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汽车 零件 冲压 工艺 分析 复合 模具设计 模具 优秀 优良 机械 毕业设计 论文 a4106

资源描述：

文档包括:

说明书一份,35页,11600字左右.

开题报告一份.

任务书一份.

外文翻译一份.

图纸共11张,如下所示

A0-冲裁装配图.dwg

A1-弯曲装配图.dwg

A2-凸凹模.dwg

A3-冲裁凹模.dwg

A3-零件图.dwg

A3-弯曲凹模.dwg

A3-弯曲顶件块.dwg

A3-弯曲凸模.dwg

A4-冲裁凸模1.dwg

A4-冲裁凸模2.dwg

A4-凸凹模工艺卡.dwg

内容简介：

2002) 19:253259 2002 in a in of is A of of is at is In of a as on of is is be by In of in a an a of at to of An of is in of of is of in in a of in of to In of a 14, 0617. in in is by is of It is of in be in by of to by a to on on of to in of a a a of to of et 1 a in a of an in of is to in Yu et 2,3 to 4of it to to on of a In 990s, D to it to in In D to of on at in of a of a as 1(a), an on of to is is 1. a) a b) a to In of on In of a as 1(b),of is In to of an in of an to by on an AD to AD is to be to 2. AD to of in of a to a of is is on is to is up to to an of is of In is in A 0) at 50 to 9268,9268926804, as 3, is of in To of 3. in a 55is 0 m .1 is in a of is 1(a). As 1(a), of of 2 2 H) as of of is G) in G p. of at is to be of in to in of a in to of on of a 0 30 0 mm In is 00 is to 00 in is a 380 11003 380 mm .7 is in of a 0 mm is 4. It 4 is on is at It is is to at of 4. in a G 0 to to of of to be at In to 9252 of 92809280928092805 if 9252 a is to 9252, is of 9252 N at as 4, 5. It is 5 to in of It is is 9252. of at of of is to in In of of a 0 mm,is as of 00 kN 00 kN,a Pa as in 00 kN an in to at 9252 5. N , as 4, 00 kN 9252 N in to of of at to N, as 4, 6 is 6 of is of in of a of to at no on of of a so (b) a of a in is a E. An in .7 mm is in of of by no is to at of to at of as 7. It is 7 on at of as D E 1(b)is of as 7, to a to a of of a of is 8. It is at of is 6. at of (a) 100 (b) 600 7. in 8. at to in as , of , as (b), to be to of be by by to to as in of on of to be or We of be by of is to a of is to in to be of so on to as 9, to in a 579. to at of by at to at to of of of is of be in A is by E 1(b). is 10. a of of of is of , as 1(b). a of in as so is to be by at of 10. 11. of In to is to is to to is is to of a as 12. It is 12 to as 13(a). in as 13(b). It is 13(b) be by It be if an is is of of as B 1(b), is to is is to be to In to a to 12. 13. (a) b) in to as manufactur拉中拉深壁起皱的分 深模设计 析 F K C 湾大学机械设计研究所 在带有斜度的方形盒和带有阶梯的方形盒的拉深中发生的起皱现象一直在被研究。这两中类型的起皱现象有一个共同的特征：全都发生在相对无支撑、无压边的拉深壁处。在带有斜度的方形盒的拉深中，常受到工序参数的影响，例如：模具的间隙值和压边力等，所以常用有限元模拟的方法来研究分析起皱的发生。模拟的结果表明模具的间隙值越大，起皱现象就越 严重，而且增加压边力也不能抑制和消除起皱现象的发生。在带有阶梯的方形盒拉深的起皱现象分析中，常通过实际生产中一种近似的几何结构来研究、试验。当凸模与阶梯边缘之间的金属板料在拉深时分布并不均衡，就会在侧壁发生起皱现象。为了消除起皱现象的发生，一个最优的模具设计常采用有限元的方法进行分析。模拟的结果和起皱试验论证了有限元分析的准确性，并且表明了在拉深模具设计中使用有限元方法分析的优越性。 关键词 :侧壁起皱；拉深模；带有阶梯的方形盒；带有斜度的方形盒 一、介绍 : 起皱是金属板料成形中常见的失效形式之一。由于功能和 视觉效果的原因，起皱通常是不能为零件制品所能接受的。在金属板料成形加工中通常存在三种类型的起皱现象：法兰起皱；侧壁起皱和由于残余压应力在未变形区产生的弹性变形。在冲压复杂形状的时候，拉深壁起皱就是在模具型腔中形成的褶皱。由于金属板料在拉深壁区域内相对无支撑，因此，消除拉深壁起皱比抑制法兰起皱要难得多。我们知道在不被支撑的拉深壁区域中材料的外力拉深可以防止起皱，这可以在实践中通过增加压边力而实现，但是运用过大的拉深力会引起破裂失效。因此，压边力必须控制在一定的范围内，一方面可以抑制起皱，另一方面也可以防止破裂 失效。合适的压边力范围是很难确定的，因为起皱在拉深零件的中心区域以一个复杂的形状形成，甚至根本不存在一个合适的压边力范围。 为了研究起皱的原因， et ：一张薄板延着对角的一个方向进行不均匀拉深。他们还提出了一个近似的理论模型，起皱的初始是由于弹性变形导致横向压力发展成为不均匀的压力场。 Yu et 们发现根据他们的理论分析，起皱发生在两个环形的起伏处，而且试验结果指出了 4 6处起皱。 圆锥形凸模和半球形凸模的拉深来研究金属板料的起皱。同时，他们也试图整理防止发生起皱的特性参数。 这些试验都仅仅围绕在与简单形状成形有关的起皱问题上，例如：一个圆形的盒件等等。在 20世纪 90年代初期， 3D 动态有限元方法的应用成功，使得解决金属板料成形复杂形状的起皱现象的分析变成了可能。目前，研究人员都使用 3D 有限元方法来分析带有斜度的方形盒和带有阶梯的方形盒零件拉深时在拉深壁处由于金属板料流动引起的褶皱以及在成形过程中的参数的影响因素。 一个有斜度的方形盒，如图 1（ a）所示，盒形件的每一个倾斜的拉深壁都与圆 锥盒形件相似。拉深成形过程中，在拉深壁处的金属板料是相对无支撑的，因此，褶皱是倾斜的。