Φ28外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计【开题】
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28
外舌止动
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模具设计
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1开题报告论文（设计）题目 28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计1、研究目的及意义1. 研究目的通过本设计冷冲压模具的典型结构与计算工作，目的在于熟悉冷冲压模具的工作原理，并系统地运用所学过的知识处理冷冲压模具设计中的各种问题，提高对机械系统分析和模具设计的能力；另外，通过毕业设计培养阅读中外文科技文献、查阅并利用文献资料以及独立撰写科技论文的能力。2.研究意义冲压模具的设计充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率提高，经济效益显著。 本设计的级进模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。二、国内外模具发展状况1. 国外模具发展现状及前景据报道，高新技术在欧美模具企业得到广泛应用,欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。(1)CAD/CAE/CAM 的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性在欧 CAD/CAE/CAM 已成为模具企业普遍应用的技术。在 CAD 的应用方面，2已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前 3D 设计已达到了70% 89%。 PRO/E、UG、CIMATRON 等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成 2D 设计，同时可获得 3D 模型，为 NC 编程和 CAD/CAM 的集成提供了保证。应用 3D 设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。3050 人的模具企业，一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配，使装配钳工的人数大大减少。CAE 技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用 CAE 分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用 CAE 软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE 技术在模具设计中的作用越来越大，意大利 COMAU 公司应用 CAE 技术后，试模时间减少了 50%以上。（2）为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，转数一般在 1.5 万3 万 r/min。采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为 45 年。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。（3）快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用由于市场竞争日益激烈，产品更新换代不断加快，快速成型和快速制模技术应运而生，并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上，快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置，有 SLA、SLS 、FDM 和 LOM 等各种类型的快速成型设备，也有专门提供原型制造服务的机构和公司。2. 国内模具的发展现状及前景近年来，我国冲压模具水平已有很大的提高。大型冲压模具已能生产单套重量达 50 多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能产生了。精度达到12um，寿命 2 亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够产生。表明粗糙度达到 Ra1.5 的精冲模，大尺寸精冲模及中厚板精冲模国内已达到相当高的水平。3级进模在过去，因技术水平的限制（主要是制造高精度困难） ，工位数相当较少。近年来由于对冲压自动化、高精度、长寿命提出了更高要求，模具设计与制造高新技术的应用与进步，工位数已不再是限制模具设计与制造的关键，从目前了解到的情况，工位步距精度可控制在3um 之内，工位数已达到几十个，多的有 70多个。冲压次数也大大提高，由原来的每分钟几十次，提高到每分钟几百次，对于纯冲裁高达 1500 次/min（带弯曲的加工 500600 次/min） ，级进模的重量亦由过去的几十公斤增加到几百公斤，直至上吨。冲压方式由早期的手工送料、手工低速操作，发展到如今的自动、高速、安全生产。调整好后的模具在有自动检测的情况下实现无人操作。模具的总寿命由于新材料的应用和加工精度的提高，也不是早先的几十万次，而是几千万次，上亿万次。当然级进模的价格和其它模具相比要求高一些，但在冲件总成本中，模具费用所占的比例还是很少很少。由此可见，级进模是当代冲压模具中生产效率最高、最适合大量生产应用，已越来越多地被广大用户认识并使用的一种高效、高速、高质、长寿的实用模具。