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座椅卡簧冲压模具设计【U形件 一边中间内凹】【全套21张CAD图纸和毕业论文】

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摘    要

本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。冲压工艺的选择是经查阅相关资料和和对产品形状仔细分析的基础上进行的;冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的;产品毛坯展开尺寸的计算是在方便建设又不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。文中还对冲压成型零件和其它相关零件的选择原则及选择方法进行了说明,另外还介绍了几种产品形状的毛坯展开尺寸计算的方法和简化模型,以及冲压模具设计所需要使用的几种参考书籍的查阅方法。


【关键词】工艺、工艺性、冲压工序、冲压模具、尺寸

Abstract

This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.


【key words】The craft; the technology capability; press process; punch die; the size.


目        录

摘    要 1

前    言 3

第一章、零件图及工艺方案的拟订 7

1.1.零件图及零件工艺性分析 7

1.1.1.零件图 7

1.1.2.零件的工艺性分析 7

1.2.工艺方案的确定 8

第二章、工艺设计与计算 9

2.1.计算毛坯尺寸 9

2.2.材料利用率计算 11

2.3.计算各工序的压力 11

2.4.压力机的选择 13

2.5.压力中心的确定 13

第三章、模具类型及结构形式的选择 14

3.1.单工序模的设计 14

第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的计算 17

4.1.落料、弯曲模 17

第五章、以弯曲模为例,模具零件的选用,设计及计算 20

5.1.模具零件的选用 20

第六章、压力机的校核 26

6.1.压力机的校核 26

设计心得 27

致    谢 28

主要参考文献 29









前    言

冲压工艺与冲压设备正在不断地发展,特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展,把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广,模具各种表面处理技术的发展,冲压设备和模具结构的改善及精度的提高,显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。

由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点,在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器,以及日常生活用品等行业应用非常广泛,占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高,冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。可以说,模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。

目前国内模具技术人员短缺,要解决这样的问题,关键在于职业培训。我们做为踏入社会的当代学生,就应该掌握扎实的专业基础,现在学好理论基础。毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。希望能通过这次设计,能掌握模具设计的基本方法和基本理论。

冲模是实现冲压生产的基本条件。在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要,冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展,与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术,各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展;另一方面,为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要,锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能单工序模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前,50个工位以上的单工序模进距精度可达到2微米,多功能单工序模不仅可以完成冲压全过程,还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2~5微米,进距精度2~3微米,总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业,已能生产成套轿车覆盖件模具,在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平,但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平,模具结构、功能方面也接近国际水平,但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。

模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量(主轴转速一般为15000~40000r/min),加工精度一般可达10微米,最好的表面粗糙度Ra≤1微米),而且与传统切削加工相比具有温升低(工件只升高3摄氏度)、切削力小,因而可加工热敏材料和刚性差的零件,合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料(60HRC)加工;电火花铣削加工(又称电火花创成加工)是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造昂贵的成形电极,如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床,配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统,体现了当今电火花加工机床的技术水平;慢走丝线切割技术的发展水平已相当高,功能也相当完善,自动化程度已达到无人看管运行的程度,目前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达±1.5微米,表面粗糙度达Ra=01~0.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤,使得现场自动化检测成为可能。此外,激光快速成形技术(RPM)与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后,通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺(分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM)的系统,它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造,具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础,采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。

目前,我国的模具技术有了很大发展,模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如,主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具;体现高水平制造技术的多工位单工序模的覆盖面增加;塑料模热流道技术日渐成熟,气体辅助注射技术开始采用;压铸工艺得到发展。此外,CAD/CAM/CAE技术得到广泛应用,高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广;快速原型进展很快;模具的标准化程度也有一定提高。

针对不足和模具市场巨大的潜力,国家制定了模具行业的“十五”发展规划。一方面要继续推广新技术的应用,提高大型、精密、复杂模具的制造水平;另一方面要针对不同模具市场的需求,有针对性的发展。希望在模具企业的整体实力有进一步提升,重点、骨干企业可以达到50%。2003年是“十五”关键的一年,如果做不到60%任务的完成,那么计划就会失败,而模具失败了,对整个工业都会有影响。

