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座椅连接钩2成型工艺及级进模具设计【三维图】【课程毕业说明书论文CAD图】

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!【包含文件如下】【机械类设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat3D.prt上垫板.dwg上模座.dwg上模板.dwg全套图纸集合.dwg冲孔凹模.dwg凸模固定板.dwg切废料凸模.dwg卸料板.dwg工件图-座椅连接钩2成型工艺及级进模具设计【三维图】.dwg装配图.dwg设计说明书.doc摘 要这篇论文来源于生产实际,主要的任务是完成座椅连接钩的冲压模具设计。通过多种方案的比较,本设计采用的是连续模结构,模具中设置了冲孔、弯曲、落料等工位。本次模具设计中通过对座椅连接钩的材料、形状、尺寸及其精度的要求进行冲压工艺分析,结合工艺可行性分析,将零件展开,设计了排样图;根据工艺计算结果,对模具主要零部件,如凸、凹模和凸模固定板等进行详细设计,并设计了座椅连接钩的连续模。在设计中对模具的总体结构进行设计,包括上下模座、导柱导套、垫板、固定板、导料板、卸料板、卸料板弹钉等的设计与选用。利用Auto CAD2010软件制作了此连续模模具的装配图和零件图。 关键词:连续模;冲孔;落料;折弯AbstractThis paper comes from the production practice, the main task is to complete the design of the stamping die for the seat coupling hook. Through comparison of various schemes, the design adopts continuous die structure, and punching, bending, blanking and other workstations are set in the mold. In this mold design, the stamping process is analyzed through the requirements of the material, shape, size and precision of the seat hook. The parts are unfolded and the sample drawing is designed in combination with the feasibility analysis of the process. According to the results of the process calculation, the main parts of the mold, such as convex, concave die and the punch fixed plate are designed in detail. And the continuous die of the seat hook is designed. In the design, the overall structure of the die is designed, including the design and selection of the upper and lower die seat, guide guide sleeve, cushion plate, fixed plate, guide plate, discharge plate, and unloading plate. The assembly drawing and part drawing of the continuous die are made by using Auto CAD2010 software.Key words: continuous die; punching; blanking; bending目 录第一章 绪 论11.1 选题的意义与目的11.2 文献综述11.3 研究现状21.4 设计思路与创新思路2第二章 座椅连接钩的冲压工艺分析42.1 零件的材料分析42.2 零件工艺分析42.3 毛坯的尺寸计算52.4 排样设计62.4.1排样原则:62.4.2 载体设计92.4.3排样图:102.5本章小结10第三章 座椅连接钩连续模的工艺计算113.1 压力的计算113.1.1 冲裁力的计算113.1.2弯曲力的计算123.2 