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汽车稳定杆卡子零件的冲压复合模具设计【优秀机械毕业设计论文A4138】

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汽车 稳定 不乱 卡子 零件 冲压 复合 模具设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文 a4138
资源描述:

文档包括:

说明书一份,46页,14500字左右。

开题报告一份。

中期报告一份。

外文翻译一份。


图纸共8张,如下所示

A0-冲孔落料装配.dwg

A0-弯曲装配图.dwg

A3-凹模.dwg

A3-凹模固定板.dwg

A3-垫板.dwg

A3-弯曲凹模.dwg

A4-凸模.dwg

A4-凸模固定板.dwg


内容简介:
多自由曲面产品注塑模具分型线的自动确定 邵 健 11 ,吕 震 22 ,柯映林 11 ( 1. 浙江大学现代制造工程研究所 , 浙江 杭州 310027 2. 浙江大学城市学院 , 浙江 杭州 310015 【关键词 】 :模具 ,分型线 ,特征识别 ,有限元 【摘 要】 : 为有效地确定多自由曲面产品模具分型线问题 , 提出了一种将特征识别技术和有限元方法相结合的模具分型线确定方法。在该方法中 , 首先 , 提出了基于图的特征识别方法来对产品中的侧凹特征进行识别 , 并在识别的基础上对产品模型进行简化 ; 然后 , 提出了基于有限 元的离散方法 , 对简化的产品模型的所有组成面进行离散 , 并根据网格面的可视性来判别组成面的可视性 ; 最后 , 将产品中的所有组成面分成可视面组、不可视面组和退化面组 , 并通过抽取可视面组或不可视面组的最大边环来确定模具的分型线。研究实践表明 , 通过该方法可以有效地解决多自由曲面产品模具分型线的确定问题 , 提高模具设计的效率。 中图分类号 : T 文献标识码 : A 1 引言 模具型腔的设计过程一般包括脱模方向的选择、分型线的确定和分型面的生成 3 个步骤。其中分型线的确定是非常重要的一个环节,不但影响到后 续分型面的生成,还对整个模具的结构和成本有很大的影响 具分型线的确定是比较简单的,但对于一些包含自由曲面的产品,模具的分型线往往难以确定。在一般的模具型腔设计过程中 ,分型线往往由模具工程师通过一些经验的方式来判断确定。但通过这种方式来确定模具的分型线,设计效率不高,同时由于设计者的疏忽也有可能造成分型线确定失误的问题。因此探索分型线的自动生成技术是模具设计自动化的一个重要研究内容。 2 相关研究 对分型线的确定 , 有 3 类典型的方法 : 1) 文献 2 等提出的通过拉伸零件最大投影轮廓线的方法来 确定产品的分型线 ; 2) 文献 3 等提出的通过对塑件模型切片来生成分型线的方法 ; 3) 文献 4等提出的通过对注塑件表面进行分组并抽取最大边环来自动生成分型线的方法。在这 3 种方法中 , 都没有考虑产品中的侧凹特征对模具分型线的影响 , 对于多自由曲面产品,无法有效地确定模具的分型线。文献 5等虽在文献 4 的基础上进行了改进 ,但对于多自由曲面产品 , 也无法有效地确定模具的分型线。 为此 , 本文提出了一种将特征识别技术和有限元方法相结合的模具分型线确定方法 , 不但考虑了侧凹特征对模具分型线确定的影响 , 提出了基于图的 特征识别方法对产品中的侧凹特征进行识别 , 还提出了基于有限元方法对包含自由曲面的产品模型的表面进行离散 , 以解决自由曲面在模具分型线的确定过程中可能产生的歧义 , 加快模具分型线的自动确定过程。与前述的 3类分型线确定方法相比 ,该方法的主要特点在于 : 首先对产品中的侧凹特征应用提出的侧凹特征识别方法进行识别 , 并根据特征识别的结果简化产品模型 , 从而避免了侧凹特征对模具分型线的影响 ; 应用有限元离散方法对产品模型的表面进行离散 , 并根据网格面的可视性来综合判断产品模型表面的可视性 , 消除自由曲面在判断面可视性时的不确定性。 3 基本概念 面的可见性 产品的表面一般由平面和自由曲面组成 , 一些简单的产品往往都由平面组成 , 但一些外形和结构复杂的产品 , 其表面则既包含平面 , 也包含自由曲面。对于平面来说 , 因为其法向惟一 , 所以一定为可视、不可视或过渡面中的一种。但对于曲面来说 , 由于其法向并不惟一 , 既有可能全为可视或不可视 , 也有可能部分可视、部分不可视。因此 , 要判断曲面的可视性 , 必须应用有限元方法。在有限元模型中 , 产品模型的表面往往离散为一些小的单元模型。由于这些单 元的表面都为平面 , 可以方便地判断出这些单元的可视性。设 错误 !未找到引用源。 表示模具的脱模方向 ,错误 !未找到引用源。 表示面 错误 !未找到引用源。 的法向,则可根据如下规则来判断面的可视性:如果 错误 !未找到引用源。 , 则 错误 !未找到引用源。为可视面;如果 错误 !未找到引用源。 , 则 错误 !未找到引用源。 为不可视面;如果 错误 !未找到引用源。 则 错误 !未找到引用源。 为过渡面。 一表面和复杂表面 所有表面的产品可以转化为 二维网格对各组成部分进行有限元分析。网格 包含以下三种类型: (a)可见网眼 (b)无形 的网 (c)过渡网格。 设 错误 !未找到引用源。表示模具的脱模方向 ,错误 !未找到引用源。 表示面 可根据如下规则来判断网格的可视性:如果 错误 !未找到引用源。 , 则 错误 !未找到引用源。 为可视网格;如果 错误 !未找到引用源。 , 则 错误 !未找到引用源。 为不可视网格;如果 错误 !未找到引用源。 , 则 错误 !未找到引用源。 为过渡面。一些简单的产品往往都由平面组成 , 但一些外形和结构复杂的产品 , 其表面则既包含平面 , 也包含自由曲面 。