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清障车后翼板成型工艺与成型模具设计【18张CAD图纸+毕业答辩论文】【冲压模具】

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清障车后翼板成型工艺与成型模具设计

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关键词：: 清障车后翼板成型工艺模具设计全套 cad 图纸毕业答辩论文冲压模具

资源描述：

摘要

本文的主要内容是通过分析清障车后翼板的工艺，对清障车后翼板的成型工艺进行对比确定分析。在成型工艺分析的基础上合理选择成型工艺方法和弯曲成型模具类型，进而进行弯曲成型模具的设计。本文首先对零件的工艺性进行了分析；根据零件的工艺性确定了成型工艺方案以及模具类型；根据确定好的成型工艺方案和模具类型对成型工艺参数和模具的工作尺寸进行了详细的计算校核；接着根据工艺参数对压力机进行了选择确定；最后对成型模具进行设计绘制并在做了总结。

关键词：后翼板成型工艺弯曲模模具设计

Abstract

The main content is that through the process analysis of the After Empennage of Road-block Removal Trucks, determining and contrasting the forming process. Basising on the analysis of the forming process, reasonably choice the method of forming process and bending die type, then designing the forming of bending die. In this paper, the process of the parts were first analyzed; according to the process of the parts, the programmer of forming process and die type was determined; according to the established programme of forming process and die type, a detailed calculation checking for the parameters and die size of the work was carried out; then according to the process parameters, the Press was confirmed; Finally, the forming die was designed and drawn and a concluding was made.

