冲压成型设计说明书

1、课 程 设 计设 计 题 目： 打印机侧板支架设计 学 院 名 称： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 姓 名： 学 号 指 导 教 师： 职 称 定稿日期：2013年 01月 03 日目录目录21冲压模具课程设计11.1.冲压模具制造技术现状11.2.冲压模具与经济性指标22制件工艺分析52.1.材料分析52.2.结构分析52.3.工艺方案的确定52.3.1 方案的种类52.3.2 方案的比较52.3.3 方案的确定52.4.工艺过程63弯曲力的计算与压力机的选用83.1.工序2弯曲力的计算83.2.压力机的选用84弯曲凸凹模工作部分尺寸设计104.1.凸模圆角半径104

2、.2.凹模圆角半径104.3.凹模深度104.4.凸、凹模的间隙104.5.弯曲处的凸、凹模工作部分尺寸及公差114.6.模具零件材料的选取115弯曲件展开尺寸计算126模具主要零件136.1.上下模座136.2.模柄136.3.固定板146.4.螺钉、销钉的选取14参考文献16宁波工程学院课程设计1 冲压模具课程设计1.1. 冲压模具制造技术现状 按照中国模具工业协会的划分,我国模具基本分为10大类,其中,冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。目前,我国以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。几大汽车模具厂由于采用了国际上先进的模具加工厂设备、制造技术和软件,实现了CAD

3、(计算机辅助设计)/CAE(计算机辅助实验)/CAM(计算机辅助制造)一体化,提高了冲压模具的设计开发和制造能力,缩短了模具的生产周期。例如捷达、富康、夏利等轿车的大型覆盖件模具均为国内设计制造,再如一汽模具公司和美国福特汽车公司联合设计了大红旗轿车发动机罩的内外板和左右前翼子板等高档模具。此外,许多研究机构和大专院校也在开展模具技术的研究。如吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件、华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件、上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不

4、少的用户。国内的模具企业也在充分抓住汽车工业所带来的发展契机,加大设备、产品、生产规模的升级步伐,积极开拓国内外市场。全面推广CAD/CAM/CAE技术 CAD/CAM/CAE技术的应用是模具制造技术发展的动力。随着电脑软件的开发和应用,普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟,各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。世界较先进的丰田汽车模具制造厂在这方面为我们提供了比较成功的经验,它的模具从设计到加工完全依赖高科技,将实体设计加上数控编程,取代了人工实型制作和机床操作;精细模面设计和精细数控编程大大减少了钳修;高精度加工取消了模具的研合、修配

5、。现在数控编程人员已超过了现场操作工人,数控编程的工时费用,超过了机床的加工工时费50%。这种高精度和无人化加工,使模具的质量有了极大的提高,生产周期大大缩短。模具检测设备向精密、高效和多功能方向发展 精密、复杂、大型模具的发展,对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达23󰀁m,目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机,并具有数字化扫描功能。如东风汽车模具厂不仅拥有意大利产3250mm󰀁3250mm三坐标测量机,还拥有数码摄影光学扫描仪,率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段,从而实现了从测量实物♦

6、41;建立数学模型󰀁输出工程图纸󰀁模具制造全过程,使逆向工程技术的开发和应用取得了很大成功。 模具加工设备向高速、一体化方向发展 国外近年来发展的高速铣削加工,主轴转速可达40000100000r/min,快速进给速度可达到3040r/min,加速度可达1g,这样就大幅度提高了加工效率,并可获得Ra󰀁󰀁m的加工表面粗糙度。另外,还可加工硬度达60HRC的模块,形成了对电火花成型加工的挑战。高速切削加工与传统切削加工相比还具有温升低(加工工件只升高3󰀁)、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展,促进了模具加工技术的发

7、展,特别是对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。 电火花铣削加工技术是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成型加工领域的重大发展。国外已把使用这种技术的机床用于模具加工,今后这一技术将得到发展。 一体化加工中心是目前正在发展的新技术 在丰田模具制造厂,近年已投入使用了一个粗精加工一体化、高速、高精度、五面加工中心。它的优点是集各种机床优点之大成,除底面加工外,一次装卡,粗、精、卧,高功率、高精度、高速等面面俱到,十八班武艺样样精通,加工效率很高。无疑这是一个十分理

8、想的技术,它代表着数控加工技术的发展的方向,应引起我们的注意。 模具材料及表面处理技术发展迅速 模具工业要上水平,材料应用是关键。若选材和用材不当,将使模具过早失效,因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说,要采用电渣重熔工艺,努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢,其碳化物微细,组织均匀,没有材料方向性,因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点,是一种很有发展前途的钢材,特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具,其优越性更加突出。模具热处理和表面处理是充

9、分发挥模具钢材料性能的关键环节,它的方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常有箐面处理方法,即扩渗如:渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外,应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到认同 在成型工艺方面,主要有冲压模具功能复合化,模具加工系统自动化等。另一方面,随着先进制造技术的不断发展和整体制造水平的提高,在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有:适应模具单件生产特点的柔性制造技术;创造最佳管理和效益的团队精神;提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理;广泛采用标准件通用件的分工

