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支撑板冲压成型工艺.rar

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    支撑 冲压 成型 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。模具作为提高生产率,减少材料和消耗,降低产品成本,提高产品质量和市场占有率的重要手段,已越来越受到各行业部门的重视。目前世界上模具工业的年产值约680亿美元。我国2004年模具产值为530亿元,模具出口4.91亿美元,同时还进口18.31亿美元。中国已经成为世界上净出口模具最多的国家。但大型多工位级进模具,精密冲压模具,大型多型腔精密注塑模,大型汽车覆盖件模具等虽已能生产,但总体技术水平不高,与国外先进国家相比,仍有很大差距。改革开放以来,随着国民经济的发展,市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以15%左右的速度发展,模具工业企业的所有制也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。到目前为止,中国约有模具生产厂家2万家,从业人员有50多万人,全年模具产值高达450亿元以上。中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性,东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角州和长江三角地区,其模具产值占全国的三分之二以上。而在模具制造领域中占有重要地位的冲压模具生产技术与工业发达国家相比还相当落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备方面与工业发达国家相比还有相当大的差距,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相比差距还很大。随着工业产品质量的不断提高,冲压产品生产正呈现多品种、少批量、复杂、大型、精密、更新换代速度快等特点,冲压模具正向高效、精密、长寿名、大型化方向发展。为适应市场的变化,随着计算机技术和制造技术的迅速发展,冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向计算机辅助设计、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造技术转变。近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、PRO/ENGINEER、等国际通用软件。以汽车覆盖件模具为河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书2代表的大型冲压模具的制造技术已取得了很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外,许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。未来冲压模具的发展方向:模具技术的发展应该为适应模具产品交货期短、精度高、质量好、价格低、的要求服务。达到这一要求急需发展的如下几项:(1) 全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具CAD/CAM/CAE技术条件已基本成熟,各企业加大CAD/CAE/CAM技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAE/CAM技术跨地区、跨行业、跨企业,跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。(2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并获得了极高的表面光洁度。另外,还可以加工高硬度模块,还具有温升低,热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展,对汽车,家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷性,智能化,集成化方向发展。(3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能。大大的缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控机床及加工中心,实现快速采集,自动生成各种不同数控系统的加工程序,不同格式CAD数据,用于模具制造业的“逆向工程 ”。模具扫描系统已在汽车,摩托车。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成技术,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是用高速旋转的简单的管状电极做三维或二维轮廓加工,因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中的应用,预计这一技术将得到快速的发展。(5)提高模具的标准化程度河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书3我国的模具标准化程度在不断提高,估计目前我国模具的标准件使用的覆盖率达到30% 左右,而国外的达到了80%左右。(6)优质材料及先进的表面处理技术选用优质的钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命显得十分必要。模具热处理和表面的处理的发展方向是真空热处理。模具表面处理应完善并发展先进的气相沉积技术、等离子喷涂技术等。(7)模具研磨抛光将智能化、自动化模具表面的质量对模具的使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,抛光研磨智能化、自动化替代现有的手工操作,以提高模具的表面质量。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合;并配有随行的定位夹具,有完整的机具、刀具数据库;完整的数控柔性同步系统;质量监测系统。作为一名未来的模具设计者,这次冷冲模具的设计,就是我进行真实模具前的一次演练,是我自己对三年大学生活所学知识的一次综合应用,使我将三年所学知识连贯起来,在老师的指导下,进一步认识到自己的不足,近而加以巩固。这次设计使我对冲压模具有了更深刻的认识,认识到了冲压模具的重要性,让我对自己将要从事的工作充满了信心。我以后一定会尽自己最大的努力,在模具制造和设计行业作出自己的贡献,为我国的模具事业的发展贡献自己的力量。