拖拉机机架框冷冲模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目 录 1 前言 . 1 目 的意义 . 1 2 冲压的基本知识 . 2 压的基本工序 . 2 压模具 . 3 模的要求 . 3 模的种类 . 3 模结构组成 . 3 内外现状综述 . 4 3 冲压工艺分析与方案论 证 . 5 压工艺分析 . 5 压方案论证 . 5 4 落料模设计 . 7 料模的工作原理 . 7 压工艺分析，确定冲压工艺方案 . 7 样 . 7 行必要的工艺计算 . 7 料力 . 7 料力 . 8 件力 . 8 择冲床时的总压力 . 8 定模具的压力中心 . 8 算凸、凹模刃口尺寸 . 9 具各主要零件设计 . 10 模的厚度、壁厚及材料 . 10 板的采用与厚度 . 11 料橡胶的自由高度 . 11 下模座的外形尺寸和厚度 . 12 下模座的材料 . 12 具的总体设计 . 12 择冲压设备 . 13 5 冲孔模的设计 . 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 孔模的工作原理 . 14 压件的工艺分析 . 14 算冲压力 . 14 孔力 . 14 孔时的卸料力 . 14 件力计算 . 14 择冲床时的 总压力 . 15 定模具压力中心 . 15 算凸模、凹模的刃口尺寸 . 15 具总体设计主要零部件设计 . 16 具主要零部件的设计 . 16 具总体设计 . 18 具的工作原理 . 18 模校核 . 19 形凸模的校核 . 19 圆形凸模的强度校核 . 20 力机的选择 . 20 6 弯曲模的设计 . 21 曲模的工作原理 . 21 曲件的工艺性 . 21 曲件的工艺性 . 21 曲件的弯曲圆角半径 . 21 曲件的孔与弯曲处的最小距离 . 21 曲件的精度 . 21 曲件工序的确定原则 . 21 曲力的计算 . 22 由弯曲力的计算 . 22 件力和卸料力的计算 . 22 曲时压力机压力 的确定 . 22 曲模工作部分的尺寸 . 23 凹模的圆角半径及凹模深度 . 23 曲模的间隙 . 24 力机的选择 . 24 具总体设计 . 24 7 三维建模 . 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 拉机机架框的三维实体造型 . 26 金设计概述 . 26 板实体模型的生成 . 26 品三维建模方法 . 27 体建模方法 . 27 数化建模方法 . 27 配 . 27 G 装配的主要特点 . 27 拉机机架框冷冲模具三维装配图 . 28 面工程图的建立特点 . 29 G 关键功能 . 29 8 结论 . 30 参考文献 . 31 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附件清单 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 前言 目 的意义 系统解决方案， 它 的功能覆盖整个产品的开发过程。由于 提供的主模型设计思想为各学科的并行工程提供了保证。同时，由于与三维模型具有关联性的 视 图、剖视图、各类标注等功能，使得用户不必担心产品零件结构的更改。 该设计 通过三维软件 配及工程图的生成，并且参考三维图画出 三维模型 实现无纸化设计，和传统的设计方法相比经济效益方面提高了很多 !它的经济效益主要表现在该课题的设计方法上。在设计的过程中，运用了参数化设计的现代设计方法。这样的设计方法对于产品的设计来说，能够很好的提高产品的设计效率，缩短产品的设计周期， 减少产品的设计成本，在产品改进的过程中 ,只需要改变产品零件模型的一些参数 ,就可以 改变产品的形状与特性 ，以达到要求。而且在产品的加工过程中，能够真正的实现产品的无 纸化生产， 大大地提高产品的生产效率和生产成本，给企业带来了非常大的经济效益 ，而且减轻了设计人员的工作复杂程度 。 模具还有爆炸视图功能， 让人对它的结构和零件一目了然； 它的试模功能 更是可以在虚拟的情况下模拟模具的工作原理，大大节约了人力物力和财力，为公司 节约了成本，提高了生产能力，缩短了生产周期， 提高了经济效益，增加 了公司的竞争力 。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 冲压的基本知识 压的基本工序 冷冲压是机械中常见的一种金属加工方法。它是利用安装在压力机上的冲模对板料施加压 力，使其产生分离或变形，以获得一定的几何精度的机械零件或制品，通常是在室温下进行加工的，所以称为冷冲压或板料冲压。