10、协作生产模式;适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。 进入21世纪以来,在经济全球化的新形势下,随着资本、技术和劳动力市场的重新整合,我国将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中,无论哪一行业的工程装备,都越来越多地采用由模具工业提供的产品。尤其近年来我国汽车工业的超高速发展,给模具行业带来了无限商机。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求,模具制造企业正广泛应用现代先进制造技术来提升竞争实力,来满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。展望未来,赶超世界模具制造技术的先进水平尚需我们做出不懈的努力!1.2. 冲压模具与经济性指标1.2.1 精度机械产品的精度

11、包括：尺寸精度，形状精度，位置精度和表面粗糙度。模具的精度主要体现在模具工作零件和相关部位的配合精度。影响模具精度的主要因素有：(1)产品制件精度 产品制件精度越高，模具工作零件的精度就越高。模具精度的高低不仅对产品制件的精度有直接影响，而且对模具生产周期，生产成本都有很大的影响。(2)模具加工技术手段的水平模具加工设备的加工精度如何，设备的自动化程度如何，是保证模具精度的基本条件。今后模具精度更大地依赖于模具加工技术手段的高低。(3)模具装配钳工的技术水平模具的最终精度很大程度依赖装配调试来完成，模具光整表面的粗糙度数值主要依赖模具钳工来完成，因此模具钳工技术水平如何是影响模具精度的重要因素

12、。(4)模具制造的生产水平和管理方式 模具工作刃口尺寸在模具设计和生产时，是采用“实配法”，还是“分别制造法”是影响模具精度的重要方面。对于高精度模具只有采用“分别制造法”才能满足高精度的要求和实现互换性生产。1.2.2 刚度刚度对于机械行业来说非常重要，如果没有高的刚度就没有安全性对于高速冲压模，大型件冲压成型模，不仅要求具有精度高，还应有良好的刚度。刚度是保证设备安全性的重要指标，如果没有足够的刚度的话就安全性能来说就是一句空话。提高刚度的方法有：1、材料的选择，尽量选用强度大的材料；2、结构的尺寸，基本结构尺寸要进行校核，刚度不够的话则需要加大尺寸；3、结构构架，选用合理的构架。1.2.

13、3模具生产周期 模具的生产周期是从接受模具订货任务开始到模具试模鉴定后交付合格模具所用的时间。模具生产周期长短是衡量模具企业生产能力和技术水平的综合标志之一，也关系到一个模具企业在激烈的市场竞争中有无立足之地。同时模具的生产周期长短也是衡量一个国家模具技术管理水平高低的标志。影响模具生产周期的主要因素有：(1)模具技术和生产的标准化程度 模具标准化程度是一个国家模具技术和生产发展到一定水平的产物。(2)模具企业的专门化程度 目前，我国模具企事业的专门化程度还较低，只有各模具企业生产自己最擅长的模具类型，有明确和固定的服务范围，同时各模具企业互相配合搞协作生产，才能缩短模具生产周期。1.2.4

14、模具寿命模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总数来表示，它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。影响模具的主要因素有：(1)模具结构 合理的模具结构有助于提高模具的承载能力，减轻模具承受的热-机械负荷水平。(2)模具材料 应根据产品零件生产批量的大小，选择模具材料。生产的批量越大，对模具的寿命要求也越高，应选择承载能力强，服役寿命长的高性能模具材料。另外应注意模具材料的冶金质量可能造成的工艺缺陷及工作时的承载能力的影响，采取必要的措施来弥补冶金质量的不足，以提高模具寿命。(3)模具加工质量 模具表面粗糙度，残存的刀痕，电火花加工的显微裂纹，热处理时的表层增碳和脱碳等

15、缺陷都对模具的承载能力和寿命带来影响。(4)模具工作状态 模具工作时，使用设备的精度与刚度，润滑条件，被加工材料的预热和冷却条件都对模具寿命产生影响。(5)模具零件状况 被加工零件材料的表面质量状态，材料硬度，伸长率等力学性能，被加工零件的尺寸精度都对模具寿命有直接的关系。模具的技术经济指标：精度和刚度，生产周期，模具生产成本以及模具寿命，他们之间是互相影响和互相制约的，而且影响因素也是多方面的。在实际生产过程中要根据产品零件和客观需要综合平衡，抓住主要矛盾，求得最佳的经济效益，以满足生产的需要。162 制件工艺分析2.1. 材料分析该制件的材料是SECC（Electro-galvanized

16、 steel ），为电解镀锌钢，是一种冲压材料，就是在冷压板上镀上锌层，防锈耐腐度高，一般厚度是0.43.2mm。而该制件的厚度是1mm。2.2. 结构分析该零件是打印机线路板支架，既有落料，也有弯曲。工件结构中等复杂非对称。2.3. 工艺方案的确定2.3.1 方案的种类(1) 落料弯曲弯曲弯曲冲孔；单工序模冲压(2) 冲孔落料弯曲弯曲弯曲；连续模冲压。采用单工序模冲压。2.3.2 方案的比较方案（1）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案（2）属于连续模，是指压力

