課程設(shè)計(jì)-落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì).doc
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課 程 設(shè) 計(jì) (2013—2014年) 題 目: 落料、拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)I 分 院: 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè): 材料成型及控制工程 班 級(jí): 103 班 學(xué) 號(hào): 10011020308 學(xué)生姓名: 蘭超 指導(dǎo)教師: 謝文玲 職稱: 教授 起訖日期: 2013.12.25 ~ 2014.1.10 摘 要 隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展,模具行業(yè)也顯得越來越重要。本文針對(duì)筒形零件的落料工藝性和拉深工藝性,確定用一幅復(fù)合模完成落料和拉深的工序過程。介紹了筒形零件冷沖壓成形過程,經(jīng)過對(duì)筒形零件的批量生產(chǎn)、零件質(zhì)量、零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析、研究,按照不降低使用性能為前提,將其確定為沖壓件,用沖壓方法完成零件的加工,且簡要分析了坯料形狀、尺寸,排樣、裁板方案,拉深次數(shù),沖壓工序性質(zhì)、數(shù)目和順序的確定。進(jìn)行了工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算,并設(shè)計(jì)出模具。同時(shí)具體分析了模具的主要零部件(如凸凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等)的設(shè)計(jì)與制造,沖壓設(shè)備的選用,凸凹模間隙調(diào)整和編制一個(gè)重要零件的加工工藝過程。列出了模具所需零件的詳細(xì)清單,并給出了合理的裝配圖。通過充分利用現(xiàn)代模具制造技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝方法能大幅度提高生產(chǎn)效率,這種方法對(duì)類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。 關(guān)鍵詞:復(fù)合模;拉深;落料; 目 錄 目 錄 III 前言 第一章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 第二章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 2.1 讀產(chǎn)品圖:分析其沖壓工藝性 2 2.2 分析計(jì)算確定工藝方案 3 2.2.1 計(jì)算毛坯尺寸 3 2.2.2 計(jì)算拉深次數(shù) 3 2.2.3 確定工藝方案 3 2.3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 4 2.3.1 確定排樣、裁板方案 4 2.3.2 確定拉深工序尺寸 5 2.3.3 計(jì)算工藝力,選設(shè)備 5 2.4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 2.4.1 模具結(jié)構(gòu)型式選擇 6 2.4.1 模具工作部分尺寸計(jì)算 7 第三章 模具標(biāo)準(zhǔn)件選擇及閉合高度計(jì)算 8 3.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 8 3.2 模具的實(shí)際閉合高度計(jì)算 8 3.3 壓力中心的確定 8 第四章 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 4.1 落料凹模設(shè)計(jì) 9 4.2 拉深凸模設(shè)計(jì) 9 4.3 凸凹模設(shè)計(jì) 10 4.4 彈性卸料板設(shè)計(jì) 10 4.5 頂料板設(shè)計(jì) 11 4.6 模柄設(shè)計(jì) 12 4.7 導(dǎo)柱、導(dǎo)套設(shè)計(jì) 12 4.8 打料塊設(shè)計(jì) 12 4.9 上模座設(shè)計(jì) 12 4.10 下模座設(shè)計(jì) 12 第五章 模具裝配圖 13 結(jié) 語 15 參考文獻(xiàn) 16 四 川 理 工 學(xué) 院 課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 設(shè)計(jì)(論文)題目: 落料、拉深復(fù)合模設(shè)計(jì) 學(xué)院: 機(jī)械 專業(yè):材料成型及控制工程 班級(jí): 10級(jí)3班 學(xué)號(hào): 學(xué)生:蘭 超 指導(dǎo)教師: 謝文玲 接受任務(wù)時(shí)間 2013年12月25日 系主任 謝文玲 學(xué)院院長 一.課程設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容及基本要求 內(nèi)容:落料、拉深復(fù)合模設(shè)計(jì);產(chǎn)品工件圖見附圖;生產(chǎn)批量:大批量 要求:目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、產(chǎn)品圖及設(shè)計(jì)說明書、裝配圖及零件圖。 1. 工件工藝性分析(收集、查閱與課題文獻(xiàn)資料;工件的成形工藝性能、使用性能分析、工件的尺寸精度、表面質(zhì)量、結(jié)構(gòu)工藝性分析); 2. 確定合理的工藝方案:應(yīng)有兩個(gè)以上的工藝方案比較分析。 3. 工藝計(jì)算(包括毛坯尺寸、沖壓力、壓力中心、凸、凹模間隙,計(jì)算凸、凹模工作部分尺寸等) 4. 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及總裝圖的繪制。(要求:手繪或機(jī)繪??傃b圖一份,1#:1張,選取標(biāo)準(zhǔn)模架)、重要零部件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)(3#:3張); 5.