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冲孔落料复合模设计.rar

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    编号:20181016172639111    类型:共享资源    大小:1.06MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-16
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    冲孔 复合 设计
    资源描述:
    11绪 论目前,我国塑料技术与工业发达国家相比还相当的落后,主要原因是我国在塑料模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国内模具的现状与发展趋势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。低档模具过剩,高档模具供不应求,甚至有的依赖进口,因此,模具企业必须找准自己的弱点,尽快缩短与国外的差距。(1)体制不顺,基础薄弱(2)开发能力差,经济效益欠佳(3)艺装备水平低,且配套性不好,利用率低(4)业化、标准化、商品化的程度低 、协作差21.1.2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国外模具的现状与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3业的产值就占德国模具产值的90%,可见其规模效益。 本课题设计进度的安排如下: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模具工艺分析42.1原始资料:工件名称:支撑片工件简图:如下图所示生产批量:大批量生产材料:20F材料厚度:1.2mm设计方案:复合模一次冲压完成图1-1零件图2.2工艺方案的确定该工件只需要采用冲孔和落料两道工序即可完成,材料为A3钢,A3钢具有良好的冲压性能,适合冲裁。该零件形状简单,是由圆弧和直线组成的。冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11——IT14级,孔尺寸与边缘距离的尺寸公差为正负0.5mm. 将以上精度与零间的精度相比较,可以认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证,其尺寸标注、生产批量等情况,也均符合冲裁加工的工艺要求,故决定用冲压方式进行加工。冲压工艺方案的选择该工件仅包含落料和冲孔两个基本工序,可以采用以下三种工艺方案:第一:先落料,后冲孔。采用单工序模生产。第二:落料—冲孔复合冲压。采用复合模生产。第三:冲孔—落料级进冲压。采用复合模生产。方案一:模具结构简单,成本较低,但需要两道工序两副模具,由于两次定位使得工件的形位误差难以保证,尺寸较小,制件的质量较差,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产要求,操作也不安全,故不宜采用。5方案二:只需一副模具,由于一次成形,减少了多次定位出现的定位误差,并且在模具结构中采用弹性压料装置,使其制件质量较好,工件的精度及生产效率都较高。方案三:也只需一副模具,生产效率高,操作较方便,工件精度也能满足要求,但是成本较复合模高。通过对上述三种方案分析比较,该件的冲压生产采用第二种方案进行冲裁为好。2.3主要设计计算2.3.1排样方式的确 设计复合模,首先要设计的就是排样方式,该零件形状较规则,斜排可以显著地减少废料,所以采用斜排的方式排样,根据零件的结构特点需要冲孔和落料两个工序就可以完成零件的制造。工序方案如图所示。图2-1排样图下面对工件的搭边值进行确定,各部分尺寸的确定由[4]P65 表2.5.2查得最小搭边值a`=1.8,a`1=2.0可取a=2.0,a=2.5,由零件图和排样图可以计算条料的宽度b=26.4mm ,一个步距的长度为s=10mm 可以计算出一个步距的材料利用率为62.2%,查板料的标准可得适宜选用如下:板料的宽度为280mm,长度为200mm,每张钢板可裁为10条条料,条料尺寸为28mm×200mm。故材料的剪切的利用率为95% 。可得下表:6项目 公式 结果 备注冲裁件的面积A A=8.5×5+3.5×11.3 82.05mm2条料宽度B B=16.3+1.8×2+1.5+5 26.4mm步距S S=8.5+1.5 10mm一个步距材料利用率η η =nA/BS×100% 62.2%材料的利用率η 总 η=0.95×62.2% 59.09%查表2.5.2得最小搭边值a=1.8mma1=2.0mm采用导料销导料表2-1材料利用率2.3.2、冲压力的计算该模具采用的复合模,拟选择弹性卸料,上出件,冲压力的计算如下,由[3]p29可得冲裁力 F=KLtτb式中:F—— 冲裁力L——是冲裁圆周的长度t——材料的厚度为1.2mmτ b——材料的抗剪强度取450MPK——安全系数是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取1.3。