毕业设计（论文）-感温片弯曲成形工艺及模具设计

感温片弯曲成形工艺及模具设计【带有双边侧直壁几形件落料弯曲复合模】摘要：本设计题目为复合模具设计，包括落料和弯曲等工序的模具设计，体现了典型复合模具设计的要求，内容与方向。通过工艺分析以及工艺方案的确定，确定了模具设计的方向，对毛坯尺寸的确定，冲裁力以及压力中心的计算，初步选择压力机和压力机的吨位，并对其进行校核。本设计运用了冲裁工艺弯曲工艺及模具设计的基础知识。首先，分析了板材的性能要求，为选去模具的类型做了准备，同时，也为凸，凹模的材料有了依据。后分析冲裁件的特征，确定了模具设计参数，选择其他零件及卸料装置。也为凸、凹模、凸凹模尺寸的计算有了根据，同时也为零件的加工工艺性提供了依据。关键词:复合模凸模凹模凸凹模弯曲模全套图纸加V信153893706或扣3346389411Attachingclamp’sdrawingtechnologydiedesignAbstract：ThisdesigntopicdesignsforThepiercingdiedesignofthedunnagebackupplate,bodynowtypicalmodelThepiercingdiedesignofrequest,contentsanddirection.Passthecraftanalysis,thecraftprojectreallysettles,makingsurethedirectionofThepiercingdiedesign,reallysettlingtotheblankproductsize,computingtotheblankingpressure,computethepressurecenter,choosethetonnageofthepressuremachineandthepressuremachinepreliminary,andchecktheparameterofthemachine.ThisdesignmadeuseoftohurtlefoundationknowledgeofblankingcraftandbendingcraftandThepiercingdiedesign.First,Analyzedthefunctionrequestoftheplankmaterial,didpreparationforthetypethatchoosestothedie,isalsoconvex,inthemeantime,thematerialofpunchandcavitydiehadabasis.Analyzetohurtleacharacteristicofcutthepiecebehind,makesurethemoldingtooldesignparameter,chooseothersparepartsesandunloadtoanticipatedevice.Isalsoconvex,thecalculationofthecavemoldsizehadabasis.Stillthereissparepartstoprocessacraft.Keywords:Thepiercingdiepunchcavitydiepunch-diebendingdie目录1绪论………………12感温片弯曲工艺确定……………22.1弯曲件的工艺性分析…………22.2工艺方案的确定………………32.3弯曲件展开尺寸长度的计算……………………33冲裁落料部分的设计……………43.1冲裁件的工艺分析………………43.2排样………………43.3压力中心的确定…………………63.4凸凹模刃口尺寸计算……………63.5凸模、凹模的结构设计…………73.6冲裁力的计算……………………94弯曲部分设计计算………………114.1弯曲工作部分尺寸计算………114.2其他弯曲工艺计算及初选压力机……………135弯曲模总体设计…………………165.1模具的确定………………………165.2橡皮的选择……………………175.3复合模工作原理…………………175.4压力机的选择确定………………176模具的装配、安装及调试………196.1模具的装配………………………196.2模具安装后进行试模与调试的目的……………207设计小结……………218结束语………………22致谢………………23参考文献……………25PAGEPAGE271绪论进入21世纪，制造技术发展迅猛，模具技术作为现代制造技术的一个重要组成部分，对国民经济的发展起着越来越重要的作用。