99_USB接口插件弯曲模具设计 毕业设计.doc
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1、 第 25 页 共 页1 引言本论文是以冲压工艺学基本理论为依据,通过对各种冲压工艺基本运动的分析,提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中,机械运动的基本概念,然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理,指出模具设计中应着重控制到的内容,并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法,并强调在模具设计中,对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。 弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死,凸模下降至与板料接触,并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动,导致板料变形折弯,然后凸、凹模分开,
2、弯曲凹模上的顶杆(或滑块)把弯曲边推出,完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的,为了保证弯曲的质量或生产效率,必须首先控制卸料板的运动,让它先于凸模与板料接触,并且压料力一定要足够,否则弯曲件尺寸精度差,平面度不良;其次,应确保顶杆力足够,以使它顺利地把弯曲件推出,否则弯曲件变形,生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件,应特别注意一点,最好在弯曲运动中,要有一个运动死点,即所有相关结构件能够碰死。 2.冲压过程中机械运动的概述 冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料,利用模具和冲压设备(压力机,又名冲床)对其施加压力,使之产生变形或分离,获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲
3、床,因而决定了冲压过程的主运动是上下运动,另外,还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。 机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式,在冲压过程中都存在,但是各种运动形式的特点不同,对冲压的影响也各不相同。 既然冲压过程存在如此多样的运动,在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制,以达到模具设计的要求;同时,在设计中还应当根据具体情况,灵活运用各种机械运动,以达到产品的要求。 冲压过程的主运动是上下运动,但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等,可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难,成本也较高,
4、但是为了达到产品的形状、尺寸要求,却不失为一种有效的解决方法。 3.冲裁模具中机械运动的控制和运用 冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢,凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离,然后凸、凹模分开,卸料板把工件或废料从凸模上推落,完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的,为了保证冲裁的质量,必须控制卸料板的运动,一定要让它先于凸模与板料接触,并且压料力要足够,否则冲裁件切断面质量差,尺寸精度低,平面度不良,甚至模具寿命减少。 按通常的方法设计落料冲孔模具,往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下,可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的
5、限位块,以使落料冲孔运动完成后,凹模卸料板先把工件从凹模中推出,然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落,这样一来,工件与废料也就自然分开了。 对于一些有局部凸起的较大的冲压件,可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模,同时施加足够的弹簧力,以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的,再继续落料冲孔运动,往往可以减少一个工步的模具,降低成本。 有些冲孔模具的冲孔数量很多,需要很大冲压力,对冲压生产不利,甚至无足够吨位的冲床,有一个简单的方法,是采用不同长度的24批冲头,在冲压时让冲孔运动分时进行,可以有效地减小冲裁力。 对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔(例如对侧弯曲上两孔
6、的同心度等)的冲压件,如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的,必须设计斜楔结构,在弯曲后再冲孔,利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的,也可以采用类似的结构设计。 4.弯曲模具中机械运动的控制和运用 弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死,凸模下降至与板料接触,并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动,导致板料变形折弯,然后凸、凹模分开,弯曲凹模上的顶杆(或滑块)把弯曲边推出,完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的,为了保证弯曲的质量或生产效率,必须首先控制卸料板的运动,让它先于凸模与板料接触,并且压料力一定要足够,否则弯曲件尺寸精度差
