车锁前壳体冲压工艺与模具设计

车锁前壳体冲压工艺与模具设计内容摘要：

求一点也不低于发达国家。 但另一方面，我国生产这些商品所需 模具的工作母机即模具加工设备的制造水准，从总体上来说还是比较低的。 这就出现了一个奇怪的现象，这些年我国模具生产所需的先进加工设备、制造软件及切削刀具进口越来越多。 去年，我国机床进口约 60 亿美元，其中用于模具生产的就占十分之一；去年我国模具生产所需超硬质合金和陶瓷等超硬刀具销售额约 12 亿元，其中 90%依赖进口。 随着计算机软件的发展和进步， CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。 可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与 此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。 因此，大力发展模具工业可以促进我国更快的走向工业化国家。 发展趋势 (1)推 广 CAD/CAM/CAE 技术：模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。 随着微机软件发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 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。 计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术 资源重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工：国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。 (3)模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描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，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的 ―逆向工程 ‖。 (4)电火花铣削加工。 (5)提高模具标准化程度：我国模具标 准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。 国外发达国家一般为 80%左右。 3 (6)优质材料及先进表面处理技术：选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。 因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的 45%以上。 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20% ～ 30%。 因此，选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。 对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。 模具钢品种规格多样化、产品精细化 、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。 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、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上。 生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面。 在模具寿命上，合理选择模具材料是非常重要的。 压力容器作为冲压模具的产品之一，其分析标准一定要与国际相符合。 为此，国内较有实力的压力容器制造厂为了使生产的压力容器产品能顺利进入国际市场 ,陆续取得 ASME认证证书。 模具制造产业是制造产业之 一，而制造产业标志着一个国家的综合国力及技术水平。 因此大力发展模具制造产业是国家经济建设中所必须计划到的。 本次设计车锁前壳体模具虽然不能为整个行业做出什么贡献，但我希望能够通过本次的设计制作有所体会和认识，发现一些问题，提供一些有用的资料。 2 工件的工艺性分析 工艺分析 拉深件的工艺性是指拉深件对拉深工艺的适应性。 在一般情况下，对拉深件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。 良好的拉深工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。 该零件为车锁前壳体，属 中批量生产，且其形状相对复杂、不规则、设计合理排样、减小废料。 