模具作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代工业的规模生产中日益发挥着重大作用。通过模具进行产品生产具有优质、高效、节能、节材、成本低等显著特点，因而在机械、电子、轻工、家电、通信、军事和航空航天等领域的产品生产中获得了广泛应用，作用不可替代，模具被赞为“金钥匙”、“制造业之母”、“进入富裕社会的原动力”等。利用模具成形零件的方法，实质上是一种少无切削、多工序重合的生产方法。采用模具成形加工零件代替传统的切削加工工艺，可以提高生产率，保证零件质量，节约原材料，降低生产成本，从而获得很高的经济效益。据粗略统计，70%以上的汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表零件，80%以上的塑料制品，85%以上的计算机、电子行业产品的零件，都是采用模具成形的方法来生产。因此，利用模具生产零件的方法已经成为工业上进行成批或大量生产的主要技术手段，它对于保证制品的质量、缩短产品研发周期、加速产品的更新换代等都具有重要意义。在我国，随着生产和科学技术的发展，特别是20世纪80年代以来，产品的更新换代迅速加快，品种数量迅速增加。这使模具的需求量相应增加，质量要求也越来越高，从而使模具技术在国民经济中的地位和作用日趋重要。显然，模具技术落后，制造周期长，质量低劣，必将影响生产发展和产品的更新换代，使产品丧失竞争力。2感温片弯曲工艺确定原材料如图1：产品名称：感温片材料：H62铜壁厚均匀：t=2mm生产批量：大批量图1工件图2.1弯曲件的工艺性分析本工件为带有双边侧直壁的“几”形件，如图2.1，图中的尺寸公差为未注公差，在处理这类零件公差的等级时均按IT14级要求，弯曲圆角半径R为1mm、2mm。由表3.1查得铝的最小弯曲半径在正火或退火时，平行纤维方向为0.35t，垂直纤维方向为0.1t；而在冷作硬化状态时，平行纤维方向为1.0t，垂直纤维方向为0.5t。因此弯曲圆角半径R总大于等于最小弯曲半径，故此件形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺要求，可采用弯曲工序加工。2.2工艺方案的确定所需的冲压工序为弯曲，方案有三个：一次弯曲成形；两次弯曲成形；一次复合弯曲成形。如果采用一次弯曲成形，因为材料直臂较高，弯曲过程中弯曲件侧壁可能擦伤和变薄，就会在成形后工件两肩部与底面不易平行；采用一次复合成形虽然避免了这种缺陷，但凸凹模加工起来比较困难，加工成本高，修模困难，而且对压力机设备有一定的要求；采用两次弯曲，避免了方案一中的缺陷，但两幅模具的成本太高。由于铝的回弹相对较小，而且制件的体积较小，不宜采用两次弯曲。在此确定采用第一种方案来进行工件的加工。2.3弯曲件展开尺寸长度的计算因为弯曲件的弯曲圆角半径较大（r>0.5t）,应根据中性层长度不变原理计算。中性层位置以曲率半径表示，通用用下面经验公式2.1确定=r+xt2.1式中r——弯曲件的内弯曲半径；t——板料厚度；x——中性层位移系数。相对弯曲半径r/t=1，由表3.4可查的中性层的位移系数x为0.41。则：=r+xt=1+0.411=1.41坯料的总长度等于弯曲件直线部分长度和弯曲圆角部分应变中性层长度之和，即==1.792.3.1凸缘方向的长度计算2.3.1.1.顶部弯角长度尺寸长度方向的总长度计算公式为：，又因为该工件左右对称，且每个弯曲半径相等。则：=2（7+8）+8+4=38+7.16=45.16（mm）图2毛坯展开图3冲裁落料部分的设计3.1冲裁工艺分析如图2，该零件形状简单，对称，是由直线组成。