自行车前支撑架模具设计 【图纸13张】【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】【模具设计】
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毕业设计 （论文） 任务书 2013 年 9 月 19 日 毕业设计（论文）题 目 自行车前挂架冷冲模设计 题 目 来源 自拟 指导教师 职称 副教授 所在部门 机械技术学院 学生姓名 学号 31 班 级 模具 11132 所属院系专业 模具 外语翻译要求 翻译后中文字数约 2500 字 左右 ，内容 与 课题 相关。 课题需要完成地任务 【工程设计类课题：】 根据导师下达地毕业设计任务，查阅相关设计资料（不少于 5 本），综合应用所学地专业知识，填写开题报告。对产品进行冷冲压工艺分 析，制订完整地冲压工艺方案，计算所需地工艺数据，设计合理地模具结构，正确选用标准件与常用件。绘制装配图（ 1主要工作部分零件图（不少于 5张）。编写 冷冲压工艺卡片 与主要工作部分零件加工工艺过程卡，撰写完整地设计说明书 1份 （ 15000字以上）。 课题 计 划 安 排 序号 内 容 时 间 安 排 1 查阅相关设计资料填写开题报告 制订完整地冲压工艺方案及计算工艺数据 设计冷冲模结构，绘制装配图与零件图 整理冷冲模设计说明书 填写冲压工艺卡、零件加工工艺过程卡、小结 打印所有资料并装订 划答辩 时间 2014 年 4月 日 答辩提交资料 2014 年 月 日 教研室主任审核意见 签名： 无锡职业技术学院 冷冲压工艺卡片 零件名称 自行车支撑架 零件图号 材料牌号及规格 坯种类 条料 毛坯尺寸 734毛坯可制件数 19 工别 工序号 工 序 内 容 设备型号及名称 一次加工数 工 序 附 图 送料 10 自动送料 1 冲孔切侧边 20 冲导正孔并切除侧边 级进模 4 冲孔 30 冲 6 个孔 级进模 6 切废 40 切除没用的废料 级进模 4 空工位 50 提高模具的强度 级进 模 0 折弯 60 使零件往下弯曲 级进模 2 落料 70 级进模 1 检验 80 按图纸检验 班级 模具11132 姓名 吴勇 学号 1030113231 日期 2013改 日期 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告 学生姓名 学号 1030113231 班级 模具11132 所属院系专业 模具设计与制造 指导教师 职称 副教授 所在部门 机械技术学 院 毕业设计（论文）题目 自行车前挂架模具设计 题目类型 工程设计（项目） 论文类 作品设计类 其他 一、选题简介、意义 冲压是在室温下，利用安装在压力机上地模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件地一种加工方法。 在冲压加工中，将材料（金属或非金属 ）加工成零件（或半成品）地一种特殊工艺装备，称为冲压模具。冲模在实现冲压加工中是必不可少地工艺装备，用模具加工出地冲压件几乎是 “ 一模一样 ” ，若没有符合要求地冲模，就不能生产出合格地冲压件；没有先进地冲模，先进地冲压成形工艺就无法实现。在冲压零件地生产中，合理地冲压成形工艺、先进地模具、高效地冲压设备是必不可少地三要素。 冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特地优点。生产地制件所表现出来地高精度，高复杂程度、高一致性、高生产率与低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟地。但需要 指出地是，由于进行冲压成形加工必须具备相应地模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单位小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高地特点。所以，只有在冲压零件生产批量大地情况下，冲压成形加工地优点才能充分体现，从而获得好地经济效益。 由于冲压加工具有上述突出特点，因此在批量生产中得到了广泛地应用，在现代工业生产中占有十分重要地地位，是国防工业及民用工业中必不可少地加工方法。 