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自行车脚蹬内板连续模及其自动送料装置设计【7张图纸】【优秀】

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自行车 脚蹬 连续 及其 自动 装置 设计 图纸 优秀 优良
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自行车脚蹬内板连续模及其自动送料装置设计

48页 17000字数+说明书+开题报告+6张CAD图纸

中期报告.doc

总装图.dwg

翻边凸模.dwg

自行车脚蹬内板.dwg

自行车脚蹬内板连续模及其自动送料装置设计开题报告.doc

自行车脚蹬内板连续模及其自动送料装置设计论文.doc

落料凹模.dwg

设计零件图.dwg

送料滑块.dwg

部装图.dwg


摘要


   级进模在实际生产中效率高,再加上自动送料装置,能够准确定位,不仅提高生产效率,而且节省劳动力。本毕业设计题目为自行车脚蹬内板连续模及自动送料装置设计。首先对零件进行CAD二维建图,pro/e三维建图,再分析可行性的成型方案,采用先冲孔后翻边的工序。本套模具采用预冲孔、翻孔、冲孔整形、冲孔、落料五个工部的级进模完成对零件的加工。经计算选用J23-25型号压力机。自动送料装置采用斜楔传动钩式送料,此种方式送料不需要另外加拉料动力,方便、简单,并且能够满足一定的精度要求。

   关键字: 翻孔;连续模;自动送料


    目录

摘要I

AbstractII

第1章  绪论1

   1.1  选题目的和意义1

   1.2  模具工业在国民经济中的地位1

   1.3  模具的分类与占有量1

   1.4  我国模具工业的现状2

   1.5  我国模具技术的现状及发展趋势3

   1.5  模具工业的发展情况5

   1.6  本论文主要研究内容6

第2章  零件成型分析7

   2.1  零件概况7

   2.2  零件的工艺性分析8

   2.3  冲裁工艺方案的确定9

   2.4  本章小结9

第3章  零件工艺分析与相关计算10

   3.1  排样方案种类分析10

   3.2  零件搭边值的确定10

   3.3  条料宽度的计算11

   3.4  翻边力的计算14

   3.5  冲裁力的计算17

   3.6  冲模压力设备选用19

   3.7  模具刃口尺寸计算19

   3.8  本章小结24

第4章  模具主要零部件的设计25

   4.1  模具结构设计25

   4.2  定位方式的选择与设计25

   4.3  卸料﹑出件方式的选择26

   4.4  翻边凸模的设计27

   4.5  落料凹模的设计28

   4.6  浮顶器设计29

   4.7  导向方式的选择31

   4.8  自动送料装置设计32

   4.9  本章小结35

第5章  模具的装配、调试和检测36

   5.1  模具的装配36

   5.2  冲裁模具的调试37

   5.3  模具的检测37

第6章  模具材料的选用要求和选择原则40

   6.1  冷冲模材料的选用要求40

   6.2  材料的选择原则40

结 论42

致谢43

参考文献44



    第1章  绪论

1.1  选题目的和意义

   在实际的生产当中,冷冲模的应用较为广泛,通过本次毕业设计,全面系统地掌握冷冲模设计的一般方法和典型零件的加工工艺的编制。熟悉典型连续模的结构组成和特点,掌握其结构设计方法。