因为零件的尺寸没有精度要求，冲裁件的经济精度按IT14，其他尺寸标注，生产批量等情况也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用简单落料模进行加工，且一次冲压成型。3.2排样3.2.1排样方案确定采用直排的排样方案，且进料方向为弯曲件的侧壁方向。由表2.9查得最小搭边值为：工件间=2mm,侧面a=2.5mm。如下图3：图3排样方案3.2.2条料宽度和导料板间距离的计算而为了保证送料顺利，尽量不要采用最小搭边值，在实际操作过程中，往往由工人施力使进料成为有侧压的进料。而且裁剪时公差带分布规定为上偏差是0，下偏差为负值。条料宽度和导料板间距离的计算公式如下3.1和3.2：条料宽度3.1导料板间距离s=b+=D+2a++3.2由表2.10查得条料宽度偏差为-0.15，由表2.12查得送料最小间隙为0.5。则=（48.16+21.5-0.15）=51.01；s=b+=51.01+0.5=51.51；3.2.3排样图的确定根据以上计算绘出排样图如图4：图4排样图3.2.4材料的利用率在CAD环境中测得一个步距内零件的实际面积=714.56，总面积=1774.13。则得到材料的利用率：714.56/1774.13=52.3%3.3压力中心的确定因为坯料上下左右对称，所以压力中心既是坯料的几何中心。3.4凸凹模刃口尺寸计算计算采用配作法，参考图2毛坯展开图。落料件应以凹模为基准配作凸模。因为图形完全对称，故图中尺寸能完全反应图形刃口形状。而且图中尺寸均为凹模磨损后增大的尺寸，其计算公式如3.3：3.3式中A——凹模基本尺寸；x——磨损系数；——冲裁件的公差。查《互换性与测量技术》表3-2，得IT147级工件的标准公差为=0.36；=0.52；=0.43；=0.43。查表2.6得工件的磨损系数x均为0.5。代入公式3.3得：查表2.3得，。落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是7.82、18.2、10.58、11.79。实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证双面合理间隙值在0.04-0.06之间。3.5凸模、凹模的结构设计3.5.1凹模的设计因为该冲件形状简单而且精度要求较低，表中查得,取7，由表2-39确定凹模高度h=32，壁厚c=33。则得凹模，如图所示：图5凸凹模3.5.2凸模的设计3.5.2.1凸模的结构和固定方案该凸模为非圆形凸模，可采用N7/h6的铆接固定，装配后铆开磨平；而非圆形凸模的头部应做成矩形；为使加工方便，其方案如下图7：3.5.2.2凸模的长度计算该模具采用固定卸料板和导料板，其长度可按公式3.4计算：L=3.4式中：L——凸模的总长度；——凸模固定板厚度（mm）；——卸料板厚度（mm）；——导料板厚度（mm）；h——附加长度，考虑到凸模进入凹模的深度（0.5mm-1mm）和模具闭合状态下凸模固定板间的安全距离，取15mm-20mm。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6-0.8倍，此处取0.8，即：=220.8=17.6；刚性卸料板的厚度一般取凹模厚度的0.8-1倍，此处也去0.8，即=220.8=17.6；挡料方式采用固定挡料销，即送料时材料抬起，由表2.24查得导料板的厚度=4mm；另外附加长度考虑到凸模进入模具的深度（0.5-1mm），取20mm。则求出凸模的长度：L==17.6+17.6+4+20=59.2（mm）3.6冲裁力的计算对于该类型的平刃冲裁，其冲裁力可按公式3.5计算：F=KLt3.5式中F——冲裁力；L——冲裁周边长度；t——材料厚度；——材料抗剪强度；K——系数。系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3。L的长度可以再CAD中测出，即为157.5mm。