灯罩毕业设计.doc

河南机电高等专科学校毕业设计说明书1绪 论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备.先进国家的模具工业已摆脱从属地位,发展为独立的行业.日本工业界认为: “模具工业是其它工业的先行工业,是创造富裕社会的动力”.美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石”.在德国模具被冠以 “金属加工业中的帝王”之称.冲压是一种先进的少无切削加工方法,具有节能省材,效率高,产品质量好,重量轻,加工成本低等一系列优点,在汽车,航空航天,仪器仪表,家电,电子,通讯,军工,日用品等产品的生产中得到了广泛的应用.据统计,薄板成型后,制造了相当于原材料的12倍的附加值,在国民经济生产总值中,与其相关的产品占四分之一,在现代汽车工业中,冲压件的产值占总产值的59%.随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。1.1国内模具的现状和发展趋势1.国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；三资及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化；2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；3）模具扫描及数字化系统；4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7）模具的精度将越来越高；8）模具研磨抛光将自动化、智能化；9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；10）开发新的成形工艺和模具。1.2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并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。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到451.3 落料拉深冲孔件模具设计的设计思路落料、拉深、冲孔都是是冲压基本工序，它是利用模具在压力机作用下，将平板坯料制成开口空心加底部开口的零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。只有认真学习落料、拉深、冲孔的基础理论以及其变形特点后，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。带底部开孔的圆筒件是最典型的拉深冲孔件，其工作过程很简单就一个拉深和冲孔，根据计算确定它可以一次拉深成功.根据计算的结果和选用的标准模架，判断该工序不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据凸模与凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中难免有不妥之处，肯请各位老师指正。2 冲压件的工艺分析及工艺方案的确定2.1 冲压工件的工艺分析 图（1）制件工件名称：灯罩生产批量：中批量材料：08钢厚度：1.8mm图（1）所示零件材料为08钢板，为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。外形落料的工艺性：该无凸缘筒形件属于中小尺寸零件，料厚1.8mm，外形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。拉深的工艺性：观察零件图可知尺寸精度要求一般，属于不带带凸缘的浅拉深。此工件为带底孔的圆筒形工件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求，可采用落料拉深冲孔工序加工。工件底部圆角半径r4mm,外形尺寸为25mm， 25mm的公差等级为IT14级，满足拉深工序对工件公差等级的要求。工件的总体高度到最后可由修边达到要求；冲孔按IT7级查取公差值。由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。2.2 工艺方案确定该零件所需的基本冲压工序为落料、拉深、冲孔。可拟订出以下三种工艺方案。 方案一：用简单模分三次加工，即落料拉深冲孔。 方案二：落料拉深冲孔复合模。 方案三：落料冲孔级进模，再拉深。 