LED道路照明路灯灯杆托板弯曲模设计毕业设计.doc

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1、江苏城市职业学院毕业论文LED道路照明路灯灯杆托板弯曲模设计 作 者： 学 号：100701350624 班 级：10模具 指导教师： 江苏城市职业学院二一三年四月江苏城市职业学院高职毕业论文LED道路照明路灯灯杆托板 作 者 陈传峰 指导教师 王 玲 学科级别 高职专科 培养院系 机电工程系 学科专业 模具设计与制造 学科类别 工 学 答辩委员会主席 评阅人 二一三年四月 摘 要现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备，冷冲模是广泛运用的模具之一，种类包括冲孔模，落料模，弯曲模，拉伸模等，近年来冷冲模的应用越来越广泛。冷冲压具有成本低，产品质量稳定，能加工多种性能，

2、状态的零件。本次设计为LED道路照明路灯灯杆托板弯曲模设计。根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，即该工件需要单工序模来完成。然后通过工艺设计计算，确定排样方式。计算冲裁力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计、选用零部件，其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计或选取，对模具主要零件的加工工艺规程进行编制，对压力机进行校核，绘制模具总装图，及零件图，最终完成模具设计。关键词：冲压、模具、凸模、凹模、装配图。 目 录绪论011设计课题02一工艺过程的制定031

3、.1 制件的工艺性分析031.2冲压件的形状和尺寸应满足的要求031.3冲压件的精度与断面粗糙度031.4材料的冲压性能分析031.5冲压工艺方案的分析与制定04二.设计工艺计算052.1弯曲件展开尺寸计算052.2冲压力的计算062.3初选冲压设备062.4弯曲回弹值的计算07三.模具工作零件设计083.1凸模与凹模的圆角半径083.2弯曲模凸模和凹模的间隙083.3凸凹模刃口尺寸的计算093.4凹模的外形尺寸计算103.5凸模长度计算10四、模具其他零件的设计114.1凸模固定板外形尺寸确定114.2内托板外形尺寸确定114.3定位销钉114.4模柄114.5紧固螺钉114.6弹料钉114

4、.7卸料螺钉124.8螺栓124.9防转销钉124.10导柱124.11导套124.12橡胶板124.13上下模座的设计12五、压力机相关尺寸的校核13六、模具结构设计146.1凹模板146.2凸模固定板156.3内托板166.4凸模16七、工艺过程卡的编制177.1凹模177.2凸模1873凸模固定板197.4内托板20八装配图21九、小结23参考文献24作者简介25绪 论 模具做为高效率生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有

5、很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、模具使用寿命，还可以提高产品经济效益。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。本次设计了一套弯曲模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，通过冲压力、顶件力、卸料力和弯曲力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计模具类型后将模具的各工作零部件设计过

6、程表达出来。在设计说明书的第一部分，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行弯曲工艺力的计算和弯曲模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后为主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具零件图的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。1设计课题 设计模具名称：弯曲模设计工件名称：LED道路照明路灯灯杆托板材料：Q235 材厚3mm零件图：一.工艺过程的制定1.1 制件的工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。一般情况下对弯曲件的工艺性影响最大的是制件

7、的结构形状，精度要求，形位公差及技术要求。良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工艺数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单。通常对工件的工艺影响最大的是几何形状尺寸和工艺要求。1.2冲压件的形状和尺寸应满足的要求a）冲压件的形状应尽可能简单，对称，避免形状复杂的曲线，本次设计的工件形状简单，结构对称，没有复杂曲线，故符和此形状方面的要求。b）冲压件内外形转角处要尽量避免尖角，而以圆弧过度，以便于模具加工，减少热处理和冲压时候的开裂，减少冲压时候尖角处的崩刃和过快磨损。本次设计工件无尖角，便于模具的加工，减少了尖角处的崩刃和磨损，故冲压件的尺寸满足要求。c）冲压件的凸出悬臂和凹槽宽度不

8、宜太大，以免凸模折断，而本次设计的工件无凸出悬臂。d）在进行直角弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的弯矩，将无法保证弯曲件的直边平直。所以必须使弯曲件的直边高度H2t，制件的直边高度达到了54mm，满足要求。1.3冲压件的精度与断面粗糙度该制件未注尺寸公差按GB/T1804-M级、未注形位公差按GB/T1184-K级计算。由于要求产品表面平整无刮痕，可取粗糙度值Ra=12.550，最高Ra=6.3。1.4材料的冲压性能分析 材料为Q235，为普通碳素钢，其主要性能为：s=235MPa,b=400Mpa，=360MPa，延伸率为30%，强度不高，塑性良好，冲压工艺性好，适合进行

