月牙片冲裁20模具设计.docx
- 文档编号:12683726
- 上传时间:2023-04-21
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:364.34KB
月牙片冲裁20模具设计.docx
《月牙片冲裁20模具设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《月牙片冲裁20模具设计.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
月牙片冲裁20模具设计
课程设计
冲裁件20
x
x
指导教师
x教授
学院名称:
工程学院专业名称:
机械设计制造及其自动化
论文提交日期:
2010.01.08论文答辩日期:
2010.01.08
答辩委员会主席:
陈燕
评阅人:
陈燕
__
1.前言……………………………………………………………………3
1.1设计的目的和意义……………………………………………3
1.2模具工业在国民经济中的地位………………………………3
1.3我国塑料模具行业的发展现状………………………………4
1.4AUTOCAD软件的介绍……………………………………………5
2.冲裁件成型工艺分析…………………………………………………6
3.工艺方案的确定……………………………………………………7
4.排料、裁板计算材料利用率………………………………………7
5.确定模具结构………………………………………………………8
6.冲裁件精度设定…………………………………………………8
7.凹凸模尺寸设定……………………………………………………8
8.冲裁力设计…………………………………………………………9
9.压力机的选取………………………………………………………10
10.压力中心计算……………………………………………………10
11.模具基本尺寸……………………………………………………11
12.模具设计……………………………………………………………11
13.总结……………………………………………………………13
14.参考资料……………………………………………………………14
1前言
1.1设计的目的和意义
模具在当今工业生产中的地位越来越重要,社会上需要大批的模具从业人员。
为了提高模具设计的知识水平,进一步认识和掌握计算机辅助设计,增强自身竞争力,本次的冲裁件设计将尽量利用大学所学的相关知识,包括模具设计准则要求,机械力学计算,材料力学等知识进行设计。
本设计是用Pro/E软件进行的塑料模具设计,又是计算机辅助设计这一抽象概念的一个具体体现,在此,可以了解到利用Pro/E软件进行模具设计的具体操作步骤。
在以往课本上学到的都是一些单纯的理论知识,如何将其应用到实践中呢?
在这里,Pro/E软件的应用贯穿到整个设计过程中,无论是冲裁件模具还是推杆件的结构的设计,都实现了理论知识与实际操作的有机结合,这不仅有利于模具理论水平和软件的应用技能的提高,而且在老师指导下,通过独立查找资料,更培养了分析问题、解决问题等综合能力。
1.2模具工业在国民经济中的地位
模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液态)的流动,使之形成所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业。
模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,它在很大程度上决定着产品的质量,效益和新产品的开发能力。
振兴和发展我国的模具工业,正日益受到人们的关注。
早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中,将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分,又是高新技术产业化的重要领域。
模具在机械,电子,轻工,汽车,纺织,航空,航天等工业领域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中60%~90%的产品的零件,组件和部件的生产加工。
模具制造的重要性主要体现在市场的需求上,仅以汽车,摩托车行业的模具市场为例。
汽车,摩托车行业是模具最大的市场,在工业发达的国家,这一市场占整个模具市场一半左右。
汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一,汽车工业重点是发展零部件,经济型轿车和重型汽车,汽车模具作为发展重点,已在汽车工业产业政策中得到了明确。
单一个型号的汽车所需模具就达几千副,价值上亿元。
为了适应市场的需求,汽车须要不断换型,汽车换型时约有80%的模具需要更换。
中国摩托车产量位居世界第一,据统计,中国摩托车共有14种排量80多个车型,1000多个型号。