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书42 零件工艺性分析零件名称:支承板生产批量:中批量材料:Q235料厚:2mm图 1 零件图2.1 弯曲模设计的前期准备 在确定工件类型是弯曲件后,要根据零件图及生产批量要求,分析弯曲件的工艺性。2.2 阅读弯曲件产品图阅渎弯曲件产品图的主要目的是了解产品图中弯曲件的尺寸要求、材料要求是否满足弯曲件的工艺要求,若工件某个尺寸不能满足弯曲工艺要求时,要及时与产品设计者沟通,在不影响整体产品质量的前提下,要尽可能使工件最终满足弯曲工艺的要求。2.3 分析弯曲件工艺此工件是典型的 U 形件,零件图中的尺寸公差为未注公差,在处理这类零件公差等级时均按 ITl4 级要求。弯曲圆角半径 R 为 2.5mm,大于最小弯曲半径(rmin=0.6t=0.6x2=1.2mm),故此件形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺的要求,可用弯曲工序加工。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书53 弯曲模总体方案的确定3.1 弯曲模类型的确定根据工件的形状、尺寸要求来选择弯曲模的类型。此工件属于典型的 U 形弯曲件,故采用 U 形件弯曲模结构。3.2 弯曲模结构形式的确定支承板弯曲模在结构上分顺出件与逆出件两大类型。此工件采用逆出件弯曲模结构3.3 弯曲模结构简图的画法根据所确定的弯曲模结构形式,把弯曲工件结构部分画出,这时画出的结构图是工件示意图,不需要按比例画,其目的是为了分析所确定的结构是否合理,毛坯弯曲后能否满足产品的技术要求,根据分析结果对模具简图进行修正,为最后确定弯曲模结构做准备,如图 2(1)模具的组成支承板件弯曲模的上模主要由上模座 1,凸模 2 等零件组成;下模主要由凹模 3、凹模固定板 4、顶板 5、凹模垫板 6、顶杆 7、螺杆 8 和下模座 9 等零件组成。图 2支承板弯 曲 模 结 构 简 图1-上 模 座 2-凸 模 3-凸 模 4-凹 模 固 定 板河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书65-顶 板 6-凹 模 垫 板 7-顶 杆 8-螺 杆 9-下 模 座(2)模具的特点 该模具结构简单,在压力机上安装、调整方便。顶板 5 在弯曲时与凸模 2 将板料夹紧,并且背压力可以根据需要调节大小,始终能对工件底部施加较大的反顶压力,能使工件底部保持平整,能有效地防止弯曲件的滑移,由于弯曲结束时制件能得到可靠的校正,因而大大地减小了制件的回弹量。(3)模具的工作过程 工作时,先将板料放在固定板 4 中,上模下行,凸模 2 与顶板5 将板料夹紧,凸模 2 与凹模 3 对板料进行弯曲直至顶板与凹模垫板 6 接触,并对弯曲件:施加了校正力。弯曲结束后顶板可将弯曲件顶出凹模。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书74 弯曲工艺计算4.1 弯曲件展开长度计算(1)无圆角半径 (较小)的弯曲件(r0 .5t) 根据中性层长度不变原理计算。因为 r=2.5>0.5=0.5× 2=lmm,属于有圆角半径(较大)的弯曲件。所以弯曲件的展开长度按直边区与圆角区分段进行计算。视直边区在弯曲前后长度不变,圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算。①变形区中性层曲率半径 =r+kt=2.5+0.38×2=3.26(mm)②毛坯尺寸(中性层长度)Lz=∑l-∑A其中 A= (中性层圆角部分的长度)180A= (mm)3.490*.265.18180该零件的展开长度为Lz=15.5×2+23+5.1182×2 64.24(mm)以上各式中 —中性层曲率半径,mm;k—中性层位系数,查表得 k=0.38r—弯曲内弯曲半径,mm;t—弯曲件材料厚度,mm;Lz—弯曲件的展开长度,mm;河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书8α—弯曲中心角,(°)—弯角,(°)4.2 弯曲件回弹值的计算(1)小变形程度 (r/t≥10)时的回弹值小变形程度,回弹大,先计算凸模圆角半径,再计算凸模角度。①凸模工作部分的圆角半径。rt= 13srmEt②凸模角度。 180ttr(2)大变形程度(r /t<5)时的回弹值大变形程度,圆角半径回弹小,不必计算,计算凸模角度。①a 为 90°时。a.查表得到△ a90 的值b.计算凸模中心角。 t②a 不为 90 时。a.查表得到 △a90 的值b.计算回弹角。 90c.计算凸模中心角。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书9t各式中E─弯曲件材料的弹性模量,MPa-弯曲件材料的屈服极限,MPaS——凸模的圆角半径,mm;trr-弯曲件的圆角半径,mm;t 弯曲件材料的厚度,mm;at 凸模的圆角部分的中心角,(°)a—弯曲件的中心角, (°);一弯曲件的弯角,(°)(3)校正弯曲时的回弹值a,查表得到 △a90 的值b.计算回弹角 90c,将回弹角进行修正 jKd.计算凸模中心角 ,tj式中 ——校正弯曲时的回弹角;jK——修正系数,可查表得到。(4)工件回弹问题的解决 当工件精度要求不高或校正弯曲时,生产中常采取调整凸凹模间隙的方法解决工件回弹问题。设计弯曲模结构时,把凹模做成可调式。4.3 弯曲力的计算(1)U 形件自由弯曲的弯曲力 bPKBt自河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书10(2)U 形件接触弯曲的弯曲力 20.7bKBtPr触(3)校正弯曲的弯曲力 (无论工件形状如何)Ap校4.4 冲压力的总和(1)无压料时的弯曲 P总 自 触(2)有压料时的弯曲 压总 触(3)校正弯曲时 总 校校正弯曲力最大是在压力机工作到下死点的位置,且校正力远远大于自由弯曲力(或接触弯曲力) ,而在弯曲工作过程中,二者又不是同时存在,因此,只计算校正力。即=32×40×100(N)=128(kN)P总 校4.5 初选压力机(1)公称压力的选择 选择压力机时,要根据模具结构来确定,当施力行程较大时(50%~ 60%) 即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的 50%~60%。0P校校正弯曲时,更要使额定压力有足够的富余,一般压力机的公称压力要大于校正弯曲力的 1.5~2 倍,在本例中取了 1.8 倍即 公称压力 P0=1.8×128=230.4(kN)初选压力机的公称压力为 250kN,即 J23—25 型压力机。J23—25 型压力机的滑块行程为 75mm,大于工件高度的两倍,满足电极板弯曲时的冲压行程。即S>2H1
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