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链板片冲压成形工艺及模具设计.rar

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    编号:20181016172635603    类型:共享资源    大小:589.70KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    链板片 冲压 成形 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2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。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。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; 36)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; 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。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。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%.41.3 链板片冲孔落料件模具设计与制造方面1.3.1 链板片冲孔落料件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。链板片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 链板片冲孔落料件模具设计的进度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。5设计者:申坤鹏2 制件的工艺性分析工件名称:链板片生产批量:大批量材料:10厚度:0.5mm工件简图见图 16图 1 制件图2.1 制件的工艺性分析该制件为链板片,所用材料为 10 碳素结构钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁。制件形较为简单,只有落料和冲孔两个工序,有 2 个 R12mm 的孔,孔与孔,孔与边缘之间的距离也满足要求。工件的尺寸精度较低,只需要采用普通冲裁。2.2 制件的外形分析2.2.1 冲裁件的孔边距与孔间距为避免工件变形和保证模具强度,孔边距和孔间距不能过小,其最小许可值当取:C≥(1~1.5) t 根据已知工件的尺寸可得:C1=5 C2=7 t=0.5 所以工件的尺寸符合上述要求。2.3 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件上的未注公差等级定为 IT14 级,查表确定工件尺寸如下:图 2 零件展开简图73 工艺方案的确定该零件包括:冲孔、落料两个基本工序,可有以下三种工艺方案供选择:方案一、先落料后冲孔,采用单工序模生产。方案二、落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产。方案三、冲孔-落料连续冲压,采用级进模生产。对各种方案的分析8方案一、模具结构简单,但需要两道工序,两副模具,生产效率低,难以满足该零件的年产量要求。方案二、只需一副模具,冲压件的几何形位精度和尺寸精度容易保证,且生产率也高,但由于零件的几何形状简单,模具制造并不困难。方案三、只需要一副模具,生产率也很高,但零件较大,钢板较薄,操作困难,故模具制造安装较复合模复杂。通过以上三种方案的分析比较,并根据设计要求确定该工件的冲压生产采用方案二为佳,并选择倒装复合模。4 主要工艺参数计算4.1 排样的设计与计算根据工件的形状选,采用直排的形式。搭边和搭肩值一般是由经验确定的查表 2.5.2而取搭边值为 a=1.5㎜ 最小搭肩值为 a1=2.0㎜。 9图 3 排样草图4.2 计算送料步距和条料的宽度 按如上排样方式,并根据工件的尺寸确定送料步距为搭肩值与工件宽度之和。即:A=a1+24=26.0㎜。查表 2.5.3 而知条料宽度单向偏差值为 1.0,由公式计算如下:B =(D +2a)01.max01.=(60+2×1.5) .0=6301.所以确定条料的宽度 B 为:63㎜。4.2.1 计算材料的利用率一个步距内的材料的利用率 μ=A/BS×100%=(π 12 12-π 5 5+36 24)/(63 26) 100%10=75.6%所以在不考虑料头、料尾和边余料等材料消耗的情况下材料的利用率为 75.6%,而在考虑以上因素计算一张板料总的利用率时则需要根据证章板的长宽尺寸而定,在此省略不述。4.3 冲压力的计算并初步选取压力机的吨位4.3.1 冲裁力的计算冲裁力的大小随凸模进入材料的深度(凸模行程)而变化,本模具采用普通平刃口模具冲裁,其冲裁力 F 按下式计算:F=KLtτb由查表而知工件材料的抗剪强度极限值 τb 为 300N/㎜²K 值取 1.3 材料厚度 t 为 0.5㎜冲孔冲裁力:P 孔=30615N 落料冲裁力:P 落=256651N。4.3.2 卸料力、推件力及顶件力的计算卸料力是将废料或工件从凸凹模上刮下的力。而推件力是将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需的力。顶件力逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需的力。卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的,所以在选择设备公称压力或设计冲裁的时候应分别予以考虑,影响这些力的因素较多,主要有材料的力学性能、厚度、模具间隙、凹模洞口结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。现在按照下面的经验公式计算:查表 2.6.1 而卸料力、推件力和顶件力系数分别为:Kx = 0.045 Kt = 0.55 Kd = 0.06则:卸料力: Fx = Kx * P 落 = 0.045 256651 =11549.3 N推件力: Ft = n Kt F n =h / t = 5/0.5=10
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