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带轮的冲压工艺与模具设计【51张CAD图纸+毕业答辩论文】【5副模具】

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带轮的冲压工艺与模具设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】【冲压模具】.rar
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第一套带轮落料拉深模[12张]
第三套模具图[9张]
第二套模具图[9张]
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第四套模具图[9张]
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冲压 工艺 模具设计 全套 cad 图纸 毕业 答辩 论文 模具
资源描述:

目  录


摘 要··································································Ⅲ

ABSTRACT····························································Ⅳ

1 前 言

1.1 选题背景·····························································1

1.2课题设计思路·························································1

1.3设计过程中的难点·····················································2

2 工艺分析及计算

2.1工件的基本信息分析···················································3

2.2工艺分析·····························································3

2.2.1工序计算 ·························································4

2.2.2计算毛坯直径······················································5

2.2.3工艺方案的确定·····················································7

2.2.4排样及搭边·························································8

2.3工艺计算·····························································9

2.3.1工艺力的计算及压力机的选择········································9

2.3.2主要工作部分尺寸计算··············································12

3模具设计

3.1落料拉深复合模的设计················································15

3.1.1落料拉深复合模结构设计············································15

3.1.2落料拉深复合模主要零件设计········································16

3.2冲孔模设计··························································19

3.2.1冲孔模结构设计····················································19

3.2.2冲孔模主要零件设计················································20

3.3翻边模设计··························································22

3.3.1翻边模结构设计····················································22

3.3.2翻边模主要零件设计················································22

3.4切边整形复合模的设计················································24

3.4.1切边整形复合模结构设计············································24

3.4.2切边整形复合模主要零件设计········································25

3.5扩口压平复合模的设计················································27

3.5.1扩口压平复合模结构设计············································27

3.5.2扩口压平复合模主要零件设计········································27

4 结 论································································31

谢 辞··································································32

参考文献·······························································33


摘 要


本文是对拉深件进行工艺分析及模具设计。该工件是一个圆筒形拉深件,另外该工件的底部带有通孔,需进行冲孔翻边,虽然形状不太复杂但肯定不能一次成形。通过对零件各部分进行计算分析后才能最终确定加工工序。工件整个成形过程所涉及的工序有:落料、拉深、冲孔、翻边等四步。通过计算分析得翻边能一次成形,所以不需进行预拉深,而计算可知拉深可一次成形,所以确定最终工艺方案为:落料与拉深复合,冲孔、翻边复合。在确定工艺方案的基础上对主要模具进行设计,分析工件成型过程,设计模具的结构并画出模具装配图及零件图。在本次设计中主要对落料拉深复合模以及冲孔、翻边模进行设计。

关键词:拉深;落料拉深复合模;


ABSTRACT

The thesis is focus on the process analysis and mold design of the drawing.The workpiece we design is a cylinder-shaped drawing parts,which has a hole at the bottom.The workpiece should be punched and flanged.Although the shape is not very complex,it couldn’t be shaped by one step.We can determine the processing by analyzing the parts of the workpiece.The process include several steps:blanking,drawing,punching and flanging.By analysis,we know that the flanging can be finished by one step.There should not be a pre-drawing.However,the drawing can be achieved easily.Therefore,the final process is compounding the blanking with the drawing, the punching die and flanging die.Besides,we should design the main die,analyse the process,design the structure of the die and draw the assembly and workpiece picutures.In this graduation project,we mainly design the blanking drawing die, the punching die and flanging die.

Key words:  drawing die; blanking drawing compound die;


1前 言

1.1选题背景

带轮是带传动机构中重要的零件之一。它是一种用途十分广泛、年需求量很大的机械传动零件。

随着机械工业特别是汽车制造业的发展,节约原材料,降低能耗,提高整机的质量是普遍关注的大问题。因此,对作为机械传动零件的带轮如何优化设计,改革加工方法,对促进机械工业的发展具有特别重要的意义。对于发达的现代工业来说,笨重的铸铁带轮已较难适应现代工业化发展的需求。为此人们一直寻求一种新的替代品,进而突破传统工艺。

采用钢板冲压制作的皮带轮在这种时代背景下应运而生,采用钢板制作的皮带轮是一种轻型结构的带轮(通称钣制带轮)。冲压皮带轮作为皮带轮的一种新型的结构型式,以其精度高、重量轻、节能、节材、动平衡好、生产效率高,无环境污染等特点,己被汽车工业广泛应用,铸铁等型式的传统皮带轮将会逐渐减少使用,产生了良好的社会效益和经济效益。

同其他制造带轮的工艺方法相比,冲压带轮的有着巨大的优势:

