毕业设计(论文)手机NOKIA 3100冲压模具设计.doc
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1、目 录1 现状分析和材料选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31.1 45钢概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31.2 45钢用途. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 45钢化学成份. .
2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31.4 45钢物理性能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41.5 45钢力学性能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41.6 45钢疲劳性能. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51.7 45钢Goodman图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71.8 45钢断裂韧性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72 加工工艺分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.1
4、铣削方式和铣刀直径选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82.2 切削用量的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.3 刀具几何角度的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92.4 零件形状分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5、. . . . . . . . . . . .102.5 数控加工工艺 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 热处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133.1 热加工. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133.2 焊接. . .
6、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.3 热处理规范及金相组织. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134 刀具材料选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154.1 切削速度公式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7、 . . .154.2 刀具材料必需满足的条件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154.3 选用工具材料. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154.4 工艺性能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154.5 磨削性能. . . . . . . . . . . . . .
8、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155 金属切削过程和切削液的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.1 45钢切削. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165.2 积屑瘤. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9、165.3 表面硬化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175.4 铣削时的切削力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.5 切削液的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186 夹具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10、 . . . . . . . . .187 MasterCAM 9.1手机模具加工. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187.1 凸模工作设定参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187.2 凹模工作设定参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207.3 MsterCAM生成造型实体手机凸模图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207.4 MsterCAM
11、生成造型实体手机凹模图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 加工程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .238.1 凸模加工程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .248.2 凹模加工程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12、 . . . .209 致谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3510 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .361 现状分析和材料选择选择合理性的标志,应是在满足零件的性能要求的条件下最大限度地发挥材料潜力,做到既要考虑提高材料强度的使用水平,同时也要减少材料的消耗和降低加工成本。同时要适应加工设备条件而设计加工工艺。选择的一般原则,首先是满足零件使用性能的前提下,现时考虑工艺性、经济性。只要根据我国的资源情况尽量选择材料
13、。综合考虑,手机NOKIA 3100模具采用常用的中碳优质钢45钢1.1 45钢概述45钢是机械制造中广泛使用的中碳优质碳素钢,淬透性较低,水淬容易变形和开裂,经适当热处理后具有高的强度,通常在调质或正火状态下使用。为了保证有必要的韧性,并消除其残余应力,应在淬火再回火后成索氏体。该钢具有良好的切削加工性能,冷变形塑性中等,钢丝可供冷镦。可焊接,但焊接前需预热,焊后需退火处理。1.2 45钢用途45钢可用以制造强度要求高的零件,为使零件表面有良好的耐磨性,需要进行高频或火焰表面淬火。1.3 45钢化学成份表一 45钢化学成份技术条件CSiMnSPCrNiCuGB699-880.420.500.
14、170.370.500.800.0350.0350.250.250.25JB755-850.420.500.170.370.500.800.0400.0400.250.251.4 45钢物理性能表二 45钢物理性能密度,t/m3熔点,临界点Ac1Ac3Ar3Ar17.89(7.81)1433721(724)778(780)723(751)619(682)温度, 室温100200300400500弹性模量E,105MPa2.09(2.00)2.072.021.961.861.74热导率,W/(mk)484544403938线膨胀系数1,10-6K-1(与20之间)9.4012.213.113.8
15、14.2泊松比0.274(0.269)0.2750.2760.2760.2740.287比热容c,kJ(kgK)0.4980.5310.5520.5690.595切变模具G,104MPa8.238.047.847.647.256.76电阻率,10-6m0.3200.4160.5020.618热扩散率,10-6m2/s11.89.588.347.696.891.5 45钢力学性质表三 45钢力学性质热处理s, MPab, MPa5,%,%KV,J/cm2HB0.3, MPab, MPa850正火37762426.455.089.1175840水淬,560回火50171023.665.115221
16、653973724.562.414520651575925.263.7161223热处理s, MPab, MPa5,%,%KV,J/cm2HB0.3, MPab, MPa840油淬,510回火71693417.952.999.5254528829850油淬,450回火80397011.846.870313GB699-88厚度80mm80250mm355600164039未热处理229退火19714351.6 45钢疲劳性表四 45钢疲劳性热处理试样形状指定存活率下的疲劳极限-1, Mpa(指定寿命107次)50%90%95%99%99.9%850正火圆柱形249(S=5.31)24224023
17、7233漏斗形R=75 mm285(S=8.67)274271265258缺口R=0.75 mm,Kt=2161(S=7.71)151148143137840水淬,560回火漏斗形R=75 mm389(S=9.67)376373366359缺口R=0.75 mm,Kt=2212(S=9.21)200197190183840水淬,510回火圆柱形405(S=18.9)380373361334缺口R=0.75 mm,Kt=2266(S=9.20)254251244231850油淬,450回火水冷圆柱形433(S=14.32)415409400389缺口R=0.75 mm,Kt=2282(S=10.
