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1、江苏信息职业技术学院毕业设计设计课题：U形弯曲件的冲压模设计全套CAD图纸，联系153893706系 别: 机电工程系 专 业: 模具设计与制造/理化测试与质量检测班 级: 模具/质检061 姓 名: 学 号: 指导老师: 完成时间: 2009-12-01 毕业设计任务书姓名： 学号：0602224113 班级：模具/质检061一、 设计课题 U形弯曲件的冲压模具设计二、 零件图及技术要求三、任务要求1.完成制件工艺性分析，确定制件成形工艺方案。2.完成模具装配图设计，绘制模具总装图。3.完成模具零件图设计，绘制模具零件图。4.撰写毕业设计说明书。 指导教师： 江苏信息职业技术学院 机电工程系
2、模具教研室 2009年12月01号目 录前 言一、冲压件的工艺性分析11.U形弯曲件工作图12.零件原材料及工艺性分析23冲压件的尺寸精度分析2二 、确定工艺方案及模具结构形式2三、模具设计计算21.计算条料宽度及确定步距22.排样33.U形弯曲件回弹量的确定44.减小和控制回弹的措施 45.计算总压力 4 1）弯曲力52）冲压总压力5冲压力5 卸料力5推料力5总压力66.确定压力中心6 7.冲模刃口尺寸及公差的计算61）查表确定初始间隙62）计算凸，凹模制造公差63）代入公式计算各尺寸6四、确定主要零件结构尺寸81.由排样图确定凹模型孔位置82.确定凹模外形尺寸83.选则典型组合9五、冲裁弯
3、曲模主要工作零件的加工9六、模具装配工艺101.模柄的装配102.导柱和导套的装配111）导柱的装配112）导套的装配113.凸（凹）模的装配11七、冲压机的选择12设计总结13答谢辞14参考文献15前 言冷冲压工艺是一种生产效率很高的、少切削或无切削的先进加工方法，在经济和技术方面都具有很多的优点。它操作简便，便于实现机械化和自动化，适合于较大批量零件的生产，其制品一般都不需作进一步的机械加工，尺寸精度和互换性也都比较好。所以，它在航空、汽车、拖拉机、电机电器、精密仪器仪表等工业中占有十分重要的地位。据相关统计资料介绍，仅汽车制造业就约有60%75%的零件是采用冷冲压加工工艺制成的。若按劳动
4、量估算，冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业总劳动量的25%30%。在电机及仪器仪表生产中，也有60%70%的零件是采用冷冲压工艺来完成的。此外，随着加强国防建设的需要和人们物质生活水平的提高，在诸如家电。电子元器件和兵器领域内，冷冲压加工量也占有相当大的比例。可见，支持和促进冷冲压加工技术，对发展国民经济和加速工业化建设，具有十分重要的意义。国内的模具工业虽起步较晚，但在过去的十多年中也取得了一些进步。例如冲压模具方面，国内设计制造的部分轿车覆盖件模、空调器散热片级进模、电机定转子双回转叠片高精度硬质合金级进模、集成电路引线框架多工位级进模，以及带自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、扭斜和安全
5、保护的功能的精密多功能模，都已达到较高的水平。但从总体上看，我国与工业发达国家相比仍有较大差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率尚待提高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别是在大型、精密、复杂和长寿命模具上，一方面技术差距明显；另一方面产能也不能满足国内的需要，因而仍需大量从国外进口。所以，为变这种被动状态，尽快适应社会主义工业化建设对冷冲压工艺生产水平提高的需要，全方位大力做好模具基础、研发和推广工作，是至关重要的。我国的工业经济，已进入大批量规模经济和小批量多品种经济并行的时期，两者对模具存在趋同的依赖性。产品销售不畅时期，企业必
6、然会想法设法开发新产品，也同样会对模具带来强劲的需求。这说明，模具市场的总体趋势将是一直平稳向上的。有人说，模具工业是永不衰退的工业，也正是基于这样的分析。另外，从另一角度看，两者对模具结构的要求是各不相同的，大批量生产用的模具应着眼于高效率和长寿命，而小批量生产用的模具则应着眼于结构简单、制模快速和成本低廉。一、冲压件的工艺性分析1.U形弯曲件工作图20钢结构特点正火规范淬火规范工件结构形状弯曲特点20钢的20是指含碳量，含碳量为0.2%，属于低碳钢。该钢属于优质低碳碳素钢，冷挤压、深淡淬硬钢。该钢强度低，韧性、塑性和焊接性均好。抗拉强度为253-500MPa，伸长率24%。温度920950
