添杆弯曲模具设计.doc
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1、2、目录1封面02目录13序言23、1中国模具行业的发展现状23、2中国模具行业存在问题和主要差距23、3中国模具行业发展展望34设计具体内容44、1零件的工艺性分析44、2弯曲零件工艺方案的拟定(选择弯曲基本工序、工序组合及顺序安排)54、3确定毛坯形状、尺寸和弯曲回弹及展开长度的计算64、4弯曲力计算、弯曲时压力机压力的确定、压力机的选择84、4、1弯曲力的计算84、4、2弯曲时压力机压力的确定94、4、3压力机的选择104、5确定模具类型与结构型式104、5、1模具类型的确定104、5、2模具结构型式的确定104、6模具工作零件尺寸及公差的计算114、6、1凸模圆角半径114、6、2凹模
2、圆角半径114、6、3凹模深度124、6、4凹、凸模的间隙134、7模具其它零件的选用、设计以及必要的计算134、7、1凸模外形尺寸的确定134、7、2选择模架并确定其他冲模零件尺寸134、7、3凹模与压料版基本结构参数的确定144、7、4凹、凸模固定零件的选用154、7、5模柄参数大小的确定154、7、6弹簧参数大小的确定164、7、7连接上、下模座、垫板、凹、凸模固定板的螺钉和定位销钉的选用164、8压力机技术参数的校核184、9模具工作原理与使用注意事项185参考资料196附录3、序言3、1中国模具行业的发展现状模具是制造业的重要工艺基础,在我国,模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早
3、就开始制造模具和使用模具,但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期,中国模具工业才驶入发展的快车道。近年,不仅国有模具企业有了很大发展,三资企业、乡镇(个体)模具企业的发展也相当迅速。虽然中国模具工业发展迅速,但与需求相比,显然供不应求,其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面,中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力,今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面,主要是企业结构向专业化调整,产品结构向着中高档模具发展,向进出口结构的改进,中高档汽车覆
4、盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年,模具行业结构调整和体制改革步伐加大,主要表现在,大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量及其生产能力增加;“三资”及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江,江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。3、2中国模具行业存在问题和主要差距虽
5、然我国模具总量目前已达到相当规模,模具水平也有很大提高,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面:1、总量供不应求。国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求,中高档模具自配率只有50%左右。2、企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理。我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间(分厂),自产自配比例高达60%左右,而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式,而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%,而国外在50%以上。20
6、04年,模具进出口之比为3.7?1,进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元,为世界模具净进口量最大的国家。3、模具产品水平大大低于国际水平,生产周期却高于国际水平。产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。4、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1520万美元,有的高达2530万美元,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。3、3中国模具行业发展展望目前,我国经济仍处于高速发展阶
7、段,国际上经济全球化发展趋势日趋明显,这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面,国内模具市场将继续高速发展,另一方面,模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此,放眼未来,国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好,预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展,我国不但会成为模具大国,而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间,中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高,而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科