編寫課程設(shè)計(jì)說明書一份(推薦用電腦打印,論文不少于1萬字)。 前 言 板料沖壓是金屬加工的一種基本方法,它用以生產(chǎn)各種板料零件,具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度好、重量輕、成本低并易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等特點(diǎn)。在現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)、電器電機(jī)、電子儀表、日用生活用品、航空航天以及國防工業(yè)等各個(gè)工業(yè)部門中均占有越來越重要的地位。 沖壓加工與其他加工方法相比,無論在技術(shù)方面還是在經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),其生產(chǎn)出來的工件具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的特點(diǎn),是其他加工方法所不能比擬的。但需要指出的是,由于進(jìn)行沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的模具,而模具是技術(shù)密集新產(chǎn)品,其制造是單間小批量生產(chǎn),具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下,沖壓成型加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn),從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。 由于沖壓加工具有上市突出的有點(diǎn),因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位,是國防工業(yè)機(jī)敏用工業(yè)生產(chǎn)中比不得少的加工方法。 沖壓工序根據(jù)材料的變形特點(diǎn)可分為分離工序好變形工序兩類。 分離工序是指坯料再?zèng)_壓力作用下,變形部分的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限以后,使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序包括:切斷、落料、沖孔、切口、切邊、剖邊等。 成型工序是指坯料在沖壓力作用下,變形部分的應(yīng)力達(dá)到屈服極限,但未達(dá)到強(qiáng)度極限,是坯料發(fā)生塑性變形,成為居于有定形狀尺寸與精度制件的加工工序。成型包括:彎曲、拉深、翻邊、旋轉(zhuǎn)、校平、壓花等。 模具的概論 模具是用來成型物品的工具,這種工具有各種零件構(gòu)成,不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。 沖壓與沖模 沖壓是在室溫下,利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種加工方法。 在沖壓加工中,將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備,稱為沖壓模具。沖模在實(shí)現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備,與沖壓件是“一模一樣”上午關(guān)系,若沒有符合要求的沖模,就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件;沒有先進(jìn)的沖模,先進(jìn)的沖壓成形工藝就無法實(shí)現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中,合理的沖壓成形工藝、先進(jìn)的模具、高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。 沖壓加工與其他加工方法相比,無論在技術(shù)方面,還是在經(jīng)濟(jì)方面,都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度,高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是,由于進(jìn)行沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具,而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品,其制造屬單位小批量生產(chǎn),具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點(diǎn)。所以,只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下,沖壓成形加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn),從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。 由于沖壓加工具有上述突出特點(diǎn),因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位,是國防工業(yè)及民用工業(yè)中必不可少的加工方法。 沖模分類 根據(jù)工藝性質(zhì)可分為:沖裁模、彎曲模、拉深模、成型模。沖裁模是指沿封閉或長空的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等;彎曲模是指板料毛坯或其他坯料沿著直線或彎曲線產(chǎn)生彎曲變形,從而獲得一定角度或形狀的工件的磨具;拉深模是把板料毛坯制成開口空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具;成型模具是指將毛坯或半成品工件按凸凹模的形狀直接復(fù)制成形,而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。 根據(jù)工序組合成都分,可分為單工序模、復(fù)合模、和級(jí)進(jìn)模。