相关资料查取铝(3A21)的抗剪强度=115MPa，则：F=1.3157.51115=23546.25(N)推件力的计算可以有公式3.6计算：=nF3.6式中F——冲裁力；——推件力系数；n——同时卡在凹模内的冲裁件数。上文已经提到，该类型的凹模不易积累工件或者废料，故认为工件不会卡在凹模内，即同时卡在凹模内的冲裁件的个数为1，n=1；由表2.7查得铝材料的推件力系数=0.05。则：=10.0523546.25=1177.3(N)该模具采用的是刚性卸料装置，其总的冲压力由公式3.7计算：=F+3.7即：=F+=23546.25+1177.3=24723.55(N)4弯曲部分设计计算4.1弯曲工作部分尺寸计算4.1.1凸模圆角半径工件的弯曲工艺为一次弯曲，可以看成是两个方向上的同时进行的两个U形弯曲。由于弯曲内侧弯曲圆角相同，都为1mm，而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小于弯曲件内侧的圆角半径r，但不能小于工件的最小弯曲半径。由于此工件的r/t=1/1=1较小，而最小弯曲半径为0.5-1，故取凸模的圆角半径均为1mm。4.1.2凹模圆角半径凹模圆角半径的大小对弯曲力以及弯曲件的质量均有影响。过小会使弯曲；；力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑入凹模时的阻力增大，弯曲力增加，并使工件表面擦伤甚至出现压痕。凹模两边的圆角半径应该一致，否则在弯曲时毛坯容易发生偏移。实际生产中凹模圆角半径一般按材料的厚度t来选取。当t<2时，取=（3-6）t，此处取凹模圆角半径=3t=3mm。4.1.3凹模工作部分深度的设计计算凹模工作部分的深度将决定板料的进料深度，同时也影响到弯曲件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响.弯曲直边高度为l为8mm、9mm,板料的厚度为1mm.查表3.12知:凹模的底部最小厚度为h=3mm。查表3.13查得凹模深度=15mm；由于侧壁高度的限制，凹模深度由图可以确定为11mm。4.1.4凸、凹模间隙对于U形件，必须合理确定凸、凹模之间的间隙。间隙过大，则回弹较大，工件的形状和尺寸不易保证。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寿命。铝U形件的凸、凹模的单面间隙值一般可按下式4.1计算：4.1式中——凸、凹模单边间隙（mm）；——板料厚度正偏差；t——板料厚度的基本尺寸；C——间隙系数。1.凸缘方向凸、凹模间隙计算参照计算公式，由表3.14查得间隙系数 C为0.05；由标准公差表查得板料的厚度正偏差为0.25；则凸、凹模的单面间隙：=1+0.25+0.051=1.3（mm）2.侧壁方向凸、凹模间隙计算参照计算公式，由表3.14查得间隙系数 C为0.05；由标准公差表查得板料的厚度正偏差为0.25；则凸、凹模的单面间隙：=1+0.25+0.051=1.3（mm）4.1.5凸、凹模横向尺寸及公差工件标注为外型尺寸，以凹模为基准，先确定凹模尺寸，然后再减去间隙值确定尺寸。这里认为弯曲件为双向对称偏差。，凸、凹模的横向尺寸计算由公式4.2和4.3确定：=（L-0.5）4.2=(-Z)4.3式中L——弯曲件的基本尺寸（mm）；、——凸、凹模工作部分尺寸（mm）；——弯曲件尺寸公差（mm）；——凸、凹模制造公差，选用IT7-IT9级精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一级。1.凸缘方向凸、凹模横向尺寸及公差弯曲件基本尺寸L为12mm，由标准公差表查得L的尺寸公差为0.43；由表2.5查的凸、凹模的制造公差=0.02；=0.02。则：=（L-0.5）=（12-0.50.43）=11.785=(-Z)=（11.785-2.6）=9.1852.侧壁方向凸、凹模横向尺寸及公差参照首次弯曲的计算公式，弯曲件基本尺寸L为16mm，由标准公差表查得L的尺寸公差为0.43；由表2.5查的凸、凹模的制造公差=0.02；=0.02。