v型弯曲零件模具设计说明书

毕业设计说明书题 目 专 业班 级学生姓名指导教师2013 年 11 月 20 日关键词：靠板、工艺性分析、冲裁工艺方案确定、模具结构的确定、有关工序与设计的计算、模具零部件的选用、模具总装图的绘制、零件图的绘制目录第一章 绪论11.1 课题的来源、目的、意义21.2 课题的主要内容和工作方法31.3 解决的重点问题和创新4第二章 零件的工艺性分析52.1 冲裁件的结构与尺寸62.2 冲裁件的精度72.3 冲裁件的材料8第三章 冲压模设计93.1 冲裁工艺方案的确定93.2 模具总体结构方案103.3 排样设计与计算113.4 冲压力及压力中心计算123.5 模具工作零件的设计133.6 标准零件的选用14第四章 模具零件的制造与装配.154.1 凸模制造工艺.16- 3 -4.2 凹模制造工艺.174.3 模具装配工艺.18第四章 小结19第五章 结果与建议20附：打印标准样式（一）一律按毕业论文（毕业设计）封面大小要求交计算机打印稿。（二）字号、字体要求：论文题目 黑体 一号“内容提要” “关键词”字样 黑体 三号摘要正文 宋体小四号关键词 宋体小四号论文正文第一层次（章）题序和标题 小二号黑体字第二层次（节）题序和标题 小三号黑体字第三层次（条）题序和标题 四号黑体字第四层次正文 宋（或楷）体小四号（英文用新罗马体 12 号）论文页面设置注意装订线，页码一律用号居中标明。第三层次（条）题序和标题 四号黑体字第四层次正文 宋（或楷）体小四号（英文用新罗马体 12 号）论文页面设置注意装订线，页码一律用号居中标明。第一章 绪论1.1 课题的来源、目的、意义该课题是从 3 栋教学楼刘金铁老师按两个人一组从毕业设计课题处随机抽取出的一个课题，零件（靠板）结构形式已用图纸表达。该课题要求首先分析零件的工艺性然后做出工艺方案的确定，再确定模具的总体结构方案,进行有关工艺与设计的计算，最后确定模具的零部件结构，绘制出总装图和零件图。 通过本次毕业设计，对所学知识的综合应用能力进行了强有力的检验：1培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风。- 4 -2培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能。3培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，运用国家标准、手册、资料等工具书进行模具相关设计计算的能力、编写技术文件等独立工作能力。4培养学生熟悉工厂设计流程，为从事相关工作奠定基础。同时本人的自学能力与解决实际问题的能力得到锻炼与提高。1.2 课题的主要内容和工作方法课题的主要内容包括零件的工艺性分析、冲裁工艺方案的确定，模具总体结构方案的确定,进行有关工艺与设计的计算，模具零部件的设计与选用，模具总装图和零件图的绘制。 工作方法就是自己回顾所学到的设计思路方法，在草稿本子上面按照相关思路拟写并校验设计过程 ；遇到困难时自己到图书馆借书，或上网搜索解决方法或与指导老师、科任老师讨论研究再给出有效准确合理的解决方法。1.3 解决的重点问题和创新在设计此模具的过程中，主要遇到的问题就是如何将冲孔、落料、弯曲三个工序进行组合，即确定模具的类型，到底是设计成级进模，还是复合模。其次就是总装图和零件图的绘制，该过程因为零件数目较多且模具结构本身相对较为复杂，故本人决定多花时间在画图上面，争取画好图纸。本副模具的创新之处就在于将冲孔、落料、弯曲三个工序安排在一副模具上面完成，工序高度集中，生产效率最高，省去了把工序分开在不同的模具中来加工的繁琐，极大地减小了零件的误差，确保了零件的尺寸和精度，适用于大中批量生产。第 2 章 零件的工艺性分析2.1 冲裁件的结构与尺寸- 5 -零件图如上截屏图中所示。根据冲压模具及设备第五章第四节弯曲件的展开尺寸计算可得：r/t=6/4=1.50.5，z 则由该书第 215 面 r/t0.5 的弯曲件着一种情况计算可求得坯料的总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即：l z=l1+l2+*( /180)*=42+42+3.14*(90/180)*(6+2)=84+4*3.14=96.56mm。则可得工件平面图（工件在冲裁完成后的情形）如下：- 6 -此冲裁件有冲孔、落料、弯曲三个工序，厚度为 4mm，有 4 哥直径为 15的圆孔，结构并不复杂，孔与孔、孔与工件边界之间的最小壁厚大于 8mm。