压力中心计算13第四章 模具主要零件尺寸计算154.1 冲裁间隙的确定154.2 刃口尺寸的计算154.2.1刃口尺寸计算的原则154.2.2 刃口尺寸的计算164.2.3 计算凸、凹模刃口的尺寸163.5.4 冲裁刃口高度183.5.6弯曲部分工作尺寸的计算19第五章 级进模的工艺零件设计205.1 凹模板尺寸计算205.2 凹模刃口形式205.3 导料装置的设计225.3 定距和定位零件的设计225.4 卸料装置的设计245.5 结构零件的设计245.5.1 模架和导向零件的设计245.5.2 支撑零件的设计25第六章 冲压设备的校核26总 结27参考文献28致 谢29摘 要这篇论文来源于生产实际,主要的任务是完成座椅连接钩的冲压模具设计。通过多种方案的比较,本设计采用的是连续模结构,模具中设置了冲孔、弯曲、落料等工位。本次模具设计中通过对座椅连接钩的材料、形状、尺寸及其精度的要求进行冲压工艺分析,结合工艺可行性分析,将零件展开,设计了排样图;根据工艺计算结果,对模具主要零部件,如凸、凹模和凸模固定板等进行详细设计,并设计了座椅连接钩的连续模。在设计中对模具的总体结构进行设计,包括上下模座、导柱导套、垫板、固定板、导料板、卸料板、卸料板弹钉等的设计与选用。利用Auto CAD2010软件制作了此连续模模具的装配图和零件图。 关键词:连续模;冲孔;落料;折弯AbstractThis paper comes from the production practice, the main task is to complete the design of the stamping die for the seat coupling hook. Through comparison of various schemes, the design adopts continuous die structure, and punching, bending, blanking and other workstations are set in the mold. In this mold design, the stamping process is analyzed through the requirements of the material, shape, size and precision of the seat hook. The parts are unfolded and the sample drawing is designed in combination with the feasibility analysis of the process. According to the results of the process calculation, the main parts of the mold, such as convex, concave die and the punch fixed plate are designed in detail. And the continuous die of the seat hook is designed. In the design, the overall structure of the die is designed, including the design and selection of the upper and lower die seat, guide guide sleeve, cushion plate, fixed plate, guide plate, discharge plate, and unloading plate. The assembly drawing and part drawing of the continuous die are made by using Auto CAD2010 software.Key words: continuous die; punching; blanking; bending目 录第一章 绪 论11.1 选题的意义与目的11.2 文献综述11.3 研究现状21.4 设计思路与创新思路2第二章 座椅连接钩的冲压工艺分析42.1 零件的材料分析42.2 零件工艺分析42.3 毛坯的尺寸计算52.4 排样设计62.4.1排样原则:62.4.2 载体设计92.4.3排样图:102.5本章小结10第三章 座椅连接钩连续模的工艺计算113.1 压力的计算113.1.1 冲裁力的计算113.1.2弯曲力的计算123.2 压力中心计算13第四章 模具主要零件尺寸计算154.1 冲裁间隙的确定154.2 