撥禾輪中軸小皮帶輪拉深模設計

撥禾輪中軸小皮帶輪拉深模設計,撥禾輪,中軸,皮帶輪,拉深模,設計 摘 要 本文首先簡要的概述了拉深模具在社會發(fā)展領域中的作用及其以后的發(fā)展方向，點明了模具設計的重要意義。然后依據(jù)工件圖進行了工藝性分析，進而確定了設計方案，計算出了模具工作部分的尺寸，設計出工作零部件；然后依據(jù)設計要求選擇出各個標準零部件，最后設計出了模具的總裝配圖。在設計中，最重要的就是設計方案的確定、坯料的計算和工作零部件的設計，這是設計的關鍵，這些設計的正確與否直接關系到設計成本的高低及設計的模具能否正常工作。 設計過程中，首先對撥禾輪中軸小皮帶輪的拉深工序進行了分析，并對與這些工序相關的模具在設計和制造中存在的若干關鍵性問題進行了研究。所要解決的難題就是如何計算并防止出現(xiàn)拉深皺曲,拉深破裂,拉深凸耳等缺陷,使得沖壓成形達到我們所要求的質量。 關鍵詞：模具；拉深；缺陷。 前　言 沖壓是塑性加工的基本方法之一。沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 由于沖壓通常是在室溫下進行加工，所以常常稱為冷沖壓；又由于它的加工材料主要是板料，所以又稱為板料加工。沖壓不但可以加工金屬材料，還可以加工非金屬材料。 在沖壓加工中，將材料加工成沖壓零件（或半成品）的一種特殊工藝設備，稱為沖壓模具或冷沖模。沖壓模具在實際沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，沒有符合要求的沖壓模具，沖壓加工無法實現(xiàn)；沒有先進的沖壓模具，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。在沖壓零件的生產中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設備是必不可少的三要素。 與其他加工方法相比，沖壓生產無論在技術方面還是經濟方面都有其優(yōu)點： （1） 沖壓件質量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓生產是利用模具成形，模具制造精度高，故沖壓件質量穩(wěn)定，制件互換性好，尺寸精度高，一般情況下，沖壓生產的尺寸精度，可達到IT10～IT14級，最高可達到IT6級，有的制件不需要再進行機械加工，便可滿足裝配和使用要求。 （2） 生產率高，成本低。沖壓生產是利用沖壓模具和沖壓設備完成加工，其生產率高，操作方便，易于實現(xiàn)機械化、自動化。對于普通壓力機，每分鐘可產生幾件到幾十件制件，高速壓力機每分鐘可生產數(shù)百件甚至上千件制件。沖壓件質量輕、剛性好、強度高，沖壓過程耗能少，中大批量生產時，成本低。 （3） 材料利用率高。沖壓生產是一種少，無切、削加工的方法之一，沖壓生產能實現(xiàn)少廢料甚至無廢料生產，在某些情況下，邊角余料的利用率高，一般為70％～85％. （4） 易得到復雜制件。由于利用模具加工，所以可以獲得其他加工方法所不能或難以制造的形狀復雜的零件。 沖壓生產的缺點： （1） 模具制造周期長，制造成本高，不適應于小批量生產。沖壓生產多采用機械壓力機，由于滑塊往復運動快，手工操作時，勞動強度較大，易發(fā)生事故，故必須重視安全生產、安全管理和采取必要的安全技術措施。 （2） 沖壓加工產生振動和噪音兩種公害。這些問題并不完全是沖壓工藝本身帶來的，主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設備落后造成的，隨著科學技術的進步，這兩種公害會得到一定程度的解決。 由于沖壓生產存在著上述諸多優(yōu)點，沖壓加工的應用十分廣泛，在汽車、拖拉機、機電、電器、儀表玩具以及日常生活用品的生產方面，都占十分重要的地位。不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在被剛度好、質量輕的沖壓件代替。 根據(jù)今年來的統(tǒng)計表明，在機電以及儀器、儀表生產中，有60％～70％的零件是采用沖壓工藝完成的。在汽車生產中大概有60％～70％的零件是采用沖壓工藝制造的，沖壓生產所占有的勞動量是整個汽車行業(yè)勞動量的25％～30.