9、冲压加工。1.5冲压工艺方案的分析与制定该产品包括，落料、冲孔、弯曲三个工序，可有以下三种工艺方案：方案一:先落料，后冲孔，再弯曲，采用单工序模生产。方案二:落料-冲孔复合冲压，再弯曲，采用复合模生产。方案三：连续模。分析:方案一模具结构简单，需三道工序三副模具，难以满足大批量生产，但适合小批量生产，制造简单。方案二只需两副模具，冲压件的形状精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高，但结构复杂成本高。尽管模具数量较方案二多，但由于零件的几何形状简单对称，成本低模具制造并不困难，又小批量生产。方案三模具制造比较麻烦，产品精度不易保证，模具加工成本较高，维修不便。通过对上述两种方案的分析比较，故采用单

10、工序模生产。本人设计弯曲模。二.设计工艺计算2.1弯曲件展开尺寸计算根据文献，按零件的内弯曲半径r=0.5mm0.5t=1.5mm的弯曲件计算方法进行计算。将弯曲件分为如图3段将工件尺寸分为如上图的尺寸，a，b, c,确定各个尺寸的大小a=294mm b=29.87 c=54mm t=3则由计算公式可计算出弯曲件的展开尺寸。 弯曲件的展开尺寸：L= a+2 b+2c+t L=294+2*29.87+2*54+3=464.74mm式中：L为坯料展开总长度；t为材料厚度；零件名称材料 材料厚度 生产批量LED道路照明灯灯杆托板Q2353mm小批量2.2冲压力的计算 由于弯曲力受到材料的力学性能，零

11、件形状与尺寸，板料厚度，弯曲方式，模具结构形状与尺寸，模具间隙和模具工件表面质量等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确计算。因此，在生产中均采用经验公式估算弯曲力。由于设计的工件是四角弯曲零件且弯曲直边为90度，工件的弯曲半径也较小，故采用校正弯曲力的计算公式：即 F校 = A * P = 359.73 * 45 * 60 = 971.271KN式中：A为校正部分投影面积； P为单位面积校正力,查表3-1 得P=60最终弯曲力的值为：F校= 971.271KN对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力FD大得多，故顶件力FD可以忽略，即： F压力机(1.21.3) F校2.3初选冲压设备缺定压

12、力机的额定压力不仅要考虑能完成弯曲加工，而且要注意防止压力机过载。由于前述计算所得的弯曲力均为弯曲过程中可能出现的最大弯曲力数值，即短时间内出现的峰值，如果压力机的额定压力等于或略大于该计算值，并不能保证在整个弯曲过程中压力机不过载。因此，在确定压力机的压力时，应预留出较大的安全范围。对于校正弯曲时，由上述计算可知，总的冲压工艺压力F总为： F总=971.271KN一般情况下，压力机的公称压力应大于或等于校正弯曲力的(1.21.3)倍，可以取压力机的压力位F压机1.3 F校代入数据得： F压机1263KN查表9-3初选压力机J23-160，其主要技术参数为： 公称压力：1600KN 滑块行程：

13、160mm 滑块行程次数：40/min 最大闭合高度：450mm闭合高度调节量：130mm工作台尺寸：1120mm 710mm模柄孔尺寸：床身最大倾角：2.4弯曲回弹值的计算 由于相对弯曲半径r=0.17mm，属于极小变形程度，圆角回弹值小，不必计算，且制件精度要求不高，制件卸载后可以符合精度要求。三.模具工作零件设计 3.1凸模与凹模的圆角半径 1、凸模圆角半径 弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模角半径r p可取弯曲件的内弯曲半径r，但不能小于允许的最小弯曲半径。如果r/t值小于最小相对弯曲半径，应先弯成较大的圆角半径，然后再用整形工序达到要求的圆角半径。当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大

14、且精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。 由于该制件的相对弯曲半径r/t较小，故凸模圆角半径rp可取弯曲件的内弯曲半径r=0.5mm。 2、凹模圆角半径 凹模圆角半径rd的大小直接影响坯料的弯曲成形。凹模的圆角半径rd不能过小，否则弯曲时坯料拉人凹模的阻力大，厚度易拉薄，擦伤工件表面，同时年增加弯曲力进而影响模具的使用寿命。rd太大，会影响毛坯定位的准确性。由于该制件的相对弯曲半径r/t较小，并且该弯曲件是四角弯曲，故凹模圆角半径rd可取弯曲件的内弯曲半径r=0.5mm。3.2弯曲模凸模和凹模的间隙 弯曲四角形时，必须选择适当的凸、凹模间隙。间隙过大则回弹量大，工件的形状和尺寸误差增