采用方案一，生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该工件为中批量生产，方案二和方案三更具有优越性。但复合模模具的行位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构比较复杂但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。级进模虽生产率也高，但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲压件的行位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方按的分析比较，该零件采用方案二最佳。故应采用的模具为落料拉深冲孔复合模，3 落料、拉深、冲孔的工艺计算3.1 毛坯尺寸计算1）该工件为无凸缘筒形件，根据体积不变原理，及相似原理，用解析法确定毛坯尺寸，如下图 ，将工件分为三个简单的几何体。 图（2）制件拆分中心层计算H=8.5 d=21.4 r=4mm t=1.8mm 2）确定修边余量根据拉深件的相对高度h/d=8.5/21.4=0.397，由于拉深件的相对高度较小，其修边余量可以直接取1mmH=(8.5+1)mm=9.5mm计算毛坯尺寸为满足拉深要求取D=34mm3）判断能否一次拉深成功工件总的拉深系数：工件的拉深相对高度：H/d=9.5/21.4相对限度由t/D=1.8/34 查手册得，无凸缘筒形件第一次拉深的极限系数M1=0.5查手册得：无凸缘筒形件首次拉深的极限相对高度h1/d1=0.94由于m总=0.63m1 H/d=0.44h1/d1 故此工件能一次拉深出来。4）确定是否用压边圈 根据拉伸件的相对厚度t/D拉伸件相对限度较小，所以不必采用度边圆3.2 排样及材料利用率根据冲压件的尺寸及形状特征采用单排排样，如下图（3）所示， 图（3）排样查设计手册选择搭便值。送料进距：S=D +a=34+1.2=35.2mm条料宽度：b=D+2a=34+21.5=37mmD是指平行送料方向的冲压宽度。板料的规格选用：1.8mm1000mm2000mm每张钢板的裁板条数：为方便裁板采用横裁。 每条才裁板上的冲压件数个每张钢板上的冲压件数个板料的利用率：3.3 计算工序压力1.落料力的计算 式中 落料力；冲裁件剪切周边长度；冲裁件材料厚度；被冲材料的抗剪强度；系数，一般取。落料力为： 2.冲孔力的计算 式中 工件内轮廓周长（） 则3. 拉深力计算由于零件为浅拉深，可按有压边圈的圆筒形件近似计算。按下式计算：式中 拉深力（）； d拉深件直径； 材料厚度； 材料的强度极限（）,查手册b=； 修正因数。拉伸系数。 查表得修正因数则5.卸料力的计算 式中卸料力系数；查手册知 则卸料力为： 6.推件力的计算： 落料凹模采用直壁式凹模，按式：计算 式中 推件力因数，查表得； 卡在凹模内的工件数。采用直壁式凹模，有板料厚度查有关数据，得到刃口高度取h=7.2mm n= 则推件力为故工序总力： 3.4压力中心的确定由于该零件是中心对称图形,故压力中心位于零件轮廓图形的几何中心上。 4 模具的总体结构设计4.1 模具类型设计经分析,应采用复合模结构。4.2 模具具体结构设计1.正、倒装结构的确定根据上述分析，采用倒装复合模具可直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作。2.送料方式的确定因是大批量生产，采用手动送料方式。3.定位装置的确定因该制件采用的是倒装复合模，所以直接用挡料销和导料销即可。4.导向方式的选择为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于该零件导尺寸不大，但其作用用来密封液体，且精度要求现对较高，采用中间导柱圆形模架。5. 卸料、压料方式本模具采用倒装结构,卡于凸凹模上的废料可由卸料板推出,而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽，使废料从孔洞中落下。6. 出件方式本模具采用倒装结构，工件留在落料凹模孔洞中，应在凹模孔设置推件块推出。 5 主要零部件设计5.1 主要零件刃口尺寸计算由表查得冲裁模刃口双面间隙。 1. 落料刃口尺寸的计算落料件精度要求不高，可以按照IT14査取其公差值。 的凹模的制造公差由表查得。由于。故采用凹模与凸模分别加工方法。因数由表查得。 2.冲孔刃口尺寸的计算油封件对孔的精度要求较高，采用配做法制造凸、凹模。