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吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 I 摘 要 冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力使其产生分离或塑性变形从而获得所需冲件的一种压力加工方法。
冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工且主要采用板料来加工成所需零件所以也叫冷冲压或板料冲压。
冲压所使用的模具称为冲压模具简称冲模。
冲模是将材料金属或非金属批量加工成所需冲件的专用工具。
本次设计选用冲裁和拉深冲压工艺1冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序主要包括冲孔和落料工序。
冲孔是指在板料或者工件上冲出所需形状的孔冲去的为废料。
而落料是指从板料上冲下所需形状的零件或者毛坯。
2拉深是利用具有一定圆角半径的拉深模将平板毛坯或空心件毛坯冲压成各种空心零件的冲压过程。
拉深件的几何形状很多大体可以划分为旋转体零件盒形零件和复杂曲面零件三大类。
拉深变形存在于很多成形工序之中掌握拉深变形特点和拉深变形规律有着十分重要的意义。
本次设计任务包含两副模具通过对法兰拉深圆筒形件的工艺分析合理设计了1副完成落料、首次拉深的落料拉深复合模和1副末次拉深模。
关键字冲压 拉深 冲模 复合模 拉深模 吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 II ABSTRCT Stamping is a kind of pressure-processing methods what are to pressure force from the mold installed in stamping equipment to the material to produce plastic deformation or separation to obtain the necessary pieces. Stamping is usually to proceed deformation of the material cold processing at room temperature and material to become deformed in the deformation processes mainly sheet metal parts as required also known as cold or sheet metal stamping. The die used in stamping process is called stamping die or die. Die is put the materials metal or non-metallic for bulk-processed into pieces by the special instrument. The choice of design are drawing and blanking stamping technics:1 Blanking is stamping processes to have a separate sheet metal by the using of molds mainly including punching and blanking processes. Punching is punch the the necessary forms holes in the sheet metal or the workpieces for the waste-to. The blanking is expected from the on-board requirements under the shape of parts or rough.2 Drawing is the stamping process which uses a certain radius of the fillet drawing dies put flat or rough rough hollow ram into a variety of hollow parts. Drawing prrts have many geometric shapes which can be roughly divided into three categories that is rotating body parts box-shaped parts components and complex surface. Drawing deformation exists in many forming processes so mastering drawing deformation characteristics and the drawing of deformation is very important. The design task includes two dies by the analysis of law Lanla deep cylinder-shaped piecesgetting the rational design of a compound die which inclodes complete blanking and the first time drawing processes and a single drawing process die. 吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 III Key words: blankingdrawing die combined die drawing die. 吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 IV 目录 第一章 绪论 ................................. 错误未定义书签。
- 1- 1.1 引言 ................................... 错误未定义书签。
- 1- 1.2 冷冲压技术的现状及发展趋势 ............. 错误未定义书签。
