弯曲件的冲压工艺及模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

河南机电高等专科学校毕业设计说明书 摘 要 本设计题目为 弯曲 件 模 具 设计，体现了 典型弯曲模 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 弯曲 模设计的基础知识，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。 本设计采用了八字摆块复合模成型 件。复合模具有生产效率高，制件精 度高等特点，特别适合大批量高精度生产。成型原理可划分为两个阶段：首先，凸模与凹模共同作用成型 模继续下行，迫使摆块左右摆动动作， 后成型件，这种机构动作灵活可靠 ， 设计方便， 非常适合在本副模具中使用。 关键词： 弯曲 模 凸模 凹模 摆 块 he of of on s of is is to of is to of of is to to of of is to is in to to is of is s is to is is to is At is to it is to be on 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 弯曲件的冲压工艺及模具设计 绪 论 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距离相当大。 一、 国内模具的现状和发展趋势 (1)国内模具的现状 我国模具近年来发展很快，据不完全统计， 2003年我国模具生产厂家约有 2万多家，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 美元，出口模具 别比 2003年增长 18%、 进出口之比 2004年为 ，进出口相抵后的进净口达 净进口量较大的国家。 在 2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有 20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快； 三资 及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。 虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发 展的需要。我国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 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 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%买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 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。 （ 2） 国内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。 虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面 : 1模具日趋大型化； 2在模具设计制造中广泛应用 3模具扫描及数字化系统； 4提高模具标准化水平和模具标准件的使用 率； 5发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 6模具的精度将越来越高； 7模具研磨抛光将自动化、智能化； 8研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 9开发新的成形工艺和模具。 二、国外模具的现状和发展趋势 模具是工业生产关键的工艺装备，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 600 650亿美元左右。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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 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 第 1 章 弯曲件工艺性分析 及方案的确定 曲件工艺性分析 此工件为典型弯曲件。材料为 08钢，具有良好的弯曲性能适合弯曲成型加工。工件结构简单，除了装配尺寸 差等级 件整体上看，尺寸精度较低，普通弯曲成型完全能满足要求。 曲工艺方案的确定 该工件弯曲成型，可以一次弯曲成型，也可以二次弯曲成型如今有以下三种方案供选择： 方案一：采用一次弯曲成型，单工序生产。如下图所示： 图 1 方案二：采用两次弯曲成型，先弯 弯 成型件 ，采用两套单工序模生产 。 具体如下图所示： 图 a 为首次弯曲模具结构图；图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 a)首次弯曲 b)二次弯曲 图 2 方案三：采用在一套模具上成型，复合模生产。具体如下图所示： 图 3 曲件工艺方案分析 方案一、模具结构简单，生产制造成本低，但工件尺寸精度低，尤其是四个直角的精度难以得到保证。