单辆摩托车约有零件2000种,共计5000多个,其中一半以上需要模具生产。
一个型号的摩托车生产需1000副模具,总价值为1000多万元。
其他行业,如电子及通讯,家电,建筑等,也存在巨大的模具市场。
1.3我国塑料模具行业的发展现状
20世纪80年代开始,发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来,并发展成为独立的工业部门,其产值已超过机床工业的产值。
改革开放以来,我国的模具工业发展也十分迅速。
近年来,我国塑料模具制造水平已有较大提高,每年都以15%的增长速度快速发展。
许多模具企业十分重视技术发展。
加大了用于技术进步的投入力度,将技术进步作为企业发展的重要动力。
此外,许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。
我国塑料模工业从起步到现在,历经了半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了很大提高。
大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模,精密塑料模具的精度已达到2μm,制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产,多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模,高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。
在生产手段上,模具企业设备数控化率已有较大提高,CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展,高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多,模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高,热流道模具的比例也有较大提高。
另外,三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高,有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。
随着现代工业特别是汽车、家电等工业的快速发展,环咨分析认为,我国模具市场的总体趋热是平稳向上的,未来的模具市场中,注塑模具的发展速度将高于其它模具,并且在模具行业中的比例将逐步提高。
尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口10多亿美元的各类大型,精密,复杂模具。
设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。
今后,我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新,以缩小与国际先进水平的距离。
(1)注重开发大型,精密,复杂模具;随着我国轿车,家电等工业的快速发展,成型零件的大型化和精密化要求越来越高,模具也将日趋大型化和精密化。
(2)加强模具标准件的应用;使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。
因此,模具标准件的应用必将日渐广泛。
(3)推广CAD/CAM/CAE技术;模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。
实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向,可显著地提高模具设计制造水平。
(4)重视快速模具制造技术,缩短模具制造周期;随着先进制造技术的不断出现,模具的制造水平也在不断地提高,基于快速成形的快速制模技术,高速铣削加工技术,以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。
1.4AutoCAD软件的介绍
AutoCAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包,经过不断的完善,现已经成为国际上广为流行的绘图工具。
AutoCAD具有良好的用户界面,通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。
它的多文档设计环境,让非计算机专业人员也能很快地学会使用。
在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧,从而不断提高工作效率。
AutoCAD软件具有如下特点:
(1)具有完善的图形绘制功能。
(2)有强大的图形编辑功能。
