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弯板冲压成型工艺及模具设计.rar

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    编号:20181016172636184    类型:共享资源    大小:1.76MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    金币
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    冲压 成型 工艺 模具设计
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    第 1 页 共 23 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 万美第 2 页 共 23 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; 第 3 页 共 23 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 弯板模具设计与制造方面1.3.1 弯板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。第 4 页 共 23 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 弯板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。第 5 页 共 23 页2零 件 的 工 艺 性 分 析由零件图可知,该零件名称为弯板,材料为 08 钢,厚度 t = 2mm。经过零件图分析可知,该零件主要经过落料,冲孔,弯曲三个工序。零件的材料 08 钢为碳素钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁,工件结构中等复杂,有两个直径为 4.5 的小圆孔,冲裁工艺性良好,零件的精度要求不高。2.1 弯曲冲孔的工艺分析为此工件典型的 U 形件,零件图中的尺寸公差为未注公差,在处理此类公差等级时常采用 IT14 级要求。弯曲圆角半径 R 为 2mm,大于最小弯曲半径(rmin=0.6t=0.6×2mm=1.2mm),故此弯曲件的形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺的要求,可用弯曲工序加工。此弯曲件上有 2 个孔,需采用冲孔的方式加工,孔的直径为 4.5mm,形状简单,且对称。冲裁件所能达到精度为 IT11~IT14 级。故该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到满足。2.2 工艺方案的确定该工件包括落料,冲孔,弯曲三个基本工序。可有以下三种工艺方案。工艺方案一 先落料 后冲孔 再弯曲 采用单项工序模生产工艺方案二 落料 冲孔 弯曲 级进冲压 采用级进模生产工艺方案三 冲孔落料符合冲压 再弯曲 采用复合模生产各方案特点及比较如下:50.00R2.0035.002.0010.0030.0020.00φ4.50第 6 页 共 23 页方案一 模具结构简单,制造方便,但需要三道工序,三副模具,成本相对较高,生产效率低,且更重要的是在第一道工序完成后进入第二道工序必然会增大误差,使工件精度质量大打折扣,达不到所需要求,难以满足生产要求。方案二 级进模是一种多工位,效率高的加工方法,但级进模轮廓尺寸较大制造复杂 成本较高,一般适用于大批量小型冲压件,而本工件精度要求不高,采用此方案则模具加工复杂。 方案三 此方案需要两套模具,工件精度及生产效率都能满足,模具制造方便,成本不高,故采用落料冲孔复合冲压,再进行弯曲的两套模具生产。结论:采用方案三为最佳。2.3 冲裁排样方案的确定排样和裁板方案,坯料形状为矩形,采用单排最合适,由于零件结构不对称,所以为使冲孔落料时受力对称,可一次落料两个制件然后从中间切断在进行弯曲。取搭边 a=2.5㎝ a 1=1.8㎝侧条料跨度 B=112.46×2+2×2.5=229.92㎜步距 S=30+1.8=31.8㎜板料选用规格 2㎜×900㎜×2000㎜采用直排法每板条料数 n 1= =3 条 余 210.24㎜92.0每条制件数 n 2= =62 件8.35210.24×2000 余料利用件数n3= =8 件92.02.51.84?