刃口尺寸的计算154.2.1刃口尺寸计算的原则154.2.2 刃口尺寸的计算164.2.3 计算凸、凹模刃口的尺寸163.5.4 冲裁刃口高度183.5.6弯曲部分工作尺寸的计算19第五章 级进模的工艺零件设计205.1 凹模板尺寸计算205.2 凹模刃口形式205.3 导料装置的设计225.3 定距和定位零件的设计225.4 卸料装置的设计245.5 结构零件的设计245.5.1 模架和导向零件的设计245.5.2 支撑零件的设计25第六章 冲压设备的校核26总 结27参考文献28致 谢29III第一章 绪 论1.1 选题的意义与目的现代工业的迅速发展使冲压技术得到了越来越广泛的应用,随之而来的是对冲压模具的设计与制造的要求也越来越高。冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲压设备和冲模完成加工,以便实现自动化,操作简单,生产效率很高。冲压模具是冲压生产的主要工业装备,它的设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸的精度、生产效率以及经济效益等方面影响很大。为了进一步提高生产效率和适应冲压新工艺的需要,人们充分发挥冷冲压的优点,研究和创造出更多性能良好且高自动化的冲压设备,科技的发展十分迅速,现在的企业工厂里都投入了各种自动化装置、机械手和机器人的冲压自动生产线和高数自动压力机。冲压模具设计的水平标志着冲压生产水平的先进性、合理性以及生产成本的经济性,这在很大程度上反映了生产技术的水平。但总的来说,对冷冲压成形与模具设计的基础理论知识和技术的研究还是远远跟不上现代工业发展的要求。因此,研究冲压模具的设计,提高冲压模具的各项技术指标,都有着十分重要的意义。这次的毕业设计题目的研究,涉及到冲压成形工艺的分析、冲压工艺方案的设计以及冲压模具结构的设计等内容,目的是通过对座椅连接钩连续模设计,将所学的有关冲压模具设计、工程制图、机械设计基础、机械制造技术和AutoCAD等多门课的知识与本次设计相结合,掌握一定的冲压模具设计方法、理论知识和技术,通过这次毕业设计,来培养自己的设计思维和提高自己的综合设计能力;在做毕业设计之前,我们应该熟练地掌握相关的二维绘图软件,同时也要掌握冲压成形工艺和冲压模具设计的专业知识,以及熟悉冲压模具设计的标准和规范,最终设计出一套合理的技术性和经济高的冲压模具。1.2 文献综述目前,仪表、电机、通信、电器、电子、家电和轻工等行业中,65%85%的金属零件都要依靠冲压模具成型,并且随着这些年来这些行业的迅速发展,对模具质量的要求越来越高,模具结构要求也越来越复杂。1采用冲压模具生产零部件,具有成本低、生产效率高、质量好、节约能源和原材料等一系列优点,其生产的制件所具备的高一致性、高精度、高复杂性、高生产率和低消耗,它已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展的方向。模具在很大程度上决定着产品的效益、质量和开发能力。模具生产技术的高低,已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。1.3 研究现状经过十多年的发展,我国的模具生产无论在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展。现在,世界模具生产大国之一已包含了中国,但还远远不是生产最强国。中国模具生产总量虽然已位居世界前列,但模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。其差距主要表现在以下几方面:1)、国内自配率不足,其中中低档模具供过于求,中高档模具自配率不足55%,其主要缺口集中在于复杂、精密、长寿命、大型、模具领域。由于在模具寿命、精度、制造周期及生产能力等方面,中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需要大量进口模具,特别是一些档轿车的大型覆盖件模具。2)、国内模具企业专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占45%左右,其余为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务,与国际水平相比要落后许多。3)、经济效益欠佳,开发能力弱。中国模具企业技术人员水平也较低,比例较低,科研开发及技术攻关方面投入太少,在市场中常处于被动地位。4)、模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达80%以上,国内模具标准件使用覆盖率只有35%左右。