则：=（L-0.5）=（16-0.50.43）=15.785=(-Z)=（15.785-2.6）=13.1854.2其他弯曲工艺计算及初选压力机4.2.1弯曲回弹的计算小变形程度（r/t≥10）时，回弹大，先计算凸模圆角半径，再计算凸模角度。大变形程度（r/t﹤5），圆角半径回弹小，不必计算，只计算凸模角度。该弯曲件的相对弯曲半径为r/t=1<5，由于变形程度卸载后弯曲圆角半径的变化很小，可以不予考虑。而仅考虑弯曲中心角的变化。而给类型的为90°弯曲，可以由表3.2查取铝的弯曲回弹角为4°。4.2.2弯曲力的计算弯曲力指的是压力机完成预定的弯曲工序所需施加的压力，是选择压力机和设计模具的重要依据之一，所以必须进行计算，但要从理论上计算弯曲力是很复杂的，并且计算的值还不是十分的准确，因此，再生产中通常采用经验公式4.4计算：4.4式中：——自由弯曲在冲行程结束时的弯曲力；B——弯曲件的宽度; t——弯曲材料的厚度;r——弯曲件的内弯曲半径;——材料的抗拉强度150MPa;K——安全系数，一般取K=1.3。1.凸缘方向弯曲力的计算参照公式4.4计算，即：==819（N）；2.侧壁方向弯曲力的计算参照公式4.4计算，只有参数B不同，则：==546（N）；3.总的自由弯曲力取二者之和，即：=819+546=1365(N)4.2.3校正弯曲时的弯曲力校正弯曲时，校正力比压弯力大得多，而且两个力先后作用。因此，若采用校正弯曲时，一般只计算校正力，V形件和U形件均按下式计算：=Ap4.5式中――校正弯曲时的弯曲力；A――校正部分垂直投形面积；p――单位面积上的校正力。参照4.5，凸缘方向校正部分垂直投影面积A=1012=120，侧壁方向垂直投影面积A=148=112则：1.凸缘方向：=12030=3.6(KN)2.侧壁方向：=11230=3.36(KN)3.总的校正弯曲力=3.6+3.36=6.96（KN）4.2.4压弯时的顶件力对于设有顶件装置的复合膜，顶件力值可按自由弯曲力的30～80%选取，即取值为0.5，代入得0.51365=682.5(N)4.2.5弯曲时压力机吨位的确定自由弯曲时，压力机吨位F机为取值为1.3，代入得对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大的多，故顶件力可以忽略，即取值为1.3，代入计算得：4.2.6初选压力机通过以上计算比较。初选压力机型号：J23-16。5模具总体设计5.1.1模具的确定该模具采用落料弯曲复合成型工序，上模主要由上模座、上模固定板、凸凹模等零件组成，下磨主要由凹模、导料板、导料板固定板、下模座等零件组成。因此模架选择非标准模架具体尺寸见附图。总装模具结果如图所示：5.1.2橡皮高度的选择为保证橡皮不致过早失去弹性而损坏，一般取：5.1式中——橡皮自由状态下高度，mm；——所需工作行程，mm。有顶板的工作行程可知所需工作行程为12mm，则自由状态下橡皮的高度选为40mm。5.3复合膜的工作原理压力机滑块下行通过模柄带动上模下行，条料靠导料板和挡料销定位，当凸模接触坯料时，通过下面的顶板顶紧坯料使其不易滑动，继续下行，先落料成型，然后成形弯曲部分，到一定位置，凸模的第一个阶梯开始成形凸缘壁；当达到最低行程时，通过顶板和凸模将零件压紧并校正。回程时，零件由于回弹不会卡在凸模上，而橡胶的压缩力开始回弹并带动顶板推动零件离开凹模，完成一次弯曲过程。5.4压力机的选择确定经校验，选用J23-16型号的压力机，其参数为：公称压力：160KN滑块行程：55mm最大闭合高度：220mm封闭高度调节35mm工作台尺：前后300mm，左右450mm模柄孔尺寸：mm最大倾斜角:45°由于模具不是标准模架，需自行加工。取弯曲凹模高度为30mm，弯曲凸模高32mm，下模座高20mm，取导板固定板高10mm，导料板高5mm，中间安全距离为18mm，6模具的装配、安装及调试6.1模具的装配模具的装配步骤:A安装复合模，熟悉弯曲工艺和复合膜具图样，检查所要安装的模具和压力机是否完好。