近年来,外企进入中国加剧了竞争,也出现一些价格方面的恶性竞争。为了避免因为暂时的利益而损失长远和整体的发展,未来一年中,行业协会也将加强模具企业间的组织和协调,制定合理的价格水平。同时,研究国际模具价格水平,以对行业进行指导和信息沟通。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。

当今,随着科学技术的发展,冲压工艺技术也在不断革新和发展,这些革新和发展主要表现在以下几个方面:

(1)工艺分析计算方法的现代化

(2)模具设计及制造技术的现代化

(3)冲压生产的机械化和自动化

(4)新的成型工艺以及技术的出现

(5)不断改进板料的性能,以提高其成型能力和使用效果。

毕业设计是一种综合性的训练,也是一个重要的专业实训环节,它综合性强,应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展,工业产品增多,产品更新换代加快,市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高,在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。

为了更进一步加强我们的设计能力,巩固所学的专业知识,在毕业之际,特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课,技术基础课和专业课的基础上,所设置的一个重要的实践性教学环节。

本次设计的目的:

一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识,进行一次冲压模设计的实际训练,从而提高我们独立工作能力。

二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识,以致能融贯通,进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。

三、掌握模具设计的基本技能,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范等。

由于本人设计水平有限,经验不足,错误难免,敬请老师批评、指导,不胜感激。




第一章、零件图及工艺方案的拟订

1.1.零件图及零件工艺性分析

1.1.1.零件图


                             图(1—1)

工件图:如图1—1所示

材料:30#钢,优质碳素结构钢

板厚:2.0mm

1.1.2.零件的工艺性分析

产品所用的材料为30#钢,优质碳素结构钢,其力学性能如下:τ=360-480Mpa,σb=560-600Mpa,σs=300Mpa。(《冷冲压工艺与模具设计》P322),零件图上未注公差等级,属自由尺寸,按IT12级确定工件尺寸的公差.该制件形状简单,尺寸较小,厚度一般,属于普通冲压件,但有几点应该注意:

①该冲裁件的材料,具有较好的可冲压性能。

②由于板料厚度一般,且在各个转角出均有圆角过渡,比较适合冲裁。

③有一定的生产批量,应重视模具材料的选择和模具结构的确定,保证模具的寿命。

④制件较小,从安全考虑,要采取适当的取件方式,模具结构上设计好推件和取件方式。

本零件采用的是2mm的钢带冲压而成,由图而知该图的零件外形尺寸不大但是外形复杂,要求的精度也不高。所以一次冲裁很难完成。有两边弯曲,且为U形弯曲,弯曲后的零件一边内扣成60°,所以弯曲和落料必须分开冲压,所以从形状上看,该产品需要两副模具冲压,从材料来说,该零件比较薄,便于成型,故该零件有利于冲压成型。

1.2.工艺方案的确定

对工序的安排,拟有以下几种方案:

产品中没孔,外形相对复杂,所以要落料,弯曲,共2种工序。

①落料—弯曲,单工序模生产。

②落料弯曲,复合冲压,弯曲单模生产。

③冲孔—切废料—弯曲—切断连续冲压,采用单工序模生产。

方案①模具结构简单,容易制造。但成形制件需要2道工序、两套模具才能完成零件的加工,工序分散,但是模具加工简单,周期短,维修方便。

方案②复合模结构复杂,比较难制造。制件需一道工序,节约了半成品搬运的时间提高了生产效率且易于保证孔的质量和制件精度,但是内扣产品带落料,很难实现。

方案③单工序模结构复杂;难以制造。有较高的生产效率且能保证制件的精度。但模具成本很高,而且维修困难。

综上所述,根据生产效率、精度、所使用的机床、卸料方式、废料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最终确定方案一。


