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長春理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文題目論證書
指導(dǎo)教師:
姓名:_張文濤_職稱:_副教授_所在部門:_機(jī)電工程學(xué)院_
姓名:________職稱:____ ___所在部門:______________
學(xué)生姓名:_ __ 所在班級(jí):__ __
2011 年 11 月 1 日
4
題目名稱
帶法蘭邊圓筒件拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)
題目類別
設(shè)計(jì)
題目性質(zhì)
結(jié)合科研
題目來源
科研課題
適用專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
所屬學(xué)院、系
機(jī)電工程學(xué)院
地 點(diǎn)
長春理工大學(xué)3C實(shí)驗(yàn)室
題目內(nèi)容:
1)查閱有關(guān)材料成型技術(shù)、沖壓工藝等資料結(jié)合設(shè)計(jì)題目進(jìn)行文獻(xiàn)綜述
2)帶法蘭邊零件拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)
材料08,厚度:0.8mm,零件形狀與技術(shù)要求見圖紙
3)利用三維CAD軟件進(jìn)行復(fù)合模具裝配仿真,進(jìn)行干涉檢驗(yàn)
具體要求及指標(biāo):
1、認(rèn)真完成文獻(xiàn)綜述及開題報(bào)告,英文準(zhǔn)確無誤;
2、 熟練使用CAD\CAM\CAE軟件進(jìn)行模具,軟件建議使用(CATIA);
3、圖紙要求標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,論文及英文翻譯嚴(yán)格按照學(xué)校有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
題目所涉及的知識(shí)面:
材料成型技術(shù)、沖壓工藝、沖壓模具設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等。
題目類別:請(qǐng)用“√”選擇。
題目性質(zhì):結(jié)合科研、結(jié)合生產(chǎn)、結(jié)合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、結(jié)合社會(huì)實(shí)踐、理論研究、其他。
題目來源:來源于立項(xiàng)課題的題目,請(qǐng)?zhí)顚懻n題名稱及編號(hào)、來源、經(jīng)費(fèi);未立項(xiàng),請(qǐng)?zhí)顚懽詳M。
地點(diǎn):校外地點(diǎn)請(qǐng)?zhí)顚懰谑》荨⒊鞘?、具體單位名稱;校內(nèi)地點(diǎn)請(qǐng)?zhí)顚懰谠合?、?shí)驗(yàn)室名稱。
指導(dǎo)教師對(duì)本題目的研究基礎(chǔ)(指導(dǎo)教師與題目相關(guān)的工作,科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文以及成果等):
參加部、省級(jí)科研多項(xiàng),獲部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)一項(xiàng)、省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二項(xiàng),近年發(fā)表論文如下:
1. 異形凸曲前刀面硬質(zhì)合金插齒刀設(shè)計(jì)模型的研究 《機(jī)械傳動(dòng)》 第29卷 2005年第2期(總第128期) 第1作者
2. 新構(gòu)形硬質(zhì)合金插齒刀制造模型的研究 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第22卷第5期(總第187期) 2005年5月20日出版 第1作者
3. 新構(gòu)形硬質(zhì)合金插齒刀側(cè)刃幾何角度分析 《工具技術(shù)》 2005第6期 第39卷(總第382期) 第1作者
4. 異形凸曲前刀面硬質(zhì)合金插齒刀構(gòu)形誤差分析與仿真 《機(jī)械傳動(dòng)》 第29卷 2005年第5期(總第131期) 第1作者
5. 異形凸曲前刀面硬質(zhì)合金插齒刀制造模型研究與應(yīng)用 《機(jī)械傳動(dòng)》 第30卷 2006年第1期(總第133期) 第1作者等
題目的時(shí)間安排(分階段按實(shí)際教學(xué)周填寫):
第一周—第三周 調(diào)研、查閱拉深沖孔復(fù)合模相關(guān)資料,進(jìn)行文獻(xiàn)綜述,完成英文翻譯
第四周 課題方案論證、開題報(bào)告
第五周—第六周 確定工藝規(guī)程、模具原理設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)
第七周—第十三周 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制草圖
第十四周—第十六周 完成裝配圖、零件圖、及虛擬裝配仿真、干涉檢驗(yàn),撰寫設(shè)計(jì)說明書
第十七周 準(zhǔn)備答辯
經(jīng)費(fèi)使用預(yù)算:
1.調(diào)研、查閱文獻(xiàn)(查新、復(fù)?。?00;
2.上機(jī)100;
3.圖紙,打印,論文裝訂,100.