8、,是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展,模具产品的技术含量不断提高,模具制造周期不断缩短,模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展,模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有:1、建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术,提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平。2、建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合,提高模具加工的自动化水平与生产效率。3、模具生产企业的信息化管理技术。例如PDM(产品数据管理
9、)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。4、高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。5、提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。6、先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。7、原材料在模具中成形的仿真技术。8、先进的模具加工和专有设备的研究与开发。9、模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。10、模具及其制品的检测技术。11、优质、新
10、型模具材料的研究与开发及其正确应用。12、模具生产企业的现代化管理技术。4、设计具体内容4、1零件的工艺性分析弯曲件:零件简图如图(1)所示:零件介绍:本零件为薄板弯曲零件添杆,有三个通孔。现需要设计一个弯曲零件末端的模具,实现工件自动弯曲冲压,到达零件设计要求。生产批量:大批量材 料:LY12材料厚度:1.0mm制件精度:IT13级图(1)该制件形状简单,尺寸不大,厚度不大,一般批量,属普通弯曲件,但有几点应注意:(1)弯曲处的长度为8mm且有要求44mm,在设计模具时必须保证这点。(2)使工件转动顺利, 保证弯曲均匀。(3)有一定的批量,应重视模具材料和结构的选择,保证一定的模具寿命。(4
11、)加工该工件时, 通孔的定位是个关键问题因此在设计模具时既要保证定位元件的精度, 又必须考虑提高生产效率和操作安全。4、2弯曲零件工艺方案的拟定(选择弯曲基本工序、工序组合及顺序安排)在弯曲工艺性分析的基础上,根据零件的特点确定弯曲工艺方案。确定工艺方案首先要考虑的问题是确定弯曲的工序数,弯曲工序的组合以及弯曲工序顺序的安排。通过弯曲零件的工艺性分析,我们可以知道该制件只包括弯曲工序,而且坯件上有三个通孔尺寸要求高,只需加工零件末端,由此可确定该弯曲的工艺方案:定位弯曲弹出工件。该方案只需要一副模具,生产率很高,但零件的弯曲精度稍差。欲保证冲压件的形位精度,需要在模具上设置精确的定位机构,故模
12、具制造、安装都比较复杂。4、3确定毛坯形状、尺寸和弯曲回弹及展开长度的计算毛坯形状如下图(2):图(2)尺寸如下图(3):图(3)弯曲回弹:对于的V形自有弯曲,回弹角可查表(1)得。表(1)零件材料为LY12,2,=1mm,得=。自由弯曲时的凸模弯曲角和凸模圆角半径当相对弯曲半径5时,卸载后弯曲件圆角半径的变化是很小的,可以不予考虑,而只修正弯曲角。当弯曲件弯曲角时,取凸模角度,其中为弯曲角为90度时的回弹角。校正弯曲时的凸模弯曲角和凸模圆角半径。对V形弯曲件进行校正弯曲时,一般都比较小,可以不考虑弯曲半径的回弹,弯曲角的回弹量也比较小。校正弯曲的回弹角可参考表初步确定,并考虑弯曲过程中其他影
13、响因素适当修正,再试模后最后修正。弯曲角,校正弯曲的回弹角为0.0434-0.36。表(2)展开长度:圆角半径的弯曲件这类弯曲件的毛坯展开长度一般根据弯曲前后体积相等的原则,考虑到弯曲圆角变形区以及相邻直边部分的变薄等因素,采用表经过修正的公式进行计算。图(4)此零件为单角弯曲,展开长度的计算公式为,以大孔的圆心为定位基准,(44-1)+8+0.4*1=51.4mm展开宽度:通常板料弯曲中绝大部分属宽板弯曲,沿宽度方向的应变。4、4弯曲力计算、弯曲时压力机压力的确定、压力机的选择4、4、1弯曲力的计算弯曲力是工艺计算和压力机选择以及模具设计的重要依据。但由于受到材料的性能、工作形状尺寸、板材厚
14、度、弯曲方式、模具结构、模具间隙和模具工作表面质量等因素的影响。理论分析的方法很难精准计算。在生产实际中,通常根据板料的机械性能以及厚度、宽度,按照经验公式进行计算。计算得到的弯曲力均匀弯曲过程中可能出现的最大弯曲力数值,以便于压力机的选择。自由弯曲时的弯曲力V形弯曲件 冲压行程结束时,不经受校正时的自由弯曲力,N;弯曲件的宽度,零件为4mm;弯曲件的厚度,零件为1mm;内圆弯曲半径(等于凸模圆角半径),零件为4mm;弯曲材料的抗拉强度,零件为320Mpa;安全系数,一般取1.3。所以,=0.6*1.3*4*1*320/(4+1)=199.68 N校正弯曲时的弯曲力校正弯曲是在自由弯曲阶段后进
15、一步对贴合于凸凹模表面的弯曲件进行挤压,其弯曲力比自由弯曲力大得多,而且两个力并非同时存在。因此,校正弯曲时只需计算校正弯曲力。一般按照各种材料单位面积所需校正弯曲力进行估算,即校正力,N;单位面积上的校正力,零件为30Mpa,其值见表;弯曲件被校正部分的投影面积32;所以,=30*32=960n N4、4、2弯曲时压力机压力的确定确定压力机的额定压力不仅要考虑能完成弯曲加工,而且要注意防止压力机过载。由于前述计算所得的弯曲力均为弯曲过程中可能出现的最大弯曲力数值,即短时间内出现的峰值,如果压力机的额定压力等于或略大于该计算值,并不能保证在整个弯曲过程中压力机不过载。因此,在确定压力机的压力时
16、,应预留出较大的安全范围。自由弯曲时,总的冲压工艺压力F总为=+一般情况下,压力机的公称压力应大于或等于冲压总工艺力的1.3倍,可以去压力机的压力为=1.3(+)=1.3(1.3)=337.5 N校正弯曲时,由于校正弯曲力远大于自由弯曲力、顶件力和压料力,因此和可以忽略不计,主要考虑校正弯曲力。值得注意的是,在一般机械压力机上,校正弯曲力对压力机滑块下止点的位置非常敏感,下止点位置的微小变化将引起校正弯曲力的急剧变化。同时,板料厚度的波动和校正力也有很大的关系。所以,为保险起见,可取压力机的压力为=2*960=1920 N4、4、3压力机的选择选用自动弯曲机机械折弯机。接近行程下部能力130K
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- 弯曲 模具设计