吊耳加强板的冲压与冲模设计【说明书+CAD】
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吊耳加强板的冲压与冲模设计【说明书+CAD】,加强,冲压,冲模,设计,说明书,CAD
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毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：吊耳加强板零件冲压工艺与冲模设计II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1.吊耳加强板零件图2.生产纲领：中等批量3.要求完成零件的冲压工艺分析和冲压工艺规程的编制。 1）要求编制吊耳加强板零件冲压工艺2）完成吊耳加强板成形模设计 III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：1.收集有关资料，撰写开题报告； 第1周第2周2.英文翻译（6000实词以上） 第3周3.绘制吊耳加强板冲件图， 第4周第5周4.编制吊耳加强板冲压成形工艺规程； 第6周第7周5.绘制吊耳加强板成形模总装图及零件图； 第8周第10周6.撰写毕业设计说明书（论文） 第11周第12周7.毕业设计审查，毕业答辩。 第13周 、主 要参考资料：1.冲模设计手册编写组.冲模设计手册.北京：冲模设计手册，19952.陈为国.吊耳加强板冲压工艺及冲模设计.模具制造，2002.63.王新华，袁联富编.冲模结构图册.北京：机械工业出版社，20034.罗益旋.冲压新工艺新技术及模具设计实用手册. 银声音像出版社，20045. GB28512875冷冲模国家标准 航空工程系 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 3 月 1 日指导教师（签名）： 助理指导教师(并指出所负责的部分)： 航空工程系 系主任（签名）附注:任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。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：学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。本人授权南昌航空大学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：导师签名： 日期：毕业设计（论文）题目：吊耳加强板零件的冲压工艺与冲模设计专 业 名 称 机械设计制造及自动化班 级 学 号 078105318学 生 姓 名 罗贤明指 导 教 师 陈为国填 表 日 期 2011 年 6 月 1 日毕业设计（论文）开题报告题目吊耳加强板的冲压与冲模设计专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 078105318学 生 姓 名 罗贤明指 导 教 师 陈为国填 表 日 期 2011 年 3 月 1 日说 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。一、选题的依据及意义：1.1本课题研究的主要内容 （1）对给定零件进行工艺分析并确定工艺方案 （2）吊耳加强板总体结构设计及相关工艺计算 （3）进行吊耳加强板的冲模设计 （4）绘制吊耳加强板的零件图 （5）拟定主要零件的加工工艺 （6）编写设计说明书1.2课题研究的意义本课题要求对给定的零件托架进行冲压工艺，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部分零件的制造工艺。通过课题让我们能够掌握中等复杂程度零件的冲压工艺与冲模设计和制造的一般方法，对零件冲压工艺方案的确定、工艺计算及冲模设计有更深层次的认识，并学会对冲模设计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用，该实践性课题是对学生理论学习水平的实践和检验，可对以后从事类似的工作有一定的指导性和实践性意义。二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：2.1冲压技术的发展现状 随着科学技术的不断进步，工业产品日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对冲压技术提出了更高的要求。冲压技术自身也在不断地创新和发展。为了适应大批量、高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进出料机构。对于大中型冲压件，例如汽车覆盖件，专门配置了机械手或机器人。这不仅仅大大提高了冲压件的生产品质和生产率，而且也增加了冲压工作的安全性。在中小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级进模，多工位压力机或高速压力机。在中小批量多品种方面，正在发展柔性制造系统。2.2CAD/CACAM等技术的不断深入应用，使模具质量提高、生产周期下降。 先进冲压技术是指导信息技术/新材料/新工艺与传统冲压成形技术的结合。目前，冲压行业的技术水平和先进性，要表现在以CAD/CAE/CAM技术为代表的数字化与信息化程度，及企业中信息集成和管理网络程度。目前，国内汽车覆盖件模具生产企业已经普遍采用了CAD/CAE/CAM技术，CAPP技术也已经开始使用。 