中轴碗冲压成形工艺与模具设计方案Word格式.docx
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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深圆筒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。
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。
2异形端盖冲压工艺的分析
2.1拉深件工艺分析
工件:
如下图所示
材料:
15钢
厚度:
2.5mm
35+0.170
2
R2
R
19
40+0.175
+0.125
此工件为带凸缘圆筒形工件,形状简单对称。
零件图上未标注公差
尺寸按IT14精度计算。
2.2冲压工艺方案分析
2.2.1冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、拉深两个基本工序,可以有以下三种工艺方案:
方案一:
先落料,后拉深,然后冲孔。
采用单工序模生产。
方案二:
落料—拉深复合冲压,然后冲孔。
采用复合模生产。
方案三:
拉深级进冲压,然后冲孔。
采用级进模生产。
方案一模具结构简单,但需要三道工序三副模具,生产效率低,难以
满足该工件大批量生产的要求。
方案二只需两副模具,生产效率较高,
尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的集合行装简单对称,模具制
造并不困难。
方案三也只需两副模具,生产效率高,但模具结构比较复
杂,送进操作不方便,加之尺寸偏大,通过对上述三种方案的分析比较,
若该工件能一次拉深,则其冲压采用方案二为佳。
2.3
工艺计算
2.3.1计算毛坯尺寸
1.计算工件凸缘相对直径,确定修边余量
1)由工件图可知t=2.5mm>1mm,故按板厚中径尺寸计
d=60mmd=37.5mmH=11.5mm。
t
凸缘相对直径d/d=60/37.5=1.6查表4.2得修边余量
p
Δh=1.6mm故按实际外径d=60+1.6×
2=63.2mm计算。
2)计算毛坯直径D
+−
2+×
D=
d
24
dH
3
.44
dR
=
63.
2
4
37.
5
×
11.
−3.
44
37.
2
mm=73.9mm
p
2.3.2确定工件是否能一次拉深成形
高度H/d=11.5/37.5=0.307。
工件总的拉伸系数m=d/D=37.5/73.9=0.507,工件总的拉伸相对
总
由d
p
/d=63.2/37.5=1.685,t/D×
100=2.5/73.9×
100=3.383,查表
由表4.10查得,有凸缘圆筒件首次拉伸的极限相对高度h1/d1=0.48,
4.9得,有凸缘圆筒件第一次拉伸的极限拉伸系数m1=0.45。
由于m=0.507>
0.45,H/d=0.307<
0.48,故此工件可以一次拉出。
2.3.3确定是否用压边圈
板料的相对厚度t/D×
100=2.5/73.9×
100=3.383。
由表4.7查得需
要压料装置,拉伸时采用弹性压料装置。
2.3.4落料排样设计
1、确定零件的排样方案
设计模具时,条料的排样很重要。
由于是圆形,所以采用直排,材
料的利用率较高。
条料的排样
2、条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算
查表2.9得搭边值a=1.8mm,a=2.2mm。
条料宽度的计算:
拟采用无
1
侧压装置的送料方式,得
条料宽度
0
=(D+2a+c
>
−△
max
−
2.36)
B
△
导料板间距离
A=Dmax+2a+2
c
2.37)
D
—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<
负向)偏差,见表2.10、2.11;
查得△=0.8
c—导料板与最宽条料之间的间隙;
其最小值见表2.12查得
c=0.5mm。
min
代入数据计算,取得条料宽度为
B0
=
79.
10
mm
−0.
8
A=79.9mm。
3.材料利用率的计算:
根据一般的市场供应情况,选950mm×
1500mm×
2.5mm的冷轧钢板。
每块可剪1500mm×
79.1mm规格条料12条,材料剪切利用率达99.9%。
由材料利用率通用计算公式式<
2.41)。
S
S
η=
1×
100
%
=1
×
100
AB
式中
—一个步距内冲裁件的实际面积,mm2;
1
—一个步距内所需毛坯面积;
A—送料步距,mm;
B—条料宽度,mm。
得
4287
η=
100%
==67.0%
80.
9
79.
nA1
一张板料上总的材料利用率
η总=
2.42)
LB
式中n—一张板材上冲裁件的总数目;
A—一个冲裁件的实际面积,mm2;
n—一个进距内的冲裁件数量;
B—板料宽度,mm;
L—板料长度,mm。
228×
4287
1500
950
η=
=68.
6%
由于板料相对较厚,直排材料的利用率相对已经很高了。
2.3.5主要工作零件的尺寸计算
1.落料凸、凹模尺寸的计算
由于落料是一个简单的圆形,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对
简单,精度容易保证,所以采用分别加工。
设计时,需在图纸上分别标
注凸模和凹模刃口尺寸及制造工差。
根据设计原则,落料时以凹模为设计基准。
由式<
2.3)和<
2.4)得
DA
=(Dmax
−x△>
+δA
0
(2.3>
DT
=(Dmax
−x△-Zmin>
0
2.4)
-δT
式中
D、D—落料凹凸模尺寸;
AT
D—落料件的最大基本尺寸;
max
x—磨损系数;
Δ—工件制造公差;
Z—最小合理间隙;
δ、δ—凸、凹模的制造公差。
查表2.4得Z=0.360mmx=0.500查表2.5得δ=0.020mm
minA
δ
=0.030mm
T
Δ=0.74mm
代入数据得
−×
=
(73.