以冲孔模为基刃，计算凸、凹模刃口尺寸：对于的孔，按照IT7级査取公差值为：查表得其磨损系数x=0.75利用公式计算凸模刃口尺寸式中孔的最大尺寸； X磨损系数； 孔的公差值。冲孔凹模尺寸按照凸模刃口尺寸配作，其基本尺寸与凸模相同，不标注公差，在技术要求中注明配合间隙最小值为0.225mm。3.拉深工作部分尺寸的计算拉伸凸模和凹模的单边间隙可按表中式计算，故。由于拉深工件的公差为级，故凸凹模的制造公差可采用级的精度，查表得,按下式可计算凸模、凹模的尺寸及公差： 对于5.2主要工作零部件的外形尺寸设计1 落料凹模落料凹模采用整体式，考虑到要在上面开导料销孔，档料销孔及螺栓孔等，将其总体尺寸设计为20040，刃口尺寸5.1已经计算出。销孔、螺纹孔与下模座配作加工，其结构如下图： 图（4）落料凹模2 落料凸模（拉深凹模）凸模长度一般是根据模具结构而设计的，应尽可能选用或参照国家标准，凸模长度一般按下公式计算，即式中 L凸模长度 凸模固定板厚度 卸料板厚度 增加厚度. 材料厚度为了减小冲裁力，将拉深凸模的高度低于落料凹模4mm，相当于阶梯冲裁，保证了冲压设备以及模具的安全。由于倒装结构，拉深凹模向下运行，使凸模对板料进行拉深工艺。在凸凹模内需要设置推件装置，将留在拉深凹模内的工件推出，需要增加模具长度。综合考虑，取凸凹模长度为85mm。其外形结构及尺寸如图（5）所示： 图（5）凸凹模13拉深凸模冲孔凹模的设计凸凹模是复合模具中常见的结构，在本设计中绝大部分是凸凹模，所以凸凹模的设计是本设计中的重中之重，凸凹模内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。此凸凹模的精度决定产品是否满足应用要求，其结构及尺寸精度如图（6）所示： 图（6）凸凹模24 冲孔凸模的设计冲孔凸模的外形尺寸工作尺寸由前面的计算确定。凸模长度一般是根据模具结构而设计的，应尽可能选用或参照国家标准，凸模长度一般按下公式计算，即式中 L凸模长度 凸模固定板厚度 卸料板厚度 增加厚度.包括凸模修边余量、凸模进入凹模深度(0.51mm)凸模卸料板与固定板之间的安全距离等.（在此模具中还应加上凸凹模的长度）。 材料厚度根据装配图个零件的装配位置关系，计算出冲孔凸模的长度为93.5mm。由于凸模长度过长，淬火后其硬度必须达到要求，并且在淬火之后增加回火热处理，已增加其内部的韧性，使其刚度满足使用要求。在凸模外面的推料块与凸模配合关系为，对凸模的刚度起到维护作用。其结构如下： 图（7）冲孔凸模5.3卸料零件的设计1 卸料板的设计由于本工件表面要求较高，与板料接触的下底面表面粗糙度要求较高。选用弹性卸料板查得其厚度为10mm，由2个弹簧提供卸料力，卸料板结构如下图（8）所示： 图（8）卸料板5.3.2推件块的设计拉深成型后的制件留在拉深凹模内，由推件块推出，推件块对凸模的刚度也起到维护作用。其结构如下图（9）所示: 图（9）推件块5.4定位零件的设计在本模具中采用的是条料，所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条的定位，导料销在本模具中直接安装在凹模板上。在装配图中很容易看到。挡料销起定位的作用，用它挡住搭边或冲件轮廓，以限定条料的送进距离。在本模具中试用固定挡料销，其结构简单、制造容易，在模具中广泛应用作定距。5.5 打料装置的设计在本模具中采用打杆推动连接推杆来完成打料动作，打杆穿过模柄凸露在模具的外面，当完成一次冲裁时压力机滑块回程，打杆与压力机的打料横杆相碰，打杆推动连接推杆将卡在凸凹模的凹模孔内的工件打下。打板图（10）如下： 图(10)打板5.6 连接装置的设计在本模具中选用凸缘C型模柄，通过螺纹与上模座连接并加螺丝防止转动。这种模柄可较好的保证轴线与上模座轴线垂直,模柄材料通常采用Q235或Q275钢,在此选用Q235钢.其支撑面应垂直于模柄的轴线(垂直度不应超过0.02:100)模柄在本模具选用标准尺寸，并根据前文压力机的参数确定模柄的直径和长度。5.7 顶件装置的设计及模具装配关系确定模具在工作过程作，生产处的制件也有可能不在拉深凹模中，而是包在了拉深凸模上，因此需要顶件装置。顶件装置是有定件块与橡胶垫配合组成的。