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旋转式冲侧孔模设计【16张CAD图纸+毕业论文】【冲压模具】

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旋转 式冲侧孔模 设计 cad 图纸 毕业论文 最新 资料
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摘要:3

1. 绪论4

1.1 课题来源和研究意义4

1.2. 本课题研究的主要内容7

2. 冲压工艺方案的制定8

2.1. 工艺分析与方案的确定8

3. 模具总体结构设计10

3.1. 产品定位装置10

3.2. 出料装置11

3.3. 模具结构设计11

3.4. 模具工作过程12

4. 模具零件的设计与计算13

4.1. 凸、凹模刃口尺寸的计算13

4.1.1. 凸、凹模间隙的选择13

4.1.2. 凸、凹模刃口尺寸计算13

4.2. 凸、凹模的设计15

4.2.1. 凸模的结构和固定形式15

4.2.2. 凸模长度的确定15

4.2.3. 凸模的强度计算16

4.2.4. 凹模结构形式设计16

4.2.5. 凹模结构尺寸的确定17

4.3. 模板的设计18

4.4. 卸料弹簧的选用18

5. 冲压设备的选用19

5.1. 冲压力的计算19

5.2. 选择压力机19

6. 压力中心的计算21

7. 总结及模具设计注意事项22

致   谢23

参考文献24








摘要:

通过对零件结构及成形工艺的分析, 针对传统加工零件侧孔存在的问题及经济性的需求, 比较了几种加工方法的优缺点, 选择一种新颖的冲压工艺方案, 设计了一副旋转式冲侧孔模。介绍了模具的结构设计与工作过程, 提出了模具设计过程中需注意的问题。模具采用了转盘和滑块结构, 完成了4个侧孔的同时冲制。

关键词: 侧孔; 旋转式; 模具结构; 转盘; 滑块


Abstract:

By analyzing the structure and the forming process of the part, the advantages and dis advantages of several processing methods are compared, a new method of stamping technology and a rotatory punching side hole die were designed. Discussing the structural design and work process of the die, the points of attention of molding design were put forward. In this die rotary table and slider are used to punch simultaneously four side hole, and the parts are punched successfully.

Key words: side hole; rotatory; die structure; rotary table; slider


1. 绪论

1.1 课题来源和研究意义

本设计题目由实习单位提供,经系指导老师审核通过的。本设计题目涉及的主要内容是对冲压模的设计, 研究目的是在厂原有的基础上,对模具进行改进设计,提高产品质量与效益。

在二十世纪中期甚至更早,国外就已经出现很多对模具及模具工业的高度评价与精辟的比喻。例如: “模具是美国工业的基石”(美国);“模具是促进社会繁荣富强的原动力”(日本);“模具工业是金属加工的帝王”(德国);“模具是黄金”(东欧)等。在二十世纪未,中国人才开始认识到其极端重要性,作出了科学的评价:“模具工业是现代工业之母”(中国)。

21世纪的制造业,正从以机器为特征的传统技术时代,向着以信息为特征的技术时代迈进,即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展,不断加剧了制造商之间的竞争,提出了快速反应市场的要求,与之相适应,制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时,微电子技术和信息通信技术的快速发展,为柔性自动化提供了重要的技术支撑,工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。

现今,全世界模具工业年总产值约为650亿美元,其中亚洲地区占到全世界一半的总产值。而在亚洲,最高属于日本,年产值达200亿美元上下。美国的年产值为50亿美元。中国也在后来居上,现在已经达到70亿美元。然而,产值并不等同于技术质量。虽然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,但与发展经济需求和世界先进水平相比,差距仍很大。一些大型、精度、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覆盖件模具,目前仍主要依靠进口。而技术含量低的模具已供过于求,市场利润空间狭小。近五年来,平均每年进口模具约为11.2亿美元,2003年就进口了近13.7亿的模具,这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。这表示中国大陆模具业的发展潜力仍然很巨大。这就是这次研究的意义。