1.4 设计思路与创新思路本次的研究课题是座椅连接钩连续模设计,从查阅大量的冲压模具文献资料和设计资料入手,熟悉整个冲压模具的设计流程。首先对零件的结构进行设计,按照国家的相关标准设计座椅连接钩的尺寸大小、精度以及选用制造支架的材料。然后对冲压件进行冲压工艺分析,工件的结构简单,是比较薄的一类小型零件,其设计精度也较低,故采用普通冲裁模即可实现加工。了解单工序模、连续模和复合模各自的加工特点,拟定设计方案,通过比较选择最佳的设计方案。因为工件是批量生产,而且只有落料、冲孔、弯曲三道工序,结合连续模生产效率高、工件精度高,适于中批量生产等特点,故决定选用导柱式冲孔-落料-折弯连续冲裁模来完成座椅连接钩的冲压加工。确定好设计方案后,接着展开对支架冲压模的工艺计算以及各零部件的设计。最后进行支架冲压模具的总装配图以及零件图的绘制和制造仿真。为了使本套连续冲裁模的成本降低、提高设计效率,根据设计的要求,采用一些冲压模具标准件,如模架等。此外,本套连续冲裁模是采用自动送料装置,而不需要人工送料,这样可以大大提高生产效率,降低成本,充分体现冲压生产自动化的优越性。此外,模具模型的建立和冲裁零部件的制造仿真演示等,可以为本次设计提供了检验依据和参考模型,实现了模具的设计从概念到模型的跨越。本次毕业设计课题是座椅连接钩连续模设计及制造仿真,它能使我们能综合运用各种基本理论知识,并结合生产实习中学到的实践知识,培养独立分析、解决各种问题的能力。并要求我们能充分结合生产实践中学到的实践知识并运用冷冲模设计和大部分专业课的知识,独立地解决和工艺问题。这次设计的工件能使我们初步具备设计加工一个中等复杂程度零件的冷冲压模具的能力,拟定设计方案,完成模具的结构设计,也是熟悉和运用有关图表、手册等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会,为以后走上工作岗位从事好工作打下良好的基础。第二章 座椅连接钩的冲压工艺分析2.1 零件的材料分析 零件名称:座椅连接钩零件的材料:Q235零件厚度:2.0 mm此种材料塑性和韧性均较高,在冷状态下容易模压成形。可用变曲、镦粗、热冲、冷冲或拉拔等方法制成各种零件。一般用于制造拉杆、卡头、垫片、垫圈 、铆钉等零件具体如图2.1所示:图2.1 零件图2.2 零件工艺分析 这个工件形状不是很复杂,要求精度一般。整个工件整体上有两处孔。零件尺寸公差无特殊要求,按IT12级选取。冲压该零件需要的基本工序有冲孔和落料、弯曲。因此可以考虑以下三种方案:方案一:冲孔-折弯-落料连续冲压,采用连续模生产。方案二:先落料冲孔、折弯,采用两套套复合模生产。方案二模具结构简单,但是需要两道工序、两套套模具才能完成零件的加工,生产效率较低,难以满足零件大批量生产的需求。而且制造两套套模具,其成本将会增加很多。此外,这样精度也不一定能满足孔中心与边缘距离的尺寸公差。由于零件结构简单,为提高生产效率和经济性,应采用连续冲裁方式。方案一连续模由多个工位组成,各工位按顺序关联完成不同的加工,在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后,由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动,这样在一副模具上就可以完成多个工序,一般有落料,冲孔,弯曲,切边,拉伸等等。 通过上述对比分析,采用方案一冲孔落料弯曲级进模,比较适合此零件。2.3 毛坯的尺寸计算把工件的弯曲部分和翻边部分进行展开,就可以得到坯料外形,按有圆角半径的弯曲展开,方法如下:图2-2有圆角半径的弯曲圆角部分的展开长度等于对应的中性层的长度,公式2-1,即 (2-1)式中 各圆角部分的展开长度(mm); 弯曲度(); r弯曲半径(mm); x中性层位移系数,与相对弯曲半径r/t、弯曲方式等因素有关,见表3-1; t材料厚度(mm)查表2-1,当r/t=1,x=0.32=4.14mm表2-1 中性层位移系数xr/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.5345678x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5由前面计算出工件的弯曲部分,得到坯料的外形尺寸见图2-5所示:图2-3 零件展开图2.4 排样设计2.4.1排样原则:在一幅级进模里,因冲的制件不同,各工位就有不同的冲压工序,每个工位的冲压性质都须遵循一定的规则,如果违背就冲不出合格的制件,所以必须设计好。排样是模具结构设计的主要依据,排样图的好坏,直接关系到模具的设计。级进弯曲是指弯曲件采用级进模在多个工位上分步弯曲成形的一种冲压方 法。