机械毕业设计（论文）-管夹弯曲成形级进模设计（全套图纸） .pdf

目录 第 1 页 共 21 页 目录目录 毕业论文（设计）任务书 开题报告 指导教师审查意见 评阅教师评语 答辩会议记录 中文摘要 外文摘要 1 前言 2 2 选题背景. 2 2.1 题目来源 . 2 2.2 研究目的和意义 . 2 2.3 模具工业在国民经济中的地位 . 3 2.4 中外模具行业对比 . 3 2.5 我国模具工业发展的简要状况 . 4 2.6 国内外研究现状、发展趋势及存在的主要问题 7 3 方案论证. 8 3. 1 产品图样 9 3.2 工艺分析 9 3.3 工艺方案的确定 10 3.4 毛坯尺寸计算 11 4 模具的设计与计算 . 12 4.1 弯曲力的计算 12 4.2 校正弯曲力的计算 12 4.3 压力机的选用 13 4.4 工作零件刃口尺寸计算及模具设计 13 4.5 弹簧的设计与计算 14 4.6 其他零件设计列表： 18 5 模具材料的选择 18 6 校核 20 7 小结 20 8 参考文献. 21 9 致谢 24 管夹弯曲成形级进模设 第 2 页 共 21 页 管夹弯曲成形级进模设计管夹弯曲成形级进模设计 1 前言前言 随着人类社会的不断进步，板材成形技术已越来越先进，其成形的方法也越来越 多。目前，常用的技术和方法主要有冲压成形、无模多点成形、无模单点成形、液压 成形、电磁成形、激光成形和旋压成形。其中，冲压成形是使用最广泛的一种，而冲 压模具是冲压成形中的一个十分关键的要素。模具生产的工艺水平及科技含量的高 低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产 品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。作为一 个学机械的大学生，我希望将来在模具方面发展，将来为国家的模具事业做出贡献。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 2 选题背景选题背景 2.1 题目来源题目来源 生产实践 目录 第 3 页 共 21 页 2.2 研究目的和意义研究目的和意义 系统地温习大学里所学的知识，提高自身的动手能力和设计能力，对所学知识进 行强化，为今后的学习和工作打下坚实的基础。对国内外先进的模具制造与设计技术 有一个较深入的了解，使自己所学的与生产实际紧密的结合。 管夹弯曲成形级进模设 第 4 页 共 21 页 2.3 模具工业在国民经济中的地位模具工业在国民经济中的地位 模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和 通讯等产品中，60%80%的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质 量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的 最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。 模具生产的工艺水平及科技含量的高低， 已成为衡量一个国家科技与产品制造水 平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定 着一个国家制造业的国际竞争力。 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态） 的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消 耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平 的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志， 它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关 注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具 列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。 模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最 广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品的零件，组件和部 件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场 为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模 具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展 零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中 得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需 模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约 选题背景 第 5 页 共 21 页 有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型，1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值 为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国 家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一 些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出 口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的 发展有着特别重要的意义。 2.3 中外模具行业对比中外模具行业对比 预计到 2018 年，中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一，据相关研究 部门调查得知，欧洲模具设计和生产的时间要分别比中国快 44和 61左右，但中 国模具设计和生产的成本却只有欧洲同行的 91，因为中国的劳动力成本低廉，对 部分国外客户有着很强的吸引力。 同时， 欧洲及世界各国之间的模具竞争也相应加剧， 像德国近两年半内的模具整体价格就下降了 25左右。 