毕业设计（论文）-支承板的冲压成形工艺及模具设计

支承板的冲压成形工艺及模具设计【U形筒形件弯曲模】摘要：本次设计主要是对冲压工艺中的弯曲模进行设计，通过对弯曲件结构以及冲压工艺进行分析，初步确定工艺方案，然后对其主要参数进行计算，确定毛坯的尺寸，凸凹模的大小以及压力机吨位等，对模具进行整体设计。弯曲冲压模具不仅要考虑冲裁力的大小，更重要的是考虑弯曲中容易出现的弯曲回弹和拉裂等一些现象，设计模具时为了保证质量要求需要特别注意考虑工艺性的要求等等。在设计时要注意模具结构简单、模具使用方便、模具寿命高等问题。并且要提高生产效率，保证产品的质量。关键词：弯曲，回弹，结构设计，凹模圆角半径全套图纸加V信153893706或扣3346389411

FixedplatewithupbackstopmoldingdesignAbstract：Itisendpurposethatstudiestheprofessionallessonofmoldingtoolthatmoldingtooldesignthink,wemainlytohurtletopressthemoldandtheplasticsmoldscontaincertainunderstanding.Themethodandstepsofthemoldingtooldesigndecideaccordingtoitscontentsbasicallyof,theyaddtheinfluencemutually.Aftercarryingontheoveralldesigntothemoldingtoolcarryontheassembletoeachsparepartsofmoldingtool.Immediatelyafterinthepressuretheonboardgearingtriesalsoblunt,acquirequalifiedmakethepiecetosymbolizethemoldingtoolKeyword:bend，spring，thestructuraldesign，radiusflectionradius目录TOC\o"1-5"\h\z\u1绪论 12零件工艺性分析 42.1弯曲模设计的前期准备 42.2阅读弯曲件产品图 42.3分析弯曲件工艺 43弯曲模总体方案的确定 53.1弯曲模类型的确定 53.2弯曲模结构形式的确定 53.3弯曲模结构简图的画法 54弯曲工艺计算 74.1弯曲件展开长度计算 74.2弯曲件回弹值的计算 84.3弯曲力的计算 104.4冲压力的总和 104.5初选压力机 105弯曲模零件设计计算 135.1弯曲模工作部分尺寸计算 136弯曲模其他零件的设计和选用 156.1弯曲模闭合高度的设计计算 156.2弯曲模在压力机上的安装 166.3压力机的选定 167弯曲模装配图的绘制 177.1模具总装图 177.2模具的工作过程 178工作零件的加工工艺 188.1加工工艺卡 18结束语 20致谢 21参考文献 22PAGEPAGE261绪论模具工业是国民经济的基础工业，是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位，发展为独立的行业。日本工业界认为：“模具工业是其它工业的先行工业,是创造富裕社会的动力”。美国工业界认为：“模具工业是美国工业的基石”。在德国模具被冠以“金属加工业中的帝王”之称。模具作为提高生产率，减少材料和消耗，降低产品成本，提高产品质量和市场占有率的重要手段，已越来越受到各行业部门的重视。目前世界上模具工业的年产值约680亿美元。我国2004年模具产值为530亿元，模具出口4.91亿美元，同时还进口18.31亿美元。中国已经成为世界上净出口模具最多的国家。但大型多工位级进模具，精密冲压模具，大型多型腔精密注塑模，大型汽车覆盖件模具等虽已能生产，但总体技术水平不高，与国外先进国家相比，仍有很大差距。改革开放以来，随着国民经济的发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的速度发展，模具工业企业的所有制也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。到目前为止，中国约有模具生产厂家2万家，从业人员有50多万人，全年模具产值高达450亿元以上。中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角州和长江三角地区，其模具产值占全国的三分之二以上。而在模具制造领域中占有重要地位的冲压模具生产技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备方面与工业发达国家相比还有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家相比差距还很大。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量、复杂、大型、精密、更新换代速度快等特点，冲压模具正向高效、精密、长寿名、大型化方向发展。为适应市场的变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向计算机辅助设计、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造技术转变。