7、，出炉空冷。硬度131156HBS温度91010，10%NaCl盐水冷却。冲压件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90清角改为R0.5的圆角。1.如图1示例的最小相对弯曲半径为 r/t=0.6/1=0.6,查教材P表3-1得 r=0.5 t0.6t,r=tr=0.6t。工件中R0.6处的弯曲线只要与材 料纹向平行，则该件最小圆角半径 可以不采取任何措施即可弯曲。2.弯曲件的直边高度为4mm2t=2mm满足高度要求3.工件上的孔远离弯曲变性区结论:1. 具有良好的可冲压性能。2. 具有足够的塑性，较低的屈服极限和较高的弹性模量。图1：U形弯曲件零件图2零件原材料及工艺性分析
8、3冲压件的尺寸精度分析零件图上所有尺寸均未标注公差，但零件图上要求未注公差按IT12级处理。经查公差表(公差尺寸等级的选用见手册P)。其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）：，各尺寸公差为：32，30.5，20，4，12, R3，1.8，4.6，7。结论：综上所述，该零件可采用冲压机加工。二 、确定工艺方案及模具结构形式经分析，工件尺寸精度要求不高，形状不大，虽图纸上没要求大量生产,但工件可以大量生产，根据材料不厚（1mm）的特点，为保证孔位精度，冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，采取利用侧刃与导正钉进行定位、弹性卸料装置、自然漏料方式的级进冲压模结构形式。三、模具设计
9、计算1.计算条料宽度及确定步距弯曲件毛坯宽度计算t=1mm r=0.6r0.5tL=L+L+L+ =0.6 k=0.38=23+3+3+30.5mm式中：L-弯曲件毛坯长度，mmL、L、L-弯曲件直边长度,mm-弯曲中心角 , mmr弯曲件内圆角半径, mmk中性层偏移量系数, mmt弯曲件材料厚度，mm查有关表确定搭边值。根据零件自身形状特点，两工件间按矩形取搭边值b=4,侧边按矩形取搭边值a=2。级进模进料步距为36mm。条料宽度按相应的公式计算： B=(L+2a) 查表 =0.4B=(30.5+22) =34.5画出排样图，图32.排样采用级进模冲压的条料排样方案之一 图2：方案一如图所
10、示。它采用中间载体送料运行，成形双侧刃定距（侧刃兼冲出制件的弯曲部分），人工送料，在普通压力机上进行冲压生产。排样设有6个工位：工位1，成形侧刃定距并冲去余料，冲中间的圆孔；工位2，冲去中间狭槽；工位3，冲另一端成形侧刃定距并冲去余料；工位4，压弯；工位5，中间载体切断。条料排样方案之二：图3：方案二如图所示，设有7个工位。工位1，冲一个3mm导正销孔，成形侧刃定距并冲去余料；工位2，冲中间的圆孔；工位3，冲去中间狭槽；工位4，冲另一端成形侧刃定距并冲去余料，冲狭槽；工位5，冲狭槽；工位6，压弯；工位7，中间载体切断。两种排样方案相比，后者工位数虽增多了，但增加的是为了设置导正销而冲导正孔工位
11、。条料的排样上设置导正销孔，在模具上增加导正销精确校正定距，目的是克服送料步距的累计误差，能采用自动送料机构进行送料。设置多工位的另一个原因是由于模具结构位置的需要。综上所述可以考虑方案二。3.U形弯曲件回弹量的确定 因为r/t=0.6/1=0.658,所以由教材P表3-9差得：单边回弹值为1130，取值为=1。由=-，则凸模角为=-=90-1=89，凸模半径为r=r=0.6mm凸模尺寸的标注如图4所示 4.减小和控制回弹的措施 图4 ：凸模尺寸弯曲件的回弹是不可避免的，但可以通过适当的途径减小和控制回弹，使弯曲件的形状和尺寸精度满足设计要求。 根据弯曲件回弹的趋势和回弹量的大小，修正或调整凸
12、、凹模工作部分的形状和尺寸，使弯曲件成形后的回弹量得到补偿。于20号钢的弯曲，可在凸模或凹模上作出相应的斜度，如图4凸模的斜度，工作状态如图5所示，增大变形区材料的拉应力成分来减小回弹。5.计算总压力 1）弯曲力图5 增大拉应力减小回弹自由弯曲时弯曲力的经验计算公式 F= =2KN 图5：增大拉应力减小回弹 式中：F-弯曲力，KNb-弯曲线长度，mmt-弯曲件料厚，mmr-弯曲件圆角半径，mm-材料的抗拉强度极限，mm 查表教材附表1P得20号钢的抗拉强度极限为353500MP 取400MP2）冲压总压力F=F+F+F冲压力F=KLt=1.3287.12350131KN式中F-冲压力K-刃口磨
13、损、间隙波动、料厚变化的因素设置的安全系数，一般取1.3； L冲压周边总长，L=3.143+（36+7.252+32+4+42+）2+3.1412+（9+1.8）2+（6+4）2=287.12mm-查表教材附表1P得20号钢的抗剪强度为275392 取350 卸料力F=K F=0.04131=5.24KNK卸料力系数，其值为0.020.06。取0.04推料力K=KFn=0.041311 图6 ：冲裁方式=5.24KNF=F+F+F=131+5.24+5.24=141.48KN总压力F=F+F =2+141.48=143.48KN6.确定压力中心 根据=115.95mmy= 0.2364mm7.