内容简介:
XXXX大学毕业设计(论文)说明书题 目: 座椅卡簧冲压工艺与模具设计年级、专业: 姓 名: 学 号: 指 导教 师: 完 成时 间: 摘 要本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。冲压工艺的选择是经查阅相关资料和和对产品形状仔细分析的基础上进行的;冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的;产品毛坯展开尺寸的计算是在方便建设又不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。文中还对冲压成型零件和其它相关零件的选择原则及选择方法进行了说明,另外还介绍了几种产品形状的毛坯展开尺寸计算的方法和简化模型,以及冲压模具设计所需要使用的几种参考书籍的查阅方法。【关键词】工艺、工艺性、冲压工序、冲压模具、尺寸AbstractThis project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.【key words】The craft; the technology capability; press process; punch die; the size.目 录摘 要1前 言3第一章、零件图及工艺方案的拟订71.1.零件图及零件工艺性分析71.1.1.零件图71.1.2.零件的工艺性分析71.2.工艺方案的确定8第二章、工艺设计与计算92.1.计算毛坯尺寸92.2.材料利用率计算112.3.计算各工序的压力112.4.压力机的选择132.5.压力中心的确定13第三章、模具类型及结构形式的选择143.1.单工序模的设计14第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的计算174.1.落料、弯曲模17第五章、以弯曲模为例,模具零件的选用,设计及计算205.1.模具零件的选用20第六章、压力机的校核266.1.压力机的校核26设计心得27致 谢28主要参考文献29前 言冲压工艺与冲压设备正在不断地发展,特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展,把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广,模具各种表面处理技术的发展,冲压设备和模具结构的改善及精度的提高,显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点,在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器,以及日常生活用品等行业应用非常广泛,占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高,冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。可以说,模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。目前国内模具技术人员短缺,要解决这样的问题,关键在于职业培训。我们做为踏入社会的当代学生,就应该掌握扎实的专业基础,现在学好理论基础。毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。希望能通过这次设计,能掌握模具设计的基本方法和基本理论。冲模是实现冲压生产的基本条件。在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要,冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展,与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术,各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展;另一方面,为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要,锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能单工序模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前,50个工位以上的单工序模进距精度可达到2微米,多功能单工序模不仅可以完成冲压全过程,还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米,进距精度23微米,总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业,已能生产成套轿车覆盖件模具,在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