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端盖拉深冲压工艺模具设计.rar

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    编号:20181016172635533    类型:共享资源    大小:521.19KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    端盖拉深 冲压 工艺 模具设计
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    1第 1 章 绪论随着我国改革开放步伐的进一步加快,中国正逐步成为全球制造业的基地,特别是加入 WTO 后,作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。模具是工业生产的基础工艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中,60%—80%的零部件都依靠模具成型。国民经济的五大支柱产业,即机械、电子、汽车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应。模具生产水平的高低,己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,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。因此,我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国,必须要振兴和发展我国的模具工业,提高模具工业的整体技术水平。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,目前,我国制造业的资源已突破了企业——社会——国家的界线,制造业的国际化已是一个客观事实。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,2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。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; 310)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。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 拉深件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。拉深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底。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。本设计为简单的拉深件,形状比较规则,但底部圆角存在较高的工艺性问题,直边区的变形不是简单的弯曲, 应力分布不均,可以利用塑性加工理论进行定性分析。因此,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。其工作过程很简单就一个低方形拉深,根据工艺分析及计算确定它能一次拉深成功。根据计算的结果和选用的标准模架。为了保证制件的尺寸精度,设计时可能高度出现误差,应当边试冲边修改高度。方行件是最典型的盒形拉深件,根据盒形件能否一次拉深成形将其分两类:低盒形件与高盒形件。盒形件在拉深时由于其几何形状的非回转特性,变形沿变形区周边的分布是不均的,直边区变形小,圆角区变形大,而且变形是非常的复杂的。通过网格实验的分析得出拉深方形的一些变形特点:1.直边区的变形不是简单的弯曲,横向4受压缩,纵向受拉深,越靠近圆角区变形越大,另外横向压缩变形要比相应圆筒形件小。2.应力分布不均,特别是径向拉应力的分布很不均匀,中间最大,向两侧直边区减小。方形件拉深时同样存在起皱和裂问题,且发生在圆角区。在直边区还有一个特殊的工艺问题,即所谓“直边缓松”现象,这是由于拉深过程中圆角区材料从横向挤向径向直边,使直边区材料沿横向显得偏多,造成工件的刚性不好,严重时可造成工件的形状不规则,出现扭曲现象。这是方形件拉深的特殊质量问题,应该引起注意的。1.3.1 端盖拉深模具设计的设计思路1、明确设计任务书,收集有关资料在指导老师的指导下,拟定设计任务——方形件拉深以及设计进度计划,并仔细阅读《冷冲模设计指导》教材,了解本设计的目的、内容、要求和步骤,以及查阅有关模具图册、设计手册等资料;了解本设计零件的用途、结构、性能,在整个产品中的装配关系、技术要求、生产批量,采用的冲压设备型号和规格,模具零件的制造加工工艺及标准化等情况。2、工艺分析及工艺方案的制定经分析制件的技术要求,结构工艺性及经济性都符合工艺要求,确定总体工艺方案,填写工艺卡。3、工艺计算及设计(1) 、排样及材料利用率计算 (2) 、刃口尺寸的计算(3) 、冲压的计算,压力中心的确定,冲压设备的初选,根据排样图和所选的模具结构形式,可以方便计算出所需总压力。待模具总设计好后,校核设备装模尺寸,最终确定设备型号及工艺参数。4、模具结构设计(1)、确定凹模尺寸 先计算出凹模的厚度,再根据厚度确定凹模周界尺寸,在此需要考虑的三个问题:第一,要考虑凹模上的螺孔、销孔的布置;第二,压力中心一般与凹模的几何中心重合;第三,凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。