二、课题综述（课题研究，主要研究地内容，要解决地问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等） 根据课题任务 书要求，运用 件技术对冲压零件进行造型并分析其结构，设计合理的冲压成型模具。论证该设计方法的可行性与实际意义，作为外轴承座模具设计范例。最终运用 件导出最终的模具装配图及零件图。 骤，方法及措施 应用 件对所给零件进行造型，分析其结构特征并分析选用哪种功能的冷冲模具 具结构形式设计 确定模具结构：级进模； 设计排样图：直排； 确定模具定距方式以及带料导正：导正钉，导正销； 凸凹膜间隙值的确定：根据材料 的厚度查阅资料 凸凹模人口尺寸的确定，凸模凹模结构的设计 卸料装置的设计，脱料装置设计 具的校核计算，论证设计方案可行性 制模具总装配图和零件图 模具类型的确定 凸凹模间隙值的确定 卸料机构的确定 排样图及冲压工序的设计论证 利用 件顺利分析模具零件图和装配图的基本结构； 设计出合理结构的成型模具 对此零件的设计分析方法扩展到类似的设计中。 三、设计（论文）体系、结构（大纲） 本课题主要研究掌握模具 设计地方法及工序，巩固与加深对机械二维、三维地制图能力。设计过程中锻炼查阅文献与资料自我设计地能力，培养与提升我们地创新能力，增强我们独立思考问题与解决问题地能力。在对模具设备地结构设计与理论计算上，掌握模具设备地主要结构与性能、工艺适应性与技术参数。从而能根据成型地生产要求，模具结构等因素，经济、有效地使用设备，合理地选择工艺，正确地设计模具，保证成型生产能够经济、合理地进行，提高自身在成型工艺与模具方面地综合着机水平，提高自身解决实际问题地能力。 指导教师意见： 签字： 年 月 日 院（系）审批意见： 签章： 年 月 日 无锡职业技 术学院毕业设计任务书 现代快速经济制造模具技术 摘要 ： 随着全球经济地发展，新地技术革命不断取得新地进展与突破，技术地飞跃发展已经成为推动世界经济增长地重要因素。市场经济地不断发展，促使工业产 品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本地方向发展，为了保持与加强产品在市场上地竞争力，产品地开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品地关键工艺装备 模具地要求越来越苛刻。 一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场地需要，要求模具向着制造周期短 、成本低地快速经济地方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术地发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造地经济效益与社会效益越来越显著。 快速经济制模技术与传统地机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上地使用要求，是综合经济效益比较显著地一类制造模具地技术。 关键词 ： 冲压模； 支架；工艺卡片 to to in to in to of to be On to is On in to to to be is in is an to 无锡职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 自行车支撑架 零（部）件名称 冲孔凸模 共 9 页 第 1 页 材料牌号 硬质合 金 毛胚种类 棒料 毛胚外形 尺寸 10毛胚可制件数 1 每台件数 2 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 备料 将毛坯锻成 8造车间 锻压机 2 热处理 热处理 退火 热处理车间 热处理炉 3 铣平面 铣各平面，厚度留磨削余量 ，侧面留磨削余量 模具车间 铣床 平行夹头 4 铣 铣四周面，保证尺寸 模具车间 铣床 平行夹头 5 热处理 热处理保证硬度 183处理车间 6 线切割 线切割加工型孔，保证尺寸要求 快走丝机床 7 倒角 倒未注圆角 具车间 8 检验 符合图纸要求 检验室 编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 无锡职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 