- 2- 1.2.1 冷冲压技术在工业生产中的地位 ........................ - 2 - 1.2.2 冲压技术的现状及发展方向 ............................ - 3 - 1.3毕业设计的目的意义和设计内容 ............................. - 9 - 1.3.1 毕业设计的目的意义 .................................. - 9 - 1.3.2 设计的主要内容 ..................................... - 10 - 第二章 冲压概论及原理 ....................... 错误未定义书签。
-11- 2.1冲压成形的特点 ......................... 错误未定义书签。
-11- 2.2冲压成形中毛坯的分析.................... 错误未定义书签。
-12- 2.3冲压变形中的应力 ....................... 错误未定义书签。
-14- 2.4冲压成形中的起皱 ....................... 错误未定义书签。
-19- 2.5冲裁变形机理 ........................... 错误未定义书签。
-21- 2.6拉深 ................................... 错误未定义书签。
-24- 第三章 模具设计 .............................. 错误未定义书签。
-27- 3.1 设计产品 ............................... 错误未定义书签。
-27- 3.2 零件工艺分析 ........................... 错误未定义书签。
-27- 3.3 零件的工艺方案的确定 ................... 错误未定义书签。
-28- 3.4毛坯尺寸的计算 ......................... 错误未定义书签。
-28- 3.5判断能否一次拉成 ....................... 错误未定义书签。
-29- 吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 V 3.6试制订首次拉深因数 ..................... 错误未定义书签。
-30- 3.7排样方式和材料利用率.................... 错误未定义书签。
-33- 3.7.1 排样方式 ........................... 错误未定义书签。
-33- 3.7.2材料利用率 .......................... 错误未定义书签。
-35- 3.8确定拉深系数 ........................... 错误未定义书签。
-35- 3.9工序压力计算 ........................... 错误未定义书签。
-37- 3.9.1计算冲压力 .......................... 错误未定义书签。
-37- 3.9.2计算压边力、拉深力 .................. 错误未定义书签。
-39- 3.10选用压力机 ............................ 错误未定义书签。
-41- 3.10.1落料拉深模具 ....................... 错误未定义书签。
-41- 3.10.2末次拉深模具 ....................... 错误未定义书签。
-42- 3.11确定模具压力中心 ...................... 错误未定义书签。
-42- 3.12要工作部分尺寸的计算................... 错误未定义书签。
-43- 3.12.1冲裁模具 ........................... 错误未定义书签。
-43- 3.12.2拉深模具 ........................... 错误未定义书签。
-45- 3.13模具类型及结构选择 .................... 错误未定义书签。
-47- 3.13.1落料拉深模 ......................... 错误未定义书签。
-47- 3.13.2末次拉深模具 ....................... 错误未定义书签。
-49- 3.14零部件的结构设计与选择 ................. 错误未定义书签。
-50- 3.14.1落料拉深模卸料装置的设计计 ......... 错误未定义书签。
-50- 3.14.2模架选择 ........................... 错误未定义书签。
-53- 第四章 结论 .................................. 错误未定义书签。
-54- 4.1致谢 ................................... 错误未定义书签。
-54- 吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 VI 4.2主要参考文献 ........................... 错误未定义书签。
-55- 4.3附录 ................................... 错误未定义书签。
-56- 吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 - 1 - 第一章 绪论 1.1 引言 冲压加工技术应用范围十分广泛在国民经济各工业部门中几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。
如汽车、飞机、拖拉机、电机、电器、仪表、铁道、电信、化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。
冲压是利用安装在冲压设备上的磨具对材料施加压力使其产生分离或塑性变形从而获得所需冲件的一种压力加工方法冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工且主要采用板料来加工成所需零件所以也叫冷冲压或板料冲压。
冲压所使用的模具称为冲压模具简称冲模。
冲模是将材料批量加工成所需冲件的专用工具。
冲模在冲压中至关重要没有符合要求的冲模批量冲压生产就难以进行没有先进的冲模先进的冲压工艺就难以实现。
冲压工艺与模具冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素。
冲压加工无论在技术方面还是经济方面都有许多独特优点尤其是在冲压件大批量生产的情况下冲压加工的优点能得到充分体现并获得较好的经济效益。
