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安装板冲压成形工艺及模具设计.rar

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    编号:20181016172634625    类型:共享资源    大小:611.19KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    金币
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    安装 冲压 成形 工艺 模具设计
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    11 绪 论80 年代以来,中国模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,也为其发展提供了巨大的动力。这些年来,中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。目前,中国 17000 多个模具生产厂点,从业人数约 50多万。1999 年中国模具工业总产值已达 245 亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二,作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中,冲压模具约占 50%,塑料模具约占 33%,压铸模具约占 6%,其他各类模具约占 11%。改革开放以来,中国模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化。除了国有专业模具厂外,其他所有制形式的模具厂家,包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业,都得到了快速发展,集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展地最为迅速。例如,浙江宁波和黄岩地区,从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家,成为国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距,这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求,因而需要大量从国外进口。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1 国内模具的现状在中国,人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位,认识到模具技术水平的高低,已经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质量、效益和新产品的开发能力。许多模具企业十分重视技术发展,加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。此外,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前,从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家,从事模具技术教育的培训的院校已超过 50 余家。其中,获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室,上海交通大学 CAD 国家工程研究所、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。经过多年的努力,在模具 CAD\CAM\CAE 技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。21.1.2 国内模具的发展趋势随着市场经济发展的需要和产品更新换代不断加快,对模具制造提出了越来越高的要求,模具制造质量提高、生产周期缩短已经成为该行业发展的必然趋势。纵观模具制造业仅十余年来的发展道路,其主要发展方向可以归纳为如下几个方面。1.模具生产的专业化和标准化程度不断提高2.模具粗加工技术向高速加工发展3.成形表面的加工向精密、自动化方向发展4.光整加工技术向自动化方向发展5.反向制造工程制模技术的发展6.模具 CAD/CAM 技术将有更快的发展7.研制和发展模具用材料1.2 国外模具的现状和发展趋势随着工业生产的发展,模具工业也迅速发展。世界上一些工业发达国家,其模具工业总产值早已超过了机床工业,其发展速度也超过了机床、汽车、电子等工业。在这些国家,模具工业已成为国民经济的基础工业之一。美国工业界称“模具工业是美国工业的基石”,日本模具协会称“模具是促进社会富裕的动力” 。模具的价值不仅是其本身的价值,还在于它的应用为社会创造了巨大的经济效益和社会效益。模具技术,特别是制造精密、复杂、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。工业发达国家在汽车、电子、仪表、轻工业等方面发展迅速,产品先进、有竞争力,在很大程度上取决于模具的供应情况及其先进程度。1.3 冷冲压技术的发展及其应用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,于其内部产生使之变形的内力,当内力的作用达到一定程度时,3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。冲压生产靠模具与设备完成加工过程,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。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保证,所以质量稳定,一般不需再经过机械工业加工便可使用。冲压加工一般不需要加热毛坯,也不像切削加工那样大量切削材料,所以它不但节能,而且节约材料。冲压产品的表面质量较好,使用的材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料,在冲压过程中材料表面不受破坏。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、航天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。冷冲压工艺发展趋势:1.工艺分析计算方法的现代化2.模具设计及制造技术的现代化3.冲压生产的机械化和自动化4.为了满足产品更新换代加快和生产批量减小的发展趋势5.不断改进板料性能,以提高其成形能力和使用效果1.4 毕业设计的主要目的毕业设计作为大学教学中的一个必不可少的环节,是对我们三年所学专业知识的最后一次也是最全面的一次检查。通过这次毕业设计可以很好的让老师了解学生掌握知识的程度,也可以使我们很好的加强对专业知识的巩固,对我们以后踏足社会和在4实践工作中起到了不可估量的作用。毕业设计的主要目的有:综合运用本专业所学课程的理论和生产实践知识,进行一次冲压模具设计工作的实际训练,从而培养和提高学生自己的独立工作的能力。巩固《冲压模具设计与制造》等课程所学的内容,掌握模具设计的方法和步骤;掌握冲压模具设计与基本技能,如模具相关尺寸计算、绘图、查阅相关设计资料和手册,熟悉标准和规范等。在完成大学三年的课程和学习、生产实习,我熟练的掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳一拖、中信重型矿山机械厂的生产实习,我对于冷冲模具、塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富和加深了对各种模具的结构和动作过程方面的知识,而对于模具的制造工艺更是有了全新的理解。