平,但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平,模具结构、功能方面也接近国际水平,但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量(主轴转速一般为1500040000r/min),加工精度一般可达10微米,最好的表面粗糙度Ra1微米),而且与传统切削加工相比具有温升低(工件只升高3摄氏度)、切削力小,因而可加工热敏材料和刚性差的零件,合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料(60HRC)加工;电火花铣削加工(又称电火花创成加工)是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造昂贵的成形电极,如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床,配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统,体现了当今电火花加工机床的技术水平;慢走丝线切割技术的发展水平已相当高,功能也相当完善,自动化程度已达到无人看管运行的程度,目前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达1.5微米,表面粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤,使得现场自动化检测成为可能。此外,激光快速成形技术(RPM)与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后,通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺(分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM)的系统,它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造,具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础,采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。目前,我国的模具技术有了很大发展,模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如,主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具;体现高水平制造技术的多工位单工序模的覆盖面增加;塑料模热流道技术日渐成熟,气体辅助注射技术开始采用;压铸工艺得到发展。此外,CAD/CAM/CAE技术得到广泛应用,高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广;快速原型进展很快;模具的标准化程度也有一定提高。针对不足和模具市场巨大的潜力,国家制定了模具行业的“十五”发展规划。一方面要继续推广新技术的应用,提高大型、精密、复杂模具的制造水平;另一方面要针对不同模具市场的需求,有针对性的发展。希望在模具企业的整体实力有进一步提升,重点、骨干企业可以达到50%。2003年是“十五”关键的一年,如果做不到60%任务的完成,那么计划就会失败,而模具失败了,对整个工业都会有影响。近年来,外企进入中国加剧了竞争,也出现一些价格方面的恶性竞争。为了避免因为暂时的利益而损失长远和整体的发展,未来一年中,行业协会也将加强模具企业间的组织和协调,制定合理的价格水平。同时,研究国际模具价格水平,以对行业进行指导和信息沟通。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。当今,随着科学技术的发展,冲压工艺技术也在不断革新和发展,这些革新和发展主要表现在以下几个方面:(1)工艺分析计算方法的现代化(2)模具设计及制造技术的现代化(3)冲压生产的机械化和自动化(4)新的成型工艺以及技术的出现(5)不断改进板料的性能,以提高其成型能力和使用效果。毕业设计是一种综合性的训练,也是一个重要的专业实训环节,它综合性强,应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展,工业产品增多,产品更新换代加快,市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高,在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。为了更进一步加强我们的设计能力,巩固所学的专业知识,在毕业之际,特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课,技术基础课和专业课的基础上,所设置的一个重要的实践性教学环节。