14、冲模刃口尺寸及公差的计算1)查表确定初始间隙= 0.14mm1=0.14mm= 0.20mm1=0.20mmZ =0.20mm-0.14mm=0.06mm 2) 计算凸，凹模制造公差=0.4Z0.40.06mm=0.024mm = 0.6Z=0.60.06mm=0.036mm3) 代入公式计算各尺寸尺寸：32为落料磨后变大尺寸 =0.75mmA=(A-)=(320.750.25)=31.813mm A=( A -)=31.8130.14=31.673mm尺寸II：长度25处弯曲部分的展开长度为30.5落料磨后变大尺寸A=（A）=（30.50.750.25）mm=30.313mmA=( A)=(
15、30.3130.14) =30.173mm尺寸III：20为落料磨后变大尺寸A=（A）=（200.750.21）=19.843mmA=( A) =(19.8430.14) =19.703 mm尺寸IV:4为落料磨后变大尺寸A=（A）=（40.750.12）=3.843 mmA=（A）=（3.8430.14）=3.703 mm尺寸V：7为落料单边磨后变大尺寸A=（A）=（70.750.15）=6.888mmA= （A）=（6.888）=6.818mm尺寸VI：R3为落料磨后变大尺寸A=（A）=（30.750.1）=2.925mmA=（A）=（2.9250.14）=1.785mm尺寸VII：1.8
16、为落料磨后变小尺寸B=（B+）=（1.8+0.750.1）=1.875mmB=（B+）=（1.875+0.14）=2.015mm尺寸VIII：4.6为落料单边磨后变小尺寸B=（B+）=（4.6+0.750.3）=4.825mmB=（B+）=（4.825+）=4.895mm尺寸IX:12为冲孔磨后变小尺寸b=（b+）=（12+0.750.18）=12.135mmb=（b+）=（12.135+0.14）=12.275mm 四、确定主要零件结构尺寸凹模外形尺寸的确定1.由排样图确定凹模型孔位置凹模型孔位置如图3所示（在排样图上有两侧刃孔） 2.确定凹模外形尺寸在图3示例中，已计算出压力中心 外形尺寸
17、按下式计算：L=2（L+L）式中，L为压力中心到最远型孔的壁间距离。按照型孔的布置，凹模的外形尺寸L分别为： 平行于送料方向的凹模型孔最远壁间距离L=130mm垂直于送料方向的凹模型孔最远壁间距离L=20mm由教材P表2-9查得L为22mm平行于送料方向的凹模外形尺寸L=2（L+ L）=2（130+22）=304mm垂直于送料方向的凹模外形尺寸L=2(L+ L)=2(20+22)=84mm判断送料方向因为L=304mmL=84mm,所以为横向送料。3.选则典型组合由复合模弹压卸料、横向送料厚凹模而选择典型组合为315200GB/T2851.11900凹模外形尺寸为315mm200mm40mm。
18、五、冲裁弯曲模主要工作零件的加工该模具工作零件采用配做法加工，冲孔以凸模为基准件，落料以凹模为基准件。圆形小凸模以常规的车削、磨削加工为主，凹模工作型面以电火花线切割加工为主。图7所示为该模具的凹模，其加工工艺过程如下： 图7：凹模(材料:T10A) 技术要求：淬硬至5862HRC01 备料（材料T10A，棒料，备料时要考虑锻造时的烧损）02 锻造（锻成321 206 46 的坯料）03 热处理（退火）04 铣（刨）削 （铣或刨削六面成316201 41）05 磨削（磨削上、下两端面及相邻两侧基面，用90角尺测量相邻两面的垂直度）06 钳工加工（用平板和划线盘按图划线，并打洋冲眼，用12的钻头
19、钻4M14的螺纹预孔；用10的钻头钻6M12的螺纹预孔；用11.7mm的钻头钻2-12mm圆柱销孔的预孔；用9.7mm的钻头钻410圆柱销孔的预孔；正、反面孔口倒角；攻螺纹4-M14，6M12；铰孔2-12mm，410 mm。）07 铣削（点火花）（平口钳装夹工件；铣削侧刃型孔至尺寸。点火花加工难加工的型孔。）08 热处理 （工件淬硬至HRC5862HRC）09 平磨（磨上、下两端面及相邻两侧基面，用90角尺测量相邻两面的垂直度；退磁）10 线切割（按图编制线切割程序，切割凹模型孔形状，留单面研磨余量0.005mm）11 钳工加工（研光线切割面）12 检验六、模具装配工艺 模具装配是模具制造过
