冲孔切边冲压成型工艺及模具设计说明书.docx
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1、1 绪论目前， 我国冲压技术与工业兴旺国家相比还相当的落后， 主要缘由是我国在冲压根底理论及成形工艺、 模具标准化、 模具设计、 模具制造工艺及设备等方面与工业兴旺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兴旺国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和进展趋势1.1.1 国内模具的现状我国模具近年来进展很快， 据不完全统计， 2023 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 50 多万人，2023 年模具行业的进展保持良好势头， 模具企业总体上订单充分， 任务饱满， 2023 年模具产值 530 亿元。 进口模具 18.13 亿 美
2、元， 出口模具 4.91 亿美元， 分别比 2023 年增长 18% 、32.4% 和 45.9% 。进 出口之比 2023 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。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，模具行业构造调整和体制改革步伐加快， 主要表现为： 大型、 周密、 简单、 长寿命中高档模具及模具标准件进展速度快于一般模具产品； 专业模具厂数量增加， 力量提高较快； “ 三资“ 及私营企业进展快速； 国企股份制改造步伐加快等。虽然说
3、我国模具业进展快速，但远远不能适应国民经济进展的需要。我国尚存在以下几方面的缺乏:第一， 体制不顺， 根底薄弱。 “ 三资” 企业虽然已经对中国模具工业的进展起了乐观的推动作用， 私营企业近年来进展较快， 国企改革也在进展之中， 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根底薄弱， 因此， 行业进展还不尽如人意， 特别是总体水平和高技术方面。11其次，开 发力量较差，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， 在市场中常常处于被动地位。 我国每个模具职工平均年制造产值约合 1 万美元， 国外模具工业兴旺国家大多是 15 20 万美元， 有
4、的高达 25 30 万美元， 与之相对的是我国相当一局部模具企业还沿用过去作坊式治理， 真正实现现代化企业治理的企业较少。第三，工 艺装备水平低，且 配套性不好，利 用率低虽 然国内很多企业承受了先进的加工设备， 但总的来看装备水平仍比国外企业落后很多， 特别是设备数控化率和 CAD/CAM 应用掩盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等缘由， 引进设备不配套， 设备与附配件不配套现象格外普遍， 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， 很多模
5、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很多。模具标准化水平低， 标准件使用掩盖率低也对模具质量、 本钱有较大影响， 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、 寿命及本钱， 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 国内模具的进展趋势巨大的
6、市场需求将推动中国模具的工业调整进展。 虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速进展， 但与国外工业兴旺国家相比仍存在较大差距， 尚不能完全满足国民经济高速进展的需求。 将来的十年， 中国模具工业和技术的主要进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） 进展优质模具材料和先进的外表处理技术；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 争论和应用模具的高速测量技术与
7、逆向工程；10 开发的成形工艺和模具。1.2 国外模具的现状和进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、 低本钱、 高精度、 高全都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凹凸， 已成为衡量一个国家制造业水平凹凸的重要标志， 并在很大程度上打算着产品的质量、 效益和产品的开发力量。 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
