开瓶器结构设计及加工工艺分析-说明书

宜宾职业技术学院毕业论文（设计）题目：开瓶器结构设计及加工工艺分析系部_______________________专业名称_______________________班级_______________________姓名_______________________学号_______________________指导教师_______________________2024年10月12日

开瓶器结构设计及加工工艺分析指导教师：XXXX2010级数控技术专业学号201012323姓名XXXXX摘要随着科技不断发展，工业不断进步，模具设计作为医疗领域、航空航天、物流运输、机械加工、汽车领域等行业，具有诸多跨领域应用范围。随着中国制造2025年的目标是踏入世界强国的制造水平，在2035年的目标是达到世界中等水平，当2050年时的目标为进入世界制造业第一梯队。所以模具行业将迎来更加广阔的发展前景。啤酒开瓶器作为日常消费品，它具有非常大的需求量，其生产加工过程中对效率和质量的把控有着严格的要求。而模具冲压技术正是满足此类开瓶器的最佳加工方式。可以实现产品的的大规模生产，保证质量的合理性。在模具冲压啤酒开瓶器过程中，选择合适的材料、合理的模具结构以及精确的工艺参数是至关重要的。对于啤酒开瓶器而言，材料的选择不仅要考虑其强度和硬度，还要兼顾其耐腐蚀性和美观性。模具结构的设计则需要根据产品的形状和尺寸进行定制，以确保冲压出的产品符合设计要求。并且加工工参数设置也影响着啤酒开瓶器的质量，包括冲压速度、压力大小、温度控制等。关键词：开瓶器；模具冲压；结构设计；工艺分析

ABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,industrycontinuestoprogress,molddesignasthemedicalfield,aerospace,logisticsandtransportation,machining,automotivefieldandotherindustries,withmanycross-fieldapplications.WithChina'smanufacturing2025goalistostepintotheworld'smanufacturinglevelofpower,in2035thegoalistoreachtheworld'smediumlevel,when2050whenthegoalistoentertheworld'sfirstechelonofmanufacturing.Sothemoldindustrywillusherinabroaderdevelopmentprospects.Beerbottleopenerasadailyconsumergoods,ithasaverylargedemand,itsproductionandprocessingofefficiencyandqualitycontrolhasstrictrequirements.Themoldstampingtechnologyisthebestwaytomeettheprocessingofsuchbottleopeners.Itcanrealizethemassproductionoftheproductandensurethereasonablenessofthequality.Intheprocessofmoldstampingbeerbottleopeners,theselectionofsuitablematerials,reasonablemoldstructureandpreciseprocessparametersiscrucial.Forbeerbottleopeners,thechoiceofmaterialshouldnotonlyconsideritsstrengthandhardness,butalsotakeintoaccountitscorrosionresistanceandaesthetics.Thedesignofthemoldstructureneedstobecustomizedaccordingtotheshapeandsizeoftheproducttoensurethatthestampedproductmeetsthedesignrequirements.Andtheprocessingparametersalsoaffectthequalityofthebeerbottleopener,includingstampingspeed,pressure,temperaturecontrolandsoon.Keywords:bottleopener;MoldStamping;structuraldesign;processanalysis

