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柴油机外罩冲压工艺及模具设计 摘 要 本次毕业设计完成了对柴油机外罩的冲压工艺和模具设计,在工艺计算的基础上,优化确定出柴油机外罩的冲压生产工艺:第一副模具为落料拉深复合模,第二副为再次拉深模,第三副为校形切边复合模。
本次设计完成了上述三幅模具的装配图和部分零件图的设计计算和绘制,以及冲压工艺过程卡片和设计说明书的编写。
关键词:rte90ui AbstractWe have done the design about the press work process schem design and the moulddesign of the diesel engine outer cover in this graduation design.Based the craftworkaccountwe confirmed the production craftwork about press work of diesel engineouter work: the first mold for falls the material drawing superposable diesecond istwo drawing moldand the third is plastic mold.We have done the assemblage chart ofthree moulds above mentioned and the design account and plotting of part accessorychart in this designas well as the writting of the press work craftwork process cardand design manual. Key words Press work Process schem design Mould design本设计来自:我要毕业设计网 http://www.bysj520.com在毕业设计网注册后联系客服均可获赠您要求的毕业设计资料客服 QQ:8191040说明:本软件/论文系有偿阅读、使用,完整 CAD 图纸或源代码请联系客服购买全国最全毕业设计,详细目录请加 QQ8191040 索取模具毕业设计(注塑模,冲压模) ,计算机毕业设计(ASP
ASP.NET C Delphi JAVA JSP PB VCVBVFP 等)机械毕业设计,电子信息类毕业设计,土木路桥毕业设计等等7 万余篇本科硕士论文,工商管理毕业论文 汉语言文学毕业论文 国际贸易学毕业论文 经济管理毕业论文 会计学论文 教育类毕业论文等 目 录一.前言………………………………………………………………………………2二.零件工艺性分析…………………………………………………………………3三.分析比较和确定工艺方案……………………………………………………… 4 3.1 初步计算毛坯尺寸…………………………………………………………4 3.2 确定工艺方案………………………………………………………………5四.主要工艺参数的确定……………………………………………………………6 4.1 确定各中间工序尺寸………………………………………………………6 4.2 确定排样、裁板方案………………………………………………………10 4.3 计算各工序压力,选用压力机……………………………………………12五.第一副模具(落料、拉深复合模)的设计和计算……………………………15 5.1 模具类型及结构形式的选择与计算………………………………………15 5.2 模具工作部分刃口尺寸和公差的计算……………………………………16 5.3.落料、拉深凸凹模高度与落料凹模外形尺寸的初步设计与确定………18 5.4 模具其他零件的设计与计算………………………………………………19 5.5 模具压力中心的设计与计算………………………………………………21六.第二副模具(再次拉深)的设计………………………………………………21 6.1 模具工作部分刃口尺寸和公差的计算……………………………………21 6.2 模具结构类型及形式的选择与计算………………………………………22 6.3 凸模工作表面的技术要求…………………………………………………23 6.4 模架的选择…………………………………………………………………23七.