2023年链轮的冲压工艺及模具设计.doc

毕业设计论文 论文题目 链轮的冲压工艺及模具设计 系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 毕业设计〔论文〕任务书 系 部： 材料工程系 专 业： 模具设计与制造 学生姓名: 学 号: 0 设计(论文)题目： 链轮的冲压工艺及模具设计 起 迄 日 期: 2 指 导 教 师: 发任务书日期 毕 业 设 计〔论 文〕任 务 书 1．本毕业设计〔论文〕课题来源及应到达的目的： 2．本毕业设计〔论文〕课题任务的内容和要求〔包括原始数据、技术要求、工作要求等〕： 课题任务：设计生产链轮的冲压模具。 原始数据： 材料 Q235 厚度3mm。 技术要求： 质量和粗糙度到达生产要求 1 绪论 兴旺国家纷纷将制造业转移到我国，使我国模具工业面临空前的开展机遇。“九五〞期间，国内模具行业产值增长15%，模具商业化程度提高近10%，模具进口数额近10亿美元，出口额1亿美元。目前国内仅浙江东部的余姚、宁海、黄岩、温州等地去的模具工业开展较快，从业人员10万余人，目前对模具加工机床需求旺盛。模具与其他机械产品比拟，一个重要特点就是技术含量高、净产值比重大。随着化轻工产业的快速开展，我国的模具工业近年来一直以每年13%-15%左右的增长速度高速开展，而各行业对模具的要求越来越高。面对市场的变化，有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角，也在模具进口中占有了一席之地。 冲压模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机制有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益，模具的开展方向为: 一、充分运用IT技术开展模具设计、制造。用户对压力速度、精度、换模效率方面不断提高的高求，促进了模具的开展。车身外形和发动机是汽车的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成局部。车身模具设计和制造占汽车开发周期三分之二的时间，成为汽车换型的主要制约因素。目前。世界上汽车的改新换代一般需要48个月，而美国仅需30个月，这2主要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的 广泛运用提供了可靠的信息载体，实现了异地设计和异地制造。同时，虚拟制造等IT技术应用，也将推动模具工业的开展。 二、缩短金属成型模具的试模时间。当前，主要开展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是机械压力机上的模具试验时间可减少80%，具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的开展趋势是采用多连杆拉深压力机，它配备数控液压拉深垫，具有参数设置和状态记忆功能。 三、车身制造中的级进冲模开展速度。在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲压模加工转、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合压模已在美国汽车工业中普遍应用，其有点事生产率高，模具本钱低，不需要板料剪切，与多位压力机上使用的阶梯模相比，节约30%。但是。级进组合冲模技术的 应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料外表硬化的限制，主要用于拉伸深度比拟浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工。 设计模具对我们初出茅庐的学生来说，是有一定的困难，必须查阅大量的资料，不仅如此也需要老师的指导，询问其他设计功底较好的同学，但是我感觉现在的困难不是什么困难，只要我们用心的去做，一切困难都可以过去的，过了这个槛，就为我们以后的设计打下了良好的根底。 2 零件工艺性分析 拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心工件或将已制成的开口空心件加工成其他形状空心件的一种冲压加工方法。翻边时将毛坯或半成品的外边缘或孔边缘沿一定的曲线翻成竖立的边缘德冲压方法。我所设计的链轮是需要经过拉深、翻边、冲孔等工序才可完成。 根据零件结构特点，其材料选用Q235钢，材料厚度为3mm。该材料为普通碳素结构钢。这种钢含碳量较低，强度不高，但塑性、韧性较好，可通过渗碳淬火提高外表强度、硬度。一般用于制造受载荷较低、形状简单、不太重要的、但要求耐磨的小型零件。另外Q235钢价格廉价, 由于该链轮为大批量生产，故采用Q235这种材料。 3 编制零件加工工艺 3.1分析比拟和确定工艺方案 如图2－1所示为制件图，材料为Q235，厚度为3mm。在满足工艺性能要求进行大批量生产时，所以一般采用的工序是落料、冲孔、拉深、翻边成形的。 图2－1 制件图 3.1.1计算翻边系数 翻边前是否需拉成阶梯零件，这要核算翻边的变形程度. 由于处的高度尺寸为 根据翻边公式,翻边的高度h为: 以一次能安全翻出12mm的高度。 3.1.2确定拉深次数 d’凸/d=178/120=1.55>4 属宽凸缘筒形件。 t/Dx100=(3/178)x100=1.68 由王孝培主编的冲压手册中表4-20查得 h1/d1=0.45 h/d=9/120=0.075<0.28,故该制件可以一次拉出来。 