17、机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。于制件的结构尺寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不宜采用该方案。根据分析采用方案（1）单工序冲裁。2.3.3 方案的确定综上所诉，该设计采用单工序弯曲模并用的方案。2.4. 工艺过程图21：工序1落料图22：工序2弯曲图23：工序3弯曲图24：工序4弯曲3 弯曲力的计算与压力机的选用3.1. 工序2弯曲力的计算弯曲力是指弯曲件在完成预定弯曲时所需要的压力机施加的压力，是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。弯曲力的大小与毛坯尺寸、零件形状、材料的机械性能、弯曲方法和

18、模具结构等多种因素有关，理论分析方法很难精确计算，在实际生产中常按经验公式进行计算。影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量；弯曲件的形状和尺寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确的计算。实际中常用经验公式进行慨略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。L曲件的经验公式为： 公式(31) FL冲压行程结束时不校正时的弯曲力。 b 的宽度（mm）。 t 曲件的厚度（mm）。 r 内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。 b弯曲拆料的抗拉强度(MPa)(查机械手册b=400(MPa)。 K安全系数，一般取1.3.根据公式31 =0.6×1.3&#

19、215;(10×6)×1.02×400/(0+0.3) =62.4 (KN) 对于顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的30%80%。 =80%×62.4 =49.92(KN) 弯曲力: =112.32（KN)3.2. 压力机的选用压力机的选取总原则：压力机的公称压力必须大于弯曲时的所有工艺力之和。由于本模具采用自由弯曲，所以压力机的公称压力必须大于弯曲力，即F压机FC根据总的弯曲力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机J236.3。4 弯曲凸凹模工作部分尺寸设计4.1. 凸模圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，取凸模圆角半径等于或略

20、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。由于该工序是直角弯曲，故相对弯曲半径为零，而材料的最小相对弯曲半径也为零，故取凸模的圆角半径为零即。 4.2. 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。取凹模圆角半径。4.3. 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。查表取凹模深度L0=11mm，体尺寸见凹模零件图。4.4. 凸、凹模的间隙L件弯曲时必须合理确定凸、凹模之间的间隙

21、，间隙过大则回弹大，工件的形状和尺寸误差增大。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。弯曲间隙公式为： 公式(41)c弯曲凸模与凹模的单面间隙（mm）。 t材料厚度基本尺寸（mm）。 n间隙系数(查表n=0.05)。根据公式41 =1+0.05×0.3=1.015mm4.5. 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。

22、1）弯曲件标注内形尺寸凸模尺寸为：LP=(L+O.75) 0 -p 公式(42) 凹模尺寸为：Ld=(LP+2C)+d 0 公式(43)2) 弯曲件标注外形尺寸凹模尺寸为：Ld=(L-0.75)+d 0 公式(44)凸模尺寸为：LP=(L+O.75) 0 -p 公式(45)式中：LL形弯曲件基本尺寸，mm；LP、Ld凸、凹模工作部分尺寸，mm；弯曲件公差，mm；p、d凸、凹模制造公差，选用IT7IT9级精度，mm；C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=0.52，凹模制造公差d, 选用IT9级精度d=0.

23、052, 凸模制造公差p，选用IT8级精度p=0.033。凹模尺寸、凸模尺寸见凸、凹模零件图。4.6. 模具零件材料的选取模具材料的选取一般原则为：要有足够的使用性能；良好的工艺性好的淬透性、耐回火性高、热处理变形小；合理的经济性能。应考虑到的因素：模具的工作条件受力状态、工作温度、腐蚀等；模具工作性质及其加工手段；模具热处理要求等。选取Cr12为凸、凹模的材料，及做淬火处理。5 弯曲件展开尺寸计算第二步：弯曲L直1=L1+L2+L3=2.38+20.65=23.03 P1=0.5*0.3=0.15 L总1=L直+P=23.03+0.15=23.18L直2=L1+L2=1+8=9P2=0.5*

24、0.3=0.15L总2=L直+P=9+0.15=9.15第三步：弯曲 L1和L2同上L直3=L1+L2+L3=1.3+3.2+7.8=11.7P3=0.5*0.3*2=0.3L总3=L直+P=11.7+0.3=12第四步：弯曲 L2和L3同上 L直1=2.38+3+17.5=22.88P1=0.5*0.3*2=0.3L总1=L直+P=22.88+0.3=23.186 模具主要零件6.1. 上下模座模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和生产要求确定是否带导柱的模座。本模具采用对角导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。滑动导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，可采用车床加工，装配容易。导柱的下部与下模座导柱孔采用R7/h5的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用R7/h5的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套10mm以上。导柱与导套之间采用H7/h6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳淬硬5660HRC。导柱的直径、长度，按标准选取。导柱：d/mm×L/mm为40×230；导套：d/mm×L/mm×D/mm分别为40×125×53；模座的的尺寸L/mm×B/mm为315mm