   在通用压力机上采用自动送料装置可进行自动或半自动生产,并大大提高生产效率。熟悉典型的自动送料装置的类型和工作原理,并根据模具的结构特点,设计一套自动送料装置。

   掌握计算机辅助设计软件在模具设计中的应用。


内容简介:
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)中期报告题 目:自行车脚蹬内板连续模及其自动送料装置设计系 (部) 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 马康 学 号 1069360128 班 号 0693601 指导教师 张伟 中期报告日期 2009年11月27日 哈工大华德学院说 明一、开题报告应包括下列主要内容:1通过学生对文献论述和方案论证,判断是否已充分理解毕业设计(论文)的内容和要求2进度计划是否切实可行;3是否具备毕业设计所要求的基础条件。4预计研究过程中可能遇到的困难和问题,以及解决的措施;5主要参考文献。二、如学生首次开题报告未通过,需在一周内再进行一次。三、开题报告由指导教师填写意见、签字后,统一交所在系(部)保存,以备检查。指导教师评语: 指导教师签字: 检查日期: 一、论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行 1、论文工作按开题报告预定的内容及进度正常进行二、目前已完成的研究工作及成果 1、冲压工艺可行性分析 2、模具总体方案设计 3、有关凸凹模刃口计算 4、冲裁力计算 5、压力机的选用 6、排样、搭边、步距的确定 7、凸凹模的设计8、导料板的计算和浮顶器的确定9、标准模架的选择10、紧固件的选择11、自动送料装置的设计 12、总装图的绘制三、后期拟完成的研究工作及进度安排1、11月27日-12月18日 完成部装图及零件图设计 2、12月21日-12月31日 撰写毕业设计论文及准备答辩 3、2010年1月6日-1月8日 毕业答辩四、存在的困难与问题 1、自动送料装置设计五、如期完成全部论文工作的可能性 1、根据进度安排可如期完成全部论文工作3哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)开题报告题 目:自行车脚蹬内板连续模及其自动送料装置设计系 (部) 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 马康 学 号 1069360128 班 号 0693601 指导教师 张伟 开题报告日期 2009年10月28日 哈工大华德学院 一、毕业设计任务书1、零件图及技术要求图1 自行车脚蹬内板零件图材 料:Q235 料 厚:1.5mm 生产批量:大批量二、选题目的和意义在实际的生产当中,冷冲模的应用较为广泛,通过本次毕业设计,全面系统地掌握冷冲模设计的一般方法和典型零件的加工工艺的编制。熟悉典型连续模的结构组成和特点,掌握其结构设计方法。在通用压力机上采用自动送料装置可进行自动或半自动生产,并大大提高生产效率。熟悉典型的自动送料装置的类型和工作原理,并根据模具的结构特点,设计一套自动送料装置。掌握计算机辅助设计软件在模具设计中的应用。三、论文综述1、 模具工业在国民经济中的地位模具是工业生产的基础工艺装备,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。目前,电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中,60至80的零部件都要依靠模具成型。模具技术是精密成形技术中的一项关键技术。模具既直接为高新技术产业化服务,又大量采用新技术,因此模具已是高新技术产业的重要组成部分。作为工业生产基础工艺装备的模具,以其生产制件所表现的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低耗能耗材,越来越引起国民经济各产业部门的重视。国外将模具比喻为“金钥匙”、“金属加工帝皇”、“进入富裕社会的原动力”。 1989年3月,国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中,把模具列为机械工业技术改造序列的第一位,生产和基本建设序列的第二位。1997年和2000年国家计委发布的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和1999年7月科技部发布的当前国家优先发展的没技术产业化重点领域指南(目录)中,部分模具及与模具有关的多项高新技术及设备均被列入。模具还是国家鼓励外商投资的领域。这些都说明了我国模具工业在国民经济中的重要地位。 2、 模具的分类与占有量模具大体分为冲压模具、塑料模具、压铸模具、橡胶模具、陶瓷模具、玻璃模具等。其中前三类模具在日常工业生产中占有重要地位,分别占模具总量的40%、40%、8%左右。其中冲压模具的形式很多,一般可按以下几个主要特征分类:根据工艺性质分类: (1)、冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 (2)、弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线)产生弯曲变形,从而获得一定角度和形状的工件的模具。 (3)、拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 (4)、成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。根据工序组合程度分类: (1)、单工序模 在压力机的一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。 (2)、复合模 只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。(3)、级进模(也称连续模) 在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一次行程中,在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。3、我国模具工业的现状从起步到现在,我国模具工业已经走过了半个多世纪。从20世纪以来,我国就开始重视模具行业的发展,提出政府要支持模具行业的发展,以带动制造业的蓬勃发展。受到全球金融危机影响,但是我国模具整体实力进一步加强,2008年中国模具销售额仍达到950亿元人民币,约合140亿美元,比2007年增长约9%;中国模具进口20.04亿美元,与2007年基本持平;模具出口额达到19.22亿美元,比2007年增长了36%。从模具产品进出口的地域来看,华东地区的江苏、浙江、上海、山东均位列中国进口和出口模具的十大省市之中。长江三角地区在模具制造整体水平的数量和质量上均已在国内处于行业重要位置。在2009年世界经济变数加大,我国制造业积极应对的形势下,国务院新近通过的装备制造业调整和振兴规划中都把提升模具及其制造装备的技术水平做为其重点内容。近年来,中国模具工业快速发展,一是模具产品将继续向着更加大型、更加精密、更加复杂及更加经济快速的方向发展,技术含量将不断提高,模具制造周期不断缩短;模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化、自动化的方向发展;模具企业将继续向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。因此,模具企业也必将进一步提升各方面的综合实力和核心竞争力。除了CAD/CAM之外,CAPP、PDM、 PLM、MES、ERP及电子商务和网络等技术将逐渐在模具企业得到较为广泛的应用,这必将促进企业和行业的技术进步。二是行业重点骨干企业队伍将会不断扩大,并且会在行业中发挥越来越大的作用。三是将会有更多的企业越来越重视创新、品牌、专利、高新技术等字眼,他们在积极采用先进适用技术,用信息化来带动工业化的同时,也必将越来越多地创造出自己的高新技术产品、专利和名牌,也将有更多的企业进入各级高新技术企业的行列。四是公共信息服务平台将会得到更快发展,其各项服务功能和对广大中小企业生产力的提升作用也将更加显现。4、我国模具技术的现状及发展趋势 以2005年全国模具产值600亿元为基础,按“十一五”期间年均增速12%15%及20102020年期间年均增速10%左右测算,总量目标为:按年均增速12%推算,2010年约1000亿元,2020年约2600亿元。按年均增速15%推算,2010年约1200亿元,2020年约3100亿元。经过“十一五”努力,使我国模具水平到2010年时进入亚洲先进水平的行列,再经过10年的努力,2020年时基本达到国际水平,使我国不但成为模具生产大国,而且进入世界模具生产制造强国之列。2020年时的8项具体目标:(1)、模具精度达到0.001mm;模具生产周期比现在缩短30%左右。 (2)、机床数控化率和CAD/CAM技术应用率比现在提高1倍。(3)、骨干企业基本实现信息化管理,通过ISO9000等质量管理体系认证. (4)、高水平模具比例要有较大提高。大型、精密、复杂等技术含量高的中高档模具的比例从目前的约30%提高到2010年的40%和2020年的50%以上。 (5)、国产模具国内市场占有率从目前不足80%,2010年要达到85%以上,2020年要达到90%以上。 (6)、模具出口以2010年模具出口10亿美元,2020年模具出口2530亿美元为目标。 (7)、要扩大模具标准件的品种,提高其精度,提高生产集中度,实现大规模生产。模具标准件使用覆盖率从目前的约45%提高到2010年的60%,2020年的70%以上。(8)、模具商品化程度从目前的45%左右达到2010年的55%和2020年的65%左右。未来10年五大热门发展产品:(1)、汽车覆盖件模具冲压模具占模具总量的40%以上。汽车覆盖件模具主要为汽车配套,也包括为农用车、工程机械和农机配套的覆盖件模具,其在冲压模具中具有很大的代表性,模具大都是大中型,结构复杂,技术要求高。尤其是为轿车配套的覆盖件模具,要求更高,它可以代表冲压模具的水平。此类模具我国已有一定技术基础,已为中档轿车配套,但水平还不高,能力不足,目前满足率只有一半左右。中高档轿车覆盖件模具主要依靠进口,每年花费几亿美元。汽车覆盖件模具水平不高,能力不足,生产周期长已成了汽车发展的瓶颈,极大地影响了车型开发。今后,中高档轿车所需覆盖件模具是重中之重。争取到2010年时中高档轿车及以下水平的汽车覆盖件模具做到可以完全自配,2020年时除个别特别高档的轿车外,所有汽车覆盖件模具应基本立足国内配套。