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感温卡拉深模具设计.rar

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    编号:20181016172635721    类型:共享资源    大小:704.66KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    卡拉 模具设计
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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。21.1.2 国内模具的发展趋势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,热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节约制作的原材料,因此热流道技术的应用在国外发展很快,许多塑料模具厂所生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术,有的厂家使用率达到 80%以上,效果十分明显。热流道模具在我国也已生产,有些企业使用率上升到 20%-30%。 第五,随着塑料成型工艺的不断改进与发展,气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好,耐高压,特别是精密模具的型腔应淬火,浇口密封性好,模温能准确控制,所以对模具钢的性能要求很强。3第六,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。第七,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。第八,随着车辆和电机等产品向轻量化发展,压铸模的比例将不断提高,同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。第九,以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快,塑料模具的比例将不断增大。同时由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高,对塑料模具的要求也越来越高。第十,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。4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 带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。带凸缘筒形件是典型的拉深件,其工作过程很简单,先落料再拉深,根据计算确定它可以一次拉深成功。2 带凸缘筒形件冲压工艺的分析2.1 拉深件工艺分析 原始资料:如图所示生产批量:大批量材 料: 铝材厚 度: 1mm此工件为带凸缘盒形件,要求外形尺寸,没有厚度不变的要求。公 差等级为 IT15 级。工件底部圆角半径 4mm,外形尺寸为 55.8mm 查得其公差为0.5mm,内形尺寸为 31.6mm,其公差为 0.39mm 属于小型零件。工件高度 8mm 其公差为 0.5mm 可在拉深后采用修边达到要求。因为零件为铝材盒型件,拉深工艺性很好。 2.2 拉深工艺计算和工艺方案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5的。其主要的内容包括计算毛坯的长 L 和宽、确定工序件的尺寸等。2.2.1 工艺方案的确定根据制件的工艺分析,知道制件是个带凸缘盒型拉深件。所以它的基本工序有:落料、拉深、切边。根据这两个基本工序可拟出三种方案:方案一:先落料、后拉、冲裁、切边。采用复合模生产。方案二:落料--拉深。再用第二副模具切边生产。比较二种方案,方案一:模具结构复杂,而且铝材易变形,切边时易让制件变形,难以满足工件生产的要求。且操作不方便。方案二:虽需两副模具,但模具结构简单,生产效率高,尽管学要两幅,但由于零件的几何形状简单,模具制造并不困难。较复杂,操作不方便。由上可知生产采用方案二为佳。2.2.2 计算毛坯尺寸根据模具实用技术设计综合手册确定修边余量& 具表 1-3-5 &=1.6。拉深件坯料直径,对于尺寸 AxB 的矩形盒拉深件可以看作由两个宽度为 B 的半正方形中间为(A-B)的直边所组成,这时毛坯形状是由两个半径为 R 的半圆弧和两个平行边所组成的长圆形。长圆形毛坯的圆弧半径为 Rb=D/2=18/2=9 长圆形毛坯的长度为 L=2Rb(A-B)=D+(A-B)=18+16+34 长圆形毛坯宽度为 K=D(B-2 r)+{B+2(H-0.43r)}(A-B)/A-2r=40.29。另一半半球形拉深同上长圆形毛坯的长度为 Rb=D/2=7,长圆形毛坯的长度为 L=2Rb(A-B)=18,长圆形毛坯的宽度K=38。由上可知毛坯宽度为 38,长度 L=5262.2.3 排样、裁板方案由于毛坯材料为铝材,易变形,延伸性好。拉深多次边缘易起皱。影响设计的要求,所以只要一次一个拉深就行,且操作方便。以致就不用排样等。