3.1.3 确定工序的合并与工序顺序 当工序较多时,不易一下确定工艺方案时,最好先确定出零件的根本工序,然后将各根本工序各种可能的组合并排出顺序,以得出不同得工艺方案,再根据各种因素,进行分析比拟,找出适合与具体生产条件得最正确方案. 对于该工件,需包括以下根本工序:落料,冲孔,拉深,翻边。根据这些根本工序,科拟出以下几种方案: 方案一：落料、冲孔、拉深、翻边,其余按根本工序。这种工序的模具结构简单,本钱低.但生产效率低,工人劳动强度大,制件质量较低,精度不高. 方案二：落料,冲孔复合,其余按根本工序。该方案的模具结构简单,但与方案一比拟,生产效率稍微提高,操作较安全,但生产率较其他方案得生产率低,制件质量不高。 方案三：落料,冲孔,拉深复合,其余按根本工序。该方案虽然解决了上述方案中得问题,但是制件质量仍然不高。 方案四：落料、冲孔复合，拉深、翻边复合。该方案采用两套模具，模具结构比上述方案复杂，生产效率较高，制件的质量也比上述方案高。 方案五：各种工序全部复合。这种方案没有上述的缺点,模具结构复杂高，根据生产中总结的经验，在批量生产中是合理的。 3.2主要工艺技术参数的计算 3.2.1.计算各工序压力,选用压力机 (1)拉深力的计算 按王孝培主编的冲压手册中表4-85所推荐得公式计算: F拉深=πxd1xtxбbxK1=3.14x123x3x450x0.42=218987N 式中 бb=450MPa,由表8-71查得 K1=0.42由王孝培主编的冲压手册中表4-85查得(拉深系数m=0.67) (2)压边力的计算 式中 P=2.5MPa,由王孝培主编的冲压手册中表4-83查得 (3)推料力的计算: 由王孝培主编的冲压手册中公式可计算如下： F推=nK推F冲=3x0.055x261452 =43139.6N 式中K推=0.055,由王孝培主编的冲压手册中表2-38查得.n=3,同时卡在凹模里得废料片数.(设凹模直筒高度h=10mm,n=h/t=10/3=3) (4)翻边力的计算: F翻=1.1πxtxбs(D－d) =1.1x3.14x3x253x(64－61) =7864076N 式中бs=253MPa ,由王孝培主编的冲压手册中表8-7查得 顶件力取翻边力得10% F顶= F翻x10%=786N 这一工序得最大总压力: F总= F拉深＋F压边＋F推＋F翻 =218987＋23163＋43139＋7865 =293.154KN 根据总压力.我们可以选用350KN得压力机。在实际选用设备时,尚需考虑模具空间大小,工艺流程,设备负荷情况等因素,再作合理安排。 4 模具结构设计 4.1模具结构形式选择: 只有当拉深件高度较高时,才有可能采用落料,拉深复合模,因为浅拉深件假设采用复合模,落料凸模(兼拉深凹模)得壁厚较薄,强度缺乏.本设计凸凹模壁厚b=(178－64)/2=57mm,因此能保证足够强度,故采用复合模是合理的。 4.2模具工作局部尺寸和公差计算 〔1〕翻边模 圆形凸模和凹模,可采用分开加工.拉深前的毛坯取未注公差尺寸的极限偏差,故取翻边件的尺寸公差为φ61-0.7400 由王孝培主编的冲压手册中表2-31的公式进行计算 D凹=(61－0.5x0.74)0+0.04=60.630+0.04 式中x=0.5,由表2-30查得 б凹=+0.04由表2-28查得 D凸=(D－x△－2Cmin)-б凸 =(61－0.5x0.74－2x0.23)-0.0300 = 60.17-0.0300 式中Cmin=0.23，由王孝培主编的冲压手册中表2-23查得(同表查得Cmax=0.32) 〔2〕拉深模: 拉深件按未注公差尺寸的极限偏差考虑,并标注内形尺寸,故拉深件的尺寸公差为φ120+0.620 由王孝培主编的冲压手册中表4-75的公式进行计算 D凹=(d＋0.4△＋2Z)+б凹 =(120＋0.4x0.62＋2x3.6)+0.150 =127.448+0.150 式中z由王孝培主编的冲压手册中表4-74取为z=1.2t=3.6mm б凹由表4-76取为б凹=+0.15 d凸=(d＋0.4△)-б凸=(120＋0.4x0.62)0-0.100 =120.2480-0.100 式中б凹由王孝培主编的冲压手册中表4-76查得 4.3模具其他零件的结构尺寸计算 〔1〕闭合高度 h模=下模座厚＋上模座厚＋凸凹模高＋凹模高－(凹模与凸模的刃面高度差＋拉深件高－t) =40＋35＋62＋44－(1＋11－3) =190mm 根据设备负荷情况,拟选用J160型压力机,该压力机最大闭合高度为450mm.最小闭合高度为320mm. 模具闭合高度满足hmax－5≥h模≥hmin＋10 故该模具是适宜的. 〔2〕上模座的卸件螺钉沉孔深度h2 h2≥卸件板工作行程＋螺钉头高=15.2＋8=23.2mm 取h2=25.4mm(留2.2mm安全空间隙,假设凸凹模修磨量超过2.2mm时,尚需相应加深卸件螺钉沉孔深度. 〔3〕推杆长度L2 L2>模柄总长＋凸凹模高－推件块厚=85＋70－25=130mm 因此L2取140mm 4.4 模具主要零件的材料选用 〔1〕复合模具凸模零件的设计与标准： (具体见凸模零件图图纸)我们选用Cr12MoV，该材料具有高淬透性能，空冷硬度微变形，可用于精度要求高、耐磨、尺寸较大的冷作模具与拉深模，热处理HRC500-600。 〔2〕复合模具凹模零件的设计与标准： (具体见凹模零件图图纸)我们选用T8A，这是冲模中应用最广、价格最廉价的材料，适宜形状简单的冲模，其优点是加工性能号。由一定的硬度；缺点是蘸火变形大，耐磨性能较差；热处理HRC580-620。 〔3〕定位零件的设计与标准： 根据此模具的特点,此模具定位