Key words: After Empennage Forming process Bending die Die design

绪论 ……………………………………………………………………………………… 1

1 课题内容与毕业设计任务 ……………………………………………………………… 3

2 零件的工艺分析 ………………………………………………………………………… 3

2.1零件材料分析 …………………………………………………………………… 3

2.2 零件图 ……………………………………………………………………………… 4

2.3 零件加工工艺可行性分析 ………………………………………………………… 5

3 零件成型工艺方案及模具类型的确定 ………………………………………………… 8

3.1 零件成型工艺方案的确定 ………………………………………………………… 8

3.2 模具类型的确定 …………………………………………………………………… 9

4 成型工艺设计与参数计算 ……………………………………………………………… 11

4.1 冲裁制件排样 ……………………………………………………………………… 11

4.2 毛坯展开长度的计算 ……………………………………………………………… 14

4.3 弯曲力的计算 ……………………………………………………………………… 18

5 压力机的选择与确定 …………………………………………………………………… 20

6 弯曲成型模工作部分尺寸的确定 ……………………………………………………… 23

6.1 弯曲时凸模与凹模之间的间隙 …………………………………………………… 23

6.2 弯曲时凸模与凹模的宽度尺寸 …………………………………………………… 24

6.3 弯曲时模具圆角半径与凹模深度 ………………………………………………… 26

7 弯曲成型模具的总体结构 …………………………………………………………… 27

8 成型模具主要零部件的设计与选 ……………………………………………………… 29

8.1 凹模的设计 ……………………………………………………………………… 29

8.2 模架及其主要零件的选择 ………………………………………………………… 30

8.3 模柄的选用 ………………………………………………………………………… 32

8.4 凸模的设计 ………………………………………………………………………… 32

8.5 凸模固定板的设计 ………………………………………………………………… 32

8.6 当料版的设计 ……………………………………………………………………… 33

8.7 顶块的设计 ………………………………………………………………………… 33

8.8 弹性元件的选择与计算 …………………………………………………………… 33

8.9 垫板 ………………………………………………………………………………… 35

8.10 选择紧固件及定位零件 ………………………………………………………… 35

9 模具的装配注意事项 …………………………………………………………………… 35

10 毕业设计心得体会 ……………………………………………………………………… 36

参考文献 …………………………………………………………………………………… 37

致谢 ………………………………………………………………………………………… 38

绪论

1 冲压及冲压模具的概念、特点

冲压工艺是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。

冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。

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内容简介：: 1冯炳尧主编.模具设计与制造简明手册.上海：上海科学技术出版社，1985.62李天佑主编.冲模图册.北京：机械工业出版社，1988.73丁松聚主编.冷冲模设计.北京：机械工业出版社，2005.14王孝培主编.冲压设计资料.北京：机械工业出版社，1982.25张玉等主编.几何量公差与测量技术.辽宁：东北大学出版社,2003.106姜奎华主编.冲压工艺与模具设计.北京:机械工业出版社,1995.127陈锡栋主编.实用模具技术手册.北京：机械工业出版社,19878 刘靖岩主编. 冷冲压工艺与模具设计.北京：中国轻工业出版社 ,2006.59何忠保主编.典型零件模具图册.北京：机械工业出版社,200110 王秀凤主编.冷冲压模具设计与制造.北京：北京航空航天大学出版社,2005.1111 严寿康主编.冲压工艺及冲模设计.北京：国防工业出版社,1993.712 谢昱北主编. 模具设计与制造.北京：北京大学出版社,2005.413 孟繁杰,彭其凤著. 模具材料.北京：机械工业出版社,198914 机械电子工业部编. 模具公差与检测.北京：机械工业出版社,1993.1015 罗益旋主编.最新冲压新工艺新技术及模具设计实用手册. 北京：银声音像出版社，200216 中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典.南昌：江西科学技术出版社，200317 中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典（数据库）.南昌：江西科学技术出版社，200318 虞莲莲主编.五金速查手册.北京：机械工业出版社，2001，919 王新华，袁联富编.冲模结构图册.北京：机械工业出版社，2003，120 李奇，朱江峰，江莹主编.模具构造与制造.北京：清华大学出版社，200421 高锦张主编.