防护罩零件落料拉深冲孔复合模设计

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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。
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。
1.3.2yesh-5-6防护罩模具设计的进度
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 防护罩Biblioteka Baidu艺的分析
2.1防护罩工艺分析
原始资料:如图所示
材 料:B-1.5/08F
厚 度: 1.5mm
此工件为凸缘圆筒形工件,要求外形尺寸,没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求,可采用拉深工序加工。工件四角有四个圆孔,可采用冲孔工序加工。工件边缘是由圆弧围成,可采用切边工序加工。
1.3 yzs-5-6防护罩模具设计与制造方面
1.3.1 yzs-5-6防护罩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。
其工作部分结构尺寸如图所示:
图2-3
2.冲孔刃口尺寸计算:
对于孔 的凸、凹模的制造公差查表的 mm。
由于 > ,故采用凸模和凹模配合加工方法。查表得 mm。则:
按凹模尺寸配合,其双面间隙为0.07~0.1mm。
其工作部分结构尺寸如图所示:
图2-4
3. 拉深工作部分尺寸计算:
拉深凹模和凸模的 单边间隙可按式Z/2=1t计算,Z/2=1.5mm。
图2-1 制件图
工件底部圆角半径r=(3~5)t=9mm,外形尺寸为 mm,由于没有公差等级标注,所以可以按未标公差等级处理。 220mm的公差等级为IT15级,满足拉深工序对工件公差等级的要求。四角的四个φ9mm的圆孔由于没公差等级标注,所以可以按未标注公差等级处理。工件的四边由于没有公差等级标注,所以可以采用一般切边处理。
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
1.下顶块采用橡胶作为弹性元件,计算橡胶的自由高度:
式中 =(72+1.5+5)mm=78.5mm

取 =300mm
计算橡胶的装配高度为:
取 =260mm。
橡胶的断面面积,在模具装配时按模具空间大小确定。
3 模具的结构设计
3.1 模具工作部分的计算
3.1.1 拉深模的间隙
深间隙对拉深过程有较大的影响。它不仅影响拉深件的质量与尺寸精度,而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利进行。因此,应该综合考虑各种影响因素,选取适当的拉深间隙值,既可保证工件的要求,又能使拉深顺利进行。
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。
模具的落料凹模、凸凹模、冲孔凹模、冲孔凸模及镶拼凸、凹模的工作关系 。
对于工件未注公差可按IT14计算。
查表得,冲裁模刃口双面间隙 , 。
1.落料刃口尺寸计算:
由 mm的凸、凹模的制造公差查表得 mm, mm.
由于 > ,故采用凸模和凹模配合加工方法。查表得 mm。则:
按凹模尺寸配合,其双面间隙为0.07~0.1mm。
2.2.6 计算工序压力
1.落料力计算 按式:
查表得:
则落料力:
2.卸料力计算:
查表得:
则卸料力为:
3.冲孔力计算:
式中:
则冲孔力为:
4.推件力计算:
式中:
则推件力为:
5.拉深力计算 由于该工件为浅拉深,故可按有压边圈的圆筒行件近似计算。按式: .
式中查表得:
由拉深因数:
查表得修正因数:
则:
6.压边力 压边力:
本模具的拉深间隙查表得出:
Z3/2=t=1.5mm
3.1.2 拉深模的圆角半径
凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些,这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力,工件不易被拉裂,极限拉深因数会变小些;凹模的圆角半径也可以选大些,这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些,拉深力也会减小,极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大,过大的圆角半径,就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积,板料悬空面积增大,容易产生失稳起皱。
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。
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。
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。
2.2.2计算毛坯尺寸
根据制件的工艺分析,知道制件是个简单的圆筒形拉深件。所以它的工件根据表面积相等原则,用解析法求该零件的毛坯直径D。首先将该零件分成圆、圆环和边缘三个简单的几何体.
图2-2
查表得它们的面积公式分别为:
20.9307×
则毛坯展开尺寸:
取从表中查得拉深的修边余量 则毛坯的:
取:
2.2.3 排样
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。
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%.
式中 :
查表得:
则:
故总压力为:
2.2.7冲压机的选择
对于浅拉深可按 ,估算公称压力选取压力机。选用公称压力为4000的开式双柱固定压力机。其主要参数为:
公称压力:4000kN
滑块行程:200mm
封闭高度调节量:150mm
工作台尺寸:900mm×1400mm
模柄尺寸:φ100mm×120mm
2.2.8 主要工作部分尺寸计算
该工件排样根据落料工序设计。考虑操作方便几模具结构简单,故做单排排样设计。查表得搭边值 ,采用双派挡料销挡料。则:
条料宽:
条料进距为:
冲裁单件材料的利用率:
排样如图:
图2-3
2.2.4 确定是否用压边圈
相对厚度 ,查表得,需要采用压边圈。拉深时一般采用平面压边装置。
2.2.5 拉深次数的确定
采用查表法。根据 和工件相对高度 ,查表得 。
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。
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;
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:
由于拉深工件的公差为IT12级,故凸凹模的制造公差可采用IT10级精度,查表可得: mm
可求得拉深凸凹模尺寸及公差如表:
工作尺寸
其工作部分结构尺寸如图所示:
图2-5
2.2.9 弹性元件的设计和计算:
为了得到较平整的工件,此模具采用弹压式卸料结构,使条料在落料,拉深过程中始终处于一个稳定的压力之下,从而改善了毛坯的稳定性,避免材料在切向应力的作用下起皱的可能。
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。
2.2防护罩工艺计算和工艺方案
拉深件的工艺计算是防护罩工艺设计中的一个重要环节,本制件的工艺计算属于最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定工序件的尺寸等。为了避免设计拉深模时出现尺寸错误,可以画出圆筒形拉深件的工序图。
2.2.1 工艺方案的确定
该工序需要三个:拉深、冲孔、切边。因此,本制件的工艺方案就是:拉深 冲孔 切边。
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