本次设计的目的:一、 综合运用本专业所学的理论与生产实际知识,进行一次冲压模设计的实际训练,从而提高我们独立工作能力。二、 巩固复习三年以来所学的各门学科的知识,以致能融贯通,进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。三、 掌握模具设计的基本技能,如计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范等。由于本人设计水平有限,经验不足,错误难免,敬请老师批评、指导,不胜感激。第一章、零件图及工艺方案的拟订1.1.零件图及零件工艺性分析1.1.1.零件图 图(11)工件图:如图11所示材料:30#钢,优质碳素结构钢板厚:2.0mm1.1.2.零件的工艺性分析产品所用的材料为30#钢,优质碳素结构钢,其力学性能如下:=360-480Mpa,b=560-600Mpa,s=300Mpa。(冷冲压工艺与模具设计P322),零件图上未注公差等级,属自由尺寸,按IT12级确定工件尺寸的公差.该制件形状简单,尺寸较小,厚度一般,属于普通冲压件,但有几点应该注意:该冲裁件的材料,具有较好的可冲压性能。由于板料厚度一般,且在各个转角出均有圆角过渡,比较适合冲裁。有一定的生产批量,应重视模具材料的选择和模具结构的确定,保证模具的寿命。制件较小,从安全考虑,要采取适当的取件方式,模具结构上设计好推件和取件方式。本零件采用的是2mm的钢带冲压而成,由图而知该图的零件外形尺寸不大但是外形复杂,要求的精度也不高。所以一次冲裁很难完成。有两边弯曲,且为U形弯曲,弯曲后的零件一边内扣成60,所以弯曲和落料必须分开冲压,所以从形状上看,该产品需要两副模具冲压,从材料来说,该零件比较薄,便于成型,故该零件有利于冲压成型。1.2.工艺方案的确定对工序的安排,拟有以下几种方案:产品中没孔,外形相对复杂,所以要落料,弯曲,共2种工序。落料弯曲,单工序模生产。落料弯曲,复合冲压,弯曲单模生产。冲孔切废料弯曲切断连续冲压,采用单工序模生产。方案模具结构简单,容易制造。但成形制件需要2道工序、两套模具才能完成零件的加工,工序分散,但是模具加工简单,周期短,维修方便。方案复合模结构复杂,比较难制造。制件需一道工序,节约了半成品搬运的时间提高了生产效率且易于保证孔的质量和制件精度,但是内扣产品带落料,很难实现。方案单工序模结构复杂;难以制造。有较高的生产效率且能保证制件的精度。但模具成本很高,而且维修困难。综上所述,根据生产效率、精度、所使用的机床、卸料方式、废料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最终确定方案一。第二章、工艺设计与计算2.1.计算毛坯尺寸展开尺寸的计算:弯曲件毛坯的展开尺寸是根据变形中性层长度不变的原理来求出的,对于变形程度很小或对尺寸要不高的弯曲件来说,可以近似的认为变形中性层与毛坯的断面中心相重合,这时,中性层的位置为=r+t/2式中 r弯曲件内层的弯曲半径 t板料的厚度,而当需要精确的求出弯曲毛坯的展开长度时,就必须精确的求出变形中性层的位置。确定位置之后就可以进行毛坯展开长度的计算了,这需要一个中性层的位移系数,此系数对于弯曲形状及弯曲程度不同,数值也不同,需要根据实际的模具调节展开尺寸。本产品,尺寸没标公差,属于自由公差,可以直接按毛坯的断面中性层尺寸计算,弯曲公式是L=L1+L2+L3+R+R经过测量L1=23mm,L2=15.56mm,L3=17.11mm。计算L=72.48mm,此尺寸目前是待定,在实际生产时需调节,本次设计取整数72.5mm。由于产品展开后是长方形,四角为直角,这样设计模具时,由于凹模热处理应力集中四角容易开裂,所以再设计时需要考虑四角增加R角,根据材料厚度2.0,本次设计增加R角为R1.0。展开图纸如下图所示:外形最大尺寸为长度Dmax=72.5mm外形最大尺寸为宽度dmax=15mm,材料厚度为2.0,由冲压工艺与模具设计P45表2.5.2 确定搭边值:工件间:a1=2.0;沿边:a=2.2,根据产品形状,落料时可以采用直排样的方法,如下图所示:送料步距为15+2.0=17mm。条料宽度为72.5+2.2+2.2=76.9mm由冲压工艺与模具设计P45表2.5.3条料下料剪切公差:=0.5;条料与导料板之间的间隙:c=0.52.2.材料利用率计算由于冲裁件的产量很大,冲压的生产率高,故材料费常会占冲裁的60%以上。材料利用率是很重要的经济因素.要提高利用率必须减少废料的产生。产生废料的原因可分为结构废料和工艺废料。结构废料是由工件的结构确定的,所以不可避免。而工艺废料是由冲压方式和排样方式所决定的。因此,要减少工艺废料来实现利用率,有时可以在不影响使用性能的情况下,可以适当的改变冲裁件的形状。通过电脑计算得工件实际面积为72.515=1087.5mm,材料利用率的计算:一个步距内的材料利用率为=nF/Bs100% (3)=11087.5/1776.9100%=83.1867%式中 F一个步距内冲裁件面积(包括冲出的小孔在内);n一个步距内冲裁件数目;B条料宽度(mm);17mms步距(mm);76.9mm2.3.