塑性成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2001，8摘要摘要本文的主要内容是通过分析清障车后翼板的工艺，对清障车后翼板的成型工艺进行对比确定分析。在成型工艺分析的基础上合理选择成型工艺方法和弯曲成型模具类型，进而进行弯曲成型模具的设计。本文首先对零件的工艺性进行了分析；根据零件的工艺性确定了成型工艺方案以及模具类型；根据确定好的成型工艺方案和模具类型对成型工艺参数和模具的工作尺寸进行了详细的计算校核；接着根据工艺参数对压力机进行了选择确定；最后对成型模具进行设计绘制并在做了总结。关键词：后翼板成型工艺弯曲模模具设计AbstractThe main content is that through the process analysis of the After Empennage of Road-block Removal Trucks, determining and contrasting the forming process. Basising on the analysis of the forming process, reasonably choice the method of forming process and bending die type, then designing the forming of bending die. In this paper, the process of the parts were first analyzed; according to the process of the parts, the programmer of forming process and die type was determined; according to the established programme of forming process and die type, a detailed calculation checking for the parameters and die size of the work was carried out; then according to the process parameters, the Press was confirmed; Finally, the forming die was designed and drawn and a concluding was made.Key words: After Empennage Forming process Bending die Die design绪论绪论1 冲压及冲压模具的概念、特点冲压工艺是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。2 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性38绪论变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。3 本课题的目的和意义本课题的题目是，清障车后翼板成型工艺与成型模具进行设计。该课题是通过清障车后翼板的成型工艺分析和成型模具设计，对冲压成型工艺进行分析并对冲压模具设计的一般步骤和方法进行研究和探讨。通过查阅相关资料和对生产实际进行调研，对冲压成形技术和模具设计的现状和发展趋势提出自己的认识和看法。该课题不仅具有实际意义并且也有很强的启发性，可以起到总结和考核作用。以下就是本文的详细论述。1 课题内容与毕业设计任务书1 课题内容与毕业设计任务书题目：清障车后翼板成型工艺与成型模具设计设计任务： 1、完成毕业设计的毕业实习与文献翻译,及相关学院要求;2、清障车后翼板的结构工艺分析；3、针对零件的分析进行合适的成型工艺方案对比分析及确定;4、针对工艺确定成型模具的分析、对比、计算；5.完成毕业设计图纸要求（三张零号图）及相关文件；2 零件的工艺分析零件名称：清障车后翼板材料：Q345A厚度：t=1.5mm尺寸精度：未注公差要求，按IT14级查标准公差生产批量：大量零件的工艺性分析主要是指根据零件图，对冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、表面质量及所用材料冲压工艺性能进行分析，结合冲压基本工序的工艺性要求，判定零件用冲压加工的难易程度，并确定是否需要采取特殊工艺措施。以下就是对零件的工艺性进行详细的分析。2.1零件材料分析Q345A（退火状态），为一般结构用钢，强度、韧性高于Q295钢，具有较好的塑性、焊接性能和冲击韧性，冷热加工性能及低、中温性能也很好，有良好的耐蚀性。可用于制造车辆、电站、建筑、矿井、船舶、桥梁和低压锅炉的冲压件、结构件和承重件及工作温度为 -20450的容器及其焊接件。以热轧、控轧、正火及正火加回火状态交货。Q345A钢板的力学性能见下表：2 零件的工艺分析表2-1 Q345A的力学和工艺性能2.2.1 零件图图2-1 后翼板工程图图2-2 后翼板三维图2.2.2 零件结构分析零件的二维工程图和三维图如图所示，通过分析该零件形状较简单，有一个尾灯装配孔按技术要求装配时制作，加工时不用考虑，再就是端部的切口。零件没有具体精度要求，精度取IT14就可以了。但零件的形状较为怪异且不对称，角度也不是90度，主要解决的是弯曲过程中的偏移问题。同时也要考虑回弹问题。同时在弯曲时要充分考虑定位问题。2.3 零件加工工艺可行性分析零件的加工工艺可行性分析主要是指零件的冲压可行性、冲压成本的分析。上面对零件的选材、结构进行了分析，下面对零件的冲压加工工艺可行性进行分析。2.3.1 零件的冲压可行性该零件的材料具有良好的塑性、焊接性能和冲击韧性，冷热加工性能及低、中温性能也很好，有良好的耐蚀性，故适合冲压加工。并且板料冲压具有其他加工方法不可比拟的优越性，可进行自动化生产大大提高生产效率、降低劳动成本。