为了减小冲裁力，将模具刃口位置设计成不同时工作，如下图（11）：图（11）模具装配1-拉深凸模（冲孔凹模） 2-橡胶垫 3-凹模4-定件块 5-卸料板 6-落料凸模（拉深凹模）7-推件块 8-冲孔凸模 9-导料销5.8模架的选取根据凹模结构选取后侧导柱模架，规格如下（mm）：凹模固界：200mm上模座（GB/T2855.11） 20045下模座（GB/T255.11） 20055导柱（GB/T.2861.1） 分别为32160 35160导套（GB/T2861.6 ) 分别为4510543 5010543 6 冲压设备的选用 为使机械压力机能安全工作，取由上面的计算知F总=188.168KN故根据公称压力来选取压力机参照手册适用压力型号为J23-35,其主要参数如下： 公称压力：350KN滑块行程：80mm最大闭和高度：280mm封闭高度调节量：60mm工作台尺寸（前后左右）：380mm610mm工作台尺寸（前后左右直径）200290260模柄孔尺寸：50mm70mm7 模具总装图及装配7.1模具总装图 图（12）装配图1-下模座 2-凹模 3-导柱1 4-弹簧 5-导套 6-上模座7、10、24、29-紧固螺钉 8、30-销钉 9-垫板 11-模柄12-打杆 13-推件板 14-推杆 15-卸料螺钉 16-凸模固定板17-凸凹模固定板 18-导套2 19-凸凹模 20-冲孔凸模21-推件块 22-导柱2 23-卸料板 25-导料销 26-定件块27-橡胶垫 28-拉深凸模（落料凹模） 31-挡料销由以上设计，可得到模具的总装图即是上图，其工作过程是：模具在工作时，将毛坯（即条料板）放在凹模上沿导料销25送进，挡料销31进行定位，模具下行落料凸模完成落料，上模继续下行，拉深凸模对落的料进行拉深，拉深完成后，冲孔凸模20进行冲孔，此时完成落料、拉深、冲孔。当落料凸模随上模回升时，条料由卸料板23卸下，零件制品在推料板及打杆的作用下完成卸件，冲孔废料由凹模洞中落下，如此继续完成下一次工作。7.2模具的装配总装时，首先应根据主要零件的相互依赖关系，以及装配方便和易于保证装配精度要求来确定装配基准件，此模具为复合模所以用凸凹模作为装配基准件；其次，应确定装配顺序，根据各个零件与装配基准件的依赖关系和远近程度确定装配顺序。装配结束后，要进行试冲，通过试冲发现问题，并及时调整和修理直至模具冲出合格零件为止。1装配前的准备1)通读设计图样，了解导板落料模的结构特点。本模具的装配工艺要点是：凸模与凹模的间隙的均匀。2) 查对各零件已完成装配前的加工工序，并经检验合格。3) 确定装配方法和装配顺序。经查对认定模具零件已加工完成，可采用直接装配方法。结合模具结构特点，对凸模、凹模先进行分组装配，再进行总装配。选用以凸凹模为基准件，先装配下模，再装配上模及辅助零件。2装配模柄将模柄压入上模座后，钻、铰螺纹。3装配凸模按照压入法操作要求，将冲孔凸模压入固定板中，检查凸凹模相对固定板基准面的垂直度，并刃入凸模，用工艺定位器法检查配合间隙的均匀性。待凸凹模全部压入，认定间隙分布均匀后，磨平固定板支撑面和凸凹模刃口面。4装配下模将整体凹模，按照设计要求位置，安装在下模座上，紧固螺钉，钻、铰销孔，装入圆柱销。5装配上模将组装好的拉深凸模安装在上模座上，紧上螺钉，用工艺定位器法控制上下模的配合间隙，使其均匀。认定均匀后，在上模相应部位钻、铰销孔，打入圆销。 6试切用纸试冲，观察冲切纸边的状况，经调整并认定均匀后， 钻、铰另一组销孔，打入圆销。7.3装配其他零件并试模模安装顶杆，压边圈，检查打料机构工作的可靠性。卸料板在冲压前还起到压料的作用，所以它在最低位置时，应突出凸凹模刃口0.2-0.5mm.安装卸料板和弹簧，安装后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低0.2-0.5mm.在设计指定的压力机上，装配好的模具进行试冲。试模时重点检查打料机构和顶出机构的动作是否及时、可靠。每一次冲压后，上模随压力机上行到上死点时，条料和顶出的工件都应该出现在下模凹模工作面上，以便及时清除。装配后应保证间隙均匀，落料凹模刃口面应高出冲孔凸模工作端面2-4mm.结 束 语大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、在洛阳中国一拖、中信重型矿山机械厂的生产实习，我对于冷冲模具、塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富和加深了对各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是有了全新的理解。本次毕业设计课题为油封模具设计，油封的形状结构一般，但是其尺寸相对较大不适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件，模具必须有足够的高度，因此需要改变上、下模座的长度，以达到要求。模具工作零件的结构也较为简单，它可以相应的简化模具结构。便于以后的操作、调整和维护。油封冲压成形工艺及模具的设计，是理