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弯曲垫片的冲压成形工艺及模具设计.rar

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    编号:20181016172636109    类型:共享资源    大小:1.04MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    弯曲 垫片 冲压 成形 工艺 模具设计
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    01 绪 论模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位,发展为独立的行业。日本工业界认为: “模具工业是其它工业的先行工业,是创造富裕社会的动力” 。美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石” 。在德国模具被冠以 “金属加工业中的帝王”之称。模具是工业生产的关键工艺装备,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%。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。冲压是一种先进的少无切削加工方法,具有节能省材,效率高,产品质量好,重量轻,加工成本低等一系列优点,在汽车,航空航天,仪器仪表,家电,电子,通讯,军工,日用品等产品的生产中得到了广泛的应用。据统计,薄板成型后,制造了相当于原材料的 12 倍1的附加值,在国民经济生产总值中,与其相关的产品占四分之一,在现代汽车工业中,冲压件的产值占总产值的 59%。随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。我国模具业发展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。我国模具业未来发展方向主要包括以下几方面:① 模具日趋大型化;2② 在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术;④ 模具扫描及数字化系统;⑤ 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;⑥ 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率;⑦ 发展优质模具材料和先进的表面处理技术;⑧ 模具的精度将越来越高;⑨ 模具研磨抛光将自动化、智能化;⑩ 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程;开发新的成形工艺和模具。1998 年 3 月, 《国务院关于当前产业政策要点的决定》中模具被列为机械工业技术改造序列的第一位,生产和基本建设序列第二位,把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置。目前,我国冲压模具在产值占模具总产值的 40%以上,处于主导地位。1.1 垫片的模具设计与制造方面1.1.1 垫片的模具设计的设计思路冲孔落料——弯曲是冲压工序,它是利用冲孔落料和弯曲工艺进行加工。先通过冲孔落料复合模得到弯曲工艺的半成品毛坯,然后再通过弯曲模成形,便得到所要得到的零件样式。根据零件图的尺寸要求,垫片的尺寸精度应在 IT13 级以下,不宜高于IT11 级……1.1.2 垫片的模具设计的进度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.3CBADEF2 冲压件的工艺性分析工件名称:垫片生产批量:大批量材料:08 钢厚度:1mm图示零件材料为 08 钢,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。由工件的结构分析得,可采用先冲孔落料然后弯曲工艺来获得,以下介绍冲孔落料工艺方案,弯曲工艺见弯曲的工 艺分析。4外形落料的工艺性:垫片属于中等尺寸零件,料厚 1mm,外形简单,尺寸精度要求一般,因此可采用先冲孔落料然后弯曲工艺来获得。冲孔的工艺性:所冲圆形孔,尺寸精度要求一般,可采用冲孔。此工件只有外形落料和冲孔两个工序。图示零件尺寸均为未注公差的一般尺寸,按惯例取 IT14 级,符合一般复合冲压的经济精度要求。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。该零件所需的基本冲压工序为冲孔和落料,可拟订出以下三种工艺方案。方案一:单工序模,即先落料后冲孔.方案二:冲孔落料复合模。方案三:冲孔落料级进模。 采用方案一,生产率低,工件的累计误差大,操作不方便,由于该工件为大批量生产,方案二和方案三更具有优越性。垫片零件的孔之间的距离为 40mm,大于此零件要求的最小壁厚(2.5mm) (1) ,可以采用冲孔、落料复合模或冲孔、落料连续模。复合模模具能易保证冲裁精度,由于压料冲裁的同时得到了较平,冲件平直且有较好的剪切断面.制造成本比级近模低。