參考資料與來源:
1. 中國模具設(shè)計(jì)大典
2. 二代龍震工作室編著 出版日期: 2007.3 沖壓模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
3. www.china-machine.com
4. www.fiocos.org
5. 甘永立等.機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ).吉林:吉林人民出版社.2001.2
6. 費(fèi)業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)分析.合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社.2000
7. 龐振基等.精密機(jī)械設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2000.7
8. 周開勤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).第四版.北京.高等教育出版社.1994
9. 吳宗澤等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).第二版.北京.高等教育出版社.1999
主、副導(dǎo)師分工(如聯(lián)合指導(dǎo),請(qǐng)明確填寫主、副導(dǎo)師分工,否則請(qǐng)?zhí)顚憽蔼?dú)立指導(dǎo)”):
獨(dú)立指導(dǎo)
主、副導(dǎo)師簽字:
年 月 日
系審核意見:
系主任簽字:
年 月 日
本論證書由指導(dǎo)教師認(rèn)真填寫、簽字后,交相關(guān)院系。由各系組織審核、題目論證完成后,由各系統(tǒng)一保管,并填寫“系審核意見”。
本論證書待畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文工作結(jié)束后,各學(xué)院按要求歸檔。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目: 法蘭模具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
設(shè)計(jì)時(shí)間
審 閱
XXXX學(xué)校
機(jī)械工程系
目 錄
引言
一、 工藝分析
二、 工藝方案的確定
三、 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
四、 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
五、 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
六、 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
七、 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(一)、 切邊凹模的設(shè)計(jì)
(二)、 切邊凸模的設(shè)計(jì)
(三)、 沖頭凸模的設(shè)計(jì)
(四)、 沖頭固定板的設(shè)計(jì)
八、 模具的總裝配
小結(jié)
參考文獻(xiàn)
摘要
隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展,逐漸由以前手動(dòng)方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設(shè)計(jì)的完成。冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn),是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是,綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí),設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容,掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能,如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料,繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況,從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個(gè)方面綜合考慮,選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全可靠的工藝方案和模具,以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上的各項(xiàng)技術(shù)要求,盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料,繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
1.引言
21世紀(jì)的制造業(yè),正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代,向著以信息為特征的技術(shù)時(shí)代邁進(jìn),即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟(jì)全球化和世界市場一體化加速發(fā)展,不斷加劇了制造商之間的競爭,提出了快速反應(yīng)市場的要求,與之相適應(yīng),制造業(yè)對(duì)柔性自動(dòng)化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強(qiáng)烈。同時(shí),微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展,為柔性自動(dòng)化提供了重要的技術(shù)支撐,工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動(dòng)化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。
1.1 冷沖壓術(shù)的發(fā)展趨勢
美國、德國、日本的汽車工業(yè)如此發(fā)達(dá),得益于其冷沖壓技術(shù)及裝備的領(lǐng)先地位。當(dāng)前的世界冷沖壓技術(shù)及裝備向以下幾個(gè)方面發(fā)展:
冷沖壓設(shè)備自動(dòng)化
根據(jù)不同種類的加工環(huán)境和條件,國外逐步發(fā)展了兩大類汽車車身自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線。
1)單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化?
配置為5-6臺(tái)壓力機(jī),配備拆垛、上下料機(jī)械手,穿梭翻轉(zhuǎn)裝備和碼垛裝置,全線總長約60米,安全性高,沖壓質(zhì)量好。由于工件傳送距離長,工件的上下料換向和雙動(dòng)拉伸必須用工件翻轉(zhuǎn)裝備。這種單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化沖壓技術(shù)的生產(chǎn)節(jié)拍最高為6-9次/分,設(shè)備維修工件量大。?
