膜片弹簧的冲压工艺及模具设计【4张CAD图纸和说明书】
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膜片
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目 录
第一章 绪论 1
1.1冲压模具的现状与发展趋势 1
1.1.1我国模具技术的现状 1
1.1.2未来冲压模具制造技术发展趋势 2
1.2课题研究的理论依据 4
1.3课题的国内外研究状况 4
1.4课题研究的主要内容 5
第二章 冲压成型工艺分析和工艺方案的确定 6
2.1 冲压的基本工序分类及模具类型的选择 6
2.2 冲模设计与制造的程序 6
2.3 冲压工艺编制与冲模设计的步骤和内容 7
2.3.1 冲压工艺编制 7
2.3.2 冲模设计 8
2.3.3冲模制造工艺的选择 10
2.4设计任务 10
2.5工件的工艺分析 10
2.6工艺方案的确定 11
2.7模具结构方案的确定 13
2.8小结 13
第三章 落料冲孔模工艺计算及模具结构设计 14
3.1排样设计与计算 14
3.2 冲裁力计算 15
3.3压力机选择 15
3.3.1冲压设备的选择原则 15
3.3.2选择压力机及压力机参数 16
3.4 确定模具压力中心 16
3.5凸、凹模刃口尺寸计算 17
3.5.1刃口尺寸计算的一般原则 17
3.5.2刃口尺寸计算方法 17
3.5.3落料-冲孔模刃口尺寸的计算 17
3.6确定凹模外形尺寸，选择标准 18
3.7冲模结构设计 19
3.7.1装配图 19
3.7.2模具结构型式分析 20
3.7.3模具主要零部件的结构和设计 20
3.7.4模具的工作过程 22
3.8小结 22
第四章 冲槽模工艺计算及模具结构设计 23
4.1冲裁力计算 23
4.2压力机选择 23
4.2.1冲压设备的选择原则 23
4.2.2选择压力机及压力机参数 24
4.3 确定模具压力中心 24
4.4 凸、凹模刃口尺寸计算 24
4.4.1刃口尺寸计算的一般原则 24
4.4.2刃口尺寸计算方法 25
4.5 确定凹模外形尺寸，选择标准 25
4.6冲模结构设计 26
4.6.1装配图 26
4.6.2模具结构型式分析 26
4.6.3模具主要零部件的结构和设计 27
4.6.4模具的工作过程 28
4.7小结 28
第五章 冲压模具工件的机械加工 29
5.1冲压工作零件的技术要求 29
5.2冲模工作零件的热处理 29
5.3冲模工作零件机械加工工艺过程 29
5.3.1凸模加工工艺工程 29
5.3.2凹模加工工艺过程 29
5.4小结 30
第六章 模具装配 31
6.1冲模装配 31
6.2冲模的安装 32
6.3小结 32
第七章 结论 33
参考文献 34
致谢 35
第一章 绪论
1.1冲压模具的现状与发展趋势
1.1.1我国模具技术的现状
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷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现已有几千家。[1]
随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现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企业的生存空间。
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。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，但许多方面与工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。[5]
我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%~80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。
中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。[12]
1.1.2未来冲压模具制造技术发展趋势
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”、
“价格低廉的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：
