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冲孔落料级进模设计.rar

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    编号:20181016172639876    类型:共享资源    大小:855.80KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    冲孔 落料级进模 设计
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    第 1 页 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。1.1 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。 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,专业化分工第 2 页 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; 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。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,德国有模具企业第 3 页 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 垫片冲孔落料级进模具设计与制造方面1.3.1 垫片冲孔落料级进模具设计的设计思路冲裁是冲压工艺的最基本工序之一,它是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切边、修边、切舌、剖切等工序,其中落料和冲孔是最常见的两种工序。冲裁在冲压加工中应用极广。它既可直接冲出成品零件,还可以对已成形的工件进行再加工。普通冲裁加工出来的制件的精度不高,一般情况下,冲裁件的尺寸精度应在 IT12 级以下,不宜高于 IT10 级。只有加强冲裁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,才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸,解决冲裁变形中出现的各种实际问题,从而,进一步提高制件质量。垫片是典型的冲压件,该模具工作过程很简单就是冲孔和落料,根据零件图的结构和尺寸精度以及材料的性能确定完成该冲件所需要的模具类型.因此,综合考虑各种因素后采用复合模。根据计算的结果和选用的标准模架,判断此次冲裁能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,改变导柱和导套的高度的同时,还要注意保证导柱和导套的强度. 导柱和导套的高度可根据冲裁凸凹模与落料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 垫片模具设计的进度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 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.冲孔落料级进模设计工件名称:垫 片生产批量:大批量材 料: A3厚 度: 1mm 工件简图:见图 1第 4 页 图 1 垫片 2 工艺性分析图示零件材料为 A3(即 Q235 碳素结构钢) ,适合一般的冲压加工。此工件只有落料和冲孔两个工序,结构相对比较简单,只有一个 φ8.5 与四个 φ3.2 的孔。图示零件的尺寸全部为未注公差的一般尺寸,一般按 IT14 级取,尺寸精度较低,普通冲裁完全可以满足要求。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。第 5 页 3 排样设计3.1 确定零件的排样方案设计模具时,首先要设计条料排样图。垫片零件外形是矩形只有冲孔,所以结构比较简单,只需要直排就可以。直排(图 2 所示)的排样方案材料的利用率已经很高。第 6 页 1.81.5235图 23.2 条料宽度、导料板间距离和材料利用率的计算查表取得侧搭边值为 1.8mm,工件见搭边值为 1.5m条料宽度的计算:拟采用无侧压装置的送料方式,由图 2 条料的排样b-0Δ= 〔D max+2a+C〕 0-ΔDmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸a—侧搭边值△ —条料宽度的单向偏差由表查得 △=0.10c—导料板与最宽条料之间的间隙由表查得 C=0.5代入数据计算,取得条料宽度为 38.1mm。导料板间距离的计算:由 A=B+C,代入数据计算得导料板间距离为 38.6 mm。 由设计可得送料步距为 S=23.5mm第 7 页 材料利用率的计算:根据一般的市场供应情况,原材料选用 1500 mm×750 mm×1mm 的冷轧薄钢板。每块可剪 38.1mm ×1500 mm 规格条料 19 条,材料剪切利用率达 96.52%。由文献﹝2﹞ 材料利用率通用计算公式 冲裁件面积:A=34×22-4.25 2 π-4×1.6 2π=659mm得 =(1×659)/(38.1×23.5)×100% =73.6%4 冲压工艺方案的确定该工件包括落料和冲孔两个基本工序,可有以下三种工艺方案:方案一:先落料,后冲孔。采用单工序模生产。方案二:落料—冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三:冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。方案一的模具结构简单,但需要两道工序两套模具,成本高而且生产效率低,难以满足大批量生产的要求。