年产15000吨婴儿配方粉工厂设计 模具专业毕业论文.doc

摘 要本文是关于计算机显示卡支架的级进模设计，由于难以一次加工完成，故用级进模生产，可以完成所需的复杂过程-冲孔和弯曲。制件的材料是ly12m铝。生产30万件。此次级进模结构设计，完成的是对计算机显示卡固定板的冲裁、弯曲的复合工艺。本文首先对零件图及成型工艺进行了分析，并着重对排样方法进行了论证后合理的优选出排样方法。达到了提高利用率，降低生产成本和提高生产效率。在经过了压力中心计算后改善了排样方法，并确定了模具的基本结构，简化模具结构、降低制造成本、提高生产效率。详细的描述了各个零件的设计与强度校核、工作部分的计算及标准件的选择过程。在对整套模具进行了经济性分析之后，对本次设计进行了总结。本文建立了模具数字化三维模型，编制了一个典型件的工艺文件。关键词：显示卡支架；成型工艺；级进模；经济性分析abstractthis desighn is about the stent of computer graphics.its hard to process and has difficulty to punch once.the multi-station progressive die assumped in this paper can finish the complex processblanking and bending. the material of products is ly12m aluminum.the output is 300,000 pieces.at this time designed of progressive die complet rushing to cut and curving compound technology of the stent of computer graphics. this paper first analyses for part drawing and bending technology, after expounding and proving emphatically for queuing up shape method, it is reasonable and good to choose row shape method, the location of the gate and the knockout way, reduces the production costs and increases the production efficiency. . after having passed pressure central calculation, have improved row shape method , and have determined the basic structure of mould. described detailed course of selecting of every standard componentthat has been designed and calculation. summarized after having carried out economy analysis for complete die full paper. it built a 3d model of the die, compiled the process of a typical part.keywords: computer graphics; type technology; row shape method; economy analysis目 录1 引言11.1 级进模概述11.2 毕业设计内容、步骤22 零件图及成形工艺性分析32.1 零件图的尺寸公差及技术要求32.2 ly12m铝合金磁盘芯轴的机械性能42.3 弯曲件的工艺性分析42.3.1 成型分析42.3.2 弯曲件直边的高度42.3.3 弯曲件孔边的距离42.3.4 弯曲件的回弹52.4 确定工艺方案53 毛坯尺寸的计算及方案确定63.1 毛坯展开尺寸的计算63.2 排样图工艺分析73.2.1 横排工艺分析（方案一）73.2.2 纵排排样分析（方案二）83.3 优选分析93.4 压力中心的计算93.5 排样图的确定143.5.1 排样图设计原理143.5.2 载体设置的确定143.5.3 确定工位数143.5.4 步距精度和定距方式153.6 冲裁间隙154 模具结构设计与强度校核164.1 模架的选择164.2 凹模的设计与校核164.2.1 凹模外形尺寸设计164.2.2 凹模与边缘最小值174.2.3 凹模上螺钉孔,圆柱销孔的小距离174.2.4 凹模材料174.2.5 凹模强度的校核174.3 导料板的设计184.4 凸模的设计184.4.1 圆形凸模的设计与校核184.4.2 材料选择184.4.3 凸模强度校核184.4.4 异形凸模（冲裁）194.4.5 弯曲凸模的设计204.5 浮顶器的设计204.5.1 浮顶器的选用204.5.2 材料选择214.6 卸料装置的设计214.6.1 卸料板的结构形式214.6.2 材料的选择214.7 固定板的设计214.7.1 厚度的确定214.7.2 结构形式的确定224.8 垫板的设计与校核224.8.1 上垫板224.8.2 材料的选择224.8.3 强度校核234.8.4 下垫板234.9 