1)全面推广CAD/CAM/CAE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，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。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。
- 内容简介：
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级进模设计的低成本知识库系统框架SKUMARA,RSINGHBADEPARTMENTOFMECHANICALENGINEERING,HINDUCOLLEGEOFENGINEERING,SONEPAT,HARYANA,INDIABDEPARTMENTOFMECHANICALENGINEERING,CRSTATECOLLEGEOFENGINEERING,MURTHAL,HARYANA,INDIA摘要本文提出一种级进模设计的低成本的知识库系统框架。建立这个系统的目的是把级进模设计的主要活动部件划分成不同的模块。每个模块设计通过用户界面与用户互动形式。文中详细阐述了知识库系统模块程序。系统中的每个模块通过AUTOLISP语言编码装载到AUTOCAD的快捷区域。这种设置更利于设计过程中的建模并且可以在PC/AT。经测试，每个模块的建立可以快捷地提示在用户的工作区域内。一个重要模块DIEGAGE是为模具测量装置的选择而设计的。该模块可以输出前间隔装置。后间隔装置以及模具测量装置间距的优化尺寸。一个例子说明了所开发模块DIEGAGE的有用性。提出的系统框架可以灵活地适应每个模块新获得的内容。该系统框架能够为中小型的企业可以负担得起。关键字知识库系统框架，级进模设计，模具测量装置。1引言级进模由于它的高生产力，高精密度和相对低经济费用在大规模金属板的生产中用途广泛。级进模设计是复杂和专业的设计过程1。级进模生产产品的不同的本质要求其具有高级知识的设计师，他可能经过几年实践经验才能达到设计师的水平。想要设计一个级进模要考虑全局的发展，模具的组分和模具材料的选择和辅助部件的设计，选择部件和模具制造是主要的工作23。完成这些任务要求有专门的技术，还要进行大量沉闷漫长的手工操作，这不仅浪费时间而且比较容易出差错。并且模具设计专家在获取的知识的时间内经常不是在一家公司里工作。每当专家退休或离开公司，他的设计就暂停了。目前，大多数计算机辅助的模具设计系统已经达到了可以提供画面的协助和主要简单演算的阶段。所以一种先进的系统是级进模设计所需要的。本文为级进模设计提出一个低成本的知识库系统KBS框架。这种方法充分的描述了不同的KBS模块的框架。提出的KBS发展方案是更加容易实施。2级进模设计中关于开发KBS模块的基本的考虑因素1113对开发级进模设计KBS介绍如下1辨别重要的级进模设计活动。并且清楚地决定这样任务是否是在建立知识库系统是可实行的；2着重学习每个活动部件设计的经济可行性和专业化；3级进模的设计过程和辨别各种各样的模块使用，用知识库系统模块的形式来使用元件逻辑计划的知识库系统模件框架；4为每个模块开发功能目标；5处理每个模型的模具设计功能目标，为每个模块选择适当的硬件，硬件的选择取决于内存要求、处理速度和需要的配置和选择一种适当的计算机语言；6分析重要的各种因素，以介绍的形式在知识库系统结构的每个模块上和应用专业数据领域、事务有目的的做决定；7推荐为每个模块的制造构筑生产惯例8用从级进模的设计专家那里获取的领域知识进行每个模块核实和测试；9辨认适当的知识表达技术，并利用已获取的知识为每个模块编制的适当的辨认的语言；10确认和评估知识库系统的实施。记住上述考虑，为级进模的设计和修建KBS模块开发一个知识库系统框架。3级进模设计中知识库系统模块的开发程序开发级进模设计知识库系统模块方法概要地显示在图1。在以下段是每步的的简要说明。模具设计专家为每个模块的证明生产惯例获取知识以领域数据、事实、评断、经验主义的规则、专家意见，规则等不同的模块对象的形式。为级进模设计过程辨认每个模块为每个模块构筑生产惯例为每个模块程序化生产惯例适当的硬件和计算机语言的证明知识库的建筑选择搜索策略准备用户界面图1级进模设计和KBS模块的发展的做法31知识的来源为级进模的每个模块设计的知识可能是出版或未出版的，分析的或者经验得出的，这些知识的来源各种各样，包括从熟练的级进模设计师、车间工程师、手册、专题论文、研究学报、编目和工业小册子等。从书中得到的信息不是总能应用于实践。通过工业小册子得到的信息是通过书中获得的学术上的知识和实际的应用，从工业专家那里获得的是经验的知识之间的知识。