圆孔形翻边筒形件-弯管垫片冲压成形工艺及模具设计【倒装式落料冲孔翻边复合模含17张CAD图带卡片】
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圆孔
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模具设计
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17
cad
卡片
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圆孔形翻边筒形件-弯管垫片冲压成形工艺及模具设计【倒装式落料冲孔翻边复合模含17张CAD图带卡片】
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- 内容简介:
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11绪论11模具工业的地位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。在我国,1998年3月在国务院关于当前产业政策要点的决定模具被列为机械工业技术改造序列的第一位,生产和基本建设序列第二位,把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置。目前,我国冲压模具在产值占模具总产值的40以上,处于主导地位。12冷冲压的应用冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件,所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料,而且也可以加工非金属板料。冲压加工时,板料在模具的作用下,于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时,板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形,从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。冲压生产靠模具与设备完成加工过程,所以它的生产率高,而且由于操作简便,也便于实现机械化和自动化。利用模具加工,可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。冲压产品的尺寸精度是由模具保证,所以质量稳定,一般不需再经过机械工业加工便可使用。冲压加工不一般不需要加热毛坯,也不像切削加工那样大量切削材料,所以它不但节能,而且节约材料。冲压产品的表面质量较好,使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料,在冲压过程中材料表面不受破坏。因此,冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。冲压工艺在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中,冲压生产占有重要的地位。13冷冲压发展趋势(1)工艺分析计算方法的现代化。例如,生产汽车覆盖件的冲压工艺,传2统方法是根据已有的设计资料和设计者的经验,进行对比分析,确定工艺方案和有关参数,然后设计模具,进行试冲,经过反复试验和修改,才能转入批量生产。近几年来,国外有的公司已开始采用有限变形的弹塑性有限元法,对覆盖件成形过程进行计算模拟,分析应力应变关系,从而预测某一工艺方案的可行性和可能会产生的问题,并将结果显示在图形终端上,供设计人员进行选择和修改。这样,不仅可以节省昂贵的模具试制费用,缩短产品试制周期,而且可以建立符合生产实际的先进设计方法;既促进了冷冲压工艺的发展,又可以发挥塑性成形理论对生产实际的知道作用。(2)模具设计及制造技术的现代化。为了加快产品的更新换代,缩短工装设计、制造周期,正在大力开展模具的计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)技术的研究和应用。采用这一技术,一般可以提高模具设计和制造效率23倍,模具生产周期可缩短1/21/3。发展这一技术的最终目标,是要达到模具CAD/CAM一体化,而模具图纸将只作为检验模具之用。采用模具CAD/CAM技术,还可提高模具质量,大大减少设计与制造人员的重复劳动,使设计者有可能把精力用在创新和开发上。(3)冲压生产的机械化和自动华。