方案二只需要一副模具,工件的精度及生产效率都高,由于查表 2.9.6 可知材料厚度为 1mm 时凸、凹模的许用的最小壁厚为 2.7mm,由图形可知孔边距小于凸、凹模许用最小壁厚,用方案二模具强度较差,制造难度大,并且冲压后成品留在模具上,在清理模具上的物料时会影响冲压的速度,操作不方便。方案三也只需要一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求。通过对比以上方案可知,该工件的冲压生产采用方案三较好。 第 8 页 5 模具结构形式的选择与确定 1)正倒装结构:根据上述分析,本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序,为方便小孔废料和成形工件的落下,采用正装结构,即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。2)送料方式:因是大批量生产,但工件简单,所以采用手动送料方式比较好,能够使模具制造简单。3)定位装置:本工件在级进模中尺寸是较小的,又是大批量生产,冲时第一个工位采用始用挡料销定位,第二个工位采用固定挡料销定位。送料时始用挡料销与固定挡料销作为粗定距,在凸模上安装一个导正销,利用条料上 φ8.5mm 的孔做导正销孔进行导正,依此作为条料送进的精确定距。4)导向方式:为了提高模具寿命和工作质量,便于安装调整,该级进模采用中间导柱模架。5)卸料方式:本模具采用正装结构,冲孔废料和工件留在凹模孔洞中,为了简化模具结构,可以在下模座中开有通槽,使废料和工件从孔洞中落下。工件厚度为 1 mm,料厚比较厚,为了简化模具结构和达到可靠的卸料力,选用刚性卸料板来卸下条料废料。第 9 页 6 冲压力与压力中心的计算6.1 冲裁工序总力的计算由工件结构和前面所定的冲压方案可知,本工件的冲裁力包括以下部分。冲 φ8.5mm 与 φ3.2mm 孔的力 P1、落外型料的力 P2,向下推出 φ6.5mm 冲孔废料的力 P3,向下推出工件的力 P4。由刚性卸料板卸条料的废料的力不是压力机提供的,故不用计算在内。考虑到模具刃部被磨损、凸凹模间隙不均匀和波动、材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响,实际计算冲裁力时按下面公式:P=KLtτ ﹝3﹞K—系数,一般取 1.3。上式中抗剪强度 τ 与材料种类和坯料的原始状态有关,可在手册中查询。为方便计算,可按下式估算冲裁力表达式又可表示为:P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被冲材料抗拉强度(MPa)。查手册﹝1﹞ 表 8—7 得 A3 的抗拉强度为 440-470Mpa,在这里取σ b=450MPaL1=[2×(33+21)+2πR]mm=111.14mmL2=(4π×3.2+π×8.5)=66.88mmP1=111.14×1×450×1.3=50.13kNP2=66.88×1×450×1.3=30.1kNP= P1+ P2=80.23kN推件力 P t=nKtP(3)Kt—推件力系数,由手册查得 Kt=0.055查手册﹝2﹞表 2—40 可得 h=6mm,故 n=6P3=6×0.055×80.23=26.476kN卸料力 P x=KxF(3)卸料—卸料力系数,由手册查得 Kx=0.0455P4=0.0455×80.23=3.61kN工序总力 P 总 =P1+P2+P3+P4=50.13+30.1+26.476+3.61=110.316kN6.2 初选压力机第 10 页 查文献[4]开式可倾压力机参数初选压力机型号为 JG23-16 见表一。表一 所选择压力机的相关参数型号 公称压力/kN 滑块行程/mm最大闭和高度/mm工作台尺寸/mm垫板尺寸(厚度)可倾斜角/·封闭高度调节量/mmJG23-16 160 55 220 300×450 40 35 456.3 压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点,为了保证压力机和模具的正常工作,应使模具的压力中心与压力机的压力中心滑块中心线重合。否则冲压时滑块就会承受偏心载荷,导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损,还会使合理的间隙得不到保证,从而影响制件的质量和降低模具的寿命,严重的可能损坏模具。该模具的结构的制造压力中心与模柄中心线重合,故压力中心点就是几何对称点。若选用坐标系 XOY,即 xc=0,y c=0。由以上计算可以得出模具的压力中心以便装模时与压力机滑块的中心线相重合。 7 模具主要零件7.1 工作零部件的设计与标准化(尺寸、位置、标准与示意图)(1)凸、凹模刃口尺寸的计算由于制件结构简单精度要求不高,所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹模。这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未标注公差在此均按IT13 级算。根据零件的结构特点,刃口尺寸采用配作法加工。 冲孔时,以凸模为基准,间隙取在凹模上。由表 2-23 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm。①第二类尺寸:磨损后减小的尺寸:φ3.2mm 与 φ8.5mm。按 IT13 级由手册表 2-10 查得公差分别为△ 1=0.18mm,△ 2=0.22mm。由手册﹝1﹞查表 2-30 得:x 1=0.75,x2=0.5B1=(Bmin+x△) 0-0.25×△ =(3.2+0.75×0.18) 0-0.25×0.18=3.340-0.045mmB2=(Bmin+x△) 0-0.25×△ =(8.5+0.5×0.22) 0-0.25×0.22=8.610-0.055mm
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