再者，对该零件进行冲压加工不用进行二次加工，节省了原材料降低了成本。再者，该零件的材料塑性很好，适合冲裁和弯曲成型。故该零件具有冲压可行性，适合进行冲压加工。本设计主要是对后翼板的成型工艺及成型模具进行设计分析，也既是进行后翼板弯曲工艺的设计及弯曲模具的设计。以下再对零件的弯曲工艺进行着重的分析。弯曲是冲压主要成形工序之一，是将金属板料、棒料、管料或型材等弯成一定的角度和曲率，从而获得所需形状工件的冲压工艺。弯曲工艺的设计要根据弯曲件的不同进行工艺、质量分析，从而确定毛坯尺寸及弯曲力大小、选择合适的冲压设备、完成模具工作零件的尺寸计算。其中确定弯曲变形的最小弯曲半径及控制弯曲回弹和不对称件的偏移控制是弯曲成形与否的关键。零件弯曲的工艺性：对弯曲件工艺性影响最大的是弯曲半径，弯曲件的几何形状，材料的机械性能及尺寸精度。零件是否适合进行弯曲加工需要满足一下条件：1最小弯曲半径：在保证外层纤维不发生破坏的条件下，所能弯曲零件内表面的最小圆角半径，称作弯曲件的最小弯曲半径，表示弯曲时的成形极限。Q45A的最小弯曲半径可以参考下表取0.6。在弯曲时零件的弯曲半径应大于材料的最小弯曲半径，否则会产生弯裂致使零件报废。后翼板的弯曲半径r为2mm，料厚为t为1.5mm，故相对弯曲半径r/t=1.33大于其最小弯曲半径0.6，符合最小弯曲半径原则。表2-1 最小弯曲半径 r min2 弯曲件直边高度弯曲件的弯曲边高度不宜太小，hR+2t，如弯曲边高度太小，则难以形成足够的弯矩。又零件最小直边h为18mm，大于R+2t 。故符合弯曲件最小直边高度要求。3阶梯形弯曲件的弯曲。阶梯毛坯进行弯曲时，在阶梯根部易产生裂纹，需把阶梯根部设计在弯曲变形区之外，或采用切槽的方法。此零件不属于阶梯形零件故不予考虑。4弯曲件的孔边距。如果预先冲出的孔位于板料的弯曲变形区，则弯曲后孔要发生变形，要把孔设计在弯曲变形区以外。孔壁与弯曲半径r中心的距离Z与板料厚度有关。当t=t 当t=2mm,L=2t 由零件图可知灯孔孔边距符合要求。2.3.2 零件的经济加工可行性零件的冲压工艺性好，就意味着可以用常规的工艺方法、高效地冲压加工出质量稳定的零件。显然，工艺性好，冲压加工的经济性也好。零件展开坯料的平面轮廓形状，直接影响材料的利用率，对于大批量生产的冲压件而言，这是影响冲压加工经济性的一个重要因素。此外，零件的生产批量对冲压加工的经济性起着决定性的作用。必须根据零件的生产批量和零件质量要求，确定是否采用冲压加工、用哪种冲压工艺方法加工。以下是对零件经济工艺性分析。 1、冲裁件的精度与粗糙度要求冲裁件的经济公差等级不高于IT14级,一般落料公差等级最好低于IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级。由零件图分析可知，后尾翼工程图上没有标注公差要求，也就是精度要求较低故可取IT14级，后翼板弯曲模具的精度只要在IT10IT9之间就可以满足零件的精度要求。故精度要求符合加工要求。2、用弯曲模具进行加工可以大大缩短劳动时间和强度，并且零件的质量高，合格率高符合经济性要求。3、生产批量为大量生产，故采用冲压生产可以大大提高生产效率，节省成本。通过以上分析可知，零件冲压可行性和经济加工可行性均符合生产要求，适合用冲压进行生产。3 零件成型工艺方案及模具类型的确定3 零件成型工艺方案及模具类型的确定通过对零件的分析可以看出零件需要进行落料、冲孔、弯曲、切边等工序。其中冲孔工序是在装配时制作，可以不考虑。主要就是考虑后翼板切口的成型和弯曲成型工艺。本课题主要是探讨后翼板零件的弯曲成型工艺并对其弯曲工艺进行设计并最终设计出弯曲模。由分析可知，本模具设计的重点和难点是如何选择合适的模具形式和工艺防止在弯曲过程中产生的偏移问题，也就是零件的定位问题，结合现有的模具形式进行一定的创新和发散性思维。以下是成型工艺方案和模具类型的选择。3.1 零件成型工艺方案的确定零件的工艺方案的确定是指在零件图分析的基础上，根据生产批量的要求，结合实际生产条件，确定最佳的生产工艺方案。对零件进行分析，不难发现后翼板零件是由落料、切口、弯曲、冲孔等几道工序完成的。合理安排冲压工序选择正确的成型工艺方案不仅可以简化成型工艺而且可以选择更为合理的模具类型，从而降低模具成本。此零件的成型工艺方案有如下几种：1、采用落料、切口、折弯三步，模具为简单模。2、步骤同第一种方法，但模具采用连续模。3、落料、切口采用复合模，再进行弯曲成型。4、落料、切口、弯曲采用一套连续模。5、落料的同时进行切口，再进行弯曲成型，模具为简单模。比较分析以上几种方法，第一种方案加工工序太多，模具成本太高故尽量不选择。第二种方案采用连续模太复杂应尽量避免。第三、四种方案由于零件的形状不规则，不容易实现一套连续模和复合模加工，故也不能采取。最后一种方法落料和切口同时进行，减少了切口步骤，且为下一步的弯曲模留出了定位切口使弯曲成型更容易实现，解决了该零件定位难的问题，并且模具均为简单模具设计较为简单。综上，应该采用最后一种工艺方案，即先进行落料切口，再进行弯曲成型。由于冲模的设计都是相通的，并且设计模具是为了考核我们对冲压一般工艺的掌握和对所学知识的系统复习，再结合工作量本设计只对弯曲成型部分进行设计。3.2 模具类型的确定冲模的类型与冲压工艺方案是相互对应的，两者都是根据生产批量、零件形状和尺寸、零件质量要求、材料性质和厚度、冲压设备和制模条件、操作因素等确定。所以冲压工艺方案确定后，冲模的类型基本上也随之而定了。在确定模具类型的过程中应注意以下方面。冲模的结构形式很多，设计中要将各种结构形式的特点及适用场合与所设计的工艺方案及模具类型的实际情况做全面的比较分析，选用最合适的结构形式，并有针对性地进行必要的改进和创新，尽量设计出最佳的结构方案。必须注意的是：在满足质量与工艺要求的前提下，模具结构设计中应该充分注意其维护、操作方便与安全性。