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毕业设计 论文 制件 冲压 工艺 模具设计 全套 图纸

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设计 题目 U 型制件冲压工艺及模具设计 学 院 电子信息与机电工程学院 专 业 机械设计制作及其自动化 年 级 2008级 学 号 200824123318 学生姓名 指导教师 完成时间 2012 年 4 月 肇庆学院教务处制 毕 业 设 计 摘 要 本模具的主要作用就是落料和冲孔，该模具在设计时不仅要根据冲裁件的材料选择模具的材料，还要根据冲裁件的形状、尺寸和精度来确定模具的类型和冲裁的工艺方案。确定合理的冲裁间隙是本模具的重中之重，它不仅影响冲裁件的形状、尺寸和精度，还影响模具的使用寿命。在模具材料的选择时应注意材料的性能和强度。应尽量选择模具的标准件，这样不仅可以提高模具的寿命还可以缩短模具的制造周期。 在模具设计时不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。在本次设计中主要是考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计 任务，模架采用后侧导柱模架，凹模采用洞口形状凹模，这样可以一次完成全部的工序加工，在设计中要考虑到很多关于我所设计零件的知识，包括它的使用场合，外观等。通过这次的设计使我深深的体会到怎样才能把所学的东西更好的运用到实践中，设计过程中应注意的问题，使自己在冲压模方面有了更深更多的了解。 本次的设计查阅了大量的专业资料和书籍，丰富了设计过程。 整个过程以件 和 平台 进行设计 。 关键词： “ U”型 制件、复合模 设计 、 is of in to of of to of to of of is of it of In c of be to of as as so of In be to a In of to by so a in to a of me to of to be in a of to a of as U” 机械设计制造及其自动化 潘思良 学院：电子信息与机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 学号： 200824123318 姓名： 指导老师： 机械设计制造及其自动化 潘思良 技术要求： 1、零件精度： 2、材料： 3、材料厚度： 、生产批量：大批量生产； 三维冲裁工件图： 三维弯曲工件图： 机械设计制造及其自动化 潘思良 设计任务书 本课题来源于生产实践，为提高生产率。全部采用冲压工艺生产工艺简单，材料消耗少。要求采用多道工序对该零件进行冲压加工的方法，课题涉及了与本专业相关的基础理论与专业知识。在本次毕业设计中采用了计算机辅助设计的方法，运用了 样可以在设计过程中比较直观地查看整副模具，以便进行零件的和模具结构变化的修改最后利用 达到图纸规范的要求 毕业设计内容： 对冲压件形状和工艺进行分析 落料冲孔模的设计 工艺方案的分析比较和选用 对模具结构的分析 使用 使用 括零件图和装配图） 写说明书 机械设计制造及其自动化 潘思良 毕业设计目的及要求 1、通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料手册的能力，培养模具设计的基本技能和能够熟练运用工程软件进行模具设计，为后续从事模具设计工作打下良好的基础。 2、学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和加工工艺过程，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。 3、培养认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。 机械设计制造及其自动化 潘思良 选题意义 模具是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志 ，在铸造、锻造、冲压、塑料粉末冶金、陶瓷等生产行业中得到广泛应用，被称为工业产品之母 近年来，我国的模具工业也有了较大的发展，模具制造工艺和生产装备智能化程度越来越高，而落料冲孔复合模就是其中代表之一，他的出现极大地提高了模具制造的精度、质量和生产率。 本设计以 是让自己掌握查阅查资料手册的能力，二是介绍了 是更深层次地掌握模具设计方法和步骤以及了解模具的加工工艺过程。其中，应用了冲裁和 裁：是利用模具使板料分离的冲压工序，包括冲孔和落料，它是冲压工艺中最基本的工序。弯曲：是指将金属材料弯成一定形状和角度的工艺方法。本次毕业设计将着重介绍该工件的落料冲孔复合模的设计。 机械设计制造及其自动化 潘思良 设计思路 1、冲裁件工艺性分析 2、确定冲裁工艺方案 3、确定模具结构形式 7、刃口的尺寸计算 8、主要零部件的结构与尺寸设计 6、压力机的选择 9、绘制装配图和零件图 5、冲裁力和压力中心的计算 4、排样设计 机械设计制造及其自动化 潘思良 冲裁件工艺性分析 1）零件尺寸精度分析： 此零件的特点是工件尺寸为中型尺寸，尺寸精度要求一般，材料强度、刚度高，采用 件图上的尺寸除了四个孔的尺寸有偏差外，其他的形状尺寸均未标注公差，属一般冲裁精度，采用一般冲模，可按 2）零件结构工艺性分析： 工件结构形状简单，左右对称，对弯曲成形较为有利，制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序 。 