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有凸缘筒形件冲压成形工艺.rar

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    编号:20181016172636524    类型:共享资源    大小:512.25KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    金币
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    凸缘 筒形件 冲压 成形 工艺
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    11 绪 论目前,我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距,导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1 国内模具的现状冲裁模以大型冲模覆盖件模具为代表。我国已能生产部分轿车覆盖件模具。如东风汽车公司冲模厂,已设计制造了富康轿车部分内覆盖件模具。一汽模具中心生产了捷达王轿车外覆盖件模具。轿车覆盖件模具,具有设计和制造难度大,质量和精度要求高的特点。可代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法,手段上面已基本达到了国际水,模具结构功能方面也接近国际水平,在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面,与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具,是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动叠片多功能模具,已达到国际水平。如南京长江机器制造厂的电机铁芯自动叠铆硬质合金多工位级进模具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组,转子铁芯扭斜,安全保护等功能,凹模采用拼块式,零备件可互换。常州宝马集团公司的步进电机定转子带双回叠片硬质合金级进模。具有转子冲片落料、旋转 72°再叠片,定子冲片落料、回转 90°再叠片、(以消除料厚误差)等功能。这两项模具精度达 2μm,步距精度 2-3μm,双回转精度 1′,寿命达到 1 亿次以上,制造周期 5-6 个月,而价格仅为同类进口模具的 1/2-1/3,已达到国际先进水平,完全可以替代进口。其他如 48、54、68 条腿集成电路柜架多工工位级进模、电子枪硬质合金多工进级进模、别克轿车安全带座式工位级进模、空调器散热片多工位级进模,均达到国外同类产品水平。但总体上和国外多工位级进模相比,在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上,仍存在一定差距。在一般冲模方面,浙江慈溪鸿达电面模具制造中心的铁芯片复合冲模 ,实现系列化、标准化、专业化生产,质量稳定,模具费用较一般低 30%-50%,交货周期 7-20 天,并备有现货供应。在适应市场经济方面迈出了可喜的一步。1.1.2 国内模具的发展趋势2国内模具发展十大趋势 “十五”期间,我国模具行业重点发展的产品是:汽车覆盖件模具,精密冲压模,大型、精密塑料模,大型薄壁精密复杂压铸模,大型精密锻模,塑料型材、波纹管挤出模及管接头模具,子午线橡胶轮胎活络模,长寿命玻璃陶瓷,多工位冷锻模及冷挤模,壳体连续拉伸模,新型快速经济模,主要模具标准件、拉丝模等新产品。模具市场的特点是:总的趋势平稳向上,但各类不同模具的表现不可能一致。冲压模、塑料模和压铸模,它们的总和一般占模具总量的 80%左右。在未来的模具市场中塑料模具和压铸模的发展速度将高于冲压模,它们在模具总量中的比例将逐步提高。随着工业的不断发展,将对模具提出越来越高的要求,因此精密、大型、复杂、长寿命模具的需求发展将高于模具总量的发展速度。同时,由于近年来我国每年用近 10 亿美元进口模具,其中精密、大型、复杂、长寿命模具占多数,所以从减少进口角度出发,这类高档模具在市场的分额比例也将逐步增大。随着多品种、小批量产品时代的逐步来临和企业对模具能保证新产品快速上市的要求,各种快速经济模具也将随之应运而生。将随之应运而生。未来我国的模具将呈现十大发展趋势: 第一,模具日趋大型化。这是由于用模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求发展的“一模多腔 ”所造成的。第二,模具的精度将越来越高。10 年前精密模具的精度一般为 5 微米,现在已达到 2-3 微米,不久 1 微米精度的模具将上市。这要求超精加工。第三,多功能复合模具将进一部发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外,还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务,对钢材的性能也要求越来越高。第四,标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期,且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此,模具标准件的应用在“十五”期间必将得到较大的发展。第五,快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量的的生产时代,21 世纪,这种生产方式占工业生产的比例将达到 75%以上。由此,一方面是制品使用周期缩短,另一方面花样变化平凡,要求模具的生产周期愈短愈好。因此,开发快速经济模具将越来越引起人们的重视和关注。第六,模具技术含量将不断提高,中、高档模具比例将不断增大,这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。