(2)、IT产业模具多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向,精度要求和寿命要求极高,主要为IT电子信息产业、半导体精密组件、端子连接器、上网本、手机外壳等配套。IT模具在国内已有相当基础,并已引进了国外技术设备,个别企业生产的产品已达到世界水平,但大部分企业仍有较大差距,总量也供不应求,进口较多。对于为超大规模集成电路配套、为引线脚100以上及间隙0.2mm以下的引线框架配套、为精度5mm以上的精密微型连接件配套、为直径1.6mm以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子等配套的精密模具是发展的重中之重。为汽车覆盖件及其他大中型冲压件配套的大型多工位级进模也应重点发展。(3)、.大型及精密塑料模具塑料模具占模具总量近40%,而且这个比例还在不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具,为集成电路配套的精密塑封模具,为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模,为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等,目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展,但技术水平与国外仍有较大差距,总量也供不应求,每年进口几亿美元,“十一五”期间应重点发展.(4)、精密模具标准件目前国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等,但质量较差,品种规模较少。这些产品不但国内配套大量需要,出口前景也很好,应继续大力发展。氮气缸和热流道元件国内至今无正规的专业厂生产,主要依靠进口,应在现有基础上提高水平,形成标准,并组织规模化生产。(5)、其他高技术含量的模具占模具总量近8%的压铸模具中,大型薄壁精密压铸模技术含量高,难度大。镁合金压铸模和真空压铸成形模目前虽然刚起步,但发展前景好,有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向,其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。这些高技术含量的模具在“十一五”期间也应重点发展.5、国外模具工业的发展情况在全球主要模具产销国家当中,大陆模具家数及从业人数最多,将近七成属国有企业,外资企业亦占多数,大型模具厂员工人数约600700人,更有规模达上千人的公司,以鸿海转投资的富士康集团(Foxconn)员工人数将近6,000人最具代表性,中型模具厂则150300人之间,小型模具厂也至少有50人左右,其它国家的模具业则多以中小型企业型态经营。技术先进国家如日本、美国、德国等,对于高精度与复合性模具开发,不论在设计能力或制造技术上,均有领先的地位,同时也拥有训练精良的技术研发人才。其中,日本模具厂商在技术上较重视抛光与研磨加工制程,德国模具厂商则由提高机械加工与放电加工的精度与效率着手,以降低手工加工的时间。在市场规模上,不论产值或国内需求以日本衰退最为明显。在营运成本上,常面临高工资、高福利的问题,因此下游产业或模具厂商逐渐将生产据点移往邻近的新兴工业国或技术后进国家,以降低劳工成本,增强价格竞争力,但是这样的趋势往往会造成技术无形中外流的疑虑,使得本身更须投入大笔研发费用,以加速提升加工技术与高速机械性能,拉大彼此间的差异。依照2002年各国出入超状况来看,日本、南韩及德国的模具属强准出超品,大陆与美国的模具则因国内需求市场大,本国厂商无法完整供给,须藉进口模具以满足下游市场的产品制造,因此属强准入超品。由2002年各国主要进出口国别分析,与地域分布有极大的关联性,进出口地区多属邻近国家,而日本较非凡的是出口地区以美国为主,但随中国大陆近年各下游产业快速的发展,已有渐渐转向拓展大陆市场的趋势。四、模具设计内容及设计方案1、零件三维造型图图2 自行车脚蹬内板三维造型3、 设计方案及可行性分析主要研究内容包括: 自行车脚蹬内板成型工艺分析,包括工艺方案及模具形式的确定,工序及排样图的设计,力及压力中心计算,冲压设备选择等; 自行车脚蹬内板连续模结构设计,包括工作零件、定位零件、固定零件、导向零件等; 自动送料装置的设计。成型工艺分析:本工件的外形和两个在孔,属于落料、冲孔工序,中间带有凸台的孔,可以采用两种方法冲压。第一种是先作浅拉深,然后冲底孔。在进行拉深时,圆锥部位的材料一部分是从底面流动得来的,另一部分要从主板上流动而来,而后者若为材料流动留有余量,就要增加工件排样的步距,从而造成材料消耗增加。第二种方法是先冲预孔,再进行冲压,此则属于翻边(也称为翻孔)工序。翻边时材料流动的特点是预孔周围的材料沿圆周方向伸长,使材料变薄;而在径向材料长度几乎没有变化,即材料在径向没有伸长,因而不会引起主板上的材料流动。在排样时,只要按正常冲裁设计搭边值即可,可节省材料。比较以上两种方案,本设计采取第二种方案设计。该零件是大批量常年生产,若用单工序模制造,工序多且生产率底,故采用级进模。翻边凸模必须要有圆角。工件对的部位有公差要求,而且不允许有圆角,因此该部位要有整形工序。整形和孔的冲裁两道工序在一个工位中完成。第1工位:冲工艺孔。第2工位:翻边。第3工位:冲底孔;整形。第4工位:冲2个孔。第5工位:落料,工件从底孔中漏出。排样设计:图3 排样图主要计算有:计算翻边前的毛坯孔径;变形程度计算;翻边力的计算;冲裁力的计算;整形压力;压力中心等。模具结构设计和主要零、部件设计包括模具的上、下模座、垫板、凸模固定板、卸料板、卸料螺钉、卸料弹簧、凸模、凹模等。4、自动送料装置设计送料装置是冲压自动化的主要组成部分。根据所送配料坯料的不同,送料装置可以分为条料、卷料和板料送料装置和半成品送料装置。按与坯料直接接触部分的结构特点,可将送料装置分为钩式送料装置、辊式送料装置、夹持式送料装置和排样式送料装置等。本设计采用钩式自动送料装置。参考装置如图4。图4 斜楔传动钩式送料装置1上模座 2斜楔 3滑块 4螺钉 5复位弹簧 6送料钩7凹模 8压料片簧 9凸模 10T形导轨 11片簧 12圆柱销五、设计进度安排(1)10月19日10月30日 查阅文献资料,书写开题报告;(2)11月01日11月04日 总体方案设计与模具结构布局;(3)11月05日12月08日 总装图设计和零件图的设计;(4)12月09日12月26日 撰写毕业设计论文;(5)12月27日01月01日 自我检查、总结和准备答辩;(6)01月02日01月06日 毕业答辩。六、参考文献1.李硕本,冲压工艺学, 华德学院自印。2.肖祥芷,王孝培,中国模具设计大典(第3卷),江西科学技术出版社,2003。3.模具实用技术丛书委员会,冲模设计应用实例,北京:机械工业出版社,2006。说 明一、开题报告应包括下列主要内容:1通过学生对文献论述和方案论证,判断是否已充分理解毕业设计(论文)的内容和要求2进度计划是否切实可行;3是否具备毕业设计所要求的基础条件。4预计研究过程中可能遇到的困难和问题,以及解决的措施;5主要参考文献。二、如学生首次开题报告未通过,需在一周内再进行一次。三、开题报告由指导教师填写意见、签字后,统一交所在系(部)保存,以备检查。指导教师评语: 指导教师签字: 检查日期: 10哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- I -摘要级进模在实际生产中效率高,再加上自动送料装置,能够准确定位,不仅提高生产效率,而且节省劳动力。本毕业设计题目为自行车脚蹬内板连续模及自动送料装置设计。首先对零件进行 CAD 二维建图,pro/e 三维建图,再分析可行性的成型方案,采用先冲孔后翻边的工序。本套模具采用预冲孔、翻孔、冲孔整形、冲孔、落料五个工部的级进模完成对零件的加工。经计算选用 J23-25 型号压力机。自动送料装置采用斜楔传动钩式送料,此种方式送料不需要另外加拉料动力,方便、简单,并且能够满足一定的精度要求。关键字: 翻孔;连续模;自动送料 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- II -AbstractThe continual mold adds the automatic deliver are efficient. The orientation of this equipment is exactly. It is not only improved productivity, and labor-saving. The graduation is designed to feed a bike pedal mold of continuity within the board and the automatic feeding device is designed. First of all pairs of parts to build two-dimensional CAD figure, pro/e three-dimensional building plans. And then analysis of the feasibility of re-shaping program. And adoption of the first punching flanging processes. The set of molds with red pre-hole, hole flanging, punching shaping, punching, blanking five and Industry of progressive die components to complete the processing of. After calculating the total pressure of a total blanking force use J23-25 Model Press. Automatic feeding device adopts Wedge transmission hook Feeding. Feeding in this manner do not need another gala material power, convenient, simple, and can meet certain accuracy requirements.Keywords: hole flanging; continual mold; automatic