3）零件材料分析： 工件材料为 剪强度 304拉强度 375伸率 21具有良好的塑性和冲压性能，适宜于冲压生产。 机械设计制造及其自动化 潘思良 确定冲裁方案 1）冲压方案分析： 该零件形状对称，简单，工艺性能良好，本零件属于冲孔 +落料即可完成的冲裁件，方案如下： a、先落料后冲孔再弯曲三套单工序模。 b、先冲孔后落料的连续模再弯曲工艺的单工序模。 c、落料冲孔复合模再弯曲单工序模。 2）冲裁方案对比： 方案 (1) 模具结构简单，但需三道工序和三道模具，生产效率低。 方案 (2) 属于先连续模后单工序模的组合，连续模是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。由于制件的结构尺寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，且工件不是一次成型，容易造成尺寸误差加大，欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造，安装较复合模更为复杂，且制造经费增加，因此，不宜采用该方案。 方案 (3) 属于复合模和单工序模的组合，复合冲裁模是指在一次工 机械设计制造及其自动化 潘思良 作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。由于该工件的孔边距为 8于凸凹模允许的最小壁厚 可考虑采用复合膜。采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，易于冲压尺寸精度要求一般且一次成型的工件，且操作简单安全，适用于大批量生产，又降低的工人的劳动强度，所以此方案最为合适 。 3）冲裁方案确定： 根据分析采用方案 (3) 复合冲裁。 机械设计制造及其自动化 潘思良 确定模具结构形式 （ 1）模具类型的选择： 由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。 （ 2）定位方式的选择： 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，有侧压装置。 控制条料的送进步距采用导正销定距。 （ 3）卸料方式的选择： 因为工件料厚为 对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸料。 （ 4）导向方式的选择 ： 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用后侧导柱的 导向方式。 机械设计制造及其自动化 潘思良 排样设计 1、排样方式 大批量生产，通过比较材料利用率的方式，采用直排。 2、搭边值、步距确定 查表得两制件之间的搭边值 ,侧搭边值a=2.0( 3、材料利用率 可用 可手工计算 ，根据材料利用率公式： %1 0 0 式中 A冲裁件面积 n一个步进内冲裁件的数目 B条料宽度 h步进 据材料利用率 确定排样方式： 机械设计制造及其自动化 潘思良 冲裁力计算 式中： F冲裁力； L冲裁周边长度； t材料厚度； b材料抗剪强度； K系数。一般取 K 1、冲裁力 基本计算公式： 卸料力： 推件力： X T 式中： 卸料力系数 推件力系数 总冲裁力：落料力 +冲孔力 +推件力 +卸料力： 本次设计的总冲裁力经计算得为 、卸料力和推件力 机械设计制造及其自动化 潘思良 1、由于复合模的特点，为防止设备超载，压力机的公称压力一般选择为： 总压 ）（ 力机的选择 2、压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求即 m0中 分别为压力机的最大、最小装模高度 模具闭合高度 得：选择公称力为 63023性 参数 特性 参数 公称压力 30 垫板尺寸 0*250 滑块行程 30 模柄孔尺寸 0*80 滑块行程次数 n/0 最大 倾斜角度 30 最大闭合高度 60 电动机功率 大装模高度 80 设备外形尺寸 700*1373*2750 连杆调节长度 0 设备总质量 800 工作台尺寸 80*710 机械设计制造及其自动化 潘思良 压力中心计算 对于工件形状不规则的可采用解析法计算。 解析法运算公式： . . .1. . .得：得：工件压力中心坐标分析图： 机械设计制造及其自动化 潘思良 分开加工： 具有互换性、制造周期短，但 提高加工精度，增加制造难度。 为了保证间隙值，凸、凹模的制造公差必须满足以下校核公式： 冲孔刃口尺寸计算公式： 0m i A 0m i nm i i 由于该工件属于一般落料冲孔件，根据零件形状特点，冲裁模的凹、凸模采用分开加工方法制造。 m i nm a x 式中： 、 分别为凸、凹模的制造公差值。 