1.2 国外模具的现状和发展趋势3模具是工业生产关键的工艺装备,在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中,60%-80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性,是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年,全球模具市场呈现供不应求的局面,世界模具市场年交易总额为 600~650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上;国外模具企业的组织形式是“大而专 “、“大而精“。2004 年中国模具协会在德国访问时,从德国工业、模具行业组织--德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会了解到,德国有模具企业约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中(VDMA)会员模具企业有 90 家,这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%,可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展,国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才,他们的技术水平比较高.故人均产值也较高.我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右,而国外模具工业发达国家大多 15~20 万美元,有的达到 25~30 万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上,而我国才达到 45%。1.3 有凸缘筒形件拉深模具设计与制造方面拉深是冲压基本工序之一,它是利用拉深模在压力机作用下,将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件,还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件,但是,加工出来的制件的精度都很低。一般情况下,拉深件的尺寸精度应在 IT13 级以下,不宜高于 IT11 级。只有加强拉深变形基础理论的研究,才能提供更加准确、实用、方便的计算方法,才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸,解决拉深变形中出现的各种实际问题,从而,进一步提高制件质量。有凸缘圆筒形件冲压成形工艺及模具设计是典型的拉深件,其工作过程很简单,先落料再拉深,根据计算确定它可以五次拉深成功。42 有凸缘筒形件冲压模设计2.1 工艺分析原始资料:如图所示生产批量:大批量材 料: 08 钢厚 度: 1.0mm 图 1-1 制件图此工件为带凸缘筒形件,要求外形尺寸,没有厚度不变的要求。公差等级为 IT13级。工件底部圆角半径 4mm,外形尺寸为 75mm 查得其公差为 0.54mm,内形尺寸为30mm,其公差为 0.33mm 属于小型零件。工件高度 50mm,其公差为 0.39mm 可在拉深后采用修边达到要求。 2.1.1 计算毛坯尺寸根据附图所示,d 凸 =75mm,d=(30-1)=29mm。由凸缘的相对直径 d 凸/d=75mm/29mm=2.6,查表 4-4[14]得,△h=2mm.由表 4-7 序号 4 中得有凸缘圆筒形件的毛坯直径为:D=[ d 凸 2-1.72(r1+r2 )d-0.56(r2 2-r12)+4dH] 1/2将 d 凸 =75+2△h=(75+4)mm=79mm,r 1=r2=4+t/2=(4+1/2) mm=4.5mm, d=(30-1)=29mm,H=(50-1) mm=49mm 代入上式中,得毛坯的直径为:D=[ 792-1.72×(4.5+4.5)×29+4×29×49] 1/2mm =107mm2.1.2 拉深次数的确定(1)判断能否一次拉成工件总的拉深系数 m 总=d/D=29 mm/107 mm =0.27 ,工件总的拉深相对高度H/d=49 mm/29 mm =1.69.由 d 凸 /d=79mm /29mm=2.7,t/D×100=1mm/107mm×100=0.94,查表 4.5.2 得,有凸缘圆筒形件第一次拉深的极限拉深系数 m 1=0.36;5由表 4.5.1 查得,有凸缘圆筒形件首次拉深的极限相对高度 h 1/d 1=0.22,由于 m 总 <m 1,H/d>h 1/d 1,故此工件不能一次拉出。(2)试制订首次拉深系数取首次 d 凸 /d 1=1.1,查表 4.4.1 得 m 1=0.55,而第一次拉深系数 m 1= d 1/D ,则第一次拉深的半成品直径为 d 1= m 1 D=0.55×107mm=58.85mm(调整为 60mm)。第一次拉深的凹模圆角半径用式计算r 凹 1=0.8 tdD1将 D=107mm, d1=60mm,t=1mm 代入上式得,凹模的圆角半径 r 凹1=0.8 mm=6.9mm,则 r 1= r 凹 1+t/2=(6.9+1/2)mm=7.4mm, 取 r 1=7mm,并取 r1)607(凸 1= r 凹 1,则 r 2= r 1=7mm,根据工件圆角重新调整凸、凹模的圆角,取为 r 凸 1= r 凹 1=7-1/2=6.5mm.为了以后的拉深不使已拉深好的凸模变形,第一次拉深要将坯料多拉入凹模所需要量的 5%,则需对坯料作相应的放大。过程如下:图所示第一次拉深的半成品,其凸缘的圆环面积 A 环 ,由公式求得:A 环 = [d 凸 2-(d 1+2 r 1) 2]4将 d 凸 =79mm, d 1=60mm, r 1=7mm 代入上式,则:A 环 = [792-(60+2×7) 2]mm2=765× mm244工件的面积应等于毛坯的面积,由公式求得:A 工件 = D2= ×1072 mm2=11449× mm244被拉入凹模的面积应等于:A 凹 = A 工件 - A 环 =10684× mm24若多拉入 5%的料进入凹,则被拉入凹模的面积6A 凹' =1.05 A 凹 =11218× mm2,4使扩大的毛坯面积为:A 环' =1.05 A 凹 + A 环 =11218× +765× mm24=11983× mm24故扩大后的坯料直径为:D' = = =109mm’环A1983由式可求得半成品的高度,因圆角半径 r 1= r 2,则:Hn= ( D'2 - d 凸 2)+0.43(r 1+ r 2)n5.0将 D' =109mm, d 凸 =79mm, d 1=60mm, r 1= r 2=7mm 代入上式,得到第一次拉深的高度为:H 1= (109 2-792)mm+0.43×14mm=30mm605.