随着计算机的深入使用，我国不少企业已经在尝试或开展计算机辅助冲压工艺设计CAPP系统已从工艺设计发展到工艺信息的管理，设计方法也从派生式、混合式、创成式三种CAPP系统并举的局面向智能化的混合式方向发展。但很多地方仍需要设计人员的决策与经验，真正实用的基于知识的大型复杂冲压件CAPP系统尚未建立。由于冲压工艺设计过程的复杂性和模糊性，想要全面有效的决问题，需要一种新型智能型工程设计方法，即基于知识工程的KBE技术及信息管理技术综合应用到冲压件工艺设计中，建立智能优化的CAPP系统，并实现与CAD/CAE/CAM及管理的集成化，将是该领域未来的发展方向。 总的来说，中国目前的机械制造还需要进一步调整，增长方式也需要进一步转变，必须从大量的扩张逐渐转变到以质为先的轨道上来。只有这样，我国机械制造产品的质量与水平才能真正提升，才能拥有国际市场的竞争力，才能使机械制造产品的出口量的增长与质的提升相结合。21世纪的今天，中国凭借丰富且廉价的人力资源、庞大的市场及其他许多有利条件，已成为承接工业发达国家机械制造业转移的良好目的地。随着国际交往的日益增多和外资在中国机械制造行业的投入日益增多，中国机械制造已经于世界机械制造密不可分，中国机械制造在世界机械制造中的地位和影响也会越来越重要三、研究内容及实验方案： 下图所示为某车型上的吊耳加强板零件，材料为钢，料厚。该零件为一浅的无凸缘拉伸件。其拉伸高度仅，基本与圆弧重合，其拉伸高度无特别要求。零件中间有一个 +0.8+0.4的圆孔，其精度要求不算高，直接冲压即能够满足要求。该零件的生产纲领不多，应用户的要求，决定用通用的曲柄压力机加工，其冲压工艺为：落料、冲孔拉伸成形。36.51）方案对比方案一：先冲孔，再弯曲，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔弯曲落料级进冲压。级进模生产。方案三：落料-拉深-冲孔复合模冲压。复合模生产。表2-1 各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产根据分析结合表分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本比较高。适合大批量生产。方案三只需一副模具，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。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案一为佳。由于本设计只讨论拉深工艺和拉深模具的设计，所以使用一套单工序的拉深模具进行生产即可。四、目标、主要特色及工作进度（1） 通过对托架工件的工艺分析，确定工作的重点主要集中在模具工作部分零件的设计（例凸模，凹模，凸凹模），各种固定板的设计和相关尺寸的计算和校核。（2） 设计前后工序的关联性以及模具的关联性，合理安排工序，尽量使模具的结构更紧密，同时在模具的设计过程中还要考虑到所设计的零件的课加工性，要尽量多的选用标准件，达到规范化设计的要求成为此毕业设计的难点。（3） 针对此次模具设计工作量大，工作难度大的特点，拟采用计算机辅助设计AutoCAD、UG等相关软件来完成模具的设计，从而节省时间和精力；收集相关文献、期刊论文来加以辅助设计；针对自身理论方面的不足将更多的向辅导老师请教学习；当然，具体的设计中也要不断的去实践设计的模具的实用性与经济性，使设计更趋于精确化，规范化，系统化。 设计中所提供的托架材料为厚度2mm的35钢，该零件冲孔落料弯曲成形。一般冲制该零件需落料、冲孔、弯曲等基本工序来完成。为了减少工序，对该零件进行详细分析研究，并查阅有关资料，认为该零件可有两幅模具完成，一副冲孔落料复合模，一副弯曲模。工作进度：1.收集有关资料，撰写开题报告； 1周2.英文翻译（6000实词以上） 1周3.绘制吊耳加强板冲件图，应用Fastform软件进行CAE分析 4周4.编制吊耳加强板冲压成形工艺规程； 2周5.绘制吊耳加强板成形模总装图及零件图； 6周6.撰写毕业设计说明书（论文） 3周7.毕业设计审查，毕业答辩。 1周五、参考文献1.冲模设计手册编写组.冲模设计手册.北京：冲模设计手册，19952.陈为国.吊耳加强板冲压工艺及冲模设计.模具制造，2002.63.王新华，袁联富编.冲模结构图册.北京：机械工业出版社，20034.罗益旋.冲压新工艺新技术及模具设计实用手册. 银声音像出版社，2004 5. GB28512875冷冲模国家标准南昌航空大学科技学院学士学位论文第 1 页目录1 绪 论.31.1 模具行业的发展现状及市场前景.31.2 冲压工艺介绍.31.3 冲压工艺的种类.41.4 冲压行业阻力和障碍与突破.42 工件的工艺分析.72.1 工件材料.72.2 工件结构形状.72.3 工件尺寸精度.72.4 工件展开长度计算.83 工艺方案的确定.114 模具结构形式的确定.135 模具总体设计.145.1 模具类型的选择.145.2 操作方式.145.3 卸料、出件方式.145.4 确定导向方式.146 模具设计计算.156.1 弯曲力的计算.156.2 顶件力的计算 156.3 压力中心的确定.166.4 模具工作部分零件尺寸计算.167 主要零部件设计.207.1 工作零部件的结构设计.208 校核模具闭合高度及压力机有关参数.258.1 校核模具闭合高度.258.2 冲压设备的选定.259 设计并绘制模具总装图及选取标准件.2710 模具的安装调试.2810.1 模具的安装调试.28南昌航空大学科技学院学士学位论文第 2 页结论 29参考文献 30致谢 31南昌航空大学科技学院学士学位论文第 3 页1 1 绪论绪论1.11.1 模具行业的发展现状及市场前景模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。