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车门垫板冲裁工艺及模具设计.rar

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    编号:20181016172638839    类型:共享资源    大小:819.59KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    金币
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    车门 垫板 工艺 模具设计
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    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……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,2007 年我国模具生产厂点约有 6 万多家,从业人员约 100 多万人……改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,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发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡 ”;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现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企业的生存空间。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将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、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件,并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步,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。例如,吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析 KMAS2软件,华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 CAD/CAE/CAM 软件,上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。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……目前, 中国经济的持续高速发展为模具工业的发展提供了广阔的空间。为了适应用户对模具制造的短期交货、高精度、低成本的迫切要求, 模具产品必然会有如下发展趋势:(1) 模具日趋大型化一方面是由于用模具成形的零件日趋大型化,另一方面也是由于应高生产率要求而发展的一模多腔(现在有的已达一模几百腔) 的结果。例如: 自动扶梯整体梯压铸模外形尺寸达 1850mm ×l310mm ×l250mm , 重量达 22t 。(2) 模具的精度越来越高现在模具的制造精度已达 2~3μm , 不久 lμm 精度的模具也将上市。随着零件微型化及精度要求的提高, 有些模具加工精度的要求会在 lμm 以内,这就要求发展超精加工。(3) 多功能复合模具将进一步发展新型多功能复合模具是在多工位级进模的基础上开发出来的。一副多功能模具除了冲压成形零件外, 还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。这种多功能模具生产出来的不再是单个零件,而是成批的组件。如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等等。(4)在模具设计中全面推广 CAD/ CAM/CAE 技术模具 CAD/ CAM/ CAE 技术是模具技术发展的一个里程碑, 实践证明模具 CAD/ CAM/ CAE 技术是模具设计制造的发展方向。近年来模具 CAD/ CAM 技术的硬件和软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度, 为其进一步普及创造了良好的条件。(5)微机 CAD/ CAM/ CAE 将发挥越来越 重要的作用3在 90 年代, 能进行复杂形体几何造型和 NC 加工的 CAD/ CAM 系统主要是在工作站上采用 U2NIX 操作系统开发和应用的。随着微机技术的突飞猛进, 在 90 年代后期新一代的微机 CAD/CAM 软件不仅在采用诸如 UNRBS 曲面、三维参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级 CAD/ CAM 软件的优点, 而且 Windows 风格、动态导航、特征树、面向对象等方面具有工作站级软件所不能比拟的优点。21112 基于网络的 CAD/ CAM/ CAE 一体化系统走向成熟最新的 CAD/ CAM 集成化系统 Delcam’s PowerSolution 覆盖几何建模、逆向工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数控编程、测量分析等领域。系统的每一个功能模块均可独立运行,又可通数据接口与其它系统相兼容, 并能按使用要求进行组合, 形成专业化的 CAD/ CAM 系统, 做到了开放性、兼容性和专业性的统一。21113 CAD/ CAM 软件的智能化程度正在逐渐提高由于在现阶段, 模具设计和制造在很大程度上仍然依靠模具设计与制造工程师的经验, 仅凭 CAD/ CAM 软件有限的数值分析功能无法为用户提供完善和正确的设计结果, 因此软件的智能化功能是必不可少的。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具设计与制造软件先进性和实用性的重要标志之一。例如, Cimat ron 公司开发的注塑模具专家软件, 能方便地根据脱模方向自动地产生分模线和分模面, 并在此基础上自动地将工件分为型腔与型芯两部分。在模架的设计过程中实现了模架零件的全相关, 并能自动产生材料明细表和供 NC 加工的钻孔表格。在 NC 加工方面, 实现了智能化的粗加工、加工参数的设定以及对整个加工过程和加工结果进行校验分析, 这些智能化的功能都可以显著地提高注塑模具的生产效率和产品质量。21114 模具 3D 设计与3D 分析的重要性更加明确目前一些专业注塑模设计软件均采用 3D 设计, 在 3D 型腔和型芯设计的基础上采用交互方法进行 3D 的模架配置和 3D 的典型结构设计, 十分先进。(6)高速铣削(HSM) 加工将成为模具主要加工方法HSM (指主轴转速在 10000r/ min 以上的高速加工是模具加工工艺的发展方向。近年来发展的高速铣削加工机床, 主轴转速可达 40000~100000r/min , 快速进给速度可达到 30~40r/ min , 加速度可达 1g , 换刀时间可提高到 l~2s。这样就大幅度提高了加工效率, 并可获得 Ra ≤lμm 的加工表面粗糙度。