某型錐形蓋沖壓工藝及其模具設計【2套】【說明書+CAD】
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前 言 模具是現(xiàn)代化的生產(chǎn)重要工藝裝備,在國民經(jīng)濟的各個部門都越來越多地依模具來進行生產(chǎn)加工,越來越引起人們的重視,模具也趨向標準化。 隨著模具的迅速發(fā)展,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設備。這次畢業(yè)設計是在學習完所有機械課程的基礎上進行的,是對我綜合能力的考核,是對我所學知識的綜合運用,也是對我所學知識的回顧與檢查。 本設計主要分為兩部分,一部分是對錐形蓋進行沖壓工藝分析與計算,一部分是對錐形蓋進行模具設計。 首先,先對零件進行工藝分析與計算,其中包含工藝分析與設計方案的確定,確定排樣,計算沖裁力與選擇沖壓設備等。 其次,對錐形蓋進行模具設計,其中主要是模具主要零部件的設計與計算與模具的裝配。在進行模具設計時,根據(jù)零件的形狀并結(jié)合手冊循序漸進的進行模具設計。這次模具設計是對以前所學知識的一次實踐。由于我沒有實踐經(jīng)驗所以很多東西都要依靠手冊。包括數(shù)據(jù)的選取和工藝性的確定。模具設計包括模具工作零件、定位零件、卸料及推件零件、導向零件和連接固定零件的設計。在設計時要使用到AUTOCAD2007,這類計算機輔助設計軟件對于提高設計的速度和質(zhì)量很有幫助,這也是當今模具行業(yè)發(fā)展的選擇。 在近三個月的設計中,為了更好地完成任務,期間還到工廠進行了實習,參觀了沖壓模具的生產(chǎn)加工過程,這加強了我們的感性認識,更有利于我們完成模具設計。 對于本次畢業(yè)設計,應該要達到以下目的: 綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產(chǎn)實際知識,進行一次冷沖壓模設計的實際訓練,從而提高我們的獨立工作能力。 鞏固復習四年以來所學的各門學科的知識,以致能融會貫通,進一步了解從模具設計到模具制造的整個工藝流程。 掌握模具設計的基本技能,如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊,熟悉標準和規(guī)范等。 本次設計是在周愛嬌老師認真、耐心的指導和同學們的幫助、交流下,對模具的經(jīng)濟性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標下進行全面、仔細的分析下而進行設計的。在此,我對他們表示衷心的感謝。 沖模是模具設計與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強的實踐性和綜合性,通過學習這門課程,使我對沖壓模具有了新的認識,從中也學到了不少知識,激發(fā)了我對沖壓模具的愛好。 由于本人水平有限,缺乏實踐經(jīng)驗,所以在設計中難免產(chǎn)生不足和錯誤,望各位老師批評和指正,以使我的畢業(yè)設計做到合理,同時也為我走出校門步入社會打下堅實的基礎。 1 沖壓工藝性分析和方案的確定 1.1 零件工藝性分析 工件錐形蓋為圖1所示的拉深件,材料08鋼,材料厚度0.5mm,大批量生產(chǎn)。 圖1 工件圖 其工藝性分析內(nèi)容如下: 1.1.1 材料分析 08鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,屬于深拉深級別鋼,具有良好的拉深成形性能。 1.1.2 結(jié)構(gòu)分析 該零件屬于旋轉(zhuǎn)體帶有凸緣的錐形件,是結(jié)構(gòu)簡單帶一個階梯的軸對稱曲面形狀拉深件,其形狀、尺寸符合工藝性要求,所以該零件沖壓工藝性較好。零件凸緣上均布著六個?4的小孔和底孔?18,為了保證孔的位置準確和精度,其加工放在拉深結(jié)束后沖裁。此外,零件口部圓角半徑均為R1,滿足拉深件口部圓角半徑大于或等于兩倍料厚的要求。 1.13 精度分析 零件上尺寸均為未注公差尺寸,普通拉深即可達到零件的精度要求,選精度等級為IT12,工件的所有未注明公差均由文獻[1]表2.10查得。 1.2 工藝方案的確定 零件的生產(chǎn)包括落料、拉深、切邊、沖孔等工序,其總體工藝過程有以下幾種: 方案一:先落料,然后拉深,再沖孔,最后切邊。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二:先落料拉深復合,后沖孔切邊復合。采用復合模生產(chǎn)。 方案三:采用級進?;蚨喙の蛔詣訅毫C上生產(chǎn)。 其中,方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,但需要四副單工序模,成本高而生產(chǎn)效率低,難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二需要兩副復合模,結(jié)構(gòu)復雜,制造難度加大,成本高,但工件的相對位置精度及生產(chǎn)效率都較高,滿足大批量生產(chǎn)要求,工件精度也能滿足要求,操作方便。