计算各工序的压力已知工件的材料为材料是30#钢,厚度为2.0mm,抗剪切强度=360-480Mpa,抗拉强度b=450-600Mpa, 屈服强度s=300Mpa。平刃口冲裁力计算:落料P1=1.3Lt=1.3173.282.0480=216253.44(N)=216.253KN卸料力:P1=k卸F (查冷冲压工艺与模具设计得:k卸=0.0250.08) 冲压力大小为F=216.253KNP3=k卸F=216.2530.06=12.975KN这一工序的最大总压力为:P=F+P2=216.253+12.975=229.228KN预弯力和弯曲力的计算,弯曲力和产品宽度和弯曲R角有关,所以这里计算预弯力和弯曲力时只需要计算一个,产品外形尺寸要求不高,所以无需计算弯曲回弹,产品一次弯曲即可。此工件弯U形时力的计算,选计算公式为P1=0.7(kbttb)/(r+t)=0.71.31522600/(2+2.0)=8190N=8.19KNP1材料在冲压行程结束时的自由弯曲力b弯曲件的宽度t弯曲件厚度r弯曲件内弯角半径k安全系数b材料的强度极限,b查表=450-600MPa,取600MPa。 (2)校正弯曲力校正弯曲力是在自由弯曲阶段后,进一步对贴合于凸、凹模表面的弯曲件进行挤压,其弯曲力比自由弯曲力大得多。因两个力并非同时存在,校正弯曲时只需计算校正弯曲力。=qA弯曲校正力q单位面积上的较正力,30#钢查表40-60,取60MPa。 A弯曲件被较正部分的投影面积,23.515=352.5mm=352.560=21150N=21.15KN侧滑契紧力,则根据弯曲力的比例计算=0.8=0.8(8.19+21.15)=23.472KN这一工序的最大总压力为:P=P1+P2+=8.19+21.15+23.472=52.812KN2.4.压力机的选择根据以上计算和分析,结合模具外形大小和车间设备的实际情况,选用公称压力为160KN的单柱固定台压力机(型号为JH2316)能满足使用要求。压力机的具体参数如下公称压力:160KN滑块行程:50mm滑块行程次数:150次/min最大封闭高度:220mm封闭高度调节量:45mm模柄孔尺寸:直径40mm,深度60mm 工作台面尺寸:300mm(前后)450mm(左右)垫板厚度:40mm电动机功率:1.5/kw2.5.压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作。采用解析法求压力中心,模具的压力中心,可安以下原则来确定:1、对称零件的单个冲裁件,冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。2、工件形状 相同且分布对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3、各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0,0(x=0,y=0),即为所求模具的压力中心。Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+LnYo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln本次设计的落料模,成型模,从产品形状看,产品基本对称,压力中心即为模具中心,即(0,0)。第三章、模具类型及结构形式的选择根据确定的工艺方案和零件的形状特点,精度要求,预选设备的主要技术参数,模具的制造条件及安全生产等,选定模具类型及结构形式。3.1.单工序模的设计本设计中采用落料,弯曲单工序模。工件厚度一般(t=3mm以内),故采用弹性卸料装置,弹性卸料装置除了卸料的作用外,还起到压紧工件的作用。上模弹性力由弹簧产生。落料模,其结构形式如图31所示。图31)落料模弯曲模,其结构形式如图32所示。图32)本次设计弯曲模具结构,为带斜契的U形弯曲模,其工作原理如下:首先将落料好的半成品,准确放入定位槽中,两头定位块准确定位,弯曲时凸模6先将毛坯弯成U形,随着上模的继续下行,凸模到位,弹簧13被压缩,此时一侧的斜契块15压向滚珠18,使装有滚珠的左右活动凹模19向中间对称运动,将U形件一侧向内压弯成型。当上模回程时,弹簧20使活动凹模19复位。整个模具一次工作行程完成。第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的计算 4.1.落料、弯曲模设计落料模先确定凹模刃口尺寸,以凹模为基准,间隙取在凸模上。间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲裁过程中,凸模与被冲的孔之间,凹模与落料件之间的均有磨檫,而且间隙越小,磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制,凸模不可能绝对垂直于凹模平面,而且间隙也不会绝对均匀分布,合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小,并缓减间隙不均匀的不利影响,从而提高模具的使用寿命。