如图:2.2.4 成形次数的确定该工件为有凸缘盒形件,按带凸缘拉深计算:查参考文献 [3] H/B H/B 所以可以一次拉成。拉深系数 /0.49mdD所以可以采用单工序模设计。2.2.5 确定是否用压边圈根据模具实用与制造选用手册表 2-55 图 2-69 t/D×100 2.0 m 0.6表 2-55 得,不需要采用压边圈。 2.3 压力、压力中心计算及压力机的选用因为本制件是不对称图,应算其压力中心X=x l +x l +x l +x l +x l +x l +x l1234567+x l +x l /l +l +l +l +l +l +l +l +l8912 89Y=y l +y l +y l +y l +y l +y l +y l1234567+y l +y l / l +l +l +l +l +l +l +l +l89123897由上算的结果=1.312.3.1 压力计算(1)落料力 查参考文献 [5]K=0.5, =137MPbFKLt落 料 力 bF =0.5X57X1X137=3904.5落 料 力(2)拉深力本制件拉深时不需要采用压边圈。其拉深力的计算公式应该以生产中常用的经验公式进行计算查参考文献 [5]k 取, =137MPbF =1.25 π(A-B) =16131.75MP拉 深 力由于在实际生产中,拉深所需要的拉深力较大些,所以在选取压力机的公称压力时,应高出总力的 60%~70%。拉深功计算不变薄拉深A= 3max31010hcphP平 均式中: A—拉深功 J;--最大拉深力 N; maxpH—拉深深度; 图 1-5 拉深功行程图 C—系数 ; 压力电动机功率按下式计算:凸 模 行 程 H均hap均836.1750621nKAnN式中:N—压力电动机功率 KW:K—不平衡系数 K—(1.2-1.4):A—拉深功 J —压力机效率 =0.6-0.81n1n—电动机效率 =0.9-0.9522 36.17.095.7608.13. p kw3.22.3.2 压力机的类型选用 压力机的工作行程需要考虑工件的成形和方便取件。压力机的类型选择,主要根据冲压性质,生产批量大小,制件的几何形状尺寸,精度要求以及安全操作因素来确定。本设计的制件属于大批量,精度中等,外形轮廓一般但是需要压边装置,保证压力的可靠性以及制件的精度。因此,工作行程根据拉深力的计算结果和工件的高度,选择压力机: 查参考文献 [6]开式固定台式压力机参数初选压力机型号为 YA21-35,见下表 1-1:表 1-1 压力机公称压力/KN 350发生公称压力时滑块离下极点距离/mm 5滑块行程/mm 130最大闭合高度/mm 280滑块行程次数(不小于)(次/min) 50(最大闭合高度)固定台和可倾/mm 1609闭合高度调节量/mm 60滑块中心到机身距离/mm 205立柱距离 428垫板尺寸/mm 厚度×直径 60×22.5模柄孔尺寸/mm 直径×深度 50×70滑块底面尺寸/mm 前后×左右 210×170工作台尺寸(左右×前后)/mm 610×380工作台孔尺寸(左右×前后)/mm 290×200工作台孔尺寸(直径)/mm 2602.3.3 辅助工序 (退火 润滑)退火: 在拉深过程中,抗力和强度增加,而韧性降低。本工艺下料之后需要在退火炉中退火。退火 7 分钟 温度 520 退火不能摞片。常用的退火方式有两种:高温退火和中间退火。但是本制件的拉深工序需要润滑。润滑:在拉深过程中 金属材料与模具的表面直接接触而且相互作用的压力很大,使材料在凹模表面滑动时产生很大的摩擦压力,摩擦力增加了拉深所需要的力和 工件的拉应力,因而对拉深过程不利,易使工件造成废品。另外材料与凹模表面的摩擦还降低了模具的寿命和容易划伤工件表面,使用润滑剂后可在材料和凹模表面之间形成一层薄膜将两者润滑表面相互隔离,因而可以产生减少摩擦力和磨损现象。103 模具的结构设计3.1 模具工作部分的计算3.1.1 拉深模的间隙深间隙对拉深过程有较大的影响。它不仅影响拉深件的质量与尺寸精度,而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利进行。因此,应该综合考虑各种影响因素,选取适当的拉深间隙值,既可保证工件的要求,又能使拉深顺利进行。本模具的拉深间隙查参考文献 [8]得出:Z/2=1.2t=1.2mm。3.1.2 凸、凹模工作部分尺寸和公差拉深以制件的标注为准则见图 1-1 以凸模为基准,标注内形模具的制造公差按IT112 级选取。根据公式凸模尺寸 d =(d +0.4△ ) -δ 0TminT凹模尺寸 d =(d +0.4△+Z min)0+δAi A式中: dd dp——拉深凹模和凸模的尺寸,mmZmin——双面间隙,mm△——工件公差,mmδ——凸模和凹模的制造公差,mm计算出以下尺寸为:拉深凸模尺寸d =(dmin+0.4△ ) -δp 0= 8.20-0.04T拉深凹模尺寸d =(dmin+0.4△+Z min)0+δ = 10.6+0.060A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。3.1.3 选用模架、确定闭合高度及总体尺寸选用后侧导柱模架,其两导柱、导套分别装在上下模座后侧,凹模面积是导套前的有效区域。可用于冲压较宽条料,送料及操作方便,可纵向横向送料。再按其标准
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