在目前的研究中，各种关于起皱的成型过程参数都被研究。在带有阶梯的方形盒件的研究中，如图 1（ b）所示，观察到了另一种类型的起皱。在当前的研究中，为了得出分析的效果，实际生产用阶梯形结构的零件来研究。使用有限元方法可以分析出起皱的原因，并且可以使一个最优的模具设计消除起皱现象。有限元分析使得模具设计在实际生产中更为合理化。 （ a）带有斜度的方形盒件 （ b）带有阶梯的方形盒件 图 1 二、有限元模型 模具的几何结构（包括凸 模、凹模、压边装置等等），通过使用 来设计。使用 个节点或 4个节点形成壳形的单体，进而在模型上形成网格体系。使用有限元模拟，模型被视为是刚性的，并且相对应的网格仅仅可以定义模型的几何形状，不能对压力进行分析。使用 个节点的壳形单体可以为板料创建网格体系。图 2给出了模型完全建立时的网格体系和用以成形带有斜度的方形盒件的金属板料。由于对称的原因，仅仅分析了零件的 1/4。在模拟过程中，金属板料放在压边装置上，凹模向下移动，夹紧板料。凸模向上移动，拉深板料至模具 型腔。 为了精确的完成有限元分析，金属板料的实际压力 拉力的关系需要输入相关的数据。从目前的研究来看，金属板料的深拉深的特性参数已经用于模拟。一个拉深的实验已经用于样品的生产，并且沿着压延方向和与压延方向成 45 和 90 的方向切断。平均的流动压力 可以通过公式 = （ 0+245+90 ） /4，计算出来，进而准确测量出实际拉力，如图 3所示，以用于带有斜度的方形盒件和带有阶梯的方形盒件的拉深。 目前研究中的所有模拟都在 成了用于模拟所需数据的输入（假 定凹模速度为 10m /s，并且平均摩擦系数为 图 2 有限元模拟的网格体系 实际压力（ 图 3 金属板料的实际压力 拉力的关系 实际拉力（ mm/ 三、带有斜度的方形盒件的起皱 一个带有斜度的方形盒可以给出草图的相关尺寸，如图 1（ a）所示。从图 1（ a）可以看出方形凸模顶部每边的长度为 2模口部长度为 2 影响起皱所考虑的关键性尺寸。凹模的口部尺寸与凸模顶部尺寸差值的一半为凸模的间隙，即： G=深壁处金属板料相对无支撑的程度可能取决于凸模的间隙， 并且增加压边力也有可能抑制起皱现象的发生。在有斜度的方形盒拉深中，与发生起皱有关系的两个参数 凸模间隙和压边力，他们对起皱的影响也正在研究之中。 为了研究凸模间隙对起皱的影响，现在分别用凸模间隙为 20300每次模拟拉深中，凹模口部尺寸为 200且拉深高度均为 100 3 次模拟中，均使用尺寸为 38080方形板料，且板料厚度均为 模对板料的压力 拉力关系，如图 3所示。 图 4 带有斜度的方形 盒件的褶皱模拟图（ G=50 模拟结果表明：三个有斜度的方形盒均发生了起皱现象，图 4给出了凸模间隙为 50图 4可以看出，起皱分布在拉深壁处，并且拉深壁邻近的拐角处起皱现象尤为严重。经分析，在拉深过程中，起皱是由于拉深壁处存在过大的无支撑区域，而且凸模顶部和凹模口部长度的不同是由于凸模间隙的存在。在凸模顶部与凹模之间的金属板料的延伸变得不稳定，是由于断面压力的存在。在压力作用下，金属板料的无约束拉深是在拉深壁处形成褶皱的主要原因。为了比较三个不同凸模间隙的试验结果，需要引入两个主应力的比值 ， 为 主应力相对的最小值和最大值。 值比临界值更重要，如果起皱发生，那么 值越大，起皱现象就可能越严重。 如图 4和图 5的曲线所示，三次不同凸模间隙的拉深模拟，沿 M 值。从图 5可以看出，在 3次模拟中位于拉深壁的拐角处起皱比较严重，在拉深壁的中间起皱比较弱。还可以看出，凸模间隙越大，比值 就越大。因此，增加凸模间隙将可能增加带有斜度的方形盒件在拉深壁处起皱的可能性。 众所周知，增加压 边力可以帮助削弱拉深过程中发生的褶皱。为了研究增加压边力的影响，采用凸模间隙为 50同的压边力数值来对有斜度的方形盒进行拉深起皱的模拟。压边力从 10000提供压边力 他模拟条件和先前的规定保持一致（在模拟当中采用了 300 模拟结果表明：增加压边力并不能消除拉深壁处起皱现象的发生。如图 4所示，在 M 值，和压边力分别为 100600拟结果指出，在 M 值都是相同的。为了 分析两次不同压边力时出现起皱的不同，从拉深壁顶部到直线 M 5 处不同高度截面进行了分析，如图 4所示，图 6给出了所有情况的曲线。从图 6可以看出，几种情况截面处的波度是相似的。这就证明压边力与有斜度的方形盒件拉深中的起皱现象无关，因为褶皱的形成主要是由于拉深壁处大面积无支撑区域存在较大的横断面压力，所以压边力并不影响凸模顶部与凹模肩部之间的制件形状的不稳定状况。 距离（ 图 5 对于不同凸模间隙在 M 值 图 6 在不同的压边力状态下，拉深壁不同高度处的横断面线。 (a)100b)600四、带有阶梯的方形盒件 在带有阶梯的方形盒件的拉深中，即使凸模间隙不是这样重要，而在拉深壁处仍然会发生起皱。图 1（ b）所示为带有阶梯的方形盒件拉深用的凸模，图 1（ b）给出了拉深壁 、 E。目前，实际生产中一直在研究这种类型的几何结构。生产中，力 拉力关系从应力试验中获得，如图 3所示。 这种拉深件的生产是通过深拉深和整形两个工序组成的。由于凸模拐角处的小圆角半径和复杂的几何结构，导致在盒形件的顶部边缘发生破裂，在盒形件的拉深壁处发生褶皱，如图 7所示。从图 7中可以看出，褶皱分布在拉深壁处，尤其在阶梯边缘的拐角处更为严重，如图 1（ b）所示的 A 属板料在凸模顶部的边缘开裂，进而形成破裂，如图 7所示。 图 7 产品上的褶皱和破裂情况 图 8 模拟产品起皱和破裂的盒形件外形图 为了对拉深过程中金属板料出现的变形现象有更进一步的了解，生产中仍然采用了有限元分析方法。最初的设计已经用有限元模拟完成。模拟的盒形件外形如图 8所示。从图 8可以看出，盒形件顶部边缘的网络拉深比较严重，褶皱分布在拉深壁处，这与实际生产中的状况是一致的。 小的凸模圆角，例如 A 处的圆角，如图 1（ b）所示，是拉深壁处破裂的主要原因。然而，根据有限元分析的结果，通过加大上述两处圆角可以避免破裂的产生。较大的拐角圆角这种想法通过实际生产加工被验证是可行的。 还有一些试验也是模拟褶皱的。最初时将压边力增加到初始值的 2倍。然而，正如和有斜度的方形盒件拉深时获得的结论是一样的，压边力对起皱的影响并不是最主要的。相同的结论是增大摩擦或者增加坯料的尺寸。因此我们得出的结论是：通过增加压边力是不能抑制起皱现象的发生的。 起皱的形成是由于在某些区域发生多余的金属板料流动， 所以应在起皱的区域增加压杆装置来控制多余的金属料流。压杆应加到平行于起皱的方向，以便能有效的控制多余的金属料流。在这种理论分析下，两个压杆应加到拉深壁的临近处，如图 9所示以便能控制多余的金属料流。模拟的结果表明：正如所期望的那样，通过压杆的作用，阶梯拐角处的起皱被控制住了，但是一些褶皱还是存在于拉深壁处。这就表明：需要在拉深壁处设置更多的压杆，以控制多余的金属料流。但是从结构设计的角度考虑，这种结构是不可行的。 图 9 在拉深壁处增加的压杆 在拉深工序中采用有限元分析的优点之一就是可以通过拉深模拟来监视、 控制金属板料的形状变形，而这些在实际生产中是不可能做到的。在拉深过程中，仔细地看金属板料的流动，可以看出金属板料首先由凸模拉深进凹模腔内，直到金属板料到阶梯边缘 D 皱才开始形成。褶皱的形状如图 10 所示。有限元分析还可以为模具设计的改进提供相关的数据信息。 图 10 金属板料接触阶梯边缘时形成褶皱 图 11 切断阶梯拐角后的外形图 图 12 凸模设计修改后的外形模拟图 最初推断发生起皱的原因是由于凸模拐角圆角 处的金属板料不均匀、不稳定拉深形成的。因此，模具应设计成在 阶梯拐角处切断一部分，如图 11所示，以有利于改善拉深条件。通过增加阶梯边缘而使板料均匀、稳定的拉深。然而在拉深壁处还是存在起皱现象。结果指出：起皱的原因是由于凸模顶部边缘和整个阶梯边缘的板料不均匀、不稳定的拉深，这与凸模拐角和阶梯拐角不同。毫无疑问，模具的设计结构应有两处需要调整，一处是切断整个阶梯；另一处是增加拉深工序，使用 2次拉深可以获得期望的形状。如图 12所示，是这种成形方法模拟出的外形。如果较低的台阶被切断去除，那么这种盒形件的拉深就与矩形盒件的拉深十分相似，详见图 12。