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灯罩冲压成形工艺与.rar

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    编号:20181016172635162    类型:共享资源    大小:1.55MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    金币
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    灯罩 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 国内模具的现状我国模具近年来发展很快,据不完全统计,2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家,从业人员约 50 多万人,2004 年模具行业的发展保持良好势头,模具企业总体上订单充足,任务饱满,2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13 亿 美元,出口模具 4.91 亿美元,分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为 3.69:1,进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元,为净进口量较大的国家。在 2 万多家生产厂点中,有一半以上是自产自用的。在模具企业中,产值过亿元的模具企业只有 20 多家,中型企业几十家,其余都是小型企业。 近年来, 模具行业结构调整和体制改革步伐加快,主要表现为:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品;专业模具厂数量增加,能力提高较快;“三资“及私营企业发展迅速;国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速,但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一,体制不顺,基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用,私营企业近年来发展较快,国企改革也在进行之中,但总体来看,体制和机制尚不适应市场经济,再加上国内模具工业基础薄弱,因此,行业发展还不尽如人意,特别是总体水平和高新技术方面。 第二,开发能力较差,经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低,水平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1 万美元,国外模具工业发达国家大多是 15~20 万美元,有的高达 25~30 万 美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理,真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三,工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低.虽然国内许多企业采用了先进的加工设备,但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多,特别是设备数控化率和CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因,引进设备不配套,设备与附配件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低,带来中国模具企业钳工比例过高等问题。河南机电高等专科学校毕业设计说明书2第四,专业化、标准化、商品化的程度低、协作差. 由于长期以来受“大而全”“小而全” 影响,许多模具企业观念落后,模具企业专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占 45%左右,其馀为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务,与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低,标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,对模具制造周期影响尤甚。 第五,模具材料及模具相关技术落后.模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。