T A式中： 、 冲孔凸凹模刃口尺寸 冲孔件孔的最小尺寸 X 磨损系数 冲件公差 机械设计制造及其自动化 潘思良 0m i nm a i T 0m a 步距 S 落料时凸凹模刃口尺寸计算公式： 式中： 、 落料凸凹模刃口尺寸 落料件的最大极限尺寸 X 磨损系数 冲件公差 机械设计制造及其自动化 潘思良 凹模凸模固定板 冲孔凸模外形尺寸设计 选取冲孔凸模的材料为 硬度 形状与尺寸为 凸模长度 冲孔凸模属于细长凸模故需进行校核 压应力校荷公式 式中 凸模最小直径（ t 毛坯厚度 ( 凸模材料许用应力（ 4m i 压弯曲应力校荷公式 式中 凸模允许的最大自由长度 F 冲裁力 m a x 90L 机械设计制造及其自动化 潘思良 凹模厚度 ： H= 15 20 式中： K 系数值 b 冲裁件最大外形尺寸 凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合 。 凹模宽度： B=b+2C 凹模长度： L=l+2C 落料凹模的外形尺寸设计 凹模壁厚： C=（ 2） H 本次设计的凹模外形尺寸为： B L H=（ 250 200 45)模二维尺寸图 凹模三维立体图 机械设计制造及其自动化 潘思良 凸凹模结构设计 对于凸凹模的设计材料取 硬度为 凸凹模厚度公式为： 式中： 凸凹模固定板高度 (卸料板高度 (弹性元件高度 (h 凸凹模伸出卸料板高度 (本次设计的凸凹模厚度计算得： L=50 自由凸凹模三维立体图 机械设计制造及其自动化 潘思良 1）卸料装置设计 卸料类型为：弹性卸料方式。 冲孔废料出料方式确定：下出料。 卸料螺钉选择 为 8 量为 4个。 卸料板选择为为 250 200 10，材料选用 45号钢。 卸料板与凸模的间隙取双边 导料销，挡料销的配合为 H8/ 2）弹性元件的设计 为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料装置，使条料在落料冲孔过程中始终处于一个稳定的压力之下，从而改善毛坯的稳定性。本设计将采用 4个圆筒形聚氨酯弹性体作为弹性元件，设计弹性元件高度 H =20具安装时橡胶预先压缩 10% 橡皮高度与直径之比必须满足 0.5h/D3）推件装置的设计 推件选用标准推件方式，材料均为 45号钢。 打杆：查标准 12 110 推板：查标准 35 连接杆：查标准 30 其它零部件的结构设计 机械设计制造及其自动化 潘思良 4）定位零件的选取 冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。 导料销：一般设两个，位于条料的同一侧。 定位零件的选择：选择活动式导料销和挡料销，查 6 4 3 定位销的选用： 1)固定上模架、凹模、凸模固定板和垫板： 6 2)固定下模架、凸凹模固定板： 6 5）机架的选用 模柄： 结构形式采用凸缘式模柄结构 ,材料为 固定板与垫板： 凸模固定板厚度取 20料采用 凹模固定板厚度取 20料采用 板厚度为 15，材料采用 45钢，热处理为淬硬， 6）模架的选用 根据凹模周界 L=200B=250考压力机 240mmh285取 上模架 250 200 50 (下模架 250 200 65(导柱 230(导套 125 48选取 20#热处理渗碳、淬火。硬度 碳层深度 机械设计制造及其自动化 潘思良 7）螺钉的选用 1)联接上模架、凹模、凸模固定板和垫板： )联接下模架、凸凹模固定板： )卸料螺钉： 种类型模架示意图 机械设计制造及其自动化 潘思良 弯曲模设计 弯曲件工艺性分析： 该工件所用材料 性较好 ,具有良好的弯曲成 形性能。 （ 1）最小弯曲半径： 根据弯曲半径公式： r=(1 2(1+) 式中： 延伸率 ； 端面收缩率 （ 2）弯曲件直边高度 h=2t ，所以满足弯曲条件 ,可以一次弯曲成功。 （ 3）弯曲件孔边距 St，所以满足弯曲条件。 （ 4）圆角半径回弹 该工件是一个弯曲角度为 90 的弯曲件，所有尺寸精度均未标注公差，而当r/中： R弯曲半径（ t材料厚度（ 对于由于相对弯曲半径大于 见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先 求变形区中性层曲率半径 （ 变形区中性层曲率半径 公式： =r+中： r内弯曲半径（ t材料厚度（ k中性层系数 得坯料展开长度 L=64 机械设计制造及其自动化 潘思良 弯曲力计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力 Z。 校正弯曲时的弯曲为： 中 校正弯曲力（ N）； A校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积（ q 单位面积校正力（ 自由弯曲时的弯曲力为： 式中 自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力（ N） B弯曲件的宽度（ r弯曲件的内弯曲半径（ t弯曲件材料厚度（ K材料的抗拉强度安全系数，一般取 K= b弯曲拆料的抗拉强度 (得 =件力： b 机械设计制造及其自动化 潘思良 弯曲模压力机的选择 对于校正弯曲，由于校正弯曲比顶件力大得多，故一般 ： 为防止弯曲设备的超载，可按公称压力 F（ F，得选用公称力为 1602316。 特性 参数 特性 参数 公称压力 60 垫板尺寸 0*210 滑块行程 5 模柄孔尺寸 0*600 滑块行程次数 n/20 最大 倾斜角度 35 最大闭合高度 20 电动机功率 大装模高度 80 设备外形尺寸 130*921*1890 连杆调节长度 5 设备总质量 055 工作台尺寸 00*450 机械设计制造及其自动化 潘思良 弯曲模主要工作零部件的设计 （ 1）凸模圆角半径确认： 在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径 r/模圆角半径取等于零件的内弯曲半径。 （ 2）凹模圆角半径 确认 ： 凹模圆角半径的大小影响弯曲力、弯曲件质量与弯曲模寿命，凹模两边的圆角半径应一致且合适，过小，弯曲力会增加，会刮伤弯曲件表面，模具的磨损加大；过大，支撑不利，其值一般根据板厚取或直接查表。 r=2t （ 3）凹模工作深度确认： 过小的凹模深度会使毛坯两边自 由部分过大，造成弯曲件回弹量大， 工作不平直；过大的凹模深度增加了 凹模尺寸，浪费模具材料，并且需要 大行程的压力机，因此模具设计中， 要保持适当的凹模深度。凹模深度应 大于零件的高度查得高出值 得凹模工作部分深度为 20 机械设计制造及其自动化 潘思良 凸、凹模间隙的计算 根据 模单边间隙的计算公式： Z=t+ +式中 Z凸、凹模单边间隙（ C凸、凹模的间隙系数； 材料厚度的正偏差 ( 本次设计的凸、凹模单边间隙得为 ： Z= 机械设计制造及其自动化 潘思良 凸、凹模宽度的计算及其公差 零件标注外行尺寸且当工件标注成单向偏差时，应以凹模为基准，而凸凹模的宽度及其公差应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。 凹模宽度： 在工件标注外形尺寸的情况下，凸模宽度应按凹模宽度尺寸配制，并保证单边间隙为 c，即： 式中 弯曲凸、凹模宽度尺寸（ L 弯曲件外形或内形最小极限尺寸（ Z弯曲模单边间隙（ 弯曲件尺寸公差（ d 0)2(L 、 机械设计制造及其自动化 潘思良 弯曲模的结构设计 为了操作达到工件的要求，在进行弯曲模的结构设计时，必须要满足以下几点： (1) 坯料放置在模具上应保证可靠的定位。 (2) 在压弯过程中，应防止毛坯的滑动。 (3) 毛坯放入到模具上和压弯后从模具中取出工件要方便 。 机械设计制造及其自动化 潘思良 开槽用粗 实线画成 45 方向 （ 3）螺钉装配联接画法图 一字槽沉头螺钉联接 内六角圆柱头螺钉联接 机械设计制造及其自动化 潘思良 总装配图 三维爆炸图 机械设计制造及其自动化 潘思良 结论 毕业设计在忙碌的一个多学期中匆匆的结束了，有满足、也有遗憾。这一次的毕业设计也可以说是为我的大学生涯划上了一个圆满的句号。 这次，我毕业设计的课题是 “U”型槽冲压工艺及模具设计。独立完成这个设计任务课题的要求之一，对我来讲，的确可以算作是一次挑战。一切都要靠自己的努力来完成。通过这一次的设计，使我更加进一步掌握了冲压工艺及有关模具的设计与开发，培养了我独立思考与解决问题的能力。在整个过程中，遇到了一些自身无法解决的困难，导致了设计中的不足，也为此影响了设计的进度。在这里要特别感谢我的指导老师 肖奇军老师，能耐心给我指出设计的缺陷以及解决的方法建议，使我能够及时的修正设计中的错误，顺利的完成这次的设计任务。 在这次设计中由于自身的设计知识和经验有限，还有很多欠考虑或是不足的地方望各位老师见谅！ 机械设计制造及其自动化 潘思良 致谢 尊敬的老师们： 首先，在此我对我的指导老师肖奇军老师为我的毕业设计能顺利完成而做出的耐心指导和精心教诲表示衷心的感谢，同时也感谢答辩组的老师成员，你们今天悉心的教导是我往后成功的财富，最后 向所有曾在学习、生活和工作中给与我关心、支持 的同学 们表示感谢！本设计参考了大量的文献资料，在此，向各学术界的前辈们致敬！ 潘思良 2012年 4月 28日 毕业设计工作手册 学 院 电子信息与机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年 级 2008级 学 号 200824123320 姓 名 潘思良 指导教师 肖奇军 评阅教师 肇庆学院教务处制 填 写 说 明 1、本手册是对学生毕业论文（设计）工作进行质量监控的重要依据，有关人员必须按照要求认真填写，妥善保存。 2、学生在毕业论文（设计）答辩前将手册送交指导教师，由指导教师评阅毕业论文 ，对其答辩申请签署意见后，与毕业论文一并提交系论文答辩委员会审阅。 3、凡外聘指导教师，各系应指派教师协助做好毕业论文手册的填写工作。 4、手册中各项内容可以另加附页。 5、学生毕业后，本手册应与毕业论文（设计）一同归档保存。 毕业论文 （设计） 任务书 论文题目 U 型件冲压工艺及模具设计 选题来源 供 选题性质 指导教师 肖奇军 职称 讲师 学位 博士 电子 信息与机电工程学院 系 任务要求： 潘思良 同学，你的毕业论文（设计）题目 U 型件冲压工艺及模具设计 。 根据学校关于毕业论文（设计）工作的有关规定，现指定 肖奇军 老师担任 你的指 导教师，同时向你提出如下要求： 1、自本任务书下达之日起，至 2012 年 05 月 05 日，必须完成毕业论文（设计）及有 关毕业论文（设计）的全部工作。 2、毕业论文（设计）必须在指导教师的指导下独立完成。 3、在毕业论文（设计）的写作过程中，应按肇庆学院关于本科生毕业论文（设计） 的暂行规定的各项要求，认真工作，争取优异成绩。 （公章） 院长 ： 年 月 日 说明： 请在“选题来源”与“选题性质”栏 各选项的中打表示 题目来源或性质。 毕业论文 （设计） 选题的论证 （论证内容包括选题的理论意义或应用价值、所属领域的研究现状等） 模具被称为工业产品之母，所有工业产品莫不依赖模具才得以规模生产、快速扩张，被欧美等发达国家誉为 “ 磁力工业 ” 。由于模具对社会生产和国民经济的巨大推动作用和自身的高附加值，世界模具市场发展较快，当前全球模具工业的产值已经达到 600 亿 机床工业产值的两倍。 毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设 计方法和步骤 ,了解模具的加工工艺过程。 本文是 U 型件的落料、冲孔复合模和弯曲单工序模的设计说明书，结合模具的设计，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化，标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。文中附有必要的插图和数据说明。 冲压是利用模具在压力机上对材料加压，使之分离或变形，以得到一定形状工件的一种加工方法。工业生产中普遍采用模具成型工艺方法，有效地保证了产品的生产率，使操作简化，还能省料、节能、获得显著的经济 效益。而冲压工艺为采用得最多的一种工艺方法。 2012 年 4 月 28 日 指导 教师 意见 A 同意论证内容 B 论证内容需做必要修改 C 论证内容需做重大修改 D 不同意论证内容 指导教师： 年 月 日 毕业论文 （设计） 工作计划 （包括时间分配及各阶段主要工作内容） 1. 2012 年 03 月 23 日至 04 月 7 日：学习相关的理论知识。 2. 2012 年 04 月 8 日至 04 月 15 日：进行 冲压 制件工艺分析和技术经济分析，择优确定冲压 工艺方案与 冲压工件的初步计算、设计 。 3. 2012 年 04 月 16 日 至 04 月 18 日 ：进行弯曲工艺分析计算及设计，完成初稿。 4. 2012 年 04 月 18 日至年 04 月 19 日 :修改和完善设计说明书 。 5. 2012 年 04 月 20 日到 04 月 22 日 :在电脑上完成模具设计的 分 （包括若干张主要零件图、复合模装配图） 。 6. 2012 年 04 月 22 日至 04 月 24 日 :在电脑上完成模具设计的 件图部分。绘制模具总装图及主要零件图，零件图要求结构表达清楚，尺寸标注齐全、合理。 7. 2012 年 04 月 24 日至 04 月 26 日：初步完成设计说明书 、图纸 。 8. 2012 年 04 月 26 日至 04 月 29 日 ：完成毕业答辩 示稿。 9. 5 月 1 日至上交作品这段时间经过老师的指导下完善作品。 学 生： 潘思良 2012 年 4 月 28 日 指导 教师 意见 A 同意工作计划 B 工作计划需做必要修改 C 工作计划需做重大修改 D 不同意 工作计划 指导教师： 年 月 日 毕业论文 （设计） 答辩申请书 （包括毕业论文工作总结及答辩申请） 通过这次 U 型件的冲压弯曲工艺及模具 设计，我更进一步的了解了 复合模 的结构及各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了 复合 模具设计的一般 步骤 。 进行 冲压弯曲 产品的模具设计首先要对 工件 进行 材料、尺寸、精度方案的系统 分析，再考虑 冲压 系统 排料方案的选择 、 在根据 冲压力的前提下来选用冲压设备 。通过制品的零件图 工艺分析从而进行凸、凹模、凸凹模的设计 。对 冲压 形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品的使用目的、外观及装配要求，以便从 冲压件 品种的 冲压性、弯曲性 和制品的机械强度、尺寸公差、表面粗糙度等各方面考虑 冲压 成型工艺的可行性和经济性。模具的结构设计要求经济合理，认真掌握各种 冲压 模具的设计的普遍的规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设计的水平。 本人现向毕业答辩小组申请毕业答辩，并保证认真做好答辩工作，敬请批准！ 学 生： 潘思良 2012 年 4 月 26 日 指导 教师 意见 A 同意参加答辩 建议毕业论文（设计）成绩 （ ） B 设计（论文） 做必要修改后 申请答辩 C 设计（论文） 做重大修改 申请答辩 D 不同意 答辩 指导教师： 年 月 日 毕业论文（设计）质量评价 评阅教师： 年 月 日 毕业论文答辩小组评议书 根据 潘思良 同学毕业论文（设计）的完成情况，指导教师、评阅教师的意见及该生的答辩情况， 机电 教研室答辩小组经认真审议，评议如下： 根据上述情况，答辩小组认为：该生按学院的有关规定， 完成了毕业论文（设计）。建议其论文成绩评为 。 组 长： 年 月 日 院 论文答辩委员会决议 同学的毕业论文（设计） 已经完成。根据其论文（设计）的完成情况以及指导教师、评阅教师、答辩小组的意见， 院 毕业论文答辩委员会经认真审议，决议如下： 该生按学校关于毕业论文（ 设计）的有关规定， 完成了毕业论文。其毕业论文（设计）成绩为 。 （公章） 答辩委员会主任： 年 月 日 1 目 录 全套 维图，联系 153893706 第 1章 绪论 . 3 现代模具的地位及其重要性 . 3 本次模具设计的重点和难点 . 3 第 2章 冲压件形状和工艺方案分析 . 3 2 1 工艺性分析 . 4 技术、经济综合分析比较和工艺方案的选择 . 5 技术、经济综合分析 . 5 模具结构型式的合理性分析 . 6 工艺方案的确定 . 6 第 3章 落料冲孔复合模的设计 . 7 复合模总体结构的初步设计 . 7 零件的工艺计算 . 8 冲压件的尺寸参数 . 8 搭边值的确定 . 9 2 坯的排样方式 . 