b体育官方网站登录:冲压模具设计实例教程pdf
栏目: 行业动态 发布时间:2024-04-16 08:10:39 来源:b体育官网注册网址 作者:b体育网页版登录

  冲压模具毕业设计 1. 绪论 1.1冲压的概念、特点及应用 冲压是利用安装在冲压设备 (主要是压力机)上的模具对材料施加压力, 使 其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件(俗称冲压或冲压件)的一种 压力加工 方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工,且主要采用板 料来加工成所需 零件,所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或 塑性加工的主要方法之 一,隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具,简称冲模。冲模是将材料(金属或非 金属) 批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要,没有符合 要求的冲模, 批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模,先进的冲压工艺 就无法实现。冲压工 艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素, 只有它们相互结合才能得 出冲压件。 与机械加工及塑性加工的方法相比, 冲压加工无论在技术方面还是经济 方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 (1) 冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化与自动化。这是因 为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工,普通压力机的行程次数为每分钟可 达几十次,高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上,而且每次冲压行程就 可能得到 一个冲件。 2 ()冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度,且一般不破坏冲压件的表面质 , , , , 量 而模具的寿命一般较长 所以冲压的质量稳定 互换性好 具有“一模 一样” 的特征。 3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件,如小到钟表的秒表,大 到汽车 纵梁、覆盖件等,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚 度均较高。 4 ()冲压一般没有切屑碎料生成,材料的消耗较少,且不需加热设备,因 而是一 种省料,节能的加工方法,冲压件的成本较低。 但是,冲压加工所使用的模具一般具有专用性,有时一个复杂零件需要数 套模具才 能加工成形, 且模具 制造的精度高, 技术要求高, 是技术密集形产品。 所以,只有 在冲压件生产批量较大的情况下,冲压加工的优点才能充分体现, 从而获得较好的经济 效益。 冲压地、在现代工业生产中,尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多 的工业部 门越来越多地采用冲压法加工产品零部件,如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、 航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中,冲压件所占 的比重都相当的大,少则 60% 90% = 以上,多则 以上。不少过去用锻造 铸造和切 削加工方法制造的零件,现在大 多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因 此可以说,如果生产中不谅采用冲压工 艺,许多工业部门要提高生产效率和产 品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代 等都是难以实现 的。 1.2 冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多,各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相 同,因而 生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来,可分为分离 工序和成形工序两 大类;分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定 形状、尺寸和断面质量的冲 压(俗称冲裁件)的工序;成形工序是指使坯料在 不破裂的条件下产生塑性变形而获得 一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序,按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种 基本工 序,每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中,当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时,若 用分散的 单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集 中的方案,即把两 种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成,称为组合 的方法不同,又可将其分为 - - 复合 级进和复合 级进三种组合方式。 复合冲压 —— 在压力机的一次工作行程中,在模具的同一工位上同时完成两 种或两 种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压 —— 在压力机上的一次工作行程中,按照一定的顺序在同一模具的 不同工 位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 - 复合 级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和 成形模 等;按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何 种类型的冲模, 都可看成是由上模和下模两部分 组成,上模被固定在压力机工作台或垫板上,是冲模的 固定部分。工作时,坯 料在下模面上通过定位零件定位,压力机滑块带动上模下压,在 模具工作零件 (即凸模、凹模)的作用下坯料便产生分离或塑性变形,从而获得所需形状 与 尺寸的冲件。上模回升时,模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上 卸下或 推、顶出来,以便进行下一次冲压循环。 1.3 冲压技术的现状及发展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,许多新技术、新工艺、新 设备、新 材料不断涌现,因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现 和发展方向如下。 (1).冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前,国内外对冲压成形理论的 研究非 常重视,在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形 规律研究及坯料 与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别 是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善,近年来国内外已 开始应用 塑性成形过程的计算机模拟技术,即利用有限元( FEM)等有值分析 方法模拟金属的塑性成形过程,根据分析结果,设计人员可预测某一工艺方案 成形的可 行性及可能出现的质量问题,并通过在计算机上选择修改相关参数, 可实现工艺及模具 的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用,也缩短了制模 具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各 种压新工 艺,也是冲压技术的发展方向之一。