从图 12 可以看出，褶皱被去除 了。 在两次拉深过程中，金属板料首先拉深成较深的台阶，如图 13（ a）所示。因此，较低的阶梯是在第二次拉深工序中形成的，此时，可以获得我们所期望的外形，如图 13（ b）所示。从图 13（ b）中可以清楚地看出，带有阶梯的方形盒件通过两次拉深被制作出来，而且没有褶皱。在两次拉深工序中，如果假想使用相反的顺序拉深，较低的阶梯首先成形，然后再拉深成较高的台阶，那么在较深台阶的边缘处，如图 1（ b） A 易形成破裂现象，因为凹模中在较低阶梯处的金属板料很难流动。 有限元模拟分析指出要想获得理想的带有阶梯的方形盒件，使用 一次拉深几乎是不可能成功的。然而，使用两次拉深则增加了生产成本，因为模具成本和制造成本增加了。为了维持较低的生产成本，设计师对盒形件外形做了适当的修改，并且根据有限元模拟的结果，修改了模具，切断去除了较低的阶梯，如图 12所示。修改之后，拉深模制造出来了，并且盒形件消除了褶皱问题，如图 14 所示。盒形件的外形也与用有限元模拟所获得的外形效果一样好。 图 13 （ a）第一次拉深工序 （ b）第二次拉深工序 图 14 消除褶皱后的产品图 为了更进一步验证有限元模拟的结论，将从模拟的结果中获得的截面 的板料厚 度的分布情况与实际生产中的情况进行比较。比较情况如图 15所示。从图 15的比较情况可以断定：通过有限元模拟的厚度分布与实际生产的情况基本上一致。这就证明了有限元分析方法的有效性。 厚度（ 距离（ 图 15 模拟与实际生产中， 五、简要论点及结束语 在拉深过程中发生的两种类型的褶皱通过有限元分析研究以及对起皱原因做的试验，最终发现了抑制起皱的方法。 第一种类型的起皱出现在带有斜度的方形盒件的拉深壁处。在凹模口部的高度尺寸和凸模顶部的高度尺寸等因素中，起皱的发生归因于较大 的凸模间隙。较大的凸模间隙会导致拉深到凸模顶部与凹模肩部的金属板料处产生较大的无支撑区域，而金属板料较大的无支撑区域是形成起皱的最终原因。有限元模拟表明这种类型的起皱是不能通过增加压边力而抑制的。 另一种类型的起皱发生在实际生产中带有阶梯的几何结构的方形盒件中。研究发现即使凸模间隙影响不是很重要，起皱还是会发生在阶梯上面的拉深壁处。根据有限元分析，起皱的原因主要是由于凸模顶部和台阶边缘之间的不均匀拉深造成的。为了避免起皱，在模具设计中使用有限元模拟做了一些试验，试验最终确定的最优设计就是将阶梯去除。修改后的 模具设计生产出了无缺陷的盒形零件。模具分析的结果和实际生产所获得的结论证明了有限元分析的准确 性和使用有限元模拟的有效性。因此可以说：有限元方法可以取代传统的实际生产试验的昂贵的方法。 in a in of is A of of is at is of a of as on of is is be by In of in of a an a of at to of An of is in of of . is of in in a of in of to In of a 1 4, 0617. of in in is by of is of It is of in be in by of to by a to on on of is to in of a a a of In to of of et 1 a in a of an in of is to in Yu et 2,3 to to 4of it a to to on of as a In 990s, of D to it to in In D to of on at in of a of a A as 1(a), an on of to in a on is is to In of on In of a as 1(b),of is In to of an in of an to by on an 2. he AD to AD is to be to AD to of in of a to a of is In is on is to is up to In to an of is as of In is in A 0 ) at 5 90 to ( 0 2 45 90)/4, as 3, is of in on To of 3. in a 55 is 0 m s 1 a .1 is 3. in a of is 1(a). As 1(a), of of 2 2 H) as of of is G) in G of at is to to be by of in to of in of a in n to of on of a 0 30 0 mm In is 00 is to 00 in is a 380 380 mm .7 is 3. in of a 0 mm is 4. It is 4 is on is at It is is to at of 4. in a G 50 to to of of to be at In to of is 5 if is a is to , is of N at as 4, 5. It is 5 to in of It is is . of at of of t is to in In to of of a 0 is as of 00 kN 00 kN,a Pa as in 00 kN an in to at 5. N N, as 4, 00 kN 00 N in In to of of at to N, as 4, 6 is 6 of is of in of a of is to at no on of 4. n of a at so (b) a of a a in is by a E. An of in .7 mm is 3. in of of by no is on to to a at of to at of as 7. It is 7 on at of as D E 1(b)is of as 7, to a In to a of of a of is 8. It is at of is 6. at of (a) 100 (b) 600 7. in 8. at to in as B, of , as (b), to be to of be by by to to as in of of on of to be by or We of be by of in is to a of is to in to be to of so be on to as 9, to in a 57 9. to at of by as at to at to of of of is of be is in A at is by E 1(b). is 10. a of An of of is of , as 1(b). a of in as so is to be by at of of 10. 11. of In to of is to is to to is 12. is is to of a as 12. It is 12 In to as 13(a). in as 13(b). It is 13(b) be by a It be in if an is is is by of of as B 1(b), is to is is to be to In to a to 12. 13. (a) b) in to as to be as 14. In order 毕业设计（ 外文翻译 ） 学 院： 南昌航空大学科技学院 专业名称： 机械设计制造及其自动化 班级学号： 078105334 学生姓名： 杨飞明 指导教师： 罗海泉 二 O 一一 年 三 月 汽车锁座零件冲压工艺分析及模具设计 学生姓名 ： 杨飞明 班级： 0781053 指导老师 ： 罗海泉 摘要： 模具是现代工业生产中的重要工艺装备，本论文主要涉及冲压模具工艺设计和弯曲模具工艺设计，整个过程包括工艺方案 、工序安排、工序尺寸、使用的设备及模具类型，并根据设计出的冲裁凸凹模的尺寸及技术要求制定其机加工工艺规程，最终绘制出正确的冲裁模具装备图和弯曲模具装备图。 