18、40)2682652572501.7 A=-3 A=-4 A=2 A=-2 600 A=1A=-1 400 A=0.5A=-0.8 A=-0.663 200 -600 -400 -200 0 200 400 600 图一 45钢的Goodman图1.8 45钢断裂韧性表五45钢断裂韧性化学成份热处理KIC,MPam1/20.2HRCk,J/cm2C:0.45,Mn:0.450.884015min,盐水淬火14min油冷36028min回火63.064.81550454726302 加工工艺分析2.1 铣削方式和铣刀直径选择为便加工效率应有2/3的直径与工件接触,即铣刀直径等于被铣削宽度的1.5
19、倍。顺铣时,使用这个刀具直径与直径切削宽度的比,保证切入工件时有非常适合的角度。如果不能肯定机床是否有足够的功率来维持铣刀在这样的比率下切削,可以把轴向切削厚度分两次或多次完成而尽可能保持铣刀直径与切削厚度的比值,如图(a)所示,用直径比铣削宽度稍大的铣刀进行对称是次好方案(b),用大直径铣刀进行对称是不好方案(c),用大直径铣刀进行逆铣是最差方案(d),如下图所示(图二)2.2 切削用量的选择 影响切削用量的选择因素很多主要不有:刀具材料及几何参数,工件材料及加工要求,机床、刀具、夹具、系统的刚度;机床的效率,生产率及经济性等,任何刀具材料都有其适应的切削速度,将切削速度和进给量适当组合可以
20、收到好的效果,但这只是预先选择的最适宜的铣削条件而非最佳的切削条件。2.3 刀具几何角度的选择 根据经验,在机床效率不足时,正确选择刀具的几何角度,也能扩大低功率机床的生产能力,按传统,加工铸铁的铣刀带有负的轴向和径向前角(双负角铣刀),这种负的几何角度提供了一个刀片主体与支撑的强劲刀刃,使刀刃比较牢固,相反,正确铣刀轴向正前角刀径向负前角/切削平稳也降低了机床功率要求,能高效率铣削铸铁,更便于采用先进刀具材料,根据刀片的牌号和用途。铣刀刀片的刃口可以是锋利的,也可以是磨出0.013mm0.076mm的倒棱,以防刀刃在高速下被切屑打坏。2.4 零件形状分析a).凸模工程图图三 凸模工程图 b)
21、.凹模工程图图四 凹模工程图a. 由模具三视图可知,手机凸模和凹模的主要结构是多个曲面组成的凸型曲面和凹型型腔型腔四周的斜平面之间用半径为mm的圆弧面过渡,在模的底平面上有一个四周为斜的锥台。凹模上部型腔为锥面用于压边,模具的外部结构较为简单,为标准长方体,但是凸模因为表面生成手机按钮实际上是由几个小模具组成的,加工较为复杂,分几次加工,以保证加工精度和模具的可用性。2.5 数控加工工艺设计本工件的结构采用方式是立式加工工件材料为45# 钢,长方体毛坯的四周表面已经加工到尺寸,模具的初始状态是实心体。1.加工工步设置,由上述情况确定本工件的加工工艺路线为:粗加工整个型腔,去除大部分加工余量。精
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