(1)在具有足够刚度的条件下,冲压皮带轮重量轻,比铸铁带轮轻3/4以上。

(2)材料密度和壁厚均匀。因其是整体结构,成形工艺合理,尺寸精度高(即槽面径向跳动量一般在0.1一0. 2 ),动平衡性好,惯量小。

(3)同胀压法相比,所用工具和模具的费用低(为胀压模具费的1/5),而且强度高,寿命长,同时这种冲压成形的皮带轮具有可通用性,在工序周转和运输过程中的损坏率低。

(4)节能、节料、低成本。冲工艺能耗低,优于铸铁带轮的铸造与退火等能耗工序,节约能源材料在50%以上,效率高,每分钟可加工数件。

(5)无环境污染。工人劳动条件好,劳动强度低。

1.2课题设计思路

本设计为一多工序生产的筒形翻边件,该零件为一阶梯圆筒形拉深件,其形状虽然简单但成形工序较多,且产品批量较大,不宜采用单一工序生产,而用级进模结构太复杂,所以尽量采用复合模。

设计模具前首先通过计算确定方案的可行性,对工件进行工艺分析,计算毛坯寸,进而确定工艺方案,进行模具设计。

通过分析此工件,可以发现虽然其结构简单,但是所需的工序较多,有落料、拉深、冲孔、翻边、扩口、压平六个工序,因此如何确定工序顺序及各工序的复合成为此课题的关键。

1.3设计过程中的难点

本设计为一多工序生产的零件,筒形拉深成形时, 采用一次或多次成形工艺方法,同时要考虑到翻边能否一次完成,保证零件能够通过制定的工序生产出来。在该工艺过程中, 考虑材料在各个变形方向的成形极限, 从而预留足够的坯料。考虑工艺可行性与零件性能,选择较合理的工艺顺序是本次设计的一个难点,分析各个工序对材料性能以及零件精度的影响。再就是在扩口翻边工序进行时对模具的设计要求较高,需要用到斜楔滑块机构,必须保证模具设计的可行性,这是另一个难点。


