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扣耳冲压成型工艺及模具设计.rar

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    编号:20181016172635459    类型:共享资源    大小:448.69KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    冲压 成型 工艺 模具设计
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    河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 1 页1 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 万美河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 2 页元,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; 河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 3 页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。 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 扣耳模具设计与制造方面1.3.1 扣耳模具设计的设计思路冲孔落料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。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。河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 4 页支撑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。1.3.2 扣耳冲孔落料弯曲件模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状,所用时间 20 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。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。2.整体零件的工艺性2.1 冲压件工艺分析工件名称:扣耳生产批量:大量材 料:Q235厚 度:1.5mm工件简图:如图 1 所示河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 5 页图 1 扣耳冲裁件材料为 Q235,是结构钢,具有良好的可冲压性能。分析此冲压件的结构可知,其结构非对称,由直线和圆弧构成。零件的精度要求不高,选定 IT14 确定尺寸的公差。零件图上未标注尺寸偏差,为自由尺寸。2.2 工艺方案的确定由零件的结构图 1 可知,在冲孔工序的时候孔边距明显小,因此要对孔边距进行校核。对于带空的弯曲件,若预先冲好的孔位于弯曲变形区内,由于弯曲过程中材料的塑性流动,会使原有的孔发生变形,为此,空的位置应位于弯曲变形区外。孔边至弯曲线的距离与材料的厚度有关,一般应满足一下条件:当 t<2mm 时,a≥t;当 t≥2mm 时,a≥2t;当 b<25mm 时,a>2.5t;当 b>50mm 时,a>3t;根据以上公式,已知 t=1.5mm,a=2,经比较可知孔的位置位于弯曲变形区之外。该零件所需的冲压工序为落料、冲孔和弯曲,根据其工序可拟定出一下几种工艺方案:方案一:用简单模具分三次加工,即落料、冲孔和弯曲。方案二:采用两套模具,即一套落料冲孔复合模和一套弯曲模。方案三:采用落料、冲孔、弯曲级进模。若采用方案一,生产率低,工件的累积误差大,操作不方便。方案二采用两套模具,其中复合模的形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,由于零件结构简单,模具制造并困难。方案三,级进模虽然生产率也高,但零件的冲裁精度稍差,欲保证冲裁件的形位精度,需要在模具上设置导正销导正,故模具制造安装较复合模复杂。通过以上三种方案的比较分析该零件的冲压生产方案二为佳。河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 6 页3.冲压工艺计算3.1 排样设计设计复合模时,首先要设计排样图。根据该零件的形状特点,形状简单,采用直排材料的利用率并不算低,故此零件的排样设计为直排。查最小工艺搭边值表,确定搭边值。两侧搭边值各取 a=1.8mm,两工件间的搭边值为1.5mm。查表条料宽度偏差△=0.5mm。计算条料宽度:B=26+1.8×2=29.6mm步距:S=32+1.5=33.5mm计算冲压件毛坯的面积:A=20 26+ =633mm262材料利用率的计算:河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 7 页根据一般的市场供应情况,原材料选用 1000mm×2000mm×1.5mm 的冷轧薄钢板。每板的条数 n1=2000/29.6=67.57每条的工件数:n 2=1000/33.5=29.85每板的件数:n= n 1× n2=2016.96利用率: A/1000 2000=79%排样图 2 如下:图 2 排样图3.2 计算凸凹模刃口尺寸查表得间隙值 =0.240mm Z =0.132mmZmasmin3.2.1 冲孔凸凹模刃口尺寸的计算由于制件的结构简单,精度要求不高,所以利用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹模。其凸凹模刃口尺寸计算如下:查表得凸凹模制造公差:=0.020mm =0.030mm凸凹校核:Z —Z =0.108mm 而 + =0.050mm 满足 Z —Z + 的条件。maxin凸 凹 maxin凸凹查表得 IT14 级时候的磨损系数 x=0.5按式 d =(d +x ) =(8+0.5 ) =8.15 mm凸 in0凹30.2.02.d =( d + Z ) =(8.15+0.132) =8.282 mm凹 凸 mi凸3.3.3.2.2 外形落料凸凹模刃口尺寸的计算对外形轮廓的落料,由于形状复杂,故采用配合加工法,这种方法有利于获得最小的合理间隙,放宽对模具的加工设备的精度的要求,其凸凹模刃口部分尺寸计算如下:河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 8 页当以凹模为基准件时,凹模磨损后,刃口部分尺寸都增大,因此都属于 A 类尺寸。工件图中未标注尺寸查相关文献得出其极限偏差 R6 ,2604.073.查表得磨损系数 X 为 当 0.5 时,X=0.5当 <0.5 时,X=0.75按式 A =(A —X )jmax4020 =(20—0.75 ) =9.69 mm凹 2.2.5105.14 =(14—0.5 0.5) =13.75 mm凹 .02.26 =(26—0.5 =25.64 mm凹 )73.73.25183.0R6 =(6—0.75 =5.7 mm凹 )44.0.落料凸模的基本尺寸与凹模的相同,分别为 19.69,13.75,25.64,5.7不必标注公差,但要在技术条件下注明,凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制,保证最小双面间隙值 Z =0.132mmmin3.2.3 冲压力的计算已知 t=1.5mm L =20 2+14 +20+2 =125.68mm450b落 26L =20 +8 =65.12mm冲 落料力 F =Lt =84.834KN F =Lt =43.956KN落 b孔 b冲孔时的推件力 F =n K F推 推 孔取直口形刃口的凹模刃口形式,由表查得 h=6mm 则 n=h/t=4 个查表得 K =0.05推F =4 0.05 43.956=8.792KN推落料时的卸料力 F =K F卸 推 落查表得 K =0.03卸故 F =0.03 84.834=2.55KN卸总冲压力 F = F + F + K + F =140.14KN总 落 孔 推 卸为了保证冲压力足够,一般冲裁时的压力机吨位比计算的冲压力大 30%左右,即F =1.3 F =182.182KN总 '总3.2.4 压力中心的计算用分析法求模具的压力中心的坐标,按比例画出工件尺寸,选用坐标系 XOY,坐标河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 9 页如图 3 所示。图 3 压力中心因工件左右对称,即 X =0.故只需计算 Y 将工件周边分成 L 、L 、L 、L 、LcC1234基本线段。求出各段长度的重心位置:5L =32mm Y =011L =37.68mm Y =6mm22L =28mm Y =19mm33L =20mm Y =26mm44L =65.12mm Y =6mm55Y = L Y + L Y + L Y + L Y + L Y / L + L + L + L + Lc1234512345=9.13mm河南机电高等专科学校毕业设计说明书共 29 页 第 10 页4.模具总体设计根据上述分析,本零件的冲压工艺包括冲孔和落料两个工序,以为孔边距较小,所以采用正装复合膜,弹性的顶件装置、卸料装置对工件和条料起到压平作用,冲裁精度高,模内不会积聚工件或废料,有利于减小凸凹模的最小壁厚。工件留在落料凹模内,须在凹模孔设置推件块,其中冲孔废料从上模孔引出。因是大量生产,采用手动送料方式,由前往后送料。
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