冲件满足冲裁的加工要求。相对弯曲半径 r/t=1.50.5，回弹量不大。但工件结构不对称（参见课本第 210 面，由于弯曲件坯料形状不对称，弯曲时坯料的两边与凹模接触的宽度不相等，是坯料样宽度大的一边偏移） ，故弯曲时要解决好坯料的偏移问题。工件的弯曲部位是 R6 的圆弧，按图中标注的尺寸可算出圆心角为 90 度，故按 90 度设计模具。2.2 冲裁件的精度冲件上的 750.5 接近于 IT11 级，零件尺寸公差无特殊要求，其他尺寸按IT14 级。用普通冲裁即可达到该精度要求。而 750.5 的尺寸不受弯曲的影响，一次“V”弯曲亦可达到精度要求。2.3 冲裁件的材料为 20 钢，由课本第 29 面表 2-3 可知，20 钢为碳素结构钢，20 钢（以退火的）抗剪强度 =275392Mpa，抗拉强度 b=353500Mpa，屈服点s=245Mpa，断后伸长率 10=25%，弹性模量 E=206Mpa 此材料具有良好的弹性和塑形，具有良好的冲压性能。故可知此零件的冲压工艺性能良好，便于冲压成形。但应当注意适当控制弯曲时的回弹，并避免弯曲时划伤零件表面。第 3 章 冲压模设计3.1 冲裁工艺方案的确定（1）方案的种类：该零件包括冲孔、落料、弯曲三个基本工序，可有以下几种方案：方案一：.分解成一个一个的工序，依冲孔、落料、弯曲的顺序在不同的模具上完成加工，用单工序模生产。.分解工序，但将冲孔和落料两个工序组合在一起，在一副模具上加- 7 -工，然后才弯曲，有以下两种情况：用一副冲孔落料级进模和一副单工序弯曲模加工；用一副冲孔落料复合模和一副单工序弯曲模加工；用一副冲孔单工序模和一副落料弯曲模加工。方案二：.采用级进模加工，按照冲孔、落料、弯曲的顺序在不同的工位上加工；. 采用级进模加工，先冲孔落料复合加工，后弯曲；.采用级进模加工，先冲孔，后落料弯曲加工。方案三：采用复合模加工，冲孔、落料、弯曲在同一工位上面完成加工。方案的比较：方案二虽然采用工序集中，可以同时完成多道工序，生产效率较高，所需的模具数量、设备数量、操作人员数量、车间面积较少，省去了半成品的转运和存储，能够实现自动送料，由于将工序分散在不同的工位上，不存在复合模“最小壁厚”问题，模具强度较高，寿命较长，且回弹也较为容易控制，但是缺点就是模具结构很复杂，制造精度高，周期长，成本高，维护困难，并且由于将供需分散在不同的工位上，定位积累误差会影响工件的精度，且对用料的要求较高。方案三结构紧凑，一套模具能够完成若干工序，大大减少模具和只能用的冲压设备的数量，减少了操作人员和周转时间，提高高了生产率；由于在同一工位上同时完成几个工序，避免了重复定位，保证了位置精度；对用料没有级进模要求严格，但是其结构同样较单工序模复杂而加工难度加大，对模具的制造精度要求高，制造周期长，制造成本显著增加。并且，由于弯曲件既可以认为是“V”形弯曲件，又可以认为是“L”形弯曲件（两直边相等的） 。若按照 V”形弯曲件的加工，则应按照方案二的加工顺序安排。因为此时要考虑到为便于以“V”件的形式加工，要设计出能够校正弯曲的模具零件，考虑到常见的模具零件机构，则应将弯曲这一工序与落料分开在不同的工位上加工。而若将零件视作“L”形件加工，则要注意要设计出能够防止产生偏移的结构的模具零件，此时模具零件结构形式可能要设计反侧压块，则可能讲落料与弯曲两个工序放在一个工位上加工完成，则要设计出水平方向的与反侧压块工作相配合的机构一实现反侧压块的防止偏移的效果，故可知将零件视作“L”形件加工要设计结构相对较为复杂的模具。两项对比可知，明显将零件视作 V”形弯曲件的加工，模具结构要较为简易。鉴于此分析，将零件视作 V”形弯曲件的加工。相对与级进模和复合模的复杂结构而言，单工序模的结构较为简单，制造也方便，成本低廉，模具也便于维修。考虑到零件的精度只要用普通冲裁即可达到，没有额外的要求。选用单工模加工，但是由于冲孔、落料是两个简单的工序，没有必要在分开在两副模具上面加工，还是将冲孔落料集中在一副模具上面加工为好。综上所述，选用方案二：采用两副模具加工，先冲孔落料复合加工，后弯曲。3.2 模具总体结构方案（1）模具类型 根据对零件的冲压工艺性分析，采用一副冲孔落料倒装式复合模与一副单工序弯曲模加工。这是由于倒装式复合模的结构简单，省去了顶出装置，便于操作，并为机械化出件提供了条件，应用广泛。- 8 -（2）操作与定位方式 零件的生产批量中等，但合理安排生产可用手动送料方式能够达到批量要求，降低模具的成本，因此采用手动送料方式。