由于在冲压过程中,毛坯始终在长长的条料上进行,所以级进弯曲除了遵守多道单工序模弯曲变形规律之外,其弯曲工序往往比单工序模要增多一些,使级进模结构变得较为复杂。级进弯曲模一般由冲裁工序和弯曲工序组成。冲裁工序在开始的几个工位二合最后,弯曲工序后面工位。冲裁工序在级进冲压过程中,担当切除弯曲件展开外形之外的多余部分料、加工出必要载体和供定距用导正销孔、弯曲后冲孔和分离制件等。在绘制排样图的过程中,应注意提高冲压原材料的利用率。但提高原材料的利用率,不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价。 排样工作虽然比较简单,但很有讲究,而且非常重要。排样原则如下: 提高材料的利用率:对冲裁件来说,由于产量大、冲压的生产率高,所以材料费用常会占冲件成本的60以上。材料利用率是一项很重要的经济指标。要提高材料利用率,就必须减少废料面积。冲裁过程中所产生的废料可分为结构废料与工艺废料两种。结构废料是由工件的形状决定的,而工艺废料则是由冲方式和排样方式所决定的。因此要提高材料的利用率只要应从减少工艺废料着手,设计处合理的排样方案。有时,在不影响冲件使用性能的前提下,页可适当改变冲裁件的形状。A 使工人操作方便、安全、减轻工人的劳动强度。条料在冲裁过程中翻动要少,在材料利用率相同或相近时,应尽可能选条料宽、进距小的排样方法。它还可减少板料裁切次数,节省剪裁备料时间。B 使模具结构简单、模具寿命较高。C 排样应保证冲裁件的质量。对于弯曲件的落料,在排样时还应考虑板料的纤维方向。排样设计的内容包括选择排样方法;确定搭边的数值;计算条料宽度及送料步距;画出排样图。有必要时还应核算材料的利用率。 排样方法:根据材料经济利用的程度,排样方法可以分为:A 有废料排样法有废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间,都有工艺余料(称搭边)存在,冲裁是闲着冲裁件的封闭轮廓进行,所以冲裁件质量较好,模具寿命较长,但材料利用率较低。B 少废料排样法少废料排样法是只有在冲裁件与冲裁件之间或只有在冲裁件与条料侧边之间留有搭边,而在冲裁件与条料侧边或在冲裁件与冲裁件之间无搭边存在。这种排样方法的冲裁只沿着冲裁件的部分外轮廓进行,材料利用率可达7090C 无废料排样法无废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间均无搭边存在。这种排样方法的冲裁件实际上是直接由切断条料获得,所以材料利用率可达8595。采用少、无废料的排样法,材料利用率高,不但有利于一模获得多个冲裁件,而且可以简化模具结构、降低冲裁件。但少、无废料排样的应用范围有一定的局限性,受到工件形状、结构的限制、且由于条料本身的宽度公差以及条料导向与定位所产生的误差会直接影响冲裁件尺寸二使冲裁件的精度降低。同时,往往因模具单面受力而加快磨损,降低模具寿命,也会直接影响冲裁件的断面质量。因此,排样时必须全面权衡利弊。无论时采用有废料或少、无废料的排样,根据冲裁件在条料上的不同布置方法,排样方法又有直排,斜排,对排。可以根据不同的冲裁件形状加以选用。 搭边:排样时冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料之间留下的工艺余料称为搭边。A 搭边的作用1. 起起补偿条料的剪裁误差、送料步距误差,以及补偿由于条料与导料板之间有间隙所造成的松辽歪斜误差的作用2. 使凸、凹模刃口双边受力。由于搭边的存在,使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁。受力平衡,合理间隙不易破坏,模具寿命与工作断面质量都能提高3. 对于利用搭边拉条料的自动送料模具,搭边使条料有一定的刚度,以保证条料的连续送进。B 搭边的数值搭边过大,浪费材料。搭边过小,起不到上述应有的作用,过小的搭边还可能被拉入凸模和凹模的间隙,使模具容易磨损,甚至损坏模具刃口。搭边的合理数值就是保证冲裁件质量,保证模具较长寿命、保证自动送料时步被拉弯拉断条件下允许的最小值。搭边值通常由经验确定,表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。表2-1 搭边a和a1数值材料厚度圆件及r2t的工件矩形工件边长L50mm矩形工件边长L50mm或r2t的工件工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t搭边值由查表得:工件间搭边a=2.0mm,侧面搭边=2.2mm,由于模具为级进模,为保证冲两件间废料的落料凸模强度,保证模具的使用寿命,将零件设计为加大间隙冲裁,取工件间的搭边a=4mm。