对于平面来说 , 因为其法向惟一 , 所以一定为可视、不可视或过渡面中的一种。但对于曲面来说 , 由于其法向并不惟一 , 既有可能全为可视或不可视 , 也有可能部分可视、部分不可视。因此 , 要判断曲面的可视性 , 必须应用有限元方法。在有限元模型中 , 产品模型的表面往往离散为一些小的单元模型。由于这些单元的表面都为平面 , 可以方便地判断出这些单元的可视性。一般情况下错误 !未找到引用源。 表示模具的脱模方向 ,错误 !未找到引用源。 表示单元面 错误 !未找到引用源。 的法向。如图 2 所示 , 图 2a 为可视表面 , 所有的单元面均为可视单元面 ; 图 2b 为不可视表面 , 所有的单元面均为不可视单元面 ; 图 2c 为可视、不可视同存表面 , 在其单元面中 , 既存在可视单元面 , 又存在不可视单元面和过渡单元面。其中“ +”表示可视单元面 , “ -”表示不可视单元面 ,“ 0”表示过渡单元面。 4 确定分型面的过程 化的产品模型 因为 侧凹特征的存在会直接影响到模具分型线的正确确定。因此 , 在确定模具的分型线前 , 首先要对产品中的侧凹特征进行识别 , 并对产品模型进行简化。识别特征的方法较多 7 , 本文提出了一种基于图的特征识 别方法。在识别过程中 , 首先将产品模型用面属性邻接图 ( 8 的方式表示,然后通过在产品 搜索侧凹特征子图的方式来识别侧凹特征。 图 1 所示为 3 种典型类型的侧凹特征的子图。图 1a 为一凹类型的侧凹特征及其子图 U, 该侧凹特征只有一个特征生成面 ( 侧凹特征附着的面 ) 在割集( 将侧凹特征的子图从产品 中分离出来的一组边 ) A c 中 , 所有的边都为凸边 , 在子图 所有的边都为凹边 ; 图 1b 为一凸类型的侧 凹特征及其子图U, 该侧凹特征也只有一个特征生成面 在割集 , 所有的边都为凹边 , 在子图 U 中 ,所有的边都为凸边 ; 图 1c 所示为一通孔类型的侧凹特征 , 该侧凹特征有两个特征生成面 在割集 , 所有的边都为凸边 , 在子图 U 中 , 所有的边都为凹边。在子图匹配的过程中 , 如果对产品的 用遍历方式进行搜索 , 则搜索的时间将会非常长。因此 , 在实际的搜索过程中 , 总是先找到产品中所有的特征生成面然后再确定子图的割集 , 并利用割集将产品的 分解为两部分 , 一部分为产品 一部分为侧凹特征 凹特征识别后 , 为了方便模具分型线的确定 , 还需要对产品模型进行简化 , 简化的过程即产品构的过程。 品模型转化 简化模型后 ,产品将会被转 换成采用离散曲面模型 ,采用有限元分析方法。无论怎样的平面 ,曲面或自由曲面产品模型可以表示为 2维表面网格,转换过程如图 4所示。 该产品模型可以描述为 错误 !未找到引用源。 ;其中代表了产品的模型;错误 !未找到引用源。 代表模型的每个表面; 样一来,每一个外表面即可表示为 错误 !未找到引用源。 ;其中 角形或四边形网格是当前常用的转化过程。虽然网格的数量是由经验确定的 ,有一些原则是可以照办,例如网格的数量的多少表面与表面的曲 率有关。网格的数量越大 ,其表面曲率越大。 离复杂表面 产品中可视、不可视同存的表面 , 称为复合产品表面 , 而对于单一的可视面或不可视面 , 则称为单一产品表面。在确定模具的分型线前 , 必须将复合产品表面分解为单一产品表面 , 从而在将这些产品表面归入可视或不可视面组时 , 就不会产生二义性。在对复合产品表面进行分 解前 , 首先要获取这些产品表面对应脱模方向的最大外轮廓线 , 以最大轮廓线为界 , 复合产品表面就可以分解为单一产品表面。在分解过程中 , 首先要做 1个垂直于产品脱模方向的平面为投影平面 , 并将产品表面投影到投影平面上。投影后 , 首先找到产品表面在投影平面上的投影轮廓线 , 然后沿脱模方向拉伸投影轮廓线并与产品表面相交 , 则所确定的交线即为该产品表面的最大外轮廓线。如图 3 所示为复合产品表面的分解过程示意。图中的 表示投影平面。 S+ 和 经过分解后的单一产品表面 ,S+ 表示可视表面 , 示不可视表面。 模具的分型线即为产品中可视面组和不可视面组的最大边环 , 因此 , 为了正确地确定模具的分型线 , 首先要将产品中所有过渡面调整到可视面组或不可视面组中去。在调整过程中 , 首先要判断过渡面最大轮廓线与可视面组或不可视面组最大边环的关系。 (1) 如果过渡面的 错误 !未找到引用源。 大轮廓线在可视面组的最大边环内 , 则将过渡面调整到可视面组中去 , 调整规则表述为 错误 !未找到引用源。 ,未找到引用源。 误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 (2) 如果过渡面的最大轮廓线在不可视面组的最大边环内 , 则将过渡面调整到不可视面组中去 , 调整规则表述为 : 错误 !未找到引用源。 ,误 !未找到引用源。 误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 其中 , 示产品中的可视面组 , 示产品中的不可视面组 , 示产品中的过渡面组 , 错误 !未找到引用源。 表示过渡面组 的第 , 错误 !未找到引用源。 表示 错误 !未找到引用源。 的最大轮廓 ,错误 !未找到引用源。 表示可视面组的最大边环 ,错误 !未找到引用源。 表示不可视面组的最大边环。设过渡面组 误 !未找到引用源。 中的面组为 错误 !未找到引用源。 , 调整到 的面组为 错误 !未找到引用源。 , 则最后确定的模具的分型线为 错误 !未找到引用源。 。 5 实例研究 本文提出的多自由曲面产品模具分型线的确定方法已在注塑模具型腔设计制造系统中实现 , 系统的开发基于 U G 平台 , 开发工具为 + 和 U G/ 基于 台的一组 2 次开发工具 , 包括 U G/ 用程序界面 ( A io , 。