因此，级进模的广泛应用，展示了现代冲压模具水平的一个重要标志。目前，我国模具业规模仅次于日本和美国，但大多集中在中低档领域，技术水平和附加值偏低。据中国模具工业协会提供的数据，我国制造业急需的精密复杂冲压模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等，仍然大量依靠进口。模具产品的进出口逆差超过 10 多亿美元。要缩小与先进工业国家的差距，必须加快技术进步，提高 CAD/CAE/CAM 的应用程度，增加数控加工设备的比重，用信息技术进一步提高模具的设计制造水平。在自身研发的同时要积极引进国外的先进技术及设备。在引进国外先进技术时，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引进已经商品化了的 CAD/CAM/CAE 软件和精密加工设备等，重要的工作是后续对人员的培训和对于引进的软件进行二次开发。同时，要学习和借鉴国外的先进管理经验，进一步深化企业改革。同时要增强参与国际竞争的意识，加强国际经济技术合作与交流，在提高模具国产化程度的同时，进一步扩大出口，走向世界。3、研究内容1、冲压方案的确定42、主要设计计算（1）排样方法的确定及计算；（2）总冲压力和压力中心的计算；（4）冲裁间隙及凸、凹模刃口尺寸计算3、模具总体设计（1）模具类型的选择；（2）定位方式的选择；（3）卸料、出件方式的选择；（4）导向方式的选择4、主要零部件设计（1）凸、凹模的设计；（2）定位零件的设计；（3）导料板的设计；（4）卸料板的设计；（5）模架及其它零部件设计5、模具总装图6、冲压设备的选定四、研究方案以及步骤经分析、考量，该设计划分为以下三个阶段：第一阶段：(1)认真阅读任务要求，明确设计目的；(2)查阅相关资料，整理出所需的信息；(3)设计初期方案。第二阶段：(1)分析方案；(2)模具的工艺设计及计算。第三阶段：(1)画二维图、纸质图纸、爆炸图；(2)制作毕业答辩的 PPT。五、论文提纲5第一章 绪论1.1 课题研究目的及意义1.2 国内外研究现状1.3 主要研究内容第二章 零件工艺性分析及确定工艺方案2.1 工艺性分析2.2 确定工艺方案第三章 排样设计3.1 排样方法3.2 搭边值的确定3.3 条料宽度的确定3.4 材料利用率第四章 总冲压力和压力中心的计算4.1 冲裁力的计算4.2 卸料力和推件力的计算4.3 压力中心的计算第五章 冲裁间隙及凸、凹模刃口尺寸计算第六章 主要零件的设计6.1 凸模的设计6.2 凹模的设计6.3 定位零件的设计6.4 导料板的设计6.5 卸料板的设计66.6 弹性单元的设计6.7 凸模固定板和垫板的设计6.8 模架、模柄、导柱和导套的选择6.9 压力机的选择6.10 自动送料装置的选择6.11 模具总装图第七章 总结参考文献致谢附录六、工作量的估计、工作条件 1.工作量的估计1、撰写设计论文及设计说明书（不少于 8000 字） ；2、 完成总装图及零部件图的三维图、二维图纸；3 、图纸的工作量合计不少于 2 张 A1 图；4、 手工绘 A3 图一张；5 、翻译一篇外文论文。毕业论文（设计）起止时间：2017 年 12 月 2 日至 2018 年 5 月 25 日2.工作条件1.图书馆，图书期刊资料和电子文献资料2.装有制图软件的电脑，绘制二维三维图73.制图室，绘制图纸以及加工厂房3.工作进程第七学期 15-18 周 确定毕业设计选题，完成毕业设计开题报告。第八学期 1-4 周 收集模具有关资料，对冷冲压模具进行详细的了解分析，查看相关文献开始初步设计。第八学期 5-7 周 中期检查，针对模具设计进行初步修改。 第八学期 8-10 周 正式开始毕业设计工作，构造好设计总体框架；绘制设计相关二维三维图纸。撰写设计说明书。第八学期 11 周 指导教师审阅，评阅教师评阅，论文查重。同时为毕业论文答辩做准备工作。第八学期 12 周 答辩第八学期 13 周 档案整理七、存在的问题及拟解决采取的措施（1）通过对工件的工艺分析，确定工作的重点主要集中在模具工作部分零件的设计（例凸模，凹模，凸凹模） ，各种固定板的设计和相关尺寸的计算和校核。（2）设计前后工序的关联性以及模具的关联性，合理安排工序，尽量使模具的结构更紧密，同时在模具的设计过程中还要考虑到所设计的零件的可加工性，要尽量多的选用标准件，达到规范化设计的要求成为此毕业设计的难点。（3）针对此次模具设计需要绘制三维图及爆炸图，拟采用计算机辅助设计CAXA、CROE,UG 等相关软件来完成模具的设计，从而节省时间和精力；收集相关文献、期刊论文来加以辅助设计；针对自身理论方面的不足将更多的向辅导老师请教学习；当然，在具体的设计中也要不断的去实践设计的模具的实用性与经济性，使设计更趋于精确化，规范化，系统化。8参考文献1徐永礼. 基于 Pro/E 的冲压复合模具设计探析 J. 中国高新技术企业,20132周本凯.冷冲压模具制造技术M. 北京：化学工业出版社.20113阎兵.冷冲压模具结构与设计实例M.北京：机械工业出版社.20124汤酞则.冷冲压模具课程设计与毕业设计指导M. 北京：机械工业出版社.20155孙传.冷冲压工艺与模具设计M. 杭州：浙江大学出版社.20156于位灵.冷冲压模具设计及典型案例M. 上海：上海科学技术出版社.20167刘洪贤.冷冲压工艺与模具设计M. 北京：北京大学出版社 20128袁地军.冷冲压工艺与模具结构M. 北京：人民邮电出版社.20159王秀凤.冷冲压模具设计与制造M. 北京：北京航空航天大学出版社.201210单春艳.冷冲压工艺与模具设计M. 北京：科学出版社.201511Han Fei. Guidance and Examples of Course Design for Stamping Die and Plastics Injection MouldM. Harbin Institute of Technology Press.2015.12 Mahajan P V etal. Design for stampingM. New York ASME.2015.