9 条料宽度的确定 . 10 冲裁力的计算及冲压设备的选择 . 11 压力中心计算 . 12 凸凹模刃口尺寸确定 . 13 冲孔时凸凹模刃口尺寸计算 . 13 落料时凸凹模刃口尺寸计算 . 14 第 4章 冲压设备的选用及其参数 . 17 第 5章 冲裁模主要零部件的设计及选用 . 18 落料凹模的设计 . 18 凸凹模的设计 . 20 冲孔凸模的设计 . 21 第 6章 其他零部件的设计及选用 . 26 卸料装置的尺寸选择 . 26 卸料装置的选择 . 26 弹性元件的设计 . 26 推件装置的选择 . 26 定位零件的选取 . 27 模架及其它零件的选择 . 27 第 7章 模具的闭合高度 . 29 第 8章 弯曲模的设计 . 30 弯曲工艺性分析 . 30 材料分析 . 30 结构分析 . 30 弯曲件毛坯尺寸的计算 . 31 弯曲力计算 . 32 3 弯曲模主要工作零部件的设计 . 33 凸凹模圆角半径的确认 . 33 凹模工作部分深度 . 34 凸、凹模间隙的确定 . 35 凸、凹模宽度的计算及其公差 . 35 弯曲模的结构设计 . 36 弯曲模其它零部件的选用 . 36 结论 . 39 参考资料： . 40 致 谢 . 41 第 1 章 绪论 现代模具的地位及其重要性 模具是现代工业生产中重要的工艺装备之一。在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、 陶瓷等生产行业中得到广泛应用。某些发达国家的模具总产值以超过机床工业的总产值在这些国家，模具工业已摆脱了从属地位而发展成为独立的行业。近年来，我国的模具工业也有了较大的发展，模具制造工艺和生产装备智能化程度越来越高，极大地提高了模具制造的精度、质量和生产率。 模具是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，是工业发展的基石，被人称为“工业之母”和“磁力工业”。 现代工业产品的生产对模具要求越来越高，模具结构日趋复杂，制造难度日益增大。 模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠人工技巧及采用传统机械加工设备转变为技术密集，更多的依靠各种高效、高精密的数控切削机床、电加工机床，从过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其他特殊加工时代，模具钳工量正呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华，体现了先进制造技术，已成为技术密集型的综合加工技术。 本次模具设计的重点和难点 本设计的目的是为了巩固和扩大该课程的理论知识，提高学生计算制图与阅读参考资料 2 的能力，使学生能正确地运用所学到的专业知识，以初步掌握一般性冲压 弯曲 件的工艺制定和模具 设计的方法和原则，同时培养学生独立工作的能力。 毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤 ,了解模具的加工工艺过程。 本文是 孔复合模和弯曲单工序模的设计说明书，结合模具的设计，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化，标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。文中附有必要的插图和数据说明。 冲压是利用模具在压力机上对材料 加压，使之分离或变形，以得到一定形状工件的一种加工方法。 工业生产中普遍采用模具成型工艺方法，有效地保证了产品的生产率，使操作简化，还能省料、节能、获得显著的经济效益。而冲压工艺为采用得最多的一种工艺方法。 冲压根据其变形特点分为分离工序和变形工序。此外，为了提高生产率，常将两个以上的基本工序合并成一个工序。 冲压对材料的的主要要求有： (1) 好的冲压性能 ； (2) 良好的表面质量 ； (3) 符合国标规定的厚度公差 ； 本课题应用了冲裁和 冲裁：冲裁是利用模具使板料分离的冲压工序，包 括冲孔和落料，它是冲压工艺中最基本的工序。 弯曲：是指将金属材料弯成一定形状和角度的工艺方法。常见的有 3 第 2 章 冲压件形状和工艺方案分析 工艺分析包括技术和经济两方面内容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析该冲压件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料姓名、性能等因素是否符合冲压工艺的要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得经济效益。 4 图 22 1 工艺性分析 （ 1）材料分析 ： 图 2料为 服强度：235拉强度 :375长率 26%；冲击功： 27J。在板材里， 最普通的材质，属普板系列 。普通碳素结构钢普板是一种钢材的材质。 面的 235，就是指这种材质的屈服值，在 235右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。 （ 2）精度分析 ： 此零件的特点是工件尺寸为中型尺寸，尺寸精度要求一般，材 料强度、刚度高，采用 零件图上的尺寸除了 四 个孔的尺寸有偏差外，其他的形状尺寸均未标注公差，属 5 一般冲裁精度 ， 采用一般冲模， 可 按 确定工件的公差。 