％在電子產品中，沖壓件所占的比例也相當大。人們日常生活中的金屬制品，沖壓件所占的比例更大，如：鋁鍋、不朽剛餐具等，隨處都可看到沖壓制品，因此，沖壓技術應用非常廣泛。學習、研究和發(fā)展沖壓技術，對發(fā)展我國國民經濟和加速現(xiàn)代化工業(yè)建設具有重要意義。 沖壓生產的零件，由于其形狀、尺寸、精度要求、生產批量、原材料等各不相同，因此，生產中所用得沖壓工藝方法也多中多樣，概括起來，大致可分為分離工序和成形工序兩大類。 （1） 分離工序：使板料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和界面質量的沖壓件的工序。分離工序主要包括：沖孔、落料、切斷等工序。 （2） 成形工序：材料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得的一定形狀、尺寸和精度沖壓件的加工工序。成形工序主要包括：彎曲、拉深、翻邊、脹形、縮口等。 當今，隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)化生產的發(fā)展，沖壓工藝技術也在不斷革新和發(fā)展。這些革新與發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 （1） 工藝分析計算方法的現(xiàn)代化。例如，生產汽車覆蓋件的沖壓工藝，傳統(tǒng)方法是根據(jù)已有的設計資料和設計者的經驗，進行對比分析，確定工藝方案和有關參數(shù)，然后設計模具，進行試沖，經過反復試驗和修改，才能轉入批量生產。近幾年來，國外有的公司已開始采用有限變形的彈塑性有限元法，對覆蓋件成形過程進行計算模擬，分析應力應變關系，從而預測某一工藝方案的可行性和可能會產生的問題，并將結果顯示在圖形終端上，供設計人員進行選擇和修改。這樣，不僅可以節(jié)省昂貴的模具試制費用，縮短產品試制周期，而且可以建立符合生產實際的先進設計方法；既促進了冷沖壓工藝的發(fā)展，又可以發(fā)揮塑性成形理論對生產實際的知道作用。 （2） 模具設計及制造技術的現(xiàn)代化。為了加快產品的更新?lián)Q代，縮短工裝設計、制造周期，正在大力開展模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。采用這一技術，一般可以提高模具設計和制造效率2～3倍，具生產周期可縮短1/2～1/3。發(fā)展這一技術的最終目標，是要達到模具CAD/CAM一體化，而模具圖紙將只作為檢驗模具之用。采用模具CAD/CAM技術，還可提高模具質量，大大減少設計與制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。 （3） 沖壓生產的機械化和自動華。為了滿足大量生產的需要，沖壓設備已由單工位低速壓力機發(fā)展到多工位高速自動壓力機。一般中小型沖壓件，既可在多工位壓力機上生產，也可以在高速壓力機上采用多工位連續(xù)模加工，使沖壓生產達到高度自動化。大型沖壓件（如汽車覆蓋件）可在多工位壓力機上利用自動送料和取件裝置，進行機械化流水線生產，從而減輕勞動強度和提高生產率。 （4） 為了滿足產品更新?lián)Q代加快和生產批量減小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形工藝、簡易模具、通用組合模具以及數(shù)控沖壓設備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。這樣，就使沖壓生產既可適合大量生產，又可適用于小批量生產。 （5） 不斷改進板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高強度鋼板，用來生產汽車覆蓋件；研制新型材料板，用來生產航空構件等。 由于沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，當前在生產中所采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。但是，概括起來，可以分成分離工序與成形工序兩大類。