冷冲压可既可以加工金属材料，也可以加工非金属材料 1 。 冷冲压 与金属切削加工相比有如下优点 3,2 ： 强度和刚度都得到提高。它能使较薄金属材料冲制成尺寸大、质量小、强度及刚度都较高的金属制件。尽管越来越多的汽车零件被塑料件所代替，但迄今为止，汽车覆盖件主要仍是冲压件，世界上各大汽车厂研制的 新型汽车亦采用冲压件为覆盖件。可以说冷冲压是一种不能用其他加工方法替代的加工方法。 金属材料在外力作用下发生塑性变形以达到制件形状和尺寸要求。冷冲压既不同于锻压加工，不需要对金属材料加热，也不同于常见的金属切削，它是一种节能、无切屑的加工方法。由于在变形过程中未切断金属纤维，因而制件具有较合理的流线分布，这也是冷冲压制件强度和刚度好的重要原因之一。 冷冲模使金属材料变形，因此，冲压件基本上保持了模具工作部分的形状和尺寸精度。由于制模水平的提高， 目前模具精度已达到微米级，制件精度可以达到 而易实现机械化和自动化，生产率高。如一条由 46大型压力机组成的冲压生产线， 一分钟可以制造大尺寸汽车覆盖件数十件。 度大、成本高，但由于一副模具能冲制成千上万乃至上亿个制件，加之冲压生产率高，因而在大批量生产的条件下，冲压成本及低。 由于冲压件的形状、尺寸和精度要求不同，因此，冲压加工的方法是多种多样的。根据材料的变形特点及工厂现行的习惯，冲压的基本工序可分为分离工序与塑性变形工序两大 类 10 。 所谓分离工序，就是冲压过程中使冲压零件与板料沿一定的轮廓线相互分离，并获得一定断面质量的冲压加工方法。而塑性变形工序是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，以获得所要求的形状、尺寸和精度的冲压加工方法。 主要冲压工序的分类及特征可见下表 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 表 2要冲压工序的分类 类别 工序名称 工序特征 分 离 工 序 切断 用剪刀或模具切断板料，切断线不是封闭的 落料 冲孔 用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件 用模具沿封闭线冲切板料， 冲下的部分为废料 切口 用模具将板料局部切开而不全分离 ,切口部分材料发生弯曲 切边 用模具将工件边缘多余的材料冲切下来 变 形 工 序 弯曲 用模具使板料弯成一定角度或一定形状 拉深 用模具将板料压成任意形状的空心件 压肋 用模具将板料局部拉伸成凸起和凹进的形状 翻边 用模具将板料上的孔或外缘翻成直壁 缩口 用模具对空心件口部加由外向内的径向压力 ,使局部直径缩小 胀形 用模具对空心件加向外的径向力 ,使局部直径扩张 整形 将工件不平的表面压平 ,将原先弯曲或拉深件压成正确 形状 压模具 模的要求 冲压模具（简称冲模）是对金属板材进行冲压加工以获得合格产品的工具 4 。在冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并相对作用使其产生塑性变形达到预期的零件。因此对冲模的要求：冲模应该具有足够的强度，刚度和相应的形状尺寸精度；冲模主要零件应具有足够的耐磨性和使用寿命；冲模的结构应该确保操作安全，方便，便于管理和维修；冲模应有使材料 方便 送进，工件方便取出，定位可靠的装置，以保证生产的工件质量稳定；为使冲模上下运动 准确，需要有导向装置；冲模零件的加工和装配应该尽可能简单，尽量采用标准件，以缩短模具的制造周期，降低成本；冲模应具有与压力机连接的部位，以适应安装和管理的需要 5 。 模的种类 从工艺性质分为冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等； 从工序组合分为单工序模、复合模、连续模等； 从材料送进方式分为手动送料模、半自动送料模、自动送料模等； 从适用范围分为通用模和专用模等； 从导向方式分为无导向模、板式导向模、滑动导向模等。 模结构组成 冲模结构由五部 分组成，即工作零件，辅助装置，导向装置，支撑零件，紧固零件。 模的工作零件是凸模和凹模，在复合模中还有凸凹模。它们成对互相配合，完成对坯料的成形。他们的形状尺寸，尺寸精度，固定方法决定着冲模的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 性能，模具成本及使用寿命。 助装置是协助凸模，凹模完成工艺成形不可缺少的装置。 是保证上模，下模准确运动的装置，要求工作可靠，导向精度好，有一定的 互 换性。 上模座和下模座上安装着凸模，凹模及其它所有的零件。