2.4.2 载体设计载体是指连续模冲压时,条料内连接工序并运载其稳定前进的这部分材料,从保证载体强度出发,载体宽度远大于搭边宽度。载体的形式主要有双侧载体、单侧载体和中间载体三种。中间载体是在条料的中间设计载体,被加工的的零件连接在工件的中间,座椅连接钩工件符合选用双侧载体的条件,因此采用双侧载体。即使用零件的侧搭边做为零件的载体,为保证零件载体的强度使零件运送顺利,所以将零件的侧搭边同样加大设计。2.4.3排样图:根据上面所述,得出下面的排样图图2-4 排样图排样图所示分为9个工位,工序如下:第1工位:冲切侧刃和冲导正销孔,以及两件间的废料。第2工位:冲零件上的两个孔。第3工位:冲两件间的废料。第4工位:冲两件间的废料。第5工位:先将零件两端向上和向下弯曲弯曲。第6工位:空工位。第7工位:将两端弯曲为零件形状。第8工位:空工位。第9工位:切断落料。2.5本章小结本章主要对零件的材料、工艺等方面做出了比较详细的分析。对零件的展开尺寸进行了计算,还确定了具体的加工方案、排样方式以及具体的加工工序等等。这是本设计最基础的部分。第三章 座椅连接钩连续模的工艺计算3.1 压力的计算3.1.1 冲裁力的计算各冲裁区只是冲裁线的长度不同,查表7-4(冲压工艺与模具设计P272),可得材料剪切强度极限t=280Mpa,板料的厚度t=2mm,用上式可分别计算出部分的冲裁线长度和冲裁力:零件冲裁的长度:根据公式(冲压工艺与模具设计P22)可分别计算:1. 冲裁力: (3.1)2. 卸料力: (3.2)3. 推件力: (3.3) 注:式中 L冲裁件周长(mm) t材料厚度(mm) -抗剪强度(M) K系数(一般取K=1.3) 、-卸料力、推件力、顶件力系数可由表3.1查得。同时卡在凹模板内的工件或废料的数量,凹模刃口尺寸的直刃壁高度,查表取;板料厚度;表3.1 卸料力、推件力、顶件力系数材料钢材料厚度/mm0.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0450.05注:本表摘自冲压工艺与模具设计P22 表2-10以上两项冲压力的总合为:=284.28kN+12.79kN9+46.91kN=343.98KN3.1.2弯曲力的计算由于零件的弯曲角度都为90零件为V形弯曲零件,如图3.1所示为零件弯曲成型后的形状。V形弯曲成型,所以按照V形弯曲计算。图3.1 零件图1)自由弯曲时的弯曲力公式V形弯曲件: U形弯曲件:; 式中:;2)校正弯曲力公式 式中:,单位:N;,单位:Mpa,更加冲裁件的材料可查;A所需要校正的零件弯曲位置的面积,单位:mm2。3)计算本弯曲件U形弯曲部分弯曲力。U形弯曲力:根据查表可得,通过计算可知A=923.8;因此校正弯曲力为:自由弯曲时的弯曲力与校正弯曲力之和为: 所以3.2 压力中心计算压力中心的坐标定在所有工位的中心。计算公式: = = 在多工位级进模中,由于各个工位的闭合时间不同,因此压力中心是呈一种动态变化。为了便于计算,可根据级进模工作时的极限位置来计算极限位置的压力重心。在排样图上建立如图3所示的坐标系。用解析法来求压力中心,如图3-1所示设置零件第一工位冲孔的圆心为原点计算;所以压力中心坐标( ) = 130.87mm = 76.99mm图3.1 零件压力中心计算第四章 模具主要零件尺寸计算4.1 冲裁间隙的确定为了保证冲裁件满足性能要求,设计模具时要合理地选择冲裁间隙,由于在实际的制造中存在不可避免的偏差和实际使用过程中的磨损等诸多因素,通常就选择一个适当的数值范围作为合理得冲裁间隙,只要冲裁间隙满足这个范围,就能够冲出相对好的产品,最小值称为最小合理间隙,最大值称为最大合理间隙。另外模具在实际的使用中的由于各个零部件之间的磨损会使间隙变大,故通常在实际中采用最小合理间隙。冲裁件的断面质量以及模具寿命、各种压力和冲裁件的尺寸精度受冲裁间隙的影响是很大的。在冲裁过程中各个部件之间均存在摩擦,并且模具作用的压应力随着冲裁间隙的变小而不断增加,零部件摩擦也就越严重,这样就使得模具的寿命降低。虽然较大的间隙能够使零件之间的摩擦减小提高模具的寿命,但存在的缺点就是间隙不是很均匀。因此,冲裁间隙这一参数在模具设计中是一个非常重要的参数指标。4.2 刃口尺寸的计算4.2.1刃口尺寸计算的原则模具刃口的尺寸及制造的精度就决定了模具的合理间隙和冲裁件的尺寸精度。设计冲裁模的主要任务其一就是合理确定模具刃口尺寸及制造公差。在确定模具刃口尺寸及制造公差时需要遵循的原则如下:1、根据凹模尺寸确定落料件尺寸,根据凸模确定冲孔。故设计落料模时,凹模尺寸是基准,间隙去在凹模上:设计冲孔模时,凸模尺寸是基准,间隙去在凹模上。