该开发工具可以使用户方便地对产品 B- r 型中的几何和拓扑信息进行操作 , 实现用户的自定义功能。 图 4 所示为某汽车车灯产品的产品模型。在产品模型中 , 不但存在侧凹特征 , 同时模型表面也存在自由曲面 , 因此在确定零件的模具分型线前 , 首先要对产品模型中的侧凹特征进行识别并对产品模型进行简化。因为确定的脱模方向为 Z 轴方向 , 所以在产品模 型中 , 实际的侧凹特征为产品侧壁的通风孔。产品中另外的特征 , 由于其特征方向都与脱模方向一致 , 并不构成真正的侧凹特征。图 4b 所示为经过简化后的产品模型。产品模型简化后 , 即可应用有限元方法对简化产品模型的表面进行离散。本例中采用的网格为四边形网格 , 网格单位为 8, 离散后的产品模型如图 4c 所示。对所有的网格面确定其可视性 , 并由此来判断模型表面的可视性。由于在该产品模型中并不存在复合产品表面 , 可以直接将所有的产品表面归入可视面组、不可视面组和过渡面组中。在将所有的过渡面通过调整规则调整到可视面组和不 可视面组之后 , 即可确定模具的分型线。图 4d 所示为最终经系统自动确定的该测试产品的模具分型线。 6 结束语 本文提出了一种将特征识别技术和有限元方法相结合的模具分型线确定方法 , 可以有效地确定多自由曲面产品的模型分型线的问题 , 从而缩短模具设计的周期 , 提高模具设计的效率。通过对数十个多自由曲面产品的测试表明 , 系统自动确定的模具分型线与设计师依据经验判断确定的模具分型线的情况完全吻合。目前 , 该方法已经应用于笔者所开 发的注塑模具型腔设计制造系统中 , 运行情况良好。 参考文献 1 , N, “ 1251990. 2 , N, “ 16, 11997. 3 T, F, S, et “of , 204( 2111990. 4 A, L, “ of s 7591990. 5 , , “of 16, 11997. 6 , T, S, “by a 3D 14, 3301998. 7 Y C, W, Y H, et “ of 47(1): 951998. 8 et “of 12(7): 5122000 ( 9 W, Y C, Y H, “of to 34(6): 4692002. 10 G, Y H, S, “A of 33(14): 10232001. 图 1 三种类型表面 图 2 单一表面及复杂表面 ( a)凸 (b)凹 (c)穿透 图 3 3种类型的削弱特征和 重复 选 择 图 4 转化的过程 图 5 复杂表面的拆分 图 6 面 图 7 一个塑造部 分 的分型线确定 毕业设计 (论文 )中期 报告 汽车稳定杆卡子冲压模具设计 院(系) 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 03 月 22 日 1. 设计(论文)进展状况 本阶段的主要任务是完成外文文献的翻译,对塑件进行更深层次的分析和理解, 包括塑件的几何特性与物理特性,以及冲压材料的性能等。 通过以上分析,基本上完成了冲压模具的二维的装配图,同时深刻体会到 e,件功能的强大;大概了解了冲压材料在选用过程中所依据的原则;大概了解了制作冲压模具工艺过程与流程图。 图 1三维零件图 图 2二维 装配图 2. 存在问题及解决措施 随着设计的不断进行,出现的问题也慢慢浮现,主要有: 对零件结构的理解还不是很到位。 然后,在设计装配过程中对弯曲部分的认识不是很清楚。 通过与同学的探讨及老师的指点,使我对自己的毕业设计有了更深一步的认 识。我深深明白了设计与实际要紧密结合,要多动脑,勤思考。平时要多练习软件。 3. 后期工作安排 后期的任务主要有: 10 11 周:完成全部技术设计。 12 14 周:撰写毕业设计论文。 15 周:答辩前准备。 后期的主要工作重点还是放在工程图的绘制,并且需要完善已经完成的装配图以及加强后期零件图的绘制。最后在同时进行设计论文的完成以及最后整个油路热温升校核,完成全部技术设计。 毕业设计 (论文 )开题报告 题目 :汽车稳定杆卡子冲压模具设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012 年 12 月 26 日 - 1 - 1、 课题研究的目的与意义 合运用和巩固机械设计相关课程的基本理论和专业知识,培养从事 模具设计与机械设计的初步能力,为实际工作 打下良好的基础。 养分析问题和解决问题的能力。经过该设计环节,应该能全面理解 掌握冲压工艺,模具设计模具制造等相关机械设计的内容;掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤,模具零件的常用加工方法及工艺规程编制,模具装配工艺制定;独立解决在制定冲压工艺规程,设计冲模结构、编制模具零件加工工艺规程中出现的问题;会查阅技术文献和资料,以完成从事冲压技术工作的人员在模具设计与制作方面所必须具备的基本能力训练。 养认真负责、踏实细致的工作作风和严谨科学态度,强化质量意识的时间观念,养成良好的职业习惯。 业发展水平的不断提高,工业产品更新速度加快,对模具的要求越来越高,尽管改革开放以来,模具工业有了较大发展,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,目前满足率只能达到 70%左右。造成产需矛盾突出的原因,一是专业化、标准化程度低,除少量标准件外购外,大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束,造成模具制造周期长,不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后,如模具 术采用不普遍,加工设备数控化率低等,亦造成模具生产效因此我们必须意识到,对模具设计的研究的目的和意义在于能够很好的认识模具工业在国民经济中的地位的重要性。