工件的第一次相对高度(H 1/d 1)工件=30 mm/60 mm=0.50由表 4.5.1 查得有凸缘圆筒形件第一次拉深的最大高度 h 1/d 1= 因为(H 1/d 1)工件 h 1/d 1,所以第一次拉深直径 φ60 mm 选择合理。(3)确定拉深次数因为 t/D×100=0.9<1.5,m 1=0.55 <0.6,由表 4.4.4 查得需要用压料装置。由于有凸缘圆筒形件在以后各次拉深中的拉深系数可由表 4.4.1 选取,且取值应略大些。根据毛坯的相对高度(t/D)×100=(1mm /109 mm) ×100=0.9,由表 4.4.1 可取值为 m 2=0.78, m 3=0.81, m 4= 0.83,m 5=0.86。各次拉深时半成品的直径为:7d 2= m 2 d 1=0.78×60 mm =46.80 mm(调整为 48mm)d 3= m 3 d 2=0.81×48 mm =38.88 mm(调整为 39.5mm)d 4= m 4 d 3=0.83×39.5 mm =32.79 mm(调整为 33mm)d 5= m 5 d 4=0.86×33mm =28.38mm<29mm。选定 d 5 为工件的直径 29 mm。以后各次的凹模圆角半径 r 凹 n =(0.6 ~ 0.8)r 凹(n-1 )第二次拉深的凹模圆角半径 r 凹 2=0.7×6.50≈5.2 mm,r 凸 2= r 凹 2=5.2 mm。则第二次拉深的工件尺寸为:r 2=(5.2+1/2)mm≈5.7 mm。同理,第三次拉深的模具圆角半径 r 凸 3 =r 凹 3=4.56 mm,工件的尺寸为 r=5.06 mm。第四次拉深的模具圆角半径 r 凸 4=r 凹 4=4.1mm,半成品的圆角半径取为 4.6 mm。最后一次拉深,凸、凹模的圆角半径应取工件的圆角半径值,即 r 凸 5=r 凹 5=4 mm。第二次拉深时,多拉 3%的材料,第一次余下 2%的材料返到凸缘上。A 环 = [d 凸 2-(d 2+2 r 2) 2]4= [792-(48+2×5.7) 2]mm2=2713× mm 2,4A 凹 = A 工件 - A 环 = D2- A 环4= ×1072 mm2-2713× mm 2=8736× mm2,44若多拉入 3%的料进入凹,则被拉入凹模的面积:A 凹 ' =1.03×A 凹 =8998× mm2,4使扩大的毛坯面积为:A 环 ' = A 凹 ' + A 环 =11711× mm2,48故扩大后的坯料直径为:D' = = =108mm’环A417则第二次拉深时半成品的高度为:H 2= ( D'2 - d 凸 2)+0.43×2r 25.0= ( 1082- 792) mm +0.43×2×5.7 mm 47.=33mm第三次多拉入 1.5%的材料,第二次余下 1.5%的材料返回到凸缘上,A 环 = [d 凸 2-(d 3+2r3) 2]4= [792-(39.5+2×5.06) 2]mm2=3779× mm 2,4A 凹 = A 工件 - A 环 = D2- A 环4= ×1072 mm2-3779× mm 2=7670× mm2,44A 凹 ' =1.03×A 凹 =7900× mm2,4A 环 ' = A 凹 ' + A 环 =7900× +3779× mm24=11679× mm2,4D' = = =108mm’环A1679则第三次拉深时半成品的高度为:H 3= ( D'2 - d 凸 2)+0.43×2r 5.039= ( 1082- 792) mm +0.43×2×5.06 mm 5.390=39mm第四次多拉入 1%的材料,第三次余下 0.5%的材料返回凸缘上。A 环 = [d 凸 2-(d 4+2 r 4) 2]= [792-(33+2×4.6) 2]mm2=4460× mm 2,4A 凹 = A 工件 - A 环 = D2- A 环4= ×1072 mm2 - 4460× mm 2=6989× mm2,44A 凹 ' =1.03×A 凹 =7198.67× mm2,A 环 ' = A 凹 ' + A 环 =7198.67× +4460× mm24=11658.67× mm2,D' = = =107.9mm’环A467.158则第四次拉深时半成品的高度为:H 4= ( D'2 - d 凸 2)+0.43×2r 45.0= (107.92- 792) mm +0.43×2×4.6mm 3.=45mmH 5= H 工件 =59mm各半成品的外形总高用:Hn+1mm,分别为:10h 1=31mm,h 2= 34mm,h 3=40mm,h 4=46mm,h 5=50mm。2.2 工艺方案确定拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节,本制件的工艺计算属于最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定工序件的尺寸等。第一步是落料,然后进行五次拉深。由于本工件采用了图 的拉深过程,而且每次拉深都有余料返回凸缘,为了去掉筒壁上的压痕和凸缘上的波纹,须加一次整形工序,最后是修边。2.3 必要的工艺计算2.3.1 排样这里毛坯直径 107mm 不算太小,考虑到操作方便,排样采用单排。采用无侧压装置,查参考文献 [2]取其搭边数值:条料两边 a=2.0mm、进距方向 a1=1.5mm、条料与导料板之间的间隙 c=2.0mm.进距 h=D+a1=107+1.5=108.5mm条料宽度b=D+2a+c=107+2x2.0+2.0=113mm板料规格查参考文献 [2]选用 的钢板1.5403图 1-3 排样图裁板条数 n1=B/b=12每条个数 n2=(A-a1)/h=26每板总个数 2048总 n 总 =n1n2=312
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