自行车支撑架 零（部）件名称 冲孔凸模 共 9 页 第 2 页 材料牌号 硬质合 金 毛胚种类 矩形料 毛胚外形 尺寸 78毛胚可制件数 1 每台件数 2 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 备料 将毛坯锻成 76造车间 锻压机 2 热处理 热处理 退火 热处理车间 热处理炉 3 铣平面 铣各平面，厚度留磨削余量 ，侧面留磨削余量 模具车间 铣床 平行夹头 4 铣 铣四周面，保证尺寸 模具车间 铣床 平行夹头 5 热处理 热处理保证硬度 183处理车间 6 线切割 线切割加工型孔，保证尺寸要求 快走丝机床 7 倒角 倒未注 倒 角 C 具车间 8 检验 符合图纸要求 检验室 编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 无锡职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 自行车支撑架 零（部）件名称 冲孔凸模 共 9 页 第 3 页 材料牌号 硬质合 金 毛胚种类 矩形料 毛胚外形 尺寸 16毛胚可制件数 1 每台件数 4 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 备料 将毛坯锻成 14造车间 锻压机 2 热处理 热处理 退火 热处理车间 热处理炉 3 铣平面 铣各平面，厚度留磨削余量 ，侧面留磨削余量 模具车间 铣床 平行夹头 4 铣 铣四周面，保证尺寸 模具车间 铣床 平行夹头 5 热处理 热处理保证硬度 183处理车间 6 线切割 线切割加工型孔，保证尺寸要求 快走丝机床 7 倒角 倒未注 倒 角 C 具车间 8 检验 符合图纸要求 检验室 编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 无锡职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 自行车支撑架 零（部）件名称 冲孔凸模 共 9 页 第 4 页 材料牌号 硬质合 金 毛胚种类 矩形料 毛胚外形 尺寸 39毛胚可制件数 1 每台件数 2 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 备料 将毛坯锻成 37造车间 锻压机 2 热处理 热处理 退火 热处理车间 热处理炉 3 铣平面 铣各平面，厚度留磨削余量 ，侧面留磨削余量 模具车间 铣床 平行夹头 4 铣 铣四周面，保证尺寸 模具车间 铣床 平行夹头 5 热处理 热处理保证硬度 183处理车间 6 线切割 线切割加工型孔，保证尺寸要求 快走丝机床 7 倒角 倒未注 倒 角 C 具车间 8 检验 符合图纸要求 检验室 编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 无锡职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 自行车支撑架 零（部）件名称 冲孔凸模 共 9 页 第 5 页 材料牌号 硬质合 金 毛胚种类 棒料 毛胚外形 尺寸 25毛胚可制件数 1 每台件数 2 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 备料 将毛坯锻成 25造车间 锻压机 2 热处理 热处理 退火 热处理车间 热处理炉 3 铣平面 铣各平面，厚度留磨削余量 ，侧面留磨削余量 模具车间 铣床 平行夹头 4 铣 铣四周面，保证尺寸 模具车间 铣床 平行夹头 5 热处理 热处理保证硬度 183处理车间 6 线切割 线切割加工型孔，保证尺寸要求 快走丝机床 7 倒角 倒未注圆角 具车间 8 检验 符合图纸要求 检验室 编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 无锡职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 自行车支撑架 零（部）件名称 冲孔凸模 共 9 页 第 6 页 材料牌号 硬质合 金 毛胚种类 矩形料 毛胚外形 尺寸 26毛胚可制件数 1 每台件数 2 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 