弯曲垫片的冲压成形工艺及模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 后侧导柱冲孔落料模 设计，体现了典型 复合 模具设计的要求，内容与方向。通过工艺分析，工艺方案的确定，确定了模具设计的方向， 对毛坯尺寸的确定，计算冲裁力，来计算压力中心，选择压力机和压力机的吨位。 设计 中 运用了冲裁工艺及模具设计的基础知识。首先，分析了板材的性能要求，为选去模具的类型做了准备，同时，也为凸，凹模的材料有了依据。后分析冲裁件的特征，确定了模具设计参数，选择其他零件及卸料装置。也为凸 、 凹模尺寸的计算还有零件的加工工艺有了 依 据。 在 V 形弯曲模设计，体现了典型 V 形弯曲模的设计 要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者对弯曲模设计的基础知识的了解与掌握，为设计更复杂的弯曲模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。 本设计运用弯曲成型工艺及模具设计的基础知识，首先分析了板材的性能要求，为选取模具的类型做好了准备；然后计算了弯曲件的弯曲力，便于选取压力机吨位及确定压力机型号；最后 分析了弯曲件的特征，确定模具的设计参数、设计要点及顶出装置的选取。 关键词： 复合 模 凸模 凹模 弯曲模 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 he of in in of he of he to to of of to of he of to is in of a to a of to Is of a is to a In a V of is to st a a a to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 of by a of to of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 1 绪 论 模具工业是国民经济的基础工业 ,是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位 ,发展为独立的行业。日本工业界认为 : “模具工业是其它工业的先行工业 ,是创造富裕社会的动力”。美国工业界认为 :“模具工业是美国工业的基石”。在德国模具被冠以 “金属加工业中的帝王”之称。 模具是工业生产的关键工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中， 60 80的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制 造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中 ,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上；国外模具企业的组织形式是 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 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（ 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。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右，而国外模具工业发达国家大多 15 20 万美元，有的达到 25 30 万美元。 国 外 先 进 国 家 模 具 标 准 件 使 用 覆 盖 率 达 70%以 上 ， 而 我 国 才 达 到45。 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。 冲压是一种先进的少无切削加工方法 ,具有节能省材 ,效率高 ,产品质量好 ,重量轻 ,加工成本低等一系列优点 ,在汽车 ,航空航天 ,仪器仪表 ,家电 ,电子 ,通讯 ,军工 ,日用品等产品的生产中得到了广泛的应用。据统计 ,薄板成型后 ,制造了相当于原 材料的 12 倍的附加值 ,在国民经济生产总值中 ,与其相关的产品占四分之一 ,在现代汽车工业中 ,冲压件的产值占总产值的 59%。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。 我国模具业发展尚存在以下几方面的不足 : 第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济 效益欠佳。我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 15 20 万美元，有的高达 25 30 万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和 用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引 进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 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 45%左右，其馀为自产自用。