罩壳冲压件的设计计算_毕业设计说明书(编辑修改稿)

罩壳冲压件的设计计算_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

衣机、电冰箱及电风扇等轻工产品，有90%左右的零件是用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。 显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识 [5]。 冷冲压模具的历史发展与现状 模具的出现可以追溯到几千年前的陶器烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。 19 世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛使用。 第二次世界大战后，随着世界经济的飞速发展， 它又成了大量生产家用电器、汽车、电子仪器、照相机、钟表等零件的最佳方式。 从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术，苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。 20 世纪 50 年代中期以前，模具设计多凭经验，参考已有图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能 3 缺乏了解。 从 1955 年到 1965 年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金属塑性加工工艺及原理进行深入探讨，使得冲压技术得到迅猛发展。 在此期间归纳出的模具设计原则， 使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化的方向推进。 进入 20 世纪 70 年代，不断涌现出各种高效率、高精度、高寿命的多功能自动模具。 其代表是五十多个工位的级进模和十几个工位的多工位传递模。 字啊此期间，日本以“模具加工精度进入微米级”而站到了世界工业的最先列。 从 20 世纪 70 年代中期至今，计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图输入、毛坯展开、条料排样、确定模座尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出 NC 程序等工作，使得模具设计、 加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。 当前国际上计算机辅助设计 （ CAD） ，计算机辅助工艺 （ CAE） 和计算机辅助制造 （ CAM） 的发展趋势是：继续发展几何图形系统，以满足复杂零件和模具的要求；在 CAD和 CAM 的基础上建立生产集成系统 （ CIMS） ；开展塑性成形模拟技术 CAE的研究，以提高工艺分析和模具 CAD 的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，发展专家系统和智能 CAD 等。 中国模具工业是 19世纪末 20世纪初随着军火和钟表业引进的压力机发展起来的。 从那时到 20 世纪 50 年代初，模具多采用作坊式生 产，凭工人经验，用简单的加工手段进行制造。 在以后的几十年中，随着国民经济的大规模发展，模具业进步很快。 当时中国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验，其水平不低于当时工业发达的国家。 此后直到 20 世纪 70 年代末，由于错过了世界经济发展的大浪潮，中国的模具业没有跟上世界发展的步伐。 20 世纪 80 年代末，伴随家电、轻工、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，中国先后引进了一批现代化的模具加工机床。 在此基础上，参照已有的进口模具，中国成功地复制了一批替代品，如汽车覆盖件模具等。 模具的国产化虽然使中国模具制造 水平逐渐赶上了国际先进水平，但计算机应用方面仍然存在很大差距。 中国模具 CAD/CAM 技术从 20 世纪 80 年代起步，长期处于低水平重复开发阶段，所用软件多为进口的图形软件、数据库软件、 NC 软件等，自主开发的软件缺乏通用性，商品化价值不高，对许多引进的 CAD/CAM 系统缺乏二次开发，经济效益不显著。 