备料 将毛坯锻成 24造车间 锻压机 2 热处理 热处理 退火 热处理车间 热处理炉 3 铣平面 铣各平面，厚度留磨削余量 ，侧面留磨削余量 模具车间 铣床 平行夹头 4 铣 铣四周面，保证尺寸 模具车间 铣床 平行夹头 5 热处理 热处理保证硬度 183处理车间 6 线切割 线切割加工型孔，保证尺寸要求 快走丝机床 7 倒角 倒未注 倒 角 C 具车间 8 检验 符合图纸要求 检验室 编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 无锡职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 自行车支撑架 零（部）件名称 冲孔凸模 共 9 页 第 7 页 材料牌号 硬质合 金 毛胚种类 矩形料 毛胚外形 尺寸 31毛胚可制件数 1 每台件数 4 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 备料 将毛坯锻成 29造车间 锻压机 2 热处理 热处理 退火 热处理车间 热处理炉 3 铣平面 铣各平面，厚度留磨削余量 ，侧面留磨削余量 模具车间 铣床 平行夹头 4 铣 铣四周面，保证尺寸 模具车间 铣床 平行夹头 5 热处理 热处理保证硬度 183处理车间 6 线切割 线切割加工型孔，保证尺寸要求 快走丝机床 7 倒角 倒未注 倒 角 C 具车间 8 检验 符合图纸要求 检验室 编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 无锡职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 自行车支撑架 零（部）件名称 冲孔凸模 共 9 页 第 8 页 材料牌号 硬质合 金 毛胚种类 矩形料 毛胚外形 尺寸 78毛胚可制件数 1 每台件数 2 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 备料 将毛坯锻成 76造车间 锻压机 2 热处理 热处理 退火 热处理车间 热处理炉 3 铣平面 铣各平面，厚度留磨削余量 ，侧面留磨削余量 模具车间 铣床 平行夹头 4 铣 铣四周面，保证尺寸 模具车间 铣床 平行夹头 5 热处理 热处理保证硬度 183处理车间 6 线切割 线切割加工型孔，保证尺寸要求 快走丝机床 7 倒角 倒未注 倒 角 C 具车间 8 检验 符合图纸要求 检验室 编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 无锡职业技术学院 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零（部）件图号 产品名称 自行车支撑架 零（部）件名称 冲孔凸模 共 9 页 第 9 页 材料牌号 硬质合 金 毛胚种类 矩形料 毛胚外形 尺寸 21毛胚可制件数 1 每台件数 2 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 备料 将毛坯锻成 19造车间 锻压机 2 热处理 热处理 退火 热处理车间 热处理炉 3 铣平面 铣各平面，厚度留磨削余量 ，侧面留磨削余量 模具车间 铣床 平行夹头 4 铣 铣四周面，保证尺寸 模具车间 铣床 平行夹头 5 热处理 热处理保证硬度 183处理车间 6 线切割 线切割加工型孔，保证尺寸要求 快走丝机床 7 倒角 倒未注 倒 角 C 具车间 8 检验 符合图纸要求 检验室 编制（日期） 审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 1 目录 外文翻译 . 1 绪论 . 8 自行车支撑架的设计 . 11 裁件的工艺性分析 . 11 裁件的材料 . 11 裁件的尺寸精度和表面粗糙度 . 11 裁件的形状和尺寸 . 12 件冲裁工艺方案分析确定 . 12 样的设计与计算 . 13 裁件展开尺寸的计算 . 13 裁件的排样 . 13 样图的设计 . 14 料的利用率 . 19 裁力和弯曲力的计算 . 20 裁力计算 . 20 曲力的计算 . 20 力机设备的选用 . 21 要工作部分尺寸计算 . 21 、凹模间隙值的确定 . 