弯板支架冲孔弯曲模具设计【全套含CAD图纸】
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1 智能冲压工艺规划系统的研究 摘要： 本文对建立 一个智能冲压工艺设计知识为基础 的 系统 给出了一个简单的介绍 。研究该系统的框架， 对 模型和知识推理模式进行了介绍。 对 有 些 关键技术 如 冲压工艺的可行性 、排样的 最佳算法 、 智能地带的布局和内力计算进行了研究。 该 系统 可以改善工艺规划效率。 关键词 ： 排样 知识模型 带状排样法 1 简介 冲压 工艺规划是冲压 产品开发 的 一个核心项目。 它 是金属成型应用的一个重要组成部分 ，它与生产质量、成本、生产率和工具寿命有直接的影响。现代制造业的快速发展对冲压提出了更高的要 求，尤其是在冲压工艺方面。 多年来，相关研究已就如何 在创新的环境 加强 工艺规划的 集成化 和智能化程度 进行研究 。近年来， 通过 生产金属成形智能设计系统 、自动化 技术， 整和了工艺规划的原则。 智能工艺规划方法可以 有效地提高设计效率与质量、创新设计能力。 1C 的专家系统，该系统采用基于塑性理论和实际考虑的规则。在美国俄亥俄州立大学一个称作 规则系统被 他的同事们写入多级冷锻的工艺规划程序语言中。 23 实施以知识为本的冷成 形序列设计系统，采用设计规则确定建立一个可行的序列，然后使用有限元分析优化这个序列。一个以知识为基础的模具设计自动化系统被他的同事精心设计出来。 4 在新加坡国立大学。一些零件表象技术、冲压零件识别和模具构成也存在于这项工作中。在中国，华中科技大学的科学技术研究者们也开发出了基于知识系统的用于对小型金属件冲压级进模的程序包。 5户可以在 3D 立体构架下设计产品。在手工设置排样后，用户可以使用交互命令来开发带装布局设计。来自利物浦大学工业研究部门的研究者们也在研究冲压工艺和冲裁模的 专用系统。 67在上海冲压模具和工具技术研究所的研究者们也开发出了级进模的 统。他们研究的该系统依靠特殊的相关数据来描绘工件和模具结构。 上述研究的研究工作的目的是为了促进金属成形的发展。从金属智能成型的回顾和分析中，使用智能设计的理论和方法来研究冲压工艺规划的步骤。在本文中介绍了应用于冲压工艺规划的智能的系统。该智能系统在处理一些复杂的设计问题时是种强有力的工具。由专门知识构成的智能系统可以用一种交互的方式协助用户解决各种各样的 问题或疑问。 8试图代表人类知识和专业知识 , 以一种实际和有效的途径提供快捷、方便的知识。智能系统能够完成一般需要专家才能完成的任务。它能自动化实时利用现有的专业知识 ,并解释它的推理过程。冲压工艺规划是一个含有丰 2 富知识的复杂设计过程。整合在冲压工艺规划设计中智能系统的关键技术是至关重要的。使用智能理论的冲压工艺规划智能系统被提出来。对一些关键技术 ,如集成产品知识建模和战略规划的综合冲压成形过程进行了研究。在冲压设计中包括各种各样的知识，如专业领域知识、多任务知识、非标准知识。 每一种知识都需要集成到该系统中。冲压模具的核心是冲压工艺。必须考虑到多种因素 ,如几何形状、技术要求、材料性能、冲压件的可行性、工作程序安排、模具工具的结构。冲压工艺规划是一种基于专家知识的创造性程序。智能系统技术可以改善制定冲压工艺规划的效率。 2 系统构架和框架 智能系统的关键技术是建立和应用的信息化模型制作。该产品信息模型 ,包括三个阶段：一种基于几何的模型、一种基于特征的模型、一种基于智能的模型。基于几何的模型描述零件的几何拓扑信息。由于零件的数据信息不能被完整的描述、数据分离水平太低，几何模型被特征模 型取代。这个信息模型包括一组几何实体。依靠此模型的工程语义模型，许多与设计相关的功能可以被实现。随着人工智能的发展，智能模型开始被应用。专业知识、设计过程的知识 ,和相关的知识都包含在知识模型中 9、 10。智能模型支持表达和传递有用的信息。 本文主要概括了一种冲压工艺规划的智能系统。该智能系统对产品的定义有效且完整。它几何了不同模型的优点且能满足几何设计和推理过程。面向对象技术应用到整合各种各样的知识。此集成的知识系统模型可被共享和用于智能设计和产品信息沟通。 这个关于冲压模具工艺规划的智能系统构架已经被设 计出来。这个零件的结构设计 ,包括一个图形用户界面 ,一个应用程序系统、设计资源、知识工具 ,混合推理机制、基础模型。在这个构架中知识模型有不同的分类。知识模型从设计资源中获取有用的信息，支持知识获取和知识表达的程序。这个模型把有用信息转移到知识库。知识库由 计结果以 3D 模型、图画和资料库的形式保存在知识库中，它对在知识库中不同零件的知识传递来说非常的重要。 3 实施方法和应用 压智能模型的可行性论证 智能系统对冲压工件的质量、成本、模具寿命进行评价。该评价基于成熟的智能模型。此 模型集成了规则库、零件信息和结论库。系数根据知识规则推理在知识库得出。冲压成型可行性可以从信息库中零件信息和相关系数推出。在设计过程中被新结论扩大的结果保存在结论库中。 模型的智能推理过程和零件的规格相比有一定限度范围的工艺参数。此规格 包括输入输出半径、孔径、孔板、孔网、槽、槽网。结果来证实零件的形状是否符合模 3 具工具加工。智能推理用于自动和交互的方式。这样做的目的是来研究冲压该产品的可行性。智能推理的关键是确定基于零件厚度和相关系数的加工极限值。图二所示为产品可行性论证模型的流程图。 