为了满足大量生产的需要,冲压设备已由单工位低速压力机发展到多工位高速自动压力机。一般中小型冲压件,既可在多工位压力机上生产,也可以在高速压力机上采用多工位连续模加工,使冲压生产达到高度自动化。大型冲压件(如汽车覆盖件)可在多工位压力机上利用自动送料和取件装置,进行机械化流水线生产,从而减轻劳动强度和提高生产率。(4)为了满足产品更新换代加快和生产批量减小的发展趋势,发展了一些新的成形工艺、简易模具、通用组合模具以及数控冲压设备和冲压柔性制造系统(FMS)等。这样,就使冲压生产既可适合大量生产,又可适用于小批量生产。(5)不断改进板料性能,以提高其成形能力和使用效果。例如,研制高强度钢板,用来生产汽车覆盖件;研制新型材料板,用来生产航空构件等。14毕业设计的主要目的毕业设计做为大学教学中的一个必不可少的环节,是对我们三年所学专业知识的最后一次也是最全面的一次检查。通过这次毕业设计可以很好的使我们辛勤的老师了解学生掌握知识的程度,也可以使我们很好的加强对专业知识的巩固,对以后我们踏足社会和在实践工作中起到了不可估量的作用。毕业设计的主要目的有综合运用本专业所学课程的理论和生产实习知识,进行一次拉深模具设计工作的实际训练,从而培养和提高学生自己的独立工作能力;巩固“冲压模具设计与制造”等课程所学的内容,掌握模具设计的方法和步骤;掌握冲压模具设计与基本技能,如模具相关尺寸计算、绘图、查阅设计资料和手册,熟悉标准和规范等。3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。在指导老师的细心指导下和在工厂师傅的讲解下,我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在实习现场亲手拆装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料,通过这些实践,我们熟练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆借阅相关手册和书籍,更系统而全面了细节问题。锻炼了缜密的思维和使我们初步具备了设计工作者应有的素质。设计中,将充分利用和查阅各种资料,并与同学进行充分讨论,尽最大努力搞好本次毕业设计。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弯管垫片落料冲孔翻边复合模零件名称弯管垫片材料08AL批量大批量料厚1MM零件简图如图1所示图1图示零件材料为08AL钢板,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。421工艺性分析弯管垫片属于中等尺寸零件,料厚1MM,外形较复杂,尺寸精度要求一般。加工这样的工件,传统的方法是采用二个工序来完成,即第一个工序是冲孔、落料,第二个工序再翻孔成形。采用这种工艺方法须两套模具,生产率低;在第二步工序中操作者需将手伸入模具,安全性差;翻孔与外缘的同心度不容易保证。采用复合模一次完成冲孔、落料、翻孔工序,这样能大大提高生产效率,避免了传统方法难以解决的手进入模具的问题,操作方便、安全,冲出制件质量较好。22工艺方案的确定方案一1落料冲孔复合模;2翻边(内孔翻边)单工序模。方案二落料冲孔翻边复合模。从工件图上看,该工件形状简单且轴对称,主要尺寸385的精度为IT11级,材料厚T1MM,其冲裁性能较好。所以采用方案二,即倒装式落料冲孔翻边复合模。23必要的工艺参数计算231排样和材料利用率的计算设计模具时,条料的排样很重要。因为工件只须内孔翻边,则落料件的尺寸与工件的外径相等。由表2161查得搭边值A1A15MM。则条料宽度B425MM215MM455MM送进步距H425MM15MM44MM材料利用率通用计算公式10BLNF式中F一个冲裁件的面积,MM;N条料上冲裁件数量;B条料宽度,MM;L条料长度,MM。取工件数量20条料长度L20D19A12A12042521158815MM5取L882MM条料规格为882501得07150824232工作部件尺寸计算模具的主要工作部分落料凹模、凸凹模、翻边凸模的工作关系如图626所示。1落料刃口尺寸计算按表2101查得冲裁模刃口双面间隙ZMAX01MM,ZMIN013MM。工件的未注公差尺寸按IT14计算,查书末附录D11得落料件直径为。M06254落料凸、凹模的制造公差由表2121查得凹003MM,凸002MM。磨损因数由表2131查得X05。校核凹凸0025MM002MMZMAXZMIN003MM则落料凸、凹模采用分别加工法。