2、考虑冲裁中凸、凹模的磨损情况,在设计落料凹模和设计冲孔模时,凹模基本尺寸相应地分别取尺寸公差范围的较小尺寸和较大尺寸。凸凹模间隙取最小合理间隙值最为合适。3、在确定冲模刃口制造公差时需考虑制件的公差要求。对刃口精度要求过高会使模具加工制造困难,成本增加,生产周期变长;对刃口要求过低又会使得生产出来的制件可能达不到合格的标准并且减小了模具的使用寿命。4.2.2 刃口尺寸的计算冲裁模凹、凸模刃口尺寸的计算和标注方法有分开加工和配做加工2种。在冲件厚度较大和尺寸精度要求不高的场合用分开加工法,形状复杂工件的模具用配做加工法。本次设计的工件厚度有2mm属于厚板零件,并且孔有位置公差要求,同时要保证冲裁凸、凹模间存在一定的间隙,最终选用配合加工。此方法是先做好一个基准件,然后依据配合要求以此基准件的实际尺寸来加工另一个工件,并且保证它们之间有一定的间隙值。在对形状比较复杂的凸凹模工作部分的尺寸进行计算时,在凸模和凹模磨损之后,在一个凸模或凹模上会同时存三种不同磨损性质的尺寸。4.2.3 计算凸、凹模刃口的尺寸 凸凹模的刃口尺寸对冲裁件的尺寸精度有较大影响,而且刃口尺寸的精度影响着间隙的大小,还会对模具的制造成本和寿命有影响,因此对凸模和凹模刃的计算是模具设计过程中不可缺少的一项工作,对凸模和凹模刃口的计算依据如下:(1)凸模的外径要与孔的直径相同,这个即是冲裁变形的规律;(2)根据孔的尺寸精度;(3)凸模与孔之间的配合间隙;(4)凸模与孔之间的磨损;(5)凸模的加工方式。因而,在计算刃口尺寸时应按照以下原则进行: 1)凹模的尺寸要通过落料的尺寸来计算,凸模的尺寸需要通过冲孔的尺寸来计算;2)计算凸凹模的尺寸时需要考虑到凸凹模的磨损问题,在计算刃口尺寸时在凸凹模的刃口尺寸磨损增加后,刃口的公称尺寸选择公差最小的一个数值,相反的条件下,就应该取公差数值较大的一个; 3)计算凸凹模的刃口尺寸可以冲出零件的尺寸符合要求,对模具的寿命有一定的保证;4)便于对模具的生产加工以及维护并且可以降低模具的费用;对冲模的加工主要是对凸模和凹模的刃口尺寸进行控制,因为它们根据不同的结构加工方法也不同,不同的加工方法其凹模和凸模的刃口尺寸计算方法也不一样,凸模和凹模计算方法基本上可以分为两类,分别为先后加工法和配合加工法,下面对它们进行介绍。(1)分别加工法分别对凸模和凹模进行加工,这种加工的方式只适合与对冲压件为圆形或者结构简单的零件,利用这种方法加工的凸模和凹模具有互换性,这种方法加工的精度较高,为了保证间隙合理,凸凹模的公差选用较小的公差,这样会造成模具的加工困难增加制造成本。(2)配合加工法配合加工法一般用于冲裁件外形复杂或者板厚较薄的模具上,为了确保凸凹模之间有一定的间隙,可以采用配合加工的方法,这种方法是将一件加工好的工件作为样板件,将样板件作为标准去加工另外一个零件,这样可以保证它们之间的间隙,此种加工的特点是可以保证模具中的凸模和凹模的间隙,在加工基准件的同时将模具的公差适当的放宽点,这样也使得加工更加的容易,基准件上只需要标注尺寸的公差,然后配合件只需要标注好基本的尺寸并标明配合件的间隙尺寸。采用凸模和凹模分开加工的,采用这种方法,要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差,为了保证间隙值必须满足式:查冲压手册可知,校核间隙:满足+条件 ,因此间隙的取值满足要求。 冲孔时首先确定凸模刃口尺寸。由于基准件凸模的刃口尺寸在磨损减小,因此应使用凸模的基本尺寸接近工件的最大极限尺寸,凸模制造去负偏差,凹模去正偏差,-磨损系数查冲压手册x=0.5,-工件公差按IT13级选取.冲孔(3mm) 查标准公差表表知=0.11mm冲孔(5mm) 查标准公差表表知=0.12mm冲孔(6mm) 查标准公差表表知=0.12mm落料尺寸7.5mm查标准公差表表知=0.0.15mm3.5.4 冲裁刃口高度由于材料厚度小于2mm,经过资料和分析可以得出刃口高度范围为,本次设计取。3.5.5弯曲部分刃口尺寸的计算在保证板料弯曲变形区外表面不产生破坏的前提下,我们将弯曲件外表面所能形成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。用来衡量弯曲变形的重要指标之一即为最小相对弯曲半径,它是最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值。假设为中性层的半径,为最外层金属的半径,则其伸长率为: 设中性层位于半径为处,且弯曲厚度不变,有,则有 则最小弯曲半径公式为: 根据以上公式,计算最外层金属的伸长率为: 3.5.6弯曲部分工作尺寸的计算1、 分析工艺和计算r/t=15可知,本次设计弯曲部分属于小圆角V形弯曲,就只考虑回弹值。