毕业设计

电位器盖成形跳步引伸自动模设计

时间:2022-08-05 22:22:16   作者:   来源:   阅读:14   评论:0

中文摘要及关键词

摘要:冲压是通过模具使板材产生塑性变形而获得成品零件的一种成形方法。本文介绍了电位器盖零件的工艺特点。在考虑工厂现有生产设备的基础上,确定了合理的工艺方案。设计了一副包括冲工艺切槽孔、拉深、压凸台、整形、落料五道工序的级进模。并根据级进模零件加工的特点进行了排样设计,设计中考虑到带料连续冲压的特点,在拉深前安排了冲工艺切槽孔工序,在落料工序前安排了整形工序。本次设计中,对模具结构设计及模具重要零件设计部分进行了详细的计算说明。并采用了自动送料机构,使冲压全过程生产自动化,极大地提高了产品生产的安全性和稳定性,工效也有大幅度提高。整套模具结构合理、工作稳定可靠、生产效率高、具有较好的技术经济效益。

关键词:电位器盖,工艺性分析,模具结构,级进模。

Abstract and Key words

Abstract: Stamping is a kind of plastic forming process in which a part is produced by means of the plastic forming of the material under the action of a die. The technique character of the potentiometer cover was introduced. Considering the production equipment, a feasible process plan was determined. A piece of compound die, which contained technological hole, deep drawing,     shaving ,blanking, was designed. In consideration of the character of the compound die, the layout design was determined. technological hole was arranged before drawing, shaving was arranged before blanking ,for the reason of the character of the consecutive punching of the rope-shape material, and this made drawing procedure continues smoothly. Shaving was arranged before blanking. Here making detailed explain to the die structure and the part’s design. The auto-send material structure was adopted, The whole process of automatic punching greatly enhances the work security and quality stability , and the work efficiency is greatly promoted. The mold set is well constructed, stable in working condition, high in productivity, low in production cost.

Key words: Potentiometer cover,technological analysis,

die structure,Compound die.

第一章 绪论

1.1  概述

1.1.1课题目的、意义

该课题是电位器盖的冲压工艺设计与模具设计,通过本次设计巩固和提高模具设计方面的知识,使学生初步具备对级进模的独立设计能力。着重培养独立分析、设计、以及解决实际生产问题的能力,养成良好的工作态度、工作作风。另外,进一步熟悉有关标准和规范,熟练使用有关设计手册和熟悉编写技术文件、设计说明书,提高科技写作的能力。

1.1.2 相关研究动态

我国冲压模具技术现状:

一、现状

改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 

随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。  
    近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。 

以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 

例如,吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件,华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件,上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 

未来冲压模具制造技术发展趋势

模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项:          

(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术 
  模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步,普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟,各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。 
  (2)高速铣削加工 
  国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并可获得极高的表面光洁度。另外,还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展,对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。  
  (3)模具扫描及数字化系统 
   高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据,用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用,相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 
  (4)电火花铣削加工  
   电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 

(5)提高模具标准化程度 
  我国模具标准化程度正在不断提高,估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 

(6)优质材料及先进表面处理技术  
  选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 

(7)模具研磨抛光的自动化、智能化 
  模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作,以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 

(8)模具自动加工系统的发展  
  这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统;有质量监测控制系统。

1.1.3 设计思路和方案

根据工件的工艺特性,工件的尺寸精度、形状精度、冲裁的断面质量都要求不高,采用普通冲裁即可以达到要求。在所学过的冷冲压模具种类中,可以采用单工序模具成型,也可以采用复合模成型。在开始设计前,根据在图书馆和网站上查找的大量资料,综合运用本专业所学课程的知识,同时根据完成的课程设计的经验,周密分析,并听取了老师指导意见,和同学们讨论,选择在现有生产条件下初步设计方案如下:

下料—冲切槽孔—拉深—压凸台—整形—落料

1.2  设计分析

1.2.1 设计任务与要求

了解电位器盖的作用。绘制电位器盖零件图。填写冲压工艺卡,画出工艺展开图。根据生产要求设计一副包括冲切槽孔—拉深—压凸台—整形—落料等多个工序的跳步引伸自动模,并绘制模具装配图和零件图。撰写设计说明书一份。

1.2.2 设计内容

(1)工序卡………………1张

(2)模具装配图…………1张

(3)模具零件图 ………25张

(4)说明书  ………… 1份

(5)英文翻译 …………1篇

1.2.3 原始资料

(1)工件名称:电位器盖

(2)生产批量:大批量生产

(3)材料:H62-Y2板料

(4)板料厚度:0.5mm.