获取知识的过程是从模具设计专家那里，并向专家提出几个典型的问题，让专家通过解答谈话。在口头分析期间，专家需要解释做出了一个决定的原因。32生产规则构成生产最佳的手段是利用今天的专家为设计人员解决问题。生产惯例的句法是如果情况然后行动有时称LHS的生产惯例的情况左边包含一个或更多情况，而行动部分，有时称RHS右边包含一个或更多行动。33生产的确认必须通过从模具设计专家提出经验的“如果”状况再确认为每个模块构筑生产惯例，然后继续“如果然后”。34生产序列生产惯例以无特定结构任意或构造的方式安排知识库框架的每个模块。在后一种情况下，因为他们否定了以某一等级制度的设计方式，规则倾向于更加简单和更加简要的方式。35适当的硬件和计算机语言的证明以内存要求、处理速度和需要的配置为基础选择适当的硬件元素。今天，因为它开始便宜乐，大多KBS模块在PC/AT得到发展。早期的知识库系统在从FORTRAN获得的语言接口。然后输出面向对象的语言例如KEE,OPS,PROLOG,TURBOPROLOG和LISP。开发了人工智能系统具体地。LISP和PROLOG是应用广泛知识库系统。然而，当处理介入图解信息时的，LISP和PROLOG语言的用户遇到困难。为此，AUTOCAD和AUTOLISP为级进模设计发展了更加强大的知识库系统。36知识库的构筑知识库包含领域知识，以生产惯例的形式表达，“如果然后”知识库系统的部分。为解决问题进行推断机制操作。规则和知识库由推断机制一起连接。用户输入信息给推断方法提供教导信息。并且什么过程从知识库是需要的。37搜索策略选择当搜寻解答到级进模的设计问题时，一般使用两种战略叫做正向链结和反向链结。正向链结是一种很好的技术，当所有在多数道路从任何一个最初或中间状态立即时聚合或几个目标状态。反向链结是使用的一种高效率的技术，是在一种或几种初始状态的许多目标状态中的任一种。38用户界面准备知识库系统模块应该是具有交互式的本质。用户界面的目的在每个模块的发展是双重的1使用户输入根本金属板组分数据；2为用户受益显示最优方案选择。在适当的阶段由闪动的AUTOCAD提示完成对用户在咨询期间整理数据项。敬告消息或项目同样在计算机屏幕上闪动，否定相关的生产惯例。上述做法为三个次级模块被运用了FGAGE、一个重要模块提出的框架DIEGAGE的即BGAGE和DISTGAGE的发展。4为级进模设计提议的KBS结构为级进模设计提议的KBS结构的有关描述见图表1。用KBS模块选择模具类型选择级进模模具用KBS模块计划进程用KBS模块鉴别操作顺序用KBS模块决定工序顺序使用双智能ACAD和ALISP为求解单排最佳的定位用KBS模块设计/选择脱模机用KBS模块设计/选择冲孔用KBS模块设计/选择模具计数器用KBS模块设计模具垫块用KBS模块设计冲模板、脱模板、上垫板用KBS模块设计/选择模具止转销用KBS模块选择标准件、螺钉、销钉、导套建立板料的总体布置，模具构成和模具附件使用AUTOCAD进行模具装配。用KBS模块选择模具结构件和模具附件用户输入金属板零件数据用KBS设计/选择脱模机弹簧用KBS设计/选择导正销用KBS模块检查零件设计用KBS模块设计/选择模具设备用KBS模块选择压力用户界面表41为级进模设计提议的KBS结构的有关描述在AUTOLISP中用模块化程序编成代码嵌套于AUTOCAD的快速界面。用户用组织上的模块通过用户使用界面输入零件数据相互作用的。KBS模块是为了检查零件的设计，检查金属板组织成分的设计特征，是出自于专业化生产观。这种检查有利于降低生产中的缺陷和选择好材质的材料。这种模块的知识库系统有检查和给建议的特点。比如设计特征有孔，凸台，内轮廓，外轮廓，切口，凹口，轮毂，圆环，槽，弯曲等等，都有很好的实践规则为依据。KBS模块为模具类型的选择，鉴定模具生产有保障的产品类型都用最佳的方法。大规模的生产要求适度的和有承受最佳操作包括于零件生产中。这种模块鉴别级进模能承受的金属板材料，从专业化生产观来检查零件的设计和级进模的验证，坯料模型的设计进程，求解单排的最佳定位，使用双智能AUTOCAD和AUTOLISP的联接。KBS模块的计划进程和顺序鉴别专业化生产操作和它们的操作顺序。级进模的几个工序的鉴别是以其他模块为框架的，这是为了判断级进模的几个工序的命令。KBS模块是为了选择最初的求解压力和显示最小强度要求在必要的金属板操作运行中，是为了鉴别最合适的使用压力的基本原理是固定不变的，是为了每一个依次待选压力机的操作价值。模具构件的类型和它们的尺寸都是有利于使用KBS模块选择模座，脱模板，冲孔模板，固定板，脱模机，冲孔，导料板，模具计数器，模具止转销，模具套，级进模紧固件，选择脱模弹簧负载，弹簧数量，弹簧大小决定了使用KBS模块开发的这个目的。