目录绪论 11开瓶器结构设计综述 21.1研究目的和意义 21.2国内外研究现状 21.3主要研究内容 32冲压件工艺分析总体设计方案 42.1总体设计方案论证 42.1.1加工内容及要求 42.1.2加工工艺方案的确定 52.2加工方式的选择 62.3模具类型的选择 62.4定位方式的选择 72.5卸料、出件方式的选择 72.6标准模架和导向零件的选择 73加工工艺的设计计算 83.1搭边值的确定 83.2排样方式的选择 93.3压力机的选择 104零部件结构设计 114.1凸模结构的确定 114.2卸料装置的选用 12结论 15参考文献 16致谢 17绪论1开瓶器结构设计综述1.1研究目的和意义1.2国内外研究现状1.3主要研究内容本文首先，针对开瓶器的结构特点进行数据工艺分析；其次，进行冲压工艺分析方案的总体设计；然后，进行工艺计算；最后，进行冲压模具的结构设计。2冲压件工艺分析总体设计方案2.1总体设计方案论证本文设计所选择的材料为45钢，生产方式为大批量生产，材料厚度大小为1.5mm；毛坯精度为IT12级。啤酒开瓶器具体规格如图2.1所示。图2.1啤酒开瓶器尺寸图2.1.1加工内容及要求依据规定的加工过程设计原则，选取的材料属于碳素钢，其品质优良，并且具有非常好的物理性能，适合用于固定工件和防撞击工件等范围，例如弹簧垫片、紧固圈等。根据国际标准公差的设定选取开瓶器的公差等级为IT12级，符合设计要求，如表2-1所示。表2-1国际标准公差数值公差等级IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/μm/mm≤3>3～6>6～10>10～18>18～30>30～50>50～80>80～120>120～180>180～250>250～315>315～400>400～5001.21.51.522.52.53457891022.52.534456810121315344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.552.1.2加工工艺方案的确定该模块化的设计用在指定的零件或零件指定的过程。如何正确选择的加工方式是确保加工精度是必要条件，有助于最大实现工艺集中度。而完成开瓶器加工需要冲孔步骤和落料步骤两道的工序。所以开瓶器的加工工艺方案可分为：方案一：进行单个工序的生产模式，落料放到最后面。方案二：进行逐级工序的生产模式，冲孔，落料然后进行冲压。方案三：进行复合式工序生产模式，冲孔，落料然后进行复合冲压。表2-2加工工艺方案比较模具种类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13～IT10级可达IT10～IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产经过上述分析，由表2-2可知方案三优于前两者，因为其精度较好，强度满足要求，并且生产效率好，故选择方案三。2.2加工方式的选择由表2-3可知，对于复合式工序生产模式的情况，可以根据其不同安装位置，可分为两种。正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件；倒装式冷冲模结构简单，精度要求较低。故选择加工方式为倒装式冷冲模。表2-3性能比较比较项目正装(顺装)式复合模倒装式复合模结构凸凹模装在上模，落料凹模和冲孔凸模装在下模凸凹模装在下模，落料凹模和冲孔凸模装在上模优点冲出的冲件平直度较高结构较简单缺点结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作不宜冲制孔边距离较小的冲裁件适用范围冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸料可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛2.3模具类型的选择模具是一种用于将工件稳定固定在具体位置的加工冲压装置。对于制造业的加工和生产而言，模具是非常重要的加工设备。工厂利用模具的生产效率高、成本低廉进行产品的加工生产活动。因为倒装式复合模结构简单、便于操作和易于维修，所以本章所设计的模具为为倒装式复合模。2.4定位方式的选择为确保满足加工所需的精度要求，冲裁出外形完整的合格零件，应每次将成批的工件放置在正确的位置上，保持一致性。正确位置是依靠定位零件决定了加工的位置条件。因为开瓶器的形状结构不同，故其定位的零件也有不同，因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销。控制条料的送进步距采用挡料销。2.5卸料、出件方式的选择弹压卸料板同时具备卸料和施加压力的功能，主要用于厚度不超过1.5mm的冲裁板材。由于其具备施加压力的作用，因此冲裁后的工件表面相对平整。弹压卸料板由弹性元件（如弹簧或橡胶）和卸料螺钉组成，形成完整的卸料装置。鉴于工件厚度为1.5mm，属于较薄材料，其卸料力要求不高，因此选择弹性卸料装置进行卸料是合适的。2.6标准模架和导向零件的选择模架是作为模具的主要框架，所有零部件均固定在其上，并承受冲压过程中的全部载荷。上下模之间的精确定位主要依赖于导柱和导套的导向。由图2.2可知模架分为对角导柱模架、后侧导柱模架、四导柱模架和中间导柱模架。根据模具的结构特性，为达到开瓶器的生产质量和加工效率，选择后侧导柱模架设计方式。图2.2模架类型图

