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壳体冲压工艺及模具设计.rar

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    编号:20181016172635647    类型:共享资源    大小:632.29KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    壳体 冲压 工艺 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型工艺、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。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。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。有凸缘圆筒形件是最典型的拉深件,其工作过程很简单就一个拉深,根据计算确定它不能一次拉深成功.因此,需要多次拉深。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,改变导柱和导套的高度的同时,还要注意保证导柱和导套的强度. 导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深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。2 壳体的落料拉深工序的冲压 工艺分析22.1 落料拉深件工艺分析原始资料:如下图示 材料:08F 厚度:1.5mm 批量:中批量 技术要求:一般公差,线性尺寸的未注公差按 GB/T1804图 1 t图示零件材料为 08 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。外形落料的工艺性:该带凸缘筒形件属于中等尺寸零件,料厚 1.5mm,外形复杂程度一般,尺寸精度要求一般,因此可采用落料工艺获得。拉深的工艺性:观察零件图可知尺寸精度要求一般,属于带凸缘拉深。此工件为带窄凸缘圆筒形工件,要求外形尺寸,没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求,可采用落料拉深工序加工。工件底部圆角半径r=7.5mm,外形尺寸为 220mm, 220mm 的公差等级为 IT12 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修边达到要求。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。2.2 冲压工艺方案的确定该工件包括落料、拉深两个基本工序, 可有以下三种工艺方案:3方案一:先落料,再拉深。采用单工序模生产方案二:落料-拉深复合模冲压。采用复合模生产。方案三:拉深采用级进模生产。表一 简单模、复合模、级进模比较类型因素 生产批量 尺寸精度 形状大小 制造安装成本安全性复合模 中大批量 高 中小型 高 差级进模 中大批量 较高 中小型 较高 较好简单模 小批量 低 无要求 低 较好采用方案一模具结构简单,但需两道工序两套模具,生产效率低,工件的累计误差大,操作不方便,难以满足该工件大批量生产的要求。方案二只需一副模具生产效率高,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。方案三也只需一副模具,生产效率高,但模具结构比较复杂,送进操作不方便,加之工件尺寸偏大。通过对上述三种方案的分析比较,该件若能一次拉深,则其冲压生产采用方案二为佳。2.3 模具结构形式的选择与确定41)工作零件安装结构:本零件的冲压包括落料和拉深两个工序,为方便落料件和拉深件的落下,采用正装结构,即凸凹模安排在上模。2)送料方式:是中小批量生产,采用手动送料方式,能简化模具结构,更能节约成本。3)定位装置:本工件在拉深复合模中尺寸是相对较大的,又是批量生产,落料时采用挡料销定位,送料时废料孔与固定挡料销作为粗定距。4)导向方式:为确保零件的质量及稳定性,选用导柱、导套导向。由于采用了手工送料方式,为了提高开敞性便于送料,且其工件较大,采用中间导柱模架可承受较大的冲压力。5)卸料方式:本模具采用正装结构,落料件的废料靠刚性卸料板从凸凹模上刮下,筒形拉深件靠上模回程时打杆和推件块的共同作用把其从凸凹模中顶出。2.4 拉深工艺计算和工艺方案本制件的工艺计算属于相对简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、确定拉深次数及相关尺寸等。2.4.1 工艺方案的确定根据制件的工艺分析,知道制件是相对简单的带凸缘圆筒形拉深件。所以它的工序只有一个:拉深。2.4.2 计算毛坯尺寸查冲压手册表 4-5 选取修边余量 δ=6mm.查冲压手册表 4-7 拉深件毛坯直径计算公式 P187 页序号 20 则可按下面的公式计算:当 r≠r1 时 D²=d1²+6.28rd1+8r²+4d2h1+6.28r1d2+4.56r1²+d4²-d3²d1=208 r=6.75 d2=221.5 h1=63 r1=2.25 d3=2265d4=280 代入数据后得 D≈373 mm2.4.3 拉深次数的确定采用查表法。根据 t/D×100=1.5/373×100=0.4 和工件相对高度h/d=72/221.5≈0.325,查冲压手册表 4-20 得 h1/d1=0.48。