知识规则和设 计结果保存在机械推理的数据库中。零件的形状可以在知识模型中修改。 由知识模型决定的冲压工艺规划是非常重要的一步，它同时也提供了选择一个单步工序刀具或是复合工具或是一个改进工具的方法。各种不同领域的知识、经验和专业知识都被保存在工艺规划专业系统中。 知识库的发展是基于规则表达的共同原则。这一步的目的是集成专业经验和零件 的形状 于优化算法的智能排样模型 为了达到较高的材料利用率，空白的知识模型被建立，保存在知识库中的结果是其他模块建立的基础。 在知识库中有四种排样类型： 一排列布局模式 与一排列相 对 的 模式 两排列布局模式 与两排列布局相 对 的模式 建立 这 个知 识 模型的目的是改善材料的利用。由知 识库 提供的限制情况可以由人 类专 家来 选择 。 这 个知 识 模型控制着整个排 样 的 设计过 程。 图 三所示 为 平面布局的等 级 体系 结 构 第一种模式的作用是 选择 粗略数 值 和 计 算工作区域的 总 体 轮 廓。此模式提供了原始参数。粗略数 值 的全部信息都由此得到，不管 这 个数字是否被概略画出或是被 选 中。 第二种模式用来确定布局 类 型、角度范 围 、布局大小和条 带 区的 宽 度。 第三种模式中 应 用了 优 化算法。 设计结 果包括材料利用率、材料 宽 度和每步 间 隙都被保存在此模式中，不同布 局的 绘图 也同 时 生成。 在第四种模式中可以修改布局 规 划的 结 果。最 终 参数包括每步 间 隙、材料 宽 度、各类 网格和 转换 能力。当参数有所改 变时 ，布局 规 划 图 可以被更新。 该 知 识 的主要作用是布局 规 划的算法 优 化。 该 算法共有六步。 制件和原件之间的距离是包含在接洽网中的。图四说明了此种算法。 两个环形分解成线和圆弧的单元。每对元素中间的距离需要重新补偿。然后就可以找到最短的距离。 4 出的最小 值 和所要求的 值 之 间 的差异就是 误 差。当 误 差小于允 许 值时 ，排 样规 划就可以完成。另外，布局 图 形需要沿着 视 野的方向移 动 。 转中心是矩形中心点附近的粗略数值。材料利用率在当前角度下被计算出来。 复第三部的的步骤，直到角度达到 180 度。 状布局的开发 带状布局的工序规则被集成于知识基础级进刀具设计。该智能模型的功能是：选择零件位置，设计方位和安排带状工步距离。为了解决运行程序，该规则应该被制定的合理和有效。 自动设计模块是智能模型中最重 要的模块。人工智能技术被应用于此模块中。此模型中的预处理模块，包括定位产品模块和从产品模块中提取精确的信息。为了在修改模块中生成一个模型，最初的设计工程被修改 11。被修改的模块代替了处理模块。 动带状布局设计的预处理 1）确定零件的位置和排列。用户可以用界面来确定预处理模块中的一些参数。确定位置的过程可以和其他元素一起来做，例如：零件形状、尺寸精度、和用户要求。 零件的形状也在智能模型中定义，结果被保存在知识库中。 2）获取零件精确信息。此精确信息应该在带状布局知识库中得到。有用的信息包括 冲孔的精确信息和相对位置信息。由此种类型信息组成的知识模型将会决定零件的冲压顺序。这个设计过程的主要要求是为位置精度开发一种知识模型 12。首先，零件的形状被分成封闭的轮廓。轮廓的数目为 n K = . . ., . . ., (1) 这里 示零件的第 i 个轮廓。所有轮廓间的相对关系包含在关系 P 中。如果在轮廓 间要求精准，这里存在 ( p。 p = . . ., ( . . . K, 1 i, j n(i _= j). (2) 每种类型的精确信息通过相关矩阵被保存在知识模型中。 状布局自动设计 带状布局的自动设计模块在知识模型中是最重要的一个。在知识模型中包含很多重要的规则，例如在一次单冲程中冲压所有内轮廓比较好。在下一个阶段这个部分被切断。有时候，如果冲压点之间的距离非常小，一些内轮廓就要被搬到下一阶段进行加工。如果冲压点离分馏点太近的话，分馏点就需要被更改到下一阶段。如果这里仍然有不合适的尺寸，一些点可以被移动到下一阶段。重复整个过程直到矩阵点间的 每个尺寸都可以被接受。布局智能设计的核心是开发干涉点的智能模型 13。 零件坯料被分成许多点的形式。这些点的名字是 . . ., 这里 5 是 间最小的距离。矩阵的临界值是 S。如果 ， 能在相同的步骤中得出。这种情况是智能模型中两个点的冲突。开发干涉点的智能模型的目的是确定冲突点的存在。此矩阵是一个系统矩阵。为了使设计过程更方便，可以把矩阵中的上半部分元素置零。 此处， 关联系数，它表示了每对点之间的不同关系。如果两个点之间有 冲突，它们中的一个则要被移到下一步。在每一步中重复上述步骤直到冲突点消失。最后矩阵M 成为空矩阵。 带状布局结果的处理 带状布局的子处理知识模型中有两部分：修改结果和创建布局图形。从带状布局自动设计模型中得出的结果是惯用的。它们可能满足不了用户的所有要求。依靠知识模型的数据结构，通过移动点和改变步骤，增加空步和删除空步的目的可以被实现。我们能够通过处理步骤的数据结果来修改带状布局的设计结果。工步改变可以通过交换两个位置的编码来实现，工步增加或减少可以通过插入或移除编码的操作来完成。当我们想移动一些 点时，我们可以从第一步到最后一步转移链表中相当的点。 定冲压中心和力计算的智能模型。 冲压中心设计模型的目的是建立组合力的工作点 11。