正装复合模较适用于冲制材料质较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件,由于 08 钢属于较硬一些的材料益采用正装复合模较好.正装复合模结构简单,又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件,卸料可靠,操作方便,并为机械化出件提供了有利条件,正适合我们此处的大批量生产.我们采用正装装复合模.5图3 制件的工艺计算 3.1 排样设计设计模具时,条料的排样很重要。压圈外形简单,可以采用单向排列.如下图所示:6图 2 条料的排样查表 2.9 取得搭边值为 1.5mm 和 1.5mm。条料宽度的计算:拟采用无侧压装置的送料方式,由BΔ =〔D+2a+c 1〕 - Δ ﹝2﹞D—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸a—侧搭边值c1—导料板与最宽条料之间的间隙计算条料宽度:B=54.5mm.歩距:s=D+2(a+c 1)=58.5mm.材料利用率的计算:根据一般的市场供应情况,原材料选用 1mm×1000mm×900mm 的冷轧薄钢板。式中 A—一个冲裁件的面积,mm 2;n—一个进距内的冲裁件数量;B—条料宽度,mm; s—进距, mm得 = =54.58%%105.843.2 计算凸、凹模刃口尺寸 查表 2.4 得间隙值 Z = 0.10㎜ , Z = 0.14㎜minmax3.2.1 冲孔 Ф5 凸、凹模刃口尺寸的计算。由于制件内形轮廓比较复杂,故采用配合加工法,这种方法有利于获得最小合理间隙,放宽对模具的加工设备的精度要求,其凸、凹模刃口尺寸计算如下:72010780.8AAA-A查表 2.5 得凸、凹模制造公差:δ 凸= 0.02㎜ δ 凹= 0.02㎜ 查表 2.6 得:IT14 级时磨损系数 X 为:X = 0.5按式(2、5)得:d 凸= (d+xΔ)=(5 + 0.5×0.16) = 5.08 mm0^2.0^2.d 凹 = (d 凸+zmin)=(5.08 + 0.28) = 5.36 mm02.02.3.2.2 落料凸、凹模刃口尺寸的计算。 由于制造结构简单,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。其凸凹模刃口尺寸计算如下所示:查表 2、6 得磨损系数 x= 0.5.L = (L max-XΔ) = (50-0.5×0.16) = 49.92 mm凹 02.02.L = (L 凹–Z ) = (49.92-0.28) = 49.64 mm凸 min 03.03.落料凸模的基本尺寸与凹模相同,就不必标注公差,但是要在技术条件中注明:凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制,保证最小双面合理间隙值 Z = 0.28㎜(落料凹min模刃口尺寸如下所示) 。83.3 冲压力的计算。落料力: F = Lt b=158.5×1×(0.7×440) 落 = 48.4kN冲孔力: F = Lt = 9.85×1×440 孔 b=4.34 kN 冲孔时的推件力:F = n K F推 推 孔取直壁式的凹模刃口形式,由表 2.21 查得,则: h = 6㎜n = h/t = 6/1 = 6 个,查表 2.7 得:K = 0.05推F = n K F = 6×0.05×4.34 = 1.7 kN推 推 孔落料时的卸料力:F = K F卸 卸 落查表 2.7 得: K = 0.03卸故 F = K F = 0.03×48.4 kN = 1.5 kN卸 卸 落总冲压力为:F = F + F + F + F总 落 孔 推 卸= 48.4 + 4.34 + 1.7+1.5= 55.94 kN为了保证冲压力足够,一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲压力大 30%左右,即:F = 1.3×F = 1.3×55.94 kN = 72.7kN'总 总3.4 压力中心的计算 9因工件是轴对称零件,其压力中心为中心轴线。4 模具总体设计根据上述分析,本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序,且孔边距较大,可采用倒装复合模,可直接利用压力机的顶杆装置进行顶件,卸料可靠,便于操作。工件留在落料凹模孔洞中,应在凹模孔设置推件块;卡在凸凹模上的废料可由卸料板推出;而冲孔废料则可以在上模座中设置的打料装置,使废料从凹模孔中落下。由于在该模具中,压料是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实现的,所以卸料板还应具有压料的作用。应选用弹性卸料板来卸下条料废料。因是大量生产,所以采用手动送料方式,从右往左送料。因该制件采用的是正装复合模,所以直接采用挡料销和导料销定位即可。为确保零件质量及其稳定性,选用导柱导套进行导向。由于该零件导向尺寸较小,且精度要求不是太高,所以宜采用后侧导柱模架。如下图所示:
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