因为利用模具成型零件的方法,实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法,采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺,可以提高生产效率,保证零件质量,节约材料,降低生产成本,从而取得很高的经济效益。利用模具生产零件的方法已经成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段,它对保证制品质量,缩短试用周期,进而争先占领市场,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性的意义。因此德国把模具称为“金属加工中的帝王”, 把模具工业视为“关键工业”,美国把模具称为“美国工业的基石”,把模具工业视为“不可估量其力量的工业”,日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力”,把模具视为“整个工业发展的秘密”。 因此,要使国民经济各个部门获得高速发展,加速实现社会主义四个现代化,就必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用。 2、 文献综述(相关课题国内外研究的现状) 内模具设计状况 近几年来,我国轿车市场发展十分迅猛, 2002 年在轿车销售超过 100 万辆的基础上, - 2 - 2003 年则向 200 万辆人关迈进,达到了 197 万辆。然而,在轿车热迅速升温的同时,不得不尴尬地面对这样的现实 市场上热销的绝多数车型是直接从国外引进的。由于国内轿车覆盖件模具设计制造能力从总体上看还比较薄弱,为了生产这些车型,各人汽车公司不得不耗资几亿、十几亿元采购海外模具。与国外汽车公司相比,由于生产规模比较小,这就造成单车均摊的模具成本远高于国外车,这也是造成国产车整车制造成本居高不下的主要原因之一。国内主要的轿车模具制造商有 :一汽模具制造有限公司、东风汽车模具厂、天津汽车模具有限公司、成飞集成科技股份有限 公司、南京模具装备有限公司、上海千缘汽车车身模具有限公司等等。作为国内最难轿车生产销售商 上海人众汽车有限公司,也有自己的模具设计制造部门 ( )。目前,虽然国内模具商在轿车内覆盖件模具设计制造方面已小有能力,并可承接整车厂的部分模具开发项目,但对于有很高型面精度和表面质量要求的外覆盖件,特别是中高档轿车的外覆盖件,整车厂很少会将这类模具交由国内开发。 外覆盖模具设计 目前,国外汽车公司为了降低模具开发、制造成本,缩短生产周期,将除轿车外覆盖件之外的部分轿车冲压件的模具都交由专业模具公司设计和 制造,这些公司都有很强的开发能力,并在某些零件的模具制造方面拥有独到的优势。但作为整车厂,考虑到新车型开发过程中的保密,对诸如翼子板、行李箱盖、车门、侧围、车顶、前盖等敏感零部件的模具,则都由自己的模具制造部门来设计和制造。 压工艺传统设计方法 : 首先,在经验基础上,利用 计工艺补充面 ;其次,将 模传递给 件进行拉深过程模拟 ;根据模拟结果,在 对工艺补充面进行调整,并将新的 模传递给 始新的模拟求为比。这是一个从 回到 反复的过程。由于每次在 构造曲面都远较在 复杂,因此,整个过程所花费的时间就多得多。而新方法在冲压工艺设计初期,就用 件中设计并调整拉深工艺补充面,与传统的设计方法相比,就能够大大提高设计效率。 由于 一款快速模拟软件,为了在较短的时间内对复杂冲压件的成形过程进行评价,采用了膜单元来离散几何模型,必然要降低模拟精度,因此,有些汽车公司在模具设计开始之前还要利用模拟精度高的 件,如德国人众就采用了 件,对拉深工序进行再次模拟 (件的计算是基于带厚度的壳单元的,能够得到更为准确的计算结果,但是其计算所花费的时间通常是 几到十几倍,该软件比较适用于最终验证 ),所有拉深工艺必须通过拟并验证为是可行的,才可用于模具设计。 模具设计完备,应通过图纸结合泡沫模型进行验收,各道工序用不同颜色的线条标记在泡沫模型上,这样做直观而清晰。还应组织包括工艺设计者、项目规划员、模具调 - 3 - 试人员、模具操作者等相关人员进行讨论验收。对于在冲压工艺上难以解决的成形问题,还应邀请产品开发人员一 同讨论,寻求对产品进行更改设计的可能性。 具上的应用 目前,新车型的很多外覆盖件,如翼子板 (图 5)前盖外板、车顶等的翻边整形工序中,采用了一种称之为“旋转斜楔”的新工艺。其工作原理见图 6,旋转斜楔上的凹槽部分是冲压件需整形的区域,当整形过程完成后,气缸驱动的托架推动旋转斜楔绕滚筒转动,从而达到对零件让位的目的,方便整形后的零件从模具上取出。旋转斜楔的优点是 :因整形部分与冲压件托料部分的拼接处非常光顺,故零件上无明显压痕 ;模具结构简单 ;维修保养简便且费用低。 近年来,通过不懈的努力,国内轿车冲压模具的 设计制造能力取得了显著的进步。但是,在轿车特别是中高档轿车外覆盖件模具的开发上,我们与国际水平仍有较人差距。不过,这种差距并非不能缩小,只要我们多加强国际交流,多吸取国外同行的设计制造经验,一定能够加快轿车覆盖件模具的国产化进程。 3、 3、采用的设计方案(基本理论)与技术路线 过对产品零件的形状、尺寸与材料性质分析,可知该零件适合冲裁。 冲裁该零件包括落料、冲孔两个基本的工序,可以采用以下三中工艺 方案: 先落料,在冲孔,采用单工序模生产。 落料 冲孔复合冲压,采用复合模生产。 冲孔 落料连续 冲压,采用级进模生产。 方案模具结构简单,但需要两道工序,两套模具,显然生产效率很低,难以满足大批两生产。由于零件结构简单,为提高生产效率,主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。