据统计,前些年全球 58的模 具是由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家的比例只占到 1，但今后东欧国家的 模具将会有较大幅度的增长，而亚洲国家的生产比例将提高至 22左右。鉴于中国 廉价劳动力成本的优势和整体经济持续快速发展的良好势头， 中国模具发展的前景将 十分广阔。 但这并不意味着中国发展的一切都是那么的理想和完美。 因为中国的市场过早地 陷入了价格战的误区,还缺乏自主创新的能力，没有相应地建立起诚信可靠的市场体 系,特别是有 65的欧洲客户觉得中国模具的价格虽低但质量不好。一种比较理想的 解决方法是，加强中欧双方的合作,由欧洲国家出订单和图纸，中国模具企业具体负 责完成设计及加工制作，并在此过程中不断学习欧洲先进的技术及管理理念,加快工 业化的改造，努力提高企业自身的核心优势和竞争力。如在提高客户满意度方面，企 业除了在价格低廉上做文章外， 更重要的是要求交货时间短， 产品质量好， 诚信度高， 尽可能让他们了解产品的研发、设计及生产的全过程企业要明确自己的主攻方向,加 管夹弯曲成形级进模设 第 6 页 共 21 页 强相互之间的合作,及时有效地对客户的需求作出反应。 2.4 我国模具工业发展的简要状况我国模具工业发展的简要状况 一是已进入模具生产大国之列，但还不是模具强国。进入新世纪以来，我国模具 销售额以年平均 20%左右的速度增长，2006 年模具销售额达到 720 亿元人民币，居日 本、美国之后第三位；模具出口突破了 10 亿美元。我国模具生产厂、点达到了约 3 万家，从业人员近 100 万人。这些都说明我国模具工业有了相当的规模。但是，我国 现在每年还要从境外进口 20 多亿美元的模具，这些大都是国内尚不能生产的高中档 模具。国内中高档模具的自配率只占 50%左右；大型、精密、复杂、长寿命等技术含 量较高的模具只占到模具总量的 30%左右。我国模具行业全员劳动生产率还较低，平 均只有15万元 /人年左右； 我国模具商品化率还只有50%多 （发达国家达70%以上） ； 模具标准件使用覆盖率也较低，只有 50%左右；模具生产专业化水平还较低。这些都 说明我国的模具工业还不够强大，我国还不是模具强国。 二是模具产品水平有了很大提高，但差距还很大。近些年来，中国模具的设计和 制造水平有了很大提高，cad/cae/cam 等计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技 术、气辅技术、逆向工程等新技术得到广泛应用。现在，中国已能生产精度达到 2 微米的多工位级进模，寿命可达 3 亿冲次以上。个别企业生产的多工位级进模已可在 2000 次/分的高速冲床上使用，精度可达 1 微米。在大型塑料模具方面，中国已能生 产 43 英寸大屏幕彩电和 65 英寸背投式电视的塑壳模具、10 公斤大容量洗衣机全套 塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具等。在精密塑料模具方面，中国 已能生产照相机和手机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及精度达 5 微米的 7800 腔塑封模具等。 在大型精密复杂压铸模方面， 国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模、 汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模具等。在汽车覆盖件模具方面， 国内已能生产中档新型轿车的覆盖件模具。子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗 异型材挤出成形模、精铸或树脂快速成形拉延模等，也已达到相当高的水平，制造出 来的模具可与进口模具媲美。 我国生产的最大模具单套重量已超过 100 吨。但是，我国模具的制造从总体上看，产 选题背景 第 7 页 共 21 页 品还只是以中低档为主，中高档模具很多还要依赖进口；企业虽然重视推广应用新技 术，但这些新技术应用的水平还不够高。 三是模具骨干企业队伍已经形成，但还不够壮大。经过十多年的快速发展，我国 模具企业骨干队伍已经形成。它们一般都有较好的生产装备，生产都达到了一定的规 模，技术水平较高，产品水平也达到了一定的高度，而且产品有了自己的特点。在各 个模具行业骨干企业队伍中也涌现出了本行业的龙头企业。2006 年中国模具工业协 会对各行业的 50 家模具企业授予第一批“重点骨干模具企业”称号。中国模具骨干 企业队伍目前还在成长之中，各方面都有待进一步提高，技术待进步，管理待加强， 产品有待更加适应市场的需求。 当前，我国制造业的快速发展，特别是受汽车制造业发展的拉动，国内模具市场 不断扩大；跨国集团到我国进行模具国际采购不断增加，而且国际上将模具制造逐渐 向我国转移的趋势十分明显。由此展望未来，中国模具工业将会有一个持续快速发展 的机遇期。我们要很好地把握住这个机遇期，使我国模具工业有一个很大的提高。 2.5 国内外研究现状、发展趋势及存在的主要问题国内外研究现状、发展趋势及存在的主要问题 根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业 结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越 高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐 提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准 化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模 的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是 塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断 增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展， 但许多方面与工业发 达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低； cad/cae/cam 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当 一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 管夹弯曲成形级进模设 第 8 页 共 21 页 未来冲压模具制造技术发展趋势： 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、 “精度高”、 “质量好”、 “价格低” 的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广 cad/cam/cae 技术 模具 cad/cam/cae 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和 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 现技术资源的重新整合，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。