内容简介:
模具工业 2011年第 37卷第 5期 41 旋转式冲侧孔模设计 靳会洲 , 田福祥 ( 青岛理工大学机械工程学院 , 山东青岛 266033) 摘要 : 通过对零件结构及成形工艺的分析 , 针对传统加工零件侧孔存在的问题及经济性的需求 , 比较了 几种加工方法的优缺点 , 选择一种新颖的冲压工艺方案 , 设计了一副旋转式冲侧孔模 。 介绍了模具的结 构设计与工作过程 , 提出了模具设计过程中需注意的问题 。 模具采用了转盘和滑块结构 , 完成了 4个侧 孔的同时冲制 。 关键词 : 侧孔 ; 旋转式 ; 模具结构 ; 转盘 ; 滑块 中图分类号 : TG386. 32 文献标识码 : B 文章编号 : 1001- 2168( 2011) 05- 0041- 03 Design of rotatory punching side hole die JIN Hui- zhou, TIAN Fu- xiang (College of Mechanical Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao, Shandong 266033, China) Abstract: By analyzing the structure and the forming process of the part, the advantages and dis advantages of several processing methods are compared, a new method of stamping technology and a rotatory punching side hole die were designed. Discussing the structural design and work process of the die, the points of attention of molding design were put forward. In this die rotary table and slider are used to punch simultaneously four side hole, and the parts are punched successfully. Key words: side hole; rotatory; die structure; rotary table; slider 1 零件结构 在冲压生产中经常遇到一些零件需要在已经 成形或拉深后的零件侧壁上冲孔 , 这就需要一副或 几副冲侧孔模实现。冲侧孔模的结构要根据零件的 特点而定。图 1 为某产品的一个零件 , 材料为 20 钢 , 零件壁厚 0. 8 mm。零件的圆周侧面上均匀分布 4 个 互为 90b的腰形孔 , 孔的尺寸和位置精度均较高。 2 成形工艺设计 2. 1 工艺方案确定 零件需在侧壁上冲对称的 4 个孔。根据零件上 4 个孔的尺寸、形状、位置情况 , 对零件上 4 个孔的 冲压提出以下 3 种成形方案 : ( 1) 自动分度径向冲孔结构 , 即采用棘轮、棘爪 分度定位机构冲孔。采用该机构冲孔误差小 , 定位 精度可满足零件上孔均分的要求 , 同时可避免人为 图 1 零件结构 操作带来的误差。 nts( 2) 斜楔侧向冲孔结构。在每一个冲裁方向上 , 安装一个斜楔结构推动凸模运动冲出侧孔 , 而该零 件的 4 个侧孔在 4 个不同的冲裁方向上 , 且要在一 个不大的零件周围安装 4 个斜楔结构。该结构模具 制作难度大 , 成本高 , 同时零件取放不方便 , 安全性 差。 ( 3) 旋转式侧向冲孔结构。采用该结构的模具中 设计有转盘和滑块结构 , 通过上模上、下运动带动转 盘旋转 , 再带动滑块做径向运动 , 完成冲孔。该结构 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) 收稿日期 : 2011- 01- 05。 作者简介 : 靳会洲 ( 1987- ) , 男 , 河南周口人 , 硕士研究生 , 主要 研究方向为模具设计 , 地址 : 山东省青岛市四方区抚顺路 11号 青岛理工大学 186 信箱 , ( 电话 ) 15020084539, ( 电子信箱 ) jin huizhou1987 163. com。 42 模具工业 2011 年第 37 卷第 5 期 适用于体积小 , 所需冲裁力不大的零件 , 模具简单、 可靠 , 同时能很好地满足孔的均匀分布要求。 通过以上分析 , 最终采用方案 3 对零件的 4 个 孔进行冲压。 2. 2 模具工作部分尺寸计算 ( 1) 凸、凹模双面间隙按下式计算 : Z= Kt 式中 : K ) ) ) 系数 ( 与材料和厚度有关 ) , 取 K= 0. 08; t ) ) 材料厚度 , mm。 经计算 , 凸、凹模冲裁间隙 Z= 0. 064mm, 取 Z= 0. 07mm。 ( 2) 模具工作部分尺寸计算。 腰形孔的尺寸公差按 IT12 级 , 查得相应尺寸为 d= 1. 6 0 + 0. 1 mm、 l= 0. 9 ? 0. 05mm。 冲腰形孔凸模尺寸按下式计算 : dp= ( d+ V$) $/ 4 0 l p= ( l+ 0. 5$) ? $/ 8 式中 : dp ) ) 腰形孔凸模圆形部分的直径 , mm; l p ) ) 腰形孔凸模两圆心间的距离 , mm; V ) ) 因 数 , 查表可得 V = 0. 75; $ ) ) 零件的制造公差 , mm。 经计算 , dp= 1. 675- 0. 025 0 mm, lp= 0. 95? 0. 012 5 mm。 冲孔凹模尺寸按上述凸模尺寸配作 , 保证冲裁 间隙 Z = 0. 07mm。 nts3 模具结构 图 2 所示为旋转式侧向冲孔模结构。该冲孔模 利用转盘和滑块机构同时冲压零件周边的 4 个均 匀分布的孔。 