综合考虑零件的成型工艺方案和模具类型选择的原则，并且考虑具体的弯曲模具类型和形式，后翼板弯曲模可以采取以下几种形式：1、带斜楔弯曲模，大致形状如下图所示图3.1 弯曲角小于90的弯模图3.2 斜楔弯曲模 2、采用具有创新性的模具结构简图如下图所示图3.3 模具结构简图对于第一种方案，由于零件为不对称的弯曲件且弯曲角均不为九十度，这两种方案模具受力都不均匀且需要斜楔，模具结构复杂且容易损坏，故一般不应采用。4 成型工艺设计与参数计算第二种方案新颖独到，并且保证凸模两边平行，模具结构大为简单，可以考虑采用。第二种方案的不足之处在于零件偏移较严重，难于定位，只要能很好定位第二种方案是可行的。考虑到零件冲压工艺是落料切口一起加工，定位就可以利用切口定位，并设置特殊的挡料版，再采用弹性顶件装置是可以解决偏移问题的。综上，比较两种方案的优劣，应该选择第二种模具形式。4 成型工艺设计与参数计算由于冲模的设计都是相通的，并且设计模具是为了考核我们对冲压一般工艺的掌握和对所学知识的系统复习，再结合工作量本设计只对弯曲成型部分进行设计。本设计的主要内容是对后翼板零件的成型工艺及模具进行分析和设计，既主要是对弯曲模的工艺和模具进行分析和设计。对于冲压模这里只对排样和材料利用率进行分析，以利于后面工作的进行。4.1 冲裁制件排样排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本和保证制件质量及模具寿命的有效措施。冲裁的排样应符合以下几方面要求。1. 材料的利用率排样的目的是为了在保证制件质量的前提下，合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。一个进距的材料利用率的计算见式(4.1)： = (nA/bh)100% (4.1) 式中：A冲裁件面积(包括内形结构废料)； n一个进距内冲裁件数目； b条料宽度； h进距。一张板料上总的材料利用率的计算见式(4.2)： = (nA/LB) x100% (4.2)式中：n 一张板料上冲裁件总数目； L板料长； B板料宽。提高材料利用率主要应从减少工艺废料着手，通过合理的排样方法，使工艺废料减到最少。同样一个工件，可以有几种不同的排样方法，从而得到不同的材料利用率。2. 排样的方式根据材料的利用情况，排样可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种。有废料排样为沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料(搭边)存在，冲裁后搭边成为废料。少废料排样为沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或工件与条料侧边之间有搭边存在。无废料排样为工件与工件之间、工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得工件。3. 搭边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。搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证送料的顺利进行，从而保证制件质量。搭边值的大小要合适，过大会造成材料利用率低，过小则不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸、凹模之间的间隙，损坏模具的刃口，降低模具的寿命。一般来说，搭边值是由经验确定的，影响搭边值大小的因素有材料的力学性能、材料的厚度、工件的形状和尺寸、排样的形式及送料、挡料的方式。表 4-1 列出了冲裁时常用的最小搭边值。表 4-1 搭边 a 和a1数值(低碳钢)综合考虑以上排样的内容和原则对本零件进行排样。弯曲件排样是否合理，直接影响到材料的利用率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全，既排样是设计模具的一个标准。考虑到后翼板零件的外形，该零件的排样为有废料排样。排样方案可以有很多，以下就对各种方案进行论证，以选取最合理最省料的排样方案达到经济最优化。各排样方案简图如下。方案一：有废料简单横排方案二：有废料对排方案三：有废料竖排由排样原则可知排样的搭边值a=1.8mm,a1=2.0mm。现在对以上三种方案进行对比确定。方案一：材料利用率 1= (nA/bh)100% =7970/(107.5x105.5)x100% =70.3%式中：A冲裁件面积(包括内形结构废料)；约为7970mm2n一个进距内冲裁件数目；为1 b条料宽度；为105.5mm h进距。为107.5mm方案二：材料利用率 2= (nA/B)100% =（7970/9486）x100% =84%式中：A冲裁件面积(包括内形结构废料)；约为7970mm2B一个步距内的条料面积；为9486 mm2 h进距。为105.5mm方案三：材料利用率 3= (nA/bh)100% =7970/(107.5x105.5)x100% =70.3%式中：A冲裁件面积(包括内形结构废料)；约为7970mm2n一个进距内冲裁件数目；为1 b条料宽度；为107.5mm h进距。为105.5mm 由以上各方案的材料利用率可以看出方案二的材料利用率最高；方案一和方案三相同，即竖排和横排相同。考虑实际情况，方案二需要调换冲裁方向较费时，效率较低，但材料利用率较高，故在选用的时候要对材料利用率和生产效率进行充分的对比分析，故应慎用。方案一和方案三，材料利用率较方案二相差较大但加工较方便生产效率高。因此，选用哪种方案应视实际生产情况而定。4.2 毛坯展开长度的计算板料弯曲时，中性层长度是不变的，因此根据变形前后中性层长度不变的原则来确定弯曲件毛坯展开的长度和尺寸。由于弯曲变形程度(r/t)、弯曲方法、弯曲件形状及标注方法等不同，故计算方法略有不同，要注意区别。1. 