2)大型多工位壓力機(jī)
八十年代中期,國外沖壓技術(shù)發(fā)展到大型三坐標(biāo)多工位壓力機(jī)自動(dòng)化連續(xù)沖壓,由拆垛機(jī),大型壓力機(jī),三坐標(biāo)工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位組成,生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)16-25次/分。其主要特點(diǎn)是:生產(chǎn)效率高,是手工送料流水線的4-5倍,是單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)生產(chǎn)線的2-3倍;全自動(dòng)化、智能化,整個(gè)多工位壓力機(jī)系統(tǒng)只需2-3人進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)模具更換時(shí),只需輸入要換模具的編號(hào),其余工作自動(dòng)完成,整個(gè)換模時(shí)間只需5分鐘,換模的同時(shí)對(duì)多工位壓力機(jī)運(yùn)行特征作智能化調(diào)整;特別是配有電子三坐標(biāo)送料多工位的壓力機(jī),可以根據(jù)模具隨意調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)路徑和時(shí)間,不僅能沖壓大型覆蓋件,而且能沖壓小型零件。當(dāng)沖壓小型零件時(shí),送料距減短,節(jié)拍提高,通過合理的模具布置,可一次沖壓2-3零件,具有充分的自由度,柔性極強(qiáng)。電子多工位送料壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高,工件處理最優(yōu)化,工件轉(zhuǎn)換迅速,維修量低,診斷性能好,成本低,與現(xiàn)有壓力機(jī)的適應(yīng)性強(qiáng),售后服務(wù)遠(yuǎn)程通訊好。美國的多工位壓力機(jī)基本都采用了電子伺服三坐標(biāo)送料。
高速化復(fù)合化相結(jié)合,提高加工效率 ,提高生產(chǎn)率是永恒的追求目標(biāo),各鍛壓廠家均致力于鍛壓機(jī)械的高速化研究,各鍛壓廠家均致力于鍛壓機(jī)械的高速化研究,在數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)上,主要采用伺服控制的液壓主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來提高壓機(jī)的行程次數(shù)。在追求高速化加工的同時(shí),還必須盡可能縮短生產(chǎn)輔助時(shí)間,以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在數(shù)控壓機(jī)上配備伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三坐標(biāo)上下料裝置,可使沖壓中心實(shí)現(xiàn)高效板材加工。?
將幾種工藝或幾個(gè)工序復(fù)合在一臺(tái)機(jī)床上完成,是當(dāng)前各類機(jī)床大幅壓縮生產(chǎn)輔助時(shí)間,提高生產(chǎn)率的重要技術(shù)途徑,在鍛壓機(jī)械上也得到了成功應(yīng)用,效果十分顯著。如:德國、美國、日本已相繼開發(fā)出激光一步?jīng)_復(fù)合機(jī),將模具沖切與激光切割有機(jī)地結(jié)合起來,工件一次上料即可完成沖孔、沖切、翻邊、淺拉伸、切割等多道工序,最大限度地節(jié)省了輔助時(shí)間,特別適合孔型多而復(fù)雜的面板類工件的加工及多品種小批量板料加工。
1.2 模具技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)特點(diǎn)
模具與壓力機(jī)是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素。先進(jìn)的壓力機(jī)只有配備先進(jìn)的模具,才能充分發(fā)揮作用,取得良好效益。模具的發(fā)展方向?yàn)椋?