靠模板 17 上有长槽 , 且中间部分有一定的斜 度 , 滑动销钉 7 插入斜槽内 , 随着上模的上下移动 会带动滑动销钉 7 左右旋转。左右 2 个滑动销钉与 转盘 23 连接 , 并且可以带动转盘转动。转盘上下各 有一个保持器 24, 内部有若干滚珠 22, 保证转盘的 顺利转动。转盘上有均匀分布的 4 条槽 , 每 条槽内 有一个传动销 13, 传动销可以在槽内自由移动。每 个传动销分别和一个滑块 15 连接 , 滑块和滑块座 8 组合 , 滑块座固定不动 , 滑块只可以作径向运动。凸 模 16 和滑块固定在一起 , 随着滑块的径向运动完成 冲孔 , 凹模 6 固定在滑块座 8 上。 模具设计有顶圈 21, 外形轮廓和零件接近 , 上 面固定有定位销 14, 同凹模 6 的外圆一起完成零件 的精确定位。顶圈可以上下移动 , 底部连接有 2 颗卸 料螺钉 10 和 2 个顶杆 25。底部设置有顶块 11 和手 柄 28, 手柄的上下摆动可以通过卸料螺钉带动顶圈 的 上下移动 , 完成卸料。托板 26 和弹簧 27 通过顶杆 25 在冲压过程中维持顶圈平稳地上、下运动 , 同时 辅助手柄完成卸料。 4 模具工作过程 工作时 , 首先将零件放在顶圈 21 上 , 以凹模 6 的外圆及定位销 14 定位。上模下行 , 压料杆 4 压住 零件 , 迫使顶圈 21 下降避开凸模 16 的侧向刃口 , 此 时滑动销钉 7 处于靠模板 17 的直槽中。上模继续下 行 , 滑动销钉随靠模板斜槽部分的推动而带动转盘 23 旋转 , 转盘上开有 4 条长槽 , 转盘转动迫使传动 销 13 带动 4 个滑块 15 作径向运动 , 使固定在 滑块 上的凸模 16 完成冲侧孔。上模上行 , 滑动销钉在靠 模板槽中作反向运动 , 迫使凸模退回原位。用手将 手柄 28 沿反向运动 , 使卸料螺钉 10 将顶圈 21 退到 原位 , 卸下零件 , 废料从凹模 6 的中心漏斗孔漏出。 5 注意事项 ( 1) 设计时要计算好靠模板 17 上长槽中斜槽部 分的角度及长度 , 以保证靠模板到上死点时凸模 16 能离开顶圈 2 3mm, 靠模板到下死点时 , 凸模又能 进入凹模 1 2mm。 ( 2) 安装过程中 , 应保证滑动销钉 7 在靠模板 17 的斜槽内能顺利滑动 , 避免冲压过程中 , 出 现卡死的 现象。转盘 23 与保持器 24 之间应注意润滑。 ( 3) 冲压时托板 26 要上下运动 , 所以托板上的 nts卸料孔应设计成上大下小 , 同时下模座上的废料孔 直径要大于托板废料孔下端的直径 , 保证废料能顺 利落下。 6 结束语 该模具结构简单、紧凑 , 设计合理 , 操作方便 , 满 足了零件上 4 个孔的位置和尺寸精度的要求 , 同时 也满足了生产的要求。实践表明 , 使用该模具 , 产品 的生产效率大大提高 , 满足了生产厂家的需求。 参考文献 : 1 模具实用技术丛书编委会 . 冲模设计应用实例 M . 北京 : 机械工业出版社 , 2001: 33- 38. 模具工业 2011年第 37卷第 5期 43 图 2 模具结构 1. 限位钉 2. 模柄 3. 压料板 4. 压料杆 5. 压环 6. 凹模 7. 滑动销钉 8. 滑块座 9. 下模座 10. 卸 料螺钉 11. 顶块 12. 垫块 13. 传动销 14. 定位销 15. 滑块 16. 凸模 17. 靠模板 18. 弹簧 19. 螺杆 20. 上模座 21. 顶圈 22. 滚珠 23. 转盘 24. 保持器 25. 顶杆 26. 托板 27. 弹簧 28. 手柄 2 杨海荣 , 方超 . 管子双向冲模设计 J . 模具工业 , 2009, 35( 10) : 26- 28. 3 朱元友 . 中厚板多孔位大型冲孔模设计 J . 模具工业 , 2010, 36( 6) : 34- 35. 4 冲模设计手册编写组 . 冲模设计手册 M . 北京 : 机械工 业出版社 , 1999: 64- 67. 资料信息 5模具工业 6 编辑部现存有少量合订本 , 1997 2005 年合订本 3 折销售 , 每本 35 元 ; 2006 2009 年 合订本每本 120 元。欢迎汇款到编辑部订购。 邮编 : 541004, 地址 : 广西桂林市 辰山路 1 号 , 收款人 : 5模 具工业 6 编辑部 , 电话 : 0773- 5888420。 _ nts41模具工业 2011年第 37卷第 5期Td!9靳会洲, 田福祥(青岛理工大学机械工程学院, 山东 青岛 266033)K1: 通过对零件结构及成形工艺的分析,针对传统加工零件侧孔存在的问题及经济性的需求, 比较了几种加工方法的优缺点,选择一种新颖的冲压工艺方案,设计了一副旋转式冲侧孔模b介绍了模具的结构设计与工作过程,提出了模具设计过程中需注意的问题b模具采用了转盘和滑块结构,完成了 4个侧孔的同时冲制b1oM:侧孔;旋转式;模具结构;转盘;滑块ms|:TG386. 32DSM: BcI|: 1001- 2168( 2011) 05- 0041- 03Design of rotatory punching side hole dieJIN Hui- zhou, TIAN Fu- xiang(College of Mechanical Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao, Shandong 266033,China)Abstract: By analyzing the structure and the forming process of the part, the advantages and disadvantages of several processing methods are compared, a new method of stamping