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弯曲件冲压成形工艺及.rar

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    编号:20181016172636676    类型:共享资源    大小:660.82KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    弯曲 冲压 成形 工艺
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    河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书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 国内模具的现状近几年来,我国模具技术有了很大发展,模具设计与制造水平有了较大提高,大型、精密、复杂高效和长寿命模具的需求量大幅度增加,模具质量、模具寿命明显提高,模具交货期较前缩短,模具 CAD/CAM 技术也得到了相当广泛的应用。在众多家生产厂点中,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。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书2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,其余为自产自用。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;河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书39 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。 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%。2 弯曲件工艺性分析及方案的确定2.1 弯曲件工艺性分析此工件为典型弯曲件。材料为 08 钢,具有良好的弯曲性能适合弯曲成型加工。工件结构简单,除了装配尺寸 , 公差等级 IT14 级有严格要求外其余尺寸均74.05052.为自由公差,工件整体上看,尺寸精度较低,普通弯曲成型完全能满足要求。2.2 弯曲工艺方案的确定河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书4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。如下图所示:图 1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。具体如下图所示:图 a 为首次弯曲模具结构图;图 b 为第二次弯曲模具结构图。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书5a)首次弯曲 b)二次弯曲图 2方案三:采用在一套模具上成型,复合模生产。具体如下图所示:图 32.3 弯曲件工艺方案分析方案一、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河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书6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可见,该工件的弯曲成型生产采用方案三比较合理。3 主要设计计算3.1 冲裁件主要设计计算3.1.1 排样方式的确定及其计算河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书7设计模具时,首先要设计条料的排样图,该零件具有 T 形的特点,可采用直对排的排样方法。参考《冲压工艺与模具设计》表 2-8 确定其排样方式。其排样图如图所示: 1.21.51.2排 样 图查最小搭边值表可知:最小工艺搭边值 a(沿边)=1.5mm a 1(工件间)=1.2mm。计算条料的宽度:B=62+2×1.5=65(mm)步距:S=62+1.2=63.2(mm)材料利用率的计算:根据一般市场的供应情况,原材料选用 350mm×70mm×1mm 的 08 钢板。计算冲压件毛坯的面积:A=62×11+23×10=912(mm) 2一个步距的材料利用率:η= = ≈65﹪%10BLnA1065393.1.2 计算凸、凹模刃口尺寸 查《冲压工艺与模具设计》书中表 2.4 得间隙值 Zmin=0.100mm,Z max=0.140mm。由于外形形状简单,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:查《冲压工艺与模具设计》书中表 2.5 得凸、凹模制作公差河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书8δ T =0.020mm δ A =0.030mm校核:Z max-Zmin =0.140-0.246=0.100mm而 δ T+δ A =0.050mm满足 Z max-Zmin≥δ T+δ A的条件查《冲压工艺与模具设计》书中表 2.6 得:IT14 级时磨损系数 X=1,按式(2.5) d T= = mmmind02.56dA= = mmiZ凸 3.093.1.3 冲压力的计算落料力 F 落 = Ltτ b=(912×1×382)N=348.384KN落料时的卸料力 F 卸 =K 卸 F 落查《冲压工艺与模具设计》书中表 2.7 取 K 卸 =0.03故 F 卸 =K 卸 F 落 =0.03×348.384=10.45KN总冲压力为:F 总 =F 落 + F 卸 =(348.384+10.45)KN=358.834KN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 总′ =1.3×F 总 =1.3×358.384=466KN3.1.4 压力中心的计算用解析法求模具的压力中心的坐标,建立如下图所示的坐标系 XOY.由图可知工件左右对称,将工件 冲裁周边的对称部分分成 L1、L2、L3、L4、L5 基本线段,求出各段长度的重心位置:L1=11mm L2=19.5mm L3=10mmL4=11.5mm L5=31mm各段长度的重心坐标 L1 为(31,5.5)L2为(21.25,11)L3 为(14,16)L4 为(11.5,21) L5 为(15.5,0)将以上数据分别代入压力中心坐标公式 X=(L1 X1 +L2 X2+…+ Ln Xn )/ L1+ L2+…+ LnY=(L1 Y1 +L2 Y2+…+ Ln Yn )/ L1+ L2+…+ Ln将以上个数据带入此公式得:X=0Y=(11×5.5+19.5×11+10×16+11.5×21) ×2/ (11+19.5+10+11.5+31) ×2XYL12345O河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书9=676.5/83=8.15mm3.2 弯曲件毛坯坯料尺寸的计算L= L直 弯式中: L—弯曲件毛坯长度(mm) ;—弯曲件各直线段长度之和(mm) ;直—弯曲件各部分(圆弧部分)应变中性层展开长度之和(mm) ;弯图 43.3 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=35mm;河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书10t — 弯曲材料的厚度(mm);r — 弯曲件的内弯曲半径(mm); — 材料的抗拉强度(MPa);bK — 安全系数,一般取 K=1.3;=F2138*5.70=4055.575 N3.4 压料力的计算根据《冲压模具设计与制造》公式(3.14),如果弯曲模设有顶出装置或压料装置时,其顶出力 可以近似取自由弯曲力的 30%~80%即:yF=(0.3~0.8)y自F在此取: =0.6 自=0.6×4055.575=2433.345 N3.5 压力机公称压力的确定根据《冲压模具设计与制造》公式(3.15)即:(1.2 ~ 1.3)×( + )YJF自Fy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。在此取: 1.3( + )YJ自 y=1.3×(4055.575 +2433.345)=8435.596N
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