φ4.5第 7 页 共 23 页n=n1×n2+n 3=62×3+8=194 件材料利用率 = =0.73662095.4.42】)π (【采用横排法每板条料数 n1= =8 条 余 160.64㎜92.0每条制件数 n 2= =28 件8.3545.68×900 余料利用件数n3= =3 件92.0n=n1×n2+n 3=8×28+3=227 件材料利用率 = =0.86182095.4.72】)π (【可见横排材料利用率高且横排时弯曲线与纤维方向垂直弯曲性能好第 8 页 共 23 页3.主要工艺参数的计算3.1 冲裁工艺计算3.1.1 冲孔落料复合(1)毛坯长度计算 L 弯= 2 L + L + π(r+xt)1280aL =35-r-t=31mmL =50-r-t=46mm2查表 3.4 得 X=0.41L 弯 =2×31+46+ (2+0.42×2 )π=108+4.46=112.46(2)冲 2- 孔5.4冲裁力 F=KLT bF-冲裁力 L-仲裁周边长度t-材料厚度 -材料抗剪强度 bK 多数取 K=1.3F=1.3×π×4.5×2×350=1.29KN卸料力,推件力和顶件力的计算。F 卸 =K 卸 FF 推 =nK 推 FF 顶 =K 顶 FF-冲裁力 K 卸 K 推 K 顶—卸料力 推件力 顶件力系数n—同时在凹模内的冲裁件(或废料)数n= thh—凹模洞口的直刃壁高度t—板料厚度F 卸 =0.05×1.29=0.065KN10 φ4.530第 9 页 共 23 页F 推 =n×0.05×1.29=0.325 (n 取 5)F 顶 =0.06×1.29=0.077KNF 总 =F+F 卸 +F 推 =1.29+0.065+0.325=1.68KN(采用弹性卸料装置)(3)落料部分 112.46㎜×30㎜=3373.8㎜ 2冲裁力 F=KLt bF-冲裁力 L-仲裁周边长度t-材料厚度 -材料抗剪强度 bK 多数取 K=1.3F=1.3×(112.46+30)×2×2×350=259.28KNF 卸 =K 卸 F=0.04×259.28=10.4KNF 推 =nK 推 F=5×0.05>×259.28=64.8KNF 顶 =K 顶 F0.03×259.28=15.6KN采用弹压卸料装置和上出料方式的模具F 总 =F+F 卸 +F 顶=259.28+10.4+15.6KN=285.28KN由于一次有两个制件所以 F 压 >2F 总 =2×285.28=570.56KN故选用 JB23-63 压力机计算凸凹模工作部件尺寸冲 4--φ4.5 孔落料件 229.92㎜×30㎜冲裁件为简单形状:如图所示由表 2.4 查得 Z =0.246㎜ Z =0.360㎜minmaxZmax-Zmin=0.114㎜由表 2.5 查得凸凹模的制造偏差冲孔部分 =0.020㎜ 凹 =0.020㎜凸∣ ∣+∣ 凹 ∣=0.040㎜<0.114㎜凸落料部分 1 =0.020㎜ 凹 1=0.025㎜凸∣ 1 ∣+∣ 凹 1∣=0.045<0.114㎜凸凸 2=0.030㎜ 凹 2=0.040㎜∣ 凸 2∣+∣ 凹 2∣=0.070㎜<0.114㎜第 10 页 共 23 页所以都能满足分别时∣ 凸 ∣+∣ 凹 ∣≤Z max-Zmin的要求冲孔部分 d 凸 =dmin+x△- 凸d 凹 =(d 凸 +Zmin)=(d min+x△+Z min) 凹0d 凸 =(4.5+0.75×0.18) 02.=4.64 ㎜02.d 凹 =(4.5+0.75×0.18+0.246) 0.=4.88 0.落料部分 D 凹 =(D max-x△) 凹0D 凸 =(D 凹 -Zmin) 凸∴ D 凹 1=(30-1×0.033) =29.967 ㎜02.02.D 凸 1=(30-1×0.033-0.246) =29.72 ㎜..D 凹 2=(229.92-0.5×0.72) =229.56 ㎜0202D 凸 2=(229.92-0.5×0.72-0.246) =229.31 ㎜..3.2 U 形弯曲件的工艺计算(1)凸模的圆角半径 = =1>tr2trmin所以取 r 凸 等于或略小于弯曲件内侧的圆角半径则 r 凸 =2㎜(2)凹模圆角半径当 t=(2~4)㎜时 r 凹 =(2~3)t∴取 r 凹 =5㎜(3) 凹模深度凹模深度要适当 若过小 则弯曲件两端自由部分太长 工件回弹大 不平直 若深度过大 则凹模增高 多耗模具材料 并需要较大的压力机行程 由于弯曲直边高度不大 要求两边平直 则凹模深度应大于工件的深度∴ 由表 3.12 得 U 形件凹模底部最小厚度 h0=4㎜ 则 L 凹 =35+4=39㎜50.00R2.0035.002.00
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