technology anda rotatory punching side hole die were designed. Discussing the structural design and work processof the die, the points of attention of molding design were put forward. In this die rotary table andslider are used to punch simultaneously four side hole, and the parts are punched successfully.Key words: side hole; rotatory; die structure; rotary table; slider1,q3Bt,q1X,qCd,1B+dLCbd1,q+7bm1B,q,20,qC0. 8 mmb,q(s490b%d,dj(b2!92. 1Z,qC4db,q4djaaf,q4d4/3Z:( 1)1s_d,asdbdl,V,qd(s1p,HVEm1,qTb( 2)|s_dbBZ_,B|swjd,7,q4d4Z_,O1Bv,q4|sbT4v,H,q|bZL,b( 3)T_db!9v,YVa/,vS_,db) ) ) ) ) ) ) ) ) )l: 2011- 01- 05bTe:( 1987- ) ,3,2g,V3,1Z_!9,:8gZu11|v186Q, () 15020084539, (0Q) jinhuizhou1987 163. combnts42 模具工业 2011年第37卷第5期a8l,v,q,eaVL,H?zd(s1pbYVs,KZ3,q4db2. 2Tsj9( 1)jaW#/T9:Z= KtT: K )(1) ,|K=0. 08; t ) ), mmb9,jaW#Z= 0. 064 mm,|Z= 0. 07 mmb( 2)Tsj9b%djIT12),Mjd= 1. 6 0+ 0. 1 mmal= 0. 9? 0. 05 mmb%djj/T9:dp= ( d+ V$) $/ 40lp= ( l+ 0. 5$) ? $/ 8T: dp ) )%djs, mm;lp )%djW, mm; V ) )y,VVV = 0. 75; $) ),q/,mmb9, dp= 1. 675- 0. 0250 mm, lp= 0. 95? 0. 012 5mmbdjjjT,W#Z= 0. 07 mmb3m2UT_dbdvH,qH4(sdbL17,OWsB|,g7|=,/Mg7PbP2g23,iOVb/B24,=O22,b(s4H,H=B.g13,.gV=1Mb.gsYBv15,vvV8F,vV%,vVT_bj16v%B,v_d,6%vV8b!921,q,%g14,6B,qbV/M,2R10225b!v11mc28,mc/VYV/M,b2627YV25Va/,Hmcb4TVTH,n5|,qb21,6#g14b/,4,q,P21/E7j16_g,NHg7)L17b?/,gL|sw723,74H,P.g134v15T_,P%vj16db,gLTQ_,Pj|bm|mc28Q_,P10|21|,/,q,lV6PdPb5iY( 1)!9H19zL17|s#,LHj16?72 3 mm,L/H,j?1 2 mmb( 2)V,g7L17|=?,EV,C5Cb2324Wib( 3)H261/,d!9v/l,H/Vld1vld/,l?/b6eaX,!9,TZL,q4dj1p,H931pbLlV,P,3rqvv4,3EpbID: 1L/WI.!9LM .:, 2001: 33- 38.nts43模具工业 2011年第 37卷第 5期m21.K2.c3.4.5.6.7.g8.vV9./V10.11.v12.v13.g14.g15.v16.j17.L18.19.20.V21.22.O23.24.25.26.27.28.mc 2Z,Z.50_!9J.,2009, 35( 10) : 26- 28. 3.dvd!9J.,2010, 36( 6): 34- 35. 4!9mIF.!9mM .:, 1999: 64- 67.56I Ci, 1997 2005M3|gr,35; 2006 2009M120bI bI: 541004,:Ig1|,l: 56I ,: 0773- 5888420bntsXXXX 学 院 设 计(论 文)说 明 书 题 目 旋转冲侧孔 模 具 设计 学 生 系 别 机 电 工 程 系 专 业 班 级 材料成型及控制工程 学 号 指 导 教 师 nts目 录 摘要 : . 3 1. 绪论 . 4 1.1 课题来源和研究意义 . 4 1.2. 本课题研究的主要内容 . 7 2. 冲压工艺方案的制定 . 8 2.1. 工艺分析与方案的确定 . 8 3. 模具总体结构设计 . 10 3.1. 产品定位装置 . 10 3.2. 出料装置 . 11 3.3. 模具结构设计 . 11 3.4. 模具工作过程 . 12 4. 模具零件的设计与计算 . 13 4.1. 凸、凹模刃口尺寸的计算 . 13 4.1.1. 凸、凹模间隙的选择 . 13 4.1.2. 凸、凹模刃口尺寸计算 . 13 4.2. 凸、凹模的设计 . 15 4.2.1. 凸模的结构和固定形式 . 15 4.2.2. 凸模长度的确定 . 15 4.2.3. 凸模的强度计算 . 16 4.2.4. 凹模结构形式设计 . 16 4.2.5. 凹模结构尺寸的确定 . 17 4.3. 模板的设计 . 18 4.4. 卸料弹簧的选用 . 18 5. 冲压设备的选用 . 19 5.1. 冲压力的计算 . 19 5.2. 选择压力机 . 19 6. 压力中心的计算 . 21 7. 总结及模具设 计注意事项 . 22 致 谢 . 23 参考文献 . 