弯曲支架冲压工艺分析与模具设计

01前言冲压模具成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件，具有很多独特的优势，其成形零件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其他加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航天航天、国防工业和日常生活的生产之中。就拿我们日常生活中使用的不锈钢饭缸来说，它就是用一块圆形金属板料在压床上利用模具对圆形板料加压而冲出来的。可见我们只有真正的了解和掌握冲压知识才能够将模具设计应用到以后的制造中去。进行毕业设计则是对我们进行最后一次知识的全面检验。通过本次毕业设计，我得到了一个工程技术人员所必需的综合训练，在不同程度上提高了各种能力，我们总结提高了以往所学到的基础理论知识。可以这样讲，毕业设计是我们走上工作岗位之前的一次大练兵，是一次扫尾的机会，可以补充自己的不足。毕业设计的指导思想是面向经济建设、面向生产实际、坚持教学要求，努力实现教学、科研和生产三方面的有机结合，进一步加强理论和技能的培养，使我们具备一名工程技术人员应有的思想水平和高尚的道德品质，认真负责、求实创新、科学严谨的态度，脚踏实地、勇于进取的精神。让我们懂得了学无止境，从而培养我们虚心学习，团结合作的优良作风。愿我们以这次毕业设计为契机，努力提高自己，向学校、老师递交一份满意的答卷。本课题用要求给定零件进行弯曲、冲孔，通过对零件进行详细的工艺分析确定零件的冲压工艺方案并制定零件的制造工艺。通过该课题可使我们掌握零件冲压模具设计工艺制定和制造的一般方法，综合运用所学课程的理论和生产实际知识，全面系统巩固课堂教学的基本知识。它能巩固与扩充“冷冲压模具设计”等课程所学的内容，使我们掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。该实践性课题是对学生事论学习水平的实践和检验，可对以后从事类似工作有一定额指导性和实践性意义。12弯曲部分成型工艺及模具设计2.1零件的工艺性分析2.1.1工序类型根据零件的结构形状及批量要求,可采用弯曲工序冲压成型，因此设计考虑弯曲工序。2.1.2零件工艺分析由设计要求可知该零件材料为Q235钢，材料Q235钢为软材料，在弯曲时有一定的凸凹模间隙。工件尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通弯曲就能满足要求。其弯曲性能良好。所需零件为U形件，结构简单对称，对弯曲成型较为有利故尺寸精度完全符合弯曲精度等级要求。且零件的相对圆角半径，因不会弯裂，满足弯曲变形程度的要求。因此，该零件满足弯曲工艺性要求，且一次成型弯曲工艺性较好，采用简单的直壁校正弯曲法即可达到要求。3/21.58/rt2.2毛坯展开长度的确定2.2.1中性层曲率半径毛坯长度按零件中性层计算。两段圆弧的中性层位移系数根据查5.1/tr冲压工艺及冲模设计（表43）得x=0.36,故中性层曲率半径为：/21.57rtmmin/2/0.5rtrt22.2.2圆弧部分长度18093.75.l弯2.2.3垂直部分的直线长度1603.5.l直2.2.4底部的直线长度26031.5251l直2.2.5毛坯展开长度122()5.895173Lllzm直弯直2.3弯曲力的计算为了保证弯曲件在一次弯曲过程中即可得到弯曲件内形尺寸精度,故采用校正弯曲。查冲压模具设计与制造（表413），取q=40MPa。则校正弯曲力为：60248FAqKN校3(0.68)2KBt.1.30380.628NDFFbr自(.)()132.86069.KDPF校2.4压力机的选择根据冲压力的要求，取压力机的公称压力P=(1.11.3)(+)F校D=69.181.6(KN)，考虑模具的安装与操作，查冲压模具设计与制造（表17），可选用J2316开式双柱可倾式压力机。2.5弯曲模工作部分尺寸的确定2.5.1凸模圆角半径因故3/1.528rt:3rmT2.5.2凹模圆角半径因凹模圆角半径的大小对弯曲变形力、模具寿命、弯曲件质量均有影响，且根据材料的厚度，有t2mm时，故36Atr:1.54m42.5.3凹模深度因只是单纯U形件弯曲模，且弯边高度不大，为使弯曲件两边平直，取凹模深度大于弯曲件的高度。