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端盖拉深成形工艺及模具设计.rar

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    编号:20181016172637100    类型:共享资源    大小:978.11KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    端盖拉深 成形 工艺 模具设计
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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; 河南机电高等专科学校毕业设计说明书39)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。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 端盖拉深件模具设计与制造方面1.3.1 端盖拉深模具设计的设计思路拉深是冲压基本工序之一,它是利用拉深模在压力机作用下,将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件,还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件,但是,加工出来的制件的精度都很底。一般情况下,拉深件的尺寸精度应在 IT13 级以下,不宜高于 IT11 级。河南机电高等专科学校毕业设计说明书4只有加强拉深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,才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸,解决拉深变形中出现的各种实际问题,从而,进一步提高制件质量。圆筒件是最典型的拉深件,其工作过程很简单就一个拉深,根据计算确定它不能一次拉深成功.因此,需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高,根据计算的结果和选用的标准模架,判断此次拉深不能采用标准的模架。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拉深凸模与拉深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 端盖落料拉深模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状,所用时间 10 天;2.确定加工方案,所用时间 2 天;3.模具的设计,所用时间 10 天;4.模具的调试.所用时间 3 天.2 工艺分析河南机电高等专科学校毕业设计说明书5工件名称:端 盖生产批量:小批量材料:08 号钢厚度:1.5mm工件简图如图 1 所示:图 1 端 盖2.1 冲压零件的工艺性分析图示零件材料为 08 号钢板,具有良好的冲压性能,能够进行一般的冲压加工,市场上也容易得到这种材料,价格适中。2.1.1 外形落料的工艺性:该工件尺寸较小,料厚 1.5mm,外形简单,尺寸精度要求一般,因此可采用落料工艺获得。2.1.1 拉深的工艺性:此工件为有凸缘圆筒形工件,要求内形尺寸,没有厚度不变的要求,尺寸精度要求一般,且该工件的形状满足拉深的工艺要求,故可采用拉深工序加工。此工件只有外形落料和拉深两个工序。图示零件尺寸 mm、 03.61mm,按惯例取 IT12 级,符合一般级进冲压的经济精度要求,模具精度取02.85IT10 级即可。由以上分析可知,图示零件具有比较好的冲压工艺性,适合冲压生产。2.2 排样设计2.2.1 确定零件的排样方案河南机电高等专科学校毕业设计说明书6设计模具时,条料的排样很重要。有凸缘园筒工件的形状简单,且对称,故可采用直排。图 2 条料的排样2.2.2 条料宽度的计算查表取得搭边值为 1.0mm 和 1.2mm。 计算毛坯直径 如上图所示,d =55.8mm, d=(31.6+1.5)mm=33.1mm, 工件的相对直径t= =1.67。根据相对直径查表得t 1.385修边余量 △h=2.0mm 。由表 4.3.3 序号 11 查得有凸缘圆筒形件的毛坯尺寸计算公式为:D= 23421212221 56.482 drdrhrd 将 d =(d + △h )mm=(55.8+2 )mm=57.8mm, h=6.5mm, r =2mm , r =6mm4t 12d =33.1mm , d =38.6mm , d =19.6mm231代入上式,即得毛坯的直径为:D=56mm条料宽度的计算:拟采用无侧压装置的送料方式,由 b-Δ =〔D+2a +c1〕 - Δ 0D—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸a—侧搭边值c1—导料板与最宽条料之间的间隙代入数据计算,取得条料宽度为 60mm。导尺间距离的计算:由 s=D+2(a+c1),代入数据计算得导尺间距离为 61 mm。2.2.3 材料利用率的计算根据一般的市场供应情况,原材料选用 1000 mm×2000 mm×1.5mm 的冷轧薄钢板。河南机电高等专科学校毕业设计说明书7每块可剪 2000mm ×60 mm 规格条料 16 条,材料剪切利用率达 94.5%。由文献﹝2﹞ 材料利用率通用计算公式 =%10SBnA式中 A—一个冲裁件的面积,mm 2;n—一个进距内的冲裁件数量;B—— 条料宽度,mm; S——进距, mm且 A= D +2( t= ×3.14 56 +2×(57.5-34.6)×1.5 mm2= 412)dt4122530.46mm2代入上式 得 = =70%%1064.532.3 工艺方案的确定工艺方案的确定手柄零件所需的基本冲压工序为落料和拉深,可拟订出以下三种工艺方案。 方案一:先落料后冲孔。采用单工序模生产。方案二:落料--冲孔复合生产,采用复合模生产。方案三:冲孔--落料连续冲压,采用级进模生产。 方案一,模具结构简单,但需两道工序两副模具,生产率较低,难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证,且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何尺寸简单对称,模具制造并不困难。方案三也只需一副模具,生产率也很高,且易实现操作的机械化和自动化,但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度,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。通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案二为最佳。查表得,首次拉深凹模圆角半径 r 凹=0.8 ,tdD式中 r 凹—— 凹模圆角半径 (mm)D —— 毛坯直径 (mm)d —— 凹模内径 (mm)t —— 材料厚度 (mm)故 r 凹=5 mm, r 凸=(0.6~1), r 凹=3~5mm, 工件底部圆角半径 r=6mm,河南机电高等专科学校毕业设计说明书8大于拉深凸模圆角半径 r 凸=3~5mm ,满足首次拉深对圆角半径的要求。尺寸 Φ55.8mm、 mm ,由公差查公差表得模具制造精度为 IT10,满足拉深工序对02.03.61对工件等级的要求。3 模具结构形式的选择与确定3.1 正倒装结构:根据上述分析,本零件的冲压包括落料和拉深两个工序,为操作方便,河南机电高等专科学校毕业设计说明书9能自动卸料,既能提高生产效率又能保证生产安全, ,采用正装结构,即拉深凸模和落料凹模都安排在下模。3.2 送料方式:因是小批量生产,零件尺寸较小,采用手工送料方式。3.3 定位装置:本工件在复合模中尺寸是较小的,又是小批量生产,采用固定挡料销定位。3.4 导向方式:为确保零件的质量,提高模具精度、寿命以及节省调试模具的时间,选用导柱、导套导向。为送料方便,采用后侧导柱式模架。导柱过盈装在下模,导套过盈装在上模,可防止灰尘落入导套影响导向精度。当模具合拢时,配合高度>15~20mm;冲压完毕(合模时)导柱不能凸出上模板的上平面。导柱与上、下模座之间的关系如图 3 所示:图 3 导柱长度与上下模座的关系3.5 卸料方式:本模具采用正装结构,工件易留在凹模孔洞中,为了简化模具结构,采用刚性推件装置,在凸凹模内安装一顶件块和推杆,推件力由模柄传给推杆和推件块,使工件从孔洞中落下(其结构如图 3 所示) 。工件厚度为 1.5mm,为了简化模具结构和达到可靠的卸料力,使操作简便且安全,选用刚卸料板来卸下条料废料, 既起卸料作用又起压料作用。河南机电高等专科学校毕业设计说明书10图 4 刚性推件装置
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