1.2 冲压工艺介绍冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有 6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完南昌航空大学科技学院学士学位论文第 4 页成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。1.3 冲压工艺的种类冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 1.4 冲压行业阻力和障碍与突破冲压行业阻力和障碍与突破 阻力一：机械化、自动化程度低南昌航空大学科技学院学士学位论文第 5 页美国 680 条冲压线中有 70%为多工位压力机，日本国内 250 条生产线有 32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的 510 倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。突破点：加速技术改造要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。阻力二：生产集中度低许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅 39.2%。突破点：走专业化道路迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套目前，我国汽车薄板只能满足 60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm 以上)等都依赖进口。突破点：所用的材料应与行业协调发展汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。南昌航空大学科技学院学士学位论文第 6 页阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。突破点：走产、学、研联合之路我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。阻力五：大、精模具依赖进口当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为 40%45%，而国际上一般在 70%左右。突破点：提升信息化、标准化水平必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广 CAD/CAM/CAE 一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争 2005 年模具标准件使用覆盖率达到 60%，2010 年达到 70%以上基本满足市场需求。 阻力六：专业人才缺乏业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。突破点：提高行业人员素质这是一项迫在眉睫的任务，又是一项长期而系统的任务。振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气，有计划、分层次地培养。南昌航空大学科技学院学士学位论文第 7 页2.2.冲裁件的工艺分析冲裁件的工艺分析本次设计冲压工件如下图：图 2-1 工件图2.12.1 工件材料工件材料 由图 1-1 分析知：35 号钢为优质碳素结构钢，具有良好的塑性性、焊接性以及压力加工性，主要用于制作冲击件、紧固件，如垫片、垫圈等。适合冲裁加工。2.22.2 工件结构形状工件结构形状本设计只考虑成形工艺，工件材料 35 号钢，有良好的塑性，工件结构形状相对简单，一个非圆形的小的拉深，所以适合冲压加工。2.32.3 工件尺寸精度工件尺寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用 IT14 级精度，普通冲裁完全可以满足要求。南昌航空大学科技学院学士学位论文第 8 页根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。2.42.4 工件展开长度计算工件展开长度计算中性层的确定由于中性层的长度在弯曲变形前后不变，其长度就是弯曲件坯料展开尺寸的长度。而欲求中性层长度就必须找到其位置，用曲率半径表示。0中性层位置与板料厚度 t、弯曲半径 r、变薄系数 等因素有关，在实际生产中为了使用方便，通常采用下面的经验公式来确定中性层的位置： 0rxt式中：中性层半径；r弯曲件内弯半径；0x 为中性层位移系数，其值件下表：表-2r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.410.33r/t1.31.522.5345678x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5从弯曲件图可以看到：圆角半径都为 r=2mm，板料厚度 t=2mm，查表-2得 x=0.41，则中性层半径为:mmxtr82. 2 241. 020=+=+=2. 