内容简介:
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或大台阶形底#%如把前翼子板划分为若干近似规则曲面!则它是由若干收稿日期!FEEVYE8Y8d作者简介!刘琼!女!助教!从事模具?NeH3eH3P研究文章编号!8VFYE8F8FEEV#EFYEEFYEC汽车前翼子板拉深成形模拟中两种工艺方案比较刘琼$ 黎文峰福建工程学院 机电及自动化工程系!福建 福州UBEE8C#摘要!为了给汽车前翼子板拉深成形工艺和模具设计提供依据!对两种典型的拉深成形工艺方案作了对比和分析$ 首先分析了前翼子板的特点并建立了其拉深模具的工作部分零件模型%然后在fK/M;Z软件中!利用有限元模拟方法!分别对设置和未设置拉延筋时的可能存在的材料流动和拉深缺陷进行模拟$ 对成形件的危险区域进行预测!并通过调整拉深筋的布置!压边力以及坯料的形状等!预估了主要的拉深工艺参数$ 该模拟结果可以用于指导前翼子板拉深生产$关键词!机械制造%拉深%前翼子板%数值模拟中图分类号!:UdUgF文献标识码!图8汽车前翼子板模型!万方数据!#$%&(小曲面片拼接而成!且多数曲面片之间是光滑连接!在曲面的边界上!可能会存在一定数量的奇点!奇点的存在一般会对采用计算几何方法进行曲面构造时带来困难! 也容易在采用三维软件系统造型时产生数据缺失#!前翼子板的拉深成形模拟!#工作部分零件的建模本研究中由于凹模圆角半径是工艺补充面的一部分!所以取凹模圆角半径为!# 设计的翼子板凸模$凹模$压边圈如图$所示#!$设定初始条件前翼子板材料为宝钢%&!冷轧钢板! 厚度为()#!表!为其性能参数#模具及其板料均采用四节点*+,-%./0123%4-%*3&壳单元5!6!摩擦系数取(!初始压边力为7()8!9:#%模拟过程及结果分析本文的模拟结果主要是从拉深筋$压边力大小$坯料形状三个方面来进行分析#%&#第一种方案无拉深筋$有压边圈$计算毛坯$计算压边力首先在没有拉深筋的情况下进行了初次模拟!这样既可以非常直观地了解整个板料在模具各个部位的流动情况! 又可以大致预测一下成形难度 %图7&#由图可见!在缺陷$的地方工艺补充面直边部分的进料速度很快! 而左边直边部分即缺陷7的进料速度较慢!这是因为左边直边处拉深深度比较浅而在各个角部!也可以看到进料速度较慢!板料余裕较大#结合左侧的成形极限图!可以发现拉深件成形过程结果主要分布在7个缺陷所示区域# 并且周边起皱严重!拉深件内部的成形度非常不好#%&#&#压边力的调整压边力的确定实际上与起皱和拉裂的预测紧密相关#压边力太小!工件会起皱!若压边力太大!工件就有被拉裂的危险# 在缺陷!的地方出现了大量的起皱区域! 可适当加大压边力# 根据计算压边力值7()8!9:!做了三种压边力调整#其模拟结果见图;$9所示#从以上模拟成形极限图可见! 三种压边力设置下都出现破裂!但考虑到破裂区域为工艺补充面!可后续切除!不影响零件本体!故而重点考虑起皱缺陷的影响当压边力为;(8!9:时!出现大面积成形不充分区域!角部起皱严重!有些地方出现材料堆积#当压边力为;(?4屈服强度%=?4泊松比#密度!=%0(#27&各向异性指数$硬化指数%$(98!7(7()8!7$(A;($表!材料性能参数图7无拉深筋情况下的成形极限预测图7(成形不充分!(起皱$(拉裂图压边力为;(8!9:两部分拉裂很严重图;压边力为;(8!9:成形不充分角部有起皱拉裂拉裂图9压边力为;($8!9:图$前翼子板冲压成形凸模压边圈!万方数据!#$%&(综合考虑!确认!#$%&(的压边力设置较为合理!材料流入充分!圆角部分没有出现材料堆积!拉裂只是出现在工艺补充面处!#$坯料形状的优化一般情况下!在模具调试过程中!对于一些结构不对称的覆盖件!由于其拉深时各处的变形不均匀!因而工件在凹模周围各处进料阻力不同! 除采用拉深筋进行控制!还须根据各处变形的特点!在拉深前对板料进行适当的剪切或落料修改 剪切#落料$修改的原则%坯料的表面积约等于工件的表面积&坯料的形状应与工件横截面形状相似& 坯料轮廓应该是光滑的流线型!不能有突起和尖角!通常变形量较大处的法兰边可留得小一些! 变形量较小处的法兰边可留得大一些!使进料阻力与变形程度相协调)*+!,另外!试冲要按照从小到大的原则!即对于易裂的地方先用小坯料!若起皱则将坯料放大在图中!在工艺补充面处出现开裂!主要是该处有一个较深的凹槽! 凹槽靠近内部的一侧是个斜面!当成形终了时!很难从内部进料 如果凹槽靠近凹模口的一边同样存在较大的进料阻力! 就会产生前面所示的破裂缺陷 因此!解决该缺陷!就一定要使该处成形的板料从凹模口进入! 减小对破裂处板料的拉应力经过模拟发现!仅仅依靠调整压边力的设置!很难完全消除 而在此处修改板料形状!却能够很好的满足减小进料阻力的要求 根据上述板料修改原则! 适当将原坯料的圆角部分增大并剪去一些突角及尖角 修改前后的坯料!如图-所示经过上述的模拟优化过程后!增大压边力!调整坯料形状!模拟结果如图.所示!得到了合格的拉深件!%$第二种方案%有拉深筋的情况覆盖件成形过程中!为了防止起皱!提高产品的刚性! 一般都要通过使用拉深筋的方式来控制材料的流动 在有限元模拟中处理拉深筋时一般有两种方法%一是将拉深筋作为整个有限元模型的一部分!对其进行网格划分!以及进行计算和网格的再划分&二是采用等效拉深筋! 