反射器冲压工艺及模具设计

反射器冲压工艺及模具设计内容摘要：

日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。 通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。 “十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼 出售图纸 有意联系 315437529 7 2 零件分析 与设计方案的确定 反射器是汽车、摩托车车灯的零部件之一，其种类繁多、形状各异。 本设计是对其中一种进行成型工艺的分析及其模具设计。 零件形状、尺寸及相关要求如下： 材料： 08钢 厚度： 批量：大批量生产 图 2— 1 反射器 零件的工艺分析 冲裁工件的工艺性，是指冲裁工件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁 工艺的要求。 冲裁工件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。 一般情况下，对冲裁工件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。 良好的冲裁件工艺性应能满足 出售图纸 有意联系 315437529 8 材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁工件的制造成本。 下面从以下几个方面对反射器的工艺性进行分析： 冲裁件的精度 该冲压零件图只标注有基本尺寸，未注公差，因此精度等级按 IT14 级。 由于冲裁件的精度要求不高，故可采用普通模具和一般 的冲压工艺方法制得。 冲裁件的形状 该冲裁件形状为圆形，根据与之相关零件的形状及与其他相关零件的装配要求，形状设计合理，且有利于排样时材料的经济性要求。 冲裁件的尺寸 不同形状和尺寸的冲裁件，有不同的工艺要求。 对于冲裁件，要求外形简单对称，最好是圆弧和直线组成，应避免冲裁件上过长的悬臂梁和狭槽，其宽度要大于两倍的料厚，即 b2t,一般情况下，冲裁件外形不能有尖角，应采用 r,这样有利于模具制造和提高模具寿命。 冲裁时，为防止凸模折断或压弯。 冲孔尺寸不能太小，用一般冲孔可以冲压的最小 孔径其值不宜过小。 本冲压件的尺寸值大小合理，无微孔、窄槽，符合冲压加工工艺要求，易于制得。 冲压工艺方案分析确定 确定冲压工序 冲压工序的分类 由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其冲压方法多种多样。 但概括起来可以分为分离工序和变形工序两大类。 分离工序是将冲压件和毛坯沿一定的轮廓相互分离；变形工序是在材料不产生破坏的前提下使毛坯发生塑性变形，成为所需要的形状和尺寸的制件。 冷冲压可分为四个基本工序： 1）冲裁 包括：落料、冲孔、切边、剖切和切断 ； 2）弯曲 包括：压弯和卷边； 3）拉深 包括：变薄拉深、反向拉深； 4）成形 包括：起伏成形、翻边、缩口、胀形和校形； 经分析，本零件需要通过以下工序完成 落料，拉深，起伏成形，冲孔，切边，校形 出售图纸 有意联系 315437529 9 拟定冲压工艺方案 根据冲压工序，拟定以下几种冲压工艺方案： 方案一：落料、冲孔、拉深、压形、切边、校形等工序复合一次成型。 方案二：落料、冲孔复合，拉深，压形切边工序复合。 方案三：落料拉深工序复合，压形、冲孔、切边工序复合。 方 案四：落料、拉深工序复合，压形、校形，然后冲孔、切边工序复合。 冲压工艺方案分析 方案一 经分析如果采用各工序复合一次成型，模具结构相当复杂，实现困难，卸料取件不易实现，安全性能差且制件难以满足尺寸要求，因此不宜采用此方案。 方案二 经分析落料冲孔工序复合后，拉深前工件定位困难并且孔的形状尺寸容易发生改变，孔的位置也难以保证，因此不宜采用。 方案三 采用两套复合模。 落料拉深后，卸料取件方便安全。 但压形和冲孔同时进行，会使孔的尺寸发生改变，因此不宜采用此方案。 方案四 落料拉深后，卸料取件 安全，但由于先落料后拉深，拉深后凸缘宽度尺寸和凸缘表面质量不易保证。 压形和校形工序复合，能得到较好的表面质量。 冲孔和切边工序复合，可保证孔的尺寸与冲压件的外形尺寸。 确定冲压工艺方案 经分析方案四相对比较合理。 具体方案如下： 工序一 落料拉深复合工序。 落料后毛坯尺寸应留有修边余量，经计算拉深工序可一次拉成。 故该工序可行。 该工序完成后保证圆筒内直径Φ 280mm 和拉深高度尺寸 66mm. 工序二 压形、校形复合工序。 完成后保证该件的成形尺寸。 工序三 冲孔、切边工 序复合。 完成后保证孔的直径尺寸Φ 20mm 和凸缘的尺寸Φ 309mm. 工序简图如下图： 毛坯： ： 工序一： 出售图纸 有意联系 315437529 10 工序二 : 工序三 : 图 22 冲压工序图 出售图纸 有意联系 315437529 11 工件毛坯尺寸计算 确定毛坯尺寸的依据 在拉深中 ,拉深件毛坯形状和尺寸是以冲件形状和尺寸为基础 ,确定毛坯形状和尺寸的依据 : 体积不变原则 拉深前和拉深后材料的体积不变 .对于不变薄拉深 ,假设变形中材料厚度不变 ,则拉深前毛坯的表面积与拉深后工件的表面积认为近似相等 . 相似原理毛坯的形状一般与工件截面形状相似 .如工件的横断面是圆形的、椭圆形的、长方形的 ,则拉深前毛坯的形状基本上也是圆形的、椭圆形的、长方形的 ,并且毛坯的周边必须制成光滑曲线 ,急剧的转折 . 确定毛坯尺寸 确定修边余量 凸缘直径 =309250 凸缘的相对直径 ddt ==  查表 31得有凸缘圆筒形拉深件的修边余量Δ R=6mm 表 31 凸缘直径 d 凸缘的相对直径 ddt 以下 25 2550 50100 100150 150200 200250 250 根据表 31 旋转体拉深零件坯料直径计算公式 D= 2224 rdd  4d = 3 2 1 m m62309R2d t  8 m 2  H== 所以 坯料直径 D= 8 143 2 1 2  = 175668  420mm 查表 32常用旋转体拉深零件坯料直径计算公式 出售图纸 有意联系 315437529 12 表 32 序号 零件形状 坯料直径 D 1 当 r=R 时 2224 rdd  排样和裁板方式的经济计算 排样设计基本内容 冲裁件在板、条等材料的布置方法称为排样。 