综合材料特性参数查相关资料可得回弹值为。2、模具间隙 对弯曲V形件,不需要在设计和制造模具时确定间隙。弯曲V形件是通过调整冲床的闭合高度来控制凸、凹模合适的间隙,间隙过小或者过大都会影响模具的使用性能。凸、凹模单边间隙Z的计算公式如下: 式中: t材料的厚度 材料厚度的正偏差(可查) C间隙数(可查)因此单边间隙为: 第五章 级进模的工艺零件设计5.1 凹模板尺寸计算1)凹模板的尺寸其形式随冲裁件的形式而变化,且冲裁过程中受力复杂,很难通过理论计算获得。根据冲件的外形尺寸和厚度可简单确定凹模板的外形尺寸。凹模的壁厚指从凹模刃口到凹模外侧的直线距离。凹模板的外形尺寸一般都根据凹模的壁厚而选择。在实际生产中,凹模的外形尺寸常根据冲裁件的外形尺寸和厚度,再结合经验公式粗略的计算而得出。凹模厚度 凹模壁厚 2 h 式中b-冲裁件最大外形尺寸,单位为mm; k-系数,其值查表5-1。K的选择与冲裁件的复杂程度也有关-简单则取小值,复杂取大值。表5-1 系数k的数值 板料厚度t/mmb/mm0.512332000.100.120.150.180.22本设计弯曲片零件k取值k=0.220。凹模厚度:mm(冲裁件最大外形尺寸是108.77mm),考虑到其它因素,取H=30mm。凹模壁厚:mm根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸;长度宽度为200mm325mm。5.2 凹模刃口形式分为直刃口和斜刃口两类A. 直刃口:强度好,方便制造,刃磨后刃口尺寸不变;但冲落件会在每次冲压后留在凹模的直壁区间内,使推件力加大且凹模壁磨损严重。一般取直壁高度h=48mm,以减少直壁区间内的冲落件降低磨损。直壁刃口常用于高精度模具和形状复杂的冲压件。B. 斜刃口:冲压后无冲落件存留,便于取件。但刃口易损坏,且刃口尺寸在每次刃磨后会变大。一般用于形状简单、精度要求低的冲压件。 根据弯曲片零件的精度要求,选用直壁型刃口 。圆柱形型孔的直壁高度h应与凹模的使用寿命要求相适应,参考表5-2选取。表5-2 凹模型孔主要参数板料厚度主要参数备注h6.0本设计取凹模直壁高度h=6mm。根据以上设计凹模形状如图5-1所示图5-1凹模示意图5.3 导料装置的设计在多工位级进模中常用的三种导料零件的配置结构形式。一种是采用两侧导料板导向送料的结构形式;一种是采用一侧用导料板导向,另一侧用带导向槽浮顶式导料柱导向送料的结构形式;最后一种是两侧均采用导向浮顶式导料柱导向送料的结构形式。这里采用第一种结构形式,因为条料较厚,而且条料的边载体在第一工位就被成形侧刃给切除了,所以没有办法使用带导向槽浮顶式导料柱导向送料。导料板如图5-2所示:图5-2 导料板5.3 定距和定位零件的设计级进模中各个工位间距是条料在模具中每送进一次所需要移动的固定距离。因而工位间距的精度直接影响到冲件的尺寸和精度。(1)定距方式采用成形侧刃定距。因为侧刃定距的结构比较简单,制造比较方便,而且也适合于手工送料。侧刃有分为无导向和带导向的两大类,选择带有导向的侧刃。因为条料的厚度(t=2mm)一般,冲切时是单边受力、侧向压力较大,无导向会使得侧刃不能保持正确的工作位置,甚至会出现崩刃。啃伤凹模刃口的现象。有导向的侧刃,工作时导向部分先进入凹模型孔,改善受力状态,能保持侧刃正确的工作位置,定距效果好。成形侧刃是结构如图5-3所示。图5-3 侧刃(2)定位方式采用导正销定位。其实通常是以侧刃进行粗定位,以导正销为精定位,这两种方式的配合使用,能够获得较好的定距效果。选用的导正销的结构如图5-4所示。图5-4 导正销的结构5.4 卸料装置的设计在多工位级进模中常用的卸料装置有弹压式卸料和悬臂式固定卸料。这里采用整体式弹压卸料。该级进模中具有冲裁,弯曲,成形等工序,弹压卸料装置不仅有卸料作用,还有压料、对凸模进行导向和保护作用。改设计的卸料结构如图5-5所示:图5-5 卸料部分结构示意图5.5 结构零件的设计5.5.1 模架和导向零件的设计模架由上模座,下模座和导柱、导套等组成。模架是模具的主题结构,它是连接级进模所有零件的重要部件。模具的全部零件都是固定至它上面,并承受冲压过程中的全部载荷。该模架选用非标准模架,且为四导柱模架。其具体的结构尺寸如表1所示:表5-1 模架的结构尺寸名称尺寸(mm)材料热处理上模座200315045HT200下模座20031550HT200导柱C352302058-62HRC导套C35230502058-62HRC5.5.2 支撑零件的设计(1)凸模固定板凸模固定板主要作用是对凸模进行固定,并通过它安装在上模座上。多工位级进模中的凸
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