考虑到零件尺寸较小，材料厚度较小，为了便于操作，采用 的定位方式。（3）卸料与出件方式 采用刚性卸料方式。为便于操作，采用废料从凹模洞中推下的出件方式。（4）模具精度及类型 由于零件中的孔间距精度要求较高，对于零件的作用影响较大，切用对角导柱模架能使导向零件都在模具的对称线上，滑动导向，导向准确，能保证中批量生产，且又能够实现纵向送料的复合模或单工序模，故采用对角导柱模架。3.3 排样设计与计算对于零件的冲裁过程，该零件结构简单，材料较薄，尺寸也较小，近似矩形。若采用少、无废料排样，则会由于出现毛刺，进入凹模而造成模具的损坏，且精度受到影响，条料宽度也受到影响。故采用直排法。而直排法又分为横直排和竖直排两种情况。（1）横直排法:排样图如下：查课本表 418，由 l=96.56mm50mm 可知，a=3.5mm，a 1=3.2mm，则由表 419可知，=1.1mm，又由表 420 查得 Zmin=1mm（取无侧压装置的情形） ，故条料的宽度 B0-=(D max+2a+Z)0-=104.56 0-1。1 mm。确定条料的长度 L，查课本第 31 面表 25 可知，L=2000mm，则可以冲裁的件数为 n=L/S=2000/153.6=13，此时的材料利用率为 0=（A 1/B.S）*100%=（11802.2/16018.592）*100%=73.68%。（2）竖直排法：排样图如下：- 9 -则：由 B=150+2*3.5=157mm 查表 419 得：=1.2mm。查表 4-20,得：Zmin=1mm，则条料宽度 B0-=（157+1） 0-1.2=1580-1.2mm，步距 S=96.56+3.2=99.76mm，确定条料的长度 L,查表 25，可知 L=2000mm。则材料利用率 0=（A 1/B.S）*100%=（11802.2/159*99.76）*100%=74.41%。显然在不影响模具的轻度和使用寿命、零件的精度要求和生产批量时，第二种排样的材料利用率较第一种要高，故选用第二种排样方法。3.4 冲压力及压力中心计算冲裁力：根据零件图可算得一个零件内外周边之和L1=150+96.56+120+30+20+(1/4）*2*10+(96.56-10-30)+ 4*2*15=865.32mm取 =275 Mpa，则：F=KLt*=1.3*865.32*4*275=1237836.6N。卸料力：查表 422 取KX=0.035，K T=0.045，K D=0.05，F X=KX*F=0.035*1237836.6=43324.281N。推件力：查表 428，根据材料厚度取凹模刃口直壁高度 h=8mm，故n=h/t=8/4=2。则：F T=n* KT*F=2*0.045*1237836.6=111405.294N。则总冲压力：F =FT+FX+F=1237836.6+43324.281+111405.294=1392566.175N1393kN。应选择的压力机标称压力 p0=（1.11.3）*1393kN=1532.31810.9kN。因此应选择压力机型号为 JA21160。压力中心的计算：1）选取坐标轴 XoY。2）计算出如图所示的各段的压力中心，并将各段的压力中心坐标列表如下：各段的压力中心序号 各段长度/mm X 坐标 Y 坐标1 150 75 02 30 150 153 30 135 304 5* 111 315 56.56 120 68.28- 10 -6 120 60 96.567 96.56 0 48.288 225* 67.5 43.28在第 4 段（圆弧）的压力中心计算过程中，建立小的直角坐标系，故压力中心坐标为 X0=82.78mm，y 0=53525.05/1005.32=52.25mm。83219.151005.323.5 模具工作零件的设计1.计算凸凹模刃口尺寸及公差 由于材料较薄，模具间隙较小，故凸凹模按照配做加工为宜。又根据排样图可知，凹模的加工难度大于凸凹模，因此选用凹模作为制造基准件。故复合模只计算落料凹模的刃口尺寸及公差，并将计算值标注在落料凹模图样上。各凸模仅按凹模各对应尺寸标注其基本尺寸，并标明凸凹模按照凹模配作，双面间隙在 Zmin-0.1Z max-0.3 之间。1）落料凹模刃口尺寸。