模柄的选用234.10 弹性元件的选用244.10.1 关于卸料弹簧力的计算244.10.2 选择卸料弹簧244.11 卸料螺钉的选择254.12 导向装置的确定264.13 各板厚度、模具闭合高度265 模具零件的工作部分计算275.1 冲裁部分尺寸计算：（线切割加工）275.1.1 在第二工位冲2个孔275.1.2 尺寸转换275.1.3 尺寸校核275.1.4 压力的计算285.2 第三工位冲一个孔285.2.1基本尺寸计算285.2.2 尺寸转换285.2.3 尺寸校核295.2.4 压力的计算295.3 第四工位冲中间方孔295.3.1基本尺寸计算295.3.2 尺寸转换305.3.3 压力的计算315.4 第三工位冲下方孔315.4.1基本尺寸计算315.4.2 尺寸转换325.4.3 压力的计算335.5 第四工位切削模1的相关计算335.5.1基本尺寸计算335.5.2 尺寸转换345.5.3 压力计算355.6 第五工位侧方孔355.6.1 基本尺寸计算355.6.2 尺寸转换355.6.3 压力计算375.7 弯曲面刃口385.7.1基本尺寸计算385.7.2 尺寸转换385.7.3 压力计算395.8 切削模2刃口的尺寸计算405.8.1基本尺寸计算405.8.2 尺寸转换415.8.3 压力计算425.9 第七工位弯曲凸凹模圆角半径及弯曲深度的确定425.10 第八工步落料部分尺寸计算435.11 侧刃的尺寸计算456 定位系统的确定486.1 侧刃定位设计486.2 导正销设计496.2.1导正钉孔直径的设计496.2.2导正钉工作直径与导正钉孔径的关系496.2.4导正钉的安装形式507 压力机的选择517.1 压力计算517.2 选用压力机518 经济性分析538.1 主要从以下几方面考虑价格538.2 级进模价格的简单估算539 凹模的加工工艺5510 三维实体建模5610.1 catia的概述5610.2 catia v5基本功能的简介5710.2.1 catia v5的模块5710.2.2 catia v5用户界面5710.3 零件的设计5810.3.1 圆注销的确定5810.3.2 卸料板的设计5910.3.3垫板的设计6010.3.4模柄的设计6010.4 装配编辑零件6110.4.1 按装配关系设计新零件6110.4.2 自动捕捉部件对齐6311 结论65参考文献66致 谢67vii 1 引言多工位级进模的结构比较复杂，模具设计和制造技术要求较高，同时对冲压设备、原材料也有相应的要求，模具的成本高。因此，在模具设计前必须对工件进行全面分析，然后合理确定该工件的冲压成形工艺方案，正确设计模具结构和模具零件的加工工艺规程，以获得最佳的技术经济效益。显然，采用多工位级进模进行冲压成形与采用普通冲模进行冲压成形在冲压成形工艺、模具结构设计及模具加工等方面存在许多不同，本章将重点介绍它们在冲压工艺与模具设计上的不同之处。1.1 级进模概述多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点：（1） 在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。（2） 由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间。（3） 多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。（4） 多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达50多个，冲压速度达1000次分以上。（5） 多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料），必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。（6） 多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度可达it10级。1.2 毕业设计内容、步骤1查阅资料、调研、熟悉毕业设计题目：2检查及绘制制件图、计算及绘制展开图（4图纸一张）3冲压件工艺分析，工序设计计算，编制排样图（用3图纸一张，含冲压力计算，初选压力机）4选择模具结构，结构设计、计算。5绘制模具草图、交审。6模具工作尺寸及压力机参数计算。7绘制模具装配图。8绘制模具零件图。9对设计方案进行经济分析及编写中等复杂程度模具零件制造工艺流程一份。10编写毕业设计说明书。翻译外文资料一份。11指导教师审阅，批审教师审阅，答辩委员会审查，学生答辩2 零件图及成形工艺性分析由于制件是先冲孔后弯曲，弯曲部分较简单但冲孔较多且较集中，能在设计中做到合理切边落料且不干涉，这是模具加工零件中应注意的地方。下面对其具体内容进行分析及阐述。2.1 零件图的尺寸公差及技术要求零件的材料是硬铝ly12m，其料厚为t=1.0mm。图2.1是计算机显卡支架零件，需要冲孔、弯曲、落料等工序。首先将件展开观察零件的形（如图2.2），零件是一个外形规整，弯曲较容易的制件。图2.1 零件图图2.2 零件展开图2.2 ly12m铝合金磁盘芯轴的机械性能研究材料的金属性能,以其各项机械性能数据进行冲裁、翻边的模具设计，能最好的利用材料，避免发生破裂和变形，达到设计要求，完成设计任务。