模具工具中心和冲压中心的一致非常重要，只有那样冲压工具才能在一起正常的工作。冲压中心从知识模型的每一个轮廓位置的计算中得出。设计的第一部是得到工具的工作区域。 台上的零件图形的轮廓提供了零件的外矩形。依靠冲压中心和外矩形之间的关系可以生成工作区域。因为不平衡力的结果的可能性，同时也提供了冲压中心的再生成。再生成的步骤由人机接口软件来完成。图八所示为复合模打孔 机工 作区域的设计结果。 保存在知识库中的内容包括模具工具的每种类型、零件落料、废料移除等等。不同情况下的力计算的方法是不同的。力方程是由知识规则库的推理得到的。首先，加工力和切削力是基于零件的轮廓长度和知识库中的知识规则得到的。然后，通过设计结果和合零件情况，可以得到脱离力、阻力和推件力。总的力按照知识库中的导向一步一步计算。 4 结论和进一步工作 计算机辅助设计工具的应用在金属成型中的应用，节省了大量的时间和金钱。由于复杂零件冲压工艺设计的复杂性，开发一种自动生成工艺步骤的系统非常重要。这个研究开发 了一个集成的 统，该系统开发了一种工艺规划系统使对不规则零件在高速下进精密加工得以实现。该系统有一下特点： 1. 在设计过程中不断改变的数据以不同的方式保存，包括数字形式和图片形式的。用户在设计过程中可以自由使用它们作为参考。 6 2. 加工可行性检查模型检查冲压的可行性，同时能对复杂零件的冲压工艺规划提供一些建议。 3. 排样模块生成最佳排样图以到达材料的最大利用率。产品成本的减少取决于排样最优化计算。不仅最佳规划而且每个合理的规划被保存在知识库中。用户可以选择任意一个作为它们的最终设计结果。 4. 带状排样模块生成自动工艺规 划图。根据用户的要求带状排样的结果可以在设计过程的任意时期修改。 在工艺规划中协助设计者的此系统将会是一种有用的工具。它将会足够的灵活允许设计者具有创造性，同时用计算机来执行几何计算和自动得到设计结果。它提供了一个非常灵活的设计环境，用户可以完全掌握即使是复杂零件的冲压工艺规划设计。该系统拥有图形交互界面，用户可以在设计过程中交互式地改变各种设计参数。 进一步的工作将会集中在排样优化的效率改善上，优化用时将会减少。为排样规划，更多的设计方案的类型应该被添加到知识模型中。根据冲压工艺规划的结果，冲压模具设计应 用也将会在进一步的工作中被研究。 7 to a a of as of of is a is of It is an of it of in in to In of 1. of a of C, on At a 2. It on a of 3 to a A 4 in in of on 5. D In to s 6. of in 7 of 8 AM on to of is to of of of to In in of in is a By an to of or 8. is a it to to a to to It is a of in of of is of of as In of as of to be is of as of is a of on of 2 is of a of on on on on of be is a of on of be of to be of 9 in 9, 10. of a of It of is to of in of of a an In to is to AD as a 3D is in it in of is 3 3.1 of is on of in to a of In of of in of to of is in Its is to of on is to of 10 of in of in by is it to a or or a of of in of on of is of is to 3.2 on of In to in In an of is to by to of is is no or to of in In of to be 11 is of to 1. in is in 2. of is a is to 3. of is be In to of : A B of 4. in s of is 5. is in 6. to of 80 is : of .3 of in In to be is in in In to a is 11. of of 1) he to of to do 12 in of in a 2) in of of is to a 12. of of n K = ., ., (1) ki an in . If in kj ki (p. 设计 (论文 )题目 : 弯板支架冲孔弯曲模具设计 专题 : 课题简介（主要介绍课题的来源、性质及目的意义） ： 该零件的生产为小批量生产，孔不能发生变形；采用 单工序模 加工较适合 。 通过此次的毕业设计，让我对在校所学的知识综合起来，并运用到实际的生产中，提高自己在设计方面的能力，让自己的设计能力有所提高，为在以后的工作中积累经验及奠定基础。 