(3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。
(4)可以进行多种图形格式的转换,具有较强的数据交换能力。
(5)支持多种硬件设备。
(6)支持多种操作平台
(7)具有通用性、易用性,适用于各类用户此外,从AutoCAD2000开始,该系统又增添了许多强大的功能,如AutoCAD设计中心(ADC)、多文档设计环境(MDE)、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能,从而使AutoCAD系统更加完善...
AutoCAD软件用途广泛包括:
工程制图:
建筑工程、装饰设计、环境艺术设计、水电工程、土木施工等等。
工业制图:
精密零件、模具、设备等。
服装加工:
服装制版。
电子工业:
印刷电路板设计。
广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、服装鞋帽、航空航天、轻工化工等诸多领域。
2冲裁件成型工艺分析
2.1冲裁件的材料分析
抗拉强度σb(MN/m2)>=550
屈服强度σs(MN/m2)>=200
伸长率δ5(%)〉=40
收缩率ψ(%)〉=55
硬度:
≤187HB;≤90HRB;≤200HV
化学组成:
碳C:
≤0.12,硅Si:
≤1.00,锰Mn:
≤2.00,硫S:
≤0.030,磷P:
≤0.035铬Cr:
17.00~19.00,镍Ni:
8.00~11.00,钛Ti:
5(C%-0.02)~0.80
热处理规范及金相组织:
热处理规范:
1)固溶920~1150℃快冷;2)根据需方要求可进行稳定化处理,热处理温度为850~930℃,但必须在合同中注明
特性及应用=用途:
金属结构件,心部强度要求不高的的渗碳或氰化零件,拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴及焊接件。
;脱氧方法:
F、b、Z金相组织:
组织特征为奥氏体型。
2.2冲裁件的工艺分析
该材料算是中小零件,结构比较简单,适合中大批量生产,利用冲裁模进行冲裁的时候,考虑到要用冲孔,又有落料,所以在模具设计中,我使用了复合模,冲孔和落料同时进行。
1.因为材料厚度为1.2mm>0.3mm可以使用侧边导料。
2.零件左右Φ7孔因为与中间Φ7有位置要求,所以在冲裁时一次对其冲裁,可以较好保证其位置精度。
3、工艺方案的确定
本冲件所需的基本工序为冲孔、落料、一般可采用:
方案
(1),单工序模;生产率低,积累误差大,生产不够安全,模具简单,制造容易,但结合现状实现不太可能。
方案
(2),连续模;生产率高、误差小,生产安全,模具较复杂,制造稍难。
方案(3),复合模;生产率高,误差小,生产安全,模具复杂,制造困难。
由于零件的形状负责不规则,不对称,而且冲孔的要求的位置精度比较高,所以要采用复合模进行加工,这样可以提高生产率又可以提高精度。
又由于内孔与外壁的厚度较小,所以采用正装复合模。
4排料、裁板计算材料利用率
(1)、排料制件最大轮廓尺寸为60mm,批量较大,为了操作方便,采用单列直排。
如图:
最小搭边a=1.8mm,最小侧边值a1=2mm,所以取正搭边a=4mm,侧搭边值a1=4mm查表3-14(文献1P46),计算条料宽度:
公式见(3-21)(文献1P46)
条料宽B=60+2x4=68mm.
首件距:
C=a1=0mm
由于材料厚度比较厚,所以工件间间隙也取4mm保证工作的安全。
(2)、裁板
根据材料与厚度查材料手册可知,再通过计算确定最佳裁板尺寸,此处省。
5、确定模具结构
模具结构形式
1.采用复合模进行冲裁,而且是正向送料,由于复合模结构复杂,采用导料销和挡料销比较方便和经济。
2.模具主要组成部件:
下模座,导杆,导柱,弹簧卸料板,凸模,凸模固定板,凹模,顶料板,上模座。
6.冲裁件精度设定
此冲裁件厚度为1.2mm,精度等级使用IT12级
1.Φ7孔公差△=0.36mm
2.外部尺寸22mm,24mm,60mm公差1.2
1mm尺寸公差为0.6
R11.1mm尺寸公差为0.24
凸凹模精度等级为IT11级
7.凹凸模尺寸设定
相关设计尺寸有Φ7
mm,22
mm,60
mm,24
mm,1
mm,R11.1
mm,R6mm
1、冲孔凹凸模计尺寸计算:
以凸模为基准,查表得
孔间间距公差查表为
0.15(查文献表4-17可确定公差,等级为IT9级)
2、落料凹凸模计算:
由于工件外形复杂,所以用凸,凹模配作法进行计算,与凹模的设计为基准。
分为三种情况:
a=60
mm,b=22
mm,c=R11.1
mm,d=24
mm,e=1
mm,f=R6mm
计算得:
,这些为凹模的尺寸。
凸模尺寸为:
以0.05~0.3mm双面间隙与落料凹模配作。
8.冲裁力设计
在计算冲裁工艺力的时候,包括计算卸料力,推件力和顶件力。
因此在计算总冲裁力的时候应该将上述力相加,使用公式:
F
=F+F
+F
Φ7