按照磨损情况分类：凹模磨损后增大的尺寸,查课本第 96 面知 IT14 时，x=0.5，按公式Ad=（A max-x*） -/4 0计算：200-0.52 Ad1=（20-0.5*0.52） +00.87/4mm=19.74+00.13mm96.56-00.87 Ad2=96.13+00.218mm150-01.1 Ad3=149.45+00.275mm120-00.87 Ad4=119.565+00.218mm30-00.52 Ad5=29.74+00.13mm凹模磨损后减小的尺寸，按公式 Bd=（B min+x*） 0-/4 计算：10+00.36 Bd=10.180-0.09mm凹模磨损后不变的尺寸，查课本第 96 面知 IT11 级时，x=0.75，按公式Cd=（C min+0.5）/8 计算：750.1 Cd1=75.10.1mm- 11 -46.560.31 Cd2=46.870.078mm2）冲孔凸模刃口尺寸。冲孔凸模均为圆形，查表 4-11、4-12，因为冲裁件尺寸精度要求一般，采用中等间隙，且还要适用于继续塑性变形，按类间隙，又考虑到材料的厚度为 4mm，厚度小于 8mm，但是大于 0.2mm，尺寸不大不小，则可得 Zmax/Zmin=(710)%*4=0.280.4，取 Zmax/Zmin=0.34。故可按公式 dd=（d min+x*+Z min） +/4 0计算：15+00.43 dd1=（15+0.5*0.43+0.34） +00.43/4=15.56+00.108mm当采用线切割机床加工凹模时，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可标为0.01（为机床一般可以达到的加工精度） ，本例采用此种加工的标注法。2.凹模的设计 凹模采用矩形板状结构和直接通过卸料螺钉、销钉与下模座固定的固定方式。因冲件的批量较大，为中批量，考虑到凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃口高度取 8mm，漏料部分沿轮廓单边扩大 0.8mm（为便于加工，落料凹模漏料孔可设计为近似于刃口轮廓的简化形状） 。凹模的轮廓尺寸计算如下：沿送料方向的凹模型孔壁间的最大距离为 l=96.56mm，垂直于送料方向上的凹模型孔壁间的最大距离 b=150mm，沿送料方向的凹模长度为 L=l+2c=96.56+2*55=206.56mm，垂直于送料方向上的凹模宽度为 B=b+2*c=150+2*55=260mm，凹模厚度为 H=K1*K2* =1*1.5* =74.78mm（K 2=1.5，这是因为参30.1F 30.1*1237836.6见课本第 140 面，知 K1=1，由于凹模刃口周界长度 l0=865.32-4*2*15=488.63mm，查表 4-30 可知修正系数 K2=1.5,）,。根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为L*B*H=250mm*250mm*45mm。由于凹模厚度为 45mm32mm，故选用紧固螺钉规格为 M12，为内六角螺钉，数量四个，则螺钉孔直径为 12mm，数量四个，沿被连接件的外边缘均匀布置。选用销钉孔直径为 12mm，数量 2 个，为圆柱销。螺钉与销钉，螺钉与凹模刃口及外边缘的距离为 20mm，销钉与凹模刃口及外边缘的距离为 15mm。弯曲模设计1.弯曲件的工艺分析 在前面已经对次弯曲件的工艺性作出了分析，知道该零件的弯曲工艺性良好。根据弯曲件的结构形状和批量要求，可采用“V”形弯曲件一次得到。这里只考虑弯曲工序。2.模具结构方案的确定 弯曲该类零件可以有一下两种方案：（1）按照“V”形弯曲件的弯曲模常用结构设计模具， （2）按照“L”形弯曲件的弯曲模常用结构设计模具。若选用第二种方案，则会使模具的结构变得较为复杂。因为要设计出反侧压板及与其相关的结构零件。故还是选用（1）方案弯曲。3.有关工艺的计算 （1）坯料的展开长度 这已经在前面计算出了。（2）弯曲力 弯曲过程就是一次校正弯曲，故由课本第 205 面按照校正弯曲计算，由式 5-15，查表 5-13，取 q=75Mpa，则F=A*q，而 A=50*( )x150-1/4x152x4/1.414-(56.56x30+1/4x3.14x102+20x10)- 12 -/1.414=8710.28mm,F=653271N。4.计算凸、凹模的刃口尺寸及公差 本来是要设计成简易的“V”形弯曲模，如下图 1 所示。凸模装在标准槽型模柄上，并用两个销钉固定。凹模通过螺钉与销钉直接固定在下模座上。顶杆和弹簧组成的顶件装置，工作行程起压料作用，可防止坯料偏移，回程时又可将弯曲件从凹模中顶出。弯曲时由定位板定位，在凸凹模的作用下，一次将坯料弯曲成 V 形件。弯曲模工作零件的设计主要是确定凸