另外还可加工硬度达 60HRC 的模块, 形成了对电火花成形加工的挑战。(7)电火花铣削加工技术将得到发展电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术, 它是用高速旋转的简单的管状电极做三维或二维的轮廓加工(像数控铣一样) , 不再需要制造复杂的成形电极, 这显然是电火花成形加工领域的重大发展。4(8)新的表面精加技术将得到研究和开发模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响。我国目前仍以手工抛光为主, 不仅效率低(约占整个模具生产周期的 1/3) , 且工人劳动强度大、质量不稳定, 制约了我国模具加工向更高层次发展。因此, 研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。另外, 由于模具型腔形状复杂, 任何一种研磨抛光方法都有一定局限性, 应注意发展特种研磨与抛光方法, 如挤压衍磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备, 以提高模具表面质量。(9)模具标准化程度将不断提高模具标准件在缩短模具制造周期、提高质量和降低成本等方面有十分显著的作用。国内模具标准化程度正在不断提高, 估计目前模具标准件使用覆盖率已达到 30 %左右, 国外发达国家一般为 80 %左右。为了适应模具工业发展, 模具标准化工作必须进一步加强, 模具标准化程度要进一步提高。(10)新材料和先进表面处理技术的应用将更为普及在模具的选材上, 可选用优质钢材(如硬质合金、陶瓷材料、复合材料等) 和应用相应的表面处理技术来提高模具寿命及满足特殊产品的需要。模具热处理发展的方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法即扩渗(如渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒等) 以外 , 应发展设备昂贵、工艺先进的气相沉积( TiN、TiC) 、等离子喷涂等技术。(11)以计算机技术为核心的逆向工程、并行工程和虚拟技术成为现实高速扫描机和以计算机技术为核心的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, 大大缩短了模具的研制制造周期。有些快速三维扫描系统可安装在已有的数控铣床及加工中心上实现快速数据采集, 采集的数据通过软件可自动生成各种不同数控系统的加工程序及不同格式的 CAD 数据, 用于模具制造的逆向工程和并行工程。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……51.3 冲裁模具设计与制造方面1.3.1 冲裁模具设计的设计思路冲裁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……1.3.2 冲裁件模具设计的进度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.2 车门垫板冲压工艺的分析2.1 冲孔切断工艺分析原始资料:如图所示 材 料: Q235厚 度: 4mm此工件为 22 型客车车门垫板.每辆数量为 6 个,一般冲裁精度按未注公差计算,大批量生产。62 20 25 204375785+10 15+10 50452.2 冲裁件工艺计算和工艺方案的确定冲裁件的工艺计算是冲裁工艺设计中的一个环节,本制件的工艺计算属于最简单的冲裁工艺,零件尺寸公差无特殊要求,按 IT14 级选取,利用普通冲裁方法可达到图样要求.由于该件外形简单,形状规则,适于冲裁加工.材料为 Q235 钢板,бb=450Mpa.2.2.1 工艺方案的确定根据制件的工艺分析可知,制件形状简单,零件属于大批量生产,工艺性较好.但不宜采用复合模.因为最窄 A 的距离为 6.5mm(见表 2-27),所以不能采用复合模.如果采用落料后再冲孔,则效率太低,而且质量不宜保证.由于该件批量较大,因此确定零件的工艺方案为冲孔-切断级进模较好,并考虑凹模刃口强度,其中间还需留一空步.2.2.2 排样方案由于该零件形状简单,外形规则.并且为了提高经济效益.故采用无废料排样方式.如下图所示:759排样图3 模具的结构设计3.1 模具工作部分的计算3.1.1 冲裁力的计算冲裁力的计算 根据式(2-4) ,冲孔力F=Ltбb =494×4×450N=889200N切断力8F=Ltбb =375×4×450N=675000N根据式(2-5),冲孔部分和切断部分的卸料力 F 卸=(F1+F2)K 卸查表 2-20,F 卸=0.04,故F 卸=(889200+675000)×0.04N=62568N根据式(2-7),冲孔部分推料力F 卸 1=F1K 推 n查表 2-20 得 K 推=0.04,故F 推=889200×0.04×8/2N=71136N切断部分推件F 推 2=F2K 推 n=675000×0.04×8/4N=54000N所以 F 总=F1+F2+F 卸+F 推 1+F 推 2=(889200+675000+62568+71136+54000)N=1751904N3.1.2 压力中心的计算压力中心分析图下图所示:9295.5 215 280301520 255085 59Y0x0187.5375压力中心分析图根据式(2-8)和式(2-9)得X0= 251032014375 30258.7.92145.873 =192.6取整数为 193。Y0= 280143755.1..=37.96取整数为 38。3.1.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差凹模厚度:按式(2-19) ,其中 b=115mm(按大孔),K 按表 2-24 查得,K=0.03 H= Kb=0.3×115mm=34.5mm但该件上还需冲一较小孔和切断,且均在同一凹模上进行,所以凹模厚度应适当的增10加,故取 H=40mm.按式(2-20) ,C=(1.5 ~2)H≈80mm根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸:长度*宽度为 480mm×120mm.计算凸凹模工作部分尺寸:由表 2-9 查的 Zmin=0.64mm,Zmax=0.88mm。冲孔凸模 I工件孔尺寸:宽 22mm 时,长 85mm由表 2-12 查得:尺寸为 22mm 时 P =0.02mm;尺寸为 85mm 时  P=0.025mm。查表 2-13,x=0.5。根据表 2-14,Bp=(B+X△) 。根据表 2-16,查得△=0.52mm。则 Bp1=(22+0.5×0.52)mm=22.26mmBp2=(85+0.5×1)mm=85.5mm冲孔凸模Ⅱ工件孔尺寸:宽 22mm、25mm,长 50mm、115mm、(见图 6-1)。根据表 2-12 查得:尺寸为 20mm、25mm、长 50mm 时 p=0.02mm,尺寸为 115mm 时  p =0.025mm。查表 2-13,x=0.5。根据表 2-16,尺寸 20、25、50 的公差分别为△1=0.52mm 、△2=0.63mm、△3=0.81mm。根据表 2-12 公式Bp1=(20+0.5×0.52) mm=20.26 mm02.02.Bp2=(25+0.5×0.63) mm=25.31 mm0. 0.
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