7、,平面度不良;其次,应确保顶杆力足够,以使它顺利地把弯曲件推出,否则弯曲件变形,生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件,应特别注意一点,最好在弯曲运动中,要有一个运动死点,即所有相关结构件能够碰死。 有些工件弯曲形状较奇特,或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落,这时,往往需要用到斜楔结构或转销结构,例如,采用斜楔结构,可以完成小于90度或回钩式弯曲,采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。 值得一提的是,对于有些外壳件,如电脑软驱外壳,因其弯曲边较长,弯头与板料间的滑动,在弯曲时,很容易擦出毛屑,材料镀锌层脱落,频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛,提高其光洁度和耐磨性;或者在弯曲
8、冲头R角处嵌入滚轴,把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动,由于滚动比滑动的摩擦力小得多,所以不容易擦伤工件。1.1 研究设计任务 学生应充分研究设计任务书,了解产品用途,并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的,必须征询指导教师的意见后进行改进。在初明确设计 要求的基础上,可按以下步骤进行冲压总体方案的论证。 第一步,酝酿冲压工序安排的初步方案,并画出各步的冲压工序草图; 第二步,通过工序安排计算及冷冲压模具结构图册等技术资料,验证各步的冲压成型方案是否可行,构画该道工序的模具结构草图。 第三步,构画其它模具的结构草图,进一步推敲上述冲压工序安排方案是否合理可行
9、。 第四步,冲压工序安排方案经指导教师过目后,即可正式绘制各步的冲压工序图,并着手按照“设计任务书”上的要求进行课程设计。 1.2 资料及工具准备 课程设计开始前必须预先准备好冷冲模国家标准、模具设计与制造简明手册、冷冲压模具结构图册等技术资料,及图板、图纸、绘图仪器等工具。也可将课程设计全部或部分工作安排在计算机上用Auto CAD等软件来完成,相应地需事前调试设备及软件、准备好打印用纸及墨盒等材料。 1.3 设计步骤 冲压模课程设计按以下几个步骤进行。 (1)拟定冲压工序安排方案、画出冲压工序图、画出待设计模具的排样图(阶段考核比例为15%) (2)计算冲裁力、确定模具压力中心、计算凹模周
10、界、确定待设计模具的有关结构要素、选用模具典型组合等,初选压力机吨位(25%); (3)确定压力机吨位(5%); (4)设计及绘制模具装配图(25%); (5)设计及绘制模具零件图(25%); (6)按规定格式编制设计说明书(5%); (7)课程设计面批后或答辩(建议对总成绩在10%的范围内适度调整)。 1.4 明确考核要求 根据以上6个阶段应该形成的阶段设计成果实施各阶段的质量及考核,从而形成各阶段的考核成绩。其中课程设计面批或答辩不仅有助与当面指出学生的各类设计错例,也是课程设计考核的重要手段。最终的考核成绩在6个阶段考核成绩的基础上,由指导教师结合考勤记录及面批或答辩记录对总成绩在10%
11、左右的范围内适度调整。2 我国模具工业基本状况简介 我国模具工业近年来发展很快,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。 2004年模具行业还显现另外两个特点,一是各地政府对模具工业的发展进一步关注。许多地方政府进一步认识到模具工业对发展制造业的重要意义,因此加强
12、了模具工业园区的建设。已有的园区进一步扩大,如宁波余姚、宁海和苏州昆山等模具园区都有所扩大;新的模具工业园区正在加紧建设,如重庆、大连、深圳市等已建立模具园区;另外沈阳、西安、成都、上海、宁波北仑、浙江黄岩等地都在积极筹备建立模具园区,以利带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展,有些高科园内模具企业已占有相当的份量,像天津高新区就有40多家模具企业。 二是外资及社会投资模具产业增长显著。许多地方加强了吸引外资及合资投入模具工业的工作,特别是在高新技术园区和工业园区,外资、合资模具企业进一步增加,如苏州昆山模具园区,60%以上是外资企业。大连模具园区到日本、韩国招商。而有些地区高科技园内模具企
13、业已占有相当的份量,像天津高新区有40多家模具企业。由于汽车产业发展的拉动,社会投资模具产业有所加强,如五粮液集团投资5亿元建立汽车模具生产厂,比亚迪公司投资2亿元建立了北京汽车模具公司,等等。 落后和差距主要表现在下列几方面 (1)总量供不应求、产品结构不够合理。 其中中低档模具供过于求,中高档模具自配率严重不足,大量进口。国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例不足30%,国外在50%以上。 (2)企业组织结构都不够合理。 我国模具生产厂点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,国外70%以上是商品模具;专业模具厂也大多数是大而全 、小而全的组织形式,国
14、外模具企业是大而专、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。 (3) 工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低,技术结构、模具产品水平比国际水平低许多。而模具生产周期却要比国际水平长许多。 产品水平低主要表现在对后续使用模具制造制件的工艺(如冲压工艺)理解上,在模具设计上;在加工中精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上等。现代模具行业是技术密集型、资
15、金密集型的产业,由于模具行业是微利行业,因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少,至使科技进步的步伐跟不上模具市场的需要。虽然国内许多企业已引进了不少国外先进设备,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。由于体制和资金等方面原因,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,开发能力较差,科研开发及技术攻关方面投入太少。不重视产品开发,在市场经济中常处于被动地位。 (4)技术人才严重不足,经济效益欠佳。随着时代的进步和技术的发展,能掌握和运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计异常短缺,高级钳工及企业