设计 (论文 )任务的主要内容 (主要说明基本条件、设计内容、方法、思路或构想及主要成果 )： 设计内容： 零件工艺分析，冲压方案确定及工艺分析计算，图纸绘 制，编写设计说明书 设计方法： 件绘图 设计思路：前期资料整合后期对产品成型工艺进行分析、冲压模具设计的方案论证、冲压模具的结构设计（包括零件结构设计，主要零部件的设计计算等，绘制装配图和零件图）、毕业设计说明书的编写 毕业设计（论文）成果（主要指实物、图纸、图画、论文、论著和调研报告等作品以及任务书、说明书）的主要要求： 说明书：弯板支架冲压模具设计 图纸 ：弯板支架冲压模装配图、各部分零件图 参考文献及资料等 : 机械设计基础 、 公差配合与测量技术、 冲压手册、最新模具标准应用手册、冲压模具工程师手册、 模具制造工艺学、冷冲压裁模具设计指导、冷冲压裁模具设计与制造、冲压裁与塑压设备、模具构造与制造、模具标准应用手册、机械制图等 表 1： 毕 业 设 计（论文）任 务 书 单工序模加工 学 生 （签名） 年 月 日 指导老师 （签名） 年 月 日 江阴职业技术学院毕业设计 开 题 报 告 题 目 弯板支架冲孔弯曲模具设计 姓 名 郭俊 学 号 12020303 系 部 机电工程系 专 业 模 具设计与制造 指导教师 唐黎明 职 称 讲 师 指导教师 时建华 职 务 设计师 2014 年 09 月 10 日 江阴职业技术学院毕业设计（论文）整体构思设计 2 说 明 1、毕业设计（论文）工作开始之前，学生填写江阴职业技术学院毕业设计（论文）开题报告。 2、学生要认真填写毕业设计（论文）工作在开始之前所进行的准备工作和对毕业设计（论文）的整体构思设计 。指导教师要对学生毕业设计（论文）的准备和整体构思做出评价。 3、本开题报告的各部分内容要完整， 必须用黑墨水笔工整书写 ,或按统一设计的电子文档标准格式打印 所有签字必须齐全。系、部的工作检查将以此作为主要依据。 4、本开题报告填写完整后，与毕业设计（论文）一起交给指导教师，作为毕业设计（论文）成绩考核的主要依据材料。 5、评定成绩后，江阴职业技术学院毕业设计（论文）开题报告与江阴职业技术学院毕业设计（论文）任务书要统一交到系办公室。成绩优秀的毕业设计（论文）开题报告、任务书、毕业设计（论文）由系、部复 制后，存到教务处实训科和学院档案室各 1 份，其它由系、部保存，以备检查、评估。 3 江阴职业技术学院毕业设计（论文）开题报告 1、毕业设计（论文）题目 弯板支架冲孔弯曲模具设计 2、题目来源： (科研，生产，教学，其他 ) 本课题设计来源于实际生产 3 课题分析及设计意义 课题分析 和 设计意义：该课题采用冲压工艺，对自己的设计能力有一定的提高。 通过此次的毕业设计，让我对在校所学的知识综合起来，并运用到实际的生产中，提高自己在设计方面的能力，为在以后的工作中积累经验。 4、毕业设计（论文）的目标、基本内容 、重点与难点、主要创新点，研究的可行性 目标：完成此次毕业设计，图纸不少于 2张零号图纸，完成设计说明书，不少于 8000字；。 基本内容：零件工艺分析，冲压方案确定及工艺分析计算，图纸绘制，编写设计说明书； 重点与难点：冲压工艺计算机模具结构设计。 研究的可行性： 所研究的零件加工，有实际的意义，工作量和难度适中，适合研究。 5、主要参考资料及使用的原始资料（参考资料必须有著作、论文、网站和其它类，不得少于 15 册） 著作类 1马永林 . 机构与机械零件 M. 高等教育出版社， 1990 2柳耕慧 . 公差配合与技术测量 M. 高等教育出版社， 1991 3章跃荣 . 冲压工艺与模具设计 . 清华大学出版社， 2006 4范有发 . 冲压与塑料成型设备 . 第二版 机械工业出版社 2010 5尹启忠 . 模具 机械工业出版， 2010 6原红玲 . 冲压工艺与模具设计 机械工业出版社， 2012 7吴元徽 . 赵利 . 模具材料与热处理 大连理工大学出 版， 2014 8卢险峰 . 冲压工艺模具学 机械工业出版社， 1998 9姜奎华 . 冲压工艺与模具设计 机械工业出版社， 1998 10编写组 . 冲模设计手册 机械工业出版社， 1988 11王孝培 . 冲压手册 机械工业出版社， 1995 12邱永成 . 多工位级进模设计 国防工业出版社， 1987 13涂光奇 . 冲模技术 机械工业出版社， 2004 14万战胜 . 冲压模具设计 中国铁道出版社， 1983 15丁松聚 . 冷冲模设计 机械工业出版社， 2001 16 吴诗淳 . 冲压工艺学 西安工业大学出版社， 1987 17冯小明 . 冷冲压工艺及模具设计 重庆大学出版社， 阴职业技术学院毕业设计（论文）整体构思设计 4 毕业设计（论文）整体构思设计 毕业设计（论文）的整体构思（设计类：方案；论文类：提纲） 1、对 弯板支架 的结构和工艺性进行分析 2、分析冲压变形的过程及冲压件的质量因素 3、掌握冲压工艺的分析计算，制定工艺方案。以及对冲压模的设计 4、绘制模具总图以及非标准零件图 5、编写设计说明书 6、总结 毕业设计（论文）的主要研究手段、方法（含学校实验室条件） 1、图书馆专业及电子资源； 2、冲压模具专业网站等网络资源； 3、具备 础。 毕业设计（论文）的进度安排 第一阶段 准备工作 2014 年 07 月 01 日 2014 年 08 月 30 日 第二阶段 毕业实习（方案调 研） 2014 年 09 月 01 日 2014 年 09 月 15 日 第三阶段 毕业设计 2014 年 09 月 16 日 2014 年 12 月 20 日 第四阶段 毕业答辩 2014 年 12 月 20 日 2014 年 12 月 25 日 第五阶段 资料归档 2014 年 12 月 26 日 2014 年 12 月 30 日 指导教师意见： 课题来自生产实际，符合毕业设计要求，同意开题。 