因 0.325〈0.48,且总拉深系数 mt=d/D=221.5/373≈0.594>0.54(极限拉深系数值)故可以一次拉深成形。d 凸/d=280/221.5≈1.264200mm 时,拉深凹模圆角半径应按下式确定:r 凹 min=0.039d+2(mm) d 为凹模内径=226mm采用合适的 R 凸 、R 凹 与凸凹模间隙 Z 可以减小拉深系数。 采用过小的 R 凸 、R凹 和 Z 会使拉深过程中摩擦阻力与弯曲阻力增加,危险断面的变薄加剧,而过大的 R 凸 、R 凹 和 Z 则会减小有效的压边面积,使板料的悬空部分增加,易于使板料失稳起皱,所以对拉深都不利。且为了制造方便,综上考虑取 r 凹=11mm第一次拉深 以后各次拉深 拉深方法 t/D × 100 m 1 t/D × 100 m n 用压边圈 可用压边圈 不用压边圈 < 1.5 1.5 ~ 2.0 > 2.0 < 0.6 0.6 > 0.6 < 1 1 ~ 1.5 > 1.5 < 0.8 0.8 > 0.8 62.5 压力、压力中心计算及压力机的选用因为本制件是轴对称零件,所以不用计算压力中心。2.5.1 压力计算本制件拉深时需要采用压边圈。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:压边圈产生的压边力 F 压 大小应适当,F 压 太小,防皱效果不好;F 压 太大,则会增大传力区危险断面上的拉应力,从而引起材料严重变薄甚至拉裂。因此,实际应用中,在保证变形区不起皱的前提下,尽量选小的压边力。其计算公式可按下式计算:落料拉深工序 ① 落料力P=1.3D t 查表可知式中 =294MPa D=373 t=1.5mm则:P=1.3×373× ×1.5×294N≈671.5KN② 卸料力Q=kP 查表可知式中 k= 0.04则:Q=0.04×671.5KN≈27KN③ 拉深力F = d0 t k1б b 查冲压手册表 4-85 可知 式中 k1=0.82 б b=392 MPa则:F= ×223×1.5×0.82×392N≈337KN④ 压边力Q 压边力 = qrdD2024查表可知式中 q=2.5MPa则:Q 压边力 = 45.15.3722 =272.13KN确定压力机吨位:这一工序的最大总压力 F 总=F 落料+F 卸料+F 压边7≈671.5KN+27KN+272.13KN≈970.6KN选择压力机公称压力时需注意,当拉深工作行程较大,尤其落料拉深复合模时,应使工艺力曲线位于压力机滑块的许用压力曲线之下。而不能简单地按压力机公称压力大于工艺压力的原则去确定压力机的规格,否则可能发生压力机超载而损坏。在实际生产中可以按下式来确定压力机的公称压力:Fg≥(1.6~1.8) F Z 则可得:F g介于 1553.0~1747.1 之间2.5.2 压力机的选用压力机的工作行程需要考虑工件的成形和方便取件,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:闭式压力机机身左右封闭,刚度好,多点压力机抗偏载能力强,综合考虑后,采用闭式双点压力机。且所需压力机的公称压力 Fg介于 1553.0~1747.1kn 之间 故选用 JB36-200B 表三 JB36-200B 所选择压力机的相关参数压力机型号 JB36-200B公称压力(KN) 2000公称压力行程(mm) 13滑块行程(mm) 400滑块行程次数(次/分钟) 18最大装模高度(mm) 6008装模高度调节量(mm) 250导轨间距离(mm) 2430滑块底面前后尺寸(mm) 1150工作台板左右尺寸(mm) 2350工作台板前后尺寸(mm) 12502.6 排样设计2.6.1 确定零件的排样方案设计模具时,条料的排样很重要。排样合适恰当不仅可以降低成本,提高材料的利用率,而且可以提高生产效率。根据该零件的图形分析可知:筒形件是由落料件后续拉深成型的。其排样方安比较简单,容易确定,这里就采用直排的形式来确定落料的排样。其排样简图如下:图 22.6.2 条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算9查表取得搭边值为 a=2mm 和 a1=1.5mm。条料宽度的计算:B=D+ 2a, 代入数据计算得进距为 377 mm。进距的计算:由 s=D+ a1,代入数据计算得进距为 374.5 mm。材料利用率的计算:根据一般的市场供应情况,原材料选用 A×L×t=1200 mm×1600 mm×1.5 mm 的冷轧薄钢板。纵向剪板条数:n 1= = =3 条余 69mmBA3720每条落料个数:n 2= = =4 条余 100.5mmsaL5.416落料工序板料利用率:= %10241ALDn代入数据 n 1=3 n 2=4 D=284mm得 = =68.26%607横向剪板条数:n 1= = =4 条余 92mmBL3每条落料个数:n 2= = =3 条余 75mmsaA15.74落料工序板料利用率:= %10241ALDn代入数据 n 1=4 n 2=3 D=373mm得 = =68.26%46072因此采用纵排或横排均可以。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表得出:Z 1/2=1.t=1.65mm3.1.2 拉深模的圆角半径凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些,这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力,工件不易被拉裂,极限拉深因数会
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