石英表铁芯的模具设计

毕业设计论文论文题目：加工石英表铁芯的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:设计(论文)题目：石英表铁芯的模具设计起迄日期:日指导教师:发任务书日期:毕业设计（论文）任务书1．本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的：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）：1、了解目前国内外冲压模具的发展现状2、石英表铁芯的冲压工艺并确定工艺方案3、石英表铁芯的冲压模设计4、绘制模具总装图和零件图5、模具安装与调整6、得出设计结论插图清单1.图1-1：工件图--------------------------------------------------------------------32.图3-1：排样图--------------------------------------------------------------------53.图3-2：坐标系下凹模形口----------------------------------------------------------94.图4-1：组合式凸模---------------------------------------------------------------125.图4-2：冲孔凸模-----------------------------------------------------------------136.图4-3：固定挡料销---------------------------------------------------------------147.图4-4：卸料板-------------------------------------------------------------------158.图6-1：模架简图-----------------------------------------------------------------189.图6-2：模柄---------------------------------------------------------------------19表格清单表3-1：材料利用率的计算表-----------------------------------------------------6表3-2：冲压力的计算表---------------------------------------------------------7表3-3：压力中心计算数值表-----------------------------------------------------9表3-4：凸凹模刃口尺寸计算表---------------------------------------------------10表6-1：模柄标准尺寸表---------------------------------------------------------18表7-1：压力机型号表-----------------------------------------------------------20表8-1：模具装配表-------------------------------------------------------------21表9-1：机械加工工艺过程卡-----------------------------------------------------22表9-2：模具典型零件机械加工工序卡---------------------------------------------24绪论随着科学的发展，社会的进步人们的日常生活水平不断的提高，对物质的需求也越来越丰富：小到日常生活中的钢铁，塑料制品;大到工业生产中的汽车，飞机，及火箭的制造等以及军事工业的发展都与模具有着不解之缘，模具的广泛应用推动了人们生活水平的提高，推动了企业的不断发展，因此对冲压模具，塑料模具的设计要求也越来越高，难度也越来越大。模具设计与制造技术在国民经济中的地位是很重要的。世界上一些发达国家（美国，德国等）模具工业的发展十分迅速。据有关资料介绍某些国家的模具总产值已经朝国了机床的总产值，其发展速度已超过了机床，汽车，电子等工业。模具工业在这些国家已摆脱从属地位而发展成独立的行业成为国民经济的基础之一。模具技术特别是制造精密，复杂，大型，长寿命模具的技术已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。为了适应工业对模具的要求，在模具生产中采用了许多工艺和先进的加工设备。不仅改善了模具的加工质量，也提高了模具的制造机械化，自动化的程度。电子计算机的应用给模具设计和制造开辟了新的前景。近年来中国模具工业也有较大的发展，每年能生产上百万套模具。多工位级进模具和长寿命硬质合金模具的生产及应用有了进一步的扩大，特别是模具的计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）和Pro/E的开发与应用加速了其发展例如：快速成型制造技术（RPM：RapinPrototype/PartManufacturing）直接由保存在计算机中的几何模型自动而迅速的将实物制造出来；当依靠实际制品设计注塑模时，可以采用反求工程（CRE：ReverseEngineering）技术，是由三坐标测量仪获得制品表面测量点的数据借助CAD/CAM可以使设计摆脱手工绘图和繁重的计算。为适应市场需求国外，国内都推出一系列商品化的三维模具软件，如：日本的Solidin，Min/HICASS，Stenfan，CASTAS；英国的Solstar；法国的Simulor；瑞典的NOVACAST；德国的MAGMA及美国的Procast。