1.1.2 国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展,但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距,尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年,中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1) 模具日趋大型化; 2)在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术; 3)模具扫描及数字化系统; 4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术; 5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率; 6)发展优质模具材料和先进的表面处理技术; 7)模具的精度将越来越高; 8)模具研磨抛光将自动化、智能化; 9)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程; 10)开发新的成形工艺和模具。1.2 国 外 模 具 的 现 状 和 发 展 趋 势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。 3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 年中国模协在德国访问时,从德国工、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 冷冲压模具的分类冷 冲 压 模 具 主 要 用 于 金 属 及 非 金 属 板 料 的 压 力 加 工 , 其 加 工 方 式 可 分 为 分 离 和 成 形两 大 类 。分 离 : 按 一 定 轮 廓 线 将 工 件 与 板 料 分 开 。成 形 : 在 不 破 坏 板 料 的 条 件 下 , 通 过 塑 性 变 形 获 得 所 需 要 求 的 形 状 和 尺 寸 精 度 。冷 冲 压 模 具 是 冲 压 生 产 的 主 要 工 艺 装 备 。 冲 压 件 的 冲 压 质 量 、 生 产 效 率 以 及 生 产 成本 等 , 都 与 模 具 类 型 及 其 结 构 设 计 有 直 接 关 系 。 冲 压 件 的 品 种 、 式 样 很 多 , 所 以 冲 压模 具 的 类 型 也 是 多 种 多 样 的 。 为 了 研 究 方 便 , 将 冲 压 模 具 按 照 不 同 特 征 进 行 分 类 , 一般 有 以 下 几 种 分 类 方 法 。1.3.1 按 冲 压 工 艺 进 行 分 类冲 裁 模 具 冲 裁 模 具 又 可 分 为 冲 孔 模 具 、 落 料 模 具 、 切 口 模 具 、 剖 切 模 具 等 。弯 曲 模 具 弯 曲 模 具 又 分 为 自 由 弯 曲 模 具 、 校 正 弯 曲 模 具 、 V 型 弯 曲 模 具 、 U 型 弯曲 模 具 等 。拉 深 模 具 拉 深 模 具 又 可 分 为 无 凸 缘 筒 形 件 拉 深 模 具 、 有 凸 缘 筒 形 件 拉 深 模 具 、 锥形 件 拉 深 模 具 、 阶 梯 形 件 拉 深 模 具 、 球 面 件 拉 深 模 具 、 抛 物 面 件 拉 深 模 具 、 盒 形 件 拉深 模 具 等 。成 形 模 具 成 形 模 具 又 可 分 为 胀 形 模 具 、 翻 边 模 具 、 缩 口 模 具 、 校 形 模 具 等 。1.3.2 按 工 序 组 合 程 度 进 行 分 类⑴ 单 工 序 模 压 力 机 行 程 一 次 , 只 对 板 料 完 成 一 种 冲 压 工 序 的 模 具 。 例 如 : 落 料 模具 、 冲 孔 模 具 、 切 边 模 具 、 弯 曲 模 具 、 拉 深 模 具 等 。 单 工 序 模 结 构 简 单 , 造 价 低 ,生 产 效 率 低 , 形 位 精 度 低 。⑵ 复 合 模 模 具 上 仅 有 一 个 工 位 , 安 排 有 两 对 或 两 对 以 上 的 凸 、 凹 模 , 压 力 机 行 程河南机电高等专科学校毕业设计说明书4一 次 , 能 对 板 料 完 成 两 种 ( 或 两 种 以 上 ) 的 冲 压 的 模 具 。 其 结 构 的 主 要 特 点 是 : 具有 复 合 形 式 的 凸 凹 模 , 它 既 是 落 料 的 凸 模 , 又 是 冲 孔 的 凹 模 。 复 合 模 结 构 复 杂 , 造价 高 , 生 产 率 适 中 , 形 位 精 度 高 。⑶ 级 进 模 模 具 上 有 n 个 ( n> 1) 工 位 , 在 一 直 线 上 等 距 离 安 装 n 对 凸 、 凹 模 ,条 料 送 进 一 次 , 压 力 机 行 程 一 次 , 模 具 对 板 料 的 不 同 ( n 个 ) 位 置 完 成 n 对 冲 压 ,连 续 送 进 , 连 续 冲 压 。 级 进 模 结 构 复 杂 , 生 产 率 高 , 产 品 形 位 精 度 适 中 。 级 进 模 又称 为 级 连 续 或 跳 步 模 。1.3.3 按 上 下 模 的 导 向 方 式 分 类分 为 无 导 向 的 开 式 模 具 、 有 导 向 的 导 板 模 具 和 导 柱 模 具 等 。