方案三中的級進模比單工序模生產(chǎn)率高,減少了模具和設備的數(shù)量,工件精度較高,便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件,用簡單?;驈秃夏_制有困難時,可用級進模逐步?jīng)_出。但級進模輪廓尺寸較大,制造較復雜,成本較高,一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 通過對上述三種方案的分析比較,該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 2 模具總體設計 2.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知,采用復合模沖壓。 因為倒裝式復合模結(jié)構(gòu)簡單,可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件卸件可靠,便于操作,并為機械化出件提供了有利條件,應用十分廣泛,所以模具類型為倒裝式復合模。 2.2 操作與定位方式 2.2.1 操作方式 零件的生產(chǎn)批量較大,但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式,也能滿足生產(chǎn)要求,這樣就可以降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟效益。 2.2.2 定位方式 因為該模具采用的是條料,控制條料的送進方向采用兩個固定擋料銷導料,無側(cè)壓裝置??刂茥l料的送進步距采用固定擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量,可以靠操作工目測來定。 2.3 卸料、出件方式 2.3.1 卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較: 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大,單邊間隙?。?.2~0.5)t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用,主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用,沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇(0.1~0.2)t,若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時,二者的配合間隙應小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復合模的卸料裝置。 工件平直度較高,料厚為0.5mm相對較薄,卸料力不大,因為彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便,操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài),且彈性卸料板對工件施加的是柔性力,不會損傷工件表面,故可采用彈性卸料。 2.3.2 出件方式 對于復合模生產(chǎn),應采用上出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 2.4 確定送料方式 因選用的沖壓設備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B大于送料方向的凹模長度L故采用縱向送料方式,即由前向后送料。 2.5 確定導向方式 方案一:采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上,所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?;蚩v向送料的落料模、復合模。 方案二:采用后側(cè)導柱模架。由于前面和左、右不受限制,送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側(cè),工作時,偏心距會造成導套導柱單邊磨損,嚴重影響模具使用壽命,且不能使用浮動模柄。 方案三:四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件,以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。 方案四:中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上,導向平穩(wěn)、準確。