指导教师签字： 2014 年 9 月 10 日 专业指导小组意见： 同意 专业指导小组长签字： 2014 年 9 月 12 日 系指导委员会意见： 同意 系毕业设计指导委员会主任签字： 2014 年 9 月 15 日 购买后包含有 咨询 江阴职业技术学院 毕业设计（论文） 题 目 弯板支架 冲压模具设计 姓 名 学 号 系 部 机电工程系 专 业 模具设计与制造 指导教师 职 称 副教授 购买后包含有 咨询 摘 要 在这次设计中根据所给题目的要求，首先对冲压件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足零件精度的要求，再从零件的形状、尺寸标注及生 产批量等情况看，选择加工方案。 由于模具工业的重要性 ,模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用 ,使得模具行业的产值已经大大超过机床刀具工业的产值 在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中 ,越多越多地采用模具来进行生产 ,模具工业明显地成为技术 经济和国力发展的关键 . 因此 ,要使国民经济各个部门获得高速发展 ,加速实现社会主义四个现代化 ,就必须尽快将模具工业搞上去 ,使模具生产形成一个独立的工业部门 ,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键的作用 . 本设计弯板支架零件冲 压模具，凸凹模安装在模具下模座上。倒装复合模废料清理无须二次清理，操作方便安全，生产效率较高。复合模与弯曲模的设计过程大致相似，复合模较弯曲模结构更为复杂。设计上主要是对凸模、凹模和凸凹模的设计，其中主要是其工作部分的尺寸设计，以保证制件的精度和质量要求。 关键词：模具 冲裁件 凸模 凹模 凸凹模 购买后包含有 咨询 n to of of of of of to of in so in of in on to of of of we up as as so an so as to to of in of of in of of is is is of is of of to 购买后包含有 咨询 目录 第一章 工件分析 . 1 第一节 材料的工艺分析 . 1 第二节 材料选择 . 3 第三节 工件结构形状 . 3 第四节 尺寸精度 . 4 第二章 冲裁工艺方案的确定 . 6 第四章 模具总体设计 . 7 第一节 模具类型的选择 . 7 第二节 操作与定位方式 . 7 第三节 卸料、出件方式 . 7 第四节 确定送料方式 . 8 第五节 确定导向方式 . 8 第五章 模具工艺参数确定 . 9 第一节 排样设计与计算 . 9 第二 节 搭边值的确定 . 9 第三节 进距与条料宽度计算 . 10 第四节 材料利用率的计算 . 13 第六章 计算冲压力与压力机的初选 . 14 第一节 冲裁力 . 14 第二节 卸料力 . 15 第三节 顶件力 . 15 第四节 总的冲压力 F 的计算 . 15 第五节 压力机的初选 . 16 第七章 模具压力中心的确定 . 17 第八章 冲裁模间隙的确定 . 18 第一节 冲裁间隙 Z . 18 第二节 冲裁间隙分析 . 18 购买后包含有 咨询 第九章 凹、凸模刃口尺寸的计算 . 20 第一节 刃口尺寸计算的基本原则 . 20 第二节 刃口尺寸的计算 . 20 第十章 主要零部件的设计 . 24 第一节 工作零件的设计与计算 . 24 第二节 橡胶的选用 . 31 第三节 模架及其零件的设计 . 32 第四节 弯板弯曲模设计 . 33 第十一章 校核模具闭合高度及压力机有关参数 . 39 第一节 闭合高度的计算 . 39 第二节 冲压设备的选定 . 39 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 购买后包含有 咨询 购买后包含有 咨询 购买后包含有 咨询 购买后包含有 咨询 购买后包含有 咨询 购买后包含有 咨询 1 第一章 工件 分析 第一节 材料的工艺分析 近年来 , 模具设计与制造已成为一个行业越来越来引起人们的重视 他在各种生产行业 ,特别是冲压和塑料成形加工中 ,应用极为广泛 冲压模具的产值约为50 在很大程度上依赖于模具标准化的程度 ,优质模具材料的研究 ,先进的模具设计和制造技术 ,专用的机床设备及高水平的生产技术管理等等 ,但其中模具设计是至关重要的一个方面 . 利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成 批或大批生产的主要技术手段 ,它对于保证制品质量 ,缩短试制周期 ,进而争先进入市场 ,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义 金属加工中的帝王 ” ,把模具工业视为 ” 关键 工业 ” ,美国把模具成为 ” 美国工业的基石 ” ,把模具工业视为 ” 不 可估量其力量的工业 ” ,日本把模具说成 ” 促进社会富裕繁荣的动力 ” 把模具工业视为 ”整个工业发展的秘密 ” 由于模具工业的重要性 ,模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用 ,使得模具行业的产值已经大大超过机床 刀具工业的产值 在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中 ,越多越多地采用模具来进行生产 ,模具工业明显地成为技术 经济和国力发展的关键 . 