灯罩冲压成形工艺及模具设计

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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;
6. 出件方式
本模具采用倒装结构,工件留在落料凹模孔洞中,应在凹模孔设置推件块推出。
2.5主要工作零部件设计
2.5.1主要零件尺寸计算
由表查得冲裁模刃口双面间隙 。
1.落料刃口尺寸的计算
的凹模的制造公差由表查得 。
由于 。故采用凹模与凸模配合加工方法。因数由表查得 。
按凹模尺寸配制,其双面间隙为 。
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。
2.冲孔刃口尺寸的计算
对于 的凸凹模的制造公差有表查得:

由于 故采用凸模与凹模配合加工方法。因数由表查得 。则
按凸模尺寸配制,其双面间隙为 。其工件结构尺寸如图所示:
D凹按凸模尺寸配制
3.拉深工作部分尺寸的计算
拉伸凸模和凹模的单边间隙可按表中式 计算, ,故 。由于拉深工件的公差为 级,故凸凹模的制造公差可采用 级的精度,查表得 ,按下式可计算凸模、凹模的尺寸及公差:
公称压力:630KN
滑块行程:130mm
最大闭和高度:360mm
封闭高度调节量:80mm
工作台尺寸:480mm×710mm
模柄孔尺寸:Φ50m源自文库×80mm
2.7模具的总体设计及装配
1、19 橡胶 2、限位钉 3、下模座 4、15 顶杆 5、凸凹模 6、下顶块 7、镶拼凸模 8、镶拼凹模 9、凸凹模 10、上固定板 11、上垫板 12、上模座 13、模柄 14、打杆 16、冲孔凸模 17、盖板 18、导套 20、上顶块 21、导柱 22、卸料板 23、凹模 24、下固定板 25、下垫板
可拟订出以下三种工艺方案。
方案一:用简单模分四次加工,即落料——拉深——冲孔——翻边。
方案二:落料拉深冲孔复合模,再翻边。
方案三:落料冲孔级进模,再拉深,再翻边。
采用方案一,生产率低,工件的累计误差大,操作不方便,由于该工件为中批量生产,方案二和方案三更具有优越性。但复合模模具的行位精度和尺寸精度容易保证,且生产率也高。尽管模具结构比较复杂但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难。级进模虽生产率也高,但零件的冲裁精度稍差。欲保证冲压件的行位精度,需要在模具上设置导正销导正,故模具制造、安装较复合模复杂。
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。
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。
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%.
2.落料冲孔拉深复合模
2.1冲压工件的工艺分析
工件名称:灯罩
生产批量:中批量
材料:08钢
厚度:1mm
对固定套翻边件进行分析可知, 处有内孔翻边成形,翻边前应预冲孔, 是圆筒件拉深件直径,经计算可一次拉深成形。工序安排为落料,拉深,冲孔,翻边等该工件。
2.2 工艺方案确定
该零件所需的基本冲压工序为落料、冲孔、拉深、翻边。
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。
通过对上述三种方按的分析比较,该零件采用方案二最佳。
故应采用两副模具来完成。
第一副模具为落料拉深冲孔复合模,
第二副模具为单工序翻边模。
2.3 必要的工艺计算
2.3.1 毛坯尺寸计算
由最终制件从翻边算起,毛坯的预冲孔直径计算。由文献[7]公式可知
根据等面积原则,用解析法求该零件的毛坯直径。首先将零件分为圆、圆环两个简单的几何体。
2.送料方式的确定
因是大批量生产,采用手动送料方式。
3.定位装置的确定
因该制件采用的是倒装复合模,所以直接用挡料销和导料销即可。
4.导向方式的选择
为确保零件的质量及稳定性,选用导柱、导套导向。由于该零件导尺寸不大,且精度要求不是太高,所以宜采用后侧导柱模架。
5. 卸料、压料方式
本模具采用倒装结构,卡于凸凹模上的废料可由卸料板推出,而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽,使废料从孔洞中落下。顶件压边装置安装在下模妨碍了冲孔废料的排出。
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。
对于 ,
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、拉深过程中始终在一个稳定的压力之下,从而改善了毛坯的稳定性,避免材料在切向压力的作用下产生起皱的可能。上、下卸料均采用橡胶作为弹性元件,其高度和断面面积在模具装配时按模具空间大小确定。
2.6冲压设备的选用
根据公称压力来选取压力机参照手册适用压力型号为J23-63,其主要参数如下:
由于受 开式压力机工作台孔的限制,该模具的顶件压边装置安装在下模妨碍了冲孔废料的排出。为了保证冲孔凹模与落料凹模的同心度要求,将冲孔凸模与落料凹模用螺栓连接在一起,并与固定板成 的过度配合,这样给拆卸、装配带来了方便。
——拉深件直径, ;
——材料厚度;
——材料的强度极限( ),查手册σb= ;
——修正因数。
拉伸系数 。
查表得修正因数