分離工序的目的是在沖壓過程使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，同時，沖壓件分離斷面的質量也要滿足一定的要求。成形工序的目的是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，并轉化成所要求的成品形狀，同時也要滿足尺寸精度方面的要求。 目 錄 摘 要 前　 言 第一章 沖壓工藝性分析 1 1.1沖壓工藝性分析 1 第二章 確定沖壓工藝方案 2 2.1確定沖壓工藝方案 2 第三章 相關數(shù)據(jù)的計算 3 3.1計算胚料尺寸 3 3.1.1 確定修邊余量 3 3.1.2 計算坯料展開直徑 3 3.1.3 確定拉深次數(shù) 4 3.1.4 計算拉深力 4 3.1.5 壓力機選擇 4 3.1.6 凸凹模高度計算? 4 3.2 總裝配圖 5 第四章 模具的設計 6 4.1定位材料 6 4.1.1 導料板、導料銷 6 4.1.2 擋料銷 6 4.2卸料裝置與出件裝置 6 4.2.1 卸料裝置 6 4.2.2 出件裝置 6 4.3標準模架、模座零件及導向零件 7 4.3.1 模架 7 4.3.2 模座 7 4.3.3 導柱和導套 8 4.4連接與固定零件 8 4.4.1 模柄 8 4.4.2 固定板 9 4.4.3 墊板 9 4.4.4 螺釘與銷釘 9 參考文獻 致 謝 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第一章 沖壓工藝性分析 1.1沖壓工藝性分析 此零件為撥禾輪中軸小皮帶輪，要求零件尺寸標注在外形，零件尺寸厚度不變。此零件的形狀滿足拉深件工藝要求，可用拉深工序加工。 零件高11mm，底圓直徑Φ114.6mm，厚度t=1.5mm。 零件材料為10鋼，厚度為1.5mm，且其剛度相對不高，易變形?！?0號鋼塑性、韌性很好，易冷熱加工成形，正火或冷加工后切削加工性能好，焊接性優(yōu)良，無回火脆性，淬透性和淬硬性均差。 拉深件的工藝性是指拉深件對拉深工藝的適應性。在一般情況下，對拉深件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的拉深工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產品質量穩(wěn)定等要求。屬于大批量生產，且其形狀簡單、對稱、有利于合理排樣、減小廢料。且選用10鋼，厚度為1.5mm,其彎曲半徑均大于該種材料的最小彎曲半徑，且工件精度要求不高，不需要校形，此工件的形狀滿足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。 拉深零件的結構工藝性是指拉深零件采用拉深成形工藝的難易程度。良好的工藝性是指坯料消耗少、工序少，模具結構簡單、加工容易，產品質量穩(wěn)定、廢料少和操作簡單方便等。在設計拉深零件時，應根據(jù)材料拉深時的變形特點和規(guī)律，提出滿足工藝性的要求。 對拉深材料的要求:拉深件的材料應具有良好的塑性、低的強度比、大的板厚方向性系數(shù)和小的板平面方向性。 對拉深零件形狀和尺寸的要求：(1)拉深件的高度盡可能小，以便能通過1—2次拉深工序成形，(2)拉深件的形狀盡可能簡單、對稱，以保證變形均勻。對于半敞開的非對稱件，可成雙拉深后在剖成兩件。 第2章 確定沖壓工藝方案 2.1確定沖壓工藝方案 根據(jù)初步分析計算，沖壓外殼需要的基本工序是落料、拉深、沖孔。 根據(jù)以上沖壓工藝性分析,可以擬定以下幾種沖壓工藝方案： 方案一：單工序落料模，拉深與沖孔復合。 方案二：先落料，再拉深，最后沖孔。 方案三：先落料，后沖孔，最后拉深。 方案四：落料與沖孔采用級進模，然后拉深。 方案五：落料與沖孔復合，最后拉深。 分析比較上述五種方案，可以看到：方案五使用一套單工序模，一套復合模，雖然復合模結構復雜，制造費用高，但考慮到生產批量為中批量，單工序模結構簡單，使用該模具生產效率較高，綜合起來也是比較合理的。 方案二、三，雖然工序復合程度較低，模具結構也較為簡單，制造費用低，但是生產效率也較低，這在中批量生產的情況下是不合理的。 方案四雖然模具復合程度較高，但是采用級進模需要專用壓力機或自動送料裝置，而且模具結構復雜，制造周期長，生產成本高，產品精度相對于復合模較低。 