24 nts摘要 : 通过对零件结构及成形工艺的分析 , 针对传统加工零件侧孔存在的问题及经济性的需求 , 比较了几种加工方法的优缺点 , 选择 一种新颖的冲压工艺方案 , 设计了一副旋转式冲侧孔模 。 介绍了模具的结构设计与工作过程 , 提出了模具设计过程中需注意的问题 。 模具采用了转盘和滑块结构 , 完成了 4个侧孔的同时冲制 。 关键词 : 侧孔 ; 旋转式 ; 模具结构 ; 转盘 ; 滑块 Abstract: By analyzing the structure and the forming process of the part, the advantages and dis advantages of several processing methods are compared, a new method of stamping technology and a rotatory punching side hole die were designed. Discussing the structural design and work process of the die, the points of attention of molding design were put forward. In this die rotary table and slider are used to punch simultaneously four side hole, and the parts are punched successfully. Key words: side hole; rotatory; die structure; rotary table; slider nts1. 绪论 1.1 课题来源和研究意义 本设计题目由实习单位提供,经系指导老师审核通过的。本设计题目涉及的主要内容是对冲压模的设计 , 研究目的是在厂原有的基础上,对模具进行改进设计,提高产品质量与效益。 在二十世纪中期甚至更早 ,国外就已经出现很多对模具及模具工业的高度评价与精辟的比喻。例如 : “模具是美国工业的基石 ” (美国 );“模具是促进社会繁荣富强的原动力 ” (日本 );“模具工业是金属加工的帝王 ” (德国 );“模具是黄金 ” (东欧 )等。在二十世纪未 ,中国人才开始认识到其极端重要性 ,作出了科学的评价 :“模具工业是现代工 业之母 ” (中国 )。 21 世纪的制造业,正从以机器为特征的传统技术时代,向着以信息为特征的技术时代迈进,即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展,不断加剧了制造商之间的竞争,提出了快速反应市场的要求,与之相适应,制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时,微电子技术和信息通信技术的快速发展,为柔性自动化提供了重要的技术支撑,工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。 现今 ,全世界模具工业年总产值约为 650 亿美元,其中亚洲地区占到全世界一半的总产值。而在亚洲 ,最高 属于日本 ,年产值达 200亿美元上下。美国的年产值为 50亿美元。中国也在后来居上 ,现在已经达到 70亿美元。然而 ,产值并不等同于技术质量。虽然 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,但与发 展 经济需求和世界先进水平相比,差距仍很大 。 一些大型、精度、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覆盖件模具,目前仍主要依靠进口。 而技术含量低的模具已供过于求 ,市场利润空间狭小。近五年来 ,平均每年进口模具约为 11.2 亿美元 ,2003 年就进口了近13.7亿的模具 ,这还未包括随设备和 生产线作为附件带进来的模具。这表示中国大陆模具业的发展潜力仍然很巨大。这就是这次 研究的意义 。 模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液nts态)的流动,使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。 。 自改革开放以来,到目前为此制造业在中国国民经济中占的比重已占到 45%,制造业部门成为 GDP 增长的主要支撑力量。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上,仅以汽车,摩托车行业的模具市场为例。汽车,摩托车行业是模具最大的市场,在工业发达 的国家,这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一,汽车工业重点是发展零部件,经济型轿车和重型汽车,汽车模具作为发展重点,已在汽车工业产业政策中得到了明确。 目前世界模具市场供不应求,模具的主要出口国是美国,日本,法国,瑞士等国家。中国模具出口数量极少,但中国模具钳工技术水平高,劳动成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术,提高模具技术水平,对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 现代模具行业是技术,资金密集性的行业,模具行业的发展,可以带动制造业的蓬勃发展。对国民经济的发展有着辐射性的影响。 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。 随着计算机软件的发展和进步, CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟,其现代模具中的应用将越来越广泛。 