近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、PRO/ENGINEER、等国际通用软件。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了很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。未来冲压模具的发展方向：模具技术的发展应该为适应模具产品交货期短、精度高、质量好、价格低、的要求服务。达到这一要求急需发展的如下几项：(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术条件已基本成熟，各企业加大CAD/CAE/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。计算机和网络的发展正使CAD/CAE/CAM技术跨地区、跨行业、跨企业，跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。（2）高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并获得了极高的表面光洁度。另外，还可以加工高硬度模块，还具有温升低，热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车，家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷性，智能化，集成化方向发展。（3）模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能。大大的缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控机床及加工中心，实现快速采集，自动生成各种不同数控系统的加工程序，不同格式CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车，摩托车。（4）电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是用高速旋转的简单的管状电极做三维或二维轮廓加工，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中的应用，预计这一技术将得到快速的发展。（5）提高模具的标准化程度我国的模具标准化程度在不断提高，估计目前我国模具的标准件使用的覆盖率达到30%左右，而国外的达到了80%左右。（6）优质材料及先进的表面处理技术选用优质的钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命显得十分必要。模具热处理和表面的处理的发展方向是真空热处理。模具表面处理应完善并发展先进的气相沉积技术、等离子喷涂技术等。（7）模具研磨抛光将智能化、自动化模具表面的质量对模具的使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，抛光研磨智能化、自动化替代现有的手工操作，以提高模具的表面质量。（8）模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；并配有随行的定位夹具，有完整的机具、刀具数据库；完整的数控柔性同步系统；质量监测系统。作为一名未来的模具设计者，这次冷冲模具的设计，就是我进行真实模具前的一次演练，是我自己对三年大学生活所学知识的一次综合应用，使我将三年所学知识连贯起来，在老师的指导下，进一步认识到自己的不足，近而加以巩固。这次设计使我对冲压模具有了更深刻的认识，认识到了冲压模具的重要性，让我对自己将要从事的工作充满了信心。我以后一定会尽自己最大的努力，在模具制造和设计行业作出自己的贡献，为我国的模具事业的发展贡献自己的力量。

2零件工艺性分析零件名称：支承板生产批量：中批量材料：Q235料厚：2mm图1零件图2.1弯曲模设计的前期准备在确定工件类型是弯曲件后，要根据零件图及生产批量要求，分析弯曲件的工艺性。2.2阅读弯曲件产品图阅渎弯曲件产品图的主要目的是了解产品图中弯曲件的尺寸要求、材料要求是否满足弯曲件的工艺要求，若工件某个尺寸不能满足弯曲工艺要求时，要及时与产品设计者沟通，在不影响整体产品质量的前提下，要尽可能使工件最终满足弯曲工艺的要求。2.3分析弯曲件工艺此工件是典型的U形件，零件图中的尺寸公差为未注公差，在处理这类零件公差等级时均按ITl4级要求。弯曲圆角半径R为2.5mm，大于最小弯曲半径(rmin=0.6t＝0.6x2＝1.2mm)，故此件形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺的要求，可用弯曲工序加工。