mm孔冲裁力F=Ltb=21.98*1.2*550=14506.8N
F
=Kx*F=0.04*14506.8=580.3N
F
=Kt*F=0.55*14506.8=7978.7N
F
=F+F
+F
=23065.8N
外轮廓冲裁力计算
F=Ltb=161.8*1.2*550=106788N
F
=Kx*F=0.04*106788=4271.5N
F
=Kt*F=0.55*106788=58733.4N
F
=F+F
+F
=228525.9N
总冲裁力F=F1*3+F2=251591.7N
=251.6KN
9.压力机的选取
压力机的类型有很多,根据冲裁的要求可以分出不同类型的压力机,其对应当适用范围自然也是不同的,具体由下图可以看出
经上述分析,因为模具的总闭合高度是195mm,属于中行程,所以可以选用中行程压力机,完成冲孔落料的工步。
经过上述计算可以知道冲裁力的理论值是251.6KN,在选用压力机的时候,根据实际需要应该要使公称力是理论压力的1.3倍以上,所以压力机的公称压力为251.6KN*1.3=327.1KN,因此选择压力为400KN的压力机。
10.压力中心计算
由上图可以看出,根据压力中心的计算公式
X=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5)/(L1+L2+L3+L4+L5)
所以压力中心
X=39*(3.14*7*3)*2+50.4*12.56/(3.14*5+3.14*10)*2+50.4)
=31.53mm
因此此模具的压力中心在模具正中间,高度是31.53mm。
11.模具基本尺寸
3.根据工件的最大长度和凹模的周长,选择标准的模架,尺寸如下。
凹模周界|L:
160外形尺寸|L1:
315闭合高度H|min:
165
凹模周界|B:
100外形尺寸|B1:
100闭合高度H|max:
200
1上模座数量1规格:
160×100×32
2下模座数量1规格:
160×100×40
3导柱数量1规格:
24×160
4导套数量1规格:
24×80×30
12.模具设计
装配图:
工作过程:
用导料销和挡料销定位,上模下压时,凸凹模和凹模进行落料,料卡在凹模中,同时冲孔凸模与凸凹模内孔进行冲孔,冲孔废料卡在凸凹模孔内。
当上下模分开始,废料会自动掉下来,而卡在凹模里的冲件由顶件装置顶出凹模面。
固定板和垫块的选择:
由于从闭合的高度和模架的选择再有工作的行程计算,最后得出垫块的厚度为:
8mm,模具固定板为20mm,网状弹簧厚度为18mm,卸料板厚度为:
16mm。
凹凸模:
技术要求:
由于不是规则的形状,所以固定结构用规则的矩形来进行固定。
经过计算和校核得厚度为4mm,宽度为4mm。
凹模:
技术要求:
螺钉固定孔的安装位置和工作孔的位置精度等方面的要求,还有挡料销和导料销的定位位置精度。
凹模的高度H=Kb(大于等于15mm),根据表3-24查出的值,可选择H=20mm,壁厚C=(1.5~2)H,选择壁厚C=40mm。
冲孔凸模:
技术要求:
冲孔凸模的长度通过垫板和固定板等的设计和校核选择长度为57mm,
由于凸模有一部分是在固定板和推料件里面的,为了活动的流畅不造成不必要的摩擦,选择过渡配合,公差为
,凸模的设计还要求同轴度的精度等。
其他相关零件选取
模具中选择到的其他相关零件,根据设计时的受力分析,选取了相对合适的零件,在模具中用来禁锢紧固螺钉为M12和M10平头螺钉。
各种垫板和固定板与凹凸模间都是用过渡配合来设计,公差为:
。
13、总结:
模具行业是一个非常有发展前途的行业,包含巨大的机械知识,模具的课程设计能够帮助我们对理论知识来一个很好的检查,同过这次的模具课程设计,我学到了以后要做模具设计行业的话,一定要胆大心细,考虑好每一样东西,还有足够的创新精神。
通过这次的设计自己学到的东西很多,不过自己也发现了自己还是有很多的不足,希望通过这次的实践后,自己的毕业设计,塑料模的设计能够达到精品的层次。
在这里还要感谢陈老师的教导和关心,我一定不会忘记老师的恩情,更加努力地去学习,去实践。
14.参考资料
1、《塑料成型工艺及模具设计》,叶久新、王群主编,机械工业出版社,2008;
2、《冲压成形工艺与模具设计》,李奇涵主编,机械工业出版社,2007;
3、《冲模设计手册》,冲模设计手册编写组编著,机械工业出版社,2005;
4、《冲裁模设计手册》,塑料模设计手册编写组编著,机械工业出版社,2005;
5、《冲模设计手册软件版》,数字化手册编委会编,机械工业出版社,2003;
6、《冲模设计手册软件版VR1.0》,数字化手册编委会编,机械工业出版社,2003。
7,《冲压成型工艺与模具设计》科学出版社,2009
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 月牙 片冲裁 20 模具设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)