15、大。间隙过小，使弯曲力增大，直边壁厚变薄，增大摩擦，容易擦伤工件表面，加速凹模的磨损，降低凹模的使用寿命。同时考虑到下列因素的影响：弯曲件宽度较大时，受模具制造和装配误差的影响，将加大间隙的不均匀程度，因此间隙应取大些。宽度较小时间隙值可以取小些，硬材料则应取大些，弯曲件相对弯曲半径r/t较小时可以取大些。此外还应考虑弯曲尺寸精度和板料厚度偏差的影响。综上所述，查阅文献，对于尺寸精度要求一般的弯曲件，板料为黑色金属时，单边间隙Z可按下式计算： Z=tmax+ct 式中 Z为弯曲凹、凸模的单面间隙，mm； tmax为材料最大厚度，3mm； C为间隙系数。查阅文献，取间隙系数C=0.05将各个数据

16、代入式中，得： Z=3+0.053=3.15 mm3.3凸凹模刃口尺寸的计算 由于本次设计的弯曲模具采用的是单工序模具，其中要确定的主要尺寸有凸模尺寸，凹模的尺寸。 该弯曲件凸、凹模横向尺寸的决定；该弯曲件的300是标注为外形尺寸的；所以凹模为基准件，先确定凹模尺寸，然后再决定凸模尺寸。由上计算可知凸凹模的单边间隙值为3.15mm所以： Ld=300mm Lp=300-3.152=293.7mm3.4凹模的外形尺寸计算(1)材料Cr12MoV 淬硬性HRC60-64(2)凹模厚度H:H= kb (h15mm) 查表226得 k=0.18( 其中 b为凹模刃口的最大尺寸；K为系数，考虑板料厚度影

17、响)取H=85mm(2)凹模壁厚C：C=(1.52)H (3040)=1.585=128mm(3)凹模宽度B: B=45+2128=301mm 即圆整取B=300mm(4)凹模长度A:A=300+2128=556mm 即圆整取A=600mm凹模的外形尺寸600mm300mm85mm3.5凸模长度计算材料Cr12MoV 淬硬性HRC60-64凸模长度计算: =57+30=87mmH内内托板的厚度18mm ;凸模固定板的厚度50mm ;H橡胶橡胶长度选取100mm ;凸模凹模结构形式及固定形式: 凸模:整体式，销钉定位，螺钉紧固。凹模:整体式，销钉定位，螺钉紧固。四、模具其他零件的设计4.1凸模固

18、定板外形尺寸确定 材料：45钢 ， =(0.6-0.8) =0.685=51 mm圆整后得，=50 mm尺寸为：600mm300mm50mm（凸模固定板与凸模通过销钉定位螺丝紧固来固定）4.2内托板外形尺寸确定材料：45钢，根据凹模的尺寸得出H内的厚度为18mm 尺寸为：300mm45mm18mm4.3固定销钉材料：45钢 6-mm外形尺寸: dL=6mm100mm4.4模柄 凸缘模柄mm-90mm 加防转销4.5紧固螺钉 14-M10 dL=10mm55mm4.6弹料钉 2- dL=6mm13mm4.7卸料螺钉 4-M10 dL=10mm90mm4.8螺栓 M10170mm4.9防转销钉 1

19、-mm4.10导柱 20mm130mm 材料20钢的C型导柱 淬硬性HRC58-62导柱与导套采用间隙配合H7/h6导柱与导套一般采用过盈配合H7/r6分别压入上下模中4.11导套孔20mm85mm 直接在凹模上线切割成型4.12橡胶 厚度取100mm4.13上下模座的设计由于工件较大不好选用标准模架，因此采用内导柱形式模架，由凹模尺寸600mm300mm85mm，可知上下模座的尺寸为：680mm300mm40mm 五、压力机相关尺寸的校核冲压模的总体结构尺寸必须与所用的压力机相适合，模具的总体平面尺寸应该与压力机工作台尺寸相适应，模具的封闭高度与压力机的装模高度相适应。模具闭合高度为：H=4

20、0+50+30+85+40=245mm 压力机的最大闭合高度：Hmax=450mm ；最小闭合高度：Hmin=160mm 即 170mm 245mm445mm模具的闭合高度在压力机的最大与最小装模高度之间,所以该压力机满足冲压要求。六、模具结构设计6.1凹模板 材质：Cr12Mov 规格:600mm300mm85mmA: 4-20导套孔直单+0.005 B：6-M10 螺纹孔, 钻、攻C：6-6 定位孔直单+0.005 D：2-10 固定销孔直单+0.005E：1-6 穿丝孔、钻F : 凹模孔，正寸直割6.2凸模固定板 材质：45 规格:600mm300mm50mmA: 4-20 导柱孔直单+

