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弯曲冲孔复合模具设计.rar

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    编号:20181016172636303    类型:共享资源    大小:296.71KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    弯曲 冲孔 复合 模具设计
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    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. 国内模具的现状和发展趋势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2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。1.2 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; 10)开发新的成形工艺和模具。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3600~650 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%.制件的工艺性分析4图 1 制件图第一章 冲裁件工艺分析及排样1.1 制件的总体分析该制件为围板。所用材料等级很高为 A 级。05 钢。制件形较为简单。但需要多道工序才能完成。制件形状为 U 形,圆孔分布比较均匀。形状简单,对精度要求不高,材料的利用率高。 从制件图上可以看出,必须先通过落料和冲工艺孔,然后再进行弯曲,需要两套模具,很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸,所以在此先主要对弯曲工艺进行分析。包括弯曲件的精度、圆角半径、板料的纤维方向与弯曲线夹角、弯曲的直边高度、其他工艺性等。制件的材料为优质 08 钢。具有足够的塑性,屈强比小,回弹小,有利于弯曲成形和工具质量的提高 。1.1.1 弯曲的直边高度一般弯曲件为了避免稳定性不好,要求直立部分高度H>r+2t=0.5+2*0.8=2.1,很显然此艺性要求零件.1.1.2 孔边距为防止孔弯曲时发生变形,应使孔位于变形区之外。即:L≥2t=2*0.8=1.6mm. 所以,此 零件完全符合要求。1.1.3 最小弯曲半径根据所用材料,查表 3.2.2 可知最小弯曲半径为 0.4t. 1≥0.32 所用该弯曲件符合要求.1. 2 制件的外形分析1.2.1 冲裁件的外形转角:冲裁件的外形无尖锐角,均圆弧过渡,查表 2.7.1 冲裁最小圆角半径 R, 5而知此圆角过度有利于模具加工,不会引起热处理开裂和冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损的现象。1.2.2 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=21,C2=26 t=0.8, 所以工件的尺寸符合上述要求 。冲孔时因受凸模强度限制孔的尺寸不应太小,否则凸模易折断或压弯,查表2.7.3 而知工件上孔的直径当大于或等于 0.35 倍的料厚,即 d≥0.35t,由任务书零件图易于看出工件尺寸符合要求。1.3 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 零件展开简图冲裁件的断面粗糙度值与材料塑性、厚度,冲裁间隙,刃口锐钝及冲模结构相关,工件厚度为 0.8mm,其断面粗糙度值为 12.5μm6第 2 章 工艺方案的确定该零件包括:冲孔、落料和弯曲三个基本工序,可有以下三种工艺方案供选择:方案一、先落料后冲孔再弯曲,采用单工序模生产。方案二、落料-冲孔复合冲压再弯曲,采用一副复合模和一副弯曲模生产。方案三、冲孔-落料-弯曲连续冲压,采用级进模生产。对各种方案的分析方案一、模具结构简单,但需要三道工序,三副模具,生产效率低,难以满足该零件的年产量要求。方案二、只需二副模具,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,尽管模具结构较模具一复杂,但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难,方案三、只需要一副模具,生产率也很高,但零件的冲压精度稍差,模具制造困难,需要在模具上设置导正销导正,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,并选择反装复合模。7第 3 章 主要工艺参数计算3.1 冲裁的工艺计算3.1.1 制件尺寸的确定从制件图上可以看出,必须先通过落料冲工艺孔,然后再进行弯曲,需要两套模具,很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸,所以在此主要对弯曲工艺进行分析。该制件为冲孔落料弯曲件,圆角半径 R=1,材料的料厚为t=0.8,R>0.5t。这种弯曲件由于变形不严重,所以按中性层展开的原理,弯曲前制件的总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和。根据弯曲制件图可知:L = L +L + πα(r+ χt)/180Z12=2*79+2*57.344+4*4+8+1.656=298.344 式中:L ————坯料展开总长度Zα————弯曲中心角χ————中性层位移系数(取 0.32)因为有少许偏移以及修整余量,取 L 为 299 mm。Z3.2 排样的设计与计算根据工件的形状选择有废料排样,且为直排的形式,虽然材料的利用率低于少废料和无废料排样,但工件的精度高,且易于保证工件外形的的圆角。3.2.1 确定搭边与搭肩值搭边和搭肩值一般是由经验确定的查表 2.5.2 而取最小搭边值为 a1=2.5㎜ 最小搭肩值为 a2=2.2㎜ 绘制草图如左: 8图 (1) 分析制件形状可知,由于孔较多。根据(1) 排样草图:条料从前方送进。这样冲孔凸模的冲压力比较均匀。制件形状精度容易保证。分析排样草图 2:条料从侧面送进,冲孔凸模受力不均。制件精度不容易保证。9图 4 排样草图(2)选择第一种排列方式。3.2.2 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:L=a2+54=58.2㎜查表 2.5.3 而知条料宽度单向偏差值为 0.6,由公式计算如下:=(D +2a )06.Bmax106.=54+(2×2.2) 06.=5506.所以确定条料的宽度 B 为:55 ㎜06.导料板间距离A=B+C=55+4.4(无侧压装置)=59.4103.2.3 计算材料的利用率:一个步距内的材料的利用率 μ=A/BS×100%=(3176.4-758.31)/3743.562×100%=67%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 67%,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。2. 3 冲压力的计算并初步选取压力机的吨位3.3.1 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=KLtΓb由查表而知工件材料的抗剪强度极限值 Γb 为 335N/㎜²K 值取 1.3 材料厚度 t 为 0.8㎜冲裁周边长度 L=4*14.13+2*12+2*4.5=89.52㎜所以冲裁力 F=1.3*89.52*0.8*335=31.188KN随凹模进入材料的深度而变化,冲裁力 F=298.344*1.3*0.8*335=103.943KN所以总冲裁力 F=103.943+31.188=135.131KN3.3.2 卸料力、推件力及顶件了力的计算: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:
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