8、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、 周密、 简单、 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“。 2023 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。2023 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进展， 国外的一些把握和能运用技术
9、的人才如模具构造设计、 模具工艺设计、 高级钳工及企业治理人才， 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制造模具产值约合 1 万美元左右 ，而 国外模具工业兴旺国家大多 15 20 万美元， 有的到达 25 30 万美元。国外先进国家模具标准件使用掩盖率达 70% 以上 ，而 我国才到达 45 2 U 形件工艺性分析名称： 凸圆 U 形件材料： 08 钢厚度： 1mm 生产批量： 大批图 1 工件图2.1 冲压零件的工艺性分析图示零件材料为 08 号钢板，能 够进展一般的冲压加工，市 场上也简洁得到这种材料， 价格适中。外形切边的工艺性： U 形件属于中等尺寸零件， 料厚
10、 1mm ， 外形简单程度一般， 尺寸精度要求一般， 因此可承受落料工艺获得。冲孔的工艺性： 14 的孔， 尺寸精度要求一般， 可承受冲孔。此工件只有外形切边和冲孔两个工序。 图示零件尺寸均为未注公差的一般尺寸， 按惯例取 IT14 级， 符合一般级进冲压的经济精度要求， 模具精度取 IT9 级即可。由以上分析可知， 图示零件具有比较好的冲压工艺性， 适合冲压生产。2.2 冲压工艺方案的选择依据制件的外形分析其冲压工艺方案可以承受以下三种方案： 第一： 先切边， 后冲孔。其次： 先冲孔， 后切边。第三： 同时进展切边， 冲孔。方案比照： 方案一与方案二的设计增加了一套模具， 同时制件的精度不高
11、， 并且本钱也大大增加。 方案三不仅一副模具可以完成， 也提高了制件的精度， 同时也大大降低了制造模具的本钱。综合以上分析， 承受第三种方案进展冲压生产。3 模具构造形式的选择与确定3.1 模具构造形式的选择1） 正倒装构造： 依据上述分析， 本零件的冲压包括切边和落料两个工序， 由于制件的外形要求， 承受正装构造， 即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。2） 定位装置： 本工件在复合模中尺寸是较小的， 又是大批量生产，制件的精度要求不是太高， 又由于制件的特别性， 只须凸凹模与冲孔凸模同时定位就符合要求了。3） 导向方式： 为确保零件的质量及稳定性， 选用导柱、导套导 向。由于已经承受了手工送料
12、方式， 为了提高开敞性和导向均匀性， 承受对角导柱模架。4） 卸料方式： 本模具承受正装构造， 冲孔废料和工件留在凹模孔洞中， 为了简化模具构造， 可以在下模座中开有通槽， 使废料和工件从孔洞中落下。 工件厚度为 1 mm ， 料厚比较薄， 为了简化模具构造和到达牢靠的卸料力， 选用打料快卸料和废料切刀。3.2 冲压力与压力中心的计算， 初选压力机3.2.1 冲裁工序总力的计算由工件构造和前面所定的冲压方案可知， 本工件的冲裁力包括以下局部。冲 35mm 孔的力 P1、 冲 14mm 孔的力 P ，2考虑到模具刃部被磨损、 凸凹模间隙不均匀和波动、 材料力学性能及材料厚度偏差等因素的影响， 实
13、际计算冲裁力时按下面公式：P=KLt 式中P 冲裁力 kN L 冲裁件剪切周边长度 mm t 冲裁件材料厚度 mm 被冲材料的抗剪强度(MPa)K 系数， 一般取 1.3 。上式中抗剪强度 与材料种类和坯料的原始状态有关，可在手册中查询。为 便利计算，可 取材料的 =0.8 P=1.3Lt Lt , 故冲裁力表达式又可表示为：bb式中 被冲材料抗拉强度(MPa) 。 查手册表得 10 钢的b=335MPabP =2 17.5 1 335=41.76kN1P=2 7 2.2 335=16.7kN2工序总力 P=P +P总12=41.76+16.76=58.52kN3.2.2 初选压力机 1 压力
14、机类型的选定。 其依据是所要完成工序的工艺性质， 批量大小， 工件的几何尺寸和精度。 通用压力机适合完成冲裁， 弯曲， 浅拉深等工艺。 对于大型， 较简单的拉深件多承受拉深压力机。 对于批量小， 厚板冲压或工艺力的施力行程较大者多承受液压机。对 于精度 要求不大高的中小型冲压机， 尽量选用开式压力机。 这是由于开式压力机具有三面放开的 操纵空间， 使用便利， 简洁实现机械化， 本钱低。1. 制品工序性质2. 生产纲领3. 工件几何尺寸4. 制件精度5. 工厂条件由以上可知， 该模具选用开式压力机。 2 压 力机吨位的选定。对 于一般的冲孔，落 料和压印工艺，工 作行程较短， 不会消灭标称压力行
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