从我国的情况来看 ,不少工业产品质量上不 去 ,新产品开发不出来 ,老产品更新速度慢 ,能源消耗指标高 ,材料消耗量大 ,这些都与我国模具生产技术落后 ,没有一个强大的 先进的模具工业密切相关 . 因此 ,要使国民经济各个部门获得高速发展 ,加速实现社会主义四个现代化 ,就必须尽快将模具工业搞上去 ,使模具生产形成一个独立的工业部门 ,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键的作用 . 冲压生产靠模具和压力机完成加 工过程 ,与其他机械加工方法相比 ,其在技术和经济方面有如下特点 : 冲压加工的生产效率高 ,且操作方便 ,易于实现机械化和自动化 高速压力机每分钟可生产几百甚至上千件零件 购买后包含有 咨询 2 冲压件的尺寸精度由模具来保证 ,所以质量稳定 ,互换性好 . 冲压可加工出尺寸范围较大 形状较复杂的零件 ,小到仪表零件 ,大到汽车覆盖件 ,还可获得其他加工方法难以制造的壁薄 、 质量轻、 刚 性好 、 表面质量高 、 形状复杂的零件 . 冲压加工一般不需要加热毛坯 ,也不像切削加工那样 ,需大量切削金属 ,所以它不但节能 ,而且节约金属 ,故冲压件的成本较低 . 由于冲压工艺具有上述突出的特点 ,因此在国民经济各个领域广泛应用 航空航天、机械、电子通信 、交通 、兵器 、日用电器及轻工等产业都有冲压加工 ,不但在工业生产中广泛才用冲压工艺 ,而且可以说每个人每天都直接与冲压产品发生联系 . 冲压在现代工业生产中 ,尤其是大批量生产中应用十分广泛 越来越多地才用 冲压加工方法加工零件部件 ,如汽车 、农机、仪表 、仪器 、电子、航空 、航天 、军工 、家电及轻工等行业 冲压件所占比例相当大 ,少则 60以上 ,多则 90以上 铸造 和切削加工方法制造的零件 ,现在大多也被质量轻 刚度好的冲压件所代替 如果生产中不广泛才用冲压工艺 ,许多工业部门要提高生产效率和产品质量 、 降低生产成本 、快速进行产品更新换代是难以实现的。 工件名称： 弯板支架 工件简图：如图 生产批量：大批量 材料： 厚度： 1工件精度： 买后包含有 咨询 3 图 件简 图 第 二 节 材料选择 根据表 碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。 第 三 节 工件结构形状 工件结构形状相对简单，属轴对称结构，除有一个孔 ,其余皆为直线，孔与边缘之间的距离也满足要求，可以冲裁。 开尺寸的计算 弯曲件毛坯的展开尺寸是根据变形中性层长度不变的原理来求出的，对于变形程度很小或对尺寸要不高的弯曲件来说，可以近似的认为变形中性层与毛坯的断面中 心相重合，这时，中性层的位置为 =r+t/2 式中 r 弯曲件内层的弯曲半径 t 板料的厚度， 而当需要精确的求出弯曲毛坯的展开长度时，就必须精确的求出变形中性层的位置。确定位置之后就可以进行毛坯展开长度的计算了，这需要一个中性层的位移系数，此系数对于弯曲形状及弯曲程度不同，数值也不同，需要根据实际的模具调节展开尺寸。 本产品，尺寸没标公差，属于自由公差，可以直接按毛坯的断面中性层尺寸计算， 经过计算 度 D=13 此尺寸目前是待定，在实际生产时需调节。 如图 ， 展开图纸如下图所示： 购买后包含有 咨询 4 第 四 节 尺寸精度 零件图上所注公差经查标准公差表 寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。 根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。查公差表得各尺寸公差： 零件外形： 13 0360.0件内形： 色金属的力学性能 材料名称 材料牌号 材料状态 极限强度 伸长率%/ 屈服强度 弹性模量E/剪 抗拉 碳素结构钢 退火的 216752 177 08 255242 196 186000 10F 216750 186 购买后包含有 咨询 5 10 255949 206 194000 15F 245148 15 265336 225 198000 20F 275336 225 196000 2O 275535 245 206000 25 314294 275 198000 30 353412 294 197000 35 392900 314 197000 40 412118 333 209000 45 432396 353 200000 50 432394 373 216000 表 分标准公差值（ 1998） 公差等级 本尺寸 /m / 3 6 8 12 18 30 48 75 6 10 9 15 22 36 58 90 10 18 11 18 27 43 70 110 18 30 13 21 33 52 84 130 30 50 16 25 39 62 100 160 50 80 19 30 46 74 120 190 80 120 22 35 54 87 140 220 表 235 抗拉强度： =275 383剪强度： =216 304长率 ： =32% 分析其力学性能较好，故选择 购买后包含有 咨询 6 第二章 冲裁工艺方案的确定 该制件的冲裁工序包括落料和冲孔，其冲裁加工有以下三种方案： 方案一：先冲孔，后落料 ，然后弯曲 。