第三章 相關數(shù)據(jù)的計算 3.1計算胚料尺寸 3.1.1 確定修邊余量 一般拉深件，在拉深成形后，工件口或凸緣周邊不齊，必須進行修邊以達到工作的要求。因此，在按照工件圖樣計算毛坯尺寸時，必須加上修邊余量后再計算,根據(jù)拉深件尺寸，其相對高度為: ==0.074 查表1-1，得修邊余量Δh=1mm 表1-1 無凸緣圓筒形拉深件的修邊余量?h 拉深件高度h 凸緣的相對直徑 0.5～0.8 >0.8～1.6 >1.6～2.5 >2.5 10 1.0 1.2 1.5 2 >10～20 1.2 1.6 2 2.5 >20～50 2 2.5 2.5 4 >50～100 3 3.8 3.8 6 >100～150 4 5 5 8 3.1.2 計算坯料展開直徑 按表2-21中的第6項公式 D= 式中d= 150-1.5=16mm h=4.4mm 即D=160.1mm 3.1.3 確定拉深次數(shù) 由于==0.93>0.5，故只需要一次拉深。因為預拉深一次可拉深成功，不需要再進行翻邊。 3.1.4計算拉深力 從理論上計算拉深力比較復雜，在實際使用上并不方便，而且因影響因素比較復雜，計算結構與實際拉深力往往有出入，所以生產中常用經驗公式計算拉深力?？捎靡韵陆涷灲涷灩接嬎憷盍Α? 式中 d——拉伸件直徑，mm； t——材料厚度，mm； ——材料抗拉強度，Mpa； K——修正系數(shù)，與拉深系數(shù)有關，m愈小，K愈大。 拉深力為：F=428.6KN 3.1.5壓力機選擇 設備工作行程需要考慮工件成型和方便取件，因此，工件行程 根據(jù)《模具設計與制造》附錄選取閉式單點壓力機（JB21-40）。 3.1.6凸凹模高度計算? 查國標GB2873.3-81得：上固定板厚度為35mm、彈簧安裝高度為168.5mm、卸料板厚度為5mm。?凸凹模高度：? 3.2總裝配圖 第四章 模具的設計 4.1定位材料 4.1.1導料板、導料銷 對條料或卷料的側邊進行導向，以保征其正確的送料進方向的板件或銷。條料靠著導料板或導料銷的一側導向送進，以免送偏， 導料銷一般用兩個，多用于單工序模和復合模。 因為是從右向左送料，與條料相靠的導料板或導料銷裝在后側。 導料板通常選用Q233或Q235鋼制造，導向面及上、下表面的表面粗糙度應達到。 導料板選用整體式，導料板之間的寬度應等于條料的最大寬度加上一間隙值。因無側壓裝置，間隙取0.5～1.5mm。導料板的厚度H＝8mm(t＝1.5mm)。 4.1.2擋料銷 該模只需要一個固定擋料銷。選用圓柱頭固定擋料銷，此擋料銷結構簡單，當固定部分和工作部分的直經差別較大時，不致于削弱凹模的強度。裝在凹模上。 4.2卸料裝置與出件裝置 4.2.1卸料裝置 選用彈性卸料裝置，具有卸料和壓料的雙重作用，需要用兩根以上的小導柱導向，以避免彈壓卸料板的擺動和傾斜，以增強其導向剛度。一般取凹模厚度的（0.8～1.0）倍，其外形尺寸一般與凹模相同。 卸料板一般采用Q235或Q255鋼制造；起導向作用的卸料板宜用45鋼制造，熱處理硬度40～45HRC。導向部分表面粗糙度應達到。 4.2.2出件裝置 選用彈性出件裝置，兼起壓料和出件兩個作用，盡管出件力不大，但出件平穩(wěn)無撞擊，裝于下模上。 推件板及頂件板一般選用45鋼制造，熱處理硬度為43～48HRC。表面粗糙度應達到。 4.3標準模架、模座零件及導向零件 4.3.1模架 選用滑動導向對角導柱模架，在凹模面積的對角線上，裝有一個前導柱和一個后導柱，其有效區(qū)在毛坯進給方向的導套間。受力平衡，上模座在導柱上運動平穩(wěn)。其凹模周界范圍為：63mm×50mm～500mm×500mm。橫向送料，使用面寬。 4.3.2模座 模座的材料一般選用鑄鐵HT200、HT250，也可選用Q235、Q255結構鋼，對于大型重要模座可選用鑄鋼ZG35、ZG45。 模座的上、下表面的平行度應達到要求，平行度公差一般為4級。 上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在±0.02mm以下，模座的導柱、導套安裝孔的軸線應與模座的上、下平面垂直，安裝滑動式導柱和導套是垂直度公差一般為4級。 模座的上、下表面粗糙度為，在保證平行度的前提下，可允許降低為。 模座厚度： =1.5×20 =30mm 通常，如果沖下的零件或廢料需從下模座下面漏下時，則應在沖模的下模座上開一個漏料孔。