查冲压工艺及冲模设计（表47），取h=35mm2.5.4凸、凹模间隙查冲压工艺级冲模设计（表410），取间隙系数c=0.1同理，查（表14）得板厚上偏差为+0.15，故max(20.15).23Ztct2.5.5弯曲凸、凹模横向尺寸及公差弯曲件标注内形尺寸50，故应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。凸模的制造精度按IT8确定，凹模的制造精度按IT9确定。其计算结果如下：2.5.5.（1）凹模尺寸（L为双向对称偏差，板厚度公差取）(0.25)0.74.849.dLdm2.5.5.（2）凸模尺寸0(2)49.8.35-.4651-LZpdpm2.6弯曲模模架及零件的设计2.6.1后侧导柱模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以因首先计算凹模具周界的大5小。查表的凹模周界大小为250mm125mm，闭合高度H=175220模具采用后侧导柱模架，查的模架的规格为，上模座：250mm125mm40mm；下模座：250mm125mm45mm；导柱：28mm200mm导套：28mm110mm43mm2.6.2其他零件结构顶板：顶件板尺寸与凹模孔相配合，平面尺寸与凹模内形尺寸相同。材料选用45钢，热处理4348HRC。模柄：模具采用材料为Q235销钉：模具的销钉选用柱销GB/T119.1，根据设备尺寸分为：666，1260。材料选用35钢，热处理2838HRC。不经表面处理的圆柱销。螺钉：模具采用圆柱头内六角螺钉GB/T70.1，根据尺寸分为：M1223，M1234，M1268材料为35钢，热处理2838HRC表面氧化。导柱：模具导柱选用直径d=28mm，长度h=200的A型导柱。材料为20钢，热处理：渗碳深度0.81.2mm，硬度5862HRC。导柱A28200GB2861.1-90导套：模具选用内径d=28mm，长度L=100mm，外径D=43的A型导套。材料为20钢，热处理：渗碳深度0.81.2mm，硬度5862HRC。导套2811043GB2861.6上模座：模具上模座选用后侧导柱上模座，根据凹模边界L=200mm，B=160mm，查表可得，材料为HT200的后侧导柱上模座：上模座25012540GB/T28855.5-1990HT200下模座：模具下模座选用后侧导柱下模座，凹模边界L=200，B=160，查表得，材料为HT200的后侧导柱下模座：下模座25012545GB/T28855.6-1990HT200凸模：凸模的结构形式及尺寸如下图所示，材料用Cr12，热处理5660HRC。6凹模：凹模的结构形式及尺寸如下图所示，材料用Cr12，热处理5660HRC。72.7弯曲模各部分零部件参数上模座HT200长250mm，宽125mm，厚40mm下模座HT200长250mm，宽125mm，厚45mm导柱：28mm200导套：28mm11043凸模Cr12长220mm，宽60mm，厚40mm凹模Cr12长180mm，宽60mm，厚119mm顶板45钢长74.80mm，宽26mm，厚10mm模具闭合高度H=220mm3冲压部分成型工艺及模具设计3.1工件草图制件材料：Q235钢，板料厚度t=1.5mm，生产批量：中批量图183.2冲压工艺分析1.材料：该零件材料为Q235，是普通碳素结构钢，t=1.5mm，具有较好的可冲压性能2该零件需要冲6孔，结构简单，工艺性良好结论：适合冲压.3.3冲压方案的确定该工件包括落料、冲孔、弯曲三个基本工序，采用单工序模分别加工。3.4确定模具类型及结构形式本次设计主要为冲孔模的设计，冲孔工件图如图2所示1.该工件冲孔成型工艺采用导柱式冲孔模。2.采用刚性卸料，下出料方式。3：为了方便操作及冲压稳固性，采用对角导柱模架图293.5确定排样方案由于工件较为简单，采取直排的排样方案。查表3-8，工件最小搭边值a=2.0mma1=1.8mm考虑支撑面刚度问题取a=3mma1=2mm3.5.1计算步距1502Sbam3.5.2定位方式从工件形状和尺寸来看，为使工件能准确定位，本设计中采用导尺和挡料销来定位。3.5.3条料宽度计算本设计为无侧压装置时的调料宽度计算，其结果如下：为调料宽度B位工件横向最大尺寸D为横搭边a为条料宽度公差:3.5.4导料板间距离1180.5BCm0.80.80.821735BDa:10为条料入端间隙1C3.5.5材料利用率计算/3869157.8%nALB为一根条料能冲出的工件数目n为一个工件的实际面积A为条料长度L为调料宽度B3.6冲孔模具零部件结构设计3.6.1凸、凹模刃口尺寸计算冲裁件为矩形，形状简单，采用分别加工。