概算法弯曲件分为直边和弯曲两部分，以其中性层长度之和可求得弯曲件展开长度，但弯曲部分的中性层要考虑位移。如图5.24 所示，即（4.3）式中：L弯曲件展开长度，mm；1 l 、l 2 弯曲件直边长度，mm；r 弯曲件弯曲半径，mm；层位移系数，见表4-2；弯曲件的弯曲带中心角，；可以是90、大于90或小于90。图4-1 弯曲中心角为的弯曲件表4-2 层位移系数值2. 外侧尺寸加算法先将外侧尺寸全部加算，从其和减去取决于板厚和弯曲半径两要素的伸长量，如图4-1所示，即L=(l1+l2+l3+ +ln)(n1)C (4.1)式中：L弯曲件展开长度，mm；l1、l2、l3弯曲件直边外侧尺寸，mm；n 弯曲件的弯曲次数；C伸长补正系数，见表4-3。图4-2 外侧尺寸标注表4-3伸长补正系数C 值3. 内侧尺寸加算法先将内侧尺寸全部加算，再加补正伸长量，如图4-3 所示，即L=l1+l2+a (4.4)式中：L弯曲件展开长度，mm；l1、l2弯曲件直边内侧尺寸，mm；a伸长补正系数，见表4-4。以上计算法只能用于形状简单，弯曲个数少、精度要求不高的弯曲件。对于形状复杂、多角弯曲及精度要求高的弯曲件，应先按上述公式近似计算，准确的毛坯长度则依据试冲结果来确定。图4-3 内侧尺寸标注表4-4伸长补正系数a 值本零件采用第一种方法较简单合适，由零件的弯曲半径R=2mm，料厚t=1.5可得：弯曲件展开长度L：长边毛坯展开长度L1： L1 =26.5+24.5+38+3.14*（2+0.33*1.5/180） =96.83 取97mm。短边毛坯展开长度L2： L2=8.5+6.5+38+3.14*（2+0.33*1.5/180） =60.83 取61mm。式中：L1、L2弯曲件展开长度，mm；1 l 、l2 弯曲件直边长度，mm；r 弯曲件弯曲半径，mm；层位移系数，见表4-4；弯曲件的弯曲带中心角4.3 弯曲力的计算弯曲力是指弯曲工件完成预定形状时需要压力机所施加的压力，是设计冲压工艺和选择设备的依据之一。弯曲力不仅与板料材质、板料厚度、弯曲几何参数和凸、凹模间隙有关，而且与弯曲方式关系密切。由于影响因素众多而难以精确计算，故常采用经验公式或简化公式计算。1. 自由弯曲力计算V 形自由弯曲力为（4.5）U 形自由弯曲力为（4.6）式中：F1自由弯曲力(冲压行程结束，尚未进行校正弯曲时的压力)，N；b 弯曲件宽度，mm；t 弯曲件材料厚度，mm；r 弯曲件的弯曲内半径，mm；b 材料抗拉强度，MPa；K安全因数，一般取K1.3。零件可以按U形件计算，故自由弯曲力 =0.6*1.3*105*1.5*1.5*500/(2+1.5) =30712.5Nb 弯曲件宽度，取105mm；t 弯曲件材料厚度，1.5mm；r 弯曲件的弯曲内半径，2mm；b 材料抗拉强度，取500MPa；K安全因数，一般取K1.3。2. 校正弯曲力计算校正弯曲力远远大于自由弯曲力，其近似计算如下F2= qA式中：F2校正力，N；q 单位校正力，MPa，见表4-5；A 工件被校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积，mm2。表4-5 单位校正力 q 值故校正力的值F2为： F2= qA =50*38005 压力机的选择与确定 =190KN 式中：F2校正力，N；q 单位校正力，取50MPa； A工件被校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积，约为3 800mm2。3. 顶件力和压料力对于有顶料装置和压料装置的弯曲模而言，其顶件力或压料力Q可近似取Q= (0.30.8)F1 =0.5*30712.5 =15356.5N 选择压力机时，为了防止回弹采用校正弯曲力，因零件精度要求不高采用校正弯曲后可以有效的防止回弹。5 压力机的选择与确定冲压设备的选择是工艺设计中的一项重要内容，它直接关系到设备的合理使用、安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本等一系列重要问题。首先，应根据所要完成工序的工艺性质，批量大小，工件的几何尺寸和精度等选定压力机类型。冲压生产中常用的是曲柄压力机和液压机。对于中小型冲裁件、弯曲件或浅拉深件多用具有形床身的开式曲柄压力机。虽然开式压力机的刚度差，并且由于床身的变形而破坏了冲模的间隙分布，降低了冲模的寿命和裁件的质量。但是，它却具有操作空间三面敞开，操作方便，容易安装机械化的附属设备和成本低廉等优点，目前仍是中小件生产的主要设备。在大中型和精度要求较高的冲压件生产中，多采用闭式机身的曲柄压力机。这类压力机两侧封闭，刚度较好精度较高，但操作不如开式方便。对于大型、较复杂的拉深件多采用闭式双动拉深压力机。它有二个滑块，拉深用的内滑块和压边用的外滑块，外滑块通常有四个加力点，调整作用于坯料周边的压边力。模具结构简单，压迫可靠易调。特别适于大量生产。对于形状复杂零件的大量生产，应优先考虑选用多工位自动压力机。一台多工位自动压力机能够代替多台单工位压力机，并且消除了工序间半成品的堆放和运输问题。而对落料、冲孔件的大量生产，则应选用效率高、精度高的自动高速压力机。根据压力机选用原则：在中小型冲压件生产中，主要选用开式压力机，对于冲孔，落料等施力行程很小的冲压工序，可直接选用公称压力大于或等于冲压所需工艺力总合的压力机。首先冲床的公称压力应大于计算出的总压力；最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。弯曲时压力机的压力可用下式计算 FF1+ F2+ Q式中：F压力机的公称压力，N。自由弯曲时，校正弯曲力F2不计。校正弯曲时，校正弯曲力与自由弯曲力不是同时产生，且校正弯曲力比自由弯曲力及顶件压料力大得多，故F1 和Q 可以忽略，只按校正弯曲力F2大小来选择压力机。由于采用校正弯曲，故应按校正弯曲力选用压力机，实际选用压力机时应对压力机进行校正，压力机的压力选用应加上安全系数，一般取1.6-2.0，这里取安全系数为1.8。