充分運(yùn)用IT技術(shù)發(fā)展
模具設(shè)計(jì)、制造用戶對(duì)壓力機(jī)速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求,促進(jìn)了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車兩個(gè)關(guān)鍵部件,汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具,技術(shù)密集,體現(xiàn)當(dāng)代模具技術(shù)水平,是車身制造技術(shù)的重要組成部分。車身模具設(shè)計(jì)和制造約占汽車開發(fā)周期三分之二的時(shí)間,成為汽車換型的主要制約因素。目前世界上汽車的改型換代一般約需48個(gè)月,而美國僅需30個(gè)月,主要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了CAD/CAE/CAM技術(shù)和三維實(shí)體汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。另外,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載體,實(shí)現(xiàn)異地設(shè)計(jì)和異地制造。虛擬制造等IT技術(shù)的應(yīng)用,將推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展。
縮短金屬成型模具的試模時(shí)間
主要發(fā)展液壓高速試驗(yàn)壓力機(jī)和拉伸機(jī)械壓力機(jī),特別是在生產(chǎn)型機(jī)械壓力機(jī)上的模具試驗(yàn)時(shí)間可減少80%,具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機(jī),它配備數(shù)控液壓拉伸墊,具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。
車身制造中的級(jí)進(jìn)沖模發(fā)展迅速
在自動(dòng)沖床上用級(jí)進(jìn)沖裁模或組合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板,或者應(yīng)用于插接件作業(yè),都是眾所周知的沖壓技術(shù)。近些年來,級(jí)進(jìn)組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應(yīng)用,用級(jí)進(jìn)模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件,加工的零件也越來越大,省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運(yùn)輸?shù)群罄m(xù)工序。級(jí)進(jìn)組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應(yīng)用,其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高,模具成本低,不需要板料剪切,與多工位壓力機(jī)上使用的階梯模相比,節(jié)約30%。但是,級(jí)進(jìn)組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗浦饕糜诶焐疃缺容^淺的簡單零件,因此不能完全替代多工位壓力機(jī),絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)先考慮在多工位壓力機(jī)上加工。
因此,沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中,沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
1.沖裁件的工藝性分析
沖壓主要是按工藝分類,可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁,其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離,同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形,制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中,常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大,要求沖壓材料厚度精確、均勻;表面光潔,無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等;屈服強(qiáng)度均勻,無明顯方向性;均勻延伸率高;屈強(qiáng)比低;加工硬化性低。
在實(shí)際生產(chǎn)中,常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn),如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能,以保證成品質(zhì)量和高的合格率。
模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間,這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn)),以及研制快速換模裝置,可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間,能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間,能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。
沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外,一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心,配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置,并利用計(jì)算機(jī)程序控制,可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。
在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下,在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序,常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此,沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問題。
沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法,在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此,沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求,對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
1.1.1 沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較簡單,且對(duì)稱,有圓角過渡,便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開裂的現(xiàn)象,同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過快磨損。
1.1.2 沖裁件的尺寸精度
沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個(gè)方面的指標(biāo)來衡量,根據(jù)零件圖上的尺寸標(biāo)注及公差,可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟(jì)級(jí)普通沖壓。 08F鋼板屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼,屈服極限時(shí)08FMPa,具有很好的可沖裁性, 工件結(jié)構(gòu)形狀 沖裁件內(nèi),外形均無尖銳清角,對(duì)模具壽命不影響,孔與邊緣間的距離大于1.5t,工件的直徑d>t滿足沖孔??蓻_壓的最小孔徑。
2 制件沖壓工藝方案的確定
2.1 沖壓工序的組合
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
沖裁方式根據(jù)下列因素確定:
(1) 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 對(duì)于年產(chǎn)量需求100萬件的該產(chǎn)品來說采用復(fù)合?;蜻B續(xù)模較合適。
(2) 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高,而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。
(3) 根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定 產(chǎn)品的尺寸比較大,考慮到連續(xù)模送料不方便和生產(chǎn)效率低,因此常采用復(fù)合沖裁。復(fù)合沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度比較大的異形沖壓件。
(4) 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定, 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來說,采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜,因?yàn)槟>咧圃彀惭b調(diào)整較容易,且成本較低。
(5) 根據(jù)操作是否方便與安全來確定 復(fù)合沖裁其出件或清除廢料較困難,工作安全性較差,連續(xù)沖裁較安全。
綜上所述分析,在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下,選擇復(fù)合沖裁方式,其模具壽命較長,生產(chǎn)率高,操作較方便和工作安全性高。
2.2 沖壓順序的安排
落料拉伸,多次拉深,切邊沖孔,具體幾次拉深需要通過計(jì)算拉深系數(shù),對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)來說工作量太大,本次設(shè)計(jì)只需要設(shè)計(jì)其中一道工序,所以只設(shè)計(jì)切邊沖孔這道工序。
3 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
3.1展開尺寸的計(jì)算
拉伸件毛坯展開尺寸,通常按毛坯面積等于制件面積的原則確定。
拉伸件的毛坯尺寸,很難預(yù)先精確地計(jì)算,這是因?yàn)槔旒诓吭诶爝^程中厚薄程序,隨毛坯退火與否、壓邊力的大小、凸凹模間隙以及變形程度等因素有關(guān)。因此難以保持拉伸件完全均勻一致的高度,通常需要修邊,將不平齊的部分切去。所以在計(jì)算毛坯之前,要在拉伸件上增加切邊余量。
根據(jù)相對(duì)凸緣直徑D/d=84/28=3,查表的修邊余量為2.0,
計(jì)算產(chǎn)品展開尺寸
公式是D×D=d×d-1.72d(r1+r2)-0.56(r1×r1-r2×r2)+4dH
其中: D——展開尺寸
d——拉伸直徑,加上切邊余量單邊2毫米,即88
r——拉伸圓角
H——拉伸高度
經(jīng)過實(shí)際計(jì)算D×D=88×88-1.72×28×6+4×28×80
=7744-289+8960
=16415
D=128.12,這里取128此尺寸目前是待定,在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。
展開圖紙如下圖所示:
拉伸次數(shù)的確定
判斷能否一次拉伸
H/d=80/28=2.85
(t/D)*100=0.625
d/d1=88/28=3.14
m=d1/D=28/128=0.218
根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得首次最小拉伸系數(shù)m1=0.51,由于m1>0.218(實(shí)際拉伸系數(shù)),故不能一次拉伸成型,另外根據(jù)數(shù)據(jù)查表,首次拉伸的最大相對(duì)高度H1/d1=0.70,由于0.70<2.85,也能說明該產(chǎn)品不能一次拉身成型。
1、 確定首次拉深系數(shù)和尺寸。假設(shè)取凸緣相對(duì)半徑為1.1,由數(shù)據(jù)表查得最小m1=0.51,則d1=m1D=0.51×128=65.28mm,
因首次拉深時(shí),拉入凹模的材料面積要比制件實(shí)際需要的面積增加3-5%,設(shè)取5%,則選用毛坯直徑D1應(yīng)為
D×D=[128×128-(88×88-84×84)]×1.05+88×88-84×84
D=131
則首次拉深高度為(取R=r=10)
h1=0.25×(131×131-88×88)÷65.28+0.43×(10+10)
=44.6mm
驗(yàn)算首次拉深系數(shù)m1=0.51是否合理,根據(jù)d/d1=88/65.28=1.34,(t/D)*100=0.625,查表得,h1/d1最大為0.53,而首次拉深的相對(duì)高度為h1/d1=44.6/65.28=0.68,0.68>0.53,所以首次拉深系數(shù)m1=0.51不合理,需重新設(shè)定拉深系數(shù)。
根據(jù)材料的抗拉強(qiáng)度,結(jié)合拉深原理,再次設(shè)定m1=0.62
則d1=m1D=0.62×128=79.36mm
首次拉深高度為(取R=r=10)
h1=0.25×(131×131-88×88)÷79.36+0.43×(10+10)
=39.6mm
首次拉深的相對(duì)高度h1/d1=39.6/79.36=0.50<0.53,此拉深系數(shù)設(shè)計(jì)合理。