凹模尺寸D凹M03030194262542凹凸模尺寸Z025025MIN719凸凹凸2冲孔刃口尺寸计算冲压工件冲孔凸模尺寸为,尺寸精度为IT11级。13058冲孔间隙对切边质量和模具寿命影响较大,双面间隙Z过小则模架导向精度高,模具寿命低;Z过大则制件口部毛刺大,取Z002003MM为宜。查表210得冲孔刃口双面间隙ZMIN005MM,ZMAX007MM。查表2121得凸、凹模的制造公差,。磨损因数M02凹025凸由表2131查得X05。校核ZM0202MINAX凸凹6则冲孔凸、凹模采用分别加工法。凸模尺寸MD0202015913518凸凸凹模尺寸。Z0050MIN9凸凹凸3翻边刃口尺寸计算因为坯料为平板,所以在进行翻边之前,需要在坯料上加工出待翻边的孔,其孔径D按弯曲展开的原则求出,即MTRHD81270143521970432竖边高度则为TRD54282查表5314得,第一次翻边可达到的极限高度为450MINKMTRDH56172043501297312INMAX因为,所以能一次翻边成形。AX由于翻边凸模在下行中,则翻边凸模的直径。D02159凸翻边凸模、凹模之间的单边间隙Z/2可控制在(075085)T,使直壁稍微边薄以保证竖边成为直壁。则翻边凸模、凹模的单边间隙Z/2085T085MM。翻边凹模尺寸MZD02502508719凹凸凹233工序力计算1落料力查表2203按式F落13LT式中F落落料力(N);L工件外轮廓周长(MM);T材料厚度(MM),T1MM材料的抗剪强度(MPA)。由书末附录A1查得,260MPA。7L314425MM13345MM则F落1313345MM1MM260MPA4511KN2卸料力查表2213按式F卸K卸F落式中K卸卸料力因数,其值由表215查得,K卸003。则K卸0034511KN13532KN3翻边力此模具翻边凸模的工作部分分为圆锥形,且翻边是无预置孔。因此F13F翻。查表2213按式523翻边力为F翻11TSDD0式中S材料的屈服强度,查书末附录A1得,S200MPA;D翻边直径按中线计,D185MM1MM195MM;D0毛预制孔直径MM,D00MM;T材料厚度MM。则F13F翻13113141200195KN17512KN4冲孔力查表2193按式27LTKF孔孔式中F孔切边力N;L工件轮廓周长MM;T材料厚度MM,T1MM;材料的抗剪强度MPA。查书末附录A1得,260MPA。L314185MM5809MM则F孔135809MM1MM260MPA1963KN5推件力8查表2163按式211F推NK推K切式中K推推件力因数,值由表215查得K推005;N工件在凹模内的个数,取N1。则F推10051963KN049KN故总的冲裁力F总F落K卸F翻F孔F推4511KN13532KN17512KN1963KN049N841KN6初选压力机为安全起见,防止设备超载,可按公称压力F压(1618)F总的原则,参考书末附录B33,初选取公称压力为160KN的开式压力机,其有关技术参数为公称压力160KN滑块行程55MM最大闭和高度220MM封闭高度调节量45MM工作台孔径300MM450MM模柄孔尺寸40MM60MM234压力中心的确定由于该零件为轴对称件,压力中心在工件中心。24模具总体设计241模具类型的选择有冲压工艺分析可知,采用复合冲压,所以模具类型为复合模具。242定位方式的选择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料的定位。导料销一般设两个,并位于条料的同一侧。从前先后送料时导料销装在左侧4。导料销在本模具中直接安装在卸料板上,在装配图中很容易看到。挡料销同样起定位的作用,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,在中小模具中广泛应用作定距;但其存在着缺点销孔距离凹模刃壁较近,削弱了凹模的强度。9所以将其安装在卸料板上。243卸料、出件方式选择因为工件料厚为1MM,相对较薄,卸料力也比较小,故可采用弹性卸料。又因为是复合模生产,所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。244导向装置的设计导向装置用来保证上模相对于下模正确的运动,对于生产批量较大,零件的要求较高,寿命要求较长的模具,一般都需要采用导向装置,本模具中应用导柱导套装置来完成导向25主要工作部分尺寸计算251落料凹模的设计计算1落料凹模的刃口形式落料凹模的刃口形式根据制件的外形设计成柱形刃口,刃口强度较高,修磨后刃口尺寸不变;缺点是孔口容易积存工件或废料,推件力大且磨损大。推件块和选用较大的压力设备可解决这些缺点。