在指导老师的悉心指导下和在工厂师傅的讲解下,我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在实习现场亲手拆装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料,通过这些实践,我们熟练掌握了模具的一般工作原理、制造加工工艺。通过在图书馆 借阅相关手册和书籍,更系统而全面了解问题。锻炼了缜密的思维,使我们初步具备了设计工作者应有的素质。设计中,将充分利用和查阅相关资料,并与同学进行充分讨论,尽最大努力做好本次毕业设计。2 落料冲孔复合模设计5图 1(工件图)2.1 工艺性分析和工艺方案的确定2.1.1 工艺性分析工件材料为 Q235 钢板,能够进行一般的冲压加工,市场上也容易得到这种材料 ,价格适中。工件图如图 1 所示,该工件形状简单、对称。冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11-IT14,孔中心与边缘距离尺寸公差未标注。将以上精度与零件精度要求相比较,可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。所给设计任务工件图中未注尺寸公差均采用 IT14 级。2.1.2 工艺方案的确定该工件所需的冲压工序为落料和冲孔,加工这样的工件,可采用三种加工方案:第一种:采用落料冲孔复合模。6第二种:采用落料冲孔级进模。第三种:用简单模分两次加工,即落料-冲孔。采用方案三,模具结构简单,但需两道工序,两副模具,生产率低,工件的累积误差大,操作不方便,由于该工件为中批量生产,方案二和方案三更具有优越性。方案二只需一副模具,生产率高,但零件的冲压精度稍差,欲保证冲压件的形位精度,需要在模具上设置导正销导正,故模具制造、安装较复合模复杂。方案一也只需一副模具,冲压件的精度容易保证,且生产率也高,尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难。通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案一为佳。2.2 必要的工艺计算 2.2.1 排样设计设计复合模时,首先要设计条料排样图(如图 2 所示) 。合理的排样应是在保证制件质量、有利于简化模具结构的前提下,以最少的材料消耗,冲出最多数量的合格工件。该零件形状规格、简单,适合采用有废料排样中的直排,冲裁件质量和模具寿命都较高。查《冲压工艺与模具设计》表 2.9 取得工件间搭边值为 1.8,侧面搭边值为 2.0.7图 2(排样图)计算条料宽度:B =(D +2a+C) =(50+2×2+0.5) =54.5 mm0 - △ max 0 - △ 0 -0.5 0 -0.5步距:S=(35+1.8)mm=36.8mm材料利用率的计算:根据一般的市场供应情况,原材料选用 1000mmX2000mmX1.5mm 的冷轧薄钢板,每块可剪切成 54.5mmX1000mm 规格条料 36 条,材料剪切利用率可到 98.1%。计算冲压件毛坯的面积:A=([50X35-12X8-4Xπ/2X(3.5/2) 2]mm2 =1634.7675mm2一个步距的材料利用率:η=nA/BsX100%=1634.7675/(54X37)X100%=81.82%82.2.2 计算凸、凹模刃口尺寸查《冲压工艺与模具设计》表 2.4 的间隙值Z =0.132mm Z =0.240mm min max1. 冲孔 φ3.5mm 凸、凹模刃口尺寸的计算由于制件结构简单,精度要求不高,所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下:查表 2.5 得凸、凹模制造公差:δ =0.02mm, δ =0.02mm 凸 凹校核:Z -Z =0.108mm,而 δ +δ =0.04mm max min 凸 凹满足 Z -Z ≥δ +δ 的条件 max min 凸 凹查表 2.6 得:IT14 级时磨损系数 X=0.5按式 d =(d +X△) 0 =(3.5+0.5×0.3) mm=3.65 mm 凸 min 0 -0.02 0 -0.02d =(d +Z ) =(3.65+0.132) mm=3.782 mm 凹 凸 min +0.02 0 +0.02 02. 冲方孔 12mm×8mm 凸、凹模刃口尺寸的计算 由于制件结构简单,精度要求不高,所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下:查表 2.5 得凸、凹模制造公差:δ =0.02mm, δ =0.02mm 凸 凹校核:Z -Z =0.108mm,而 δ +δ =0.04mm max min 凸 凹满足 Z -Z ≥δ +δ 的条件 max min 凸 凹查表 2.6 得:IT14 级时磨损系数 X =0.75,X =0.5 1 2按式 d =(d +X△) 0 =(8+0.75×0.36) mm=8.27 mm 凸 1 min 0 -0.02 0 -0.029d =(d +X△) 0 =(12+0.5×0.43) mm=12.215 mm 凸 2 min 0 -0.02 0 -0.02d =(d +Z ) =(8.27+0.132) mm=8.402 mm 凹 1 凸 1 min +0.02 0 +0.02 0d =(d +Z ) =(12.215+0.132) mm=12.347 mm 凹 2 凸 2 min +0.02 0 +0.02 03. 外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算 落料件,以凹模为基准,只需计算凹模刃口尺寸及公差,凸模刃口尺寸由凹模实际刃口按间隙进行配作。当以凹模为基准时,凹模磨损后,刃口部分尺寸都增大,因此均属于 A 类尺寸。零件图中未标注公差的尺寸查相关文献得出其极限偏差:35 mm, 500 -0.62 0 -0.62查表 2.6 得磨损系数 X=0.5按式 A =(A - X△) j max35 =(35-0.5×0.62) =34.69 凹 +0.03 0+0.03 050 =(50-0.5×0.62) =49.69 凹 +0.03 0 +0.03 0落料凸模的基本尺寸与凹模相同,分别是 34.69mm、49.69mm,不必标注公差,但要在技术条件中注明:凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制,保证最小双面合理间隙值 Z=0.132mm。 min2.2.3 冲压力的计算落料力: F =Ltσ =(170×1.5×450)N=114.75KN 落 料 b冲孔力: F = Ltσ =(4×2π×3.5/2+2×20)×450N=37.782KN 冲 孔 b式中:L——冲裁周边长度;10t——材料厚度,t=1.5mm;σ ——材料的抗拉强度(MPa),取 Q235 的 σ =450 MPa。 b b冲孔时的推件力: F =nK F 推 推 冲 孔取直筒形刃口的凹模刃口形式,由《冲压工艺与模具设计》表 2.21 查得,h=6mm,则 n=h/t=6/1.5=4 个。查表 2.7 得推件力系数 K =0.05, 推F =nK F =4×0.05×37.782KN=7.5564KN 推 推 冲 孔落料时的卸料力: F =K F 卸 卸 落 料查表 2.7 取卸料力系数 K =0.04, 卸所以 F =K F =0.04×114.75KN=4.59KN 卸 卸 落 料总冲压力为:F = F + F + F + F 总 落 料 冲 孔 推 卸=(114.75+37.782+7.5564+4.59)KN=164.6784KN为了保证冲压力足够,一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲压力大 30%左右,即F / =1.3×F =1.3×164.6784KN≈214KN 总 总因为零件结构对称,所以不用计算压力中心。初选压力机型号为 JC23-35 开式双柱可倾压力机。
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