feeding device哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- III -目录摘要 .IABSTRACT .II第 1 章 绪论 .11.1 选题目的和意义.11.2 模具工业在国民经济中的地位.11.3 模具的分类与占有量.11.4 我国模具工业的现状.21.5 我国模具技术的现状及发展趋势.31.5 模具工业的发展情况.51.6 本论文主要研究内容.6第 2 章 零件成型分析 .72.1 零件概况.72.2 零件的工艺性分析.82.3 冲裁工艺方案的确定.92.4 本章小结.9第 3 章 零件工艺分析与相关计算 .103.1 排样方案种类分析.103.2 零件搭边值的确定.103.3 条料宽度的计算.113.4 翻边力的计算.143.5 冲裁力的计算.173.6 冲模压力设备选用.193.7 模具刃口尺寸计算.193.8 本章小结.24第 4 章 模具主要零部件的设计 .254.1 模具结构设计.254.2 定位方式的选择与设计.254.3 卸料出件方式的选择.264.4 翻边凸模的设计.274.5 落料凹模的设计.284.6 浮顶器设计.29哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- IV -4.7 导向方式的选择.314.8 自动送料装置设计.324.9 本章小结.35第 5 章 模具的装配、调试和检测 .365.1 模具的装配.365.2 冲裁模具的调试.375.3 模具的检测.37第 6 章 模具材料的选用要求和选择原则 .406.1 冷冲模材料的选用要求.406.2 材料的选择原则.40结 论 .42致谢 .43参考文献 .44哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 1 -第 1 章 绪论1.1 选题目的和意义在实际的生产当中,冷冲模的应用较为广泛,通过本次毕业设计,全面系统地掌握冷冲模设计的一般方法和典型零件的加工工艺的编制。熟悉典型连续模的结构组成和特点,掌握其结构设计方法。在通用压力机上采用自动送料装置可进行自动或半自动生产,并大大提高生产效率。熟悉典型的自动送料装置的类型和工作原理,并根据模具的结构特点,设计一套自动送料装置。掌握计算机辅助设计软件在模具设计中的应用。1.2 模具工业在国民经济中的地位模具是工业生产的基础工艺装备,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。目前,电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中,60至 80的零部件都要依靠模具成型。模具技术是精密成形技术中的一项关键技术。模具既直接为高新技术产业化服务,又大量采用新技术,因此模具已是高新技术产业的重要组成部分。作为工业生产基础工艺装备的模具,以其生产制件所表现的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低耗能耗材,越来越引起国民经济各产业部门的重视。国外将模具比喻为“金钥匙”、 “金属加工帝皇”、 “进入富裕社会的原动力”。 1989 年 3 月,国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中,把模具列为机械工业技术改造序列的第一位,生产和基本建设序列的第二位。1997 年和 2000 年国家计委发布的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和 1999 年 7 月科技部发布的当前国家优先发展的没技术产业化重点领域指南(目录) 中,部分模具及与模具有关的多项高新技术及设备均被列入。模具还是国家鼓励外商投资的领域。这些都说明了我国模具工业在国民经济中的重要地位。1.3 模具的分类与占有量模具大体分为冲压模具、塑料模具、压铸模具、橡胶模具、陶瓷模具、玻璃模具等。其中前三类模具在日常工业生产中占有重要地位,分别占模具总量的 40%、40%、8%左右。其中冲压模具的形式很多,一般可按以下几个主要特征分类:哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 2 -根据工艺性质分类:(1)冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。(2)弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线)产生弯曲变形,从而获得一定角度和形状的工件的模具。(3)拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。(4)成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。根据工序组合程度分类:(1)单工序模 在压力机的一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。(2)复合模 只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。(3)级进模(也称连续模) 在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一次行程中,在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。1.4 我国模具工业的现状从起步到现在,我国模具工业已经走过了半个多世纪。从 20 世纪以来,我国就开始重视模具行业的发展,提出政府要支持模具行业的发展,以带动制造业的蓬勃发展。受到全球金融危机影响,但是我国模具整体实力进一步加强,2008 年中国模具销售额仍达到 950 亿元人民币,约合 140 亿美元,比 2007 年增长约 9%;中国模具进口 20.04 亿美元,与 2007 年基本持平;模具出口额达到 19.22 亿美元,比 2007 年增长了 36%。从模具产品进出口的地域来看,华东地区的江苏、浙江、上海、山东均位列中国进口和出口模具的十大省市之中。长江三角地区在模具制造整体水平的数量和质量上均已在国内处于行业重要位置。在 2009 年世界经济变数加大,我国制造业积极应对的形势下,国务院新近通过的装备制造业调整和振兴规划中都把提升模具及其制造装备的技术水平做为其重点内容。近年来,中国模具工业快速发展,一是模具产品将继续向着更加大型、更加精密、更加复杂及更加经济快速的方向发展,技术含量将不断提高,模具制哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 3 -造周期不断缩短;模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化、自动化的方向发展;模具企业将继续向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。因此,模具企业也必将进一步提升各方面的综合实力和核心竞争力。除了 CAD/CAM 之外,CAPP、PDM、 PLM、MES、ERP 及电子商务和网络等技术将逐渐在模具企业得到较为广泛的应用,这必将促进企业和行业的技术进步。二是行业重点骨干企业队伍将会不断扩大,并且会在行业中发挥越来越大的作用。三是将会有更多的企业越来越重视创新、品牌、专利、高新技术等字眼,他们在积极采用先进适用技术,用信息化来带动工业化的同时,也必将越来越多地创造出自己的高新技术产品、专利和名牌,也将有更多的企业进入各级高新技术企业的行列。四是公共信息服务平台将会得到更快发展,其各项服务功能和对广大中小企业生产力的提升作用也将更加显现。1.5 我国模具技术的现状及发展趋势以 2005 年全国模具产值 600 亿元为基础,按“十一五”期间年均增速12%15%及 20102020 年期间年均增速 10%左右测算,总量目标为:按年均增速 12%推算,2010 年约 1000 亿元,2020 年约 2600 亿元。按年均增速 15%推算,2010 年约 1200 亿元,2020 年约 3100 亿元。经过“十一五”努力,使我国模具水平到 2010 年时进入亚洲先进水平的行列,再经过 10 年的努力,2020 年时基本达到国际水平,使我国不但成为模具生产大国,而且进入世界模具生产制造强国之列。2020 年时的 8 项具体目标:(1)具精度达到0.001mm;模具生产周期比现在缩短 30%左右。(2)机床数控化率和 CAD/CAM 技术应用率比现在提高 1 倍。(3)骨干企业基本实现信息化管理,通过 ISO9000 等质量管理体系认证。(4)高水平模具比例要有较大提高。大型、精密、复杂等技术含量高的中高档模具的比例从目前的约 30%提高到 2010 年的 40%和 2020 年的 50%以上。(5)国产模具国内市场占有率从目前不足 80%,2010 年要达到 85%以上,2020 年要达到 90%以上。(6)模具出口以 2010 年模具出口 10 亿美元,2020 年模具出口 2530亿美元为目标。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 4 -(7)要扩大模具标准件的品种,提高其精度,提高生产集中度,实现大规模生产。模具标准件使用覆盖率从目前的约 45%提高到 2010 年的60%,2020 年的 70%以上。(8)模具商品化程度从目前的 45%左右达到 2010 年的 55%和 2020 年的 65%左右。未来 10 年五大热门发展产品:(1)汽车覆盖件模具冲压模具占模具总量的 40%以上。汽车覆盖件模具主要为汽车配套,也包括为农用车、工程机械和农机配套的覆盖件模具,其在冲压模具中具有很大的代表性,模具大都是大中型,结构复杂,技术要求高。尤其是为轿车配套的覆盖件模具,要求更高,它可以代表冲压模具的水平。此类模具我国已有一定技术基础,已为中档轿车配套,但水平还不高,能力不足,目前满足率只有一半左右。中高档轿车覆盖件模具主要依靠进口,每年花费几亿美元。汽车覆盖件模具水平不高,能力不足,生产周期长已成了汽车发展的瓶颈,极大地影响了车型开发。今后,中高档轿车所需覆盖件模具是重中之重。争取到 2010 年时中高档轿车及以下水平的汽车覆盖件模具做到可以完全自配,2020 年时除个别特别高档的轿车外,所有汽车覆盖件模具应基本立足国内配套。(2)IT 产业模具多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向,精度要求和寿命要求极高,主要为 IT 电子信息产业、半导体精密组件、端子连接器、上网本、手机外壳等配套。