根据零件的技术要求，确定工艺方案为：先进行冲裁然后弯曲 。在冲裁工艺阶段，拟定两种落料与冲孔方案：一种 是落料与冲孔复合；一种是先落料在冲孔。通过各方面计算与比较，确定第一种方案更优。在弯曲阶段 ，由于孔接近变形区，弯曲后需要钳工修磨，以达到工艺要求。 在 凸凹模的制造过程中， 由于模具制造与 一般机械制造相比较，有着特殊的技术要求和明显的特点，必须区别对待，（ 1）单件生产：每种模具一般生产 1 2 副，普遍采用修锉、修配方法加工，工序组合相对集中对工人技术水平要求较高。（ 2）制造质量高：一般地，模具工作零件的制造精度比产品零件高 2 4 级 ，需采用坐标磨床、数控机床加工。（ 3）形状复 杂 ：一般加工难度大，有时需要特种加工或专 门化机床。（ 4）材料硬度高：一般采用工具钢淬火、低温回火，需要采用特种加工方法。 关键词： 模具 冲裁 弯曲 工艺 指导老师签名： of 0781053 is an in In in of of of of of of of in to of of of to of is to In of of is is of to of As be in of it to in to In is as a of it be 1) 2, of of of of （ 2） of In of by to of NC 3) is it or 4) n to it to of 毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 (论文 )题目： 汽车锁座零件 冲压工艺分析 及 模具设计 业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求： 设计原始资料 ： 1零件图； 2 零件材料牌号及 厚度： 设计技术要求： 1 年生产纲领： 80000 件 ； 2. 要求外文资料翻译忠实原文； 3. 要求编制的冲压工艺规程合理； 4. 要求设计的冲压模具满足加工要求； 5. 要求图纸设计规范，符合制图标准； 6. 要求毕业论文叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范。 业设计 (论文 )工作内容及完成时间： 1绘制零件图，收集、查阅有关资料，外文资料翻译 (6000 字符 )，撰写开题报告； 第 1 周 第 4 周 2对零件进行冲压工艺分析，确定工艺方案； 第 5 周 第 6 周 3计算、确定冲压力模具工作部分尺寸及公差，选取模具结构； 第 7 周 第 9 周 4设计专用模具 , 绘制装配图，拆绘主要零件图； 第 10 周 第 13 周 5撰写毕业论文、毕业设计审查、毕业答辩。 第 14 周 第 17 周 、主 要参考资料： 1姜奎华主编 . 冲压工艺与模具设计 . 北京：机械工业出版社， 2解汝升 . 冲压模具设计与制造技术 . 北京：中国标准出版社， 1997 3许发樾主编 . 实用模具设计与制造手册 . 北京：机械工业出版社 ， 4廖念钊等主编 . 互换性与技术测量 . 北京：中国计量出版社， 5 版 5. 空 与机械 工程 系 机械设计制造及其自动化 专业类 0781053 班 学生（签名）： 填写 日期： 2011 年 1 月 3 日 指导教师（签名）： 助理 指导教师 (并指出所负责的部分 )： 机械设计制造及其自动化 系（室）主任（签名）： 附注：任务书应该在已完成的毕业 说明书首页。 1 学士学位论文原创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 2011位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文 的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空工业学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期： 2011师签名： 日期： 1 毕业设计（论文）开题报告 题目 汽车锁座零件冲压工艺分析及模具设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 078105334 学 生 姓 名 杨 飞 明 指 导 教 师 罗 海 泉 填 表 日 期 2011 年 3 月 30 日 2 说 明 开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势 （含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。 以下填写内容 各专业 可根据具体情况适当 修改 。 但每个专业填写内容应保持一致。 3 一、选题的依据及意义 ： 模具是成形金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等制件的基础工艺装备，是工业生产中发展和实现少切屑加工技术中不可缺少的工具。如汽车、拖拉机、电器、仪器仪表、电子等行业有 60%80%的零件需用模具加工。包括航空工业中许多钣金件，零件的成形工艺也要用到模具。由此可知，模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备之 一。 模具是一种高效率的工艺装备，用模具进行各种材料的成形可实现高速度的大批量生产，并能在大量生产下稳定的保证制件的质量以及节约原材料。因此，在现代工业生产中，模具的应用日益广泛，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。模具工 业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。 做为一个机械行业的毕业生，经过四年的专业学习和工程教育，初步掌握了一些机械方面的基础知识，希望在最后一次专业设计中，在指导老师的指点下对模具特别是 冲模的设计与制造有大致的了解，培养踏实，严谨的工程意识，为以后参加工作做准备。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 模具发展日新月异，今后其发展趋势大致包括以下方面： 1. 发展高效模具 对于大批量生产用模具，应向高效率发展。如为了适应当前高速压力机的使用，应发展多工位级进模以提高生产效率。 2. 发展简易模具 对于小批量生产用模具，为降低成本，缩短模具制造周期，尽量发展薄板冲模，锌合金、低熔点合金，环氧树脂等简易模。 3. 发展多功能模具 为了提高效率和保证制品的质量，要采用多工位级进模及具有组合功能的 双色，多色塑料注射模等。 4. 发展高寿命模具 高效率必然需要高寿命，为了达到高寿命，除模具本身结构优化外，还要对材料的选用和热处理，表面强化技术予以开发和创新。 5. 发展高精度模具 要实现模具的高精度，在模具的设计与加工中必然要使用高精度加工设备和高技术加工工艺。要进一步发展数控机床和加工中心的使用，要发展 高新技术。 目前，我国的模具工业与国外发达国家相比，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低， 术的普及度不高，许多先进技术应用还不够广泛，特 4 别是在大型，精 密，复杂和长寿命模具技术上存在着明显的差距。 三、研究内容及实验方案： 本次毕业设计的课题锁座模具设计着重研究的是冲模，冲模是冲压生产中必不可少的工艺装备。冲模大致可分为工作零件，定位零件，卸料装置零件，压料装置及零件，导向零件，推件装置与零件，支承及支持零件，紧固零件以及缓冲零件。其中，工作零件，定位零件，卸，推料零件称为模具的工艺零件，而导向零件，支承及支持零件，紧固零件，缓冲零件称为模具的辅助零件 。 实际上，对于每一套冲模，它们都会必然形成完整的独立整体，是由各种不同零部件结合而成的。目前，我国对 冲压模具已经制定了国家标准，其中包括：模架，典型零件，模架技术条件，典型组合技术条件等。这对简化模具设计与制造，提高模具寿命，降低成本，缩短模具制造周期都有十分重要的意义。