第三副模具(整形、切边复合模)的设计计算………………………………24 7.1 模具结构类型及形式的选择与计算………………………………………25 7.2 模具工作部分尺寸计算……………………………………………………25 7.3 模具其他零件的设计与计算………………………………………………26 八.冲压工艺过程卡片 ………………………………………………………… 27 总结与体会…………………………………………………………………………30 致谢…………………………………………………………………………………31 参考文献……………………………………………………………………………32 毕业论文一 前 言 冲压工艺是塑性加工的基本方法之一,它主要用于加工板料零件,所以有时也叫板料冲压。
冲压不仅可以加工金属板料,而且也可以加工非金属板料。
冲压加工时,板料在模具的作用下,于起内部产生使之变形的内力。
当内力的作用达到一定程度时,板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形,从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。
冲压生产靠模具和设备完成加工过程,所以它的生产率高,而且由于操作简便,也便于实现机械化和自动化。
冲压生产利用模具加工,可以获得其他加工方法所不能或难以制造的,形状复杂的零件。
冲压产品的尺寸精度是由模具精度保证的,所以质量稳定,一般不需要再经过机械加工便可使用。
同时冲压加工不但节能还节约材料,且产品表面质量较好。
因此冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工工艺。
用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。
冲压工艺在汽车,拖拉机,电机,电器,仪器,仪表,各种民用轻工业产品以及航空和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。
现代各先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。
在我国的现代化建设进程中,冲压生产占有重要的地位。
-2- 毕业论文二.零件的工艺性分析 零件的冲压工艺性是指从冲压工艺的角度来衡量零件的设计(包括选材、形状结构等)是否合理。
即在满足零件使用要求的前提下,能否用最简单的、最经济的冲压加工方法将零件制成。
零件的工艺性好坏直接关系到其质量、生产率、材料利用率和生产成本等。
工件如图 1—1 所示: 未注圆角 R3mm 图 2—1 工件图 此工件为有凸缘阶梯圆筒形件,要求外形尺寸,没有厚度不变的要求,此工件满足拉深工艺要求,可用拉深工序加工。
该零件为柴油机外罩,可选用碳素结构钢 Q235。
各圆角 r3mm≥2t,满足拉深对圆角半径的要求。
由图可知此工件为浅阶梯零件,而且直径比例接近 2:1,即直径差别大不能一次拉出,由经验得知可首次拉成大圆角的圆筒件,然后通过较形得到零件的形状和尺寸,如图 1——2 所示。
因此该工件的成形工序即为落料,拉深,较形,切边,具体的拉深次数,拉深尺寸等计算将在后面重点叙述。
-3- 毕业论文 图 2—2三 分析比较和确定工艺方案3.1 初步计算毛坯尺寸 图 3—1(1).初步计算毛坯尺寸 由相对直径 d 凸/d78/44.51.75,查得修边余量△d3.0故实际凸缘直径:d -4- 毕业论文凸782×3.084mm该工件 t1.5mm,因此计算时取中线尺寸计算各部分尺寸如图 3-1 所示d1 16.5mm d 2 22.5mm d 3 28.5mmd 4 38.5mm d 5 44.5mm d 6 50.5mmd 7 84mmH 1 7mm H 2 5.5mm该工件的毛坯展开直径:D d12 2r d1 d 2 d 3 d 4 4d 2 h1 d 5 h2 8r 2 d 4 d 32 d 72 d 62 2 97.16 98mm2确定拉深次数 H 26 1.5 24.5工件最大高度与最小直径之比: 1.089 d 24 1.5 22.5 t 1.5坯料相对厚度 ×100 ×1001.53 D 98经查表可知该工件不能一次拉出,即需要多次拉深。
由工件图可知此工件为浅阶梯零件,而且直径比例接近 2:1,即直径差别大不能一次拉出,由经验得知可首次拉成大圆角的圆筒件,然后通过较形得到零件的形状和尺寸。
