 (姓 名) (专业技术职务)2014 年 6 月 2 日毕业设计(论文)中文摘要题 目:排气管法兰冲模结构及加工工艺设计摘要: 本设计选取制件为排气管法兰,材料为Q235,精度为IT11。本设计选用生产方案为使用落料冲孔复合模具进行加工。根据制件结构特点对冲压模具具体结构进行设计:首先分析了
2、制件结构工艺性,选用有废料排样并做出横向送料斜排排样图,根据冲裁力选用压力机,确定了旋入式模柄、对角导柱模架、矩形垫板、矩形固定板、卸料板、空心垫板、矩形凹模板和橡胶的具体尺寸,选用刚性卸料装置利用气源将制件顶出,选用弹性卸料装置将条料卸下,选用刚性卸料装置使用带肩推杆将冲孔废料从孔中推出。 本设计使用AutoCAD绘制装配图和各零件图,使用UG对主要零件进行三维造型,最终得到一张装配图和六张零件图。关键词: 冲压模具 加工工艺 模具结构 AutoCAD 排气管法兰毕业设计(论文)外文摘要Title The Design of Structure and Manufacturing Techn
3、ique of Stamping Die for Exhaust Pipe Flange AbstractThe part designed is exhaust pipe flange whose material is Q235 and its accuracy is IT11.The production plan chosen used blanking and punching compound die to produce. The paper carried out the structural design of stamping die was according to st
4、ructure of the part. Firstly, the structure of the part was analysized, and the blank layout was designed in which the blank was lateral. The press was chosen according to the blanking force. Then, the specific components were determined such as the die shank, the diagonal-pillar die set, the rectan
5、gular bolster plate, the rectangular die and punch plate, the stripper plate, the hollow bolster plate and the rubber . Fixed stripper device was selected to eject the part ejection using gas source. Spring stripper device was chosen to remove the stock while the ejection device using rigid shoulder
6、 ejector would eject the punching waste from the hole .This design used the software AutoCAD to draw the assembly drawing and the part drawings. The three-dimensional modeling for the main parts was done by the software UG,while the two-dimensional drawing was done by the software AutoCAD. And ultim
7、ately, an assembly diagram and six part drawings were got.Keywords: Stamping die Manufacturing technique Mold structure AutoCAD Exhaust pipe flange目次1 引言(或绪论)12 明确课题所给出的制件的公差13 制件结构工艺性分析231结构工艺特殊性232分析本设计所选制件的材质23. 3分析本设计所选制件的精度要求34 确定冲压工艺方案35计算相关的工艺参数45. 1排样设计与计算45.2 计算冲压力,初步选择压力机55. 3 计算压力中心65. 4