国内有清华大学研制的FT—sower；华中科技大学推出三维模拟软件华铸CAE还有上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲压模具和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件经过多年努力我国在模具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周期等方面作出了突出贡献。虽然我国模具工业这些年发展较快，模具的制造水平也在不断提高，但和发达国家相比仍存在很大的差距主要表现在：模具品种少，精度低，寿命短，生产周期长等方面。由于发展落后造成供不应求的情况，还不能满足国民经济发展的需要。基于此国家已经采取了许多措施发展模具工业，争取弥补上述之不足，并且还要掌握精密，复杂，大型长寿命模具技术使模具标准实现大批量生产。未来冲压模具的发展趋势首先要更加关注其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。其次，积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。第三，要积极推进模具企业特别是国有企业的体制的创新，转换经营机制，大力发展混合所有制经济，明确产权和完善法人治理结构。第四，用信息技术带动和提升模具工业的制造水平，是推动模具工业技术的关键环节。我国模具材料的发展首先：冷作工具钢方面开发出一批性能优良的新钢种，如6Cr4W3Mo2VNb（65Nb），7Cr7Mo2V2Si（LD）等这些钢具有较高的强韧性，耐磨性以及良好的综合工艺性能可用于冷冲模，冷挤压模，冷镦模切边模等冷作模具；其次：在热作模具钢方面开发出了3Cr3Mo3W2V(HM1)，3Cr3Mo3VNb(HM3)钢等。这些钢具有高的热稳定性，高温强度，耐磨性及抗疲劳性常用于制造热挤压模，热锻模，热冲压模，热镦模，压铸模等最后在塑料模具钢方面相继开发出Y55CrNiMnMoV（SM1）Y20CrNi3AlMnMo（SM2）钢等。这些钢具有适当的强韧性，热处理工艺简单，变形小，易于切削加工，常用于注塑模，挤塑模，压塑模等模具的生产。我相信通过广大模具设计与研究者的不懈努力，模具工业的发展会更加辉煌，我国也会成为模具生产强国，我们用智慧加努力等待那一天的到来。第一章零件工艺性分析1.1冲压件的结构工艺性本次设计为加工石英表铁芯的冲裁模具，从零件图的形状看左右两端两边结构不太相不同，位置对称，由于冲裁件为小型零件所以两端的不同对排样影响不是很大。从所给工件的外形看，此工件都是圆角过渡，周边圆角未标注尺寸，可以近似认为与1.0的圆孔相当，因此圆角半径均符合冲裁件最小圆角半径的要求。本工件的最小宽度为0.8mm，大于冲裁件的最小宽度尺寸。此工件中有1.0mm的圆孔和1.05mm的两个孔，右端椭圆孔，此两个孔符合冲孔的最小尺寸要求。两孔间距为11.72mm，大于4mm的最小间距值，所以也符合要求。1.2冲压件的尺寸精度和表面粗糙度从零件图上标注的尺寸精度看，孔的尺寸精度为一般精度，所以满足冲压要求。而表面精度，在零件图中没有给出，所以在冲压过程中只要加工的工件表面没有明显伤痕周边没有毛刺即可。图1-1零件图第二章拟订冲裁件的工艺方案2.1加工方案的确定：首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。该零件有两个孔（一个圆孔，一个椭圆孔），需要冲孔，整个工件需要落料。其中冲孔决定了孔的大小尺寸及公差，而落料则决定了零件的总体形状和尺寸，因此采用先冲孔，后落料的加工顺序。方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模具生产方案二：落料———冲孔复合冲压。采用复合模具生产方案三：冲孔———落料级进冲压。采用级进模具生产方案一：采用单工序模生产模具结构简单，但需要两道工序，两套模具，生产成本高效率低，难以满足大批量生产的要求选择此方案不合理。方案二：采用复合模具只需一副模具即可完成零件的加工，工件的精度以及生产效率高，由于工件的最小壁厚接近凸凹模最小许用壁厚3.2mm，左右两端连接处的矩形宽度为0.8mm,因此模具强度较差，制造难度大。由于两端的孔尺寸较小，冲压后工件可能会留在冲孔凸模上影响冲压速度，降低了劳动生产率提高了生产成本对企业发展不利，并且给操作带来麻烦。方案三：采用级进模生产同样也是只需一副模具可以完成对工件的加工生产效率高，操作方便，工件精度也可满足要求，但与方案二相比多了一个工位，为确保工件的质量方案三较方案二好综上所述：三种方案中应选择方案三——级进模具来完成对该工件的加工生产。2.2.材料的分析：经查资料]1[知道Cr12为一种不锈钢材料，为高碳高铬模具钢，这类模具钢具有高强度，耐磨，易淬透，稳定性高，抗压强度高及微变形等优点常用于冲击力大，寿命高的模具热处理后硬度为60—64HRC。以上优点说明Cr12适合做石英表铁芯的材料。材料的成本不是很高，能提高产品的经济价值。第三章主要的设计计算3.1排样方式的确定极其计算设计级进模具，首先要设计条料排样图。排样的合理性直接与经济挂钩，影响成品的价格，废料多则造价高不利于企业的发展，所以合理的排样方式在级进模具的生产中占很大的分量，排样有以下四点原则：第一，提高材料的利用率；第二，便于工人操作减轻工人劳动强度；第三，尽量使模具结构简单，提高模具寿命；第四，排样要考虑冲裁件质量，不能只考虑材料利用率不顾冲裁件质量。排样的意义在于：保证最低的材料消耗和最高劳动生产率情况下得到合格零件。本次设计的石英表铁芯结构简单，虽然左右两侧不对称但冲裁件的尺寸较小又是大批量生产为保证降低材料的消耗提高劳动生产率和保证工件质量的前提下采用直排的方式较为最佳。因为工件厚度为0.6mm工件周围圆角半径在r=1.0mm所以r2t查表的工件间最小搭边值为1a=1.5mm侧面最小搭边值为a=1.8mm排样图如下图：图3-1排样图在此排样图中，搭边值查表可得a=1.8mm,1a=1.5.mm现在进行材料利用率的计算利用公式：=100BsA%式中：A——一个步距内冲裁件的实际面积；B——条料宽度；s——步距A=7.4492+3.234245.3+2.8562921.2—21.02=17.1353382mm为计算方便取A为17.142mmB=11.72+1.35