利用先进的 CAD/CAM/CAE 技术进行模具的设计与制造,不仅省时省力,实现了无图纸化加工,而且制品的准确性,减少了试模的次数,缩短模具的设计及生产周期。 模具制造技术将向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。 最为重要的是保证了模具 使用寿命。 模具制造技术迅速发展,已成为现代制造技术的重要组成部分。模具网CEO、深圳市模具技术学会专家委员罗百辉表示,现代模具制造技术正朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。具体表现在模具的 CAD/CAM 技术,模具的激光快速成型技术,模具的精密成形技术,模具的超精密加工技术,模 具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传nts热过程的动态模拟技术,模具的 CIMS 技术,已在开发的模具 DNM 技术以及数控技术等先进制造技术方面。 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、 “价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项: ()全面推广 CAD CAM CAM 技术 模具 CAD CAM CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步,普及 CAD CAM CAE 技术的条件已基本成熟。计算机和网络的发展正使 CAD CAM CAE 技术跨地区、跨企业 、跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。 ()高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并可获得极高的表面光洁度。另外,还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等优点。 ()模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据, 用于模具制造业的“逆向工程”。 ()电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。 ()提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高,估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到左右。国外发达国家一般为左右。 ()优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的 寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积( TiN、 TiC 等)、等离子喷涂等技术。 ()模具研磨抛光将自动化、智能化 nts模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作,以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 ()模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位 盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统;有质量监测控制系统。 我国模具工业起步晚,底子薄,与工业发达国家相比有很大的差距,但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发迅速。据统计,我国(未包括香港、台湾、澳门)现有模具生产厂近 2 万家,从业人员约 50 万人, “九五 ”期间的年增长率为 13%, 2000 年总产值为 270 亿元,占世界总量的 5%。但从总体上看,自产自用占主导地位,商品化模具仅为 1/3左右,国内模具生产仍供不应求,特别是精密、大型、复杂、长寿命模具,仍主要依赖 进口。目前,就整个模具市场来看,进口模具约占市场总量的 20%左右,其中,中高档模具进口比例达 40%。因此,近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上,并取得了可喜的成绩,模具进口量下降,模具技术和水平也有长足的进步。 但是,我们国家的模具产业并不是完美的。 虽然我国模具总量目前已达到相当规模,模具水平也有很大提高,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。 1.2. 本课题研究的主要内容 1.旋转侧冲孔工艺方案 ; 2.旋转侧冲孔模具总体方案设计 ; 3.旋转侧冲模具各零件尺 寸计算; 4.模具总装配图与零件图绘制。 nts2. 冲压工艺方案的制定 在冲压生产中经常遇到一些零件需要在已经成形或拉深后的零件侧壁上冲孔 , 这就需要一副或几副冲侧孔模实现。冲侧孔模的结构要根据零件的特点而定。图1 为某产品的一个零件 , 材料为 20 钢 , 零件壁厚 0.8 mm。零件的圆周侧面上均匀分布 4 个 2.1. 工艺分析 与方案的确定 零件需在侧壁上冲对称的 4 个孔。根据零件上 4 个孔的尺寸、形状、位置情况 , 对零件上 4 个孔的冲压提出以下 3 种成形方案 : (1) 自动分度径向冲孔结构 , 即采用棘轮、棘爪分度定位机构冲孔。采用该机构冲孔误差小 , 定位精度可满足零件上孔均分的要求 , 同时可避免人为操作带来的误差。 ( 2) 斜楔侧向冲孔结构。在每一个 冲裁方向上 ,安装一个斜楔结构推动凸模运动冲出侧孔 , 而该零件的 4 个侧孔在 4 个不同的冲裁方向上 , 且要在一个不nts大的零件周围安装 4 个斜楔结构。