针对上述情况，国家有关部门在“九五”期间制定了相关政策和措施。 到 90 年代后期，中国 CAD 软件产业从无到有，发展出一批具有自主知识产权的三维 CAD 软件，如清华英泰、北航 CAXA、武汉 4 开目等打破了国外产品一统天下的局面。 目前，中国模具工业发展迅速，模具行业产业结构有了很大改善，模具商业化水平大幅度提高，中高档模具占模具总量的比例也明显提高，模具进出口比例逐步趋向合理。 三维 CAD 技术的出现，极大地推动了模具工业的发展，使零件设计及模具结构设计在非常直观的三维环境下进行，模具设计完成后，可根据投影关系自动生成工程图。 模具属于标准化程度较高的工艺装备，模具设计中使用的模架及各种标准件可以直接从 CAD 系统中建立的标准库中直接调用，大大提高了模具设计的质量和效率。 同时，三维 CAD 系统中设计生成的三维模型可直接用于有限元模拟零件的成 形过程及数控加工编程等的后续应用，适应现代化生产，满足了 CAD/CAM 集成技术的要求。 目前，三维 CAD 技术已广泛应用于模具的设计，缩短了新产品的开发周期和产品的更新期，使得开发的新产品达到“高质量、低成本、上市快”的目标成为可能 [5]。 此次选题的目的和意义 冲压模具设计是否正确合理、先进和适用 , 对于冲压生产中冲压件合格率的高低 , 作业循环的快慢 , 模具的制造难易程度及模具的使用寿命等都具有重要的影响。 本课题正是考虑到以上的因素，选择了冲压模具设计。 这也正是符合当前研究的热点和市场的需求。 不 论在科研还是实际生产中都有着深刻的现实意义。 5 第 2 章 工艺分析与方案确定 设计任务 设计题目：罩壳复合模设计 设计内容： 生产批量：大批量 材料： 08 钢 材料厚度： 2mm φ7 932R2R5242020294 X φ53 5 177。 0 . 2232323163 315253 φ1 8 图 21 制件图 6 冲压件的工艺分析 冲压件的材料选择分析 08 钢是优质碳素结构刚，易于拉伸成形，具有良好的冲压性能。 冲压件的结构和尺寸精度分析 由工件简图可见，该工件的加 工涉及到落料、拉深、冲孔三种工序内容。 根据变形特点，对于带孔的拉深件，尤其是 248。 5mm 孔到直壁的距离较近，一般应先拉深后冲孔。 对于所冲小孔 248。 5mm，按文献 [5]表 查得，一般冲孔模对该种材料可以冲压的最小孔径为 d≥t， t=2mm，因而 5mm 孔符合工艺要求。 对于孔心距 (35177。 )mm，按文献 [5]表 查得，一般精度模具可达到的两孔中心距离公差为 177。 ~177。 ，因而符合尺寸精度工艺要求。 由文献 [5]图 可知，最小孔边距为 ： C≥=3mm,C180。 ≥t=2mm。 而零件上各孔的孔边 距均大于最小孔边距。 以上各项分析，均符合冲裁工艺要求，故可采用多孔冲裁模进行加工。 毛坯尺寸计算 ，所以毛坯直径为： 22 )(4 rrdHddD   22 )(77477  = mm 其中 δ 取 ； 故取 D 为。 7 坯料相对厚度： t/D100=2/100= 式中 t—— 坯料厚度， mm； D—— 毛坯直径 ， mm； ： Ddm = = 根据文献 [5]中公式 ()可知 )1( mDt  故不需要压边圈。 确定拉深次数 由于拉深件的高度与其直径的比值不同，有的拉深件可以 用一次拉深制成，而有的高度大的拉深件，则需要多次拉深才能制成。 所以根据工件的相对高度 (H/D)和坯料的相对厚度 (t/D100)的大小确定拉深次数。 由文献 [5]查表 可知，由于工件相对高度 远远小于 一次拉深时的相对高度 ~，所以工件可以一次拉深成形。 排样及材料利用率 排样方法 排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。 合理的拍一盒选择适当的搭边值，是降低成本、保证工件质量及延长模具寿命的有效措施。 应考虑以下原则： ； ，劳动强度低； ，使用寿命长；。 8 排样的方式有多种多样，其中有： (1) 有废料排样 (2) 少废料排样 (3) 无废料排样 根据零件 图可选用有废料排样，模具沿工件全部外形进行冲裁，工件周边都留有搭边。 这种排样能保证冲裁件的质量，冲模寿命较长。 排样的形式 分为直排式、斜排式、直对排、斜对排、 混合排等。 根据零件的形状和排样方法确定为直排排样。 如图 22 所示 2φ1 2 6 . 6130.61 . 51 . 5图 22 搭边和排样 搭边和料宽 排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。 搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件；保持条料有一定的刚度，便于送料。 搭边值的大小与下列因素有 关。 (1)材料的力学性能； (2)工件的形状与尺寸； (3)材料厚度； (4)手工送料、有侧压装置的模具，搭边值要小一些。 搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。 但过小的搭边容易挤 9 进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。 一般来说，搭边值是有经验确定的，文献 [5]表 列出了冲裁时常用的最小搭边值。 由料厚和送料方式查表可知搭边值 a=2， a1=。 (1)送料步距 条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（简称步距或进距）其大小应为 条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。 (2)条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁件零件周边有足够的搭边值。 最大条料宽度要能在冲裁时顺利在导料板之间送行并与导料板之间有一定的间隙。 送料进距：  aDh mm； 条料宽度：  aDB mm； 式中 D— 垂直送料方向的零件尺寸， mm。 板料规格选用 2mm800 mm3000 mm 每张钢板裁板条数 n1:为了操作方便，采用横裁，即 n 余 每条裁板上的工件数 n2 2 8 0 0112  s aBn 个 式中 B1 — 钢板宽度 每张钢板上的工件总数： 1 3 2622n 21  nn 总 个。 材料利用率 材料的利用率 是 衡量材料的经济利用率的指标 10 %100)4/()( 2  BLDn  总 = %1 0 0)8 0 03 0 0 04/() 2 3 2( 2  =% 制定冲压工艺方案 工序性质和 数量 在冲压加工中，工序性质是指冲压件所需的工序种类，剪裁，落料，冲孔，切边等使材料产生分离的工序。 弯曲拉深局部成形等使材料产生变形的工序。 冲压工序性质的确定主要取决于冲压件的形状尺寸和精度要求。 同时还应考虑冲压变形规律及某些具体条件的限制。 通常在确定工序性质时应当考虑以下几方面： (1)从零件图上直观的确定工序性质，平板件冲压加工时常采用剪裁，落料，冲孔等冲裁工序。 当平面度要求较高时采用较平的工序进行精压，当零件的断面质量尺寸精度要求较高时，需增加修整工序或 采用精密冲裁工艺进行加工。 (2)对零件图进行计算分析，比较后确定工序性质。 (3)为改善冲压变形条件，方便工序定位，增加附加工序。 预冲工序工艺切口达到改善冲压变形条件，提高成型质量母的。 根据零件图分析冲压加工时须用落料、冲孔、拉深 工序。 确定工序数量的基本原则是：在保证工件质量，生产率和经济性要求的前提下，工序数量应尽可能地减少。 该零件精度要求较高，故采用复合模。 11 工序顺序和组合 各工序的安排主要取决于冲压变形规律和零件质量要求。 工序顺序的安排一般应注 意以下几方面： (1)所有的孔只要其形状和尺寸不受后续工续的影响，都应在平板坯料上冲出。 (2)所在位置会受到以后某工序变形的影响的孔，一般都应在有关的成型工序完成后再冲孔。 (3)孔靠近或孔边缘较小时，如果模具强度够高，最好同时冲出。 否则应先冲出大孔和一般精度孔，后冲出小孔和高精度孔或者先落料再冲孔，力求把可能产生的畸变限制在最小范围内。 (4)如果在同一个零件的不同位置冲压时，变形区域互相不发生作用，根据模具结构定位和操作的过程难易程度来确定。 (5)多角弯曲件主要从材料变形核材料的运动两方面安排弯曲的 顺序。 一般是先弯外部角后弯内部角，弯角根据零件图先冲裁后落料，由固定挡料销定位。 冲压工序的组合是指将两个或两个以上的工序分析合并在一道工序内完成。 减少工序及占用的模具设备和数量，提高效率和冲压件的精度，在确定工序组合时，首先应考虑组合的必要性和可行性，然后再决定是否组合。 (1)工序组合的必要性主要取决于冲压件的生产批量。 (2)工序的组合的可行性受到多种因素的限制，应保证能冲压出形状、尺寸和精度均符合要求的图样，实现其所需动作保证有足够的强度与现有的冲压设备条件相适应。 根据零件 图的要求及批量采用落料、拉深、 冲孔复合模。 冲压工艺方案 该工件包括落料，拉深，冲孔三 个基本工序，可以有以下三种工艺方案。 12 方案一：先落料，再拉深，然后冲孔。 采用单工序模生产。