经查公差表，各尺寸公差为： 6 0+0。 10 8 0+0。 10 但 四个 孔 的 中心距之间有尺寸要求，因此需要一次一起成型。 （ 3）结构分析 ： 工件结构形状简单，左右对称，对弯曲成形较为有利，制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序。 （ 4）结论 ： 该制件可以进行冲裁弯曲，制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和 模具的寿命。 技术 、 经济综合分析比较 和工艺方案的选择 技术、经济综合分析 （ 1） 单工序冲裁模 在一副冲模中，只能完成一个冲裁工序的冲模称为单工序冲裁模。单工序冲裁模又称简单模，优点是制造简单，生产周期短，冲压时不受材料厚度，外形尺寸限制。其缺点是：用这种冲模加工出来的工件尺寸精度较低，并且一个工件的冲制所需要模具的数量多，不便于管理，同时所占用设备也多，生产效率低。 （ 2） 连续模 连续模又称级进模和跳步模。它是在一副冲模中，能在不同的冲压位置上，同时完成两个或两个以上的多个工 序，而最后将零件成形并与条料分离的冲模。 连续模是目前利用比较多的冲模结构，其主要优点在于： 生产效率较高 ； 冲压时送料方便，并安全可靠不易发生事故 ； 连续模易实现单机自动化及机械化生产 ； 连续模的结构一般都比较复杂，与一般冲模相比制造困难。 6 （ 3） 复合模 复合模是指压力机依次行程中，模具在同一位置上同时完成落料及冲孔 多个工序的模具。如下优点： 冲压后的工件内孔对外形的同心度较高，一般可达 所冲出的工件表面垂直，精度较高，用复合模冲出的工件一般可达 精度 复合模应用较广，一般可适宜冲裁厚度为 生产效率高，可适于大批量生产 冲压时，所要求条料的尺寸精度较低，一般不受条料的形状及尺寸限制 缺点是：在加工制造上比较困难，成本较高。 综上所述 此工件，决定选用复合模。 模具结构型式的合理性分析 合理的模具结构型式应尽可能满足以下要求： 能冲击符合技术要求的工件 能提高生产率 模具制造和修磨方便 模具有足够的寿命 模具易于安装调整， 且操作方便、安全。 工艺方案的确定 零件为 U 型弯曲件，该零件的生产工序包括落料，冲孔，弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案： (1) 落料 冲孔 弯曲 ； 采用三套 单工序模冲压 (2) 落料冲孔 弯曲； 采用落料冲孔连续模冲压，再采用弯曲 单工序模。 7 (3) 落料 冲孔 弯曲； 采用落料冲孔复合模冲压，再采用弯曲单工序模 。 方案 (1) 模具结构简单，但需三道工序和三道模具，生产效率低。 方案 (2) 属于 先 连续模 后单工序模的组合 ， 连续模 是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具 。 于制 件的结构尺寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度， 且工件不是一次成型，容易造成尺寸误差加大，欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造，安装较复合模更为复杂，且制造经费增加， 因此，不宜采用该方案。 方案 (3) 属于复合模 和单工序模的组合 ， 复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。 由于该工件的孔边距为 8于凸凹模允许的最小壁厚 可考虑采用复合膜。 采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率 也很高， 易于冲压尺寸精度要求一般且一次成型的工件，且操作简单安全，适用于大批量生产， 又降低的工人的劳动强度，所以此方案最为合适。 根据分析采用方案 (3) 复合冲裁。 第 3 章 落料冲孔 复合 模 的设计 复合模总体结构的初步设 计 （ 1） 模具类型的选择 ： 由冲压工艺分析可知，采用 复合冲压 ，所以模具类型为 复合 模。 （ 2） 定位方式的选择 ： 8 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料 销 ， 有 侧压装置。控制条料的送进步距采用 导正销 定距 。 （ 3） 卸料 方式 的选择 ： 因为工件料厚为 对较 薄 ，卸料力 不大 ，故可采 用弹性 料 装置卸料 。 （ 4） 导向方式的选择 ： 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该 复合模 采用 后侧 导柱的导向方式。 零件的工艺计算 冲压件的 尺寸 参数 图 3零件 展开 图 由 图 3坯尺寸为 6413据计算得冲压件的总面积为 S 冲孔面积： 32 2=2 = 42 2=料面积： 9 冲孔落料后的总面积： 2- 搭边值的确定 排样时零件之间以 及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为 搭边。 搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作。 由于材料 碳含量为 且毛坯厚度为 据冷冲压实用技术表3 2 可查得：两制件之间的搭边值 ,侧搭边值 a=2.0( 坯的排样方式 通过分析工件的形状应采用单直排的排样方式，零件可 能的排样方式有两种 方案 如下图所示。 