確定以后各次拉深系數(shù)及工序尺寸
查表得,取m2=0.74,m3=0.78,m4=0.80,m5=0.82,m6=0.84
則計(jì)算得:
d2=m2d1=0.74×79.36=58.72mm,
d3=m3d2=0.78×58.72=45.8mm,
d4=m4d3=0.80×45.8=36.64mm,
d5=m5d4=0.82×36.64=30mm,
d6=m6d5=0.84×30=24mm<28 mm
取各次拉深工序R角半徑分別為R2=8,R3=6,R4=5,R5=4,R6=3
3.2制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)需考慮如下原則:
1) 提高材料利用率(不影響沖件使用性能前提下,還可適當(dāng)改變沖件的形狀)
2) 合理排樣方法使操作方便,勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
3) 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。
4) 保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。
3.2.1 搭邊與料寬
1.搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差,保持條料有一定的剛度,以保證零件質(zhì)量和送料方便。
搭邊值要合理確定,值過大,材料利用率低;值過小,搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠,沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷,不僅會(huì)增大沖裁件毛刺,有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙,造成沖裁力不均,損壞模具刃口。因此,搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度,一般可取等于材料的厚度。
搭邊值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定,根據(jù)所給材料厚度δ=0.8mm,確定搭邊工作間a1為2.0mm, a為2.0mm。具體可見排樣圖2。
2. 送料步距和條料寬度的確定
(1) 送料步距 條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為
S=D+a1 (1)
S=128+2.0=130mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度;
a1——沖裁之間的搭邊值。
(2) 條料寬度 條料寬度的確定原則:最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值,最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn),并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
當(dāng)用孔定距時(shí),可按下式計(jì)算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(128+2×2) -0.5 =132-0.5 mm
式中 B——條料的寬度(mm);
Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸(mm);
a——側(cè)搭邊值;
Δ——條料寬度的單向(負(fù)向)公差;
剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=132-0.5 。
導(dǎo)料板間距離:B0=B+Cmin=132+0.5=132.5 mm
3.2 材料利用率的計(jì)算
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100% (3)
η=1×12867.96/132×130×100%=74.98%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積(包括沖出的小孔在內(nèi));
n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目;
B——條料寬度(mm);
s——步距;
4. 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
4. 1 切邊沖孔力的計(jì)算
4.1.1 切邊力計(jì)算
F=KLδτ (4-1)
F1=1.3×3.14×84×0.8×360=98751.744N
=98.75KN
式中 F——沖裁力(N);
L——沖裁件周邊長度(mm);
τ——材料抗剪強(qiáng)度(MPa);08F的是260-360Mpa,
δ——材料厚度;(mm)
K——系數(shù),通常K=1.3;
4.1.2 沖孔力計(jì)算
F=nKLδτ (4-1)
F2=4×1.3×3.14×5×0.8×360=23512.32N
=23.5KN
4.1.3 卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算
生產(chǎn)中常用下列公式計(jì)算
F卸=K卸F (4-4)
=0.045×(98.75+23.5)=5.5KN
式中 F——沖裁力;
F卸——卸料系數(shù)
綜上所述,總的沖裁力為,
F總=F+F卸+F沖=98.75+23.5+5.5=127.75KN
4.2 壓力中心的計(jì)算
采用解析法求壓力中心,
該副模具中,尺寸都是沿X軸Y軸對(duì)稱,所以力到X軸和到Y(jié)軸的力臂都是0
根據(jù)合力距定理:
YG = (Y1F1+ Y2F2+ Y3F3)/(F1+ F2+ F3)
所以沖壓力到X軸的力臂;YG=0,到Y(jié)軸的力臂;XG=0
4.3 壓力機(jī)的選用
初步確定壓力機(jī)的型號(hào):
F公稱≥F總
因此選擇壓力機(jī)的型號(hào)為:
1、切邊沖孔:J23—40開式壓力機(jī)
型號(hào)為J23—40壓力機(jī)的基本參數(shù)如:(表一)
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
200
厚度80
滑塊行程次數(shù)/(次/min)
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最小封閉高度/mm
120
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
80
滑塊中心線至床身距離/mm
300
床身最大可傾角
30°
工作臺(tái)尺寸/mm
前后420
左右630
5. 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
5.1切邊沖孔凸、凹模刃口尺寸
5.1.1計(jì)算原則