16、管理人才也非常紧缺。我国模具企业技术人员比例低,水平也较低,我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右,国外模具工业发达国家大多1520万美元,有的达到 2530万美元。我国模具企业大都微利,缺乏后劲。 (5)与国际水平相比,模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现,管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式,真正实现现代化企业管理的还不多。信息化、数字化管理在模具企业应用现在刚刚开始。 (6)专业化、标准化、商品化的程度低,协作差。 please contact Q 3053703061 give you perfect drawings由于长期以来受大而全
17、小而全影响,模具专业化生产水平低,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40%左右,其余为自产自用。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, 模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,特别是对模具制造周期有很大影响。 20年来我国模具制造水平有了很大的提高,模具的CAD/ CAM已很普遍,CAM/CAPP也在积极推广。如今我国生产的模具精度已达到微米级,与20年前相比,模具寿命提高了几十倍,模具生产周期缩短了约3/4,模具的标准件使用覆盖率从几乎是零,达到45%左右。 20年来我国模具人才的培养也
18、上了一个很大的台阶。20年前我国大专院校都没有设立模具专业的,而如今,已有六、七十所大专院校设立了模具专业。中国模协在全国建有38个模具人才培训基地,CIMATRON也是中国模协的人才培训基地之一,自然肩负着软件的推广、软件的二次开发及人才培训工作。 上述情况正是我们模具行业和模具相关行业要一同努力,使之发展的领域,在这里,我们要感谢CIMATRON软件对中国模具行业的贡献,希望CIMATRON中国公司进一步在模具软件的开发、普及和培训人才方面,与中国模具企业一同发展。当前,我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下,用户对模具制造的要求是“交货期短”、“精度高”、“质
19、量好”、“价格低”。模具技术的发展应该与这些要求相适应。 模具CAD/CAM/CAE技术,是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。现在,全面普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟。随着微机软件的发展和进步,技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中,应抓住机遇,重点扶持国产模具软件的开发和应用;加大技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。有条件的企业应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作,即开展企业信息化工程,可从CAPPPDMCIMSVR,逐步深化和提高。用于模具设计制造的计算机
20、软件,将向智能化、集成化方向发展。 快速原型制造(RPM)及相关技术将得到更好的发展 快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的,是一种全新的制造技术,是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想,根据零件CAD模型,快速自动完成复杂的三维实体(模型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术,被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。 RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)、叠层实体制(LOM)、激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)、熔融沉积成形
21、(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法,获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模,具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点,从模具的概念设计到制造完成,仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此,快速制模技术与快速原型制造技术的结合,将是传统快速制模技术进一步深入发展的方向。用RPM技术制造出原型后,或用实物,使用旋转铸造(用热硬化橡胶做模具)可快速、低成本地制造小批量零件,发展前景很好。 RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题,使
22、该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统,具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。 (7)高速铣削加工将得到更广泛的应用 国外近年来发展的高速铣削加工,主轴转速可达40000-100000r/min,快速进给速度可达到30-40r/min,加速度可达1g,换刀时间可提高到1-2s。这样就大幅度提高了加工效率,并可获得Ram的加工表面粗糙度。另外,还可加工硬度达60HRC的模块,形成了对电火花成形加工的挑战。高速切削加工与传统切削加工相比还具有温升低(加工工件只升高3)、热变形小等优点。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。高速
23、铣削必须与相应的软件、加工工艺、刀具及其夹紧头相配合。高速铣削加工技术的发展,促进了模具加工技术的发展,特别是对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。 模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用 高速扫描机和模具扫描系统,已在我国200多家模具厂点得到应用,取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,用雷尼绍的SP2-1扫描测头实现快速数据采集,采集的数据通过软件可自动生成各种不同数控系统的加工程序及不同格式的CAD数据,用于模具制造业的“逆向工程”。高速
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