ly12m的各项机械性能如下：抗剪强度 280mpa抗拉强度 420mpa延伸率 25%屈服强度 368mpa弹性模量e 72gpa2.3 弯曲件的工艺性分析弯曲加工分上下弯曲两种方式，本设计采用的上直接向下弯曲的方式。为保证弯曲的标准，以下对弯曲部分进行了分析和介绍。2.3.1 成型分析材料是ly12（淬硬并经自然时效），厚度是1.0mm，制件的弯曲内半径是r0.5mm，大于硬铝允许的最小弯曲半径，所以可以弯成。2.3.2 弯曲件直边的高度当弯曲角时，为了保证工件的弯曲质量，必须保证弯曲件的直边高度为h2t;若h2t,则必须先压槽弯曲或加高直边,弯曲后再切掉多余的部分.对于压制件,弯曲高度=12mm,大于2t=2.0.所以不必加高直边或压槽即可弯成 。2.3.3 弯曲件孔边的距离当弯曲有孔的毛坯时，如果孔位于弯曲区附近，则弯曲时孔的形状会发生变形，为了避免这种情况，必须使孔位于变形区外，从孔边到弯曲半径中心的距离取为当t2mm时，。t=1.0；所以s0.1mm。如图2.3图2.3 弯曲区附近孔示意图2.3.4 弯曲件的回弹对于r/t2(0.0650.053)=0.024，0.0180.011=0.0292(0.0650.053)=0.024这时，取凹=0.62（cmaxcmin）=0.60.024=0.014，凸=0.42（cmaxcmin）=0.010。计算得到的冲裁间隙过大，不能保证零件的无毛刺要求，因此可查表2-26得到h62的冲裁间隙值c=0.030.05。凹模的刃口尺寸为：16.336+0.0147.336+0.010。5.3.3 压力的计算冲裁力的计算：周长l=16+7+7+16=46。冲裁f=1.25lt=16100n。5.4 第三工位冲下方孔5.4.1基本尺寸计算图5.3 下方孔由公式 得 凸模尺寸： lp=(l+x)+ ,确定尺寸为:18.225, 5.2255.4.2 尺寸转换由公式 凹模尺寸： ld=(lp -+2c)+,确定尺寸为: 18.336+0.045.336+0.04 (5.2)凸模尺寸：*18.336、*5.336其中：ld、lp为凹模、凸模的刃口尺寸。l落料件外形的最大极限尺寸。冲件的制造公差。x磨损系数。在0.51之间取值，他的取值与冲裁精度有关，可查表2-30取值或按下列关系取值：当冲件的精度在it10以上时，x=1;当冲件的精度在it11it14时，x=0.75;当冲件的精度在it14一下时，x=0.5。零件的冲压精度it14，取x=0.75进行计算。模具的制造公差，分别按照it6和it7精度等级确定凸模和凹模的制造公差。根据it7下可查得凹模的制造偏差分别为：+0.021，+0.018it6下可查得凸模的制造偏差分别为：-0.013，-0.011冲裁间隙c的计算： c=(kt10-4)+0.02t。1计算得到冲裁间隙c=0.0530.065。校核凹模的制造间隙：在冲裁中模具的制造间隙必须满足下列的条件：凹凸2（cmaxcmin）若凹凸2（cmaxcmin）时，取凹=0.62（cmaxcmin），凸=0.42（cmaxcmin） (5.3)0.0210.013=0.0342(0.0650.053)=0.024，0.0180.011=0.0292(0.0650.053)=0.024这时，取凹=0.62（cmaxcmin）=0.60.024=0.014，凸=0.42（cmaxcmin）=0.010。计算得到的冲裁间隙过大，不能保证零件的无毛刺要求，因此可查表2-26得到h62的冲裁间隙值c=0.030.05。凹模的刃口尺寸为：18.336+0.0145.336+0.010。凸模的尺寸可按照凹模的刃口尺寸配单面间隙0.030.05。 得 凸模尺寸 *尺寸按凹模修配，单面间隙0.1580.182。5.4.3 压力的计算切口的周长l=18+5+18+5=46。切口模冲裁f=1.25lt=16100n。5.5 第四工位切削模1的相关计算5.5.1基本尺寸计算计算各部分的模具刃口尺寸：将图4中的尺寸按it14精度等级转化为标准尺寸25+0.527+0.315.5+0.436.3+0.37.38+0.31.5+0.257.38+0.313.3+0.43，冲孔时的基准型面在凸模上，凸模的型面尺寸的计算公式为：d=(dx)- (5.4)其中：d冲孔零件的极限尺寸：凸模各部分尺寸为：l1=250.750.52=25.39， l2=70.750.3=7.23，l3=15.50.750.43=15.82，l4=6.30.750.3=6.53，l5=7.380.750.3=7.61， l6=1.50.750.25=1.69，l7=7.38+0.750.3=7.61, l8=13.30.750.43=13.62,根据(5.5），可将上述的尺寸转化到凹模上。5.5.2 尺寸转换由公式 转化后的尺寸为：d125.39-0.021， d27.23-0.015，d315.82-0.018， d46.62-0.015，d57.61-0.015， d61.69-0.01,d77.61-0.015， d813.62-0.018。根据基本尺寸按it6可查得凸模的制造偏差：+0.013，+0.013，+0.013，+0.009，+0.009，+0.006，+0.009，+0.011。根据式(12)分别校核凸、凹模制造偏差：l1： 0.021+0.0130.0342(0.0650.053) =0.024，需要调整偏差。取凹=0.62（cmaxcmin）=0.60.024=0.014，凸=0.42（cmaxcmin）=0.010。l2：0.015+0.0130.02