冲压零件具有表面质量好、重量轻、成本低的优点它是一种经济的加工方法。
冲压工艺是一种生产效率很高、少切削或无切削的先进加工方法在经济和技术方面都有很多优点。
它操作简便便于实现机械化和自动化适合与较大批量零件生产其制品一般都不需要做进一步的机械加工尺寸精度和互换性都比较好。
所以它在航空、汽车、拖拉机、点击电器、精密仪器仪表等工业中占有重要的地位此外随着加强国防建设放入需要和和人们物质生活水平的提高在注入家电、电子元器件和兵器等领域内冷冲压加工量也有相当大的比例。
可见支持和促进冷冲压加工技术对发展国民经济和加速工业化建设具有十分重要的意义 由于冲压加工具有节材、节能和生产率高等突出特点决定了冲压产品成本低廉效益较好因而冲压生产在制造行业中占有重要地位。
随着科学技术吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 - 2 - 的进步和工业生产的迅速发展模具已成为当代工业生产的重要手段冲压生产和模具工业得到了世界各国的高度重视。
1.2 冷冲压技术的现状及发展 1.2.1 冷冲压技术在工业生产中的地位 美国工业界认为 “模具工业是美国工业的基石”日本称模具工业为 “进入富裕社会的原动力”德国给模具工业冠之以 “金属加工业中的帝王”称号欧盟一些国家称 “模具就是黄金”新加坡则把模具工业作为 “磁力工业”中国模具权威称 “模具是印钞机 “。
可见模具工业在世界各国经济发展中所具有的重要地位模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一 。
通常冲压工方法在常温下进行主要用于金属板料成型加工故也称板料成形。
冲压成形在较大批量生产条件下虽然设备和模具资金投入大生产要求高但与其它加工方法如锻造、铸造、焊接、机械切削加工等相比较具有以下优点 1.生产效率高制品的再现性好而且质量稳定 2.可实现少无切削加工冲压件不需经机械加工即可进行表面处理或直接用于装配产品 3.材料利用率高在节省原材料消耗的情况下能获得强度高、刚度好、重量轻的制品 4.能生产其它加工方法难以实现的复杂零件如汽车覆盖件、飞机、导弹、吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 - 3 - 枪弹、炮弹等航空、航天及国防工业产品。
因此冲压在机械制造、电子、电器等各行各业中都得到广泛的应用。
大到汽车覆盖件小到钟表及仪器、仪表元件大多是由冲压方法制成的。
目前采用冲压工艺所获得的制品在现代汽车、拖拉机、电机、电器、仪器及各种电子产品和人们日常生活中都占有十分重要的地位。
据粗略统计在汽车制造业中有6070的零件是采用冲压工艺制成的冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业劳动量的2530。
在机电及仪器、仪表生产中有6070的零件是采用冲压工艺来完成的。
在电子产品中冲压件的数量约占零件总数的85以上。
在飞机、导弹、各种枪弹与炮弹的生产中冲压件所占的比例也相当大。
人们日常生活中用的金属制品冲压件所占的比例更大如铝锅、不锈钢餐具、搪瓷盆等都是冲压制品占世界钢产量6070以上的板材、管材及其它型材其中大部分是经过冲压制成成品的。
在许多先进的工业国家里冲压生产和模具工业得到高度的重视例如美国和日本模具工业的产值已超过机床工业模具工业成为重要的产业部门而冲压生产则成为生产优质先进机电产品的重要手段。
1.2.2 冲压技术的现状及发展方向 1、模具技术的现状 1精密模具 当代模具要求的精度比传统模具高出一个数量级。
多工位级进模、精冲模、精密塑料模的精度已达到0.003ram甚至更高。
多工位的级进模设计和制造技术已日趋成熟在引进技术及设备情况下部分企业的此类模具已达到或接近国外先进水平照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具均已形成规模化生产子午线轮胎橡胶活络模国产化率已大为提高。
目前模具超精吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 - 4 - 密加工已达到纳米级精度。
2大型模具 我国已能生产轿车覆盖件模具、48英寸212cm大屏幕彩色电视机前壳及后盖注塑模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模、轿车仪表板形状复杂的注塑模、自动扶梯整体阶梯压铸模及汽车变速箱体压铸模等大型模具 。
另外为了提高生产率采用了多工位及多模腔方式例如高生产率级进模有 50多个工位塑封模每模一次生产数百件塑胶鞋模有 18个工位等等。
3成形工艺 随着人们对产品形状、尺寸精度、整体性及生产效率等要求的提高以及许多新材料新工艺的广泛应用当代模具结构和型腔日益复杂。
例如一台大型复合材料成型模具其结构复杂程度和价格超过一台精密机床。
一些大型覆盖件成形模具不仅型腔形状复杂而且模具配套性要求极高要求多个相关模具型腔协调一致用传统加工方法无法达到其质量要求。
除液态模锻、粉末锻造成型工艺外还有多材质塑料成型模、高效多色注塑模、镶件互换结构和各种轴芯脱模机构的创新设计也取得了较大进展在陶瓷模具成形工艺中成形表面采用硅胶技术解决了模具的粘粉问题同时采用磁吸技术使其具有自动调整间隙的功能 保证陶瓷砖面平整简化了模具结构。
在冲压成形加工中多功能复合模具逐渐增多一副多功能复合模具除了冲压成形零件外还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。
这种用多功能复合方式生产出来的不再是单个零件而是成批的组装件可大大缩短产品的生产及装配周期显著地提高生产率。
4模具的制造技术 CADCAECAM技术的应用水平已上了一个新台阶。
以高速发展的家电制造业为例 引进了美国、德国、日本、澳大利亚等国相当数量的CAD CAM 系统 取得了一定的经济技术 效益促进和推动了我国的 CAD CAM技术的发展。
数控机床、加工 中心、激光、电火花 、线切割、真空淬火以及 PVO等表面强化技术在模具制造中已得到普及。
5模具工程师 人是企业最活跃的因素 市场竞争最主要的是人才竞争。
我国模具行业的工程技术人员的素质不能适应模具工业的发展而且人才断层现象十分明显。
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论文 - 5 - 队伍不稳定 、人才匮乏是制约模具工业发展的重要因素之一。
2、随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现因而促进了冲压技术的不断革新和发展。