單只能一個方向送料。 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式,為提高模具壽命和工件質(zhì)量,該復合模采用后側(cè)導柱的導向方式,即方案二最佳。 3 零件的工藝計算 3.1 拉深工藝計算 零件材料厚度為0.5mm,比較小,所以所有計算以毛坯直徑為準。 3.1.1 確定零件修邊余量 零件的凸緣相對直徑 dFd=8632=2.69 式中 dF-凸緣直徑;d-錐形件中徑。 查文獻[1]表4.8得修邊余量?h=2.2mm, 所以,修正后拉深件凸緣的直徑應為 (86+2×2.2)mm=90.4mm。 3.1.2 確定坯料尺寸D 按照“拉深前毛坯面積等于拉深后工件面積”的原則,查文獻[1]表4.13得到以下表面積F的計算公式: F1=πd124=π×3224mm2=803.84mm2 S2=h22+c2=16-62+60-3222mm=17.21mm F2=πS2d2+d12=π×17.2×60+322mm2=2485.09mm2 F3=π4d3-2r2-d22=π470-2×12-8×12mm2=341.51mm2 F4=π42πrd3-2r+8r2=π4×2π×170-2×1+8×12mm2=341.51mm2 F5=πd3h5=π×70×6-2mm2=879.20mm2 F6=π42πrd3+2r-8r2=π4×2π×170+2×1-8×12mm2=348.67mm2 F7=π4d42-d3+2r2=π490.42-70+2×12mm2=2345.71mm2 F=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67+2345.71mm2=8007.85mm2 D=4Fπ=4×8007.85πmm≈101mm 其中零件凸緣部分的表面積為 F凸=F7=2345.71mm2, 零件除去凸緣部分的表面積為 F‘=F1+F2+F3+F4+F5+F6=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67mm2=5662.14mm2。 3.1.3 判定能否一次拉深成形 因為零件為帶一個階梯的錐形件,所以首先要判定錐形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相對厚度 tD×100%=0.5101×100%=0.50% 式中 t-柸料厚度;D-柸料尺寸。 零件的相對高度 hd=16-632≈0.3 式中 h-錐形件部分的高度;d-錐底直徑。 查文獻[1]表4.61得hd≤0.25~0.3,符合淺錐形件拉深的條件,所以零件的錐形部分能一次拉深成形。 又因為零件帶一個階梯,所以要判定階梯形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相對厚度 tD×100%=0.5101×100%=0.50%, 零件的相對高度 h?d=16?32=0.5 式中 h-工件高度;d-錐底直徑。 查文獻[1]表4.28得拉深次數(shù)為1次,所以零件的階梯形部分能一次拉深成形。 通過以上兩次判定可以確定零件可以一次拉深成形。 3.1.4 拉深系數(shù) m=dD=32101=0.317 式中 d-錐底直徑;D-柸料尺寸。 3.1.5 判定是否用壓邊圈或拉深筋 由于拉深時,毛坯的變形程度不大,拉深后回彈較大,為減小回彈常使用帶平面邊圈或拉深筋的拉深模。 因為零件的坯料相對厚度 tD×100%=0.5101×100%=0.50%, 拉深系度 m=dD=32101=0.317, 查文獻[1]表4.31得零件可以用壓邊圈。 3.2 落料拉深復合模工藝計算 3.2.1 落料凸、凹模刃口尺寸 根據(jù)零件形狀特點,刃口尺寸計算采用分開制造法。落料尺寸為?101-0.3+0.3mm,落料凹模刃口尺寸計算如下。 查文獻[1]表2.36得該零件沖裁凸、凹模最小間隙Ζmin=0.040mm,最大間隙Ζmax=0.060mm,查文獻[3]表3-6凸模制造公差δT=0.02mm,凹模制造公差δA=0.03mm。將上述各值代入δT+δA≤Ζmax-Ζmin校驗是否成立。經(jīng)校驗,不等式不成立。又因為凸、凹模制造公差為 δT≤0.4Ζmax-Ζmin=0.4×0.060-0.040mm=0.008mm, δT≤0.6Ζmax-Ζmin=0.6×0.060-0.040mm=0.012mm, 重新取δT=0.008mm,δA=0.012mm,所以可按凸、凹模制造基本公式計算工作零件刃口尺寸凹模刃口尺寸 DA=Dmax-ΧΔ 0+δA=101.3-1×0.6 0+0.012mm=100.7 0+0.012mm 凸模刃口尺寸 DT=DA-Ζmin-δT 0=100.7-0.040-0.008 0mm=100.66-0.008 0mm 3.2.2 拉深凸、凹模尺寸計算 拉深后零件標注內(nèi)形尺寸的直徑為70-0.3+0.3mm,由公式 Z=tmax+nt 確定拉深凸、凹模間隙值,查文獻[1]表4.52得間隙系數(shù)n=0.2,所以拉深凸、凹模間隙值Z=0.5+0.2×0.5mm=0.51mm, 則拉深凹模 DA=dmin+0.4?