具体到本次模具设计时，可选用标准零部件，其已经规定了轮廓尺寸，精度，表面粗糙度，配合精度，材料，热处理及技术条件等。在设计时，只需要把主要精力集中在非标准零件的设计和一些板类标准件的工作型孔等设计方面。 同时还要考虑到工程实际中模具 零件的工艺性问题。零件工艺性对生产影响很大。一般说来，工艺性良好的零件，所需的加工设备数目少，容易加工，同时节省材料。另外，工艺性良好的模具零件，产品质量稳定，出现的废品少，工艺操作简单，还能使技术准备工作及生产管理做到经济合理。因此，在模具零件的设计中一定要满足工艺性要求。 总的说来，本次冲模设计所研究的内容主要包括冲压工艺性分析，工艺方案制定，排样图设计，总的冲压力计算及压力中心的计算，刃口尺寸计算，弹簧、橡胶件的计算与选用，凸模、凹模或凸凹模结构设计以及其他冲模零件的结构设计，绘制模具装配图和 工作零件图，编写设计说明书，填写冲压工艺卡和工作零件的机械加工工艺过程卡等。 三个孔的边缘与弯曲中心的距离分别为： 弯曲时会引起 b 边上小孔的变形 ,可以在弯曲后修正，所以可以先冲孔在弯曲 . 方案一：落料与冲孔复合。 方案二：先落料再冲孔。 5 分析冲压工艺方案： 方案一：模具结构简单，模具寿命长、制造周期短、投产快。能利用一个侧面定位，操作比较简单方便。 方案二：模具结构简单 ，投产快寿命长，尺寸和形状不精确。 综上所述，考虑到该零件的批量为中批量，作为保证各项技术要求，选用方案一。 工序如下： 1. 下料。 2. 落料和冲孔。 四、目标、主要特色及工作进度 本次毕业设计所设计的模具结构要求满足冲压生产的要求， (即大批量生产），不仅要冲压出合格的零件制品，而且要适应大批量生产的需要，操作要方便，使用寿命要长，安全可靠，成本低廉，并能容易制造和维修。另外还希望通过这次毕业设计初步掌握模具，特别是冲模的设计的一般步骤与方法，并能综合运用四年所学的工程技术知识，通过 查阅相关资料，请教老师来解决这次设计中的实际问题，锻炼实事求是，科学严谨的工程意识和工作态度。 毕 业设计的进度安排参照指导老师给出的时间表进行分配： 1绘制零件图，收集、查阅有关资料，外文资料翻译 (6000字符 )，撰写开题报告； 第 1周 周 2对零件进行冲压工艺分析，确定工艺方案； 第 5周 周 3计算、确定冲压力模具工作部分尺寸及公差，选取模具 结构； 第 7周 周 4设计专用模具，绘制装配图，拆绘主要零件图； 第 10周 3周 5撰写毕业论文、毕业设计审查、毕业答辩。 第 14周 7周 五、 参考文献 1姜奎华主编 . 冲压工艺与模具设计 . 北京：机械工业出版社， 2解汝升 . 冲压模具设计与制造技术 . 北京：中国标准出版社， 1997 3许发樾主编 . 实用模具设计与制造手册 . 北京：机械工业出版社， 4廖念钊等主编 . 互换性与技术测量 . 北京： 中国计量出版社， 5版 5. 1990.6 南昌航空大学科技学院学士学位论文1 前言 1.1 机械与模具制造业在国民经济中的地位机械制造工业是国民经济中一个十分重要的产业，它为国民经济个部门科学研究、国防建设和人民生活提供各种技术装备，在社会主义建设事业中起着中流砥柱的作用。从农业机械到工业机械，从轻工业机械到重工业机械，从航空航天设备到机车车辆、汽车、船舶等设备，从机械产品到电子电器、仪表产品等，都必须有机械及其制造。在工业高度发达的国家中，机械工业的产值常常占整个国民生产总值的40%或更多。在机械制造中，机车夹具、模具都是不可缺少的工艺装备，尤其是模具以其特定的形状通过一定的方式是材料成形。根据国际生产技术协会提供的资料显示，机械零件粗加工的75%和精加工的50%都将有模具成形来完成。因此模具被誉为“金属加工中的帝王”，是“进入富裕社会的原动力” 、“模具就是黄金” 。1.2 当前国际模具发展现状及其特点现代模具行业是技术、资金密集的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。 由于模具生产采用一系列高科技，CAD/CAM/CAPP等技术，计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精度加工技术等等，因此，模具工业以成为高新技术产业的一个重要组成部分，有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，在很大的程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此已成为衡量一个 国家产品制造水平高低的重要标志。模具工业是无以伦比的“效益放大器”。用模具加工产品大大提高了生产的效率，而且还具有节约原材料、降低能耗和成本、保持产品高一称为“金钥匙”。从另个角度看，模具是人性化、时代化、个性化、创造化的产品。更重要致性等特点。因此模具被称为“效益的放大器”。在国外，模具被是模具发展了，使用模具的产业其产品的国际化竞争力也提高了。模具不是批量生产的产品。它具有单见生产和对特定用户的依赖性。就模具行业来说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引进商品化了的CAD/CAM/CAE软件和精密加工设备等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面广、及多种学科与工业技术于一体，是综合型、技术密集型产品。模具设计是一种经验性较强的设计，设计人员在长期的工作积累的经验和知识对模具设计起着十分重要的影响。尽管模具CAD技术应用越来越广泛，是目前广为使用的模具CAD技术大都停留在计算机辅助绘图层次，难以胜任对模具开发的高质量、短周期、低成本要求。为此，本设计在重点利用计算机辅助进行工艺分析的过程，将转化为传统的模具CAD从计算机辅助绘图提升到计算机辅助设计层次。1.3 我国模具发展现状及其特点国内的模具工业起步较晚，但在过去的十多年中也取得了一些进步。例如冲压模具方面，国内设计制造的部分轿车覆盖件模、空调器散热片级进模、电机定转子双回转叠片高精度硬质合金级进模、集成电路引线框架多工位级进模，以及带自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、扭斜和安全保护等功能的铁心精密多功能模，都已达到较高的水平。但从总体上看，我国与工业发达国家相比仍有较大差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率尚待提高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别是在大型，精密，复杂和长寿命模具上，一方面技术差距明显；另一方面产能也不能满足国内的需求，因而仍大量从国外进口。所以，为了改变这种被动状态，尽快适应社会主义工业现代化建设对冲压工艺生产水平提高的需求，全方位大力做好模具基础、研发和推广工作，是至关重要的。我国的工业经济，已进入大批量规模经济和小批量多品种经济并行的时期，两者对模具存在趋同的依赖性。因为在经济快速发展，产品畅销时期，自然要求模具能及时供应；而在经济停滞，产品不畅销时期，企业必然会想方设法开发新产品，也同样会对模具带来强劲的需求。这说明，模具市场的总体趋势将是一直平稳向上的。也有人说，模具工业是永不衰退的工业，正是基于这样的分析。另外，从另一个角度看，两者对模具结构的要求是各不相同的，大批量生产用的模具应着眼于高效率和长寿命，而小批量生产用的模具则应着眼于结果简单、制模快速和成本低廉。因此，对不同要求的模具要求，应相应的制定不同的设计方案。1.4 汽车锁座零件的简单介绍本设计是GJ750B汽车锁座零件，材料是Q235，在设计过程中必须考虑成本，配合整体汽车设计减少成本，同时运用当前较先进的技术手段提高效率，例如：本次设计采用AUTO CAD辅助设计，大大缩短了模具设计过程的分析工作周期，迅速提高模具设计的效率。由于本人水平有限，本论文中还存在不少的错误和不足之处，敬请评阅老师批阅和纠正。2 锁座零件冲压工艺分析2.1 零件结构的分析本设计的零件是锁座零件，材料为Q235，厚度为2mm。