1.2.4 设计目的

毕业设计是整个教学过程中极为重要的环节,通过本课题的完成,全面复习、巩固大学四年专业课程的基本理论,特别是冲压工艺和模具设计方面的基础知识,提高分析问题和解决问题的能力,培养实事求是的科学态度和认真细致的工作作风。并且通过文献检索、英文翻译、CAD辅助设计,提高计算机应用水平及英文阅读翻译的能力。

这次毕业设计课题是电位器盖成形模具设计及计算,在掌握模具设计基础理论上,结合实际情况,对电位器盖的模具进行合理的设计,以满足其使用要求,同时对其进行一些必要的改进,使其无论在使用性能、产品质量还是在经济可行性上都能达到较为先进的水平。

第二章  零件工艺性分析及工艺方案的确定

2.1 设计前的准备工作

设计前必须了解并掌握以下资料:

1>产品零件图和技术要求,材料及其机械性能指标。

2>生产纲领。

3>生产条件:包括设备情况、生产工人技术水平、模具制造能力等。

4>有关技术标准、手册和设计资料。

5>了解国内外同类产品制造工艺及先进技术。

2.2 零件结构及工艺性分析

在明确了设计任务、收集了有关资料的基础上,分析制件的技术要求、结构工艺性及经济性是否符合冲压工艺要求。

图1所示是电位器盖零件图。

电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图1                 

图(1): 材料为62H—Y2 厚度0.5mm

下面对该零件进行简单工艺分析

1)该零件材料62H—Y2为普通黄铜,材质硬度一般,板料较薄。属于薄料冲压。

2)根据工件的形状和技术要求,可以认为,该工件属有凸缘的圆筒形零件,且相对凸缘直径、相对高对适宜,拉深工艺性能较好。冲裁件形状没有过长的悬臂或窄槽。(一般来说软钢,黄铜等材料应使其宽度b电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图2电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图31.5t,高碳钢或合金钢等硬材料应取b电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图42t,板料厚度t小于1mm时按1mm考虑。悬臂和凹槽的长度最大为5b),在本工件加工中均符合要求。所以此工件冲裁工艺性良好。

3)  工件的拉深圆角半径,凸台圆角半径均为R0.8,较小.又因为材料比较薄,不能一次拉深完成,但是经过整形工序,并在拉深、整形时加润滑油,此圆角半径完全可以达到。

综上所述,此零件的工艺性良好。

2.3    冲压工艺方案的确定

本工件加过程中包含有多道工序,包括冲切孔、拉深、压凸台、整形、落料等多道工序。可以采用单工序模分散冲压,也可以将几个基本工序组合成一道复合工序,即采用级进模或复合模冲压。单工序模、级进模和复合模的比较见下表:

比较项目

单工序模

级进模

复合模

冲压精度

较底(IT10~IT14)

较高(IT10~IT13)

高(IT8~IT11)

生产率

较底

较高。

较高。

制件平整程度

一般

欠平整,质量要求高时需校平。

因压料较好,制件平整。

冲模制造的

难易程度

容易,价格低

简单形状之间的级进模制造难度低,价格也较低。

复杂形状之间的复合模比级进模制造难度低,相对价格低。

材料要求

条料要求不严格,可使用边角料

条料或卷料,要求严格。

除用条料外,小件可用边角料,生产率低。

使用高速自动压力机的可能性

有自动装置可以连冲,速度不能太高。

适用于高速自动压力机。

不宜用高速自动压力机。

生产安全性

比较安全

差,要有安全装置

工序的组合形式的确定:本列按以下三中情况来分析:

(1)按工序分散的原则,均按基本工序进行(不合并),特点是模具制造简单,制造成本低,故障少,缺点是工序数多,生产效率低,适合批量较小的情况。

(2)部分工序组合,其余工序按基本工序进行。这种情况灵活度好,可以根据不同工序的精度要求和其他情况确定工序的组合或分散。

(3)工序高度集中,全部基本工序合并。即采用连续拉深冲压成形(多工位自动冲模)。优点:生产率高,缺点:模具结构复杂,尺寸大,制造困难,成本高,使用中发生故障的可能性大,适合大量生产。

了到解电位器制件精度要求不很高、零件尺寸较小,生产批量大、设备情况较少的特点,通过对多种方案的优点和缺点的比较。选择在现有生产条件下合理的设计方案如下:

跳步引伸自动模:冲切槽孔—拉深—压凸台—整形—落料

方案分析:本方案中采用了多道工序,并附有自动送料装置。工序设置合理,

冲制的产品质量稳定可靠,有利于实现大批量生产,并且生产效率高,加工经济

因为中间有一道整形工序,使级进模的缺点(加工工件欠平整)得到改善,因此冲制的产品无须再校平。

2.4  毛坯尺寸计算及排样方案

2.4.1 计算毛坯尺寸

1)根据对零件的分析,此电位器盖形状较复杂,在对其毛坯尺寸的计算过程比较麻烦,从零件的形状,可以看成是一个圆形的带凸缘件的拉深,但是如果取悬臂最大处计算,显然毛坯直径取的较大,在零件最窄处将造成材料的很大乱费,如果按最窄处做为零件凸缘最大处计算,则零件尺寸最大处不能达到尺寸要求,根据工件的实际情况,可以将工件凸缘取电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图5=28.5mm,其悬臂长度则按其实际长度在凸缘边缘增加送进步距,确定该零件的毛坯尺寸。