其主要表现和发展方向如下 1冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。
目前国内外对冲压成形理论的研究非常重视在材料冲压性能研究冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面取得了较大的发展。
特别是随着计算机放入飞速发展和塑性变形理论的进一步完善。
近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术及有限元FEM等数值分析方法模拟金属的塑性成形过程根据分析结果设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题并通过在计算机上选择修改相关参数可实现工艺及模具的优化设计。
这样既节省可昂贵的试模费用也缩短了制模周期。
研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种冲压新工艺。
也是冲压技术的发展方向之一。
目前国内外相继涌现了精密冲压工艺、软模成型工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺及无模多点成形工艺等高效、精密、经济的冲压工艺。
其中精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法它扩大了冲压加工范围目前精密冲裁加工零件厚度可达25mm精度可达IT6—IT7级用液体、橡胶、聚氨酯等柔性凸模或凹模来代替刚性凸模或凹模的软模成形工艺能加工出普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件在特定的生产条件下具有明显的经济效果采用爆炸等高能高效成形加工方法对于加工各种尺寸大、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 - 6 - 板料零件具有很重要的实用意义利用金属的超塑性进行超塑性成形可以用一次成形代替多次普通的冲压成形工序这对于加工形状复杂和大型板材零件具有突出的优越性无模多点成形工艺是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成型的一种先进工艺技术我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成设备解决了多点压机成形法从而可随意改变变形路径和受力状态提高了材料的成形极限同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力。
实现无回弹成形。
无模多点成形系统以CAD/CAM/CAT技术为主要手段能快速经济的实现三维曲面的自动化成形。
2冲模设计与制造设计方面 冲模是实现冲压生产的基本条件。
在冲模设计和制造上目前正朝着以下两方面发展一方面为了适应高速、自精密、安全等大批量现代生产的需要冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展与为此向适应的新型模具材料及热表处理技术各种高效、精密、数控、自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也正在飞速发展另一方面为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。
精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。
目前50个工位以上的级进模进距的精度可达2μmm多功能级进模不仅能完成冲压全过程还可以完成焊接装配等工序。
我国已能自行设计制造出达到国际水平的精密多工位级进冲模如某机电一体化的铁芯精密自动化多工位级进模其主要零件的制造精度达25μmm进距精度23吉林大学材料学院2004级毕业设计
论文 - 7 - μmm总寿命达1亿次。
我国主要汽车模具企业已能生产成套轿车覆盖件模具在设计制造方法、手段方面以基本达到了国际水平模具结构、功能方面也接近国际水平但在制造质量、精度、制造周期和制造成本一国外相比还存在一定差距。
模具材料及热处理与表面处理工艺对模具加工质量和寿命的影响很大世界个主要工业国家在此方面的研究取得了较大进展开发了许多新钢种其硬度可达到HRC5870而变形只为普通工具钢放入1/21/5。
如火焰淬火钢可局部硬化且无脱碳我国研制的65Nb、LD和CD等新钢种具有热加工性能好、热处理变形小、抗冲击性能佳等特点。
与此同时还发展了一些新的热处理和表面处理工艺主要有气体软氮化、离子氮化、渗硼、表面涂镀、化学气相沉积、物理气相沉积、激光表面处理等。
这些方法能提高模具工作表面耐磨性、硬度和耐蚀性是模具寿命大大延长。
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。
计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。
其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝线切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。
模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具是工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本进行设计和优化从而显著缩短模具设计与制造周期降低生产周期提高生产质量。
随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现以三维造型为基础、基于并行工程的模具CAD/CAE/CAM技术正成为发展方向它能实现制造和装配设计、成形过程的模拟和数控加工过程的仿真还可对模具可制造性进行评价使模具设计和制造一体化智能化。
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论文 - 8 - 3冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压技术水平的基本条件高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。
为了满足大批俩广告组生产的需要目前冲压设备也由单工位、单.
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