毛坯展开尺寸的计算由于本次设计工件为非圆形件，对于非圆形件，我们把它的展开分为2 部分，分开计算，直线部分按弯曲计算处理，圆弧部分按拉深展开计算，本次设计中，圆弧部分半径 R=10mm，我们按筒形件拉深处理，交接采取均南昌航空大学科技学院学士学位论文第 9 页匀过渡到原则。坯料展开计算方法如下：对于 5 个圆弧部分，我们将它按照高度为 5mm，圆角为半径为 2mm，底部直径为 20mm 的圆筒形拉深处理。如图所示： 图 2-2 圆筒形拉深展开则圆弧部分展开后的半径差为： =5.393mm216-26.7852-11=dDL再对 5 段直壁部分尽享弯曲展开计算，均按照 90 度弯曲处理，如图所示：图 2-3 弯曲展开 圆弧部分展开长度 L2 为： mm427. 5142.823.1421422=+=+=L南昌航空大学科技学院学士学位论文第 10 页 由于拉深较短，使得圆弧展开和直角展开后轮廓非常接近，差值仅为，所以轮廓展开时可以忽略这个差值，可以按零件的外轮廓均匀的偏0.034mm-21=LL移 1.427mm，展开尺寸如图所示：图 2-4图 2-4 工件展开图南昌航空大学科技学院学士学位论文第 11 页3.3.冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定方案一：先冲孔，再弯曲，后落料。单工序模生产。方案二：冲孔弯曲落料级进冲压。级进模生产。方案三：落料-拉深-冲孔复合模冲压。复合模生产。表表 2-12-1 各类模具结构及特点比较各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模（无导向） （有导向）级进模复合模零件公差等级低一般可达 IT13IT10 级可达 IT10IT8 级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度 0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达 3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低南昌航空大学科技学院学士学位论文第 12 页适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产根据分析结合表分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本比较高。适合大批量生产。方案三只需一副模具，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。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案一为佳。由于本设计只讨论拉深工艺和拉深模具的设计，所以使用一套单工序的拉深模具进行生产即可。南昌航空大学科技学院学士学位论文第 13 页4.4.模具结构形式的确定模具结构形式的确定本设计使用单工序拉深模，工件拉深后有回弹，会卡在凹模内，所以需要有顶件机构，我们设计 2 个的顶杆和一个推件块对卡在凹模内的工件进行顶出。本次设计采用 2 个挡件块和一个定位销对工件进行定位，具体分布形式见装配图。南昌航空大学科技学院学士学位论文第 14 页5.5.模具总体设计模具总体设计5.15.1 模具类型的选择模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用拉深模方式冲压，所以模具类型为单工序模。5.25.2 操作方式操作方式零件的生产批量为大批量/年，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。5.35.3 出件方式出件方式因采用拉深模生产，故采用向上顶出工件件。工件采用顶杆进行顶出。5.45.4 确定导向方式确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：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。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该弯曲模采用中间导柱模架的导向方式，即方案四最佳。南昌航空大学科技学院学士学位论文第 15 页6.6.模具设计计算模具设计计算6.16.1 拉深力的计算拉深力的计算拉深力的计算按照拉深力的计算公式：bNFLt0.8-0.5）（拉=0.8298.5112（490-640）N=234032.62-305675.12N=234.03-305.7KN式中：F-拉深力L-零件外轮廓长度t-板料厚度-材料抗拉强度6.26.2 顶件力的计算顶件力的计算在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的料称卸料力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称为顶件力。一般按以下公式计算：顶件力 FD=KDF 公式（5-6）（KX 、KD为卸料力系数，其值查表 7 可得）FD=KDF=0.06305.7kN=18.342kN所以总冲压力FZ=F+FX+FD南昌航空大学科技学院学士学位论文第 16 页=305.7KN+18.342KN =324.042KN压力机公称压力应大于或等于冲压力，根据冲压力计算结果拟选冲压力为 63 吨的压力机为 J2363。