IT 模具在国内已有相当基础,并已引进了国外技术设备,个别企业生产的产品已达到世界水平,但大部分企业仍有较大差距,总量也供不应求,进口较多。对于为超大规模集成电路配套、为引线脚 100 以上及间隙0.2mm 以下的引线框架配套、为精度 5mm 以上的精密微型连接件配套、为直径 1.6mm 以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子等配套的精密模具是发展的重中之重。为汽车覆盖件及其他大中型冲压件配套的大型多工位级进模也应重点发展。(3)大型及精密塑料模具塑料模具占模具总量近 40%,而且这个比例还在不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具,为集成电路配套的精密塑封模具,为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模,为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等,目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展,但技术水平与国外仍有较大差距,总量也供不应哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 5 -求,每年进口几亿美元, “十一五”期间应重点发展。(4)精密模具标准件目前国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等,但质量较差,品种规模较少。这些产品不但国内配套大量需要,出口前景也很好,应继续大力发展。氮气缸和热流道元件国内至今无正规的专业厂生产,主要依靠进口,应在现有基础上提高水平,形成标准,并组织规模化生产。(5)其他高技术含量的模具占模具总量近 8%的压铸模具中,大型薄壁精密压铸模技术含量高,难度大。镁合金压铸模和真空压铸成形模目前虽然刚起步,但发展前景好,有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向,其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。这些高技术含量的模具在“十一五”期间也应重点发展。1.5 模具工业的发展情况在全球主要模具产销国家当中,大陆模具家数及从业人数最多,将近七成属国有企业,外资企业亦占多数,大型模具厂员工人数约 600700 人,更有规模达上千人的公司,以鸿海转投资的富士康集团员工人数将近 6,000 人最具代表性,中型模具厂则 150300 人之间,小型模具厂也至少有 50 人左右,其它国家的模具业则多以中小型企业型态经营。技术先进国家如日本、美国、德国等,对于高精度与复合性模具开发,不论在设计能力或制造技术上,均有领先的地位,同时也拥有训练精良的技术研发人才。其中,日本模具厂商在技术上较重视抛光与研磨加工制程,德国模具厂商则由提高机械加工与放电加工的精度与效率着手,以降低手工加工的时间。在市场规模上,不论产值或国内需求以日本衰退最为明显。在营运成本上,常面临高工资、高福利的问题,因此下游产业或模具厂商逐渐将生产据点移往邻近的新兴工业国或技术后进国家,以降低劳工成本,增强价格竞争力,但是这样的趋势往往会造成技术无形中外流的疑虑,使得本身更须投入大笔研发费用,以加速提升加工技术与高速机械性能,拉大彼此间的差异。依照 2002 年各国出入超状况来看,日本、南韩及德国的模具属强准出超品,大陆与美国的模具则因国内需求市场大,本国厂商无法完整供给,须藉进口模具以满足下游市场的产品制造,因此属强准入超品。由 2002 年各国主要进出口国别分析,与地域分布有极大的关联性,进出口地区多属邻近国家,而哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 6 -日本较非凡的是出口地区以美国为主,但随中国大陆近年各下游产业快速的发展,已有渐渐转向拓展大陆市场的趋势。1.6 本论文主要研究内容本论文研究内容包括一下几点:1、冲压工艺可行性分析2、模具设计总体方案3、排样、搭边值、步距的确定4、翻边力、冲裁力的计算5、凸凹模设计及有关凸凹模刃口计算6、导料板、浮顶器的选用7、自动送料装置的设计8、压力机、模架及标准件的选用9、总装图、部装图、零件图的绘制哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 7 -第 2 章 零件成型分析2.1 零件概况工件名称:自行车脚蹬内板生产批量:大批量材料:Q235,厚 1.5mm零件二维、三维图如下所示:图 2-1 自行车脚蹬内板零件图哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 8 -图 2-2 自行车脚蹬内板三维图2.2 零件的工艺性分析本工件的外形和两个的孔,属于落料-冲孔工序,中间带有凸台的mm5 . 5孔,可以采用两种方法冲压。第一种是先作浅拉深,然后从底部冲孔,在进行拉深时,圆锥部位的材料一部分是从底面流动得来的,另一部分要从主板上流动而来,而后者若材料流动留有余量,就要增加工件排样的步距,从而造成材料消耗增加.第二种是先冲预定孔,在进行冲压。此则属于翻边工序。翻边时材料流动的特点是预孔周围的材料沿着圆周方向伸长,使材料变薄;而在径向材料长度几乎没有变化,既材料在径向没有伸长,因而不会引起主板上的材料流动,在排样时按正常冲裁设计的搭边值即可,可节省材料,该零件长年生产,若采用单工序模制造工序多且生产率低,故采用级进模。冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性在一般情况下,对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求,冲裁件的形状应能符合材料合理排样,减少废料。1.冲裁各直线或曲线的连接处,宜有适当的圆角;2.冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小,并应避免过长的悬臂与窄槽;3.腰圆形件,圆弧半径 R 应大于料宽的一半,即能采用少废料排样,如圆弧半径等于工件宽度之半,就不能采用少废料排样,否则会有台肩产生;哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 9 -4.冲孔时,由于受到凸模强度的限制,孔的尺寸不宜过小;5.冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离不宜太短。2.3 冲裁工艺方案的确定该工件包括冲孔、翻边、落料三个基本工序,可有以下三种工艺方案。方案一:先冲孔,后翻边和落料,采用单工序模生产。方案二:先冲孔翻边后落料复合冲压,采用复合模生产。方案三:冲孔翻边落料级进冲压,采用级进模生产。结合本零件的特点,经过对模具的分析可以得出,采用级进模生产比较适合本零件的生产。2.4 本章小结本章对零件成型工艺性进行了分析,是冲孔再落料还是先落料再冲孔是一个难点,两种不同顺序的工部各有优缺点,从节省材料方面考虑,采用了冲孔翻边落料级进模具。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 10 -第 3 章 零件工艺分析与相关计算3.1 排样方案种类分析设计级进模时,首先要考虑条料的排样图。本工件的形状是两头小中间大,直接排样时材料利用率低,应采用斜队排样示的排样方法,设计成隔位冲压,可显著地减少废料,常用的排样方法有三种:1.有废料排样:指沿工件全部外形冲裁,工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边,此种排样的缺点是材料利用率低,但有了搭边就能保证冲裁件的质量,模具寿命也高。2.少废料排样:指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁,只有局部搭边的在。3.无废料排样:指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在,模具刃口沿条料顺序切下,直接获得工件。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差,模具寿命不高,但这两种排样可以节省材料,还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法,按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。根据本零件的特点,适合采用有废料斜排的方式,这样不仅使冲出的零件达到要求,有可以尽可能大的提高材料的利用率,零件排样位置见图 3-1 所示。图 3-1 零件排样位置图3.2 零件搭边值的确定排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差,保证冲出合格的工件。搭边还可以使条料有一定的刚度,便哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 11 -于送料。搭边值的合理去定确定,从节省材料出发,搭边值越小越好,但搭边小于一定数值后,对模具寿命和剪切面质量不利。在搭边值过小时,作用在凸模侧表面上的法向压力沿着落料毛坯周长的分布不均匀。未来使作用在毛坯表面上的应力沿切离毛坯周长的变化不大,必须使搭边的最小宽度大于塑边区的宽度,而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关。搭边值选用参考表见表 3-1 所示。表 3-1 搭边值参选表手工送料圆形非圆形往复送料自动送料材料厚度 /mmta1aa1aa1aa1a11.51.521.5321 2 21.52.523.52.5232.5232.543.5323432.53.535443454354655456546576656865768776876879887经过选择,与本零件相匹配的最小搭边值为:侧搭边值,零件间3amm。12amm3.3 条料宽度的计算条料宽度的计算是在确定排样方案和搭边值以后确定,此外,条料的宽度还与模具是否有测刃有关。本模具将会有测刃来起定位作用。