4.压边力的计算
压边力用 计算,
式中: ——压边圈面积;
——单位压边力,由表查得 ;
压边力则为
5.卸料力的计算
式中
——卸料力系数;查手册知
则卸料力为:
6.推件力的计算:
按式 计算
式中 ——推件力因数,查表得 ;
——卡在凹模内的工件数,查[7]得n=2;
则推件力为
故工序总力:
2.3.4压力中心的确定
由于该零件是中心对称图形,故压力中心位于零件轮廓图形的几何中心上。
2.4模具总体结构设计
2.4.1 模具类型设计
经分析,应采用复合模结构。
2.4.2 模具具体结构设计
1.正倒装结构的确定
根据上述分析,采用倒装复合模具可直接利用压力机的打杆装置进行推件,卸料可靠,便于操作。
—进距, 。
得:
2.3.3计算工序压力
1.落料力的计算
式中 —落料力;
—冲裁件剪切周边长度 ;
—冲裁件材料厚度 ;
—被冲材料的抗剪强度 ;
—系数,一般取 。
落料力为:
2.冲孔力的计算
式中 ——工件内轮廓周长( )

3.拉深力计算
由于零件为浅拉深,可按有压边圈的圆筒形件近似计算。按下式计算:
式中 ——拉深力( );
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。
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
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。
落料凹模、凸凹模、冲孔凸模、冲孔凹模、镶拼凸模、凹模材料均采用 ,热处理硬度为 。
卸料板、上顶块、下顶块、垫板、固定板材料均采用45钢。
该模具将成形部分作成镶拼凹模8和镶拼凸模7,这样当冲裁刃口变钝后,只要将刃口部分按常规重新修磨一下,然后将镶拼件旋转一个角度后,将反面磨去刃磨量即可装入在使用。
下顶块6除了起到压边的作用,另外当工件拉深到下顶块触到下固定板24时,下顶块就起了限位的作用,当上模回程时,拉深有了一个校正的过程。
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。
该工件的模具结构如图,主要由上¸下模座,落料凹模、凸凹模、冲孔凸模、冲孔凹模、镶拼凸模、镶拼凹模、上、下顶块,卸料板等零件组成。
根据主要工作部分尺寸结构参照有关资料,可选取I级精度的后侧导柱模架,
即:
上模座: ; ( )
下模座: ; ( )
导柱: ; ( )
导套: 。( )
导柱、导套渗碳深度为0.8~1.2mm.硬度为 。
则毛坯展开尺寸
查表得拉伸的修边余量
则毛坯的直径 。
2.3.2排样
该工件排样根据落料工序设计。考虑操作方便及模具结构简单,故采用单排排样设计。由表查得搭边值 采用双排挡料销挡料。则:条料宽 条料的进距 。
则冲裁单件材料的利用率可按下式计算,即
式中 —一个冲裁件的面积, ;
—一个进距内的冲裁件数量;
—条料宽度, ;
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