单工序模生产。 方案二：冲孔 落料复合冲压 然后弯曲 。复合模生产。 方案三：冲孔 落料 弯曲 级进冲压。级进模生产。 方案一模具结构简单，投资少，且每次冲裁所需的冲裁力较小，可以解决冲压设备吨位不够的问题。其缺点在于零件的精度难于保证，并且零件比较小，在第二次冲孔时，准确定位不宜，容易使人受伤，生产率低。 方案二也只需 2 副模具，制 件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。 方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。 通过对上述三种方案的分析比较 ,采用 方案二 复合模是比较合理的。 购买后包含有 咨询 7 第四章 模具总体设计 第一节 模具类型的选择 经分析，工件尺寸精度要求不高，形状较简单，但工件产量较大，根据材料厚度，为保证冲 模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，弹性卸料装置的 倒 装复合模具结构方式。 第二节 操作与定位方式 一、 操作方式 零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。 二、 定位方式 因为导料销和挡料销结构简单，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定挡料销。 第三节 卸料、出件方式 一、 卸料方式 刚性卸料与弹性卸料的比较： 刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸 料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（ t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于 2 弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于 2件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（ t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模。 工件 平直度较高，料厚为 1料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具购买后包含有 咨询 8 方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料 。 二、 出件方式 因采用 倒 装复合模生产，故采用 弹性上 出件。 第四节 确定送料方式 因选用的冲压设备为开式压力机，采用 横 向送料方式，即由 右 向 左 送料。 第五节 确定导向方式 采用后侧导柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。 购买后包含有 咨询 9 第五章 模具工艺参数确定 第一节 排样设计与计算 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。 根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有 搭边 、少 搭边 和无 搭边 排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。 因此有下列三种方案： 方案一：有 搭边 排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲 模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少 搭边 排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 方案三：无 搭边 排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。 通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳（如图 第二节 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，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 会 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。搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损。根据制件厚度与制件的排样方法查表 两制件之间搭边值 买后包含有 咨询 10 侧搭边值 a=2 边值和侧边值 材料厚度 t 手动送料 自动送料 圆形 非 圆形 往复送料 a a1 a a1 a a1 a 以下 2 1 2 2 2 2 3 3 3 4 3 5 4 4 3 4 5 4 3 5 4 6 5 5 4 5 6 5 4 6 5 7 6 第三节 进距与条料宽度计算 一、 送料进距 A 条料在模具上每次送进的距离称为送料进距，每个进距可冲出一个或多个零件。 