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加 工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向 更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (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”。模具扫描系统已在 汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术， 这是一种替代传统的用成型电 极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像 数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的 重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发 选题背景 第 9 页 共 21 页 展。 (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。 (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。 模 具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。 模具热处理的发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(tin、tic 等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自 动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发 展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行 定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质 量监测控制系统 管夹弯曲成形级进模设 第 10 页 共 21 页 3 方案论证方案论证 2.6 零件加工工艺分析零件加工工艺分析 2.6.1 产品图样产品图样 材料厚度 t=1 ， 零件材料 h62,则零件精度选 it13， 冲模制造精度为 it7it8, 大批量生产 查资料得：零件材料为 h62(硬)，屈服强度为 420mpa，伸长率为 10% 该零件形状复杂，如采用单工序模生产,存在生产效率低,产品质量不稳定等缺 陷。为了保证产品质量,提高生产效率,决定采用多滑块压力机二次弯曲成形,并创建 了一条自动化冲压生产线。 2.6.2 工艺分析 从图中可知，零件形状复杂，有多处弯曲,成形工序比较多。依据样件分析,零件 原采用多滑块压力机二次弯曲成形,现如采用级进模一次弯曲成形有 2 处难点:无 方案论证 第 11 页 共 21 页 法弯曲内径;一次弯曲成形难以保证弯曲精度。如采用级进模二次弯曲，难点在于， 弯曲回弹较大，难以保证弯曲精度。 2.6.3 工艺方案的确定 零件展开图 设计方案一： 用多滑块压力机二次弯曲加工零件，主要工序有：切断、凹模上压弯曲、左右弯 模弯曲。 (1) 进料 (2) 切断 (3) 凹模上压弯曲 (4) 左右弯模弯曲 (5) 左右弯模回程 (6) 落料 设计方案二 用级进模二次弯曲加工零件，如图，第一次弯曲得到的形状 管夹弯曲成形级进模设 第 12 页 共 21 页 主要工序有： （1） 进料 （2） 切断 （3） 凸模下压弯曲 （4） 第二次弯曲 （5） 落料 分析比较 方案一工序集中，工位数较少，因此模具结构尺寸也教少，多滑块压力机各部分 威独立的单一体，使得结构大为简化。用多工位级进模加工，不仅模具十分复杂，而 且模具费用也比多滑块压力机模具高得多。但是在此方案中，工位过于集中，在一个 工位上完成多个工序，使的模具零件相距太近，凹模的壁厚较薄，影响模具寿命。 方案二工位较多，且由于弯曲回弹很大，两次弯曲会使精度难以得到保证。 综合以上所述，选有方案一较为合理。 2.6.4 毛坯尺寸计算 最小弯曲半径 rmin=0.3t=0.3 r=20 r0.5t r/t=20 sin/2=1/10=63.53mm 方案论证 第 13 页 共 21 页 =11.48 ai=2r（90-11.48）/360=27.4 l1=10+（120+0.5）27.4/180=19.80mm 第一次弯曲 时，毛胚长度 l1=l1+l2+（r+xt） =2l1+（r+xt） =219.80+（20+0.5） =104.00mm 故毛胚长度为 104mm 3 模具的设计与计算。模具的设计与计算。 3.1 弯曲力的计算弯曲力的计算 由于黄铜 h62 的强度为 420mpa f 自=ckbt/r+t =（0.71.381）（20+1）420 =145.6n 3.2 校正弯曲力的计算校正弯曲力的计算 由于 a=2（r+t）b =336mm .f 校=pa =70336 管夹弯曲成形级进模设 第 14 页 共 21 页 =23520 顶件力和压料力 f 顶和 f 压可近似取弯曲力的 30%- 80% 3.3 压力机的选用压力机的选用 选择适合的多滑块压力机，及其适当的滑块 3.4 工作零件刃口尺寸计算及模具设计工作零件刃口尺寸计算及模具设计 确定工作零件刃口尺寸计算方法时， 首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配 方法。 在多滑块压力机上取常用切断刀，切带料时，由于材料为硬黄铜，故取切刀锲角 为 90 凸模半径（心轴半径） r1/t=2010,rp 应该考虑回弹后引起的 r 的变化 r=15.686 凹模半径 rd=rp+t=16.686 回弹 k=1.275 则 r=r”/k=201.275=15.686 凹模深度 由