且选用冷轧板， 厚度为 1mm， 厚度保证了足够的强度和刚度，该材料由于在常温下轧制，不产生氧化铁皮，因此，冷板表面质量好，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板 ，属于深拉延产品及形状较复杂产品 的钢材，故 此工件的形状满足拉深工件的要求，可用拉深工序加工。 工件除了拉深工序外还有冲孔、切边工序，各工序间有相互尺寸关系。 工件图如 21 所示。 4 图 21 制件图 工艺方案确定 分析下表 2—21 得 ，采用：单工序模具结构简单， 制造成本低 ， 只需要一道工序一副模具才能完成 ， 易于加工和模具的维修，适用于中小批量或试制件。 复合模要在一副模具中完成几道冲压工序， 模具寿命长，故障时间短，效率高，可获得尺寸范围广。 该工件有拉深、冲阶梯孔、切边多道工序无法在复合模完成。 级进模即使结构复杂价格昂贵，但级进模有自动送料和自动出件等装置，适于制件的大批量生产，生产率高，冲制件质量可靠、稳定。 虽然可以完成拉深、冲孔、侧切、切边等多道工序，效率比单工序模更高，但是级进模设计复杂，适于大批量生产，不适合该件中小批量的要求。 从批量 、精度、设计难度等方面考虑，通过分析对上述三种方案的比较，用单工序模最佳。 工艺方案及顺序如下图 22： 图 2— 2 工艺方案 落料 拉深 冲孔 切边 冲孔 5 工艺方案比较 查文献 [1]如表 21 所示： 表 2— 1 冲压工艺方案 项目 单工序模 级进模 复合模 无导柱 有导柱 冲压精度 低 较低 较高，相当于IT10~IT13 高，相当于 IT8~IT11 制件平整程度 不平整 一般 不平整，有时要校平 因压料较好，制件平整 制件最大尺寸和材料厚度 不受限制 300mm 以下厚度达 6mm 尺寸〈 250mm 厚度在~6 之间 尺 寸〈 300mm 厚度常在 ~3mm 冲模制造的难度程度及价格 容易、价格低 导柱、导套的装配采用先进工艺后不难 简单形状制件的级进模比复合模具制造难度低，价格亦低 形状复杂的制件用复合模比级进模制造难度低，相对价格低 生产率 低 较低 可用自动送料出料装置，效率较高 工序组合后效率高 使用高速冲床的可能性 只能单冲不能连冲 有自动送料装置可以连冲，但速度不能太高 使用于高速冲床高达 400 次 /分以上 由于有弹性缓冲器，不宜用高速，不宜连冲 材料要求 可用边角料 条料要求不严格 条料或卷料要求严格 除用条料外，小件可用边角料，但生产率低 生产安全性 不安全 手在冲模过程区不安全 比较安全 手在冲模工作区不安全，要有安全装置 冲模安装调整与操作 调整麻烦操作不便 安装、调整较容易、操作方便 安装、调整较容易，操作简单 安装、调整比级进模更容易，操作简单 展料与实体图 由于该工件尺寸复杂，繁琐，不易计算，为方便展料先画出其实体图，如图 23，24 所示： 6 图 2— 3 实体图 1 图 2— 4 实体图 2 7 将如图所示实体图 ，用 dynaform进行展料、分析，得到如 图 25 所示坯料。 图 2— 5 毛坯图 3 带凸缘筒形件的确定 工艺计算 修边 余量确定 一般拉深件，在拉深成形后，工件口或凸缘周边不齐，必须进行修边以达到工作的要求。 因此，在按照工件图样计算毛坯尺寸时，必须加上修边余量后再计算。 计算可查文献（ 7）表 22。 此件可分为两部分，一部分为筒形件，其修边余量 △ h 需按 h/d（ h 为拉深的深度， d 为制件的直径）即 h/d=10/（ 1172） = △ h= 另一部分为带凸缘的矩形拉深件，其修边余量 △ B 需按 Bf/B 的值来确定，矩形宽边的凸缘尺寸为 4， Bf=31+4=35mm Bf/B=35/31= △ B= 8 表 2— 2 带凸缘圆筒形拉深件的修边余量 δ 拉深次数确定 非旋转体类工件总的拉深系数为周长比 m总 =l/L= =度值 t/D 100%=%，可查表知极限拉深系数 m 1=，由于 m总 =m1=，故工件可一次拉深成形。 工位布置及排样设计 查文献 [2],单工序模拉深按材料变形区与条料分离情况分为：整条料拉深和条料切槽或切口拉深。 整条料拉深，虽可节省材料，但在拉深过程中条料边缘易折弯起皱，影响冲压过程的顺利进行。 切槽拉深虽然 边缘不起皱，但使条料缩小，所以采用切口拉深才是最佳方案。 一方面有利于拉深成形，另一方面是防止条料边缘产生褶皱，使冲压顺利进行。 工位安排顺序：落料 ——拉深（一次成形） ——冲孔 ——切边 ——冲孔 排样原则： (1)提高材料利用率 n，对冲裁件来说，由于产量适中，冲压的生产率高，所以材料费用常会占冲件总成本的 60%以上，材料利用率是一项很重要的经济指标。 要提高材料利用率，就必须减少废料面积。 冲裁过程中所产生的废料可分为结构废料与工艺废料两种。 结构废料是工件的形状决定的，而工艺废料则是由冲压方式或与排样方式所决定的。 (2)使工人操作方便、安全、减轻工人的劳动强度 .条料在冲裁过程中翻动要少，在材料利用率相同或相近时应尽可能选条料宽、进距小的排样方法。 (3)使模具结构简单、模具寿命较长。 9 带料宽度和步距按以下两公式计算： B=d+2n2 =2+2=320mm P=d + n1=140mm n2 n1 查表 排样图如下 31： 图 31 排样。