它们和压力机连接，传递并承受着工作压力。 件：中大型模具大多采用沉头螺栓和销作可卸式连接。模具的连接可靠，拆卸方便也是冲模设计的一个基本要求。 内外现状综述 模具朝着标准化、系列化、专业化和商品化的方向发展 6 。世界主要工业国模具标准化生产程度达 80%，模具厂只需设计制造模具工作零件，大部分模具零件均从模具标准厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业程度越来越高，分工越来越细，而规模变小。如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂，甚至某些模具厂仅专业化生产某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造 水平的提高和制造周期的缩短。 冷冲压朝着使用 7 。自 80年代初，世界模具行业采用 发和研究冲摸 冲摸设计和制造现代化。用计算机才用有限元模拟金属板料变形情况，可以预测某一工艺方案对制件成形的可能性和将会发生的问题。计算机将结果显示在终端上供设计人员选择修改，这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模周期。采用 可以使制模周期缩短 1/2 2/3，精度提高 1 2级。目前用 界各主要工业国已广泛使用此技术，我国也正由实验研究转入实用。 随着市场经济的发展，商品竞争日趋激烈。为争夺市场，如何提高冷冲压模具设计及制造质量和缩短周期，已成为冲压工程技术人员所面临的重大课题。除了采用简易模具技术，解决产品试制及小批量生产外，目前国内外广泛应用成组技术进行组织产品工程设计、制造及生产 8 。成组技术是将产品整体为研究对象，分析产品相似性，将形状结构、尺寸、精度等相似的产品分类成组，从 而引导产品设计及生产达到成本低、周期短的目的。由于产品相似性使产品制造工艺也具有相似性，这就为冷冲压模具设计应用成组技术创造了条件。典型组合模具不仅能适应小批量生产要求，作到一模多用，只要更换个别工艺件就能组合成新模具进行新的品种生产，从而为小批量生产开辟了新的途径。典型组合模也具能适应中、大批量生产要求，工具制造部门可在、事先制造典型组合模具作为半成品库存，设计部门能在短期内补充设计所需工艺件，即可在较短时间内制造组合成专用模具供中、大批量生产。 此外，用锌合金作为模具材料，设计简单，制造容易，不需要专门 的模具加工设备，省工、省料。模具用锌合金的性能，相当于低碳钢，加工性质类似于青铜铸件。由于锌合金的独有的特点，必将在生产中广泛应用，对提高冲压生产的工艺技术水平和经济效益，促进机电工业的发展，将起积极作用 9 。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 3 冲压工艺分析与方案论证 压工艺分析 图 的 图 3件图 该零件为 拖拉机机架框 ，如图 3面有 2个 15的孔， 一 个 11的孔，一个 12的孔以及 两 个 11 125的钣金槽。孔主要用于接板的装配，故这几个孔的位置是需要保证的重点。另外钣金槽是用于定位的，位置度也需要得到一定的保证。 毫米。对于一般的冲压来说，它的厚度是过厚了一点，所以在弯曲时若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹，则可以得到形状和尺寸比较准确的零件； 的中心距离都大于材料厚度 的两倍12 （ 6毫米），从而钣金槽边和所有的孔都位于变形区之外，弯曲时不会引起它们变形，故钣金槽边和所有的孔都可以在弯曲前冲出。孔冲好后，也可作为弯曲时的定位。 由图可知，该零件结构形状难度一般，但并不对称。是由圆弧直线组成，根据零件的具体情况，要完成全部的工序而生成该产品，需经过以下三道工序，它们分别是：落料、冲孔和弯曲。 压方案论证 冲压该零件需要的基本工序有落料、冲孔、 弯曲 。由于工件结构不算复杂，为了减少模具的制造难易程度，这里选择单工序简单模。具体工序方案主要有有以下几种： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 方案一：先 落料、再弯 曲、最后冲孔。工序较少且较集中，使用设备较少，生产效率较高。 在每道工序中都存在着一定的误差，这样零件的精度很难保证。且冲孔模具的结构也比较复杂。 方案二：先 落料、再冲孔、最后弯曲。工序较少且较集中，使用设备较少，生产效率较高。进行弯曲时有较好的定位。加工精度得到很好的保证。模具结构较简单，制造成本较低，符合经济要求。 