如图2-1.1所视。该零件进行冲压加工的基本为冲孔、落料。 图 2-1.1 锁座零件图2.2 确定工艺方案三个孔的边缘与弯曲中心的距离分别为： 1.5mm2.0t(4mm) 6.5mm2.0t(4mm)弯曲时会引起b边上小孔的变形,可以在弯曲后修正，所以可以先冲孔在弯曲.方案一：落料与冲孔复合。方案二：先落料再冲孔。分析冲压工艺方案：方案一：模具结构简单，模具寿命长、制造周期短、投产快。能利用一个侧面定位，操作比较简单方便。方案二：模具结构简单，投产快寿命长，尺寸和形状不精确。综上所述，考虑到该零件的批量为中批量，作为保证各项技术要求，选用方案一。工序如下：1. 下料。 2. 落料和冲孔。3 冲压模的设计3.1 零件工艺计算3.1.1 计算毛坯长度:该零件的毛坯展开尺寸按图3-1.1所示计算: 图3-1.1由于弯曲半径:r(1.5mm)0.5t(1mm),所以 毛坯总长度L=L1+L2+L3+(r+xt) 式中:L1=32.5mm,L2=18mm,L3=32.5mm查表得:X=0.27L=32.5+18+32.5+3.14(1.5+0.272)=89.4056mm考虑材料的收缩,经过修正,取实际毛坯尺寸L=90mm 3.1.2 排样及材料利用率：排样是指冲裁零件（毛坯）在条料，带料或板料上布置的方法。合理有效的排样在于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计要求的工件。在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产最重要的技术指标之一。在冲压生产过程中，冲压件材料消耗费用可达总成本的60%75%，每降低1%的冲压废料，将会使成本降低0.4%0.5%。合理的利用材料是降低成本的有效措施，尤其是在成批和大量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效率更为突出。 排样方法的选择原则： 冲裁小工件或某种工件需要窄条（带）料时，应沿板料顺长方向进行排样，符合材料规格及工艺要求。 冲裁弯曲毛坯时，应考虑板料轧制方向 冲件在条（带）料上的排样，应考虑冲压生产率、冲模耐用度、冲模结构是否简单和操作的方便与安全等。 条料宽度选择与在板料上的排样应优先选择条料宽度较大而步距较小的方案，以便经济地裁切板料，并减少冲压用时间。 在可能情况下，要求产品设计时修正产品零件的结构形状和尺寸，以减少或消除设计废料的形成，并有可能采取少、无废料排样方法。由于毛坯的形状，考虑操作的方便与模具结构尺寸，初步选用对排。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值过小，在冲裁过程中会被拉断，防碍顺利送料，零件会产生毛刺，有时会拉入凸、凹模间隙中，损坏模具的刃口，降低模具的寿命。所以搭边值的选取一般由经验确定，取值可参考资料3 。 图3-1.2选取搭边值：模具选用固定卸料板由表可得搭边值：a=2.01.1=2.2 a1=2.21.1=2.4采用有侧压板的冲压时条料宽度B=D+2a毛坯面积：S=1036+(22-4/22)4+210+1814+85+4/524+2626+165+182=1545.94 1546(mm2)方案一：双行对排(图3-1.2) 条料宽度：B=90+33+42.4=132.6（mm） 进距： h=2/1(26+2.2)=14.1(mm) 一个进距的材料利用率： =nS/Bh 100% =11546/（132.614.1）100% =82.7% 图3-1.3方案二：单行对排（图3-1.3） B=90+22.4=94.8(mm) H=2/26+2/10+2.2=25.2(mm)一个进距的材料利用率： =nS/Bh 100% =11546/(94.825.2) 100% =64.7%从上述两种排样可以分析得：采用双行对排，材料的利用率更高。故决定采用双行对排。3.1.3 计算压力机及初选冲床1.冲裁力的计算平刃模具冲裁时的冲裁力： P = Lt实际所需的冲裁力还需增加30%，即 P =1.3Lt工件毛坯周长L0：L0=232工件孔总周长 L： L =23.1432+3.1415.5=86.35mm由Q235-A的=304373mpa故：落料力为：F1= 1.32322343= 207KN冲孔力为 :F2=1.386.352343=77KN F冲= F1+ F2=284KN 查表得：K卸=0.05，K顶=0.06 所以： 落料时的卸料力为：F卸= 0.05207 = 10.35 KN 冲孔时的顶料力为：F顶= 0.0677 = 4.62 KN总冲压力:P总 = F冲+F卸+F顶 = 284+10.35+4.62+ =298.97KN根据中国模具设计大典选用400 KN冲床。3.1.4 确定压力中心 图3-1.4根据图3-1.4的分析: L1=26mm X1=0 Y1=0 L2=52mm X2=0 Y2=13mm L3=15.7mm X3=0 Y3=28mm L4=6.28mm X4=0 Y4=31.57mm L5=28mm X5=0 Y5=40mm L6=15.7mm X6=0 Y6=49mm L7=6.28mm X7=0 Y7=52.57mm L8=72mm X8=0 Y8=72mm L9=10mm X9=0 Y9=90mmL10=118.84mm X10=-8mm Y10=28mmL11=18.84mm X11=8mm Y11=23mmL12=48.67mm X12=0mm Y12=11mm由公式X=(LiXi)/(Li) ; Y=(LiYi)/(Li)得压力中心的坐标值为：X=0 ，Y=34.91mm3.1.5 冲裁间隙的计算冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。间隙值的大小对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重要的工艺参数。笼统的说,选用中等或偏大的间隙,会收到省力节能的效果这是因为在一定范围内增大间隙，剪切区内的压应力降低，而拉应力增加，容易产生裂纹，从而抗剪强度变小，使冲裁力下降同样，由于增大间隙，冲出的工件尺寸会因拉伸变形产生回弹而缩小，因而不至于再堵塞在凹模孔内，使推件力明显变小间隙过小或过大时，冲裁功都会有所增加，只有间隙合适时，冲裁断裂时的上，下裂纹才会相遇汇合，使冲裁功最小材料为Q235，厚度为2mm，可查参考资料8表3-3冲裁模初始双面间隙Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm .3.1.6 冲裁模刃口尺寸的计算模具刃口如图3-1.5所示，尺寸计算： 图3-1.5(1) 落料计算公式： Dd=（Dmax-x）+d0 Dp=（D凹-Zmin）-p0=（D-x-Zmin）-p0查表得： Zmin=0.22mm Zmax=0.26mm X1=1 1p=-0.020 1d=+0.025 X2=1 2p=-0.020 2d=+0.020 X3=1 3p=-0.020 3d=+0.020所以可得： D1d=（26-10.13）+0.0250 =25.87+0.0250 D1p=（26-10.13-0.22）-0.0200=25.65-0.0200 D2d=（18-10.11）+0.0200 =17.89+0.0200 D2p=（18-10.11-0.22）-0.0200=17.67-0.0200 D3d=（10-10.15）+0.0200 =9.85+0.0200 D3p=（10-10.15-0.22）-0.0200=9.63-0.0200（2） 冲孔 计算公式： dp=（dmin+x）-p0 dd=（dp+Zmin）+d0=（dmin+ x+Zmin）+d0 查表得： x1=0.7 1p=-0.020 1d=+0.020 X2=0.7 2p=-0.020 2d=+0.020 所以得: d1p=(6+0.70.12)-0.0200=6.08-0.0200 d1d=(6+0.70.12+0.22)+0.0200=6.3+0.0200 d2p=(15.5+0.70.18)-0.0200=15.63-0.0200 d2d=(15.5+0.70.18+0.22)+0.0200=15.85+0.0200 (3) 孔心距: 计算公式: Ld=(Lmin+0.5)0.125 可得: L1d=(15.88+0.50.24) 0.1250.24=160.03 L2d=(4.88+0.50.24) 0.1250.24=50.03 L3d=(11.88+0.50.24) 0.1250.24=120.033.2 设计各主要零件结构尺寸3.2.1 凹模外形尺寸的设计：凹模高度H的确定：H=KB=0.2890=25.2mm 取 H=30 mm凹模壁厚C的确定：C=（1.52）H,取 C=1.530=45凹模的长度L的确定:L=b2C=180mm 凹模的宽度B的确定:B=a+2C=116mm根据参考资料3确定凹模外形尺寸为:200mm125mm30mm。