8、凸凹模刃口尺寸计算76 模具各部分设计76. 1 模具各部分结构形式76. 2 具体设计各部分的参数并选取标准件97 零部件设计167. 1 顶件块的设计167. 2 初步确定各孔的排布16初步确定各部分几何精度17. 公差配合汇总178. 2 粗糙度汇总188. 3 形位公差189 设计加工18结 论26参 考 文 献34致 谢35河北工业大学2014届本科毕业设计说明书1 引言(或绪论)模具发展至今,应用极为普遍,在成型中用来塑造材料外形而得得到产品的工艺装备,包括冲压模具、塑料模具、锻造模具、铸造模具、粉末冶金模具、橡胶模具、拉丝模具、无机材料成型模具及其他模具,几乎深入到国民生活中的每
9、一个角落1。近年以来,国际模具行业发展极为迅猛,不断涌现的各种尖端科技随即更新应用于实际模具加工生产之中。到目前为止,蓬勃发展的国内模具产业在“十二五规划”的指导下,也在极力追随世界顶尖技术的脚步,接连创造性地研制出多种新型加工模具,三维打印崛地而起,然而,仍然有很多亟待改进的地方 1。本设计采用冷冲压加工方法,这种方法是在常温下,以压力机为动力,以冲压模具对毛坯施加作用力,迫使材料断裂或者改造其外在形貌,最终得到具有相当程度的形状精度、尺寸精度,达到一定的性能的零件。冷冲压加工得到的产品成千上万,各不相同,其加工方法总体来讲可以大致划分为两种一种是分离工序;另外一种是变形工序1。又可以划分为
10、下几种基本工序:冲裁、弯曲、拉深、成形和体积冲压。本设计选择制件为排气管法兰,用以连接两个管道、管材等,使用极其普遍。制件材料为Q235。用简单的冲压模具生产此制件,有利于降低成本,得到更高的生产率,从而达到更高的经济效益。2 明确课题所给出的制件的公差参考表2-3标准公差值(摘自国家标准GB/T 1800.3-1998)1,根据入体原则可知公差如下图所示:图2-1 制件公差图 3 制件结构工艺性分析31结构工艺特殊性冲压件的外形大小可谓千差万别,因而对于不同的制件根据其自身性质有着不同的工艺要求。本设计所选制件外形特别简单,且呈现中心对称的特点:由四段小圆弧、两个小圆、一个大圆、和相连接的切
11、线组成了它的基本形貌,没有对工艺要求较高的形状,所有圆角都满足R0.5t(R为圆角半径,t为制件厚度)。这样的特点使得模具制造起来比较容易且易于获得较高的寿命。所冲小孔要求尺寸范围为D1.3t(D为小孔直径,t为制件厚度),本设计所选制件孔的尺寸为D1=8mm,D2=18mm,均符合工艺要求。孔边距不得小于料厚,本设计所选制件的孔边距为e1=3mm,e2=7mm,作比较易得e1t,e2t,可知满足工艺要求。本设计所选制件仅涉及冲裁工艺,无需拉深、弯曲等其他工序,比较简单。32分析本设计所选制件的材质查表1-1-36 碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢带3 可知本设计所选制件采用材料为Q235,抗拉
12、强度为376MPa,屈服强度不小于235MPa。查表1-1-98 各种类型冲压件对材料的要求3 可知冲裁工艺对材料要求为抗拉强度不高于650MPa,伸长率为1%5%,硬度值范围为84HRB96HRB。易知Q235材料满足冲裁件加工要求。3. 3分析本设计所选制件的精度要求冲裁可分为两大类普通冲裁和精密冲裁,前者所得冲裁件精度一般在IT9级以下,而后者则可达到IT8IT6级,因而应当采用普通冲裁即可1、3。4 确定冲压工艺方案本设计所选制件为管道法兰,生产量大,冲压加工能够取得较明显的经济效益。方案一:采用单工序模 落料 冲孔;方案二:采用级进模 冲孔 落料;方案三:采用复合模 落料冲孔同时进行
13、。分析方案一1:一般来讲,单工序模适用于中小批量生产,大批量时多选用连续模,以提高生产率,从而降低模具生产成本。由此看来,不选此方案。分析方案二1:级进模一次行程完成以后,由冲床送料机器按照设定的步距将条料向前平移,由此在一套模具上就可以实现多道工序同时加工。但是,级进模工作时需要多次定位,其定位精度难以提高,因而不选此方案。分析方案三1:复合模在一次运动中即可一次性达到数次加工效果的工艺装备。所得冲裁件同轴度高,表面平整,尺寸精度也很高;另外不会受到毛坯外形的精度限制,费角料也可加以生产。工作中无需多次定位,一次即可,因而可采用方案三。返观本设计所选制件,要得到精度IT11,两侧孔的位置精度
14、较高,因此应当采用方案三,使用复合模生产。进一步设计方案三5:查表 8-9 凹凸模的最小壁厚(之一)5 得到装模生产本制件最小壁厚为4.9mm,由本设计所选制件的几何形貌可得其最小壁厚为3mm,为减少孔内废料的胀力,减小最小壁厚,并参考表8-2 复合模正装和倒装比较5 应当选取正装复合模具进行生产。5计算相关的工艺参数5. 1排样设计与计算本设计所选制件精度要求IT11,比较高,因而采用有废料排样的方法。5. 1. 1 直排a) 直排方案一:排样如图5-1,查表2-11 搭边a和a1的数值(低碳钢)1 得工件间距a1=2mm;搭边值a=2.5mm;计算得条料宽B=79mm;步距为A=32mm2