(即首次拉深出带凸缘筒形件) d 84 凸缘的相对直径 1.82 >1.4,为宽凸缘件,即在首次拉深时先拉深 d 1 46成工件要求的凸缘直径,而在以后各次拉深工序中,凸缘直径保持不变。
3.2 确定工艺方案 通过上述分析计算,不难看出需包括以下基本工序: 落料,首次拉深,二次拉深,校形,切边根据这些基本工序,可拟出如下三种方案:方案一:落料——首次拉深——二次拉深——较形——切边方案二:落料与首次拉深复合,其余按基本工序方案三:落料与首次拉深复合,然后二次拉深,最后将校形与切边复合。
-5- 毕业论文分析比较上述三种方案,可以看到:方案一中,是按各基本工序进行加工的,每一副模具均为单工序模,模具简单,压力机吨位较小,生产率低,适合于小批量生产。
方案二中,复合模具较复杂,且压力机吨位要求较大,生产率比方案一高,可适合与较大批量生产。
方案三中,模具结构较为复杂,需要大吨位压力机,但生产效率高,适合于大、中批量生产。
综上所述,方案三所得到的工件尺寸精度较其他两种要高,因为在最后是将整形与切边相复合的,即方案三尽量保证了减少工步的原则,因此选择方案三。
因此,该工件的加工需要三副模具,第一副为落料拉深复合模,第二副为再次拉深单工序模,第三副为校形切边复合模。
四 主要工艺参数的计算4.1 确定各中间工序尺寸1确定拉深次数 H 26 1.5 24.5 工件最大高度与最小直径之比: 1.089 d 24 1.5 22.5 t 1.5 坯料相对厚度 ×100 ×1001.53 D 98经查表可知该工件不能一次拉出,即需要多次拉深。
由工件图可知此工件为浅阶梯零件,而且直径比例接近 2:1,即直径差别大不能一次拉出,由经验得知可首次拉成大圆角的圆筒件,然后通过较形得到零件的形状和尺寸。
(即首次拉深出带凸缘筒形件) d 84 凸缘的相对直径 1.82 >1.4,为宽凸缘件,即在首次拉深时先拉深 d 1 46成工件要求的凸缘直径,而在以后各次拉深工序中,凸缘直径保持不变。
(2)确定拉深的工序尺寸①确定拉深 46 ,h 为 26 的拉深次数 dt 84判断一次能否拉出:由 h/d24.5/44.50.55 1.89 d 44.5 -6- 毕业论文 t 1 .5 100 %1.53% d 98 查表得第一次拉深许可的相对高度 h1 d1 0.42~0.51,小于工件的相对高度 0.55,所以一次不能拉出。
②确定首次拉深的工序尺寸a. 选取 m1 d1 取首次相对拉深直径 d t d1 1.5,则 d1 56 ,取 m1 0.47b.确定 R凸1 及 R凹1 一般来说,大的凹模圆角半径可以降低极限拉深系数,而且还可以提高拉深件的质量。
但凹模圆角半径太大又会削弱压边的作用,可能会引起起皱现象。
因此凹模圆角半径大小要适当。
凸模圆角半径对拉深工作的影响不象凹模那么显著。
但过小的凸模圆角半径会降低桶壁传力区危险断面的有效抗拉强度。
如果凸模圆角半径过大,会使在拉深初始阶段不与模具表面接触的毛坯宽度加大,因而这部分毛坯容易起皱(称此为内皱)。
由此看来,凹模的圆角半径对拉深成形影响很大,确定此值时要特别注意。
R凹1 0.8 (D d1 t 0.8 98 56 1.5 6.35则拉深的半成品 r R凹1 t/27.1取 r7mm取 R凸1 R凹1 6.5mmb. 重新计算毛坯直径: 为保证以后拉深时凸缘不参加变形,宽凸缘拉深件首次 拉入凹模的材料面积比零件实际需要的面积多 5%,则需对坯料作相应放大。
第一次拉深的半成品,其凸缘的圆环面积 A 环 A环 4 d 2 凸 d 1 2r 2 ( d凸 84, d1 56 , r7 A 环 2432 4工件的面积应等于毛坯的面积 -7- 毕业论文 A工件 D2 98 2 9604 4 4 4被拉入凹模的面积应等于 A凹 A工件 A环 7172 4多拉入凹模 5%的材料后,被拉入凹模的面积为 1.05 A凹 7530.6 4使扩大的毛坯面积 A环 1.05 A凹 A环 7530.6 2432) ‘ ( 9962.6 4 4 故扩大后的坯料直径为 ‘ 4 A环 D ’ 9962.6 99.8 100 mmc. 计算首次拉深高度 H 1 由 D d t2 4dh 3.44dR 可解得 D 2 d t2 H 0.25 0.86 R d所以 H 1 19.2mm,取 19mm 工件的第一次相对拉深高度 19.2/560.34由表查得有凸缘圆筒形件第一次拉深的最大相对高度为 0.58,即工件的相对拉深高度小于最大相对拉深高度,所以第一次拉深直径%56 选择合理。