由于孔边距尺寸有公差要求。为了更好的保证尺寸精度,最后确定采用复合冲裁方式进行生产。根据工件尺寸可知,凸凹模壁厚大雨最小壁厚,为便于操作,所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式。 订的技术路线:冲压工艺过程设计 冲压模具设计 模具零件 制造 模具制造与装配 撰写设计报告。 冲压工艺过程有:分析零 件图(冲压件图)、确定冲压件的工艺总体方案、确定各工序的工艺方案,初步设备、编制冲压工艺规程。 冲压模具设计有:确定模具类型和结构形式、选择卸料或工件的定位方式、选择卸料和出料方式、绘制模具总装配图、选用标准模具零件、合理选择冲压设备校核基本参数、绘制模具非标准零件图。 模具零件制造有:认真审核模具设计图、编制模具零件加工工艺规程等。 4、可能存在的问题 力机上安装与调整模具,是一件很重要的工作,它直接影响到冲压的生产。因 - 4 - 此安装和调整冲模不但要熟悉压力机和模具的结构性能,而且要严格执行安全操作 1制度。模具安装的一般注意事项有:检查压力机上的打料装置,将其暂时调整到最高位置,以免在调整压力机闭合高度是被压弯;检查模具的闭合高度与压力机的闭合高度是否合理;检查下模顶杆和上模打料杆是否符合压力机的打料装置的要求;模具安装前应将上下模板和滑板底面的油污擦干净,并检查有无遗物,防止影响正确安装和发生以外事故。 裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口尺寸的差值。间隙值对冲裁件质 量冲裁力个模具寿命有很大的影响,是冲裁工艺与冲裁模设计中的一个重要的工艺参数。 间隙大小合适,则可得到好的断面质量;同时,刃口锐利, 也可得到好的断面质量。得到的冲裁件尺寸精度高,即零件的实际尺寸和冲模工作部分的尺寸之间的偏差小。 、凹模的刃口会有磨损,这样也会影响断面质量,应该及时更换刃口。 图 1 二维零件图 - 5 - 图 2 三维零件图 5、 后期工作安排 第 5 周:完成冲孔修边的模具装配图,计算装配体各个零件尺寸,并制定满足要求的加工方法; 第 6:完善没有完成的计算,绘制标准的零件图和装配图; 第 10:撰写毕业设计说明书; 第 12:进行毕业设计总结,编写毕业设计论文,并做好答辩工作准备。 6、 完成本课题的工作方案及进度计划 (按周次填写) 基本要求: ( 1)有部分计算机绘图; ( 2)按时完成开题报告及中期报告; - 6 - ( 3)外文翻译(字数): 3000汉字; ( 4)参考文献(篇数):不少于 18篇,其中外文不少于 3篇 ; ( 5)论文(字数):不少于 20000汉字; 进度计划: ( 1) 1:查找资料,完成开题报告; ( 2) 4:完成方案设计,绘制总装配图;完成外文翻译,写中期报告; ( 3) 9:完成全部技术设计; ( 4) 13:撰写毕业设计论文; ( 5) 15 周:答辩前准备。 - 7 - 1. 指导教师意见 (对课题的深度、广度及工作量的意见) 指导教师: 年 月 日 2. 所在系审查意见: - 8 - 系主管领导: 年 月 日 - 9 - 参考文献 1 徐福玲 陈晓明 液压与气压传动 机械工业出版社 2 秦勇 J2000,(11) 3 杨培元 朱福元 液压系统设计简明手册 4 朱钒 ,张志 ,张道富等 J2000,(01) 5 刘健 ,罗 斌 ,黄中原 J2005,(08) 6 濮良贵 纪名刚主编 第八版 N等教育出版社 ,7 严金坤 张培生主编。液压传动,北京;国防工业出版社, 1979 8 何存兴主编,液压元件,北京;机械工业出版社, 1981 9 王春行 液压伺服控制系统 北京;机械工业出版社 10 李壮云 葛宜远 液压元件与系统 北京;机械工业出版社 11 卢秉 ,恒主编 第三版 N械工业 出版社 ,12张利平 20 例 N学工业出版社 ,13王辰宝 机械及工工艺基础 M天津;东南大学出版社 14何铭新,等 图学应用教程 北京教育出版社, 2001 15刘朝儒,等 机械制图 北京;高等教育出版社, 2001 16 976 17 991,18 in 984. 本科毕业设计 (论文 ) 题目 : 汽车稳定杆卡子冲压模具设计 系 别 : 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: 2013 年 05 月 I 汽车稳定杆卡子冲压模具设计 摘 要 本文介绍的模具实例结构简单实用,使用方便可靠, 首先根据工件图算工件的展开尺寸,在根据展开尺寸算该零件的压力中心,材料利用率,画排样图。根据零件的几何形状要求和尺寸的分析,采用复合模冲压,这样有利于提高生产效率,模具设计和制造也相对于简单。当所有的参数计算完后,对磨具的装配方案,对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行了分析。 在设计过程中除了设计说明书外,还包括模具的装配图,非标准零件的零件图,工件的加工工艺卡片,工艺规程卡片,非标准零件的加工工艺过程卡片。 关键词 :复合模 ;冲压 ;设计 of to of is in of to to of of to of to of is to of of In in to 录 1 绪 论 . 1 2 冲裁工件件的工艺分析 . 2 3 确定工艺方案及模具的结构形式 . 3 4 模具总体结构设计 . 4 具类型的选择 . 4 位方式的选择 . 4 料 方式 的选择 . 4 向方式的选择 . 4 5 模具设计工艺计算 . 5 算毛坯尺寸 . 5 样、计算条料宽度及步距的确定 . 5 边值的确定 . 5 料宽度的确定 . 7 料步距的确定 . 7 样 . 8 料利用率的计算 . 8 6 冲裁力的计算 . 