1.3.4 按 导 料 或 定 位 形 式 分 类分 为 固 定 导 料 销 模 具 、 活 动 导 料 销 模 具 、 导 正 销 模 具 、 侧 刃 定 距 模 具 等 。此 外 , 可 以 依 据 对 冲 裁 件 尺 寸 、 精 度 等 质 量 的 不 同 , 把 模 具 分 为 精 密 冲 裁 模 具 和普 通 冲 裁 模 具 ; 依 据 模 具 体 积 的 大 小 , 把 模 具 分 为 小 型 模 具 、 中 型 模 具 和 大 型 模 具等 。 有 时 还 可 以 依 据 压 力 机 类 型 、 送 料 方 式 、 出 件 方 式 等 对 模 具 进 行 分 类 。 1.4 接头模具设计与制造方面1.4.1 接 头 模 具 设 计 的 设 计 思 路冲 孔 、 落 料 、 拉 深 是 冲 压 基 本 工 序 之 一 , 它 是 利 用 冲 裁 模 在 压 力 机 作 用 下 , 将 平板 坯 料 进 行 冲 孔 或 落 料 的 加 工 方 法 。 一 般 情 况 下 , 一 般 精 度 的 工 件 IT8~ IT7 级 精度 的 普 通 冲 裁 模 ; 较 高 精 度 的 工 件 采 用 IT7~ IT6 级 精 度 的 高 级 冲 裁 模 。翻 边 是 将 工 件 的 孔 边 缘 在 模 具 的 作 用 下 , 翻 出 竖 直 的 或 一 定 角 度 的 边 。只 有 加 强 冲 裁 件 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 冲 裁 工 艺 参 数 和 模 具 工 作 部 分 的 几 何 形 状 与 尺 寸 , 解 决 冲 裁 中 出 现的 各 种 实 际 问 题 , 从 而 , 进 一 步 提 高 制 件 质 量 。制 件 冲 孔 落 料 件 是 最 典 型 的 冲 裁 件 , 其 工 作 过 程 很 简 单 就 冲 孔 落 料 , 可 采 用 单工 序 模 、 复 合 模 具 或 级 进 模 具 , 根 据 计 算 的 结 果 和 选 用 的 标 准 模 架 。 为 了 保 证 制 件的 顺 利 加 工 和 顺 利 取 件 , 模 具 必 须 有 足 够 高 度 。 要 改 变 模 具 的 高 度 , 只 有 从 改 变 导柱 和 导 套 的 高 度 。 导 柱 和 导 套 的 高 度 可 根 据 凸 模 与 凹 模 工 作 配 合 长 度 决 定 . 设 计 时可 能 高 度 出 现 误 差 , 应 当 边 试 冲 边 修 改 高 度 。此 设 计 分 成 两 部 分 , 第 一 部 分 落 料 、 拉 深 、 冲 孔 复 合 模 , 第 二 部 分 翻 边 模 。1.4.2 支 架 模 具 设 计 的 进 度1.了 解 目 前 国 内 外 冲 压 模 具 的 发 展 现 状 , 所 用 时 间 5 天 ;52.确 定 加 工 方 案 , 所 用 时 间 15 天 ;3.模 具 的 设 计 , 所 用 时 间 30 天 ;4. 模 具 的 调 试 . 所 用 时 间 5 天 。在 设 计 的 过 程 中 , 将 有 一 定 的 困 难 , 但 有 指 导 老 师 的 悉 心 指 导 和 自 己 的 努 力 ,相 信 会 完 满 的 完 成 毕 业 设 计 任 务 。 由 于 学 生 水 平 有 限 , 而 且 缺 乏 经 验 , 设 计 中 难 免有 不 妥 之 处 , 肯 请 各 位 老 师 指 正 。设 计 者 : 唐 坤 鹏河南机电高等专科学校毕业设计说明书62. 落料、冲孔复合模2.1 冲压工件的工艺分析 ?68403515R2+.10+.12图 2-1工件图工件名称:接头生产批量:中批量材料:冷轧 08 钢厚度:1.5mm对固定套翻边件进行分析可知, 处有内孔翻边成形,翻边前应预冲孔, 是4368圆筒件拉深件直径,经计算可一次拉深成形。工序安排为落料,冲孔,拉深,翻边。 该 零 件 形 状 简 单 、 对 称 , 是 有 圆 弧 组 成 的 。 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 为 .将 以 上 精 度 与 零 件 的 精 度 要 求 相 比 较 ,1m可 认 为 该 零 件 的 精 度 要 求 能 够 在 冲 裁 加 工 中 得 到 保 证 , 其 他 尺 寸 标 注 、 生 产 批 量 等 情况 , 也 均 符 合 冲 裁 的 要 求 , 故 决 定 采 用 冲 压 方 式 可 以 得 到 落 料 、 冲 孔 、 拉 深 件 , 然 后进 行 翻 边 得 到 制 件 。2.1.1 制 件 的 总 体 分 析图示零件材料为冷轧 08 号钢板,能够进行一般的冲压加工,市场上也容易得到这种7材料,价格适中。由工件图可知:该工件既有落料、冲孔、拉深又有翻边,但工件是圆形的对称零件,总的来说加工起来是容易的。由以上分析可知,图示零件具有比较好的冲压工艺性,适合冲压生产。2.1.2 制 件 的 外 形 分 析该零件有冷轧 08 号钢板组成,具有良好的塑性、韧性、冷冲压性能,能够进行一般的冲压加工。多处用圆角过度,以便于模具加工,减少热处理开裂,减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损,尺寸精度要求一般。