方案一： 图 3案二： 10 图 3 根据材料利用率公式： =100% (3式中 A 冲裁件面积 (； n 一个步进内冲裁件的数目 ； B 条料宽度 ( h 进距 ( 对于方案一 ： 其中 n=1； A=； h=113+B=64+22=68入公式 （ 3得 1 =对于方案二： 其中 n=1； A=； h=64+B=113+22=117入公式 （ 3得 2 =通过比较两方案的材料利用率 1 2t ， 所以满足 弯曲条件 ,可以一次弯曲成功。 （ 3） 弯曲件孔边距 S=8mmt， 所以满足 弯曲条件。 （ 4）圆角半径回弹 该工件是一个弯曲角度为 90有尺寸精度均未标注公差，而当 r/中： R 弯曲半径（ t 材料厚度（ 对于由于相对弯曲半径大于 见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先 求变形区中性层曲率半径 （ 。 =r0+ (8 2) 式中： 内弯曲半径 （ t 材料厚度 （ k 中性层系数 根据模具设计基础及模具 3 1差的中性层系数 k=入式（ 8 2）得 ： =1+32 结合图 8 1可得坯料展开长度 L=+26+212=取 L=64 弯曲力计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力 Z 校正弯曲时的弯曲力比自由弯曲力大得多， 一般为 ： q, （ 8 式中 校正弯曲力（ N）； A 校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积（ ； q 单位面积校正力（ 由 冲压工艺与模具设计 表 3得 q=60A=（ 15113） 入公式（ 8： 1511360=自由弯曲时的弯曲力为： FZ=7.0 8 式中 自由弯曲在 冲压行程结束时的弯曲力（ N）； B 弯曲件的宽度（ r 弯曲件的内弯曲半径（ t 弯曲件材料厚度（ K 材料的抗拉强度安全系数，一般取 K= b 弯曲拆料的抗拉强度 (把数据代入公式（ 8 =件力 ： 于校正弯曲，由于校正弯曲比顶件力大得多，故一般 ： 33 F 压力机 为防止 弯曲 设备 的 超载，可按公称压力 F （ 由冷冲压实用技术表 4 4 查得选用公称力为 160开式双柱可倾压力机 16。其主要技术参数如下表所示： 表 8力机 16 参数 公称压力 （ 160 滑块行程 （ 55 滑块行程 次 数 （ n/ 120 最大闭合高度 （ 220 最大装模高度 （ 180 连杆调节长度 （ 45 工作台尺寸（前后 /左右） （ 300/450 垫板尺寸（厚度 /孔径） （ 40/210 模柄孔尺寸（直径 /深度 ） （ 40/600 最大倾斜角度 （） 35 电动机功率 （ 备外形尺寸（前后 /左右 /高度） （ 1130/921/1890 设备总质量 （ 1055 弯曲模主要 工作 零部件的 设计 凸凹模圆角半径的确认 （ 1）凸模圆角半径凸零件的相对圆角半径 较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即 （ 2）凹模圆角半径 凹r 34 凹模圆角半径的大小影响弯曲力、弯曲件质量与弯曲模寿命，凹模两边的圆角半径应一致且合适，过小，弯曲力会增加，会刮伤弯曲件表面，模具的磨损加大；过大，支撑不利，其值一般根据板厚取或直接查 表。 t 2 凹r=（ 3 6） t t=2 4 凹r=（ 2 3） t t 4 凹r=2t 查表 取凹 凹模工作部分 深度 过小的凹模深度会使毛坯两边自由部分过大，造成弯曲件回弹量大，工作不平直；过大的凹模深度增加了凹模尺寸，浪费模具材料，并且需要大行程的压力机，因此模具设计中，要保持适当的凹模深度。该产品零件为弯边高度不大且两边要求平直的 凹模深度应大于零件的高度， 根据 冲压工艺与模具设计表 3得 高出值 表3凹模工作部分深度为 20 图 835 凸、凹模间隙的确定 根据 模单边间隙的计算公式： Z=t+ （ 8 式中 Z 凸、凹模单边间隙（ ； 材料厚度的正偏差 ( C 凸、凹模的间隙系数 ； 根据冲压工艺与模具设计表 3= t=入公式 （ 8得： Z= 凸、凹模 宽度的 计算及其公差 零件标注 外 行尺寸且当工件标注成单向偏差时，应以 凹 模为基准，而凸、凹模的 宽度 及其公差应根据零件的 尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。 因此，凸、凹模的 宽度 分别为 凹模宽度 ： 0) 8 在工件标注外形尺寸的情况下，凸模宽度应按凹模宽度尺寸配制，并保证单边间隙为c，即 ： 0)2(（ 8中 L、 弯曲凸、凹模宽度尺寸 （ ； L 弯曲件外形或内形 最小极限 尺寸 （ ； Z 弯曲模单边间隙 （ ； 弯曲件尺寸公差 （ ； 、 凸、凹模制造公差， 采用 (准公差等级， 一般取（ 1/3 1/4） ； 根据图 8知 L=15按 = 精度选取凸 =入 公式（ 8 8得： 36 凹模宽度：d 0) 模宽度： 0)2(= 00 5 弯曲模的结构设计 为了操作达到工件的要求，在进行弯曲模的结构设计时，必须要满足以下几点： (1) 坯料 放置在模具上应保证可靠的定位 。 (2) 在压弯过程中，应防止毛坯的滑动 。 (3) 毛坯放入到模具上和压弯后从模具中取出工件要方便 。 弯曲