21 、凹模刃口尺寸计算 . 22 具结构的设计 . 23 模、凹模结构的设计 . 23 料装置的设计 . 26 料系统的设计 . 28 正钉 . 28 料装置 . 29 位装置 . 30 设计小结 . 31 参考文献 . 34 2 外文翻译 冷冲模具使用寿命的影响 冷冲模具的使用寿命是以冲制出的工件数量来计算的。影响冷冲模寿命的因素很多。主要有模具结构设计、制造模具所用凸模和凹模的材料、模具的热处理质量与表面强化、冲模零件的制造精度和冷冲压材料的选取。除此之外，还有冲模的安装、调整、使用以及维修等。 1模具设计对寿命的影响 (1)排样设计的影响排样方法与搭边值对模具寿命的影响很大，过小的搭边值，往往是造成模具急剧磨损和凸、凹模啃伤的重要原因。从节约材料出发，搭边值愈小愈好，但搭边值小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。在冲裁中有可能被拉人模具问隙中，使 零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口，降低模具寿命。因此，在考虑提高材料利用率的同时，必须根据零件产量、质量和寿命，确定排样方法和搭边值。 (2)凹模结构的影响对容易产生应力集中而开裂的凹模结构，可以采用组合结构或镶拼结构，以及预应力结构，从而提高模具使用寿命。 (3)间隙的影响当间隙过小时，压缩挤压利害，摩擦力增大，磨损增大，侧面的磨损加剧，冲裁后卸料和推件时，材料与凸、凹模之间的摩擦还将造成刃口侧面的磨损比端面的磨大大，同时也容易造成凸、凹模温度很高，把金属碎屑吸附在刃口侧面，形成金属瘤，使凸、凹模出现崩刃或 胀裂现象。因此，过小的间隙对模具寿命极为不利。间隙太大，会增加凸模与凹模端面边缘的集中应力，致使压应力急剧增加，于是刃 3 口边很快屈服变形而失去棱角。因此又增加了冲裁力，进而使刃口边更快磨损，降低模具寿命。但为了减小凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下，设计时适当采用较大间隙是十分必要的。 (4)模具导向结构对寿命的影响可靠的导向对于减小工作零件的磨损，避免凸、凹模啃伤是非常有效的。特别对无问隙或小问隙冲裁模、复合模和多工位级进模更为重要。为提高模具寿命，必须根据工序和零件精度要求，正确选 择导向形式和导向精度，所选择导向精度应高于凸、凹模的配合精度。 (5)冷冲压材料选取的影响冷冲压材料应满足制件的设计要求和冲压工艺要求，否则容易损伤模具，降低模具使用寿命。冷冲压材料表面质量不好，冲压时制件易破裂，也易擦伤模具。冷冲压材料塑性不好，变形量小，冲压时制件易破裂，也易擦伤模具。另外，材料的厚度公差应符合国家标准。因为一副冲模适用于一定材料的厚度，成形、弯曲、翻边、引伸模具的凸、凹模结构间隙是直接根据材料厚度来确定的。所以材料厚度不均匀，会导致废品产生和模具损坏。 2模具材料对模具寿命的影响 模 具材料对模具寿命的影响是模具材料性质、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等的综合反映。其中，材料性质和热处理质量影响最为明显。模具材料性质对模具寿命的影响是很大的。如将同一种工件，使用不同的模具材料做弯曲试验，试验结果：用 9料，其寿命为 5万次；用 寿命可达 40 万次。因此，在选用材料时，应 4 根据制件的批量大小，合理选用模具材料。模具工作零件的硬度对模具寿命的影响也很大。但并不是硬度愈高、模具寿命愈长。这是因为硬度与强度、韧性及耐磨性等有密切的关系。有的冲模要求硬度高，寿命长。如采用 度为 54 58冲几千次，制件毛刺就很大。如果将硬度提高到 60 64刃磨寿命可达 2 3 万次。但如果继续提高硬度，则会出现早期断裂。有的冲模硬度不宜过高，如采用造凹模硬度为 58 62，一般寿命为 2 3 万件，失效形式是崩刃和开裂以及如果将硬度降到 54 58命提高到 5 6万件，但硬度降低到 50 53出现凹模刃口易磨钝现象。由此可见，模具硬度必须根据材料性质和失效形式而定。应使硬度、强度、韧性及耐磨性、耐疲劳强度等达到特定冲压工序所需要 的最佳配合。 3模具的热处理质量与表面强化对寿命的影响 模具的热处理质量对模具的性质与使用寿命影响很大。实践证明，模具工作零件的淬火变形与开裂，使用过程中早期断裂，虽然与材料的冶金质量、锻造质量、模具结构及加工有关，但与模具的热处理关系更大。