将拉深筋简化为作用在节点上的作用力!不再参与网格的再划分)/, 为节省采用第一种方法所耗费的大量012时间!本文采用第二种方法一般情况下!覆盖件拉深筋的调整有两种%!由于拉深件几何型面不对称! 拉深过程中材料流动不均匀!直边部分材料容易流进凹模!制件角部材料不易流入凹模!因此!在对应于制件直边部分的压边圈上设置能产生较大拉深阻力的拉深筋! 拉深筋参数同整体布筋方案一致! 在对应角部区域的压边圈上不设置拉深筋覆盖件拉深深度不均匀!造成各部分进料阻力不均匀!材料流入量不均匀!深度大的区域需要更多的材料流入!为防止破裂!要减少进料阻力&深度浅的区域需要控制材料流入!防止起皱!要增加进料阻力), 根据这个原则!本文首先在压料面上!距凹模口3455处设置了一圈拉深筋!阻力曲线统一为方筋形式!高度为!55图6$将拉深筋分段设置!是为了便于以后根据不同的部位(不同的进料程度调整拉深筋的阻力曲线和筋的高度) 压边力采用计算压边力!坯料形状用修改后的坯料形状*但是模拟的结果表明!在筋7和筋*处开裂*筋3和筋/处起皱严重* 在筋7部分成形终了时!由于该处的圆角半径较小!周围的板料也基本上被压住!因此!这里的成形主要是靠胀形实现!当拉应力过大时!便产生破裂*通过多次调试!将压边力适当减小!并将圆角部分的拉深筋7和!去除!使拉深前期!这个部位能够有较多的进料! 为后续胀形做一定量储备! 可防破裂* 增大筋3的阻力曲线! 筋高调整到/55!边界起皱得到很好控制!大大改善了拉深件的成形度* 经多次模拟!压边力被确定为38.$%4(!拉深筋的形式+位置分布和筋的阻力如图%4所示拉深筋调整后的模拟结果见图%所示! 从图%9可以看出!成形充分!在工艺补充面处只出现了少部分的开裂!只是周边起皱比较严重从图%:可以看出其厚度变化较均匀! 板材允许的最大增厚率图-坯料形状的调整9$计算毛坯:$优化毛坯图.坯料调整后的成形极限图图6凹模口周围设置一圈拉深筋7*3!/!万方数据!#$%&(为!#左右!最大变薄量为$#%&!在本次模拟过程中! 最大厚度()$!*+! 增厚($!*+! 增厚率$(,#-!#! 因 此 !是 符 合 要 求 的 最 小 厚 度(!*&.+!减薄了(/.0/+!减薄率)#!$#!但最小厚度发生在工艺补充面!不在零件表面!不影响零件的最终质量# 在有效工作面处的厚度变化范围为$(/&*,+1(&,/+!其减薄率为0(*#1!*(*#!在允许的范围之内#!结论综上所述! 本文主要研究了汽车前翼子板的拉深成形数值模拟中出现的产品缺陷以及如何进行改进的问题#通过对两种方案的比较表明!该翼子板能够在一定工艺条件下加工出来# 但由于翼子板属于汽车外覆盖件!对产品的表面质量要求很高!因此!布置拉深筋的位置时!要避免产品部分出现啮痕线#由于翼子板表面并无凹凸不平!容易成形!因此!采用第一种方案较好! 通过调整压边力和修改坯料形状!得到合格的拉深件#在物理实验模拟中建议使用.(02!/3的压边力作为参考#!参考文献%!456789:; ?7!:AB; 5A6ACD7C;!EA=C7C9; E6;=AF!AD 76(38+A=:76+;9A66:CB 7C9 AGHA=:+ACD76 I76:97D:;C ;J FDAA6 9AAH 9=7K:CB H=;LAFFAF!M7=D N(O7DA=:76 P7=7DA=:Q7D:;C RS4(S;8=C76 ;J O7DA=:76F M=;LAFF:CB TAPC;6;BU!0/!&0%$&V.*!W./(R0王雪刚!石伟(基于有限元反向法的板料成形毛坯设计RS(塑性工程学报!0.!%$&V/.W/)(R$龚科家!胡 平(汽车覆盖件模面设计中补充曲面的生成方法(吉林大学学报%工学版&!0/!$/%!&(R.那景新!崔岸!甘维银!等(局部减缩积分曲面展开单元在某汽车翼子板一步成形模拟中的应用(吉林大学学报 %工学版&!0/!$/%!&(R*谢晖!成艾国!杨旭静!等(5XY技术在汽车翼子板拉深模具设计中的应用RS(汽车工程!0$!0*%/&V/$W/$(R/刘艳芳!施法中!冯天飞(等效拉深筋模型在板料成形数值模拟中的具体实现RS(机械工程学报!0*!.!%!&V!.W!)(R&陈文亮(板料成形5XY分析教程RO(北京$机械工业出版社!0*(最小厚度处%7&成形极限图%Z&厚度分布图图!修改拉深筋后的成形极限图和厚度分布图#$%&()#* +# ,-# .#/0)(*1 2/30$0) (* 430 5&-(*1 6#$(*1 2($78&4(#*#+ 974#$#:(80 6#*4 60*;0N :;CB!N ACJACB%AH7=D+ACD ;J Y6AD=;+AP7C:76 7C9 X8D;+7D:;C YCB:CAA=:CB_ E8:7C C:IA=F:DU;J TAPC;6;BU_ E8QP;8 $*!._E8:7C 5P:C7&9:)4&/4PC:76 7C9 9:A 9AF:BC J;= DPA 9=7K:CB J;=+:CB ;J 78D;+;Z:6A J=;CD JAC9A=_DK; DUH:76 FPA+AF ;J 9=7K:CB J;=+:CB P7IA ZAAC ;+H7=A9 7C9 7C76UQA9(E:=FD6U_DPA P7
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