故压力机的公称压力F为： F=190*1.8 =342KN按上述要求，结合工厂实际，可称用J23-40开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。压力机的具体参数如下表所示。J23-40开式双柱可倾压力机的关键数据如下：公称压力：400KN 滑块行程：100mm 最大闭合高度：300mm 连杆调节量：80mm 工作台尺寸（前后左右）：630420 垫板尺寸（厚度）：80mm最大倾斜角度：300 表5-1 开式压力机基本参数6 弯曲成型模工作部分尺寸的确定6 弯曲成型模工作部分尺寸的确定弯曲模工作部分的尺寸主要指凸、凹模间隙、圆角半径、凹模深度及凸、凹模横向宽度尺寸等。6.1 弯曲时凸模与凹模之间的间隙弯曲V 形工件时，凸、凹模间隙是靠调整压力机闭合高度来控制的，不需要在模具结构上确定间隙。U 形工件的弯曲，则必须选择适当的间隙。间隙的大小对于工件质量和弯曲力有很大影响。间隙越小，弯曲力越大。间隙过小，会使工件壁变薄，并降低凹模寿命。间隙过大，则回弹较大，还会降低工件精度。U 形工件弯曲的凸、凹模间隙，根据材料的厚度、弯曲件的高度和宽度(即弯曲线的长度)而定。单边间隙值按下式确定：c=t+ +kt式中：c弯曲时凸模与凹模之间的间隙，mm；t 材料的公称厚度；k 间隙系数，见表6-1；板料厚度的正偏差。当工件精度要求较高时，凸、凹模间隙值应取小些，c=t。表6-1 U 形件弯曲模间隙系数k 值表6-2未注公差尺寸的极限偏差 (单位mm) 故凸、凹模之间的单边间隙值c： c=t+ +kt =1.5+0.2+0.05*1.5 =1.775式中：c弯曲时凸模与凹模之间的间隙，mm；t 材料的公称厚度；为1.5mm；k 间隙系数，见表6-1；取0.05 板料厚度的正偏差。为标注公差按IT14选取最大正偏差为0.2mm。6.2 弯曲时凸模与凹模的宽度尺寸凸模与凹模的宽度尺寸(见图6-1)与工件的尺寸相关，根据工件尺寸的标注方式不同，凸模与凹模的宽度尺寸可按表6-3 所列公式进行计算。图6-1 U 形弯曲模尺寸表6-3 凸模与凹模的宽度尺寸计算注：L凸、L凹弯曲凸模和凹模宽度尺寸，mm；L弯曲件外形或内形公称尺寸，mm；弯曲件的尺寸公差，mm；c凸模与凹模的单面间隙，mm；凸、凹弯曲凸模、凹模的制造公差，采用IT9IT7。由以上可得出凸模和凹模的宽度尺寸： =（45-0.75*0.74） =44.45 mmL凹凹模宽度尺寸，mm；L弯曲件外形公称尺寸，为45mm；凹弯曲凹模的制造公差，采用IT9IT7。弯曲件的尺寸公差，取0.74mm；凸模尺寸以凹模为基准配作，保证单面间隙值为1.775mm.。总间隙值为2c。6.3 弯曲时模具圆角半径与凹模深度模具工作部分尺寸如图6.2 所示。图6-2 弯曲模工作部分尺寸(1) 凸模圆角半径rp。如工件内侧的圆角半径为r，通常rp = r ，但不能小于材料允许的最小弯曲半径rmin(查表5-2)。当工件弯曲半径r 小于rmin时，则应取rprmin，然后再利用随后的整形工序满足制件的要求，此时，整形模的圆角半径rp = r 。对于工件圆角半径较大(r/t10)，而且精度要求较高时，应考虑回弹的影响，将凸模圆角半径根据回弹角的大小作相应的调整，以补偿弯曲的回弹量。根据此要求和前面的叙述，凸模圆角rp可取2mm。(2) 凹模圆角半径rd。工件在压弯过程中，凸模将工件压入凹模而成形，凹模口部的圆角半径rd对于零件质量有明显的影响。如过小，弯曲板料表面出现划痕；如凹模两边圆角半径不一致，则毛坯会产生偏移。凹模圆角半径rd的大小与弯边高度和材料厚度等有关，可查表6-4。V 形凹模底部可开退刀槽或圆角半径rd，rd=(0.68 成型模具主要零部件的设计与选择7 弯曲成型模具的总体结构0.8)( rp+t)。依据此要求凹模圆角半径rd可取6mm。(3) 凹模深度。凹模深度尺寸要适中，若过小，毛坯两边自由部分太多，弯曲件弹复大又不平直，弯曲件质量下降；若过大，凹模增大，则模具耗材也增多，且压力机需要有较大的工作行程。凹模的深度l 可通过查表6-4 获得。l值为18mm。表6-4 凹模的圆角半径rd与凹模的深度l 值7 弯曲成型模具的总体结构模具采用中间导柱模架，模具上模部分由凸模、凸模固定板组成。卸料方式才用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模、顶块等组成。卸料和压料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。模具结构如下图所示：图7-1 后翼板弯曲模总装图8 成型模具主要零部件的设计与选择8 成型模具主要零部件的设计与选择8.1 凹模的设计由零件的凹模的工作尺寸的计算可得凹模的宽度工作尺寸为44.45mm，长度为102mm。再根据手册和查询资料可知凹模外轮廓到内轮廓的最小距离不小于60-80mm，再考虑零件的定位等结合零件的工作尺寸可取凹模的周界尺寸为L:200,B:125。根据凹模的深度要求和顶块的强度等，凹模的具体设计如下图：（详图见零件图）图8-1 凸模1图8-2 凸模28.2 模架及其主要零件的选择为保证冲出零件的精度和高稳定的质量，并结合弯曲件的外形，后翼板零件外形为不规则形状且凸模端部不为平面，模具受力不均匀为了保证模具寿命和冲出合格的零件应采用模架导向的导向方式。模架导向不仅能保证上、下模的导向精度而且能提高模具的刚性，延长模具的使用寿命，是弯曲件的质量稳定可靠，使模具的安装比较容易。根据零件的形状并充分考虑装料的方便性，模架的类型选用冲模滑动导向模架中间导柱模架。模架的种类很多，要根据模具的精度要求、模具的类别、模具的大小选择合适的模架。