2落料凹模外形尺寸整体式落料凹模如图3,装于上模座上,由于工作时承受冲裁力,若凹模高度H及模壁厚度C不足时,会使凹模产生较大变形,甚至破坏。但由于凹模受力复杂,凹模高度可按经验公式计算,即凹模高度HKB小凹模壁厚C152H大凹模壁厚C23H式中B凹模孔的最大宽度,MM,但B不小于15MM;C凹模壁厚,MM指刃口至凹模外形边缘的距离;K系数,取035凹模高度HKB03542515MM凹模壁厚C15H1515225MM按上式计算的落料凹模外形尺寸,可以保证凹模有足够的强度和刚度,一般可不再进行强度校核。本设计中落料凹模外形尺寸取凹模高度H62MM凹模壁厚C26MM下面进行强度校核。103强度校核强度校核计算公式WWDCP023150MINW式中P落料力,N弯曲应力的计算值,MPAW许用弯曲应力,MPA对于淬火硬度5862HRC的CRMOV,(300500)MPAWC凹模壁厚,MM凹模最小壁厚,MMMIND凹模直径,MM凹模直径与翻边凸模配合孔径,MM。0DWW51462312564MC2650MIN高度和厚度满足要求。252翻边凸模的设计计算1凸模长度的确定L64MM2压应力校核MINAF11式中凸模最小断面的压应力,MPAF冲孔力,N凸模最狭窄处的截面积,MMMINA2凸模材料选为CRMOV,淬火硬度为5862HRC时,可取,在这里取MPA3106MPA310AAF59MIN3弯曲应力校核较核公式FIL425MAX式中允许的凸模最大自由,MMAXF冲孔力,NI凸模最小截面的惯性矩,MPA,MPA8654DIMFI2981963054254凸模固定端面的压力AQ式中Q凸模固定端面的压力,MPA,A凸模固定部分最大截面积,F冲孔力,N,模座材料许用压应力,MPA。463019AQ模座材料采用铸铁时,当凸模固定端面压力超过8090MPA时,应使用垫板,也可用垫板。253凸凹模的设计计算121凸凹模长度的确定MHXTA61410式中模具闭和时橡皮长度,MM,0MH20H1凸凹模固定板厚度,MM,1卸料板厚度,MM,XHX02凸凹模壁厚校核查表6123,倒装复合模凸凹模最小壁厚(料厚)。MN72IT12150127N满足最小壁厚的要求,设计的凸凹模满足要求。MIN3凸凹模固定端面的压力245108FQMPAA式中A凸模固定部分最大截面积,F落料力,N。13图2凸凹模图3落料凹模图4翻边凸模模具主要结构中落料凹模、凸凹模、翻边凸模的工作尺寸分别如图2图4所示。254其他零件及结构设计1橡胶的计算14下卸料装置采用橡胶作为弹性元件。由式(14)1计算橡胶的自由高度为工作自由SH453式中S工作工作行程与模具修磨量或调整量(46)之和。MM1510工作则H602453自由取5自由橡胶的装配高度MHZ74059085自由MHZ46橡胶的断面面积,在模具装配时,根据模具空间大小确定。2弹簧的设计推件块用于冲压件的上卸料,且兼作压件板,是使工件保持平整的关键零件,故选择弹簧时,其工作压力应再加大一些。根据结构选为1根弹簧,推件力F推049KN。按推件力F推(049KN)和模具结构尺寸,由书末附录C1中可选序号5761的弹簧,其负荷F720N。卸F检验是否满足。1S总其中,查书末附录C1及负荷行程曲线可得M5541工作下列有关数据弹簧序号HH1S1HH1S预S总S工作S预S修57453021551121586040221813235980528343182815601006504682434611308385953242故选取58号弹簧,外径D36MM,钢丝直径D5MM,自由状态下高H自由60MM。弹簧装配高度。MSHZ47预自由3固定板的设计在本模具中只有凸凹模需要由固定板来固定。固定板的平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同,需考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸凹模安装孔与凸凹模采用过渡配合H7/M6、H7/N6,压装后将凸凹模端面和固定板一起磨平。现选用标准凸凹模固定板尺寸为945MM80MM10MM。4垫板的设计垫板的作用是直接承受凸模的压力,以降低模座承受的单位压力,防止模座被局部压陷,影响凸模的正常工作。垫板的外形尺寸和模板相同,厚度取6MM5螺钉与销钉的设计螺钉和销钉都是标准件,设计模具是按标准选用即可,螺钉用于固定模具零件,一般选用内六角螺钉;销钉起定位作用,常用圆柱销钉,螺钉、销钉规格根据冲压力的大小、凹模厚度等确定。所以螺钉的规格选用M6、M8和M10,销钉选用D5MM。6模架选择该模具的结构简图如图5所示。