A=D+ (式中 D 平行于送料方向的冲裁件宽度 冲裁件之间搭边值 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式 ,还是采用从 右往左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。就本模具而言 ,采用纵向送料方式。 购买后包含有 咨询 11 图 样图 二、 条料宽度 B 计算 排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度也就可以设计出。计算条料宽度有三种情况需要考虑： 有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。 购买后包含有 咨询 12 图 侧压装置时条料的宽度确定 本设计采用的是有侧压装置的模具。 所谓条料宽度，是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值。因条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值 。其计算公式如下： B=D+2a 0 - （ 式中 B 条料宽度基本尺寸； D 条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸； a 侧搭边值，查表 条料下料剪切公差； 表 切 公差及条料与导料板之间隙 C（ 条料厚度 (条料宽度 ( 1 1 2 2 3 3 5 C C C C 50 50 100 100 150 0. 150 220 据零件图查表 = 根据 公式 ( B=D+2a+c 0 - =( 2) 购买后包含有 咨询 13 第四节 材料利用率的计算 一、 计算冲压件面积、周长 因为该工件图由多段圆弧组成，计算周长需要准确的找到各段圆弧的长度，计算面积也需要准确的找到切点，诸多因素采用人工计算时计算量较大，因此采用 三维 辅助软件 可快速准确的计算出面积、周长（如图 图 压件的周长和面积 取 F=、 计算材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率。 材料利用率通常以一个进距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率表示： =(B)100% （ 式中 材料利用率（ %）； n 冲裁件的数目； F 冲裁件的实际面积 ( 包括工件面积与废料面积； B 板料宽度 ( 购买后包含有 咨询 14 A 送料进距 ； 根据公式 ( =(100% 由此可之，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。 第六章 计算冲压力与压力机的初选 计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力 般可以按下式计算 ： p = （ 式中 材料抗剪强度（ L 冲裁周边总长（ t 材料厚度（ ； 系数 模与凹模间隙之波动 ， 取 第一节 冲裁力 据 图 = 查碳素结构钢的力学性能表知： 216304取 260件厚度 t=1 根据公式 ( =1 260 =) 购买后包含有 咨询 15 第二节 卸料力 （ 式中 卸料力系数 ， 查表 x 根据公式 （ N) 表 料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/x d 钢 三节 顶件力 （ 式中 顶件力系数。 查表 d 根据公式 （ = 第四节 总的冲压力 F 的计算 根据模具结构总的冲压力 F=N) 购买后包含有 咨询 16 选用的压力机公称压力 P （ F，取系数为 ： P 12 (N)。 曲力 的计算 本产品 属于 U 形 弯曲 ， 由于弯曲虽然是一副模具，定位做成可调接的，所以在计算弯曲力时，需要计算 1次， ， 弯曲力计算 F=(R+t) (4F=20 1 600/（ ） =7488N =中 F 弯曲力（ N）； B 产品的弯曲的宽度（ 材料抗拉强度（ （ 550 t 材料厚度； (K 系数，通常 K= 第五节 压力机的初选 冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。 冲压设备属锻压机械。常见的冷冲压设备有机械压力机 。 表 分 常用开式压力机的主要技术参数 技术参数 单位 型号 2323232323块公称压力 0 63 100 160 250 630 1000 滑块行程次数 次/00 160 135 115 100 70 70 最大闭合高度 60 170 180 220 250 360 360 闭合高度调节量 5 40 50 60 70 90 90 立柱间距 00 150 180 220 260 250 250 滑块地面左右 00 140 170 200 300 300 购买后包含有 咨询 17 尺 寸 前后 0 120 150 180 340 340 模柄孔尺寸 直径 0 5
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