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，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。 我国模具业未来发展方向主要包括以下几方面 : 模具日趋大型化； 在模具设计制造中广泛应用 术； 模具扫描及数字化系统； 在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 发 展优质模具材料和先进的表面处理技术； 模具的精度将越来越高； 模具研磨抛光将自动化、智能化； 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；开发新的成形工艺和模具。 1998 年 3 月，国务院关于当前产业政策要点的决定中模具被列为机械工业技术改造序列的第一位 ,生产和基本建设序列第二位 ,把发展模具工业摆在发展国民经济的重要位置。目前 ,我国冲压模具在产值占模具总产值的 40%以上 ,处于主导地位。 片的模具设计与制造方面 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 片的模具设计的设计思路 冲孔落料 弯曲是冲压工序，它是利用冲孔 落料和弯曲工艺进行加工。先通过冲孔落料复合模得到弯曲工艺的半成品毛坯，然后再通过弯曲模成形，便得到所要得到的零件样式。根据零件图的尺寸要求，垫片的尺寸精度应在 以下，不宜高于 片的模具设计的进度 用时间 20 天； 用时间 5 天； 用时间 30 天； 4模具的调试所用时间 5 天 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 2 冲压件的工艺性分析 工件名称：垫片 生产批量：大批量 材料： 08 钢 厚度： 1示零件材料为 08 钢，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。由工件的结构分析得，可采用先冲孔落料然后弯曲工艺来获得，以下介绍冲孔落料工艺方案，弯曲工艺见弯曲的工艺分析。 外形落料的工艺性：垫片属于中等尺寸零件，料厚 1形简单，尺寸精度要求一般，因此可采用先冲孔落料然后弯曲工艺来获得。 冲孔的工艺性：所冲圆形孔，尺寸精度要求一般，可采用冲孔。 此工件只有外形落料和冲孔两个工序。图示零件尺寸均为未注公差的一般尺寸，按惯例取 ，符合一般复合冲压的经济精度要求。 由以上分析 可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。 该零件所需的基本冲压工序为冲孔和落料，可拟订出以下三种工艺方案。 方案一：单工序模，即先落料后冲孔 . 方案二：冲孔落料复合模。 方案三：冲孔落料级进模。 采用方案一，生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 工件为大批量生产，方案二和方案三更具有优越性。 垫 片 零 件 的 孔 之 间 的 距 离 为 40大 于 此 零 件 要 求 的 最 小 壁 厚（ （ 1） ，可以采用冲孔、落料 复合模或冲孔、落料连续模。复合模模具能易保证冲裁精度 ,由于压料冲裁的同时得到了较平 ,冲件平直且有较好的剪切断面 装复合模较适用于冲制材料质较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件 ,由于 08 钢属于较硬一些的材料益采用正装复合模较好 又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件 ,卸料可靠 ,操作方便 ,并为机械化出件提供了有利条件 ,正适合我们此处的大批量生产 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 排样图3 制件的工艺计算 样设计 设计模具时，条料的排样 很重要。压圈外形简单 ,可以采用单向排列 图 2 条料的排样 查表 得搭边值为 条料宽度的计算：拟采用无侧压装置的送料方式，由 D+2a+- 2 D 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 a 侧搭边值 导料板与最宽条料之间的间隙 计算条料宽度： B=歩距： s=D+2(a+买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 材料利用率的计算： 根据一般的市场供应情况，原材料选用 11000900冷轧薄钢板。 式中 A 一个冲裁件的面积， n 一个进距内的冲裁件数量； B 条料宽度， s 进距， = %10 0 01 =计算凸、凹模刃口尺寸 查表 间隙值 Z = , 孔 5 凸、凹模刃口尺寸的计算。 由于制件内形轮廓比较复杂，故采用配合加工法，这种方法有利于获得最小合理间隙，放宽对模具的加工设备的精度要求，其凸、凹模刃口尺寸计算如下： 查表 凸、凹模制造公差： 凸 = 凹 = 查表 ： 时磨损系数 X 为： X = 式（ 2、 5）得： d 凸 = （ d+ =(5 + 0 02.0mm d 凹 = (d 凸 +（ 落料凸、凹模刃口尺寸的计算。 