目前,国内外相继涌现出精密冲 压工艺、软模成形 工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、 经济的冲压新工艺。其 中,精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法,它扩大了 冲压加工范围,目前精密冲裁加 工零件的厚度可达 25mm,精度可达IT16~17级; 用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或 凹模的软模成形工艺,能加工出用普通 加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件,在特 定生产条件下具有明显的经 济效果;采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形 状复杂、批量小、 强度高和精度要求较高的板料零件,具有很重要的实用意义;利用金属 材料的 超塑性进行超塑成形,可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序,这对于 加工 形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性;无模多点成形工序是用高度 可调的凸模群体 代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术,我国已自主 设计制造了具有国际领先水 平的无模多点成形设备,解决了多点压机成形法, 从而可随意改变变形路径与受力状态,提 高了材料的成形极限,同时利用反复 成形技术可消除材料内残余应力,实现无回弹成形。 无模多点成形系统以 CAD/CAM/CAE 技术为主要手段,能快速经济地实现三维曲面的自动 (2.) . , 化成形。 冲模是实现冲压生产的基本条件 在冲模的设计制造上 目前正朝着以下 : , 两方 面发展 一方面 为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要,冲 模 正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展,与此相比适应的 新型模具材 料及其热处理技术,各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床 和检测设备以及模具 CAD/CAM技术也在迅速发展;另一方面,为了适应产品 更新换代和试制或小批量生产的 需要,锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板 冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲 模及其制造技术也得到了迅速发展。 精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现 代冲模的 50 2 技术水平。目前, 个工位以上的级进模进距精度可达到 微米,多 功能级进模不仅 可以完成冲压全过程,还可完成焊接、装配等工序。我国已能 自行设计制造出达到国际 水平的精度达 2 ~5微米,进距精度2~3微米,总寿 1 命达 亿次。我国主要汽车模具企业,已能生产成套轿车覆盖件模具,在设计 制造方 法、手段方面已基本达到了国际水平,但在制造方法手段方面已基本达 到了国际水平, 模具结构、功能方面也接近国际水平,但在制造质量、精度、 制造周期和成本方面与国 外相比还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动 化技术等 先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具 制造技术。其中高 速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削 及抛光技术、数控测量等代 表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但 具有加工速度高以及良好的加工精度 15000~40000r/min), 10 和表面质量(主轴转速一般为 加工精度一般可达 微米,最好 Ra 1 3 的表面粗糙度 微米), 而且与传统切削加工相比具有温升低(工件只升高 摄氏 w 度)、切削力小,因而 可加工热敏材料和刚性差的零件,合理选择刀具和切削用量还可 实现硬材料 60HRC ( )加工;电火花铣削加工(又称电火花创成加工)是以高速旋转的简 单管状电 极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造昂贵的 成形电极,如日 本三菱公司生产的 EDSCAN8E 电火花铣削加工机床,配置有电 极损耗自动补偿系统、 CAD/CAM 集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统, 体现 了当今电火花加工机床的技术水平;慢走丝线切割技术的发展水平已相当 高,功能也相 当完善,自动化程度已达到无人看管运行的程度,目前切割速度 已达到300mm/min,加 2 1.5 Ra=01~0.2 ; 工精度可达士 微米,表面粗糙度达 微米 精度磨削及抛光已开始使用 数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹 坐标磨床及自动抛光等先进设备和技 ; , 术 模具加工过程中的检测技术也取得了很 大的发展 现在三坐标测量机除了能高精度 地测量复杂曲面的数据外 ,其良好的 温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤,使得 现场自动 化检测成为可能。此外,激光快速成形技术( RPM )与树脂浇注技术 在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后, 通过陶 瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清 华大学开发研制 的“ M-RPMS-H 型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识 产权的世界惟一拥有两种 快速成形工艺(分层实体制造 SSM 和熔融挤压成形 MEM )的系统,它基于“模块化技 术集成”之概念而设计和制造,具有较好的 价格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工的主模型为基础,采用瑞 士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应 用在国产轿车试制和小批量生 产开辟了新的途径。 (3) 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的 基本条件,高精度、高寿命、 高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。 为了满足大批量高速 生产的需要,目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着 多工位、多 功能、高速和数控方向发展,加之机械乃至机器人的大量使用,使冲压生产 效 率得到大幅度提高,各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。 如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后,在计算机程序控制下便可依次完成四 边弯曲, 从而大幅度提高精度和生产率;在高速自动压力机上冲压电机定转子 冲片时,一分钟可 冲几百片,并能自动叠成定、转子铁芯,生产效率比普通压 力机提高几十倍,材料利用 97% 250KN 2000 /min 率高达 ;公称压力为 的高速压力机的滑 块行程次数已达 次 以 2000KN CNC 上。在多功能压力机方面,日本田公司生产的 “冲压中心”采用 控。