该零件对称,只需要冲孔落料、拉深、冲孔工序就可以得到半成品,然后再翻边。2.1.3 冲 裁 件 的 尺 寸 精 度 和 表 面 粗 糙 度冲裁件上的未注公差等级定为 IT14 级,查表确定工件尺寸如下:尺寸 的工件制造公差为 0.624m尺寸 的工件制造公差为 0.7568尺寸 的工件制造公差为 0.43尺寸 的工件制造公差为 0.4315冲裁件的断面粗糙度值与材料塑性、厚度,冲裁间隙,刃口锐钝及冲模结构相关,工件厚度为 1.5mm,其断面粗糙度值为 .125m2.2 工艺方案确定该零件所需的基本冲压工序为落料、冲孔、拉深、翻边。可拟订出以下三种工艺方案。方案一:用简单模分四次加工,即落料——拉深——冲孔——翻边。方案二:落料、冲孔复合模,拉深模、翻边模。方案三:落料冲孔级进模,再拉深,再翻边。 采用方案一,生产率低,工件的累计误差大,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。但复合模模具的行位精度和尺寸精度容易保证,且生产率也高。尽管模具结构比较复杂但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难。级进模虽生产率也高,但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲压件的行位精度,需要在模具河南机电高等专科学校毕业设计说明书8上设置导正销导正,故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方按的分析比较,该零件采用方案二最佳。故应采用三副模具来完成。第一副模具为落料冲孔复合模。第二副模具为单工序拉深模。第三副模具为单工序翻边模。2.3 必要的工艺计算2.3.1 毛 坯 尺 寸 计 算由最终制件从翻边算起,毛坯的预冲孔直径计算。处由内孔翻边成形,翻边前应预冲孔; 是圆筒形拉深件可4m68m一次拉深成形。工序安排为落料、拉深、预冲孔、翻边等。翻边前为 、髙为68m9.5mm的无凸缘圆筒形件,如图2-2所示。图2-2翻边前毛坯图①计算预冲孔D=41.5mm H=7mmH=H-r-t=7-2-1.5=3.5mm由式(5.1)计算翻边前预冲孔直径 0d020.43.7241.57.43250.7132.0dDHrt m②计算翻边系数 由表5.1计算翻边系数为0.30.415dmD由 查表5.2得知低碳钢极限翻边系数为0.65<m,所以该零件能032.1.5dt9一次翻边成形,预冲孔直径 。032.dm③计算翻边力1.96.4.53201.5961.56sspDtMaMpaN④落料毛坯直径计算拉深件毛坯尺寸确定原则的依据:体积不变原则相似原则毛坯尺寸应包括修边余量因δ=1.5mm﹥1mm,所以应按中线尺寸计算。(1)确定修边余量 根据拉深件尺寸,其相对高度为h/d=(9.5-0.75)/(68-1.5)=8.75/66.5≈0.13查表4-1,得修边余量△h=1mm 则拉深件总的高度h为:h=9.5-0.75+1=9.75mm计算毛坯展开直径 先判断能否一次拉深出来,将图4-53中提供的已知条件d =66.5mm r=2.75mm h=9.75mm 代入式(4-5)可求出毛坯的直径D2 2 241.70.566.59.76.50.78DdHr mm2.3.2 排 样 设 计 与 计 算设 计 复 合 模 时 , 首 先 要 设 计 条 料 排 样 图 。 根 据 工 件 的 形 状 选 择 有 废 料 排 样 , 且 为 直排 的 形 式 , 虽 然 材 料 的 利 用 率 低 于 少 废 料 和 无 废 料 排 样 , 但 工 件 的 精 度 高 , 且 易 于 保证 工 件 外 形 的 圆 角 。⑴ 确 定 搭 边 与 搭 肩 值搭 边 和 搭 肩 值 一 般 是 由 经 验 确 定 的 , 查 表 2.9 可 知 搭 边 值 工 件 间 , 侧1.2am面 。1.0am⑵ 确 定 零 件 的 排 样 方 案河南机电高等专科学校毕业设计说明书10设 计 模 具 时 , 条 料 的 排 样 很 重 要 。 分 析 零 件 形 状 可 知 , 确 定 排 样 方 案 : 条 料 从 右至 左 送 进 , 落 料 凸 模 的 冲 压 力 比 较 均 匀 , 零 件 形 状 精 度 容 易 保 证 。 条 料 的 排 样 如 图2-3 所 示 。图 2-3 排 样 图⑶ 计 算 送 料 步 距 和 条 料 的 宽 度按如上排样方式,并根据工件的尺寸确定送料步距为搭肩值与工件宽度之和。即 821.3.Sm查表 2.5.3 可知条料宽度单向偏差为 ,由公式计算如下:0.5m0.5.84B821.32A⑷ 计 算 材 料 的 利 用 率 :根 据 一 般 的 市 场 供 应 情 况 , 原 材 料 选 用 的 冷 轧 薄 钢 板6012.5mm( ) 。2每 块 可 剪 规 格 条 料 7 条 , 材 料 剪 切 利 用 率 达 98%。84120m计 算 冲 压 件 的 面 积 : 2 23.14157.34SR
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