21、0.005 B：6-M10 螺纹孔 ,钻、攻 C：4-10 固定销孔直单+0.005D : 2-10 螺丝过孔、沉头孔,钻 6.3 内托板材质：45 规格:300mm45mm18mmA:4-M10 螺纹孔， 钻、攻 6.4凸模 材质：Cr12Mov 固定方式：销钉定位，螺丝紧固 A：2-M10 螺纹孔， 钻、攻B: 2-10 固定销孔直单+0.005C：2-8 弹料钉过孔、沉头孔，钻D:凸模正寸直割 七、工艺过程卡的编制7.1凹模序号工序名称工序主要内容1备料锯床下料215425mm2锻造620mm320mm87mm3热处理球化退火=207-255HBS4立铣铣六方，四周见光，厚度留0.5mm

22、5平面磨磨上、下两面（或六面）对906钳工划线，钻穿丝孔，钻、攻螺纹孔7热处理淬火、回火，硬度60-62HRC8平面磨磨六面（或两面）厚度达尺寸，对909线切割线割导柱、定位销、固定销孔凹模孔至要求尺寸10钳工研磨、检验7.2凸模序号工序名称工序主要内容1备料锯床下料95190mm2锻造370mm50mm90mm3热处理球化退火=207-255HBS4立铣铣六方，四周见光，厚度留0.5mm5平面磨磨上、下两面（或六面）对906钳工划线，钻、攻螺纹孔以及钻弹料钉孔7热处理淬火、回火，硬度60-62HRC8平面磨磨六面（或两面）厚度达尺寸，对909线切割线割外形至要求尺寸 10钳工研磨、检验73凸

23、模固定板序号工序名称工序主要内容1备料锯床下料180355mm2锻造620mm320mm52mm3立铣铣六方，四周见光，厚度留0.5mm4钳工划线，钻螺丝过孔沉头孔5平面磨磨六面（或两面）厚度达尺寸，对906线切割线割导柱、定位销、固定销孔至要求尺寸7钳工研磨、检验7.4内托板序号工序名称工序主要内容1备料锯床下料55105mm2锻造320mm55mm20mm3立铣铣六方，四周见光，厚度留0.5mm4钳工划线，钻、攻螺纹孔5平面磨磨六面（或两面）厚度达尺寸，对906钳工研磨、检验八装配图序号名称材料数量备注1模柄A312上模座铸铁13螺钉4524销钉4525凸模Cr12MoV1淬火处理6定位销

24、4567销钉4528下模座铸铁19卸料螺钉A3410橡胶111防转销45112螺钉45613固定板45114弹料钉45215导柱202渗碳，淬火16内托板45117凹模板Cr12MoV1淬火处理18垫板45119螺栓451九、小结本次设计，各项要求均比较严格，为了能更加好的完成设计任务，我从图书馆和网上查阅了大量的冷冲模设计资料。这为我在后来设计阶段省下了不少宝贵的时间。除了对知识的查阅，我还翻出了大学三年来所学的重点专业知识，重新系统的去学习和撑握，为设计做准备。尽管做了很好的准备，但在设计过程中却暴露了基础知识不扎实。对许多专业知识还不能自如的运用，对许多概念上的知识、专业术语含糊不清，做

25、不到深刻理解。模具设计中许多问题的解决都是通过从实践所得的数据来确定、并适当的做出选择，如：冲压间隙的确定等。本次设计的工作量很多，特别对图线的要求。绘图成了快速完成设计的最大障碍，绘图软件主要用CAD。这是我们大一所学的知识，因为环境等因素的制约，想提高绘图技巧是我必须要完成的任务。在这次设计中，我受益匪浅！首先，它让我知道了什么叫一丝不苟，为什么要一丝不苟。在一次次的计算，绘图的修改中，我认识到了认真的力量，多次的绘图修改让我明白了没有踏踏实实的工作，不会有最后的成功。再就是，它让我知道了什么叫态度决定一切！倘若有一个良好的工作心态和态度，那么你就成功了一半。设计已经结束，但是在设计中我学到的东西将使我受益终身！ 参考文献书名 出版社 主编冲压手册 机械工业出版社 王孝培互换性与测量技术 机械工业出版社 周文玲冷冲压工艺与模具设计 电子科技大学出版社 陈传胜 模具制造与工艺设备 机械工业出版社 孙凤勤模具制造技术 清华大学、北京交通大学 林承全机械制图 机械工业出版社 王谟金模具材料及表面处理 机械工业出版社 吴兆祥机械加工技术 机械工业出版社 刘本锁