落料拉伸冲孔复合模具设计.doc

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26-3--1-第1章绪论在现代工业生产中,模具是生产各种产品的重要工艺装备。它是以其特定的形状通过一定方式将原材料加工成为零件。采用模具成形方法生产零件,具有优质、高效、省料、低本钱等优点,因此在国民经济各个部门,尤其是在机械制造、汽车、家用电器、仪器仪表、石油化工、轻工产品等工业部门得到了极其广泛的应用[1]。据统计,利用模具制造的零件,在汽车、飞机、电机电器、仪器仪表等机电产品中占70%;在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上;在手表、洗衣机、电冰箱等轻工产品中占85%以上。经过几十年的开展,我国的冲压模具总量位居世界第三位,加工技术装备根本已与世界先进水平同时。以汽车覆盖件为代表的大型、复杂、精密冲压模[2]。用CAD/CAM/CAE软件进行三维设计和模拟,靠高速、精密的加工设备生产,用新型研磨或抛光代替传统的手工研磨抛光,提高模具质量。这些都代表了冲压模具开展的趋势[3]。中国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大开展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产大屏幕彩电塑壳注射模具、大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具,精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了奉献。进入21世纪,在经济全球化的新形势下,随着资本、技术和劳动力市场的重新整合,中国装备制造业在参加WTO以后,将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中,无论哪一行业的工程装备,都越来越多采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低本钱的迫切要求。随着工业开展,工业产品的品种、数量越来越多;对产品质量和外观的要求,更是日趋精美。由于每副模具是特定产品零件生产用的专用工装,因此,模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸及其精度,外表质量要求及成型工艺条件的变化而变化的。所以每副模具都必须进行创造性的设计,工业生产中普遍采用模具成形工艺方法,以提高产品的生产率和质量。一般压力机加工,一台普通压力机设计每分钟可生产零件几件到几十件,高速压力机的生产率已到达每分钟数百件甚至上千件。显而易见,模具作为一种专用的工艺装备,在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。-2--3--1-,对模具里的板料施加压力,使其生产别离或变形,从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。冲压加工的对象一般为金属板料、薄壁管、薄型材等,板厚方向变形一般不侧重考虑,因此也称为板料冲压,并且通常是在室温状态下进行,所以也称为冷冲压[8]。冲压模具是指在冲压加工中,将材料〔金属或非金属〕加工成零件〔或半成品〕的一种特殊工艺装备,俗称冲模在冲压零件的生产中,合理的冲压成形工艺、先进的模具,高效的冲压设备是必不可少的三要素。如图1-1所示。图1-〔1〕冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生别离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。〔2〕弯曲模使板料毛坯或其它坯料沿着直线产品弯曲变形,从而获得一定角度和姓张的工件模具。〔3〕拉深模是把板料毛坯制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。〔4〕成形模是将毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等[9]。2、根据工序合程度分类〔1〕单工序模在压力机的一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。〔2〕复合模只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。-2--3--1-〔3〕级进模〔也称为连续模〕在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一次行程中,在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。,做出工艺分析案,计算出工艺参数,设计模具的总体装配图,从而提高了理论分析能力和解决实际问题的独立工作能力。主要内容具体可以分为以下几个局部:1、对落料拉深冲孔复合模进行工艺设计和结构设计[10]。2、主要工作局部尺寸的计算。3、主要工艺参数的计算。4、模具的工作总体设计及装配。5、设计出模具总装配图。随着科学的飞速开展,冲压模具在各行业中有着较广泛的应用,其组成零件中标准件占有很大比重。而很多冲压制件都是系列化产品,它们的模具节哦故相同或相似而尺寸不仅相同,在设计过程中,设计人员需要反复查阅手册以确定模具零部件的标准外形与尺寸,重复设计的工作量很大。由于产品的功能、结构日趋复杂,新产品的更新换代周期不断缩短,设计环节在产品的整个生命周期中占据了越来越重要的地位。国外的模具制造企业,广泛使用先进的高精度、高速度、专业化加工装备,如日本丰田汽车模具公司拥有构造面加工数控铣床39台套、型面加工高速五轴五面铣床15台套、其它新型一体化专门加工设备6台套。加工工艺方法包括等高线加工、最大长度顺向走刀加工等,。同时,可以实现内凹圆角清根、外凸圆角加工到-2--5--8--4-位等,因而可以控制模具配合的不等距间隙、最大可能的缩小型面误差,实现模面的精细加工。