有侧刃的条料宽度 B: (31)002BLanb式中 垂直送料方向上零件尺寸(mm)La0.75aa侧刃数n侧刃裁去的余量(mm)见表 3-3b哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 12 -条料宽度的单向极限公差值(mm)见表 3-2代入相关数据计算得:0582 0.75 3 1 1.5B 00.664步距 S: (32)mmS2230mm4 .34表 3-2 条料宽度的单向极限公差材料厚度 /mmt材料宽度 B11 2233550-0.4-0.5-0.7-0.950 100-0.5-0.6-0.8-1.0100 150-0.6-0.7-0.9-1.1150220-0.7-0.8-1.0-1.2220300-0.8-0.9-1.1-1.3表 3-3 值表bb材料厚度/mmt金属材料非金属材料1.5b 1.521.52.52.03哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 13 -2.532.54该采用下图的排样方式,共分 5 个工位第一工位:冲的工艺孔;mm15第二工位:翻边;第三工位:冲底孔、整形;mm19第四工位:冲 2 个孔;mm5 . 5第五工位:落料,工件从底孔中漏出。由以上分析可以得知,该模具的动作过程为:先冲出翻边时用的工艺孔,然后翻边,冲孔、整形和落料,模具的动作需要在不同的工位上完成不同的动作,所以模具的定位要绝对正确,只有这样才能保证送进步距的精确,冲制出合格的产品,所以在级进模中最重要的设计工作就是送料装置的设计和制造。通过上面的计算最终可以得出该工件的排样图如图 3-2 所示。图 3-2 零件排样图翻边凸模必须有圆角,工件的部位有公差要求,而且不允许有圆mm5 .22角,因此该工位要有整形工序,整形和 孔的冲裁两道工序在一个工位上mm19完成。模具使用条料,用自动送料装置,前三个工位使用手工送料,开始侧刃切边起定位作用。第二个翻边以后,板料下面形成明显凸包。手工送料时,放在下哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 14 -一工位的凹模中即可。第二和第五工位的凸模设有导正销进行精确定位。当第三个工件冲完后,板料与自动送料装置的挂钩接触,自动送料装置开始起作用。 3.4 翻边力的计算翻边的计算有:计算翻边前的毛坯孔径;变形程度计算;翻边力的计算 。根据工件图计算翻边前毛坯孔径,称为底孔孔径,底孔周边材料在翻边时材料没有径向流动。在分析它的横截面时,可把它看作弯曲。既如图 3-3 虚线所示的部位。翻边后移动到实线位置,而其长度不变,前后两部分中心线长度相等。这与弯曲材料展开的计算是相同的。计算时应按虚线的圆弧和直线,通过几何关系计算其长度,先计算 BC 段长,先用做图法求出虚线上的 B点、C 点的位置。在直角三角形 BDC 中,用勾股定理计算 BC 长。具体计算可以参照图 4-1。图 3-3 工艺孔的确定图mmBD2mmDC4 . 126 .234 .26mmBC44. 24 . 1222哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 15 -mmAB3 . 22196 .23有以上分析,EC 应是 AB 和 BC 的和。mmBCABEC74. 444. 23 . 2因此,计算出底孔所需的直径为:mmd92.1674. 424 .260考虑到翻边后还有冲裁孔,故留有余量,将工艺孔定为。mm19mm15校核变形程度。材料翻边过程是底孔沿着圆周方向被拉伸长的过程,其变形量不应超过材料的伸长率,否则会出现裂纹。用变形前、后圆周长之比,表示变形程度。在翻边计算中称其为翻边系数,即:m789. 01915mmmmDdDdm式中翻边前的孔径(mm) ;d翻边后的孔径(mm) 。D按表 3-4 可知允许的值为 0.72,因此计算出的值比大,即设计合理。mm翻边时不会出现裂纹。表 3-4 一些材料的翻边系数翻边系数退火材料KKmin白铁皮.黄铜 t.-mm.铝 t.-mm.硬铝.软钢 t.-mm.翻边力的计算采用以下公式: (3-3)dDtFS1 . 1式中 翻边力(N) ;F哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 16 - 翻边前孔径(mm) ;d 翻边后孔径(mm) ;D 板料厚度,;t1.5tmm 材料屈服点。s 在计算翻边力时,翻边孔径取实际孔径值与翻边所需孔径相比缩mm15小,则也应缩小,翻边后的实际孔径应为。故1.92mm19mm1.92mm17.08mm将,代入上式中,则:15dmm17.08mmD NmmMPammF25871508.172405 . 11 . 1翻边凸凹模间隙的计算:在平面毛坯上冲孔的翻边和先拉深后冲孔后冲孔的翻边所用的凸、凹模间隙值可按表 3-5 选取。表 3-5 翻边时的凸、凹模间隙值表材料厚度0.50.70.81.01.21.52.0平毛坯翻边0.450.60.70.851.01.31.7拉深后翻边0.40.50.60.750.91.11.5当翻边时内孔有尺寸精度要求时,尺寸精度有凸模保证,此时应按下式来计算凸、凹模的尺寸: (3-4)0POPDD (3-5)02ddpDDZ式中,凸、凹模直径dpDD 、 凸、凹模公差Pd 竖孔内径公差如果对翻边竖孔的外径精度要求较高时,凸、凹模之间应取小间隙,以便哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 17 -凹模对直壁外侧产生挤压作用,从而控制其外形尺寸。在该模具中 43. 002. 0p02. 0d00PDDp 002. 0002. 043.1543. 015dZDDpd002. 0002. 0073.163 . 143.153.5 冲裁力的计算该模具采用平刃口模具进行冲裁,其理论冲裁力(N)F可按下式计算: (3-6)LtF 式中, 冲裁件周长 mmL材料厚度 mmt材料抗剪强度 Mpa但选择设备时,需要考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素,实际冲裁力可能增大,所以应取: (3-7)LtF3 . 1因为在该模具中需要冲压的部位主要有外形,两个直径为的孔、5.5mm直径为的孔和直径为的工艺孔,因此可到其周长分别为:19mm15mm106.4mm、17.27mm、59.66mm、47.1mm材料厚度 mm 5 . 1t哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 18 -材料抗剪强度 340Mpa故 : 1.3FLt外 1.3 106.4 1.5 34070543.2 NLtF3 . 15 . 5 1 .114503405 . 127.173 . 1LtF3 . 119 1.3 1.5 340 59.6639554.8LtF3 . 115 1.3 47.1 1.5 34020818.5N抗剪强度取=340MPa 。冲裁共有四个部位,分别是第一工位孔15mm和第三工位孔、第四工位两个孔、第五工位落料。前三个部位19mm5.5mm都是圆孔,冲裁圆周容易计算。落料冲裁边长通过几何计算可求出,其值为162.7mm。计算出各工位的冲裁力分别是:孔冲裁力为 30430N,两个孔冲裁力为 17612N,19mm5.5mm孔的冲裁力为 24034N,落料时的冲裁力是 82994N 。15mm整形压力的计算与校正压力相同,采用下式计算: (3-8)pAF 式中, 整形力(N) ;F 单位整形力(Mpa) ;P 工件整形面积(mm2)。A关于单位整形力的选择与弯曲校正以及校平工艺的校平力不同,整形力是哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 19 -使整形局部的压强超过材料的抗压强度,而产生变形,但是最后作用在校平面上的压强必须低于材料的抗压强度。综合以上因素,p 值取 150Mpa。事实上,校平力的大小取决于模具在压力机上安装时对压力机的调整,而调整压力机的依据是否符合要求。故得该工件的整形压力为:22.515025298.75NF通过以上计算,得出各步的冲压力分别是:第一工位:孔冲裁,冲裁力为 24034N; 15mm第二工位:翻边冲孔力为 2587N; 第三工位:孔冲裁和整形,冲裁力总合力为 75864N;19mm第四工位:两个孔冲裁,冲压力为 17612N;5.5mm第五工位:外形落料,冲压力为 82944N。总冲裁力203kNzF 有上述计算,可计算出压力中心在第三工位中心线左侧 22.26mm 处。3.6 冲模压力设备选用根据计算结果冲压设备拟选 J23-25 来进行冲压生产,其主要技术参数如下所示:公称压力:250/ kN滑块行程: 65/ mm最大闭合高度:270/ mm封闭高度调节量:55/ mm立柱距离:270/ mm工作台尺寸:370mm 560mm3.7 模具刃口尺寸计算在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前,首先要考虑工作零件的加工方法哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 20 -及模具装配方法。结合该模具的特点,工作零件的形状相对比较简单,适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板,这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度,使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就分开加工的方法计算。由工件图可知,该工件属于无特殊要求的一般冲裁件。有两个的5.5mm圆和的孔组成可由冲孔来获得,由于所有尺寸都未表注公差,查冲裁19mm件外径与内孔尺寸公差表 3-6 得:表 3-6 冲裁件和拉深件未注公差尺寸的偏差表尺寸的类型基本尺寸包容表面被包容表面孔中心距+0.25-0.253-6+0.30-0.300.156-10+0.36-0.3610-18+0.43-0.430.21518-30+0.52-0.5230-50+0.62-0.620.3150-80+0.74-0.7480-120+0.87-0.870.435120-180+1.00-1.00180-250+1.15-1.150.575哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 21 -基本尺寸、和,5.5mm19mm66.52mm52mm可转换成、。0.305.5mm0.5219mm0.7466mm52 0.435mm冲裁凸、凹分别加工时,其工作部分尺寸的计算公式如表 3-7。