表表 5-45-4 卸料力、推件力和顶件力系数卸料力、推件力和顶件力系数料厚 t/mmKXKTKD钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.096.36.3 压力中心的确定压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可以按下述原则来确定：1）.对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。2）.工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3）.形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) 公式（5-7）Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln） 公式（5-8）由于该工件在 Y 方向上高度对称，X 方向上偏移较小，所以压力中心仍选为工件重心，即为（0，0） 。6.46.4 模具工作部分零件尺寸计算模具工作部分零件尺寸计算6.4.16.4.1 凸模圆角半径凸模圆角半径直壁部分按照弯曲件进行计算，当弯曲件的相对弯曲半径 r/t 较小时，取凸模圆角南昌航空大学科技学院学士学位论文第 17 页半径等于或略小于工件内侧的圆角半径 r，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径rmin。由前面所述，该工件的相对弯曲半径等于最小相对弯曲半径，那么，凸模的圆角半径应等于工件内侧圆角半径，即=2mm。tR6.4.26.4.2 凹模圆角半径凹模圆角半径 凹模圆角半径的大小不会直接影响到弯曲件的圆角半径，但是过小的凹模圆角半径会使弯矩的弯曲力臂减小，毛坯如凹模困难，会擦伤毛坯表面。另外，凹模两侧的圆角半径必须相等，否则会引起板料偏移。在实际生产中通常根据材料厚度选取凹模圆角半径：当 ； ； 。由于采取2,(3 6)atmm Rt2 4,(2 3)atmm Rt4,2atmm Rt单工序的弯曲模设计，且 t=2mm，因此，取=2t=4mm。aR6.4.36.4.3 凹模深度凹模深度 凹模深度要适当，若过小则弯曲件两端自由部分太长，工作回弹大，不平直；若深度过大则凹模过高，浪费模具材料并需要较大的压力机工作行程。 对于 U 型弯曲件，如果弯曲件直边较长，凹模深度可以小于工件高度，凹模深度l0 值见下表：表-4 弯曲 U 型件的凹模深度 l0（mm） 凹模的具体尺寸见凹模零件图。6.4.46.4.4 凸、凹模的间隙凸、凹模的间隙 V 形件弯曲时，凸、凹模的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的。但在模具设计中，必须考虑到要使模具闭合时，模具的工作部分与工件能紧密贴合，以保证弯曲质量。 U 形件弯曲时必须合理确定凸、凹模之间的间隙，间隙过大则回弹大，工件的形状南昌航空大学科技学院学士学位论文第 18 页和尺寸误差增大。间隙过小会加大弯曲力，使工件厚度减薄，增加摩擦，擦伤工件并降低模具的寿命。U 形件凸、凹模的单面间隙值一般可按下式计算： ；2ZtCt 式中：Z/2凸、凹模的单面间隙；t板料厚度的基本尺寸； 板料厚度的正偏差； C根据弯曲件的高度和宽度而决定的间隙系数，其值按表 4-16 选取。 表-5 间隙系数 C 值（单位 mm） 当工件精度要求较高时，间隙值应适当减小，可以取 Z/2=t。 查有关资料板料厚度的正偏差为 0.15mm 由公式可得：25. 2205. 015. 022=+=+=kttZ6.4.56.4.5 U U 形弯曲处的凸、凹模工作部分尺寸及公差形弯曲处的凸、凹模工作部分尺寸及公差 凸、凹模工作部分尺寸主要是指弯曲件的凸、凹模的横向尺寸。当工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上；当工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差应根据工件尺寸、公差、回弹情况以及模具的磨损规律而定。 1）弯曲件标注外形尺寸 凹模尺寸为 03()4ddLL 凸模尺寸为 （或凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保重单面间隙0()ppdLLZZ/2）南昌航空大学科技学院学士学位论文第 19 页 2) 弯曲件标注内形尺寸 凸模尺寸为 03()4ppLL 凹模尺寸为 （或凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保重单面间隙0()ddpLLZZ/2） 式中：LU 形弯曲件基本尺寸，mm；、凸、凹模工作部分尺寸，mm；pLdL弯曲件公差，mm；、凸、凹模制造公差，选用 IT7IT9 级精度，pdmm；Z/2凸、凹模单面间隙。 由弯曲件图可以看出弯曲件标注外形尺寸，且弯曲件未标注尺寸公差，则按未按公差 IT14 级来处理，查表得弯曲件公差，凹模制造公差，选用 IT9 级精度0.52mm d，凸模制造公差，选用 IT8 级精度。0.052dmmp0.033pmm凹模尺寸为03()4ddLL =(84-0.752.25)052. 00+ =82.31mm052. 00+凸模尺寸为03()4ppLL =(80+0.752.25)0033. 0- =81.69mm0033. 0-南昌航空大学科技学院学士学位论文第 20 页7.7.