冲裁间隙对冲裁力的影响:虽然冲裁力随冲裁间隙的增大有一定程度的降低,但是当单边间隙介于材料厚度 5%20%范围时,冲裁力的降低并不明显(仅降低5%10%左右)。因此,在正常情况下,间隙对冲裁力的影响不大。冲裁间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响:间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响较为显著。间隙增大后,从凸模上斜、从凸模孔口中推出或顶出零件都将省力。一般当单边间隙增大到材料厚度的15%25%左右时斜料力几乎减到零。冲裁间隙对尺寸精度的影响:间隙对冲裁件尺寸精度的影响的规律,对于冲孔和切边是不同的,并且与材料轧制的纤维方向有关。通过以上分析可以看出,冲裁间隙对断面质量、模具寿命、冲裁力、斜料力、推件力、顶件力以及冲裁件尺寸精度的 影响规律均不相同。因此,并不存在一个绝对合理的间隙数值,能同时满足断面质量最佳,尺寸精度最佳,冲裁模具寿命最长,冲裁力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产过程中,间隙的选用主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个方面的主要因素。但许多研究结果表明,能够保证良好的冲裁件断面质量的间隙数值和可以获得较高的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来,当对冲裁件断面质量要求较高时,应选取较小的间隙值,而当对冲裁件的质量要求不是很高时,则应适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命。该冲裁件外形尺寸为落料件,选凹模为设计基准件,只需计算落料凹模刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配做。工件精度要求为IT12级查冲压工艺与模具设计P31附表2.2.1:冲模制造精度为IT9IT11级,取IT10级。落料凹模尺寸按下列公式计算:落料时凹模 Dp=(Dmax-X)+p (4-1)落料时凸模 Ah=(Dmax-X-Zmin)-p (4-2)孔心距 Lp=Lp (4-5)式中 Dp为落料凹模的刃口尺寸(mm);Dmax为落料件的最大极限尺寸(mm);工件公差;p凸模制造公差,通常取p=/4;Zmin最小冲裁间隙(mm);查表Z=0.22-0.26mm,Zmin=0.22mm落料凹模尺寸:Dp1=(Dmax-X)+/4=72.65-0.50.3=72.5;Dp2=(Dmax-X)+/4=15.1-0.50.2=15;Dp3=(Dmax-X)+/4=1.05-0.50.1=1;落料凸模尺寸:Ah1=(Dp1-Zmin)-/4=72.5-0.22=72.28;Ah2=(Dp2-Zmin)-/4=15-0.22=14.78;Ah3=(Dp3-Zmin/2)-/4=1-0.22/2=0.89;弯曲凸、凹模圆角半径对产品工作影响很大。毛坯经凹模圆角进入凹模时,受弯曲和摩擦作用,若凹模圆角半径过小,因径向拉力增大,易使产品件表面划伤或产生断裂;若过大,则压边面积小,由于悬空增大,易起内皱。因此,合理的选择凹模圆角半径很重要。具体数值查表可得。凸、凹模之间的间隙对弯曲力、制件质量、模具寿命等都有影响。间隙过大,容易起皱,制件有锥度,精度差;间隙过小,增加摩擦,导致之间边薄严重,甚至拉裂。因此,正确地确定凸模和凹模之间的间隙是很重要的。所谓间隙是单面间隙,即凹模和凸模直径之差的一半。在选择间隙时可以直接查表,可知间隙为(1-1.1t),t为材料厚度。本次设计课题,已知产品所标尺寸为外形尺寸,所以设计模具时以外形尺寸为基准,冲裁间隙1.0mm设计在凸模上。凸、凹模工作部分尺寸的确定,主要考虑模具的磨损和弯曲的回弹。由于产品弯曲精度要求不高,所以弯曲时,本设计中考虑一次弯曲成型,忽略产品弯曲回弹的尺寸,所以本设计中凸模与凹模间隙为1.0t。由于产品R角有要求的,所以本设计模具时需要按产品尺寸定模具。凸、凹模工作表面粗造度要求:凹模工作表面和型腔表面粗造度应达到0.8;圆角处的表面粗造度一般要求0.4;凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。第五章、以弯曲模为例,模具零件的选用,设计及计算5.1.模具零件的选用成形零件一、弯曲凸模凸模材料选用Cr12MoV,淬火硬度达到58-62HRC。采用直接式凸模(如图5-1所示),与固定板过盈配合,采用螺钉固定:图5-1)二、活动凹模活动凹模材料选用Cr12MoV,淬火硬度达到58-62HRC。