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底座冲孔落料弯曲模具的设计.rar

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    编号:20181016172635438    类型:共享资源    大小:428.17KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    金币
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    底座 冲孔 弯曲 模具 设计
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    01 绪论冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中工人生产的劳动强度大、劳动量大,严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展,工业生产中模具的是用已经越来越引起人们的重视,我而被大量应用到工业生产中来。1.1 冲压模具行业发展现状及技术趋势改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展,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,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成为衡量一个国家工业发展水平的重要标志 。近年许多模具企业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。一些国内模具企业已普及了二维 CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件,并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。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。经过多年的努力,在模具 CAD/CAE/CAM技术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。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖 进口。 11.2 未来冲压模具制造技术发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项: (1)全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步,普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟,各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度;进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并可获得极高的表面光洁度。另外,还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展,对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据,用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用,相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程度 2我国模具标准化程度正在不断提高,估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 (6)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作,以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统;有质量监测控制系统。 2 冲孔落料弯曲模设计工件名称:底座生产批量:大批量生产3材料:20厚度:0.5mm工件简图:如图 1 所示图 1 底座制件图2.1 冲压件工艺性分析此工件材料为 20 钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁弯曲等工序加工而成。工件结构简单,具有 3 个尺寸为 12mm 的孔,孔与孔,孔与边缘之间的距离也满足要求,零件图上形状尺寸 68mm、8mm、 、4mm、25mm、 36mm 等均为自由公差可以看作 IT12m12级,尺寸精度较低。故而对此工件的形状、尺寸、精度整体分析可以采用冲孔、落料和弯曲工艺对其进行加工成型。2.2 冲压工艺方案的确定该零件包括冲孔落料和弯曲三个基本工序,可以有三种工艺方案。4方案一:先冲孔,后落料,最后弯曲,采用三道工序模进行生产。方案二:冲孔-落料,最后弯曲。采用两道工序模具进行生产。方案三:冲孔-落料-弯曲级进冲压成形。采用级进模生产。方案一模具结构简单,但需要三道工序三副模具,成本高而生产效率低,难以满足生产批量要求。方案二只需两副模具,首先使用一套模具进行冲孔落料生产,然后再使用一套弯曲模具完成最后一道弯曲成形制件。工件的精度及生产效率都高,易于批量生产,接近凸凹模的许用最小壁厚,见表 2.9.6【6】模具强度较好制造难度小,并且冲压后成品件留在模具上,在清理模具上的物料时,操作较方便,最后的一道弯曲将制件彻底成型使其满足要求。方案三只需要一副模具,生产效率高,但操作不方便,送料速度较快,通过对上述三种方案的分析比较,该件选择第二种方案较为合适。冲压生产采用该方案为最佳。在此,首先通过使用一套冲孔落料正装复合模对下好的坯料板进行冲孔落料,形成下图 2 所示的半成品坯料,然后将其作为半成品坯料再用一套弯曲模对其进行一次弯曲成形,达到制件要求形状如图 1 所示。图 2 半成品坯料2.3 主要设计计算2.3.1 冲裁件坯料长度的计算结合图 1 中制件尺寸可知:当弯曲成形制件圆角半径较小(r=0.5t)时,根据中性层长度不变原理进行计算。因为 R=1.5>0.5×1,属于圆角半径适中的弯曲件,所以该冲裁半成品坯料的展开长度按直角边与圆角区分段进行计算。视直角边在弯曲前后长度不变,圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变原理进行计算。1) 由于 R/t=1.5/0.5=3,查表 3.4,得中性层位移系数 x=0.46。