根据模具失效原因的分析统计，热处理不当引起的失效占 50 以上。实践证明，高级的模具材料必须配以正确的热处理工艺，才能真正发挥材料的潜力。模具工作零件表面强化处理的目的，是获得外硬内韧的效果，从而得到硬度、耐磨性、韧性、耐疲劳强度的良好配合。模具表面强化处理方法很多， 表面处理的新技术工艺发展很快。除氮碳共渗和离子氮化、渗硼、渗铌、渗钒、表面镀硬铬和电火花强化外，化学气相沉积 (物理气相沉积 (逐步采用。经 理后，模具 5 表面覆盖一层超硬物质，如 度极高、耐磨性、耐蚀性、抗黏合性很好，可提高模具寿命几倍到几十倍。 of ie of by of in In 1. (1) of a on to on is of of be in to or of to (2) to on of be or to (3) of is of of on of to is of in to a so or is is of of in a in so of in to of it is (4) of of a is In To be 6 on of be (5) of of or to of is to is to to In of a of of is by of in 2. of a of of on of is If a of of up 0 of be on of of a is of as 10 4 58of a on If 0 64of up if to be as 8 62-3 of if 4 58 60 000, 0 53to be on to to a 3. of to on of of a of to 7 of to of of to 0%. be by a s is to of so be to to of In VD VD is to 8 绪论 （ 1）模具行业发展前景分析 模具作为产品制造的基础工艺装备，又是集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造等高新技术为一体的高新技术产品，以及在制造业中的重要地位和作用，在全国人大通过的国民经济和社会发展第十二五个五年规划纲要的第三篇“转型升级提高产业核心竞争力”中明确“ 提升模具等基础零部件水平”作为制造业发展重点方向。在我国，重工业发展是经济发展的一大组成部分，其中，模具产业又是重工业中的重中之重，因此，模具产业的发展对我国经济的发展有这非凡的意义。 由于各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具等。我国工业的迅速发展，特别是汽车制造业和 动了我国模具行业的迅速壮大，模具档次的提高，精良的模具制造装备为我国模具行业的技术水平提升提供了保障 . 近年来，我国模具企业加工水平得到很大提高，出口创 汇能力大大增强，既在国内市场抵抗住境外厂商的挤压，又在国际市场上表现出较强的竞争力。但与此同时，国内模具企业在发展过程中也曝露出一些问题，一是规模偏小，二是技术偏低，三是涉及领域狭窄，四是对相关行业影响带动能力不大。综合以上因素，国内模具制造业总体效益还没有发挥出最好水平，其在国名经济中的基础性作用尚不明显。为了扭转以上情况，国内模具制造也要想在国际市场发挥更大影响，必须加强 . 9 专家分析，从 1997年开始，随着汽车、装备制造业、家用电器的高速增长，中国国内模具市场的需求开始显著增长。虽然到 2006年中国模具工业总产值已达 516 亿元，但属“大路货”的冲压模具、压铸模具等约占总量的 80。已经进入中国的少量外资模具企业开始生产各种高精大多功能模具，但目前仍供不应求。 目前中国汽车模具潜在市场十分巨大。质量好的冲压模具在汽车整车等行业供不应求；压铸模具在汽车零部件、装备制造业等行业需求激增；注塑模具在家用电器等行业发展潜力也很大。另外，特种模具也有较大的发展前景。 （ 2）发展趋势分析 随着新兴学科的出现及材料加工学科与相关学科的交叉，必将促进板材成形技术更快的发展，对于板材，其总的发展趋势如下 1节能 节省能源已是新时期经济发展的一个重要课题，也是板材成形的发展方向。其主要途径一个是在传统能源利用中，通过减低拘束系数、降低流动应力和减少接触面积等方法减少成形力；另一个途径就是新能源的开发利用。 