凹模安装在固定板内,下垫板热处理后磨平,表面光滑,活动凹模在其表面能自如滑动,外形尺寸如下,图5-2)三、固定板设计固定板材料选用45#钢,淬火硬度达到45-48HRC。型腔与活动凹模间隙配合,反面加工滑槽,方便凹模在槽里自由活动,所以设计成型模时,上模无需设计卸料装置,侧面加工孔,方便滚珠滑动,与下模板采用螺钉和销钉固定,(如图5-3所示),图5-3)四、契紧块设计契紧块与活动凹模滑动,促使活动凹模顺利压住产品,从而达到产品内扣角度实现,所以此零件经常会磨损,需要热处理,材料选用Cr12MoV,淬火硬度达到58-62HRC。零件不大,采用整体加工方法,加工台阶与上模板过盈配合,与上模板螺钉连接。(如图5-4所示),图5-4) 支撑固定零件上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。通常都是根据凹模最大外形尺寸LB。选用标准模架。凹模最大外形尺寸L=200mm,B=140mm,选用21#后侧导柱标准模架,加工方便,成本低。模具的闭合高度h=160189mm。上下模座选用材料为HT200,下模板厚度40mm,上模板厚度35mm。再由凹模板和模架尺寸确定其它模具模板的尺寸如下:下垫板:200mm140mm28mm固定板:200mm140mm25mm上模板:300mm245mm35mm下模板:300mm245mm40mm卸料零件压料用弹性元件常用的主要由弹簧、橡胶及气垫三种,但查有关资料了解到,目前国内中小型压力机中安装气垫的较少,所以常用的弹性元件是弹簧和橡胶。但考虑压缩量的大小,建议选择树脂,其优点是许用负荷比较小,安装调整也很方便,卸料压边能力都很强。上、下模座螺钉选取由凹模周界200mm140mm选用M8的内六角圆柱头螺钉参照模具各零件的具体情况,上模座选用4颗M8X40的内六角圆柱头螺钉固定。下模座选用4颗M10X60的内六角圆柱头螺钉固定。 ( 螺钉) 根据模具的实际情况 下模座选用两颗860的圆柱销钉定位 (圆柱销钉)参照模具各零件的具体情况,合理布置螺钉、圆柱销的位置,从GB7076和GB11976中选适当的规格与尺寸。导向装置本模具采用圆形导柱、导套式的导向装置。导柱与导套之间采用间隙配合,配合精度为H7/R6。导柱与导套相对滑动,要求配合表面有足够的强度,又要有足够的韧性。所以材料选用20钢,表面经渗碳淬火处理,表面硬度为4548HRC。导柱、导套的配合精度、上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱轴心线对下模座下平面的垂直度等都要规定一定的公差等级。这些技术条件可保证整个模架具有一定的精度,也是保证冲裁间隙均匀性的前提。有了这一前提,加上工作零件的制造精度和装配精度达到一定的要求,整个模具达到一定的精度就有了基本的保证。设计该弯曲模,所选的标准模架,自带滑动导柱导套,导柱选用GB2861.281中的B型导柱,直径d=28mm、极限偏差为R7、长度L=150mm。导套选用GB2861.681中的A型导套,直径d=28mm、D=42mm、极限偏差为H7、长度L=80mm。第六章、压力机的校核6.1.压力机的校核1、闭合高度的校核所选压力机的最大装模高度为220mm,闭合高度的调节量为45mmHmin=220-45=175mm本次设计落料模具的的闭合高度H=H上模座+H垫板+H凸模+H凹模+H下模座-1=30+15+50+30+40-1=164mm本次设计弯曲模具的的闭合高度H=H上模座+H弹簧+H固定板+H凸模+H下垫板+H下模座-5+t=35+16+18+47+28+40-5+1.0=180mmHmax-5=215 Hmin+5=180成型不能满足 Hmax-5Hmin-5。在调试模具时,模具下面需要加上垫板,落料模满足要求。2、工作台面尺寸的校核所选压力机的工作台尺寸为:左右:450mm,前后:300mm而模具的外形尺寸为:落料模270mm175mm,成型模300mm245mm根据工作台面尺寸一般应大于模具底座5070mm,工作台面尺寸满足。3、滑块行程的校核滑块行程应保证方便地放入毛坯和取出零件,所选压力机滑块行程为55mm,满足。综上,所选压力机J23-16满足需要。设计心得 在指导老师的精心指导下,在同学们的大力支持下,经历三个多星期的毕业设计即将结束,在此我对大家的帮助表示由衷地感谢!本次设计是由本人亲自设计,在老师的精心指导下完成的。从数据的计算、资料的查取、结构的设计、图表的绘制、到最后的总结修改,无一不凝结我的才智和汗水。毕业设计大到方案的确定,小到螺钉的选取和绘制,无一不需要求谨务实的精神。设计不成功,修改、修改、再修改,直到合理为止。正是本着这种实事求是的精神,才完成本次设计。这次设计给了我一次全面展示自我的机会。让我再次比较独立地设计模具,进一步拓宽了我的知识面,同时也给了我一个温习以前所学知识的机会,使我进一步巩固了机械设计、机械制图、冲压模具及工艺等课程的基础知识。本文阐述了模具的特点和发展趋势,分析零件的工艺性,确定工艺方案,阐述了
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