11 算冲裁力的公式 . 11 冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力 . 11 冲裁力 . 12 料力 计算 . 12 件 力 计算 . 13 件力 计算 . 13 的冲压力的计算 . 13 7 模具压力中心与计算 . 14 8 冲裁模间隙的确定 . 15 9 冲裁凸模、凹模刃口尺寸的计算 . 17 、凹模刃口尺寸计算的基本原则 . 17 、凹模刃口尺寸的计算 . 18 算凸、凹模刃口的尺寸的计算公式 . 19 裁刃口高度 . 21 曲部分刃口尺寸的计算 . 21 小相对弯曲半径 t . 21 曲部分工作尺寸的计算 . 22 10 主要零部件的设计 . 26 作零件的结构设计 . 26 凹模的设计 . 26 形凸模的设计 . 26 孔凸模设计 . 27 曲凸模的设计 . 27 料部分的设计 . 27 料板的设计 . 27 料弹簧的设计 . 28 位零件的设计 . 29 架及其它零件的设计 . 30 下模座 . 30 柄 . 30 具的闭合高度 . 31 11 模具总装图 . 32 12 压力机的选择 . 33 总 结 . 34 致谢 . 35 参考文献 . 36 附录 1 . 37 附录 2 . 38 附录 3 . 39 附录 4 . 40 附录 5 . 40 1 绪论 1 1 绪论 改革开放以来,随着国民经济的高速发展,工业产品的品种和数量的不断增加,更新换代的不断加快,在现代制造业中,企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展,加快换型,采用柔性化加工,以适应不同用户的需要;另一方面朝着大批量,高效率生产的方向发展,以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益,生产上采取专用设 备生产的方式。模具,做为高效率的生产工具的一种,是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件,具有生产效率高,可实现高速大批量的生产;节约原材料,实现无切屑加工;产品质量稳定,具有良好的互换性;操作简单,对操作人员没有很高的技术要求;利用模具批量生产的零件加工费用低;所加工出的零件与制件可以一次成形,不需进行再加工;能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品; 容易实现生产的自动化的特点。 2 冲裁工件间的工艺分析 2 2 冲裁工件间的工艺分析 如图 示零件图。 生产批量:大批量 ; 材料: 度 2图 件图 该材料,经退火及时效处理,具有较高的强度、硬度,适合做中等强度的零件。 尺寸精度:零件图上的尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可安 确定工件的公差。 经查公差表,各尺寸公差为: 100 350 +0。 30 两个孔的位置公差为: 工件结构形状:工件简单,对称有 利于材料的合理利用,制件需要进行落料、冲孔两道基本工序,尺寸较小。 结论:该制件可以进行冲裁 制件为大批量生产,应重视模具材料和结构的选择,保证磨具的复杂程度和模具的寿命。 3 确定工艺方案及模具的结构形式 3 3 确定工艺方案及模具的结构形式 根据制件的工艺分析,其基本工序有落料、冲孔、两道基本工序,按其先后顺序组合,可得如下几种方案 ; (1) 落料 冲孔;单工序模冲压 (2) 冲孔 落料;单工序模冲压。 (3) 落料 冲孔;复合模冲压 方案 ( 1)( 2) 属于单工序模冲裁 工序冲裁模指在压力机一次行程内 完成一个冲压工序的冲裁模。 由于此制件生产批量大,尺寸又较小 这两种方案生产效率较低,操作也不安全,劳动强度大,故不宜采用。 方案 ( 3) 属于复合冲裁模, 复合冲裁模是指在一次工作行程中,在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。采用复合模冲裁,其模具结构没有单工序模复杂减少了模具的个数,也避免了不同模具间产生的误差,生产效率也很高,又降低的工人的劳动强度,所以此方案最为合适。 根据分析采用方案( 3)复合冲裁。 4 模具总体结构设计 4 4 模具总体结构设计 具类型的选择 由冲压工艺分析可知,采用 复合冲压 ,所以模具类型为 复合 模。 位方式的选择 因为该模具采 用的是条料,控制条料的送进方向采用导料 销 , 有 侧压装置。控制条料的送进步距采用 导正销 定距 。 料 方式 的选择 因为工件料厚为 2对较 薄 ,卸料力 不大 ,故可采 用弹性 料 装置卸料 。 向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,该 复合模 采用 对角 导柱的导向方式。 5 模具设计工艺计算 5 5 模具设计工艺计算 图 寸展开图 算毛坯尺寸 根据图示得:工件的展开尺寸为 00( ,如图 4 2 所示。 比例 1:10 样、计算条料宽度及步距的确定 边值 的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料,称为搭边。 搭边的作用: 补偿剪裁误差、送料步距误差以及补偿因条料与导料之间的间隙所造成的送料歪斜误差。 使凸凹模刃口双边受力,保持条料有一定的刚度,以保证零件质量和送料方便。 搭边的数值:毕业设计(论文) 6 a. 搭边值应合理选择,搭边过大,浪费材料。搭边过小,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲件毛刺,有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口,降低模具寿命。或影响送料工作。 b. 