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机械毕业设计论文
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模具毕业设计42垫圈落料冲孔复合模具设计,机械毕业设计论文
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第 1 页 第一章 概述 1.1 模具工业在国民经济中的地位 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。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点 的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90 的产品的零件，组件和部件的生产加工。 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。汽车基本车型不断增加， 2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80 的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型，1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等 ，也存在巨大的模具市场。 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。 nts第 2 页 1.2 我国模具工业的现状 自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。 20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的 总产值在 1990 年仅60 亿元人民币， 1994 年增长到 130 亿元人民币， 1999 年已达到 245 亿元人民币， 2000年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 1015的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的 “模具之乡 ”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50（中国台湾： 40），塑料模具约占 33（中国台湾： 48），压铸模具约占 6（中国台湾： 5），其他各类模具约占 11（中国台湾： 7）。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（ 19611981），成长期（ 19811991），成熟期（ 19912001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981 年 1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益 彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产业纳入 “策略性工业适用范围 ”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等 CAD/CAM 技术，所以台湾模具业接触 CAD/CAM/CAE/CAT 技术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下， 1994 年， 1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行 “工业用模具技术研究与发展五年 计划 ”与 “工业用模具技术应用与nts第 3 页 发展计划 ”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。 1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 1.3 我国模具技术的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展， 成为模具制造强国。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 （ 1） 注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 （ 2） 加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制 造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （ 3） 推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 （ 4） 重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 1.4 各种模具的 分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，nts第 4 页 陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 1.5 各种模具的定义 （ 1） 冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 （ 2） 锻模：锻模是金属在热 态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。 （ 3） 塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 （ 4） 压铸模：压铸模是压力铸造 工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。 （ 5） 粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 nts第 5 页 第 二 章 冲压工艺设计 2.1 工艺方案的分析 2.1.1 冲载件的工艺分析 冲裁件的工 艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。良好的冲裁工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量等要求。 1 冲裁件结构工艺性 (1)最小圆角半径 (2)冲裁件的最小尺寸 (3)最小孔距、孔边距 (4)冲裁件上的悬臂和凹槽部分尺寸 (1)冲载的形状简单对称，材料为 H62-M由冲压工艺与模具设计表 1.4.1查得起抗剪强度为 260Mpa。 (2)冲载件的外行采用过渡圆角，避免产生清角 R=1。 (3)冲载件无悬臂和狭槽，易于加工。 (4)冲孔位置与 零件壁间距 a=7.5mm.2 1.5. (5)冲载件的孔径为 13，满足冲孔凸模强度和刚度要求。 2.2 工艺方案的确定 2.2.1 冲压工艺的类型 该制件表明它为冲载件，制件的全部基本工序为：冲孔（ 13），落料，两道工序 2.2.2 序的组合及方案的比较 方案一：冲孔 冲孔模 落料 落料模 方案二：冲孔，落料 复合模 方案三：冲孔，落料 连续模 分析以上三种方案，可看出：方案一采用单一工序模来加工制件，在落nts第 6 页 料时需要用冲孔 13 的空来保证空与外形的位置度，该制件为大批量产生，而单工序模的生产效率低，因此不宜采用此方案。 方案二采用复合模加工制件，复合模结构紧凑，生产效率高，制件精度高且容易保证制件空与外形的位置度，但复合模结构复杂，对模具零件的精度要求高，模具装配要求也较高， 制件复杂，加工制件的精度很高，因此，此方案宜采用。 方案三采用连续模加工制件，连续模的成型是一种工序集中的工艺方法，是一种工作多，效率高的冲模，但定位不能有高的进度，因此此方案不宜采用。 2.2.3 设计排样 冲孔（ 13）落料，复合模 工序图： 排样图：由冲压工艺与模具设计表 2.5.2 材料厚度 圆件及 r2t 工件 aBa aaBaa矩形工件边长 L500mm或 r + + 选择的弹簧可使用 3.4.3 确定凸凹模间隙 :计算凸凹模工作部分尺寸 该零件为冲空 ,落料件 , 13由冲孔获 得 28,44.6,12为落料获得 查冲压工艺与模具设计表 2.2.4 的 2Cmin=0.15 2Cmax=0.19 则 2Cmac-2Cmin=0.19-0.15=0.04mm 由公差表查得 : 13为 IT14级 , =0.43取 X=0.5; 28为 IT14极 , =0.52取 X=0.5 446为 IT14极 , =0.62取 X=0.5;12为 IT14级 , =0.43取 X=0.5 冲孔 13: = =(13+0.5 0.43)0005.0=13.20005.0dd= =(13.2+0.15) 009.00=13.35 009.00校核 :| |+| | 2Cmax-2Cmin 0.01450.04(满足间隙公差条件 ) 落料 : 28 Dd=(Dmax-X ) d0=(28-0.5 0.52) 011.00= 7.27 011.00Dp= =(27.7-0.15)0008.0=27.550006.0校核 :0.011+0.006=0.0170.04(满足间隙公差条件 ) 44.6mm Dd= =(44.6-0.5 0.62) 012.00=44.3 012.00Dp= =(44.3-0.15)0008.0=44.150008.0校核 :0.12+0.008=0.020.04(满足间隙公差条件 ) 12mm Dd= =(12-0.5 0.43) 009.00=11.8 009.00nts第 13 页 Dp= =(11.8-0.15)0005.0=11.650005.0校核 :0.005+0.009=0.0140.04(满足间隙公差条件 ) 3.4.4 校核压力机 (1)校核闭合高度 Hm 由冲压工艺与模具设计附录 A查得机床最大闭合高度 Hmax=180mm 最小闭合高度 Hmin=135mm =8+2+18+37+8+30+35=148mm Hmax-5 Hm Hmin+10 180-5 148 135+10(满足条件 ) (2)校核公称压力 =106.9KN =2.338KN =n =2 0.03106.9X=6.414KN =106.9+2.138+6.414=115.452KN 160KN (满足条件 ) (3)工作台校核 工作台面尺寸应大于模具尺寸 50 70mm则 =306+50=356mm =170+50=220mm 由冲 压工艺与模具设计附录 A 查得工作台前后长 300 左右长 450,满足条件 . nts第 14 页 第 四 章 结论 时光匆匆而逝 ,我的 5 年学习生活也即将结素 ,为了更好的适应以后的工作 ,培养我门能运用所学的专业知识独立解决实际生产问题的能力 ,以及巩固和扩大课堂教学内容提高工艺计算机械制图的各科设计资料的能力 ,为今后工作岗位从事专业工作拟定出更为经济合理的制造工艺及设计模具打下良好的基础 ,在此基础上我们进行了 6个星期的毕业设计 此次实际是有老师亲自指导我们 ,在设计过程中我门查阅有关模具设计手册与冷模具设计的资料并绘制出 成形的总装图及个种无标准零件图 . 本设计说明书详细介绍了铰链冷冲压模具设计过程 ,对各个工序的设计构思及具体实施方案 ,主要有前言 ,设计说明书 ,讲述模具设计工艺方案及工艺过程等 . 设计的要求是首先得保证产品质量节约原材料 ,降低劳动强度 ,降低成本 ,提高劳动生产率原则 ,制图符合国家标准 ,标注尺寸合理图面整洁布局合理说明书力求系统性强 ,说明力强易懂 ,便于查看 . 通过此次冷冲模的设计是我知道 :冷冲模是建立在金属塑性变形的基础上 ,在常温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力 ,使其产生分离或塑性
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