该结构模具制作难度大 , 成本高 , 同时零件取放不方便 , 安全性差。 (3) 旋转式侧向冲孔结构。采用该结构的模具中设计有转盘和滑块结构 , 通过上模上、下运动带动转盘旋转 , 再带动滑块做径向运动 , 完成冲孔。该结构适用于体积小 , 所需冲裁力不大的零件 , 模具简单、可靠 , 同时能很好地满足孔的均匀分布要求。通过以上分析 , 最终采用方案 3 对零件的 4 个孔进行冲压。 nts3. 模具总体结构设计 由于本产品需要至少 2 付以上模具,对于毕业设计来说,工作量比较大,所以本设计中,只设计 旋转冲四周孔 模 。 模具总体结构如图所示, 利用转盘和滑块机构同时冲压零件周边的 4 个均匀分布的孔 该模具采用 旋转冲孔, 凸模 固定在下模,采用靠模板上下活动,带动滑块旋转冲孔。上模采用螺杆中间加弹簧,起压料作用。 冲孔 废料由凹模下面的漏料孔逐步排出 。 3.1. 产品 定位装置 由于 产品是 旋转冲孔模 ,所以在设计模具时要注意 模具的结构,和一般冲孔模不一样,同时还要考虑产品的定位,确 保孔位和外形的尺寸一致,确保产品合格。 模具结构图如下 nts 图 3-1 模具结构示意图 1. 限位钉 2. 模柄 3. 压料板 4. 压料杆 5. 压环 6. 凹模 7. 滑动销钉 8. 滑块座 9. 下模座 10. 卸料螺钉 11. 顶块 12. 垫块 13. 传动销 14. 定位销 15. 滑块 16. 凸模 17. 靠模板 18. 弹簧 19. 螺杆 20. 上模座 21. 顶圈 22. 滚珠 23. 转盘 24. 保持器 25. 顶杆 26. 托板 27. 弹簧 28. 手柄 3.2. 出 料装置 上模 采用弹性卸料板卸料,弹性卸料板由 弹簧 产生的弹性实现卸料,并穿过螺杆 安装在 上模座上 ,下模由 弹簧顶出顶圈弹性 卸料。 冲孔废料由凹模下方的漏料孔逐步排出,制件 在模具冲好后可以直接原路拿出 。 3.3. 模具 结构设计 以上图纸所示为旋转式侧向冲孔模结构。该冲孔模利用转盘和滑块机构同时冲压零件周边的 4 个均匀分布的孔。 靠模板 17 上有长槽 , 且中间部分有一定的斜度 , 滑动销钉 7 插入斜槽内 , 随着上模的上下移动会带动滑动销钉 7 左右旋转。左右 2 个滑动销钉与转盘 23 连nts接 , 并且可以带动转盘转动。转盘上下各 有一个保持器 24, 内部有若干滚珠 22,保证转盘的顺利转动。转盘上有均匀分布的 4 条槽 , 每条槽内有一个传动销 13, 传动销可以在槽内自由移动。每个传动销分别和一个滑块 15 连接 , 滑块和滑块座 8组合 , 滑块座固定不动 , 滑块只可以作径向运动。凸模 16 和滑块固定在一起 , 随着滑块的径向运动完成冲孔 , 凹模 6 固定在滑块座 8 上。模具设计有顶圈 21, 外形轮廓和零件接近 , 上面固定有定位销 14, 同凹模 6 的外圆一起完成零件的精确定位。顶圈可以上下移动 , 底部连接有 2 颗卸料螺钉 10 和 2 个顶杆 25。底部设置有顶块 11 和手柄 28, 手柄的上下摆动可以通过卸料螺钉带动顶圈的上下移动 , 完成卸料。托板 26 和弹簧 27 通过顶杆 25 在冲压过程中维持顶圈平稳地上、下运动 , 同时辅助手柄完成卸料。 3.4. 模具工作过程 工作时 , 首先将零件放在顶圈 21 上 , 以凹模 6的外圆及定位销 14 定位。上模下行 , 压料杆 4 压住零件 , 迫使顶圈 21 下降避开凸模 16 的侧向刃口 , 此时滑动销钉 7 处于靠模板 17 的直槽中。上模继续下行 , 滑动销钉随靠模板斜槽部分的推动而带动转盘 23 旋转 , 转盘上开有 4 条长槽 , 转盘转动迫使传动销 13 带动 4 个滑块 15 作径向运动 , 使固定在滑块上的凸模 16 完成冲侧孔。上模上行 , 滑动销钉在靠模板槽中作反向运动 , 迫使凸模退回原位。用手将手柄 28 沿反向运动 , 使卸料螺钉 10 将顶圈 21 退到原位 , 卸下零件 , 废料从凹模 6 的中心漏斗孔漏出。 nts4. 模具零件的设计与计算 4.1. 凸、凹模刃口尺寸的计算 4.1.1. 凸、凹模间隙的选择 凸、凹模间隙值的大小对冲压制件质量、模具寿命、冲压力的影响很大,是冲压工艺与模具设计中的一个极其重要的工艺参数。根据零件材料及料厚 ,查文献 8表 2-10,确定冲裁刃口始用双面间隙值: Zmin=0.025 mm, Zmax=0.035 mm。按材料的性能、厚度,这里取 Z=0.035-0.025=0.03mm。 4.1.2. 凸、凹模刃口尺寸计算 冲压制件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度,合理间隙的数值也必须靠模具的刃口尺寸来保证。因此,正确确定模具刃口尺寸极其公差,是设计冲模的主要任务之一。 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;设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸,以凸模为基准,间隙取在凹模上。 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。 nts冲裁件的质量主要是指断面质量、尺寸精度、和形状误差。断面应平直、光滑;圆角小;无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。零件表明应尽可 能平整。尺寸应在图样规定的公差范围内。影响冲裁件质量的因素有:凸、凹模间隙值的大小及其分布的均匀性,模具刃口锋利状态、模具结构与制造精度,材料性能等,其中,间隙值的大小与分布的均匀性是主要因素。 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与标称尺寸的差值(),差值越小,精度越高。