搭边的合理数值就是在保证冲裁件质量、保证模具较长寿命、保证自动送料到位条件下允 许的最小值。 c. 搭边的合理数值主要取决于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等 搭边值通常由经验确定,如表 5列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 表 边 a 和 1a 数值 9(低碳钢 ) 材料厚度 圆件及 r 2t 的工件 矩形工件边长 L 50形工件边长 L 50 r 2t 的工件 工件间 a 侧面 1a 工件间 a 侧面 1a 工件间 a 侧面 1a 2 边值是废料,所以应尽量取小,但过小的搭边值容易挤进凹模,增加刃口磨损 出了低碳钢 的搭边值。 对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数进行适当修正: 中碳钢( 碳 钢( 黄 铜 1 硬 铝 1 黄铜,纯铜 金属(皮革、纤维、纸等) 2 毕业设计(论文) 7 该制件是矩形工件且边长 L50,根据尺寸从表 查出:两制件之间的搭边值 a=,侧搭边值 1a =2.5( 由于该制件的材料是 于低碳钢,所以两制件之间的搭边值为: 取 a=搭边值 取 1a = 条料宽度的确定 计算条料宽度有三种情况需要考虑; a 有侧压装置时条料的宽度。 b 无侧压装置时条料的宽度。 c 有定距侧刃时条料的宽度。 有定距侧刃时条料的宽度 。 有侧压装置的模具,能使条料始终沿着导料板送进。 条料宽度公式: B=( D+2 1a ) 0 公式 ( 中条料宽度偏差上偏差为 0,下偏差为 ,见表 5 3 条料宽度偏差。 D 冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸。 1a 侧搭边值。 见表 查表 料宽度偏差为 据公式 4 1 B=( D+2 1a + ) 0 =( 100+2 条料宽度公差 (条料宽度 B/料厚度 t/ 1 1 2 20 20 30 30 50 5090 90 024 送料步距的确定 送料步距公式: A=D+a 公式 ( 行于送料方向的冲裁件宽度。 毕业设计(论文) 8 a 冲裁件之间的搭边值( 查表 a=据公式 A= D+a = = 样 根据材料经济利用程度,排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种,根据制件在条料上的布置形式,排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。 采用少、无废料排样法,材料利用率高,不但有利于一次冲程获得多个制件,而且可以简化模具结构,降低冲裁力,但是,因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响,所以模具冲裁件的公差等级较低。同时,因模具单面受力(单边切断时),不但会加剧模具的磨损,降低模具的寿 命,而且也直接影响到冲裁件的断面质量。 由于设计的零件是矩形零件,且孔与形状尺寸的要求都不高,所以采用少废料直排法。 料利用率的计算 ( 1S 一个步距内零件的实际面积 0个步距 内所需毛坯面积 料步距 料宽度 冲裁零件的面积为 1S =长 宽 =00=62733(毛坯规格为: 100010000( 送料步距为: A=D+a=送料宽度: B=( D+2 1a + ) 0 =( 100+2上代入( ) %1 0 0%1 0 0 101 0 9 6 2 7 3 3毕业设计(论文) 9 计算出更准确还应该考虑料头与料尾以致裁板时边料消耗情况,此时可用条料(或者整个板料)总利用率0来表示,即 ( ) 1)纵 裁时的条料数为: 1000/B =10000/ 可冲 16 条, 每 条料 件数为: (1000h =( 可冲 9 件, 板料可冲总件数 n 为: n=n =169=151(件 ) 2) 纵裁时的条料数为: 000/B =1000/1 可冲 1 条, 每条件数为: 10000h =( 可冲 95 件, 板料可冲总件数为: n= 21 =95(件) 板料的利用率为: ( ) 整个板料)上实际冲裁的零件数 %10020 00)1 00 0 01 00 06 27 3 31 51(%1 0020 0 0)1 0 0 0 01 0 0 06 2 7 3 395(%1 0 020业设计(论文) 10 料(或板料的)长度 料(或板料的)宽度 2S 个零件的实际面积 横裁和纵裁的材料利用率一样,该零件采用裁法。 6 冲裁力的计算 11 6 冲裁力的计算 算冲裁力的公式 计算冲裁力是为了选择合适的压力机的主要依据,也是模具强度、刚度设计校核时所必需的数据。设计模具和检验模具的强度,压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力,以适宜冲裁的要求。 ( 1)公式计算法: 普通平刃口凸、凹冲裁模,其冲裁力 F 一般可以按下式计算: F= 公式 ( 式中 , 裁力( N) 材料抗剪强度,见附表( L 冲裁 轮廓 周边总长( t 材料厚度( ; 系数 K 是考虑到冲裁模刃口的磨损,凸模与凹模间隙之波动(数值的变化或分布不均),润滑情况,材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数 般取 一般情况下,材料的抗拉强度 ,所以,也可通过抗拉强度来计算冲裁力:( 2) 图标计算法: 因为冲裁力的 F 的大小取决于冲裁内外周边的总长度、材料的厚度和长度和材料的抗拉强度,可以按照下列进行计算:1公式 (式中, L 冲裁件承受剪切的周边长度( t 冲裁件的厚度( b 材料的抗拉强度( 1f 系数,取决于材料的屈服比,一般 1f 为 冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力 由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。