由于制造结构简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸凹模刃口尺寸计算如下所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 2001007080 . 8、 6 得磨损系数 x= (L = ( 02.0凸= （ L 凹 Z = ( 料凸模的基本尺寸与凹模相同，就不必标注公差，但是要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值 Z = （落料凹模刃口尺寸如下所示）。 压力的计算。 落料力： b=1 (440) = 孔力： Ltb= 1 440 = 冲孔时的推件力： n 表 得， 则： h = 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 n = h/t = 6/1 = 6 个 , 查表 ： 推= n 6 1.7 料时的卸料力： ： 48.4 1.5 冲压力为： 了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲压力大30%左右，即： F总= 力中心的计算 因工件是轴对称零件，其压力中心为中心轴线。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 4 模具总体设计 根据上述分析，本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序，且孔边距较大，可采用倒装复合模，可直接利用压力机的顶杆装置进行顶件，卸料可靠，便于操作。 工件留在落料凹模孔洞中，应在凹模孔设置推件块；卡在凸凹模上的废料可由卸料板推出；而冲孔废料则可以在上模座中设置的打料装置，使废料从凹模孔中落下。 由于在该模具中，压料 是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实现的，所以卸料板还应具有压料的作用。应选用弹性卸料板来卸下条料废料。 因是大量生产，所以采用手动送料方式，从右往左送料。 因该制件采用的是正装复合模，所以直接采用挡料销和导料销定位即可。 为确保零件质量及其稳定性，选用导柱导套进行导向。由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不是太高，所以宜采用后侧导柱模架。如下图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 后侧导柱示意图 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 5 模具主要零部件的结构设计 模、凹模、凸凹模的结构设计 料凹模的结构设计。 在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模刃口应采用直口形刃口，并查表 刃口高度 h = 6 ，该凹模结构简单，宜采用整体式。 查表 k = ：凹模高度 H = 50 =25 凹模壁厚 C = 25 = 凹模外形结构尺寸的确定： 凹模外形长度 L = （ 50 + 2 = 125 凹模外形宽度 B = （ 10 + 2 = 85 冲 5 孔凸模结构设计。 为了增加凸模的强度和刚度，凸模非工作部分直径应制成逐渐增大的多级形式，且它的外形尺寸较大，所以选用 B 形圆凸模。凸模固定板厚度取 20 ，凸模长度根据结构上的需要来确定 : L = h 凸模固定板+ h 落料凹模= 20 + 25 = 45 由于此凸模直径较大，且长度较短，刚度和强度足够，所以无需对其进行强度校核，冲裁时凸模进入凹模刃口 1 . 凹模的结构设计 本模具为正装的复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模外，还有一个凸凹模，根据整体模具的结构设计需要，凸凹模的结构简图如下所示。确定凸凹模安排在模架上的位置时，要根据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。 校核凸凹模强度：查表 凸凹模的最小壁厚为 ，而模买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 具实际最小壁厚大于规定最小值，故符合强度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双面间隙为： ，凸凹模上孔中心与边缘的距离尺寸为 公差应比零件高 3 4 级，即定为（ 。 架的设计 模架各零件标记如下： 上模座： 200 100 35 下模座： 200 100 40 导 柱： 150 50 导 套： 85 33 模 柄： 32 85 垫 板： 200 100 6 卸料板： 200 100 20 凸模固定板： 200 100 20 模具闭合高度： t + （ 35 + 8 + 28 +25 + 1 + 20 + 40） = 280 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 6 冲压设备的选择 选择型号为 100 的开式双柱可倾压力机，能满足要求。其主要技术参数如下： 公称压力： 1000块行程： 130 最大 闭合高度： 480 最大装模高度： 380 连杆调节高度： 100 工作台尺寸（前后左右）： 710 1080 垫板尺寸（厚度孔径）： 100 250 最大倾斜角度： 30 因为总压力为 1，属于圆角半径较大的弯曲件。