另外，在弯曲过程中，由于凸模肩部妨碍了坯料的转动，加大了坯料通过凹模圆角的摩擦力，使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄，成型后弯曲件两肩部与底面不平行。 方案二、模具结构相对简单，生产成本较高，由于采用两副模具进行弯曲成形，从而可以避免了方案一中的缺陷，提高了弯曲件的质量，但由于采用两副模具进行生产，生产效率较低，另外，凹模的强度不易保证。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 方案三、模具结构复杂，生产制造成本与方案二差不多，但是工件尺寸精度，位置精度容易保证 ，生产效率也高。 综上所述，经过对三种方案的比较分析可见，该工件的弯曲成型生产采用方案三比较合理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第 2 章 主要设计计算 曲件毛坯坯料尺寸的计算 L= 直 弯式中 : L 弯曲件毛坯长度（ ； L直 弯曲件各直线段长度之和（ ； 弯L 弯曲件各部分 （圆弧部分）应变中性层展开长度之和（ ； 图 4 曲应力的计算 该模具工件属于自由弯曲成型，所以 自F= b 式中：自F 自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力 (N)； B 弯曲件的宽度 ,B=35 t 弯曲材料的厚度 ( r 弯曲件的内弯曲半径 ( b 材料的抗拉强度 ( K 安全系数 ,一般取 K= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 F= 20 . 7 1 . 3 3 5 2 3 8 212x x x x 料力的计算 根据 冲压模具设计与制造 公式 (如果弯曲模设有顶出装置或压料装置时 ,其顶出力0% 80%即 : 力机公称压力的确定 根据 冲压模具设计与制造 公式 ( : ( (自F+考虑到弯曲工件板料较厚 ,而且板宽也较大 ,压力机公称压力应取值偏大为宜。 在此取 :F+=(= 根据计算结果 ,查 模具实用技术手册 表 2选压力机为： 5。 曲模工作部分尺寸的设计 由方案三可知 ,所设计的复合模整个工作原理可分为两部分 : U 型弯曲和在 U 型弯曲基础上的 成 型弯曲。归根到底 ,其设计为 U 型弯曲种类 ,所以其设计可按 U 型件设计方法设计。 模圆角半径的设计 因为较小 ,所以 r=0.5 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 模圆角半径 当 t = 1 , (2 3) t 从保证制件精度要求考虑 ,特别是所设计的弯曲复合模 不宜取大值。在此取： 2 t 2 1 2 模深度 0 凹模深度0则坯料两端受压部分太多 ,工件回弹大 ,而且不平直 ,影响工件质量。如果过大 ,则浪费模具钢材 ,且需冲床有较大的工作行程。 由前面计算可知弯曲件边长 L=1直L+2直L+1弯L=27+11+13 =51 边长 L=51 中国模具设计大典 3 表 0l= 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 凸模间隙计算 查 冲压模具设计与制造 的 U 型件弯曲的凸凹模单边间隙可按下式计算 : C = xt=t+ +式中 : C 弯曲凹、凸模单边间隙 ( t 工件材料厚度 (基本尺寸 )( 工件材料厚度的正偏差 ( X 间隙系数 ,查 中国模具设计大典 3 表 = 所以 : C = 1+1 = U 形弯曲凸凹模横向尺寸的设计 2 由工件图上可知 :工件是内形标注的弯曲件 ,设计时应该以凸模为基准先确定凹模尺寸。再利用凸凹间隙求出凹模的尺寸。 根据 冲压模具设计与制造 教程公式 ( ( : 凹模尺寸为 :m a x 0( 0 . 7 5 ) 式中 : 凹模横向尺寸 ( Z 凹凸模双面间隙 ( A 凹模的制造公差 ,取 弯曲横向尺寸公差，对称偏差时 =2 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 (0) =0 凸模尺寸为 : 0() Z 式中 : 凸模横向尺寸 ( 弯曲 件横向的最小极限尺寸 ( 弯曲件的尺寸公差 ( t 凸模的制造公差 ,采用 所以 : ()t=查 公差与配合手册 表 1 公差与配合手册 表 1T 8 级得 : = 弹簧的设计 1)根据模具安装位置 ,选定 4个弹簧 ,每个弹簧的弹顶力为 : 0F 式中 : 弹簧复位的弹顶力 (N),在此 ； 0F 弹簧的预顶力 (N)； N 弹簧数量 ； 0F = = )查 中国机械工业标准汇编弹簧卷 2089有关弹簧规格 ,初选规格为2580体参数是 D=25mm,d=t= 3900H=80H=80. 