总的冲裁力包括 F 总冲压力。 毕业设计(论文) 12 总冲裁力。 卸料力 推料力。 顶件力 根据金属冲压材料的力学性能设计手册查出 抗剪强度为 =304373( 取 =343(冲裁力 1+ 公式 ( 落料时的冲裁力。 冲孔时的冲裁力 . 落料时的周边长度为: ( = 根据公式 5 5 落料冲裁力: 43 =) 冲孔时的周边长度为: d=25= 冲孔冲裁力 43 =) 总冲裁力: 1+466690(N) 表 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/ 、铝合金 纯铜,黄铜 于表中的数据,强度高的材料取小值,反之取大值。 料力 计算 卸 公式 ( 卸料力系数。 查表 6 5 得卸k 卸k 业设计(论文) 13 根据公式 5 8 卸 466690 ) 件 力 计算 公式 ( 推料力系数。 查表 6 5 得 据公式 5 9 466690 =80667(N) 件力 计算 顶 公 式 ( 顶件力系数。 查表 6 5 得 K 顶 根据公式 6 1 466690 =64001(N) 的冲压力的计算 根据模具结构总的冲压力: F=Q+=Q+1466690+0667+64001 =1684692( N) =N) 根据总的冲压力及冲压设备的参数,初选压力机为: 双柱可倾压力机具压力中心与计算 14 7 模具压力中心与计算 因冲裁件尺寸较小,冲裁力不大,且选用了双柱导柱式模架,估计压力中心是在模架的中心,不会超出模柄端面之外,因此不必详细的计算压力中心的位置。8 冲裁模间隙的确定 15 8 冲裁模间隙的确定 设计模具时一定要选择合理的间隙,以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求,所需冲裁力小、模具寿命高,但分别从质量,冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值,只是彼此接 近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙,只要间隙在这个范围内,就可以冲出良好的制件,这个范围的最小值称为最小合理间隙 (最大值称为最大合理间隙 (考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大,故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响,此外,冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中,凸模与被冲的孔之间,凹模与落料件之间均有摩擦,间隙越小,模具作用的压应力越大, 摩擦也越严重,而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小,并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制,虽然提高了模具寿命而,但出现间隙不均匀。因此,冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。确定合理间隙值有以下几种方法: ( 1) 理论确定法 理论确定法确定合理的间隙值是根据凸、凹模产生的裂纹相互重合的原则进行计算的: 20式中 00h/即光亮带的相对宽度 , (2)查表确定法 : 在实际生产中 ,合理间隙的数值是实验方法所制定的表格来确定 毕业设计(论文) 16 表 冲裁模初始 双面 间隙 Z(材料 厚度 08、 10、 35、 0960、 50 65于 小间隙 60 3)经验确定法: 根据多年研究与使用决定间隙数值可按要求分类,其 值可用下列公式计算: 软材料(如铜,铝等): 为 为 为 为 曲凸模的设计 弯曲凸模选用直通式,采用线切割加工方法。弯曲凸模与凸模固定板采用H7/合。长度与外形凸模的长度相等,等于 45凸模材料应选 处理 5660孔凸模与弯曲凸模之间有一定的间隙。为了保证间隙合理,弯曲凸模的宽度取 16 料部分的设计 料板的设计 本模具的卸料板不仅有卸料作用,还具有用外形凸模导向,对内孔凸模起保护作用,卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相同,卸料 板的厚度按表 10 5选择,卸料板厚度为 6料板与 2 料板采用 45 钢制造,热处理淬火硬度 4045 毕业设计(论文) 28 表 固定卸料板厚度 冲件厚度 t 卸料板宽度 200 6 8 10 12 8 10 12 14 8 10 12 14 16 料弹簧的设计 在冲裁模卸料与出件装置中,常用的元件是弹簧和橡胶,考虑本模 具的结构,该模具采用的弹性元件为弹簧。 1、弹簧的选择与计算 在卸料装置中,常用的弹簧是圆柱螺旋压缩弹簧。这种弹簧已标准化( 1980),设计时根基所要求的压缩量和生产的压力按标准选用即可。 ( 1)卸料弹簧的选择原则 a、为保证 卸料正常工作,在非状态下,弹簧应该预压,其与压力应大于等于单个弹簧承受的卸料力,即 x/n 公式 ( 式中 弹簧 的预压力, N; 卸料力, N; N 弹簧根数。 b、弹簧的极限压缩量应大于或等于弹簧工作时的总压缩量,即
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本文标题:汽车稳定杆卡子零件的冲压复合模具设计【优秀机械毕业设计论文A4138】
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