3弯曲模总体方案的确定3.1弯曲模类型的确定根据工件的形状、尺寸要求来选择弯曲模的类型。此工件属于典型的U形弯曲件，故采用U形件弯曲模结构。3.2弯曲模结构形式的确定支承板弯曲模在结构上分顺出件与逆出件两大类型。此工件采用逆出件弯曲模结构3.3弯曲模结构简图的画法根据所确定的弯曲模结构形式，把弯曲工件结构部分画出，这时画出的结构图是工件示意图，不需要按比例画，其目的是为了分析所确定的结构是否合理，毛坯弯曲后能否满足产品的技术要求，根据分析结果对模具简图进行修正，为最后确定弯曲模结构做准备，如图2（1）模具的组成支承板件弯曲模的上模主要由上模座1，凸模2等零件组成；下模主要由凹模3、凹模固定板4、顶板5、凹模垫板6、顶杆7、螺杆8和下模座9等零件组成。图2支承板弯曲模结构简图1-上模座2-凸模3-凸模4-凹模固定板5-顶板6-凹模垫板7-顶杆8-螺杆9-下模座(2)模具的特点该模具结构简单，在压力机上安装、调整方便。顶板5在弯曲时与凸模2将板料夹紧，并且背压力可以根据需要调节大小，始终能对工件底部施加较大的反顶压力，能使工件底部保持平整，能有效地防止弯曲件的滑移，由于弯曲结束时制件能得到可靠的校正，因而大大地减小了制件的回弹量。(3)模具的工作过程工作时，先将板料放在固定板4中，上模下行，凸模2与顶板5将板料夹紧，凸模2与凹模3对板料进行弯曲直至顶板与凹模垫板6接触，并对弯曲件：施加了校正力。弯曲结束后顶板可将弯曲件顶出凹模。4弯曲工艺计算4.1弯曲件展开长度计算(1)无圆角半径(较小)的弯曲件(r<0．5t)根据毛坯与制件等体积法计算。(2)有圆角半径(较大)的弯曲件(r>0．5t)根据中性层长度不变原理计算。因为r＝2.5>0.5=0.5×2＝lmm，属于有圆角半径(较大)的弯曲件。所以弯曲件的展开长度按直边区与圆角区分段进行计算。视直边区在弯曲前后长度不变，圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算。①变形区中性层曲率半径＝r+kt=2.5+0.38×2＝3.26(mm)②毛坯尺寸(中性层长度)Lz＝∑l-∑A其中A=（中性层圆角部分的长度）A=(mm)该零件的展开长度为Lz＝15.5×2+23+5.1182×264.24(mm)以上各式中—中性层曲率半径，mm；k—中性层位系数，查表得k=0．38r—弯曲内弯曲半径，mm；t—弯曲件材料厚度，mm；Lz—弯曲件的展开长度，mm；α—弯曲中心角，(°)—弯角，(°)4.2弯曲件回弹值的计算(1)小变形程度(r／t≥10)时的回弹值小变形程度，回弹大，先计算凸模圆角半径,再计算凸模角度。①凸模工作部分的圆角半径。rt=②凸模角度。(2)大变形程度(r／t＜5)时的回弹值大变形程度，圆角半径回弹小，不必计算,计算凸模角度。①a为90°时。a.查表得到△a90的值b．计算凸模中心角。②a不为90时。a．查表得到△a90的值b．计算回弹角。c.计算凸模中心角。各式中E─弯曲件材料的弹性模量，MPa-弯曲件材料的屈服极限，MPa——凸模的圆角半径，mm；r-弯曲件的圆角半径，mm；t弯曲件材料的厚度，mm；at凸模的圆角部分的中心角，(°)a—弯曲件的中心角，(°)；一弯曲件的弯角，(°)(3)校正弯曲时的回弹值a，查表得到△a90的值b．计算回弹角c，将回弹角进行修正d．计算凸模中心角，式中——校正弯曲时的回弹角；K——修正系数，可查表得到。(4)工件回弹问题的解决当工件精度要求不高或校正弯曲时，生产中常采取调整凸凹模间隙的方法解决工件回弹问题。设计弯曲模结构时，把凹模做成可调式。4.3弯曲力的计算(1)U形件自由弯曲的弯曲力(2)U形件接触弯曲的弯曲力(3)校正弯曲的弯曲力(无论工件形状如何)4.4冲压力的总和(1)无压料时的弯曲(2)有压料时的弯曲(3)校正弯曲时校正弯曲力最大是在压力机工作到下死点的位置，且校正力远远大于自由弯曲力(或接触弯曲力)，而在弯曲工作过程中，二者又不是同时存在，因此，只计算校正力。即=32×40×100(N)＝128(kN)4.5初选压力机(1)公称压力的选择选择压力机时，要根据模具结构来确定，当施力行程较大时(50％～60％)即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50％～60％。校正弯曲时，更要使额定压力有足够的富余，一般压力机的公称压力要大于校正弯曲力的1．5～2倍，在本例中取了1.8倍即公称压力P0=1.8×128＝230.4(kN)初选压力机的公称压力为250kN，即J23—25型压力机。J23—25型压力机的滑块行程为75mm，大于工件高度的两倍，满足电极板弯曲时的冲压行程。即S>2H175＞220J23—25型压力机的最大闭合高度为260mm，连杆调节量为55mm，故最小闭合高度为205mm。③模具的闭合高度是指压力机滑块在下止点位置时，模具上模座上平面至下模座下平面之间的距离。它与压力机的配合应该遵守下列关系如果压力机上不设置垫板，本例所设计的模具闭合高度H在215～255mm之间。加上垫板，模具闭合高度H将减小。式中：HMAX—压力机的最大闭合高度，mmHMIN—压力机的最小闭合高度，mm：H——模具的闭合高度，mm；Hd——压力机垫板厚度，mm。(5)工作台面尺寸压力机工作台尺寸应大于下模周界50～70mm。J23—25型压力机的工作台尺寸．(前后X左右)为370mm×560mm。设计时模具的下模座(宽X长)不要超过370mm×560mm。(6)模柄孔尺寸直径X深度为Ø40mm×60mm