冲孔尺寸为自由公差，采用IT14级计算公差=0.43磨损系数x=0.5冲6+0.430孔，查表得min.132Zmax0.24Z.4凸.65凹maxin0.20.18凹凸凸模刃口尺寸：0i.436.5621dXm:凸凸凹模刃口尺寸：mininmin00.650.6543.127ZdZ:凹凹凸3.6.2凹模整体尺寸计算111.凹模孔口高度h:根据经验公式，,设计1.5tm9h2.凹模厚度Ha：0.2734aHKbHa为凹模厚度K为系数，考虑板料厚度影响，查表3-23，取K=0.203.凹模壁厚a：1.5234aaHm:a为凹模壁厚图3凸模3.6.3凹、凸模固定板尺寸计算1.凹模固定板厚度为34aHm12图4凹模固定板2.凸模固定板厚度根据经验公式取整0.6827.taHm:28tHm图5凸模固定板3.6.4凸模整体尺寸计算1采用圆口凸模，材料选择Q2352凸模长度计算1312806.54.Lhm凸模固定板厚度mm1h卸料板厚度mm2增加长度，凸模与卸料板之间安全距离10mm,凸模修模量6mm.凸模入凹模深度mm取0.5mm图6凸模3.7冲裁力计算及冲裁压力中心的确定3.7.1冲裁力计算采用刚性卸料，下出料方式，需要计算冲裁力及推件力1.冲裁力：1.36.51890.FKLtNF-冲裁力L-冲裁周边长度mm14T-冲裁材料厚度mm-材料抗剪强度MPa，08F抗剪强度=188MPaK-系数，通常取1.32.推件力：1260.5.97FnKN卡在凹模洞口工件数n1.6nht凹模孔口高度h推件系数，查表得2K20.5K3.冲裁力总和16.97.1FKN总3.7.2冲裁压力中心确定冲裁件为矩形，其压力中心为矩心处3.8其他标准件的选用3.8.1模架选用选用对角导柱滑动导向标准模架上模座63X63X20GB/T2855.1数量1下模座63X63X25GB/T2855.2数量13.8.2导柱导套选用导柱A16h6X100GB/T2861.1数量1A18h6X100GB/T2861.1数量1导套A25H6X60X16GB/T2861.6数量1A28H6X60X16GB/T2861.6数量1153.8.3螺钉、销的选用内六角圆柱头螺钉GB/T70.1M6X30数量2图9GB/T70.1M6X40数量2图10圆柱销GB/T119.110m6X30数量216图11GB/T119.110m6X40数量23.8.4模柄选用压入式模柄39X73JB/T7846.1数量13.9模具闭合高度计算及压力机的选用3.9.1模具闭合高度H=20+48.5+17+25-0.5=110mm3.9.2压力机选用标称压力40KN冲裁力19.992KN最大装模高度160mm模具闭合高度110mm结论：压力机符合模具使用要求3.10绘制模具装备图及主要零部件图模具装配图及零部件零件图见附页17总结在这次的毕业设计中，我综合了所学的所有专业知识，使我受益匪浅。不仅使自己的专业技能有所发挥并且掌握的更为熟练，也加强了在大学阶段所学专业理论知识的巩固。在做毕业设计的过程中，在设计和绘图都遇到方面遇到了一些问题，经过老师和同学的指导帮准，再加上自身不懈的努力，问题得到了及时解决。这次的毕业设计使我对冷冲压模具设计有了一定的认识，在模具设计过程中，不仅把大学四年所学到知识加深了，还学会了查有关书籍和资料，能够把各科知识灵活的运用到设计中去。这次的毕业设计不仅是对自己大学四年的考核，也是在工作之前对自身的一次全面、综合型的测试。这为今后的工作做好了铺垫和奠定了一定的基础。18参考文献1翁其金，徐新成.冲压工艺及冲模设计M.北京：机械工业出版社，2004.72林玉琼,许华昌等冷冲压模具设计华南理工大学出版社2005.73邓明.实用模具设计简明手册M.北京：机械工艺出版社，2006.14王新华.冲压设计与制造实用计算手册M.北京：机械工业出版社，2003.35冯炳尧,韩泰容,蒋文森.模具设计与简明手册上海科学技术出版社，1994.66侯洪生主编.机械工程图学M北京：科学出版社，2001.7李军亮主编.冲压模具简明设计手册M北京：化学工业出版社，2009.4.8赵震，彭颖虹.智能化级进模工位排样CAD关键技术研究J.锻压机械.9陈军，石晓祥，赵震，杨红波，陈纲，阮雪榆.KBE关键技术及其在现代模具智能设计中的应用J.锻压技术.10鄂大辛成型工艺与模具设计北京：北京理工大学出版社2007.82周玲冲模设计实例详解北京：化工工业出版社2007.111刘建超，张宝忠.冲压模具设计与制造