方案三：先 落料、然后冲孔、再弯曲、最后再冲孔。 工序复杂，生产效率低，对于批量生产并不适易，在每道工序中都存在着一定的误差，这样零件的精度很难保证。 方案四：先冲孔、再落料、 最后弯曲。这种工序方 案中，孔先冲出，给后面的工序提供了很好的定位。提高了产品的位置精度。但是这样操作不方便，就增加了工人的劳动强度，生产效率降低了。 综合考虑到零件的性能、产品质量、生产批量、生产效率使用设备、模具制造的难易程度及寿命高低、操作方便与安全等方面， 经过以上的方案比较，可知第二案比较好，所以选择方案二。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 4 落料模设计 料模的工作原理 在冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并 对材料施加压力，使 材料 沿轮廓线 分离，从而 得 到预期的零件 。 压工艺分析，确定冲压工艺方案 该零件形状简单， 是由圆弧和直线组成的。冲裁件内外形所能达到的经济精度为中心与边缘距离尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求， 根据文献1， 故决定采用单工序落料模加工，且一次冲压成形。 样 在条料上冲裁时，工件之间以及工件和条料侧边之间的余料称为搭边。 根据文献9， 10，采用斜排式的排样方式。 由表 2 查得最小搭边 3a 31a 通过 A =97235 条料的宽度 :b =3+33+3+3= 进距： h= 1a = 根据公式 ： %100 （ 4 得 一个进距的材料利用率 为： %93%72352%100 行必要的工艺计算 该模具采用弹性卸料和下出件方式。 抗拉强度为 460375b 料力 根据文献 11公式： 1（ 4 其中： 1F 落料力 (N)； b 抗拉强度 (取b=400 t 材料厚度 ( t=3 L 零件的毛坯的周长 ( 通过 =1548 1=(1548 3 400)N=1858 103 N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 料力 表 4卸料力、推料力和顶料力 系数 钢 料厚（ 、铝合金 铜、黄铜 据公式： 1卸 （ 4 其中： 落料力 (N)； 系数，取 故 1卸 =(1858 103 )=103 N 件力 根据公式： 1推 （ 4 其中： 落料力 (N)； 系数， n 卡在凹模洞口的工件 (或废料 )数目。 故1推 =(1 1765 103 )N=103 N 择冲床时的总压力 选择冲床时的总压力为： 1 +推=2016定模具的压力中心 按比例画出零件形状，选定坐标系 图 3零件不对称，故 根据文献 14， 将工件冲裁周边分成 ， 出各段的重心： 33 4= 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 6= 7= 据公式： 2521 25252211 （ 4 得 5252211 据公式： 521 25252211 （ 4 得 5252211 压力中心坐标值为（ 力中心图 算凸、凹模刃口尺寸 落料时，落料件的尺寸是由凹模决定的，因此应以落料凹模作为设计基准。 查文献 9，由 表 2于凹模结构相对复杂，尺寸在生产过程中有变大和缩小，所以用配合加工计算法来计算凹模。 第一类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第二类 ：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸； 第三类：凸模或凹模在磨损后基本不便的尺寸。 第一类尺寸：（冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸 ） 410第二类尺寸：（冲裁件上该尺寸的 最小极限尺寸 +x ）041第三类尺寸：冲裁件上该尺寸的中间尺寸（ 1/8） 根据公式 410）（凹 （ 4 其中：凹D 凹模尺寸 ( x 系数，按工件精度由 文献 12表 2x = 工件公差 ( 则凹模各部分尺寸为： 尺寸为 D=（ 寸为 485时， 4) 5( 凹寸为 0 9 7 凹寸为 凹寸为 629时， 629( 凹模工作部分尺寸按凹模配制，保证双面均匀间隙为 6.0 具各主要零件设计 模的厚度、 壁厚 及 材料 根据 文献 11经验公式 ： 凹 （ 4 计算凹模厚度 其中： b 工件最大外形尺寸 ,b= K 系数 ,查表 4= 4度系数 板料厚度 t/mm b/ 2 3 3 200 : 取 114凹