如果壓力機的工作臺面上沒有漏料孔或漏料孔太小，或因頂件裝置安裝影響無法排料，可在下模座底面開一條通槽，沖下的零件或料可以從槽內排出。若沖模上有較多的沖孔，并且孔距離很近時，則可以在下模座底面開一條公用的排出槽，此時，漏料孔可以傾斜，但傾斜角度α不得大于35°。 4.3.3導柱和導套 導向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動。模具中應用最廣的導向零件是滑動導柱和導套。 導柱直徑一般在16～60mm之間，長度在90～320mm之間。導柱的上端面于上模座上平面之間的距離不小于10～15mm，以保證凸、凹模經多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導柱也不會影響模具正常工作；而下模座下平面與導柱壓入端的端面之間的距離不應小于2～3mm，以保證下模座在壓力機的工作臺上的安裝固定；導套的上端面與下模座上平面之間的距離應大于2～3mm，以便排氣和出油。 導柱、導套一般采用過盈配合H7/r6分別壓入下模座和上模座的安裝孔中。 因δ=1.4mm，故導柱與導套之間的間隙按H7/h6研配。 導柱、導套一般選用20鋼制造。為了增強表面硬度和耐磨性，應進行表面滲碳處理，滲碳層厚為0.8～1.2mm，滲碳后的淬火硬度為58～62HRC。 導柱的外表面和導套的內表面，淬硬后進行磨削，其表面粗糙度應不大于（一般為），其余部分為。 4.4連接與固定零件 4.4.1模柄 使模具的中心線與壓力機的中心線重合，并把上模固定在壓力機滑塊的連接零件上。 選擇凸緣模柄，用3～4個螺釘固定在上模座的窩孔內，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用H7/js6過渡配合。 模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合H11/d11，模柄長度應小于模柄孔深度5～10mm。 模柄通常采用Q235或Q275鋼制造，其支撐面應垂直于模柄的軸線（垂直度不應超過0.02∶100）。壓入式模柄配合面的粗糙度應達到，模柄壓入上模座后，應將底面磨平。 4.4.2固定板 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬ξ恢脡喝牍潭ê?，作為一個整體安裝在上模座或下模座的板件上。 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，其平面尺寸與凹模外形尺寸相同。 固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6，凸模壓裝后端面要與固定板一起磨平。 固定板的上、下表面磨平，并與凸模安裝孔的軸線垂直，固定板基面和壓裝配合面的表面粗糙度為。 固定板材料一般采用Q235或45鋼制造，無需熱處理淬硬。 4.4.3墊板 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷。 墊板外形尺寸與固定板相同，厚度為3～10mm，取5mm。墊板材料為45鋼，淬火硬度為43～48HRC。墊板上、下表面應磨平，表面粗糙度為，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上銷釘通過孔直徑可比銷釘直徑增大0.3～0.5mm。 4.4.4螺釘與銷釘 螺釘與銷釘都是標準件，設計模具時按標準選用即可。螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用，模具中廣泛應用的是內六角螺釘和圓柱銷釘。其中M6～M12mm的螺釘和φ4～φ10mm的銷釘最為常用。 因被固定件為近似圓形，故采用4個螺釘，根據(jù)凹模厚度為15.46mm，由表3-59得螺釘直徑選用M8mm；銷釘為2個，直徑為φ6mm，連接件的銷孔應配合加工，以保證位置精度，銷釘孔與銷釘采用H7/m6或H7/n6過渡配合。 參考文獻 [1]馬希青，蘇夢香，趙月羅主編《機械制圖》中國礦業(yè)大學出版社,2001. 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