根据参考资料3凹模螺孔选用d=M6根据参考资料3 查得，凹模螺孔间距为25mm-70mm凹模上螺孔到凹模外缘的最小距离a1=1.25d=1.256=7.5mm 选用a1=12mm螺孔到凹模孔、销孔距离的最小尺寸为bmin=1.3d=1.66=7.8mm凹模具体尺寸如下图（图3-2.1）所示： 图3-2.1计算出凹模的尺寸后便可以确定模架的选取.3.2.2 凸凹模外形尺寸设计 图3-2.2在复合模中，必定有一个凸凹模。凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定与冲裁件的尺寸。从强度的考虑，壁厚受最小值的限制。凸凹模的最小壁厚与冲模结构有关，对于正装复合模，由于凸凹模装于上模，孔内不会有积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；对于倒装复合模，因为孔内会积存废料，所以最小壁厚要大些。凸凹模的外形尺寸根据凹模来配做，总高度的设计H=50mm。详细尺寸和技术要求参见凸凹模的设计图。形状见图3-2.2。3.2.3 凸模外形尺寸的设计：一般的凸模组件结构包括凸模和凸模固定板、垫板和防转销等，并用螺钉销钉固定在上模座上。凸模刃口要有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高的硬度与适当的任性。形状简单的凸模常选用T8A、T10A等制造。凸模长度 L=l1+l2+l3+l其中：l1卸料板的厚度； l2-凸模固定板厚度； l3-导尺厚度 l -附加长度，一般取l=1520mm参考资料可得，凸模尺寸如图3-2.3： 图3-2.33.2.4 其他主要部件的选取：凸模固定板，用于固定凸模。固定板的外行尺寸一般与凹模大小一样，可由标准中查得。固定凸模用的形孔与凸模固定部分相适应。型孔位置应与凹模型孔位置协调一致。凸模固定板内凸模的固定方法通常是将凸模压入固定板内，其配合用H7/m6，对于大尺寸的凸模，也可以直接用螺钉、销钉固定到模座上而不用固定板。对于小模具还可以用粘结固定。个模具主要零件标准如下：上模座 L/mmB/mmH/mm=250mm200mm45mm下模座 L/mmB/mmH/mm=250mm200mm50mm导柱 d/mmL/mm=35mm160mm导套 d/mmL/mmD/mm=35mm105mm43mm模架闭合高度： 170mm210mm垫片厚度： 10mm凸模固定板厚度： 18mm卸料板厚度： 28mm3.2.5压力机的选取： 开式双柱可倾压力机 J23-40 ， 公称压力： 400KN滑块行程： 100mm最大闭合高度： 330mm连杆调节量： 65mm工作台尺寸： 460mm700mm垫板尺寸：（厚度孔径） 65mm200mm模柄孔尺寸：（直径深度）50mm70mm 最大倾斜角度: 303.3冲裁模装配图 图3.9 图3-2.4冲裁模装配图 1.导料销 2.固定挡料销 3.上模座 4.螺钉5.螺钉6.推杆 7.推板 8.推板9.推销 10.垫板11.螺栓12.导套13.凸模固定板14.推件板15.落料凹模模16.凸模 17.卸料板18.导柱 19.下模座 20.弹簧 21.凸凹模22.螺钉23.销钉 24.卸料螺钉4 弯曲模的设计4.1 弯曲件的工艺分析4.1.1 最小弯曲半径 rmin工件在弯曲弯曲时候，外层纤维受拉应力最大，内层受压应力最大，弯曲毛坯变形区外表面金属在切应力作用下，产生切向伸长变形可用下式表示： = t/2 = 1/（2r/t+1）弯曲半径与材料厚度的比值称相对弯曲半径（r/t）。r/t越小，变相程度越大。但当减小到一定程度时，材料外层纤维可能因受应力过大而被拉裂。因此最小弯曲半径不能太小，应受到一定的限制。 影响最小弯曲半径有如下因素：（1） 材料的机械性能塑性越好的材料，塑性变形的稳定性越好，所永许的最小完全半径就越小。但是在生产中，由于受到冷作硬化的影响而塑性有所降低。可进行退火处理。对塑性不好的材料可进行热加工以提高其塑性变形能力。（2） 板料弯曲方向性实际的板料中，纤维层是有一定方向的，平行于纤维方向的塑性指标比垂直的要好，因此在弯曲时，应尽量使弯曲线与纤维方向垂直，最小弯曲半径可去小些。如图4-1.1，图4-1.2所示： 合理 不合理图4-1.1 图4-1.2（3） 板宽板宽是以相对板宽B/t来表示的。B/t3时，弯曲时在板料宽度方向的应力为0，板宽方向的材料可以自由移动缓解了板宽方向的受力状况，因此可以使最小弯曲半径减 小。板宽增加，rmin/t增大。（4） 弯曲中心角rmin/t较小时，在直边部分也产生一定的切向应力，使圆角区变形得到缓解，从而使rmin/t减小。（5） 板料厚度板料厚度t减小时，则外表面的切向应变减小，即开裂的危险性减小。但是另方面，变形区在厚度方向的应变是按线性规律变化的，对于薄板料切向应变很快由外层的最大值衰减到中性层的零。从而rmin/t可尽量小些。4.1.2 弯曲件直边高度HH不应该去得太小，最好H 3t ，否则不能得到足够的。如果不能做到H 2t ，可在弯曲部位预先压糟在弯曲，或者当增长直边部分，弯曲成形后在切去多余部分。如图4-1.3所示： 图4-1.34.1.3 孔边距L孔边距必须使孔位于非变形区，以免产生变形，孔边到弯曲半径中心的距离L应满足： t 2mm 时， L t ； t 2mm 时， L 2t 。4.1.4 弯曲回弹弯曲回弹是弹性变形过度到塑性变形，在塑性变形中伴有弹性变形的存在。弹性恢复往往表现为弯曲部分曲率半径和角度在外力卸去后发生变化。弯曲回弹的程度以和K表示，则 K = 1/0 - 1/0 = - 0回弹角大于0时，称正回弹，反之称为负回弹。（1）回弹量的确定 当r/t 58时，此零件的相对弯曲半径为r/t = 1.5/2 = 0.75 ，在弯曲变形后，弯曲半径变化不大，只考虑角度的回弹，在板料全塑性弯曲时， = 3s0/Et K = 3s/Et 其中 为弯曲时候的弯曲角度。（2） 影响弯曲回弹的因素 材料的机械性能 回弹的大小与材料的屈服极限成s正比，与弹性模量E成反比。材料越硬，塑性越差，弯曲后回弹就越大。 相对弯曲半径 当r/t越小时，弯曲板料的切向变形程度就越大，总变形中塑性变形比例大，回弹值越小，当r/t 0.20.3 时，回弹可能为负值。 弯曲方式 板料弯曲方式有自由弯曲和校对弯曲，自由弯曲的回弹大，校对弯曲的回弹小。因为校对弯曲的弯曲力大，增加了圆角处的塑性变形程度。 摩擦与间隙 摩擦可以改变弯曲毛坯各部分的应力状态，一般认为在大多数情况下摩擦可以增大弯曲变形区的拉应力，使零件更接近模具的形状。 在弯曲U形件时，间隙越小，摩擦力越大，由于模具对板料有挤薄作用，可是回弹减小，相反，回弹值增大。（3）减小回弹的措施 从弯曲件的设计方面 在弯曲件的某些结构上，如在变形区压制加强颈回成边形翼不仅可以增加弯曲件的刚度，也使弯曲件的回弹困难。在满足使用要求的前提下，采用弹性模数大，屈服极限小，机械性能稳定的板料。 从工艺方面 从工艺方面，可以增加弯曲力，采用校对弯曲，对于冷硬化材料，在弯曲前先退火，以降低屈服强度，或者采取热加工，并尽量选取较小的相对弯曲半径。 