3)计算弹簧预压缩量0H买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 0H= 20H 式中 :0H 弹簧预压缩量 ( 2F 弹簧最大允许负荷 (N)； 所以 :0H= 80 =) 弹簧较核 弹簧实际工作总压缩量 : H =0H+ 1H 式中 : 1H 弹簧工作行程 ( 1H = 1H + 2H 式中 : 1H 凸模进入凹模深度 11 2H 摆块进行二次弯曲工作时 ,凸模下滑行程 25 所以 : 1H =11+25=36 =0H+ 1H =20+36 =56然 , H 1直L+ 1弯 1直L=27 1弯L= 1 所以 : 7 +1 =28 合考虑模具刚度和生产成本 ,在此取30 所以 : L = 2 x 7 = 42.8 在此取 L = 45 高度方向 : 1h = 1h + 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 式中 : 1h 首次弯曲凸模进入凹模的深度 1h = 11 压板高度（ y h= 13 所以： 1h =11 +13 =24 模其余尺寸的设计和凹模结构的具体设计可参见后面的凹模结构零件图所示。 块的结构的设计 块的结构草图如下所示 0 块的主要尺寸的设计 圆角半径 R： R = 2 式中： 摆块的厚度（ 根据摆块的工作受力情况和生产成本考虑在此选 = 8所以： R = 8/ 2 =4 块宽度 B： B = =35买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 式中： 弯曲坯料的板宽 35 摆块的工作原理图如下所示： 图 11 由上面摆块工作原理得 L = t + 式中： 模侧壁的厚度，.5 t 坯料厚度， t = 1 摆块厚度， 8 L =1 + 8 / 2 =块的其余尺寸设计与及具体结构可参见后面摆块零件图所示。 位零件的设计 坯料的定位采用限位钉前方定位和定位块左右定位，限位钉与凸模顶孔采用 定位块采用销钉定位 ,螺杆固定在下模座上。 位钉的设计 限位钉的结构草 图如下所示 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 2 由于限位钉只起限位作用 ,基本上不受过大的力作用 ,所以限位钉尺寸设计如下即可满足使用要求 : 1d = 5 = 8 mm h = 5 余尺寸设计见后面限位钉零件图所示。 位块的设计 定位块的结构草图如下所示 : 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 图 13 定位块主要工作尺寸 H = t + 0 H 定位块主要工作尺寸 ( 凹模高度 , 28.5 t 坯料厚度 , t = 1 0h 为定位可靠 ,设定的自由高度 ,在此选定0h= 5 所以 : H = 1 + 5 =34.5 位块的其余尺寸设计及具体结构可参见后面定位块零件图所示。 顶部件的设计 由于工件弯曲受力较大，在此采用弹簧作弹性元件。弹簧具有弹压 力大，弹顶灵活等优点。该模具采用 4根弹簧，上下垫板和 4螺杆组成弹顶部件 由模具结构所限，上下垫板均是圆形结构，主要设计如下： 上垫板： 直径 58 厚度 6 下垫板： 直径 58 厚度 6 上下垫板均采用 45 钢制造，淬火硬度 40 45 其具体结构见后面垫板零件图所示。 板的设计 导板主要起导向定位作用，选用材料 火硬度 58 60 造尺寸： 71 57 4 其具体结构以及尺寸设计见后面垫板零件图所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 第 5 章 压力机 的参数与 较核 由前面压力机公称压力计算初选的压力机型号： 模具实用技术手册表 2压力机主要技术参数如下： 公称压力： 63 滑块行程： 20 最大闭合高度： 100 最大装模高度： 110 连杆调节长度： 35 工作台尺寸（前后 x 左右）： 200 mm x 310 垫板尺寸（厚度）： 30 模柄孔尺寸： 30 mm x 50 最大倾斜角度： 045 由上述技术参数可知，所选压力机 号可用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 第 6 章 模具零件的加工工艺 模的加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 1 备料 锯床下料 40 mm x 65 2 煅造 煅成 47 mm x 29 mm x 60 热处理 退火，硬度 229 刨 刨六面，互为直角 46 mm x 29 mm x 60 平磨 磨六方 45 mm x 23 mm x 56 6 数控铣 铣出摆块安装槽 7 热处理 淬火硬度 58 60 磨 磨外形至图纸要求尺寸， mm x 15 mm x 57 磨安装槽至图纸要求尺寸， 35 mm x mm x 9 钳 倒角去毛刺。画线、钻孔、攻螺纹、精修等。研磨销孔。精修全部达设计要求。 模的加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 1 下料 锯床下料 42 mm x 60 2 锻造 煅成 45 mm x 41 mm x 46 3 热处理 退火，硬度 229 刨 刨外形与凹模腔，留 2 量。 5 磨 磨外形与凹模腔，留 0.5 量。 6 铣 树控铣，铣 10孔与 8孔，留 7 热处理 淬火硬度 58 60 磨 磨至图纸要求 9 钳 倒角、去毛刺、 精修、研磨凹模腔， 8孔。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 第 7 章 模具的装配 模具的装配全过程如下表格所示： 序号 工序 工艺说明 1 凸凹模预配 寸以及凹模的形状与尺寸，是否符合图纸要求尺寸精度，形状精度。 查加工是否均匀。不适合者，应重新修磨或者更换。 2 凸模装配 以凸模为基准，安装好限位钉，