+Z 0+δA=69.7+0.4×0.6+0.51 0+0.03mm=70.45 0+0.03mm 拉深凸模 DT=dmin+0.4?-δT 0=69.7+0.4×0.6-0.03 0mm=69.94-0.03 0mm 3.2.3 排樣設計與計算 1、 排樣方式的選擇 方案一:有廢料排樣 沿沖件外形沖裁,在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證,因此沖件精度高,模具壽命高,但材料利用率低。 方案二:少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響,沖件質(zhì)量差,模具壽命較方案一低,但材料利用率稍高,沖模結(jié)構(gòu)簡單。 方案三:無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些,但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較,綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量,該沖件的排樣方式選擇方案一為佳??紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 2、 排樣計算 因為零件采用單直排排樣方式,所以查文獻[3]表3-14得零件間的搭邊值為1mm,零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為1.2mm,由于模具采用無側(cè)壓裝置的導料板結(jié)構(gòu),則條料上零件的步距為101+1mm=102mm,條料的寬度應為 B=(Dmax+2a+Z)-? 0=(101.3+2×1.2+0.5)-0.6 0mm=104.2-0.6 0mm 式中 Dmax-條料寬度方向沖裁件的最大尺寸;a-側(cè)搭邊值;?-條料寬度的單向(負向)偏差;Z-導料板與最寬條料之間的間隙。 查文獻[2]表3-1選用規(guī)格為0.5mm×650mm×1300mm的板料,計算裁料方式如下 采用縱裁時: 每板的條數(shù) n1=650/104.2=6條 每條的工件數(shù) n2=1300/102=12件 每板的工件數(shù) n=n1×n2=6×12=72個 材料利用率為: η=nA1BL×100%=72×π×10122/650×1300×100%=68.27% 式中 n- 一張條料上的沖裁件總數(shù)目;A1- 一個沖裁件的實際面積;B-條料寬度;L-條料長度。 采用橫裁時: 每板的條數(shù): n1=1300/104.2=12條 每條的工件數(shù): n2=650/102=6件 每板的工件數(shù): n=n1×n2=12×6=72個 材料利用率: η=72×π×10122/650×1300×100%=68.27% 經(jīng)計算橫裁.縱裁時板料利用率相同都為68.27%,為了便于工人的操作,選用第一種裁法。排樣圖如圖2所示。 圖2 排樣圖 3.2.4 力的計算 模具為落料拉深復合模,動作順序是先落料后拉深,現(xiàn)分別計算落料力FZ、拉深力F拉、和壓邊力F壓。 F=ΚLtτ=1.3×π×101×0.5×300N=61813.67N≈62kN 式中 F-沖裁力;L-沖裁周邊長度;t-材料厚度;Κ-系數(shù),一般取1.3。 卸料力:FX=KXF=0.05×62kN≈3kN 頂件力:FD=KDF=0.08×62kN≈5kN 推件力:FT=nKTF=16×0.063×62kN≈62.5kN n=ht=80.5=16 式中 F-沖裁力;n-同時梗塞在凹模內(nèi)的廢料數(shù);h-凹模洞口的直壁高度,取8mm;t-材料厚度;KX、KD、KT-卸料力、頂件力、推件力系數(shù),查文獻[1]表2.32所得。 因為零件采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁,所以 FZ=F+FX+FD=62+3+5kN=70kN F拉=πdhtσbKF=π×32×0.5×380×1.21N=23112.07N≈23kN 式中 dh-錐頂直徑;t-材料厚度;σb-材料強度極限,查文獻[2]表3-10,取380MPa;KF-系數(shù),查文獻[1]表4.38得1.21 F壓=Ap=π×90.422-π×7022×3N=7709.85N≈8kN 式中 A-開始拉深時的壓邊面積;p-單位壓邊力,查文獻[1]表4.47,取3MPa。 因為拉深力與壓邊力的和小于落料力,即 F拉+F壓=23+8kN=31kN壓縮包目錄 | 預覽區(qū) |
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