排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 在企业中能节省企业生产 过程中的成本。 因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。 毛坯排样，以确定毛坯在条料上的截取方式，设计搭边，载体等．并定出步距。 冲裁件大批量生产成本中，毛坯材料费用占 60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。 衡量排样经济性、合理性的指标材料的利用率。 其计算公式如下： 一个单位进距内的材料的利用率为： %100 bhnA 式中 A —— 冲裁件面积； N —— 一个进距内冲件个数； B —— 条料 宽度； H —— 进距。 一张板料上总的材料的利用率为： %10 0 BLNA 式中 N —— 一张板料冲件总数目； L —— 板材长度。 条料、带料和板料的利用率  比一个进距内的利用率  低。 其原因是条料和带料有料头和料尾的影响，另外用板材剪成条料还有料边的影响。 要提高材料的利用率就必须减少废料面积。 冲裁过程中分为两种废料即结构废料和工艺废料。 结构废料一般不能改 变，而工艺废料却可改变，它主要取决于冲压方式和排样方式。 出售图纸 有意联系 315437529 13 排样的方法 1)有废料排样 沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。 冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。 2)少废料排样 沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。 受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 3)无废料排样 冲件与冲件之间或冲件与条料 侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。 冲件的质量和模具寿命更差，但材料利用率最高。 当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。 采 用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。 但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。 同时，由于模具单边受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。 为此，排样时必须统筹兼顾、全面考虑。 在此设计中，采用有废料直排排样方式 搭边 —— 分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品零件的薄弱部位和外形的重要位，放在不注目的位置。 排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。 有公差要求的边和使用过程中有滑动配合要求的边应一次冲切，不宜分段，以免误差积累。 外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。 刃口分解应考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。 条料排样的搭边值一般与工件形状、工件厚度 t 等有关，多工位连续模的搭边比单工序模的搭边稍微大一些。 表 33 列出连续模的搭边值，可以按排样图上的步距 P和条料宽度 W 的比值查表确定。 表 33 WP 材料宽度 mmW 边距 mmA 工件间距 mmB 标准 最小 标准 最小 时 25 75 150 t t 时 25 75 150 t 2t 出售图纸 有意联系 315437529 14 搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。 此外，还应保持条料与一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线进行，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。 搭边值要合理选择，如果过大，材料利用率低；过小，利用率虽高，却很难起到搭边的作用，在冲裁中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入模具间隙中，损毁模具刃口，降低模具寿命。 影 响搭边值大小的因素主要有：材料的力学性能，材料的厚度，工件形状和尺寸，排样的方式以及送料和挡料方式。 料宽 料宽 —— 排样方式和搭边值确定后，即确定条料或宽料的宽度及进距。 条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板间送进，并于导板间有一定的间隙。 因此 在确定料宽时，要考虑到模具的结构中，是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构确定不同的料宽。 为此，确定裁体形式与毛坯定位方式，并设计定位销直径，数量及布置。 根据经验以及《冲压工艺学》 P25 表 211 可确定搭边值和料宽具体尺寸本设计中排样相关设计 : 根据零件形状，采取直排样，并确定搭边值。 两工件间搭边： a ＝ 4mm ； 工件边缘搭边： a1 ＝ 3mm ； 进 距： h ＝ 424mm ； 条料宽度 ： b ＝ 426mm ； 冲裁件的面积： A ＝ 2102π 102π =138160mm2 一个进距内的材料的利用率： %%100426424 1381601%100  bhnA 通过对制件的分析，最终的排样设计如图： 出售图纸。