(2) 、选择模架并确定其他冲模零件的主要参数 根据凹模周界尺寸大小,从《冷冲模国家标准》中确定模架规格及主要冲模零件的规格参数。(3) 、画冲模装配图 装配图上零件较多、结构复杂,为准确、迅速地完成画图工作,必须掌握正确的画法。(4) 、画冲模零件图(5) 、编写技术文件 技术文件包括:说明书、冲压工艺卡和机械加工工艺过程卡。1.3.2 低方形件拉深模具设计的进度51.了解目前国内外冲压模具的发展现状,所用时间 15 天;2.确定加工方案,所用时间 5 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.第 2 章 盒形冲压件的工艺分析2.1 引言设计的目的是在于巩固所学的理论知识,熟悉了解有关资料,树立正确的设计思想,掌握设计方法,培养实际工作能力,通过冲模结构设计,在冲压工艺性分析,冲压工艺方案论证,冲压工艺计算,冲模零件结构设计,编写技术文件和查阅技术文献等方面受到依次综合训练。本设计题目为低盒形件拉深模,但对做毕业设计的毕业生有一定的设计意义,它概括了拉深零件的设计要求、内容及方向。通过对该零件模具的设计,进一步加强了设计者冲压模设计的基础,为设计更复杂的冲压模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。6拉深件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量其设计是否合理,一般地讲,在满足工件的使用要求条件下,能以最简单的最经济的方法将工件冲制出来。2.2 拉深件工艺分析原始资料:如图 1 所示材 料:YL12厚 度: 0.6mm图 1 制件图根据零件结构可知:此工件为无凸缘方形工件,要求内形尺寸,没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求,可采用拉深工序加工。工件底部圆角半径r=2mm,大于两倍的壁厚尺寸,也满足首次拉深工艺要求,因此在拉深工序(拉深工序底部圆角半径 r=2mm)后须增加一道挤边工序以满足制件高度上质量要求。内形尺寸为32mm 的公差等级为 IT13 级,满足拉深工序对工件公差等级的要求。工件的总体高度到最后可由切边达到要求。用于拉深的材料的一般具有较好的塑性、低的屈强比、大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。YL12 是较普遍的材料,价格便宜,资源丰富,其退火后并且满足拉深件对材料的要求,厚度为 0.6mm。7第 3 章 确定工艺方案根据制件的工艺分析,知道制件是个简单的方形拉深件。经制件的工艺性分析,由冲裁工艺可知,该制件可能包括落料、拉深或拉深、切边基本工序,可以有以下三种工艺方案:方案一:先落料,再拉深。采用单工序模生产。方案二:拉深和切边复合冲压。采用复合模生产。方案一、模具结构简单,但需两道工序两副模具,冲件多次定位,加工尺寸积累误差较大,模具制造成本高而生产率低,难以满足批量生产要求。方案二、只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,工件平整,同轴度高,对称度及位置误差小,由于该冲裁件为方形并且需切边,落料和拉深几道工序才可完成,所以对于该工件尺寸较小,同轴度要求较高。因此,根据工件的外形及尺寸关系选择方案二,为拉深切边复合模。8第 4 章 主要工艺参数的计算4. 1 拉深毛坯尺寸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压边装置等。根据表面积相等原则,用解析法求该零件的毛坯直径 D。可按下面的程序计算:1.确定修边余量在拉深的过程中,由于材料的各向异性,模具间隙不均,摩擦力不均及定位不准等因素的影响,使拉深的口部不齐。为保证制件高度方向的尺寸精度,须进行修边,在计算毛坯尺寸也须计入修边余量。2.计算拉深毛坯尺寸9由于板厚 t 小于 1mm,故可直接用工件图所注尺寸计算,不必用中线尺寸计算。(1) 、求出弯曲部分的展开长度 L由 r 角/B=3/32=0.094,工件的相对高度 H/r=5.2/3=1.73,按表 4.13 可知,制]1[件可一次拉深出。且由式 3.2 计算展开长度为]2[L=H+0.57R 底 式中,H———拉深件高度(mm) ,R 底———底部圆角半径(mm) ,r 角———转角圆角半径(mm).即 L=5.2+0.57×2=6.3mm(2) 、圆角部分展开的圆弧半径 R由式 R= )( 底角底角角 rHr16.086.02= )2.3(.53=5.87mm(3) 、作出圆角部分到直边部分阶梯过度的平面毛坯 ABCDEF(4) 、过 BC、DE 中点分别向半径为 R 的圆弧作切线,并用圆弧圆滑过渡,使f1=f2,最后得角部毛坯轮廓线见下图:10图 2 毛坯轮廓图4. 2 确定拉深次数利用极限相对高度进行判断,根据角部的相对圆角半径 r/B=2/32=0.06 和相对厚度t/D×100=0.6/43.35×100=1.38。由表 1-36 矩( 方)形盒首次拉深的极限相对高度[H/B1]=0.5,可知:工作的相对高度 H/B=5.2/32=0.16 [H/B1],故可一次拉成4.3 确定是否用压边圈及类型在拉深过程中工件易发生起皱现象,制件在成形过程中,凸缘的起皱现象主要取决于毛坯的相对厚度、变形程度和凹模的几何形状等。为了解决这个问题,生产实际中主要方法是在模具结构上采用压料装置。常用的压料装置有刚性压料装置和弹性压料装置两种。是否采用压料装置主要看拉深过程中是否可能发生起皱现象,可根据坯料相对厚度 来确定,相对厚度 t/D×100=0.6/43.35×100=1.38,查表得,当Dt
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