从磨具的结构上采取措施 可以采取回弹补偿，在凸模的底端开一小圆窝，减小凸模角度值，或者在凸模的圆角附近开圆凿，一补偿弯曲回弹或者采用锥形凸模。 也可以改变应力状态，在材料的厚度上0.8mm 以上，弯曲半径部分增大。如图4-1.4，图4-1.5，图4-1.6所示： 图4-1.4 凸模角度修整到- 图4-1.5 锥形凸模 图4-1.6 凹底凸模4.2 制定弯曲方案确定弯曲件的制造工艺时，先结合具体情况，即板料的形状，尺寸，精度，生产批量等进行综合分析，研究从毛坯到成品需要几道工序。合理的工序安排，对弯曲件的质量，生产效率，弯曲难易程度，经济效益都有重要意义。4.2.1 工序安排原则对二次弯曲件，先弯曲外角后弯内角，后次弯曲不能破坏前次弯曲，前次弯曲不能干扰以后的弯曲，切有定位基准。并在比较不同弯曲方案时，尽量选取模具结构简单，操作方便，生产效率高的方案。4.2.2 工序安排方法（1） 对于U形件，可以才用一次弯曲成型方案。（2） 采用对称弯曲。（3） 当弯曲件的沿边有部位缺口时，若直接弯曲容易发生叉口现象。应加连连接带将缺口连成一体，等弯曲后将多余部分切去。（4） 对于大批量，尺寸小的弯曲件，为提高生产率，可以采取连续弯曲工艺。对于此次弯曲件，由于采用已经冲裁的单个零件进行弯曲，因此不采取连续弯曲工艺。4.3 确定毛坯弯曲部分尺寸L弯，下料方式要确定毛坯的长度尺寸，需先求出毛坯的中性层曲率半径 一般取0= r+t/2当变形程度比较大时，应变中性层会向内侧移动，根据体积不边定律，可以计算。在实际使用中用经验公式： 0 = r + kt其中k为中性层位移系数，根据r/t=0.75可以查表得到k = 0.33 。对于弯边部分 L弯 = pi*0/180o = pi*90o*（1.5+0.33*2）/180o =3.3912 mm 。4.4 确定弯曲模结构形式4.4.1 凸模的圆角半径rp弯曲件相对弯曲半径较小时，一般去凸模圆角半径为弯曲件的内侧半径，即rp = r ，但是不能小于弯曲件的最小弯曲半径，在工件要求的弯曲半径小于最小弯曲半径时，即r rmin ， 先取rp rmin ，然后在加工序修整。当弯曲件相对弯曲半径r/t 较大时，凸模圆角半径应该根据回弹进行修正。此处，取 rp = 1.5mm 4.4.2 凹模圆角半径 rd凹模圆角半径不能太小，否则会增加弯曲力和擦伤工件，对称弯曲工件，凹模两侧圆角半径应该一致，以免造成坯料的滑移。凹模圆角半径通常根据材料厚度t 来选取： 当t 2 时，rd = （36）t ； 当t = （24）时，rd= （23）t ； 当t 4 时，rd = 2t 。据此， 取 rd = 2t = 6mm 。4.4.3 凹模工作深度l 凹模工作深度l 应适当，l 过小，工件两端自由部分多，弯曲件回弹大，工件不平直，影响精简精度；l 过大，凹模消耗的材料多，且需要的压力机行程大。根据弯曲边长L = 34mm ， 板料厚度 t = 2mm ，查表可取 l =20 mm 。如图4-4.1所示： 图4-4.1 弯曲模工作深度4.4.4 凸模凹模的单边间隙 Z/2 凸模凹模的单边间隙应考虑到板料宽度，板料的机械性能，相对弯曲半径，弯曲件的尺寸精度和板料厚度偏差等因素。U形件的单边间隙可以按照下式 取值： Z/2 = tmax + nt 其中 tmax 为板料的最大厚度， n 为间隙系数， t 为板厚基本尺寸 。此处， 取 t = tmax = 2mm ，根据弯曲见的弯曲高度 H = 36 2 = 34， 宽21.021度与高度的比值 B/H = 26/34 ， 查表得 n = 0.05 ， 所以 Z/2 = t = 2.1 mm 。4.4.5 凸凹模的宽度尺寸 L凸和L凹凸凹模的宽度尺寸和工件的尺寸标注形式有关。一般原则是：当工件标注外形尺寸时，以凹模为基准计算，间隙取在凸模上；当工件标注内形尺寸时，以凸模为基准计算，间隙去在凹模上，并采用配制法制模。此零件为标注的是内形尺寸 基本尺寸为21mm ， 一般冲裁所得的毛坯尺寸精度为IT10IT14 级，此处取IT10级，则公差 =0.5 mm ，并作为对称公差标注。可以确定标注对称公差 ，L凸 = （L-0.5）0-p = （21-0.5*0.5）0-0.021 mm 。=20.750-0.021 mm 。如图4-4.2所示： 图4-4.2 对内形有要求的尺寸，不同的偏差对凸模的宽度不同。4.4.6 计算毛坯尺寸L已经得到中性层的半径0 = r + kt = 1.5+0.33*2 =2.16 mm 。毛坯整长度为 L = L直 + L弯 = 21+（36-2）*2 + 2*pi*90o*0/180o =95.7824mm 。4.4.7 计算弯曲力F弯，卸料力F卸，推件力F推和压力中心（x0 ，y0）（1）弯曲力是设计弯曲工艺过程和选择设备的重要依据之一。弯曲力的大小和毛坯尺寸，弯曲件形状，材料性能，弯曲方法和模具结构等多种因素相关，实际应用中常用经验公式粗略估算。对于U形件，弯曲力为： F弯 = 0.7kBt2b/（r+t） = 0.7*1.3*26*22*450/（1.5+2）=12168 N 。其中k为安全系数，一般取k = 1.3 。（2）卸料力和推件力一般可以去为弯曲力的3080 ，此处取为50 ，即得到： F卸 = F推 = 0.5*F弯 =6084 N 。（3）确定压力中心 图4-4.3根据图4-4.3的分析: L1=26mm X1=0 Y1=0 L2=52mm X2=0 Y2=13mm L3=15.7mm X3=0 Y3=28mm L4=6.28mm X4=0 Y4=31.57mm L5=28mm X5=0 Y5=40mm L6=15.7mm X6=0 Y6=49mm L7=6.28mm X7=0 Y7=52.57mm L8=72mm X8=0 Y8=72mm L9=10mm X9=0 Y9=90mm L10=118.84mm X10=-8mm Y10=28mmL11=18.84mm X11=8mm Y11=23mmL12=48.67mm X12=0mm Y12=11mm由公式X=(LiXi)/(Li); Y=(LiYi)/(Li) 得压力中心的坐标值为：X=0 ，Y=34.91mm4.4.8 选择压力机 对于有压料装置的自由弯曲所需要的弯曲力F弯有：F压 = F弯 + F卸 = 18252 N为了确保压力机的安全，使压力机不至于长时间在过载状态下工作，自由弯曲选择压力机吨位时，按照计算弯曲力是压力机公称压力的75%80%确定压力机的公称压力 即： F压力机公称 = F压/（0.750.8）对于有校正弯曲时，因为下止点位置和板料板厚对F压影响很大，为考虑设备安全，按下式确定弯曲压力机的公称压力： F压力机公称 = （1.52）F压此零件不采取校对弯曲，系数取到0.8，因此 F压力机公称 = F压/0.8 =18252 /0.8 = 22815N 。根据冲裁力，由表参考资料5表3-3选取开式压力机JH21-25。具体参数如下：标准压力为250KN最大闭合高度为 250mm工作台尺寸 左右 450mm ， 前后 300mm工作台垫板高度 70mm 模柄孔尺寸 40 X 65 4.4.9 模架的选择：上模座 160X160X40 （GB/T 2855.5）下模座 160X160X45 （GB/T 2855.6）导柱 28X150 （GB/T 2861.1）导套 28X100X38 （GB/T 2861.6）闭合高度 160200mm4.5 弯曲模装配图 图4-5.1 弯曲装配图1.下模座2.凹模3.顶件块4.螺钉5.导正销6.导料板7.凸模8凸模固定板9上模座10.固定螺钉11.压入式模柄接头12.推杆13.销钉14.导套15.导柱16.固定螺钉17.销钉18.弹簧5 冷冲模零件的制造工艺5.1 传统模具制造向现代模具制造的过渡传统模具技术主要是根据设计图样，用仿形加工、成形磨削以及电火花加工方法来制造模具。近年来，随着计算机网络的高速发展，引起了一场信息技术革命，并构造了一个全球范围的虚拟环境，极大地缩短了人与人之间的距离。计算机技术、自动化技术、网络通信技术，这三者的有机结合给现代技术准备了技术条件和奠定了物质基础