單工序模是指在壓力機(jī)的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具,復(fù)合模是指只有一個(gè)工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具;級(jí)進(jìn)模又稱連續(xù)模,是指在毛坯的送進(jìn)方向上,具有兩個(gè)或更多的工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 沖模的零部件 通常模具由兩類零件組成,一類是公益零件,這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸,包括工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等;另一類是結(jié)構(gòu)零件,這類零件不直接參與完成工藝過程,也不和坯料直接接觸,只對(duì)模具完成工藝過程起保證作用,或?qū)δ>吖δ芷鹜晟谱饔?,包括?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其他零件等。 1.2 沖壓件工藝分析 產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù),設(shè)計(jì)沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖人手。分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面: 1.2.1 沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性分析 沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工藝方法,因其生產(chǎn)率高,材料利用率高,操作簡單等一系列優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用。由于模具費(fèi)用高,生產(chǎn)批量的大小對(duì)沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用,批量越大,沖壓加工的單件成本就越低,批量小時(shí),沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯,這時(shí)采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟(jì)效果。例如在零件上加工孔,批量小時(shí)采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟(jì);有些旋轉(zhuǎn)體零件,采用旋壓比拉深會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效果。所以,要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領(lǐng),分析產(chǎn)品成本,闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。 1.2.2 沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面,主要分析該零件的形狀特點(diǎn),尺寸大小,精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少,工序數(shù)目少,模具結(jié)構(gòu)簡單,且壽命長,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,操作簡單,方便等。在一般情況下,對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求,如果發(fā)現(xiàn)零件工藝性不好,則應(yīng)在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下,向設(shè)計(jì)部門提出修改意見,對(duì)零件圖作出適合沖壓工藝性的修改。 另外,分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點(diǎn)所在,對(duì)于零件圖上的極限尺寸,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)以及變薄量,翹曲,回彈,毛刺大小和方向要求等要特別注意,因?yàn)檫@些因素對(duì)所需工序的性質(zhì),數(shù)量和順序的確定,對(duì)工件定位方法,模具制造精度和模具結(jié)構(gòu)形式的選擇,都有較大影響。 沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)具體的沖壓零件,首先從其生產(chǎn)批量、形狀結(jié)構(gòu)、尺寸精度、材料等方面入手,進(jìn)行沖壓工藝性審查,必要時(shí)提出修改意見;然后根據(jù)具體的生產(chǎn)條件,并綜合分析研究各方面的影響因素,制定出技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好的沖壓工藝方案。其設(shè)計(jì)流程主要包括沖壓件的工藝分析和沖壓工藝方案制定兩大方面的內(nèi)容。 在綜合方析,研究零件成形性的基礎(chǔ)上,以材料的極限變形參數(shù),各種變形性質(zhì)的復(fù)合程度及趨向性,當(dāng)前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)量質(zhì)量要求為依據(jù),提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術(shù)上可靠,經(jīng)濟(jì)上合理的原則對(duì)各種方案進(jìn)行對(duì)比,分析,從而選出最佳工藝方案(包括成形工序和各輔助工序的性質(zhì),內(nèi)容,復(fù)合程度,工序順序等),并盡可能進(jìn)行優(yōu)化。 第二章 沖壓工藝分析 2.1 讀產(chǎn)品圖:分析其沖壓工藝性 零件圖如下: 總體來說筒形拉伸件,從技術(shù)要求和條件分析,精度要求較低,均可采用IT14級(jí)精度。 1) 材料分析 08鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,強(qiáng)度、硬度很低,而韌性和塑性極高,具有良好的深沖、 拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能,用以制造易加工成形,強(qiáng)度低的深沖壓或深拉延的覆蓋零件。 