表 3-7 凸凹模尺寸计算公式工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料0D0min)(pZDDdpdxDDd0)(冲孔0d0)(pxddpdZddpd0min)(表中: 分别为落料凸、凹模的刃口尺寸(mm)dPDD 、 分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸(mm)dpdd 、 分别为凸、凹模的制造公差dp 制件的制造公差(mm)见表 3-9 最小合理间隙值(mm)见表 3-8minZ 磨损系数 见表 3-10x表 3-8 初始双面间隙值表08、10、35 09M2、Q235Q34540、5065Mn材料厚度t/mmmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZ最小合理间隙值0.50.400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.092哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 22 -0.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.180-1.50.1320.2400.1700.2400.1700.240-1.750.2200.3200.2200.3200.2200.320-表 3-9 圆形或方形件冲裁时凸模、凹模的制造公差表公称尺寸凸模制造公差凹模制造公差18.18-.30-.80-.120-.表 3-10 系数 x非圆形冲件圆形冲件10.750.50.750.5材料厚度t/mm冲件公差 /mm10.360.161-20.420.202-40.500.24哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 23 -4-50.600.30冲孔:因为该工件为一般精度零件,查表 3-6 可得其制件公差为19mm,查表 3-8 可得凸凹模的制造公差 ,查表 5-3 可74. 002. 0p025. 0d得该工件中所需的凸凹模初始间隙为: 磨损系数: 取 0.5。132. 0minZx0pxddp002. 0002. 0002. 026.1926. 01952. 05 . 019dZddpd0min025. 00025. 00392.19132. 026.19冲孔:冲制该孔时所需的磨损系数 x 取 0.5,凸凹模的制造公差为5.5mm,制件公差02. 0p02. 0d3 . 00pxddp002. 0002. 0002. 065. 515. 05 . 53 . 05 . 05 . 5dZddpd0min哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 24 - 02. 0002. 00782. 5132. 065. 5孔心距:查表 3-9 可得435. 0125. 05 . 0LLd 05437. 02175.5205437. 02175. 052435. 0125. 0435. 05 . 052落料:凸凹模的制造公差为,其他参数如冲孔时一样。0.02p0.03d0xDDd 03. 0003. 0003. 0063.6537. 06674. 05 . 0660minpZDDdp 002. 0002. 0498.65132. 063.653.8 本章小结本章通过对零件成型工艺分析,确定了零件的排样方式,计算出搭边值。通过画图法和计算对预充孔进行确定,并且计算出包括翻边力在内的各个工位的冲裁力,通过冲裁力选出合适的压力机 J23-25。最后利用刃口尺寸计算原则计算出零件的冲口、翻边、落料凸凹模的刃口尺寸。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 25 -第 4 章 模具主要零部件的设计4.1 模具结构设计模具类型主要分为三种分别是:单工序模、复合模和级进模。单工序模又称简单冲裁模,是指在压力机一次行程内只完成一种冲裁工序的模具,如落料模、冲孔模、切断模切口模等。复合模是指在一次压力机的行程中在模具的同一工位上同时完成两道或两到以上不同冲裁工序的模具。复合模是一种多工序冲裁模,它在结构上的主要特征是有一个或几个具有双重作用的工作零件凸凹模,如落料冲孔复合模中有一个既能作落料凸模又能作冲孔凹模的凸凹模。级进模是在冲压过程中,在一个工位上只完成一个工序的冲压。效率较高,由冲压工艺分析可知,该模具采用级进冲压,所以模具类型为级进模。模架选用对角导柱标准模架,可承受较大的冲压力。为防止装模时,上无转装配,将模架中两对导柱与导套制作成粗细不等:180上模座厚度取,即mm55mmH55上模上模垫板厚度取,即mm12mmH12垫固定卸料板厚度,即mm10mmH10凹下固定板厚度取,即mm25mmH25下固定哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 26 -下模垫板厚度取,即mm12mmH12下垫板下模座厚度取,即mm70mmH70下模由上述数据可以知道本压力机已满足了该零件冲压生产的需要。4.2 定位方式的选择与设计定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置,定位零件的结构形式很多,用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等,用于对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。定位零件基本上都已标准化,可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产效率要求等选用相应的标准。因为该模具采用是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。控制条料的送进步距采用侧刃定距,导正销精定距。侧刃的设计如图 4-1 所示:1.61.61.6图 4-1 侧刃设计图4.3 卸料出件方式的选择卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后,把冲件或废料从模具工作零件上卸下来,以便冲压工作继续进行。通常把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。 卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 27 -固定卸料装置 , 固定卸料装置仅由固定卸料板构成,一般安装在下模的凹模上;弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件(弹簧或橡胶)组成;弹性卸料装置可安装于上模或下模,依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料,卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用,故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件;废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块,从而实现卸料的一种卸料零件。出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我通常把超过上模内的出件装置称为推件装置;把装在下模内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构和使用方便,以及工件料厚为 1.5mm,相对较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产,所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。4.4 翻边凸模的设计第二工位的翻边凸模工作部分尺寸,如图 4-2 所示,导正销的直边部位,高度为 1.2mm。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 28 -93?22.5+0.0210A0.88+_0.00750.80.8图 4-2 翻边凸模图中凸凹模的尺寸是由零件图尺寸计算得出的。圆角尺寸 R2mm 是翻边工艺的需要;此处若设计为尖角,将使材料难以流动,导致板料发生撕裂;圆角值选的过大,会给下一步的整形增加难度,故选用 R=2mm。凹模的侧壁设计为直边,如果凹模设计为与凸模相配合的形状,在下止点使凸、凹模相接触,从而起到校正的作用。则凸、凹模之间的距离就要相当精确。而第三 工位是校正,两个工位的凸模高度调整若有误差,就会使其中一个不起作用,因此第二工位设计为凸、凹模“不接触”。由于在凹模的圆角处材料没有径向流动,对圆角的大小没有要求,故此处按零件的要求,设计圆角取值为 R=1.5mm。第三工位整形,凸、凹模尺寸按零件要求设计 ,整形凸模对制件最后尺寸影响很大.板料材质的力学性能每批都有差异,影响到工件的回弹不一样.遇到这哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 29 -种情况,按照工件尺寸和公差要求,作几个不同规格的凸模,以便供生产选用,保证工件的精度。凹模板有两部分组成,第一至第四工位共用一块凹模板,各凹模部分分别设置凹模镶套,第五工位落料凹模单独为一部分。凸模固定板、卸料板、凹模板均采用线切割机床来加工,使其各型孔之间的定位尺寸精度有保证。4.5 落料凹模的设计由于零件外轮廓为不规则形状,且落料冲裁力比其他工位的冲裁力较大,所以把落料凹模单独设计为一个凹模。284.5A0.80.80.80.8图 4-3 落料凹模正视图哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 30 -图 4-4 落料凹模俯视图4.6 浮顶器设计对于包含弯曲、拉深等成型工序的连续模,在冲压过程中,卸料是工序件会落在凹模面之下的模腔内,浮顶器的作用是将条料提升到一定高度,以保证连续冲压时,条料顺畅送进。浮顶器的提升高度取决于制品的最大成型高度,具体尺寸关系如图 4-5 所示。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 31 -图 4-5 浮顶器提升尺寸与工件关系参考图条料浮顶器与带台式导料板配合使用构成多工位连续模的导料系统。浮顶器的种类有(1) 、普通浮顶器如图 4-6 所示,其中图 c 是较常用的一种浮顶销。