这个差值包括两方面的偏差,一是冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差,二是模具本身的制造偏差。 ( 1) 冲孔 凸、凹模刃口尺寸计算 由于该零件 冲孔是 腰 孔, 且 产品 材料 厚度相对比较 薄 ,为了保证凸、凹模之间的间隙值, 同时为制造方便, 凸、凹模 采用分开 加工的方 法。 具体可采用成形磨削加工刃口。 如图 4-1 所示,其中未标注公差的尺寸,按 IT12 级取公差。 冲孔凸模尺 寸: Bj1=(Amin+X)- /4 =1.6+0.5 0.02=1.61-0.02 Bj2=(Amin+X)- /4 =2.5+0.5 0.02=2.51-0.02 冲孔凹模尺寸 : Bh1=(Bj+2Z)- /4 =1.6+2 0.03=1.66-0.02 Bh2=(Bj+2Z)- /4 =2.5+2 0.03=2.56-0.02 孔心距 ( 4-5) 式中 、 凸、凹模孔心距的标称尺寸( mm); 工件孔心距的标称尺寸( mm); 工件孔心距的公差( mm) 则: 1=2.6 0.01 孔到边的距离 nts4.2. 凸、凹模的设计 4.2.1. 凸模的结构和固定形式 由于冲件的形状和尺寸的不同,冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦有所不同,所以在实际生产中使用的凸模结构形式也就有很多种形式。一般冲裁凸模的形状是由产品的形状决定的,它可以采用直身结构也可采用加强型结构。主要的固定方式有:台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定以及粘结剂浇注法固定等。 本 设计中采用用圆形和方形两种形式的凸模,材料选用 Cr12MoV 钢,淬火硬度HRC56-60 必要时表面可进行渗氮处理。异形凸模可以采用慢走丝线切割加工或成形磨削加工(成形磨削是模具零件成形表面精加工的一种方法,可以获得高尺寸精度、高表面加工质量 。凸模固定方式如 CAD 图所示:凸模以过渡配合( K6)固紧在凸模固定板上,顶端 侧面用螺钉顶住, 保证在工作时不被拉出,安全可靠。 4.2.2. 凸模长度的确定 凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定。 此模具结构本身就是超短凸模深孔冲裁 ,否则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失 稳。致使模具间隙出现不均匀,从而使冲件的质量及精度有所下降,严重时甚至会使凸模折断。 根据模具设计结构形式,凸模的长度为 = + ( 4-8) 式中, 凸模的长度( mm); 凸模固定板的厚度( mm),它取 决于冲件的厚度 t,一般在冲制t3 mm, h0=t; 由于侧冲,壁厚也比较薄,所以就没必要加工废料孔,也无法加工。 nts4.3. 模板的设计 标准的 冲孔 模模板包括:卸料板、固定板、凹模、垫板、上模板、下模板,其中卸料板、固定板、凹模 板是关键的三块模板,也是 模具中 不可少的。该模具中固定板起着固定凸模的作用,卸料板主要起卸料、压料同时还具有一定的导向作用;凹模板前面已经提到,充当凹模刃口 。各零件尺寸见 CAD 图纸。 4.4. 卸料 弹簧 的选用 先算卸料力,查文献 8表 2-15 得卸料力系数 , 则: F 卸 =K 卸 F=0.02 11.78=0.24KN 根据模具的结构初定 1 根 弹簧 , 弹簧 的卸料力为: 0.24KN,选用直径 19 的弹簧 ,能满足卸料力的要求。 nts5. 冲压设备的选用 根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差,但它成本低,且有三个方向可以操作的优点,故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉深件的生产中。 闭式曲柄压力机刚度好、精度高,只能靠两个方向操作,适用于大中型件的生产。 双动曲柄压力机有两个滑 块,压边可靠易调,适用于较复杂的大中型拉深件的生产。 综合考虑,采用开式曲柄压力机。 5.1. 冲压力的计算 该 冲孔 模采用弹性卸料和下出料方式。 由 4.2 节及 4.4 节计算知:; F=10.78KN, 计算推件力,查文献 8表 2-15 得推件力系数 ,则: ( 5-1) 所以, F 总 =10.78+10.78 0.02+10.78 0.05=10.86KN 所选压力机的公称压力 必须大于 。 5.2. 选择压力机 根据上述冲压力的计算,初步选用型号为 JH21-100 开式双柱可倾 压力机。该型号压力机主要技术规格如下 8: 公称压力 1000KN; 滑块行程 120mm; 行程次数 75 次 /秒 最大闭合高度 400mm; 最大装模高度 315mm; 连杆调节量 85mm; 工作台尺寸(前后 mm 左右 mm) ;600 1000 垫板尺寸 (厚度 mm 孔径 mm) ;100 200 nts模柄孔尺寸(直径 mm 深度 mm) ; 60 80 最大倾斜角 25 由 图纸 计算知:模具闭合高度 334mm 故,所选压力机装模高度与模具闭合高度满足下式 , 模具高度在此范围内,可以选用这个压力机调试模具 。 nts6. 压力中心的计算 冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点,称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致,冲压时会产生偏载,导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损,降低模具和压力机的寿命。因此,设计时应该正确算出冲 裁时的压力中心,并使压力中心和模柄轴
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