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弯曲板冲压成形工艺及模具设.rar

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    编号:20181016172636477    类型:共享资源    大小:466.66KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    弯曲 冲压 成形 工艺 模具
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    01 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距离相当大。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 年我国模具生产厂家约有 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1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。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 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率;5 发展优质模具材料和先进的表面处理技术;6 模具的精度将越来越高;7 模具研磨抛光将自动化、智能化;8 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程;29 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 弯曲板件模具设计与制造方面1.3.1 弯曲板件模具设计的设计思路冲裁和弯曲是冲压基本工序,它是利用冲裁模在压力机作用下,将平板坯料先冲裁落料然后弯曲形成制件的加工方法。 ,加工出来的制件的精度都很底。一般情况下,弯曲的尺寸精度应在 IT13 级以下,不宜高于 IT11 级。只有加强冲裁和弯曲变形基础理论的研究,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与弯曲工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸,解3决冲裁和弯曲中出现的各种实际问题,从而,进一步提高制件质量。弯曲板的下料需要冲裁,即条料的冲裁后切断才进行下一步弯曲。弯曲板是较典型的弯曲件,其工作过程很简单就一个弯曲,根据经验和数据确定它一次弯曲成功.1.3.2 弯曲板模具设计的进度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.42 弯曲板弯曲工艺的分析此工件由两道工序完成,先由冲孔落料复合模对板料进行初步加工得到尺寸为 2095 且中间有 Φ6 孔的中心对称小条料,然后由弯曲符合模弯曲加工得到如图 2-1m所示的工件。冲孔落料加工是前面为后续弯曲加工做准备的前端加工阶段,接下来主要分析弯曲阶段的加工工艺以及相关模具的设计。2.1 弯曲件工艺分析原始资料:如图所示 材 料:H62厚 度:4 m生产批量:大批量此工件为典型弯曲件。材料为H62,具有良好的弯曲性能适合弯曲成型加工。工件结构简单,由工件图可知公差等级没有严格的尺寸要求均可按为自由公差处理,工件整体上看,尺寸精度较低,普通弯曲成形完全能满足要求。2.2 工艺方案确定该工件弯曲成型,可以一次弯曲成型,也可以二次弯曲成型如今有以下三种方案供选择:方案一:采用一次弯曲成型,单工序生产。方案二:采用两次弯曲成型,先弯 U 型再弯成型件,采用两套单工序模生产。方案三:采用在一套模具上成型,复合模生产。方案一模具结构简单,生产制造成本低,但工件尺寸精度低,尤其是四个直角的精度难以得到保证。另外,在弯曲过程中,由于凸模肩部妨碍了坯料的转动,加大了5坯料通过凹模圆角的摩擦力,使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄,成型后弯曲件两肩部与底面不平行。方案二模具结构相对简单,生产成本较高,由于采用两副模具进行弯曲成形,从而可以避免了方案一中的缺陷,提高了弯曲件的质量,但由于采用两副模具进行生产,生产效率较低,另外,凹模的强度不易保证。方案三模具结构复杂,生产制造成本与方案二差不多,但是工件尺寸精度,位置精度容易保证,生产效率也高。综上所述,经过对三种方案的比较分析且该工件为大批量生产,因此该工件的弯曲成型生产采用方案三比较合理。63 主要设计计算3.1 计算毛坯尺寸L= L直 弯式中: L—弯曲件毛坯长度( ) ;m—弯曲件各直线段长度之和( ) ;直—弯曲件各部分(圆弧部分)应变中性层展开长度之和( ) ;弯 m3.2 弯曲应力的计算该模具工件属于自由弯曲成型,所以 U 形件弯曲力:= 自FtrKBb27.0式中: — 自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力(N);自B — 弯曲件的宽度,B=20 ;mt — 弯曲材料的厚度( );r — 弯曲件的内弯曲半径( );— 材料的抗拉强度(MPa);bK — 安全系数,一般取 K=1.3;7=F20.71349=14268.8N3.3 压力机公称压力的确定对于有弹性顶件装置的自由弯曲按下式计算: 1.2dFF:自压 机其中 =(0.3 0.8)d自考虑到弯曲工件板料较厚,而且板宽也较大,压力机公称压力应取值偏大为宜。因此可取: =0.8dF自=0.8 14268.8N=1143.04N则: =1.2 (14268.8+1143.04 )NF压 机=18494.21N根据计算结果,查《模具实用技术手册》表 2-3 初选压力机为:J23-6.3 。3.4 弯曲模工作部分尺寸的设计由方案三可知,所设计的复合模整个工作原理可分为两部分: U 型弯曲和在 U 型弯曲基础上的成型弯曲。归根到底,其设计为 U 型弯曲种类,所以其设计可按 U 形件设计方法设计。3.4.1 凸模圆角半径的设计 tr因为 =0.5, 值较小 ,所以 取rtt2trm83.4.2 凹模圆角半径 Ar凹模圆角半径 不能过小,以免擦伤工件表面,影响模具寿命。凹模两边的圆角半径应一致,否则在弯曲时坯料会发生偏移。 值通常根据材料厚度确定:Ar24tm:23At:从保证制件精度要求考虑,特别是所设计的弯曲复合模 值不宜取大值。在此取:Ar=2Art=2×4=8 3.4.3 凹模深度 0l L0图 3-1凹模深度 过小,则坯料两端受压部分太多,工件回弹大,而且不平直,影响工件质0l量。如果过大,则浪费模具钢材,且需冲床有较大的工作行程。由前面计算可知弯曲件边长 L= +L直 弯=7+109=17m据边长 L=19 查《中国模具设计大典 3》表 19.3-18 得:= 250l3.4.4 凸、凹模间隙计算查《冲压模具设计与制造》的 U 型件弯曲的凸凹模单边间隙可按下式计算:max2ZtCtt式中: —弯曲凹、凸模单边间隙 ( );—工件材料厚度(基本尺寸)( );t—工件材料厚度的正偏差( );—间隙系数,查《中国模具设计大典 3》表 19.3-19 得 =0.04;C C所以: = 4+0.14+0.04×42Z=4.30 m3.4.5 U 形弯曲凸、凹模横向尺寸的设计 LAZ/2LT图 3-2由工件图上可知:工件是外形标注的弯曲件,设计时应该以凸模为基准先确定凹模尺寸。再利用凸凹间隙求出凹模的尺寸。
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