2) 力學(xué)性能: 抗拉強(qiáng)度 300~440MPa, 屈服強(qiáng)度 210MPa ,抗剪強(qiáng)度 τ260~340MPa。 3) 結(jié)構(gòu)分析 零件為一無凸緣(筒形)件,結(jié)構(gòu)簡單,底部圓角半徑為R5,滿足筒形拉深件底圓 角半徑大于一倍料厚要求(R>t),因此零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 4) 精度分析 零件上尺寸均為未注公差尺寸,普通拉深即可達(dá)到精度要求。 5) 生產(chǎn)批量 大批量,適合采用沖壓加工方法。要用到的沖壓加工基本工序有:落料、拉深、修邊等。 2.2 分析計(jì)算確定工藝方案 2.2.1 計(jì)算毛坯尺寸 查【1】P189表4.3.1,取修邊余量△h = 2.5 mm = 31.5 + 2.5 = 33.5 mm d = 33.5 mm(因t=1 mm,故按板料厚度中徑尺寸計(jì)算) 根據(jù)【1】P6190式4.3.2,則: = = 72.8 mm 2.2.2 確定拉深次數(shù) 坯料相對(duì)厚度 查【1】P196表4.4.3,并根據(jù)毛坯的材料為08鋼,可得知n=1即該產(chǎn)品可以一次 拉深成形。 拉深系數(shù)m= 拉深工序的尺寸: 半徑 d=33.5 mm 拉深高度 H=33.5 mm 底部圓角半徑 r=5 mm 2.2.3 確定工藝方案 基本工序:落料、拉深、修邊。 方案一:落料、拉深、修邊,共三道工序。 方案二:落料+拉深復(fù)合、修邊,共兩道工序。 綜合各方面因素,顯然方案二更加合理。 2.3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 2.3.1 確定排樣、裁板方案 考慮到操作方便,排樣采用單排。 1) 搭邊值: 查【1】表2.5.2 條料兩邊 a = 1.0 mm, 進(jìn)距方向 a1 = 0.8mm 進(jìn)距 s = D + a1 = 72.8 + 0.8= 73.6 mm 2) 條料寬度 采用無側(cè)壓裝置,查【1】表2.5.3和表2.5.5 條料寬度單向 Δ=0.6 mm 導(dǎo)料銷與最寬條料間的最小間隙=0.5 mm 故條料寬度 = mm 導(dǎo)料銷之間的間隙 A=B+C=Dmax+2a+2c=72.8+2*1.0+2*0.5=75.8 mm 3) 材料利用率 擬選用板料規(guī)格1mm755mm1000mm 若縱裁: 條數(shù) 條 余2 mm 每條個(gè)數(shù) 個(gè) 余42.4 mm 每板總個(gè)數(shù) 個(gè) 材料利用率 若橫裁: 條數(shù) 條 余21 mm 每條個(gè)數(shù) 個(gè) 余 18.2 mm 每板總個(gè)數(shù) 個(gè) 材料利用率 由此可見,無論橫裁還是縱裁,兩種方案的材料利用率都是71.6%,且該零件沒有纖維方向性的考慮,故可隨意采用橫裁或者縱裁。 2.3.2 計(jì)算工藝力,選設(shè)備 落料力按【1】P75式2.6.1計(jì)算: =89150.88 N 卸料力按【1】P76式2.6.3計(jì)算:Kx查【1】P76表2.6.1取0.05 =4457.54 N 拉深力按【1】P200式4.4.8計(jì)算,修正系數(shù)K1查【1】P201表4.4.6取1.0 =37868.4 N 壓邊力按【1】P200式4.4.6計(jì)算,p查【1】P201表4.4.5取2.5/Mpa =6687.4 N 工藝總壓力 =89150.88+37868.84+4457.5+37868.4 =169345.18 N =169.345 KN 壓力機(jī)公稱壓力 因此,查查【1】附錄 初選采250KN壓力機(jī)即可,但還要考慮模具的的閉合高度及取產(chǎn)品方便,最終選擇壓力機(jī)具體見“模具實(shí)際閉合高度”計(jì)算。選取400KN開式壓力機(jī). 公稱壓力:400KN 最大閉合高度:300 mm 滑塊行程:100mm 模柄孔尺寸:Ф50x70 mm 工作臺(tái)尺寸:630x420 mm 2.4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.4.1 模具結(jié)構(gòu)型式選擇 采用落料、拉深復(fù)合模,首先要考慮落料凸模(兼拉深凹模)的壁厚是否過薄。凸凹模壁厚 ,能保證足夠強(qiáng)度,故可采用復(fù)合模。 落料、拉深復(fù)合模常采用的典型結(jié)構(gòu),即落料采用正裝式,拉深采用倒裝式。 對(duì)于生產(chǎn)該電工器罩的模具,由于拉深深度不算大,材料也不厚,因此采用彈性卸料較合適。 考慮到裝模方便,模具采用后側(cè)布置的導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。 2.4.1 模具工作部分尺寸計(jì)算 (1) 落料相關(guān)計(jì)算 圓形凸模和凹模,可采用分開加工,按【1】P63式12.4.1、式2.4.2計(jì)算工作部分尺寸。落料(即為拉深件坯料)按IT14級(jí)精度取極限偏差,尺寸取 凸凹模直徑尺寸為: , 式中x按工件精度為IT14級(jí)而選定 x = 0.5; Zmin 按【1】表2.3.3查得: Zmin = 0.100 mm ,Zmax = 0.14 0mm 再按 則 經(jīng)檢驗(yàn)上述設(shè)計(jì)是恰當(dāng)?shù)摹? ∴ =72.43 落料凹模的外形尺寸確認(rèn): 由【1】P110式2.9.3、式2.9.4,查【1】P110表2.9.5取k=0.25,得: 凹模厚度 mm 凹模壁厚 mm 調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn),凹模外徑設(shè)計(jì)為152mm,凹模高度調(diào)整至60mm。 沖頭長度經(jīng)過計(jì)算設(shè)計(jì)為 L = 90mm. (2) 拉深相關(guān)計(jì)算 首次拉深件按未注公差的極限偏差考慮,且零件是標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)形尺寸,故拉深件的內(nèi)徑尺寸取。 拉深模單邊間隙,故z=2t=2*1=2 mm 查【1】表4.8.3,因零件精度取IT14- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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