日本、韩国、新加坡、德国、荷兰、美国及我国台湾、香港地区的独资、合资企业很多,民营模具企业很不少;苏州兰佩铸造、远轻模具等企业主要生产汽车发动机及轮毂等部件压铸模和铸模,昆山中大模架等企业专业生产各种大型模架、模具导向件、模具弹簧等标准件[11]。国内的许多模具企业通过引进先进的加工装备,硬件上与国际水平的差距正在快速缩小:上海的汽车模具企业,近年来通过大量购置先进的五轴高速加工机床、大型龙门加工中心和五轴联动数控高速铣床、数控车或复合加工机床、先进的大型测量和调试设备及多轴数控激光切割机等。一汽模具公司已经拥有五轴高速数控铣床等大型高速加工设备;东风汽车模具公司拥有高速的数控铣床。目前,资产过亿,拥有龙门加工中心10台以上的大型汽车模具企业已经到达10多家。外国人都惊呼:怎么两年之间中国大陆的汽车模具规模、数量和制造能力会有如此大的变化。我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平,总体上比国际先进水平低许多,而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品质量水平低主要表现在精度、外表粗糙度、寿命及模具的复杂程度上;生产工艺水平低那么主要表现在加工工艺,加工装备等方面。冲压模具加工工艺和装备对提高加工效率、确保模具精度、缩短交货周期有重要影响[12]。过去的中国冲压模具行业,车、刨、铣、磨等传统普通机床和电火花线切割机床,曾经在绝大数冲压模具企业使用。采用加工冲压模具时,通常需要对模具零件反复装夹和定位,因而加工生产效率低。模具产品质量差。模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备、具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用与汽车,机械、航天、航空、轻共、电子、电器、仪表等行业。2024年中国模具工业产值到达610亿元,增长率保持在25%的高水平,行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。目前我国大局部模具企业采用的仍然是传统的设计方法,特别四中小型模具企业,设计人员进行着大量的重复性劳动,在通用零件和标准件的设计过程中,不得不屡次重复查阅设计手册,造成模具设计周期长、效率低、耗资大的现状,这也就影响了企业的市场竞争力[13]。本课题变压器开关压圈,冲压该零件时,普遍采用落料、拉深、冲孔三道工序,生产效率低,本钱也高,为此,设计了冲压该零件的落料、拉深、冲孔复合模,是原三道工序合三为一,大大提高了生产效率[14]。-5--8--4-第2章复合模具总体方案的分析与确定本课题的研究对象是变压器开关压圈,材料为08F,,是形状规那么的旋转体零件大批量生产。变压器开关压圈如图2-1所示。:如下列图生产批量:大批量材料:08钢料厚:-1所示(a)工件简图(b)工件实图图2-1工件的简图和实体图图2-1所示为变压器开关压圈,材料为08F,,是形状规那么的旋转体零件,大批量生产。-1可见,该工件的加工涉及到落料、拉伸、冲孔三种工序内容。根据变形特点,对于带孔的拉深件,尤其是Φ20孔到直壁的距离较近,一般应先拉深后冲孔。(1)落料拉深工艺分析此工件为无凸缘圆筒形,工件,要求内形尺寸,没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求,可用拉深工序加工。第3章主要的工艺参数计算-11--10--6-工件底部圆角半径r=,大于拉深凸模圆角半径r凸=4~6mm,满足拉深对圆角半径的要求。尺寸Φ60mm,按公差表查得为IT14级,满足拉深工序对工件公差等级的要求。〔2〕冲孔工艺分析对于所冲孔Φ20mm,按表2-1查得,一般冲孔模对该种材料以冲压的最小孔径为d≥t,t=,因而Φ20孔符合工艺要求。,其根本工序有落料、拉深和切边。现拟定以下几种工艺方案:方案一:先落料,后拉深,冲孔,采用单工序模生产。方案二:落料拉深冲孔复合冲压,采用复合模生产。方案三:落料、拉深级进冲压,冲孔,采用级进模生产。方案分析:方案一模具结构较为简单,但需要三副模具和两道工序,本钱高,生产效率低,难以满足大量生产的生产要求。方案二只需要一副模具,减少了工序数量,工件的精度及生产效率都比较高,但模具制造时有一定的困难。方案三也只需要一副模具,生产的制件精度不如复合模生产精度高,模具本身制造也有一定的难度,生产效率不如复合模高,并且生产过程中需要克服工件的精确定位问题。通过对上述三种方案的综合比较,并且考虑模具的制造精度及制件的精度,该冲压工艺方案选用方案二较优。本工件首先需要落料,制成直径D=76mm的圆片,然后D=76mm的原板料为毛坯进行拉深,拉深成为内径为Φ60mm、,最后按h=。根据以上工艺分析,为了提高生产效率,该零件的加工采用落料、拉深和冲孔复合、一次成型的方式[15]。-8--7--1工件图所示。h=〔8-〕mm=,d=〔60++〕mm=,取62mm。工件的相对高度h/d==。根据相对高度从表4-1中查得修边余量Δh=1mm。表3-1无凸缘圆筒行拉深件的修边余量〔mm〕工件高度h工件的相对高度h/d>->->->-4≤10>10-20>20-50>50-100>100-150>150-200>200-250>:D=(d2+4dH--)1/2〔3-1〕将d=62mm,H=h+Δh=+1mm=,r=〔+〕mm=,即得毛坯的直径为:D=[622+4×62×-××62-×]1/2=76mm〔3-2〕:冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样是提高材料利用率、降低本钱,保证冲件质量及模具寿命的有效措施。在排样时应考虑如下原那么。冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。同一零件可以采用不同的排样形式,排样方式不同,材料利用率不同。大批量生产时,在冲裁件的本钱中,材料费用一般占第3章主要的工艺参数计算-11-