2精密 “近净成形”技术可有效地减少后续加工，节省原材料，降低生产成本，已成为材料加工中的重点发展方向。 3柔性 为了满足未来社会产品多样化的需求和不确定的市场环境，柔性化 10 成形技术将是一个重要的发展方向。柔性成形技术对产品变化有很强的适应性，可高效、低耗地满足多种产品的需求。 4绿色 随着制造 业的发展，绿色环保将是材料成形技术面临的重要课题。减少和消除成形过程中对环境的污染是绿色制造的主要内容之一。 5信息化、智能化 现代计算机技术、信息技术不但促进传统成形技术的发展，而且不断 产 生 新 的 特 种 成 形 技 术 。 计 算 机 模 拟 仿 真 技 术 、术在成形技术中的大量应用已经使工艺设计、模具设计与制造更加科学化、自动化。变形预测、组织预测已经成为可能。成形技术已从“经验型”逐渐走向科学化、信息化和智能化。 网上相关报道较少，由于影响板料弯曲的因素多而复杂，因素之间还存在耦合 关系，再加之产品品种繁多，因此理论解析十分困难，长期依靠设计者的经验和反复试制。对板料弯曲的计算机辅助设计尚处于初级阶段，大多仅仅是经验公式计算机化的工作，可靠性低。而将有限元法这种解决工程技术问题的可靠工具引入板料弯曲的研究，可以高效且准确的分析成型过程、检验工模具、设计结果，大大降低工模具设计成本和风险。因此，采用有限元法模拟板料弯曲成形过程，并与计算机辅助工艺相结合构筑基于理论、经验和数值模拟的稳健计算机辅助专家系统是板料弯曲研究发展的趋势。 11 自行车支撑架的设计 裁件的工艺性分析 裁件的材料 该产品零件选用的材料为 价格低廉，工艺性能（如焊接性和冷成形性）优良，主要用于一般的工程结构件和普通的机械零件。 裁件的尺寸精度和表面粗糙度 从产品图可以看出，所有尺寸及表面粗糙度均没有特殊要求，故未注公差为 12 裁件的形状和尺寸 零件外形对称，结构简单，由图可知，产品零件孔与孔之间的距离 3），孔与零件边缘之间的壁厚 t(2)皆满足冲裁条件。 件冲裁工艺方案分析确定 该零件包括冲孔，弯曲和落料三个基本工序 ，从工序可能的集中与分散，工序间的组合来看可以有以下几种方案： 先落料，再冲孔，后弯曲采用单工序模生产 落料 弯曲采用复合模生产 冲孔，弯曲再落料（或切断）采用级进模生产 方案模具结构简单，但需要三道工序，三套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。如果使用单工序模则会使模具制造周期增长，不利于提高生产效率；为了提高生产效率，主要采用复合冲裁和级进冲裁方式。由于该产品有折弯要求，方案不能一次性保证孔与折弯边缘的距离。因此，采用方案既能满足尺寸精度又能高 效生产。 综上所述，采用方案一套级进模生产，可连续完成切边，冲孔，弯曲等工序。生产效率高，易于实现自动化，操作安全方便，适宜大批量生产，工件的精度也能满足要求。同时，采用自动送料装置，保证步距准确，提高效率。 13 样的设计与计算 裁件展开尺寸的计算 该冲裁件的展开图如图所示 按弯曲件毛坯展开长度计算公式 r) 122 冲 压 工 艺 与 模 具 设 计 表 x= 16221 裁 件的排样 设计多工位级进模时，首先要设计条料排样图，这是设计多工位级进模的主要依据。条料的排样图一旦确定了，也就确定了以下几方面： 被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序 14 模具的工位数，及其作业内容 确定了被冲零件的式样 单排、双排、多排 方位 正排、斜排 等。并反应出材料的利用率 确定了模具步距的公称尺寸和定距方式 条料的宽度，条料纹向与送料方向的关系 条料载体的设计形式 基本上确定了模具的结构 多工位级进模条料设计得好坏，对模具设计的影响是很大的。排样图设计错误，会导致制造出的模具无法冲制零件 。 一般在设计多工位级进模条料排样图时，要拿出多种排样方案，加以比较、归纳、综合、最后得出一个最佳方案。多工位级进模条料排样图设计是否是最佳方案，首先要看工位分布是否合理；条料是否在连续冲压过程中畅通无阻；是否便于使用、制造、维修和刃磨；是否经济合理。 样图的设计 条料排样图直接关系到级进模设计，因此在设计排样图时，主要需考虑到以下几个因素。 送料方式：高速冲压的多工位级进模，用自动送料机构送料，用导正钉精确定距；手工送料则多用侧刃粗定距，用导正钉精确定距 冲压零件形状分析：每一个冲压零件都 有它的一些特点，因而在设计条料排样时，必须对这些特点加以分析、研究。 