根据以上数据得计算可得 落料力:F=29.152KN《课本》P65表2.5.2《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表《课本》表7冲孔力:F=12.078KN下面我们分别对卸料力、推件力和顶件力进行计算:卸料力 F x=KxF 推件力 F t=nKtF式中: F—— 为冲裁力Fx——卸料力系数Ft——推件力系数有[1]p62表2.6.1 得他们分别取0.08、0.1;n——同时卡在凹模内的冲裁件或废料的个数,根据凹模的修模余量的一般要求,我取h=6mm 则n =h/t=6/1.2=5可得F x=0.87KN Ft=3.02KN 因为采用的弹性卸料和上出料方式,可知冲压的总工艺力为F总 =Fx+Ft+F=45.12KN为了保证冲压力充足,一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲压力大30%左右,即F =1.3×45.12=58.656KN总2.3.3、压力中心的确定及相关尺寸的计算计算压力中心,首先根据前面的设计画出凹模型口图如下图,为了尽可能保证模柄轴线、压力机滑块的中心和压力中心重合,依次防止偏载对模具和压力机带来的损害,所选用的压力机的型号为J23-16。计算步骤如下:1)建立坐标系XOY如图所示《课本》P65表2.5.28图2-2压力中心2)将组成此图形的轮廓划分为几个简单的线段,求出各个线段的长度,如下: L1=8.5mm(4.25,0);L2=5mm(8.5,2.5);L3=5mm(6,5);L4=11.3mm(3.5,10.65);L5=3.5mm (1.75,16.3);L6=12.8mm(0,99);L7=7.14mm (3,2.5);L8=1.5mm (0,0.75)L9=6.28mm (6.2,2.5) 压力中心点的确定,由[1]P73的压力中心位置分析可得,计算公式如下Xc=(L1×X1+……Ln×Xn)/(L1+……Ln)=3.52 mmYc=(L1×Y1+……Ln×Yn)/(L1+……Ln)=6.165 mm可以得到压力中心为图坐标系中的位置坐标为(3.52,6.165)。这个压力中心确定以后,在下面的设计中就要尽量保证这个中心和模柄的中心线重合,同时还要考虑到装配和加工的方便的要求,还与压力机的结构相关。2.3.4、工作零部件刃口尺寸的计算9在确定工作零件刃口尺寸之前,首先要考虑到工作零件的加工方法和模具的装配方法,结合该模具的特点,工作零件的形状相对比较简单,适宜采用线切割机床分别加工落料凸凹模、凹模、凹模固定板以及卸料板等,这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度,使装配工作简化,因此工作零件刃口尺寸计算就按分别加工的方法来计算。1.计算凸、凹模刃口尺寸 查《冲压工艺与模具设计》书中表2.4得间隙值Z min=0.126mm,Z max=0.180mm。1)冲孔φ2mm和非圆孔凸、凹模刃口尺寸的计算由于制件结构简单,精度要求不高,所以采用凹模和凸模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下:查【5】书中表2.5得φ6mm凸、凹模制造公差:δ T =0.020mm δ A =0.020mm校核: Z max-Zmin =0.054mm而δ T+δ A =0.020+0.020=0.040mm满足 Z max-Zmin≥δ T+δ A的条件查【5】书中表2.6得:IT14级时磨损系数X=0.5,按式(2.5) d 凸圆形 = =(2+0.5×0.24 ) mm=2.12 mmmind0δ 凸02.02.D凹圆形 = =(2.12+0.126) =2.246 mmiZ凸 δ 凹 5.5d凸非圆形 = =(3+0.5×0.24) =3.12 mmin0δ 凸02.02.D凹非圆形 = =(3.12+0.126) =3.246 mmmi凸 δ 凹 552)外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算由于外形形状简单,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。其凸、凹模刃口尺寸计算如下:当以凹模为基准件时,凹模磨损后,刃口部分尺寸增大,因此属于A类尺寸。工件中未标注公差的尺寸,查阅相关资料得出其极限偏差:.03.036.4. 5,8,16查《冲压工艺与模具设计》书中表2.6得磨损系数x为:10当△≥0.50时,x=0.5当△≤0.5时,x=0.75按式(2.8):Aj=(Amax-x△) 4/0△12.03.2598.703.16. )(凹 .04/6.0585)(凹 75.043.07.)(凹 75.043.025.35. )(凹落料凸模的基本尺寸与凹模相同,分别是15.98mm,8.23mm,4.775mm,39.69mm,3.275mm不必标注公差,但在技术要求中注明:凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制,保证最小双面合理间隙Z min=0.126mm。2.3.5、卸料件的设计由以上计算可知卸料力为F=0.87KN,这个力相对较小,采用橡胶卸料装置较为合适。(1)橡胶的设计计算:1)根据分析采用的复合模冲压力比较小,相应的卸料力也比较小,要求卸料装置的承载能力也比较小,所以采用橡胶是合适。2)根据卸料力求橡胶的横截面积由 F X≤F XY=Ap可得,橡胶的横截面面积为A=FXY/p式中:F XY——橡胶产生的压力,设计时取大于或等于卸料力F X;p——橡胶所产生的单位面积压力,与压缩量有关,其值可按确定,设计时取预压量下
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