主要零部件设计主要零部件设计7.17.1 工作零部件的结构设计工作零部件的结构设计1凸模为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个原则：（1） 精确定位 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时造成啃模。（2） 防止拔出 回程时，卸料力对凸模产生翻边作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出。（3） 防止转动1、凸模的结构形式经综合考虑，选用固定台阶式凸模，其工作部分和固定部分为等断面形式，故非常适合凸模刃口用线切割或成形磨削成形。12、固定方式凸模在上模的正确固定应该是既要保证凸模工作可靠和良好的稳定性，还要使凸模在更换或修理时拆装方便。这里采用台阶式固定，如图 4.4。图 7-1 台阶式固定3、凸模长度 凸模长度 L 应根据模具的结构确定，据式（3.1） ，凸模长度的计算公式为：1L凸南昌航空大学科技学院学士学位论文第 21 页 =+ （4.4）L凸1H2HH式中 固定板厚度，mm；1H 推件块厚度，mm；2H 附加厚度，包括凸模的总修磨量（1015mm） ，凸模进入凹模的深度H（19mm）及模具闭合状态下凸模固定板与卸料板的安全距离（1520mm）等。则：=+L凸1H2HH =56mm 3）模具的其它零件1、模具除简单冲模外，一般冲模多利用模架的结构。模架的和种类很多，要根据模具的精度要求，模具的类别，模具的大小选择合适的模架.模架的选择可从实用模具技术手册P192 页选择标准架。根据查阅的内容及分析，此复合模可选用后侧导柱模架导、导柱安装在后侧，有偏心裁荷时容易歪斜，滑动不够平稳，可从左右前三个方向关料操作比较方便。常用于一般要求的小型工件的冲裁和拉深模。所选模架的结构及尺寸:L =350mm B=250mm 上模座：35025040 下模座 35025040导柱，32163 导套 328443 其余尺寸见上下模座零件图，可以冲压手册冲压模具常用标准件选择。2模柄模柄有多种形式，要根据模具的结构特点，选用模柄的形式模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定，模柄可根据实用模具技术手册P201 页选择，经查阅各种模柄的特点，选用压入式模柄，这种模柄应用比较广泛压入模柄的结构和尺寸，可参表11-10 制造，表中 B 型模柄中间有孔可按装打料杆，用压力机的打料模杆进行打料，模柄的结构及尺寸关系如图所示。南昌航空大学科技学院学士学位论文第 22 页 图 7-2 模柄3、卸料板 卸料板的主要作用是将冲压的料从凸模或凸、凹模上推下来，此外在进模比较复杂的模具中，卸料板还具有保护小凸模作用，常用的卸料板结构形式及适用范围见表 11-24 和第八章级进模表 8-10实用模具技术手册卸料板的尺寸可根据实用模具技术手册表 11-25 查得，本模具选刚性卸料板。卸料板的结构如装配图所示。4、导向装置（导柱 导套）导向装置指得是模架上的导柱、导套。模具在开模，闭模过程中，导柱和导套起导向的作用，使得凸凹模正确的闭合，故此，导柱、导套需要有严格的配合精度及尺寸要求，导柱、导套的选择可以冲压手册中选取， （取 H7/h6 配合） 如图 a、b 导柱和导套的结构形式，具体尺寸见装配图。南昌航空大学科技学院学士学位论文第 23 页 图 7-3 导柱和导套6、固定零件（固定板、垫板）1）垫板的作用是承受凸模和凹模的压力，防止过大的冲压，在上下模座上压出凹坑，影响模具的正常工作，垫板厚度根据压力机的大小选择，一般取 5-12mm，外形与固定板相同，材料 45 钢，热处理后硬度为 45-48HRC，如图 a .b 所示：垫板在模具中的受力情况图 7-4 固定板和垫板南昌航空大学科技学院学士学位论文第 24 页2）固定板 固定板的作用起固定凸、凹模，防止其在冲压过程中松动，造成模具的损坏，固定板的形状要根据凸、凹模而定，而外形尺寸与垫板相似。固定板和具体形状尺寸见零件图所示。7、连接零件此类零件包括螺钉、销钉等，主要作用是联接其它零部伯，使之共同完成工件的制造，螺钉和销钉可由冲压手册第十章、第七、八章查选，形状及尺寸见七、八节图所示现选螺钉 M12 圆柱销,d=8，卸料螺钉选 M8，具体尺寸见表 10-29冲压手册南昌航空大学科技学院学士学位论文第 25 页8.8.校核模具闭合高度及压力机有关参数校核模具闭合高度及压力机有关参数8.18.1 校核模具闭合高度校核模具闭合高度模具闭合高度 H 应该满足HminH110HHmaxH15 公式（7-1）式中 Hmax压力机最大闭合高度； Hmin压力机最小闭合高度； H1垫板厚度。根据拟选压力机 J2363，查开式压力机参数表得： Hmax250mm, Hmin160mm,H160mm.将以上数据带入公式 7-1，得 110H200经计算该模具闭合高度 H=170mm，在 110mm200mm 内，且开式压力机 J2316 最大装模高度 250mm,大于模具闭合高度 170mm , 可以使用。8.28.2 冲压设备的选定冲压设备的选定通过较核，选择开式双柱可倾式压力机 J2363 能满足使用要求。其主要技术参数如下：压力机的主要技术参数：公称压力 630KN达公称压力时滑块离下止点距离 5mm滑块行程 70 mm行程次数 115 次/分最大封闭高度 250 mm封闭高度调节量 60 mm滑块中心到床身距离 160 mm 工作台尺寸 左右 450 mm 前后 300 mm 工作台孔
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