③计算以后各次拉深的工序尺寸a. 确定拉深次数 根据毛坯的相对厚度(t/D)×1001.5/100×1001.5由表取值: m2 0.75 用推算法确定所需次数 d 2 m2 d1 0.75 56 42 mm即当第二次拉深时, d 2 42mm。
已小于零件尺寸 d44.5mm,所以不必再拉深,即是以后还需要拉一次,共拉两次。
b. 重新调整各次拉深系数,计算各次拉深后工序件的直径,取 d 2 44.5mmc. 确定后续拉深的圆角半径 因为半成品底部圆角需为大圆角,取工件底部圆角 r2 12mm , -8- 毕业论文R凹2 0.6 ~0.8) R凹1 3.8 mm ( 工件凸缘圆角半径 r3.81.5/2≈5mmd.第二次拉深高度即拉到半成品要求的高度即 24.5mm。
最后通过较形工序得到零件的形状与尺寸。
各工序得到的工件图如图 4—1 所示。
a -9- 毕业论文 图 4-1 各工序得到的零件图4.2 确定排样、裁板方案这里毛坯直径 100 较大,考虑到操作方便,才用单排。
查表得搭边数值:a 2mm a1 1.5mm ,条料宽度为 b(D2a) 0 ,由《冲压手册》查得△1.0(△为条料宽度的允许偏差)条料宽度 b D 2a 104 1.0 mm送料步距 AD a1 101.5mm条料规格拟选用:1.5×1000×2000裁板方案有纵裁和横裁两种比较两种方案,选用其中利用率高的一种。
纵裁时:每张板料裁成的条料数 n1 1000÷1049 条 每条冲制的毛坯个数 n2 (A-a1)/h(2000-1.5)/101.519 个 每板冲制的毛坯数 n总 n1n2 9×19171 个冲片面积 A 100 2 7850mm 2 2 材料利用率 : η n 总 A/ab --- n 总— 一个条料内冲裁的零件总数 A—冲裁件的面积 b—条料或带料的宽度 a—条料的长度 - 10 - 毕业论文 所以η n 总 A/ab171×7850/(2000×1000)×100% 67.12%横裁时:每张板料裁成的条料数 n1 2000÷10419 条 每条冲制的毛坯个数 n2 (A-a1)/h(1000-1.5)/101.59 个 每板冲制的毛坯数 n总 n1n2 19×9171 个冲片面积 A 100 2 7850mm 2 2所以η n 总 A/ab171×7850/(2000×1000)×100% 67.12%即横裁,纵裁材料利用率相同,所以横裁纵裁均可。
排样图如下 4-2 所示: 图4-2 排 样 图4.3 计算各工序压力,选用压力机已知工件材料为 Q235,料厚 1.5mm(1)落料拉深工序冲裁力: F0 Lt L :冲裁件的周长;t:材料厚度:τ:材料抗剪强度查表得:τ350mpaF0 Lt 3.14×100×1.5×350164.85 KN而实际所需冲裁力考虑到凸凹模刃口的磨损,模具间隙的波动,材料力学性能的变化以及材料厚度偏差,实际冲裁力需增加 30%,故选择冲床时的落料力应为: - 11 - 毕业论文F落 1.3F0 1.3×164.85214.3 KN落料的卸料力 F 卸 0.03 F 落料 0.03×214.36.42 kN顶件力 K顶=0.06 F顶=0.06×214.3=9.89 KN压边圈的判断:用平面端面凹模 不用压边圈的条件是:t/D 0.0451-m 计算得 0.015lt0.0198 所以要用压边圈压边力 F 压3.14/4L×K-(d1+2r凹)2q =12.5KN拉深因数 md/D56/1000.57 由表查得休整因数为 k0.93拉深力 F 拉深 ∏d1 t K1σcp 3.14×56×1.5×0.93×380 100KN 式中: σcp380MPa这一工序的总压力F 总压力 F落料 F卸 F顶 F压 F拉 2146.426.9812.5100 343KN在考虑各因素后,取一安全系数 0.7 左右 F343/0.7583 KN 所以必须选用大于 583KN 的公称压力机.则根据所需总压力初选公称压力为 (参看《冲压手册》相关章节 543 页。
630KN 的开式压力机。
技术参数如下表 4-3 所示 表 4-3.630KN 开式压力机相关技术参数 公称压力 滑块行程/㎜ 行 程 次 数 最大闭合高 /min-1 度/㎜ 630KN 120 70 360 - 12 - 毕业论文 工作台 封高度调节量 ㎜ 前后㎜ 左右㎜ 90 .