設(shè)計(jì)切邊模先確定凹模刃口尺寸,以凹模為基準(zhǔn),間隙取在凸模上;設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸,以凸模為基準(zhǔn),間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過程中,凸模與被沖的孔之間,凹模與落料件之間的均有磨檫,而且間隙越小,磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制,凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面,而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布,合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小,并緩減間隙不均勻的不利影響,從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對(duì)沖裁力的影響:
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低,但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí),沖裁力的降低并不明顯(僅降低5%~10%左右)。因此,在正常情況下,間隙對(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響:
間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后,從凸模上斜、從凸??卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響:
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律,對(duì)于沖孔和切邊是不同的,并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過以上分析可以看出,沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此,并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值,能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳,尺寸精度最佳,沖裁模具壽命最長,沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中,間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明,能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來,當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí),應(yīng)選取較小的間隙值,而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí),則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律,設(shè)計(jì)落料模時(shí),凹模基本尺寸應(yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),凸?;境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度,凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示,其中Δ為沖件的公差值,x為磨損系數(shù),其值在0.5-1.0之間,與沖件制造精度有關(guān),可按下列關(guān)系選取:零件精度IT10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。
不管落料還是沖孔,沖裁間隙一律采用最小合理間隙值(Zmin)。選擇模具制造公差時(shí),一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡單的圓形、方形刃口,其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選??;對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來選??;對(duì)于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以(±);若零件沒有標(biāo)注公差,則可按IT14級(jí)取值。
零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差,即:落料件上偏差為零,只標(biāo)注下偏差;沖孔件下偏差為零,只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的,則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無變化的尺寸除外。
5.2.2 凸模和凹模配合加工
配合加工方法,就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一個(gè),然后依此為基準(zhǔn)再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙,而且還可以放大基準(zhǔn)件的公差,不必檢驗(yàn)δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時(shí)還能大大簡化設(shè)計(jì)模具的繪圖工作。目前,工廠對(duì)單件生產(chǎn)的模具或沖制復(fù)雜形狀的模具,廣泛采用配合加工的方法來設(shè)計(jì)制造。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算:
沖孔時(shí) dp=(dmin+XΔ)- δp (5-2)
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)- δp (5-3)
孔心距,臺(tái)階尺寸 Lp=L±δp’ (5-4)
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸(mm);
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸(mm);
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸(mm);
Δ——工件公差;
Δp——凸模制造公差,通常取δp=Δ/4;
δp’——刃口中心距對(duì)稱偏差,通常取δp’=Δ/8;
Lp——凸模中心距尺寸(mm);
L——沖件中心距基本尺寸(mm);
Zmin——最小沖裁間隙(mm);
切邊凹模尺寸:Aj1=(Amax-XΔ)+ Δ
=84-0.5×0.04=83.98+0.02;
切邊凸模尺寸:Ah1=( Amax -2Z)+ Δ
=84-2×0.03=83.94+0.02;
沖孔凸模尺寸: Bj=(Amin+XΔ)- Δ/4
=5+0.5×0.04=5.02-0.02