变形区中性层曲率半径 ρ 按式(3.7)计算 ρ=R+xt=(1.5+0.46×0.5)mm=1.73mm 2) 毛坯尺寸(中性层长度)L 总=L 直 + L 弧 其中 L 直——弯曲件直线部分长度 L 弧——弯曲件圆角部分长度L 总——坯料展开总长度式中 L 弧=(παρ/180°)×4=(3.14×90°×1.73/180°)×4≈(2.72×4)=10.88mm另由图中各尺寸关系可得出:L 直=(36-25-1.5×2)+(25-0.5×2-1.5×2)+(6-0.5×2-1.5×2)×2=8+21+4=33mm 故综上可得:L 总=L 直 + L 弧 =10.88+33 =43.88mm≈44mm故而得到弯曲前冲裁得到的半成品坯料长度为 44mm,继而也可得到冲裁时所需的坯料长度同为 44mm。2.3.2 冲裁排样方式的确定与相关计算6设计冲孔、落料复合模,首先要设计条件排样图。冲裁件在条料、带料或板料上的布置方式,称为冲裁件的排样,简称排样。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。底座的形状简单,由于零件外形尺寸为自由尺寸对精度要求不高,为了提高材料的利用率减少冲裁力,虽然这时会使零件外形尺寸公差等级降低但是经过等筹兼顾,全面考虑。这里我们采用有废料排样。如图 3 所示:图 3 有废料排样图另外,为了确保冲裁件质量,排样中各工件与料边之间、工件与工件之间留下的余量,称为搭边。在此处的搭边值是根据课本表 2.9 取得工件间 a1=2mm,a=1.8mm。故而可得冲裁所需钢板条料的宽度为:B=(68+1.8×2)mm=71.6mm,如图 3 中所示。中查板材标准【2】宜选 500mm×1500mm 的钢板,每张钢板可剪裁约 20 张条料(71.6mm×500mm),每张条料可冲裁大约 10 个工件。故每张钢板的利用率为: 710%AA1: 选用一张钢板所加工总零件面积;A: 一张钢板面积。%79.1079.%10502684而相对来说,一个布距内材料的利用率通常是以一个布距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率来表示。 1010ABSS式中 S1—一个布距内零件的实际面积;S2—一个布距内所需毛坯面积;A— 送料布距;B— 条料宽度代入已知数据,可得一个步距的材料利用率 :%6.86.714338%1010 ABSS2.3.3 计算凸、凹模刃口尺寸(1)冲尺寸为 12mm 的孔对应凸、凹模刃口尺寸的计算查表 2.4 得间隙值 Zmin=0.040mm,Zmax=0.060mm。由于制件结构简单,精度要求不高,所以采用凸、凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模人口尺寸的计算如下:查表 2.5 得凸、凹模制造公差:δ 凸=0.020mm,δ 凹=0.020mm校核:Zmax-Zmin=0.020mm,而 δ 凸 +δ 凹=0.040mm8满足 δ 凸+δ 凹> Zmax-Zmin,故而采用配作法制造模具刃口。工件图中未标注公差值,查相关文献可得尺寸为 12mm 的工件公差值为△=0.18mm。查表 2.6 得 IT12 级时的磨损系数 x=0.75。所以按式(2.5)可得:d 凸=(dmin+x△) =(12+0.75×0.18) mm =12.14 mm0 -δ 凸 0 -0.020 0 -0.020d 凹=(d 凸+Zmin) =(12.14+0.040) mm=12.14 mm+δ 凹 0 +0.020 0 +0.020 0(2)外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算对于冲裁件外轮廓的落料,其形状相应也比较简单,当以凹模为基准件时凹模磨损后,刃口部分尺寸都变大,因此属于 A 类尺寸。对于外形尺寸分别为 68mm 和 44mm,所以通过查相关文献可查得其对应公差分别为:0.30mm,0.25mm。所以按公式:Aj=(Amax-x△) 可求得:+ △ /4 068 凹=(68-0.75×0.30) =67.78 mm+0.30/4 0 +0.075 044 凹=(44-0.75×0.25) =43.8 mm+0.25/4 0 +0.063 0落料凸模的基本尺寸与凹模相同,分别是 67.78mm、43.8mm,不必标注公差,但要在技术要求中注明:凸模刃口实际尺寸与落料凹模配制,保证最小双面合理间隙值Zmin=0.040mm(落料凹模刃口部分尺寸见图 4 所示) 。9图 4 落料凹模刃口部分尺寸(3)弯曲模工作部分尺寸计算弯曲模工作部分的尺寸主要是指凸模、凹模及凸凹模中圆角半径和凹模的深度。而对于该制件一次弯曲成形模还应有凸、凹模间隙和模具横向尺寸等。①凸模圆角半径及凸凹模上对应的凸模的圆角半径 由于此工件的R/t=1.5/0.5=3 较小,且四处弯曲角的 R 均为 1.5mm,大于最小弯曲半径(rmin=0.5t=0.5×0.5mm=0.5mm),所以在这里可以将各处对应凸模的圆角半径取为 R凸=1.5mm。 ②凸凹模上凹模圆角半径 凹模圆角半径 R凹的大小对弯曲力以及弯曲件的质量均有影响。R 凹过小会使弯矩的弯曲力臂减小,毛坯沿凹模圆角滑入时的阻力增大,弯曲力增加,并易使工件表面擦伤甚至出现压痕。凹模两边的圆角半径应一致,否则在弯曲时毛坯会发生偏移。在实践生产中,R 凹一般按材料的厚度 t 来选取。由于该 形件弯曲模的厚度t=0.5<2mm,故而结合凸模圆角半径 R凸=1.5mm 可将对应凹模的半径 R凹取在凸模圆角半径的基础上加上一个制件壁厚即取为 R=1.5mm。③凹模工作部分深度的设计计算 凹模工作部分的深度将决定板料的进料深度,同时也影响到弯曲件直边的平直度,对工件的尺寸精度造成一定的影响.而对于该工件来说,由于在设计模具结构时考虑到制件自身的要求,后续弯曲模具结构设计为一次弯曲成形复合模,凸凹模在上模部分,凸模与凹模在下模部分。所以将凸凹模部分的凹模深度选定为制件深度,即在制件整体高度的基础上减去一个板厚即 h 凹=5.5mm;而下模部分的凹模深度因为有凸模要穿过,所以其对应孔的设计应确保与凸模的配作。其工作表面为上表面,且有定位块保证工件的可靠定位,应注意其平直度及精度要保证制件的顺利成形。④凸、凹模间隙 对该工件进行弯曲时,必须要选择适当的凸、凹模间隙。若间隙过大,会造成制件两直边不平,上宽下窄,降低制件的尺寸精度。间隙过小,使弯曲力增大,直边壁厚变薄,容易擦伤工件表面,加速凹模的磨损,降低凹模使用寿命。弯曲模的凸、凹模间隙是指单边间隙。为能顺利的弯曲,间隙值应稍大于板料厚度 t。在设计同时还应考虑以下因素的影响:弯曲件宽度 B 较大时,受模具制造与装配误差的影响,将加大间隙的不均匀程度,因此间隙应取大些;B 较小时,间隙值可取小些;弯曲件材料较软时,弯曲时板厚容易变薄,间隙可取小些;硬料则应取大些。此外,
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