15 模具的具体结构和加工工艺性：在设计条料排样图的同时，必须考虑模具的具体结构，要把每一个环节，每一个具体部分的装配关系，装配顺序，以至对每部分的加工方案等都要考虑全面。这样，设计出来的条料排样图才能够指导模具设计。 被加工材料：多工位级进模对被加工材料的要求都是很严格的。在设计排样图时，对材料的供料状态、被加工材料的机械性能、材料的厚度、条料宽度与材料纹向、材料利用率等都要给予全面考虑。 正确安排侧刃孔与导正钉孔：导正钉孔与导正钉的位 置的安排对于多工位级进模的精确定位是很关键的。 分段冲切过程零件形状连接方式的选择：多工位级进模的分段切除的排样图，其连接方式基本上可以分为三种：即搭接、平接和切接。搭接最有利于保证冲件的连接质量，因此在分段切除过程中绝大部分都采用搭接连接方式。 载体：条料载体是条料在送料过程中，经过不断的冲切余料，条料内连接冲压零件运载前进的这部分材料称为条料载体。条料载体分为：双侧载体、单侧载体和中间载体三个基本形式。 工位的确定与空位工位：在划分工位时，对零件要求比较高的部位，应尽量集中在一个工位一次冲压完成为 好，以避免步距误差影响精度要求。对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时，则弯曲部分也应当在同一工位一次加工成形。这样不仅保证了尺寸精度，并且能够准确地保持成批零件加工后的一致性。在排样图中，增设空工位的目的是为了保证模具有足够的强度，确保模具的使用寿命，或是为了便于模 16 具设置特殊结构。 各种冲压工序在条料排样图设计中的顺序原则：在一般冷冲模设计中，各种冲压工序之间的顺序关系已形成一定规律。但是在多工位级进模连续冲压时，常有一些不同之处，如果在设计条料排样图时，没有很好的掌握这些特点和内在关系，会使模具的 设计与制造走弯路，甚至影响模具顺利冲制和冲压零件的质量。在本设计属于冲裁弯曲多工位级进模，应先冲切掉孔和弯曲部分的外形余料，在进行弯曲。 条料排样的主要内容： 对工序组排序； 排样设计应遵循的原则 多工位级进模的排样，除了遵守普通冲模的排样原则外，还应考虑如下几点： 1)可制作冲压件展开毛坯样板 (3 5个 )，在 图面上反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排制件和载体分离。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模受力不均而折断。 17 2)第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。第二工位设置导正销对带料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的工位设置导正销，也可在以后的工位中每隔 2 3个工位设置导正销。第三工位根据冲压条料的定位精度，可设置送料步距的误送检测装置。 3)冲压件上孔的数量较多，且孔的位置太近时，可分布在不同工位上冲出孔，但 孔不能因后续成形工序的影响而变形。对相对位置精度有较高要求的多孔，应考虑同步冲出，因模具强度的限制不能同步冲出时，后续冲孔应采取保证孔相对位置精度要求的措施。复杂的型孔，可分解为若干简单型孔分步冲出。 4)为提高凹模镶块、卸料板和固定板的强度和保证各成形零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位，空工位的数量根据模具结构的要求而定。 5)成形方向的选择 (向上或向下 )要有利于模具的设计和制造，有利于送料的顺畅。若有不同于冲床滑块冲程方向的冲压成形动作，可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构来转换成形方向。 6)对弯曲和拉深成形件，每一工位变形程度不宜过大，变形程度较大的冲压件可分几次成形。这样既有利于质量的保证，又有利于模具的调试修整。对精度要求较高的成形件，应设置整形工位。 7)为避免 考虑先弯成 45，再弯成 90。 8)在级进拉深排样中，可应用拉深前切口、切槽等技术，以便材料的流动。 18 9)压筋一般安排在冲孔前，在凸包的中央有孔时，可先冲一小孔，压凸后再冲到要求的孔径，这样有利
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