沖孔凹模尺寸: Bh=(Amin+2Z)- Δ/4
=5+2×0.03=5.06-0.02
孔心距 Lp=L±δp’
Lp1=56±0.01
6 模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
切邊沖孔的結(jié)構(gòu)形式
1、凸模,沖頭,凹模材料,因制件形狀簡單,總體尺寸不大,選用整體式圓形凹模較為合理,選用Cr12MoV為凸模,凹模材料。在設(shè)計(jì)模具時(shí),考慮到模具結(jié)構(gòu),凹模內(nèi)腔空間比較小,還要安裝4個(gè)沖頭,沒空間安裝樹脂,只能采用打料結(jié)構(gòu),剛性卸料。
2、凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得出凹模周界的計(jì)算公式(3.46)、(3.47)、(3.48)
厚度H=Kd(≥15mm)
式中:d——沖裁件的最大外形尺寸,d1=84,
K——系數(shù),查表得K=0.28
則 H1=0.42×84=35.28mm
凹模壁厚c=(1.0~1.5)H(≥30~40mm)=35.28-52.9
最小D1=180mm,由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表,凹模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為φ200。選用12號(hào)中間導(dǎo)柱圓形模架。
由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4,可得此模具典型組合尺寸為φ200mm(JB/T8066.1—1995)。而由此典型組合標(biāo)準(zhǔn),即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。
其零件參數(shù)如下表所示:
凹模周界
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
φ200×35
200
240
零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)
上墊板
凹模
固定板
卸料板
φ200×8
φ200×35
φ200×18
φ200×18
圓柱銷
卸料螺釘
螺釘
螺釘
圓柱銷
φ10×80
M8×60
M10×80
M10×50
φ8×40
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在200~240mm之間,查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-7選用標(biāo)準(zhǔn)模架:12號(hào)中間導(dǎo)柱圓形標(biāo)準(zhǔn)模架360×250×200—240ⅠGB/T2851.1—1990,上模座360×250×45,下模座360×250×50,導(dǎo)柱32×140,35×140,導(dǎo)套45×80×60,導(dǎo)套50×80×60。
7、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、切邊凹模的設(shè)計(jì)
材料Cr12MoV,硬度:58~62HRC
(如圖)
2、切邊凸模的設(shè)計(jì)
材料:Cr12Mov
硬度:55~58HRC
形狀結(jié)構(gòu):(如圖),采用中間圓孔定位拉深的形狀,方便和固定板過盈配合,一定要有防轉(zhuǎn)銷。
3、沖頭的設(shè)計(jì)
材料:Cr12Mov
硬度:55~58HRC
形狀結(jié)構(gòu): (如圖)
4、沖頭固定板的設(shè)計(jì)
材料:45#
形狀結(jié)構(gòu):(如圖),與沖頭過盈配合。
8、模具的總裝配
1、確定裝配基準(zhǔn)件
應(yīng)以凸凹模為裝配基準(zhǔn)件。首先要確定凸凹模在上模板上的位置,安裝凸凹模組件, 確定凸凹模組件在上模板上的位置, 然后用平行板將凸凹模組件和上模板夾緊,在上模板上劃出彎曲孔線,進(jìn)而安裝好上模板上的其他組件。
2、安裝上模部分
檢查下模部分各個(gè)零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝下模,同時(shí)調(diào)整沖裁間隙和拉深間隙, 將下模系統(tǒng)各零件分別裝于下模座內(nèi)。
3、安裝模具的樹脂壓縮部分
4、自檢
按沖模技術(shù)條件進(jìn)行總裝配檢查。
5、檢驗(yàn)
6、試沖
設(shè)計(jì)小結(jié)
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完沖壓工藝與模具設(shè)計(jì),模具制造工藝和大部分專業(yè)課并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,這次設(shè)計(jì)使我能夠綜合運(yùn)用沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的基本理論,結(jié)合生產(chǎn)中所學(xué)的新知識(shí)、獨(dú)立分析和解決工藝問題,初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度的冷沖壓模具的能力。通過分析,擬定設(shè)計(jì)方案,完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等一系列復(fù)雜工作,最終完成此次的設(shè)計(jì)任務(wù)。
通過這次設(shè)計(jì)使我初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度的沖壓模具的工藝規(guī)程和掌握運(yùn)用模具設(shè)計(jì)的基本原理和方法,同時(shí)也學(xué)會(huì)了熟練運(yùn)用有關(guān)參考資料,圖表等基本技能,增強(qiáng)了自我的讀圖和繪圖能力,從而使我在能力方面又提高了一個(gè)臺(tái)階,為今后從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
致 謝
對(duì)三年來辛勤教導(dǎo)我的老師和學(xué)校致以最崇高的敬意!
對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!畢業(yè)設(shè)計(jì)開始以來,有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識(shí)、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)識(shí)、在實(shí)際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)。拓寬了我的視野和思維,更為重要的是老師以他對(duì)事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達(dá)的胸襟,時(shí)刻都在潛移默化地影響著我,這將使我終生受益。
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