B模具放入压力机之前，清楚粘附在冲压模具上下表面和滑块底面与工作台面上的杂物，并擦洗干净C测量复合膜的闭合高度，并根据测量的尺寸调整压力机滑块的高度，使滑块在上至点时，滑块底面与压力机工作台面的距离稍大于冲压模的闭合高度D准备好安装复合膜所需要的紧固螺栓，螺母压板，垫块，垫板以及冲压模上的附件E取下模柄锁紧块，将复合膜推入，使模柄进入压力机滑块的模柄孔内，合上锁紧块，将压力机停在下止点，并调整压力机滑块高度，使滑块与冲压模顶面贴合F紧固锁紧块，安装下模压板，如模具有弹顶器时，应先安装弹顶器G调整压力机上的连杆，将滑块向上调3~5MM，开动压力机使滑块停在上止点，擦净导柱导套部位并加润滑油后，再点动压力机，使滑块上下运动1~2次后停在下止点，靠导柱导套将上下模具的位置导正后，将压板螺栓拧紧H开动压力机，并逐步调整滑块高度，先将上下模之间放入纸片，使纸片刚好切断后，再放入试冲材料，刚好冲下零件后，将可调连杆，螺钉紧固I若上模有顶杆时，要在压力机上装入打料横杆，并调整压力机的打料横杆限制螺钉，以便打料横杆能通过打料杆打下冲压废料或工件J安装好进行试冲，如出现故障，则要从分析原因入手，进行模具的调整或修理，直到模具工作正常达到合格为止6.2模具安装后进行试模与调试的目的A鉴定制件和模具的质量，模具的试冲和调试简称调试，调试的主要目的是：确定制品零件和模具质量的好坏，根据试冲时出现的问题，分析产生的原因，设法加以休整和解决，使模具不仅可以生产出合格的零件，而且能够安全稳定的投入生产和使用。B确定成型零件毛坯形状尺寸以及用料标准，在冷冲模具中，有些形状复杂或者精度要求比较高的弯曲，拉伸等制品零件，很难在设计时候精确地计算出毛坯的尺寸和形状，为了要得到比较准确的毛坯形状和尺寸以及型腔模的用料标准，只有通过反复调试后才可以确定C确定产品成型条件和工艺规程，模具通过试冲与调整生产出合格的零件后，可以在试冲时掌握和了解模具的使用性能，制品零件的成型条件，方法和规律，从而对模具成批生产时的工艺规程制定，生产知道提出可靠地依据。D确定工艺设计，模具设计的某些设计尺寸，对于一些在模具设计和工艺设计中难以用计算方法确定的工艺尺寸，如拉伸模具的凸凹模圆角，必须经过试模和调整生产出合格零件后，才可以准确的确定，调试后将暴露出来得有关工艺模具设计与制造的问题，供一次设计和制造时参考，从而进一步提高了模具设计和加工的水平.E验证模具质量和精度，作为交付生产的依据。

7设计小结本次课程设计的弯板属于简单的“几”形弯曲件，分析其工艺性，并确定工艺方案。此次的设计参考了《冲压工艺与模具设计》课本后面的《冲压模具设计和实例》一章中有关复合膜具的设计实例及《冲压手册》，在此基础上完成了设计中的计算及绘图工作。本次设计弯板件的形状结构较为简单，但是高度太高不适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件，必须有足够的高度，因此需要保证开模行程的大小，以达到要求。模具工作零件的结构也较为简单，它可以相应地简化模具结构，便于以后的操作、调整和维护。相比以往的机械设计课程设计、模具制造技术的课程设计我觉得此次的课程设计较以往的有很大的不同；首先，在设计的前期你必须要对你所要进行的设计的零件进行全方位的分析如：零件的材料、零件的厚度、零件的尺寸精度、生产的批量要求等分析；其次，还要对零件有一些基本的认识，冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。凡产品图样上没有标注公差等级或者公差的尺寸，其极限偏差数值通常按IT14级处理。再者，在绘制模具总装图时应清楚地表达出各个零件之间的装配关系以及固定连接的方式。本次弯板件模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述，也使我认识到，要想成为一名合格的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新的知