5弯曲模零件设计计算5.1弯曲模工作部分尺寸计算(1)凸模圆角半径①当弯曲件r>10时，凸模圆角半径rt为②当弯曲件r较小时，凸模圆角半径为此工件的弯曲圆角半径较小但不小于工件材料所允许的最小弯曲半径,故凸模圆角半径rI可取弯曲件的内弯曲半径r＝2.5mm。(2)凹模圆角半径凹模圆角半径不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。此件两边弯曲高度相同，属于对称弯曲，凹模两边圆角半径r，应取大小一致。凹模圆角半径ra一般按材料厚度t来选取。该工件厚度t＝2.5mm，故凹模圆角半径r=2t=2x2=4（mm）(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模深度，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。一般情况下，U形弯曲模凹模：I作部分深度可查相关设计资料即能满足弯曲件的要求。此弯曲伺：直边高度为20mm，板厚2mm，查《冲压工艺与模具设计》得凹模工作部分深度ha＝20mm。(4)凸凹模间隙弯曲模的凸凹模间隙是指单边间隙Z／2。①一般情况下，Z／2=t+△1+Ct②工件精度要求较高时，Z／2=t，以上各式中C——间隙系数，可查表得；△1——材料厚度的正偏差，mm。由于设计·模具结构时把凹模设计为可调式，故也可将模具的凸凹模间隙值初选为材料厚度。(5)凸凹模横向尺寸及公差①工件标注外形尺寸时，以凹模为基准。②工件标注内形尺寸时，以凸模为基准。依据产品零件图得知工件标注内形尺寸，故设计凸凹模时应以凸模为设计基准，间隙取在凹模上。

6弯曲模其他零件的设计和选用(1)弹顶器弹顶器采用聚氨酯橡胶做弹性元件，弹性元件的高度按凸模工件进入凹模深度5倍的值选取，弹顶器如图6-1所示。图3弹顶器顶杆2-下模座3-上托板4-橡胶5-螺杆6-下垫板7-螺母(2)定位定位采用毛坯外形定位。6.1弯曲模闭合高度的设计计算弯曲模闭合高度是指冲床运行到下死点时模具工作状态的高度。故模具闭合高度为H＝Hs+Hg+Ha+Hd+Hx+Y＝35+25+30+15+40+25＝180(mm)式中H——模具闭合高度，mm；HS——上模座厚度，mm；HG——凸模固定板厚度，mm；HA——凹模厚度，mm；HD——垫板厚度，mm；HX——下模座厚度，mm；Y——安全距离，mm，一般取20～25mm6.2弯曲模在压力机上的安装根据弯曲模的闭合高度，下模座的平面尺寸及所选压力机的额定压力，确定要安装的设备，模具安装时，先安装上模，把上模固定好，根据上模的安装位置，调整下模与上模的间隙，间隙调整好后，把下模预紧，经冲床空运行无问题，停机后，把下模紧固好，再进行试模。6.3压力机的选定压力机的工作行程需要考虑工件的成形和方便取件。压力机的类型选择，主要根据冲压性质，生产批量大小，制件的几何形状尺寸，精度要求以及安全操作因素来确定。本设计的制件属于大批量，精度中等，外形轮廓一般但是需要压边装置，保证压力的可靠性以及制件的精度。因此，工作行程根据拉深力的计算结果和工件的高度，选择压力机：根据弯曲力的汁算选压力机型号为J23—25。7弯曲模装配图的绘制7.1模具总装图7.2模具的工作过程工作时，先将板料放在固定板中，上模下行，凸模与顶板将板料夹紧，凸模与凹模对板料进行弯曲直至顶板与凹模垫板接触对弯曲件：施加了校正力。弯曲结束后顶板可将弯曲件顶出凹模。图4装配图8工作零件的加工工艺8.1加工工艺卡机械加工工艺过程卡1零件号零件名称00-05凸模工序号工序名称设备夹具刀具量具工时名称型号名称规格名称规格名称规格01下料：70㎜×60㎜×60㎜锯床直尺02粗铣：铣六面,互为直角,留单边余量0.5铣床虎钳标准面铣刀游标卡尺03磨削：磨六面,互为垂直,留单边余量0.3磨床磁力夹具、虎钳砂轮游标卡尺04钳工：划线,按位置加工孔,并攻螺纹钻床虎钳钻刀、铰刀、攻丝刀高度尺、游标卡尺05热处理：按热处理工艺,淬火回火达到58～62HRC电热炉火钳机械加工工序卡2工序名称粗铣工序号02零件名称凸模零件号00-07零件重量同时加工零件数1材料毛坯牌号硬度型号重量Cr12MOV设备夹具名称辅助工具名称型号铣床虎钳游标卡尺安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度走刀次数切削深度进给量主轴转速切削速度基本工时一次1铣上平面φ75面铣刀游标卡尺0.521200㎜/min800r/min一次1铣下平面φ75面铣刀游标卡尺0.521200㎜/min800r/min结束语本课程设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论联系实践的训练。它在我们的学习中占有重要的地位。通过这次毕业设计使我再复习老知识的同时学到了许多新知识，对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解，使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题，如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料，保证工件的经济性，加工工艺的合理性。在设计的过程中通过冲压手册、模具制造简明手册、模具标准应用手册等队要设计的问题进行查询，我了解了通过更多的途径去了解我要做的设计，使设计更具合理性。也使我学会了设计过程中对资料的查询和运用。通过