根据凹模的周界尺寸和压力机的闭合高度可以确定模架的具体参数：查中国模具设计大典选用的模架型号为：GB/T2851.1-1990其主要参数为：L:200mmB:125mmH:最大220mm、最小180mmH1:40mmH2:45mm根据国家标准，选用的上、下模座的相关尺寸如下上模座：冲模滑动导向模架中间导柱模架上模座 200x125x40 GB/T2855.9下模座：冲模滑动导向模架中间导柱模架下模座 200x125x45 GB/T2855.10导柱： 28x170 和 32x170 GB/T 2861.1导套： 28x100x38 和 32x100x38 GB/T 2861.6 以上各零件的具体尺寸和设计见后附模具零件图。模架如下图所示：图8.3 标准模架8.3 模柄的选用模柄也是标准件，对于中、小型冲模中，通常用模柄将上模座固定在压力机的滑块上，模柄已经标准化，其结构、尺寸详见国家标准。考虑压力机的型号和模架的尺寸与安装的方便等因素，模柄选用压入式模柄。这种模柄适用于所有中、小型模具，它与上模座安装孔采用H7/n6配合，压入后与上模座磨平，并采用防转销防转，以保证较高的精度和同轴度。模柄：A型压入式模柄 A50x105 JB/T 7646.1 具体尺寸见后附图。8.4 凸模的设计凸模的工作端部形状主要是根据弯曲件的外形设计的，考虑到零件在弯曲的过程中偏移严重，故利用切口设计辅助定位结构（如图所示），这样就更好地避免了零件的偏移提高了零件的精度。上端部设计成台肩式利于用凸模固定板固定。再结合模具的闭合高度和凸模工作部分的尺寸要求进行设计。凸模具体尺寸见附图。图8-4 凸模三维示意图（未倒角）8.5 凸模固定板的设计凸模固定板主要是根据凸模的外形和凸模固定方式而设计的。凸模固定板的开口应和凸模的端部结合，配合也应根据凸模配合。周界尺寸和垫板等相同。固定板的厚度H，一般可以根据经验公式选取为H=（0.6-0.8）H凹考虑到左右凹模不一致，再综合考虑闭合高度凸模固定板的厚度可设计为50mm。具体形状和尺寸见附图。8.6 顶块的设计顶块的作用是起到对毛坯的定位作用，防止零件在弯曲的过程中发生偏移影响零件的精度，并起到卸料作用。顶块的上端面的形状和零件的底部形状相同，并且为了更好地定位和凸模配合设计出切口。顶块的底部连接顶杆靠弹性元件进行动态定位和卸料作用。顶块的尺寸和凹模的尺寸和凹模深度有关，根据凹模的尺寸和闭合高度进行设计。顶块和凹模的配合为间隙配合。顶块的具体形状和尺寸见附图。8.7 挡料版的设计挡料版主要是根据毛坯的外形进行设计，主要作用是对零件进行定位防止毛坯前后左右滑移，保证毛坯的准确定位。挡料版的内围尺寸应比毛坯的周界尺寸大0.5mm左右，一保证顺利加料。挡料版的具体形状和尺寸见附图。8.8 弹性元件的选择与计算本模具的弹性元件选择合成橡胶。橡胶允许承受的负荷较大，安装调整灵活方便，是冲压模中常用的弹性元件。橡胶选用与计算步骤如下：1、根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲裁卸料用较硬橡胶；拉深、弯曲压料、卸料用较软橡胶。2、根据卸料力求橡胶横截面尺寸。橡胶产生的压力按下式计算 F=Ap （8-1）所以，橡胶横截面积为 A=F/p =15356.5/1.8 =8531.1 mm2式中F橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力（N）,由前面求得F=15356.5N；p橡胶所产生的单位面积压力（N/mm2 ），与压缩量有关，其值可按图示确定，设计时取预压量下的单位压力；取压缩量为30%，故可取p为1.8 mm2 。A橡胶横截面积（mm2）。图8-5 橡胶特性曲线a）、c）矩形 b）圆筒形d）圆柱形3、求橡胶高度尺寸。为了使橡胶不因多次反复压缩而损害其弹性，其极限压缩量hj应按下式确定：hj=aH式中 H橡胶自由状态下的高度（mm） a橡胶极限压缩率。对于合成橡胶，可取a=35%-45%；取40%硬度越高，a值越小。橡胶预压缩量 hy=bH式中 b橡胶预压缩率。为30%上两式相减得橡胶高度H的计算公式H = （hj- hy）/(a-b) =hg/(a-b) =240/0.1 =2400mm式中 hg为橡胶工作压缩量（mm）9 模具的装配注意事项8.9 垫板垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取310mm,这里设计时,由于压力较大,根据GB2865.2-81选取规格为LxBxH=200x125x6。具体尺寸见附图。8.10 选择紧固件及定位零件螺栓规格的选用：根据表3-36,由凹模板的厚度可选用M12,在根据实际要求,查标准选用GB 70-85 M12X130两个, M12X90两个 ,压料板的螺钉选用GB 70-85 M6X20,这里要6个。上模座螺钉为M12x55四个，销钉为M10x55两个。选取材料为45钢。销钉规格的选用: 销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格,因此根据标准选用GB 119-86 A10X130两个, A10X90两个。选取材料为45钢。根据定位方式及坯料的形状与尺寸,选用合适的标准定位零件。9 模具的装配注意事项弯曲模的装配方法的一般步骤为，确定装配基准件和装配顺序按基准件装配有关零件控制调整模具间隙和压料、顶件装置试弯曲与调整。对于本弯曲模具，由于有导向装置应以凹模为基准件，先装配下模，再以下模为基准装配上模。在装配下模时，因弯曲模的间隙较大，可采用垫片法或标准样件来调整，以保证间隙的均匀性。弯曲模的压料和顶件装置的行程也较大，所用的弹性元件有足够的弹力，所以可以在试模时确定。另外，由于弯曲时的回弹很难准确控制，一般要在试模时反复修正凸、凹模的工作部分，因此，固定凸、凹模的销钉都应在试冲合格后打入。下模装配完后再根据模具间隙调整上模，仔细检查各个装配零件是否符合图纸要求，做好定位；先固定好凸

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