3加工工艺的设计计算3.1搭边值的确定表3-1搭边数值材料厚度 圆件及或圆角r<2t的工件矩形工件边长L<50mm矩形工件边长L>50mm或r<2t的工件工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a < 0.250.25~0.50.5~0.80.8~1.21.2~1.61.6~2.02.0~2.52.5~3.03.0~3.53.5~4.04.0~5.05.0~121.81.2010.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t3.2排样方式的选择图3.1纵排、横排类型图表3-2条料宽度类型条料宽度B/mm材料厚度t/mm0～11～22～33～5～5050～100100～150150～220220～3000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3表3-3不同种类的模具材料厚度t（mm）无侧压装置有侧压装置条料宽度B（mm）<100≥100～200≥200～300<100≥1000～0.50.5～11～22～33～44～50.50.50.50.50.50.50.51111111111555555888888所以根据以上理论数据由公式得出：=50+1.0×2+0.5=54.5-00.25横排条料宽度：=44+1.0×2+0.5=46.50-0.253.3压力机的选择压力机在过度负载条件下会发生形变，通常所用的吨位小于2000KKW。根据操作便捷、易于维修、经济性能好、刚度强度合适，选择压力机类型为J23-35型。表3-4开式压力机规格及参数型号J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公称压力/KN100160250350400滑块行程/mm455565100100最大闭合高度/mm180220270290330闭合高度调节/mm3545556065滑块中心线至床身距离/mm130160200200250滑块底面尺寸/mm前后150180220220260左右170200250250300工作台板厚度/mm35405029065模柄孔尺寸/mm直径3040404050深度3560606070

4零部件结构设计尽管各种冲裁模具的结构形态各异，但其构成部件的类型却大体一致。依据这些部件在模具中的性能，我们可将其划分为工艺性部件与结构性部件两大类。在设计开瓶器模具的核心组件时，首要任务是规划核心组件的定位方式、固定手段以及整体的装配流程。本模具方案主要依赖螺钉来实现模具部件的稳固，利用销钉来确保零件的精确定位，同时采用挡料销来确保送料定距，以及导料销来实现送料定位，而并未设置侧压装置。4.1凸模结构的确定凸模的结构设计主要划分为两种类型：镶拼式类型与整体式类型。在整体式类型中，依据加工差异又进一步细分为直通式与台阶式。鉴于本制件的形状相对简单，我们选择了台阶式凸模来设计落料模。这种设计使得凸模的工作区域与固定区域的形状保持一致，并且凸模与凸模固定板之间的配合遵循H7/m6的标准。为了满足加工开瓶器的模具有着高寿命、高耐磨性以及承受冲裁冲击力的需求，我们选用了Cr12MoV作为凸模的材料，并进行了58～62HRC的热处理。鉴于凸模作为关键的工作部件，对其精度有着严格的要求，因此我们选择了IT7级的精度标准，同时，其表面粗糙度被设定为Ra1.6μm，同轴度误差控制在0.02mm以内。图4.1凸模高度尺寸根据所选设计选用a型洞口。图4.2凸凹模洞口的类型4.2卸料装置的选用如图4.3所示，当弹性卸料元件承担导向功能时，卸料板与凸模的配合制造需遵循H7/h6的标准，但需注意，其间隙应小于凸模与凹模之间的间隙。此时，凸模与固定板之间的配合也应按照H7/h6执行。另外，在模具处于开启状态时，为确保卸料顺畅，卸料板需高出模具工件零件的刃口0.3至0.5毫米。图4.3弹压卸料示意图如图4.4所示，卸料板的外形尺寸与凹模保持一致。参照凹模的具体尺寸，即160mm×125mm×40mm，我们可以精确地确定卸料板的相应尺寸。图4.4卸料板示意图如图4.5所示，推件的目的是将制件从凹模中推出。推件块结构形式分为：（1）弹性推件装置：通常配置于下模部分，具备材料压制功能，能有效提升冲裁件的品质；但其顶出力相对较小。该装置多见于正装复合模或用于冲裁薄板材的落料模。（2）刚性推件装置：一般安装在上模，借助压力机的驱动力进行顶出，因此顶出力大，顶出过程稳定可靠；但不具备材料压制功能。此装置常用于倒装复合模中。图4.5推件块示意图如图4.6所示，综合考量零件的具体尺寸、模具设计的实际需求以及相关的书本标准，我们最终选定了推板的尺寸为59mm×43mm×5mm。至于推板的材料，我们决定采用45钢作为基材，并通过热处理工艺将其硬度调整至43～48HRC的范围内。图