由于弯曲时，有可能会产生孔变形的工艺问题，所以应先校核一下。弯曲应满足以下条件： 当 由零件的尺寸可得： t=1mm,a=不会变形。满足弯曲工艺，可以进行弯曲。 由于零件变薄不严重，可按中性层展开原则，视直边区在弯曲前后长度不变，坯料总长度等于弯曲件直线部分长度和弯曲圆角部分应变中性层长度之和： 各尺寸如图所示： 506 0 定中性层位移系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 由于两处 RA/t=4/1=4 和 RD/t=2/1=2，查表 中性层位移系数 算变形区中性层曲率半径 变形区中性层曲率半径按式（ 算： A=r+4+1)= D=r+ 2+1)= 毛坯尺寸（中性层长度） L 总 = L 直 + L 弯 80 60180L 。弯 8 01 2 01 8 0L . 。弯 该零件的毛坯展开长度为： L 总 = L 直 + L 弯 =50曲模工作部分尺寸计算 模圆角半径计算 由于次工件的 RA/t=4/1=4 和 RD/t=2/1=2 较小，且 大于最小弯曲半径（ 1故凸模半径 R 凸 A=4R 凸D=2 模圆角半角计算 凹模圆角半角 r 凹 一般按材料厚度 t 来选取，因为材料厚度为 1以 r 凹 =（ 2 3） t，故凹模圆角半径去 r 凹 =2 模工作部分深度的设计计算。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时 也影响到弯曲件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响，此弯曲件：直边长度为 10表 凹模的底部最小厚度 此，凹模工作部分深度 h 凹 =（ 17+1+3） 1 、凹模间隙的确定 V 形件弯曲时，凸、凹模的间隙是靠调节压力机的闭合高度来控制的，用这种方法来解决工件回弹问题。不需要在设计、制造模具时确定。设计弯曲模结构时，必须考虑到模具闭合状态，使模具工作部分与工件能紧密贴合，保证弯曲质量。 曲件回弹值的计算 小变形程度 (r/t 10）时，回弹大，先计算凹 模圆角半径，再计算凸模角度；大变形程度（ r/t 5)时，卸载后圆角半径小，仅考虑弯曲中心角的回弹变化。弯曲时，弯曲中心角为 60o，查相关手册，取回弹角为2 o；弯曲中心角为 120o，查相手册，取回弹角为 4 o。 曲工艺弯曲力的计算 由弯曲力的计算 V 形件校正弯曲前是自由弯曲，弯曲力 A 为： bV t F 22A 自弯曲力 D 为： 14412 弯因为 D 段弯曲为对称分布两处弯曲，所以弯曲力 应为： =2 D+ A=2 校正弯曲力的计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 校正弯曲时，校正弯曲力最大值在压力机工作到下止点的位置，且校正力远远大于自由弯曲力，而在弯曲工作过程中，二者又不是同时存在，因此，查表 p=50以校正力 F 校为： F 校 =10) 50N= 顶件力的计算 顶件力 F 顶可近似取自由弯曲力的 30% 80%，即 F 顶 =（ =（ F 顶 =2力机压力的计算 对于 校正弯曲，由于校正力 F 校比顶件力 F 顶大得多，所以顶件力 此只按校正力 F 校来选择压力机即可，即 F 压 （ F 校 =（ 顶器的计算、弹性元件的选取与计算 因为弯曲工作行程较大，弹顶器中的弹性元件选用为弹簧。根据顶件力的大小，选用国标标准弹簧。 择压力机 因为初选压力机型号为 100，再加上弯曲工艺的总压力计算，其压力机的运算满足使用要求。其主要技术参数见上述的冲孔落料工艺。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 10 模具总体 设计 具类型的选择 由冲压工艺性可知，由工序图可以知道，该步可以一次冲压便可以成型，故此模具类型为单工序模。 位方式的选择 由于该零件简单，切在压弯过程中，该道工序用了两个定位块，便可以满足工作要求。 料出件方式的选择 由于成型后工件结构，可以很方便的由定出机构从下模中顶出。 向方式 模具属于单工序冲模，结构简单，但为了保证导向精度，通过导柱导套来导向。 接与固定零件 综上可设计此模具主要由，模柄，上模座板，上模板，凸模，凹模，下模板等组成。模柄与 上模采用倒置压入式结构，凸模和上模板为滑动配合，通过定位销和螺钉和上模座板固定在一起，下模同样靠螺钉连接。 初步确定其模具结构草图如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 具闭合高度的计算 确定模架尺寸时，查表相关手册选用后侧导柱冲模标准模具（ 125100），该模架闭合高度最小闭合高度为 165大闭合高度为 245 模具的实际闭合高度一般为： H 模 =上模座厚度 +垫板厚度 +凸模板厚度 +凹模厚度 +下模座厚度 则该模具的实际闭合高度为： H 模 =35+10+45+40+45=17 5开式压力机技术参数表可知， 160力机最大闭合高度为 :固定台和可倾式最大闭合高度为 220闭高度调节量为 60故实际设计的模具闭合高度 H 模 =190合要求。 故闭合高度设计合理 ,选用的压力机满足使用要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 11 模具主要零部件的设计 模的设计