如下图,图2示。

电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图6

图(2)

2)为计算毛坯尺寸,需确定俢边余量,按带凸缘拉深件考虑:

凸缘直径电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图7=28.5mm;

拉深直径d=27.58mm;

电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图8/d=28.5/27.58=1.036(计算俢边余量)

3)查表[1]5-12得δ=1.8mm 所以拉深实际凹缘直径d电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图9=d电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图10+2δ=32.1mm

4) 当r与R相等时,毛坯直径

d电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图11=电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图12。代入相应数值,得:d电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图13=41.6mm,

2.4.2 确定排样、搭边和条料宽度

1)确定排样、裁板方案

首先确定排样裁板方案 板料规格电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图14

2)确定采样宽度B

因为在这次设计中采用的是条料送进的方式。所以还需要计算条料的宽度,在本次设计中设计的模具无侧面压料装置。条料的宽度计算公式为:

电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图15 

导板间距离的计算公式:

B=b+2Z

=电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图16=电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图17

式中   电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图18—冲裁件垂直于送料方向的尺寸,单位为mm;

电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图19—侧搭边的最小值,单位为mm;

电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图20—条料与侧面导料板见的间隙值,单位为mm;

因为板料宽度不算太小,考虑到操作方便,采用单排。在排料时,不仅要考虑它的材料利用率,还要顾及冲裁工艺性能,搭边值过小,冲裁时容易翘曲或拉断,使冲裁件上毛刺增大,还有可能被拉入凸、凹模间隙中,损坏模具刃口,降低模具寿命,因此搭边值的设计应适当取较大值。查表3-11[2]的搭边值。电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图21 a=1.5则 电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图22查[14]表2-19得电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图23=-0.4 代入数值得: 电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图24

3)确定步距S,步距长度为凸缘部分的毛坯值+搭边值+切槽孔宽度+悬臂长度。

S=D+2电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图25+c+14.1=41.6+2.4+4+14.1

=62.1mm

4)确定裁板方法

采用横切    电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图26.

每条冲零件个数电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图27.

零件总个数电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图28=480

若采用纵裁,则裁板条数电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图29,余30mm,

每条冲零件个数电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图30个 余50mm

电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图31 =448               

比较两种切料方法的板料的利用率可知,采用横切的板料利用率较高。

由此可见,采用横裁有较高的材料利用率,故用横裁法。见图3—排样图

电位器盖成形跳步引伸自动模设计 图32

图(3)

第三章  模具类型及结构型式的确定

3.1模具结构形式选择

根据整套跳步引伸自动模送料料及落料取件的特点,采用正装式方便取件,有利于连续加工,生产效率高。

(1)工作部件(凸模、凹模)的的结构形式和固定方式:

冲切槽孔为形状较简单,而拉深、整形工序的凸模截面为圆形,而落料凸模虽然工作刃口较复杂,为了加工方便。均采用直通式凸模。

(2)定位、挡料零件的结构形式:

本模具连续自动送料冲裁,送料装置控制步距,冲裁工序采用导正销精确定位。

(3)卸料、推件、顶件装置的结构形似和压边装置的结构形式:

在本次连续模设计中,因为工序较多,材料厚度比较薄t〈1.5mm,采用弹压卸料比较好。并且考虑到冲压过程中工序的复杂性,增加了卸料块的数目,这样的好处是防止了受力不均匀。提高了模具的工作寿命。弹压卸料块在冲裁前将板料压平,防止冲裁件翘曲,兼有压边作用。推件块采用了用弹簧顶件的方式,弹簧顶件可以获得较大的顶件力,除有顶出工件的作用外,还可使条料在压紧的状态下冲裁,兼起压料作用,使冲出的工件平整。装配时下面用螺钉固定。

(4)导向装置及模架的结构形式:

采用圆形导柱、导套加工容易,装配简单,滑动导向刚度大,精度高、稳定性好、是冷冲模应用最广泛的导向装置。在本次设计中,因为设计的是连续冲裁模,综合考虑到过方面的因素,采用四导柱模架比较合理。

3.2基本工序顺序的选择

从零件形状看,属于带凸缘的拉深件,可以直观分析出需要以下基本工序 :下料、冲切槽孔、拉深、压凸台、整形、落料。

工序一:冲切槽孔工序,为了拉深成形工序顺利进行,首先要在条料上冲切槽孔,本工序的凹模与后面的拉深工序有所区别,在这里我们没有采用凹模镶块结构,因为这到工序是辅助工序,与工件成形的精度关系不是很大,精度要求不高.

工序二:拉深成形工序,模具结构见装配图,模具结构采用正装式,由于工件较小,材料比较薄,拉深的程度不是很大,经过计算可以一次拉深到位。

工序三:二次拉深兼整形工序,工序结构与工序二相似.

工序四:整形工序.

工序五:落料工序,在这道工序才用了导正销,因为这道工序是最后一道工序,控制了工件的外形精度

与这套模具配套设计了一套自动送料装置。


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