15、mm=34mm;工件利用率为=A0A100%1计算得=1239.6mm2686mm100%=46.15%图5-1 直排方案一b) 直排方案二:排样如图5-2,得a1=2mm;a=2.5mm;B=37mm;A=74mm2mm=76mm;=1239.6mm2812mm100%=44.08%图5-2 直排方案二5. 1. 1 斜排a) 斜排方案一:排样如图5-3所示,a1=2mm;a=2.5mm;B=76.24mm ;A=32+2=34mm=1239.6(76.2434)100% =47.82%图5-3 斜排方案一b) 斜排方案二:排样如图5-4,a1=2.5mm;a=3mm;B=38mm;A=60
16、.6mm=1239.6(3860.6)100% =53.82%图5-4 斜排方案二c) 斜排方案三:排样如图5-5所示,a1=2mm;a=2.5mm;B=37mm;A=66mm。=1239.6(3760.6)100% =50.76%图5-5 斜排方案三综上可知应当采用斜排方案二,工件对角线与条料间角度为17,查表2-14 条料宽度偏差5 得=-0.7mm,则B=390-0.7mm,A=60.6mm,利用率53.82%。5.2 计算冲压力,初步选择压力机5. 2. 1计算冲压力平刃口冲裁时,冲裁力F冲裁=1.3LtbLtb5本设计所选制件的周长L=292422714536022163536024
17、28.68=276.51mm 落料周长L1=271453602216353602428.68 =169.70mm 冲孔周长L2=29242=34=106.81mm抗拉强度b=370MPa500MPa3计算得到F冲裁=237.80kN,F落料=145.94kN,F冲孔=91.86kN。查表2-9 卸料力、推件力和顶件力系数5 得K卸料=0.030.04 ,K顶件=0.045卸料力F卸料=K卸料F冲孔3 F卸料=2.76kN 推件力 F顶件=n K顶件F落料3F顶件=6.57kN总冲裁力F总= F冲裁+ F卸料+ F顶件 F总=247.13 kN5. 2. 2 初步选择压力机查表1-2 开式固定台
18、压力机(部分)参数4 选择压力机型号为J23-25,标示压力为 250kN,滑块行程65mm,连杆调节长度55mm,最大装模高度270mm,模柄孔半径为25mm,深70mm。选压力机J23-25装模高度为215270mm,根据Hmin+10H模具Hmax54即,225mmH模具265mm。5. 3 计算压力中心本设计所选制件完全中心对称,其对称中心即为该制件的几何形状的中心。5. 4 凸凹模刃口尺寸计算5. 4. 1 确定间隙值查表2-2-2 冲裁模初始双面间隙z(电器、仪表行业)4 得:zmin=0.100mm,zmax=0.140mm。5. 4. 2刃口尺寸计算制造模具的方式大致可以分为两
19、种:一、分别加工;二、配合加工。本制件外形较为复杂,要求得到的精度TI11,采用后者。此时,可先加工出凸模和凹模,再配合加工制造凸凹模。查表2-31 磨损系数x5 可得本设计所选制件的磨损系数均为0.75加工凹模时,有磨损以后变大的尺寸即A类:A1凹=(7-0.750.090)0+0.0901/4=6.93+0.02 0mmA2凹=(16-0.750.110)0+0.1101/4=15.92+0.03 0mm加工凸模时,有磨损以后变小的尺寸即B类:B1凸=(8+0.750.090)0-0.0901/4=8.070 -0.02 mmB2凸=(18+0.750.130)0-0.1301/4=18.
20、100 -0.03mm定位两个凸模时有磨损以后不变的尺寸,即C类:C1=600.1901/8=600.02mm C2=57.380.1901/8=57.380.02mm(按加工方向放置时两侧小孔中心距)该制件凸模、凹模按上述尺寸制造,凸凹模各部分尺寸按照上述凸模、凹模相应部分尺寸配合加工制造,保证双面间隙值zminzmax=0.1000.140mm。6 模具各部分设计6. 1 模具各部分结构形式6. 1. 1模架及导向形式参考表6-3-1 模架的具体形式及用途3 可得对比如下:上模座、下模座和导柱、导套构成了一个整体即模架。由此对模架加以讨论。模具可分为钢板模架和铸铁模架两大类。其中,前者有着
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