主要由上、下模座、落料凹模、凸凹模、翻边凸模、凸凹模固定板、卸料板、推件块等零件构成。根据落料凹模的外形尺寸及橡胶尺寸,参考有关标准5,可选择I级精度后侧导柱模架125MM80MM110MM165MMGB/T285690导柱20H5130MM20钢GB/T7187195导套20H670MM28MM20钢GB/T7187395上模座标记125MM80MM30MMHT200GB/T2856790下模座标记125MM80MM40MMHT200GB/T2856890模柄标记B40100JB/T764611994,模柄采压入式模柄,B型,材料为Q235。模具的实际闭合高度为16H模上模板厚度垫板厚度落料凹模厚度凸凹模厚度下模座厚度凸凹模进入凹模深度30MM6MM62MM66MM40MM14MM190MM压力机的最大闭和高度为220MM(封闭高度调节量45MM)工作台孔径为300MM450MM,实际设计的模具闭和高度H模190MM,满足175MMH模220MM。26模具总装图图5装配图1导料销2螺栓3弹簧4模柄5止转销6销钉7垫板8翻边凸模9上模座10导套11导柱12推件块13制件14卸料板15卸料橡胶16凸凹模固定板17下模座18螺栓19凸凹模20卸料钉21挡料销1722落料凹模工作时,条料由卸料板14上面送入,没有导料销,依靠目测来定位。上模下行卸料板14与推件块12压紧板料,然后凸凹模19与落料凹模22完成落料工作,同时端部呈锥形的翻孔凸模8进行冲穿孔。上模继续下行,工件在推件块的压紧状态下进行翻孔。当翻孔结束时,翻孔凸模与凸凹模进行挤切修边。上模回升时,由卸料板及推件块完成卸料,挤切修边废料从凸凹模孔口内落下,至此整个冲压工序完毕。27冲压设备的选定为安全起见,防止设备超载,可按公称压力F压(1618)F总的原则选取压力机。参照附录B33,可选取公称压力为160KN的开式压力机,其有关技术参数为公称压力160KN滑块行程55MM最大闭和高度220MM封闭高度调节量45MM工作台孔径300MM450MM模柄孔尺寸40MM60MM28加工工艺卡281凸模加工工艺过程卡产品型号零(部)件图号04机械加工工艺过程卡片产品名称凸模零(部)件名称凸模共()页第()页材料牌号CR12MOV毛坯种类圆棒料毛坯外型尺寸65MM每个毛坯可制件数每台件数备注工时工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备准终单件05下料锯成65MM70MM下料车间锯床10锻锻成63MM65MM锻造气锤18车间15热处理退火热处理车间处理炉20车削车外圆63达尺寸要求;车退刀槽22;车外圆205,留磨量05MM;掉头车左端,留磨量02MM模具车间车床25热处理淬火并回火达5862HRC热处理车间30磨外圆和右端面磨外圆625和205达到要求模具车间磨床35钳研磨1915达图样要求模具车间标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号设计日期审核日期标准化日期会签日期282凸凹模加工工艺过程卡产品型号零(部)件图号12机械加工工艺过程卡片产品名称凸凹模零(部)件名称凸凹模共()页第()页材料牌号CR12MOV毛坯种类圆棒料毛坯外型尺寸60MM每个毛坯可制件数每台件数备注工时工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备准终单件05下料锯成60MM70MM下料车间锯床10锻锻成58MM67MM模具车间车床1915热处理退火热处理车间处理炉20车削车外圆565MM达尺寸要求;车退刀槽22;车外圆43MM留磨量05MM;掉头车上端面,留磨量02MM模具车间车床21铣铣上、下端面达图纸要求模具车间22铣铣18MM、16MM、25MM孔,孔径流余量01015MM模具车间25热处理淬火并回火达5862HRC热处理车间30磨外圆和上端面磨外圆625、205、2085M、192MM、265MM达到要求模具车间磨床35钳研磨各内、外圆柱面达图样要求模具车间标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号设计日期审核日期标准化日期会签日期20结论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、洛阳中国一拖的生产实习,我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富了各种模具的
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