指导教师意见及建议（从选题、理论与实证准备、研究（设计）方法、工作安排等方面给出评价，并提出指导意见）：9该课题选题来自于生产实际，具有一定的实际意义。学生结合任务书要求，对本课题的意义、国内外状况、研究内容、研究方案以及步骤，论文提纲，论文（设计）工作量的估计、工作条件等方面做了较为详细的叙述，达到了开题要求.同意开题，继续开展后续工作。指导教师签名：2017 年 12 月 27 日毕业论文工作组意见及建议：准予开题10毕业论文工作组组长签字：2017 年 12 月 27 日注：1.此表由学生填写后，交指导教师签署意见，经毕业论文（设计）工作组审批后，才能开题。I28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计摘要：设计首先对冷冲压模具的基本成形机理及现状发展趋势做出简要阐释，指出冲模是一种低能耗高效率的产出方式，在综合分析产品工艺性指标及对比不同结构预案后，确定本次工件易采用连续模具的方案进行。模具设计之前进行了排样结构设计和工艺计算两部分内容。第一部分通过排样参数选用和工件各工位的合理分解排布确定了包含冲裁，冲孔弯曲落料在内的多工位的合理结构，并以此为基础进行了第二部分，主要涵盖材料利用率，基本冲裁力参数，刃口精度公差等几部分的计算与校核，为后续模具结构具体实施打下基础。模具结构设计是在确保总体原则的情况下针对凸模，凹模，以及凸模固定板，辅助部件这几大方向完成了本体参数的设计和选用，最终将他们合理的装配，完成了本次工件级进模结构的设计。最后选用合理的压力设备与模具适配，以满足后续试模的需要。关键词：级进模； 冷冲压； 结构设计IAbstractAbstract:The design firstly describes the basic forming mechanism and the current development trend of the die, and points out that the die is a kind of low-energy and high-efficiency output method. After a comprehensive analysis of product process indicators and comparison of different structural plans, this article is easy to determine. Use a continuous die program to complete the part design.Before the die design, the design of the layout structure and the process calculation were performed in two parts. The first part determines the reasonable structure of multiple stations including punching, punching and blanking, through the selection of the layout parameters and the rational decomposition of the work stations. The second part is based on this. Covers the calculation of the material utilization rate, the basic blanking force parameters, and the precision of the cutting edge, and lays the foundation for the subsequent implementation of the die structure. The die structure design is to ensure the general principle of the design of the body parameters and the selection of the punch, die, punch fixing plate, auxiliary components in these major directions, and finally they will be reasonable assembly, completed this time Design of work piece progressive die structure. Finally, a reasonable pressure device and die are selected to meet the needs of the subsequent test mode.Keywords：Progressive Die, Cold Stamping,Structural DesignII目 录28 外舌止动垫圈冲孔落料剪切级进模具设计 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 课题研究目的及意义 .11.1.1 研究目的 .11.1.2 研究意义 .11.2 国内模具发展状况 .11.3 主要研究内容 .22 零件工艺性分析及冲压方案确定 .32.1 零件的工艺性分析 .32.2 确定工艺方案 .42.3 排样设计 .52.3.1 排样参数确定 .52.3.2 排样图的绘制 .62.3.3 材料利用率 .63 模具主要工艺参数计算 .93.1 冲压力参数的计算 .93.1.1 冲裁力计算 .93.1.2 卸料力、推料力、顶料力的计算 .93.2 冲压压力中心 .114 凸凹模设计 .134.1 冲裁间隙 .134.2 凸模与凹模刃口尺寸计算 .134.3 凹模的设计 .164.4 凸模的设计 .174.5 凹模刃口类型 .185 模具总体设计 .195.1 定位零件的设计 .195.2 卸料板的设计 .195.3 模柄 .205.4 模架及其他零部件的选用 .205.5 冲压设备的选择 .215.6 压力机相关参数的校核 .216 总结 .23参考文献 .25附录 A 外文文献及翻译 .27III01 绪论1.1课题研究目的及意义1.1.1 研究目的通过本设计冷冲压模具的典型结构与计算工作，目的在于熟悉冷冲压模具的工作原理，并系统地运用所学过的知识处理冷冲压模具设计中的各种问题，提高对机械系统分析和模具设计的能力；另外，通过毕业设计培养阅读中外文科技文献、查阅并利用文献资料以及独立撰写科技论文的能力。1.1.2 研究意义冲压是一种压力加工的方法，就是在室温的情况下进行，压力机上安装模具对材料进行施加压力，使材料发生分离或者是发生塑性变形，进而得到所需要的零件。本设计中的级进模具结构简单，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定参考作用。在传统的工业生产中，工人劳动强度大、生产量大，严重影响生产效率的提高。随着现如今科技的发展，在工业生产中模具的使用越来越引起人们的重视，并被大量应用到工业生产中去。冲压模具可以不仅提高劳动生产效率，减轻工人负担，而且具有重要的技术进步意义和经济价值。1.2 国内模具发展状况到了 21 世纪,随着计算机软件的发展和进步, CAD/CAECAM 技术日成熟,其现代模具中的应用越来越广泛。目前我国冲压模具无论在数量上,还是在质量技术和能力等方面都已有了很大发展,但与国民经济需求和世界先进水平相比,仍具有较大的差异,一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口,特别是中高档轿车的盖件模具,目前仍主要依靠进口。而一些低档次的简单冲模,则已供过于求,市场竟争非常激烈。我国模具工业虽然有了很大的发展,但总体看来,技术水平仍比工业发达国家要落后 1520 年，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大。为了推进社会主义现代化連设,适应国民经济各部门发展的需要,模具工业需要进行进一步技术结构和加速国产化。因此,应立足国情,着重发展模具行业中的关継、共性技术，不断加大新技术的开发和推广应用力度,不断提高行业的自主创新能力.用信息技术帯动和提升模具工业的制造技术水平,积极采用高新技术和先进适用技术来提高行业的总体水平,使我国模具1行业向大型、精密、复杂高效、长寿命和多功能方向发展,推动我国模具工业技术进步再上新台阶,将是我国模具行业发展的一个重要任务 1。1.3 主要研究内容本次设计的内容是利用 UG、CAD 等软件进行 28外舌止动垫圈的剪切级进模具设计，主要设计内容包括：（1） 分析零件的工艺性，确定冲压方案及模具结构；（2） 进行模具零件的设计计算；（3） 绘制模具装配图。22 零件工艺性分析及冲压方案确定28外舌止动垫圈 结构图和三维结构图分别如图 2.1 和图 2.2 所示。图 2.1 28外舌止动垫圈结构图图 2.2 28外舌止动垫圈 3D 图2.1 零件的工艺性分析模具整体设计首先以 28外舌止动垫圈的课题任务要求与技术解析开始，在绘制3了结构图以及三维的渲染结构的基础上分析了以下几点要求：（1）材料：零件的材料选用 Q235-A，普通碳素结构钢，其抗拉强度b=375460Mpa，屈服强度为 s=210Mpa，此材料具有高的弹性和良好的耐磨性，冲裁加工性能好。（2）结构：内部有一个冲孔和一处 90的弯曲成形部分。料厚为 1.5mm，满足厚度要求，零件毛刺小，模具寿命高，孔的直径较小，适合冲裁加工。（3）尺寸精度：根据零件图上所注尺寸，工件尺寸精度要求较低，采用 IT14 级精度，普通冲裁完全可以满足要求。由于待冲压材料冲裁强度和刚度的使用要求，冲裁件上的孔不能太小，凸模冲孔的最小尺寸为料厚的 0.9 倍（280.9t ） ，所以用来冲孔的凸模可以不使用凸模保护外套。整体来说，垫圈工件采用厚度为 1.5mm 的 Q235-A 料带冲压而成。整体形状为圆形结构，内孔部分和外周边缘的距离参数大于 3mm。工件精度为 IT14 级，可以实现断面较为光洁。从上述的分析可以确定，采用冷冲裁成形可以满足大批量生产要求。2.2 确定工艺方案该工件包括冲孔、落料 、剪切三个工序，有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，再剪切，最后落料，单工序生产；方案二：冲孔剪切落料复合模生产；方案三：冲孔剪切落料级进冲压，采用级进模生产。方案一用单工序模。该模具结构简单，单副模具成本低，使用、维修方便，但需要三道工序三副模具，重复定位差，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求和制件精度。方案二用复合模。复合模是指在一次工作行程中完成多道冲压工序的模具，只需要一副模具,工件的精度及生产效率都很高，但模具强度比较差，且制造比较麻烦。冲压完成后零件会卡在模具上，需要自行清理,这样不仅会降低冲压速度，而且操作繁琐。方案三用级进模。整个制件的成形是在级进过程中逐步完成的。级进成形是属工序集中的工艺方法，可使切边、冲孔、打弯成形、落料等多种工序在一副模具上完成，生产效率较高。它的制件和废料无需人工清理，所以降低了工作量，而且操作安全、方便，能够实现自动化生产 2。通过对上述三种
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