计算弹簧的数量和弹簧的大小的主要因素是脱模力，板料厚度和板料的材质。为了在每个工序设置和找出准确地脱模位置，导正销，模具计数器和模具止转销都是使用KBS模块经过选择地。级进模所有KBS模块地输出是保存在不同的文件夹中。保存在这些文件夹中的数据利用于建模中板料的总体布置，模具的构件，模具的附件，和使用AUTOCAD和AUTOLISP的联接使模具装配的过程变得简单。模块中选择模具材料会使模具构件鉴别合适的模具材料和模具附件通过使用KBS路径。这些模块依靠各种因素提高了产品规则结构，比如超前的操作，工作部分的材质，生产率和质量，准确度和生产要求，压力和压力机的使用，包括模具类型和技术条件，模具的设计，模具安装的准确性和规范性，模具材料的最新利用性，材料的特性，包括材料的抗磨损力，抗高温和抗变形力，并且容易配合不论什么机构，什么样的热处理和什么样的场地。已提议的KBS模块结构程序是借助于程序的描述来开发的。4总结当前工作已经考虑并且分析了修建KBS是级进模设计的基本元素。传统级进模设计的主要活动是模块的形式的辨认。为级进模设计提出了一种低成本的的KBS框架。在相当程度解释了KBS模块的发展。同样运用了FGAGE三个次级模块、一个主要模块提出的框架DIEGAGE即BGAGE和DISTGAGE的发展。每个模块规则编码成AUTOLISP语言并且装载入AUTOCAD快捷区域。这个安排可以管理PC/AT促进连接的设计过程。从模块获得的那些的DIEGAGE发现合理和非常相似于实际的生产方式。级进模设计KBS提出的框架和方法学是能自动化模具设计过程。更新系统能力每个模块知识库系统支持修改，它的修改取决于最近获取的新的模块的知识和加工方法。使用提出的框架，KBS发展的过程使更加容易实施级进模设计变成可能。级进模设计的低成本知识库系统框架在个人计算机就可以实施，即廉价并且对好用。参考文献1HSISMAIL,STCHEN,KKBHON,FEATUREBASEDDESIGNOFPROGRESSIVEPRESSTOOLS,INTJMACHTOOLSMANUF3619963673782YKDVPRASAD,SOMESTUDIESONPROBLEMSASSOCIATEDWITHAUTOMATEDDESIGNOFCUTTINGDIESFORSHEETMETAL,PHDTHESIS,DEPARTMENTOFMECHANICALENGINEERING,IIT,BOMBAY,INDIA,19923BTCHEOK,KYFOONG,ANINTELLIGENTPLANNINGAIDFORTHEDESIGNOFPROGRESSIVEDIES,PROCINSTMECHENG210199525354RSINGH,GSSEKHON,ANEXPERTSYSTEMFORSELECTIONOFDIECOMPONENTSFORTHESHEETMETALOPERATION,INPROCEEDINGSOFTHEFIFTHINTERNATIONALCONFERENCEONSHEETMETALSHEMET1997,810APRIL1997,UNIVERSITYOFULSTER,JORDANSTOWN,NEWTOWNABBAY,NORTHERNIRELAND,PP1051155RMDUFFY,SQIANG,KNOWLEDGEBASEDDESIGNOFPROGRESSIVESTAMPINGDIES,JMATERPROCESSTECHNOL2819912212276AYCNEE,SOMEASPECTSOFKNOWLEDGEBASEDAPPROACHFORAUTOMATINGPROGRESSIVEMETALSTAMPINGDIEDESIGN,COMPUTIND24199455707RSINGH,ACONTRIBUTIONTOCADOFSTAMPINGLAYOUTSANDINTELLIGENTSELECTIONOFDIECOMPONENTS,PHDTHESIS,DEPARTMENTOFAPPLIEDMECHANICS,IIT,DELHI,INDIA,19998RSINGH,GSSEKHON,ALOWCOSTMODELERFOROPTIMALSTAMPINGLAYOUTSFORSHEETMETALOPERATIONS,INPROCEEDINGSOFTHENINTHINTERNATIONALCONFERENCEONSHEETMETALSHEMET2001,24APRIL2001,KATH
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