普通浮顶销只起托顶条料浮离凹模平面的作用,因此可以设在任何位置,但应注意尽量设置在平面上,浮顶力大小要均匀、适当。 (2) 、套式浮顶销,套式浮顶销设置在导正销的对应位置,对导正销起保护作用如图 4-7 所示。套式浮顶销与凹模取 H7/h6 或 H7/h5 配合,其内孔与导正销之间有很小的间隙。 (3) 、导料浮顶销,有些特殊模具(如带有侧向冲压)的全长或局部,不适合采用导料板时,可以在凹模的工作型孔两侧(或一侧)平行于送料方向装有带导向槽的条料浮顶销。简称导料浮顶销,如图 4-8 所示。图 4-6 圆柱形浮顶器哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 32 -图 4-7 套式浮顶器图 4-8 导料浮顶器4.7 导向方式的选择在冲压过程中,导向结构一般情况下直接与模架联系在一起,该模具采用后侧导柱的导向方式,提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,故该级进模采用中间导柱的导向方式。常用的模架有:滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架,模架有上、下模座和导向零件组成,是整副模具的骨架,模具的全部零件都固定它的上面,并承受冲压全过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。对角模架:由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上,所以上模座在导柱上滑动平稳,常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、级进模;后侧导柱模架:由于前面和左右不受限制,送料和操作比较方便,因导柱安装在后侧,工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损,并且不能用浮动模柄结哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 33 -构;中间导柱模架:导柱安装在模具的对称线上,导向平稳,准确,但只能在一个方向送料;四导柱模架:具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点,常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件;滚轴式导柱导套模架的导向精度高,使用寿命长,主要用于高精度、高寿命的精密模具及薄材料的冲裁模具。根据标准模架的选择,为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该级进模采用后侧导柱的导向方式。模具上模部分主要由上模板、垫片、凸模、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料,以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送经时采用测刃作为粗定距,在落料凸模上安装两个导正销利用条料上的孔作导正销孔进行导正,以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后,把条料抬起向前移动,用落料孔套在活动挡料销上,并向前推紧,冲压时凸模上的导正销再作精确定距。用这种方法定距,精确可达到0.02mm。模具的上模部分有:上模座、垫板、凸模固定板、卸料板组成。卸料板和卸料螺钉用弹簧与凸模固定板相联。下模部分由下模座、凹模板、垫板、导尺等组成。4.8 自动送料装置设计送料装置是冲压自动化的主要组成部分。根据所送配料坯料的不同,送料装置可以分为条料、卷料和板料送料装置和半成品送料装置。按与坯料直接接触部分的结构特点,可将送料装置分为钩式送料装置、辊式送料装置、夹持式送料装置和排样式送料装置等。本设计采用钩式自动送料装置。参考装置如图 4-9 所示。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 34 -图 4-9 斜楔传动钩式送料装置参考图1上模座 2斜楔 3滑块 4螺钉 5复位弹簧 6送料钩7凹模 8压料片簧 9凸模 10T 形导轨 11片簧 12圆柱销通过对参考图进行分析,本设计自动送料装置局部图如图 4-10。图 4-10 斜楔传动钩式送料装置设计其中自动送料装置中滑块 3 的设计及技术参数和要求如图 4-11、4-12、4-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 35 -13 所示。0.60.60.8图 4-11 自动送料装置滑块正视图0.01 AA图 4-12 自动送料装置滑块俯视图哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 36 -0.80.8B图 4-13 自动送料装置滑块侧视图4.9 本章小结本章主要内容为设计模具的重要零部件,其中包括翻边凸模、落料凹模、和自动送料装置的滑块的设计。并且选用导尺为导向装置,测刃和导正销为定位装置,浮顶器为自动抬料装置。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 37 -第 5 章 模具的装配、调试和检测5.1 模具的装配根据级进模装配要点,选凹模作为装配基准件,先装下模,再装上模,并调整间隙、试冲、返修,具体装配见表 5-1。表 5-1 级进模的装配表序号工序工艺说明1凸、凹模预配(1)装配前仔细检查各凸模形状以及凹模形孔,是否符合图纸要求尺寸精度、形状。(2)将各凸模分别与相应的凹模孔相配,检查其间隙是否加工均匀。不合适则应重新修磨或更换。2凸模装配以凹模孔定位,将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中,并拧紧牢固3装配下模(1)在下模座上划中心线,按中心预装凹模、导料板;(2)在下模座、导料上,用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置,并分别钻孔,攻丝;(3)将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在一起,并用螺钉紧固,打入销钉;4装配上模(1)在已装好的下模上放等高垫铁,再在凹模中放入0.12mm 片,然后将凸模与固定板的组合装入凹模;(2)预装上模座,划出与凸模固定板相应螺孔。销孔位置并钻绞螺孔、销孔;(3)用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起,但不要拧紧;(4)将卸料板套装入固定板的凸模上,装上橡胶和卸料螺钉,调节橡胶的预压量,使卸料板高出凸模下端约1mm;复查凸、凹模间隙并调整合适后,紧固螺钉;(5)安装导正销、承料板;哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 38 -5.2 冲裁模具的调试模具装配以后,必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足,并找出原因给与纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理,直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。冲裁模具经试冲合格后,应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。在模具制造中,模具零件的检验与模具装配试模后的验收是模具加工过程中的重要工艺环节。模具零件加工及装配质量好坏,对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验,是确保模具质量的重要手段。因此,模具生产单位在生产过程中,要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。即根据本厂产品要求和工艺水平,编制切合实际的质量检验规程。实行以检验人员专职检验与生产工人自检互检相互结合的检验方法,严格按图样技术条件和有关工艺文件进行必要的检查。在检验中,除了进行工序间的检验和装配后的验收外,还加强各工序实际操作的检查,以督促执行工艺规定,防止废品的产生。5.3 模具的检测模具的检验与验收和设计、制造一样是模具制造中不可分割的部分,在模具生产中起着积极的作用,是满足现代模具制造业发展的需要。同时,在检测技术对于模具制造质量的提高、延长模具的寿命和能生产出高效、优质制品零件,有着十分重要的意义。模具的检测主要是检查在设计、制造或装配中出现的缺陷,并在交付客户前做最后的验证,保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品,模具零件加工及装配质量好坏,对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验,是确保模具质量的重要手段。因此,模具生产单位在生产过程中,要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。只有这样才能保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品。其具体方法可详细查 5-2 所示。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)- 39 -表 5-2 模具中常见缺陷和调整方法表缺陷产生原因调整方法冲件毛刺过大1.刃口不锋利或淬火硬度不够2间隙过大或过小,间隙不均匀1修磨刃口使其锋利2重新调整间隙,使其均匀冲件不平整1凸模有倒锥,冲件从孔中通过时被压弯2顶出件与顶出器接触零件面积1修磨凹模孔,去除导锥现象2更换顶出杆,加大与零件的接触面积尺寸超差和形状不准确凸模、凹模形状及尺寸精度差修整凸模、凹模形状及尺寸,使其达到形状及尺寸精度要求凹模被胀裂1凹模孔有倒锥度形象2凹模孔内卡住废料1修磨凹模孔,消除倒锥现象2修抵凹模孔高度凸、凹模刃口相咬1.上、下模座,固定板、凹模、垫板等零件安装基面不平行2.凸模、导柱、导套与安装基面不垂直1调整有关两件重新安装2重新安装凸、凹模,使之对正3调整其垂直度重新安装4更换导柱、导套送料不畅通,有时被卡死1两导料板之间的尺寸过小或有斜度2凸模与卸料板之间
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