20、程的最后阶段，装配质量的好坏将影响模具的精度、寿命和各部分的功能。要制造出一副合格的模具，除了保证零件的加工精度外还必须做好装配工作。同时模具装配阶段的工作量比较大，又将影响模具的生产制造周期和生产成本。因此模具装配是模具制造中的重要环节。根据模具装配图样和技术要求，将模具的零部件按照一定工艺顺序进行配合、定位、连接与紧固，使之成为符合制品生产要求的模具，称为模具装配。其装配过程称为模具装配工艺过程。模具装配过程是按照模具技术要求和各零件间的相互关系，将合格的零件按一定的顺序连接固定为组件、部件，直至装配成合格的模具。它可以分为组件装配和总装配等。1.模柄的装配模柄是中、小型冲压模具用来装夹模
21、具与压力机滑块的连接件，它是装配在上模座板中。压入式模柄的装配 压入式模柄装配如图8所示，它与上模座孔采用H7/m6过渡配合并加销钉（或螺钉）防止转动，装配完后将端面在平面磨床上磨平。该模柄结构简单、 图8：模柄的装配安装方便、应用较广泛。2.导柱和导套的装配 1）导柱的装配 如图9.1所示，它与下模座孔采用H7/r6过渡配合。压入时要注意校正导柱对模座底面的垂直度。注意控制压到底面时留出（12）mm的间隙。 图9.1：压入导柱 a)装导套 b)压入导套l-压块；2-导柱；3-下模座 图9.2：导套的装配2）导套的装配 如图9.2所示，它与上模座孔采用H7/r6过渡配合。压入时是以下模座和导柱
22、来定位的，并用千分表检查导套压配部分的内外圆的同轴度，并使max值放在两导套中心连线的垂直位置上，减小对中心距的影响。达到要求时将导套部分压入上模座，然后取走下模座，继续把导套的压配部分全部压入。3.凸（凹）模的装配凸模（凹模）在固定板上的装配属于组装，是冲模装配中的主要工序，其质量直接影响到冲模的使用寿命和冲模的精度。装配关键在于凸、凹模的固定与间隙的控制。凸模、凹模的固定方法压入固定法 如图10.1和10.2所示，该方法将凸模直接压入到固定板的孔中，这是装配中应用最多的一种方法，两者的配合常采用H7/n6或H7/m6。装配后须端面磨平，以保证垂直度要求。压入时为了方便，要在凸模压入端上或固
23、定板孔入口处应设计有引导锥部分，长度为（35）mm即可。 图10.1：压入时检查 图10.2：铆翻固定法l-固定板；2-凸模；3-角度尺；4-平台七、冲压机的选择根据典型组合查表（教材附表2 ）P确定选用冲床的公称压力，应大于计算出的总压力P0=143.48(kN);最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm;工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可选用J23-250开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。图11：冲压机如上图所示设计总结模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。在完成大学四年
24、的课程学习和生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、模具设计等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了深入学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的练习。对于模具特别是冲压模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了新的突破。为具体的检验这四年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为U形弯曲件冲压模具。在此次的设计中，不仅可以把以前的知识巩固一下，而且还可以养成独立思考解决疑难的好习惯
25、。通过对U形弯曲件冲压模具的设计，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。对于冲压模具的各类零件：1.工件零件2.定位零件3.导向零件4.卸料、推料零件5.安装固定零件的设计，板类零件的加工工艺，主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。通过自己的努力，运用所学，查看书籍以及老师的指导，顺利完成了该模具的设计。由于水平有限，难免有纰漏。在设计中，遇到了一些困难：PRO-E软件操作不熟悉、专业知识模糊等。从中认识到了不足之处，我想在以后的学习或工作中一定会吸取此教训的。在设计中，总结了一些经验，并且对冲压模具流程有了一定的了
26、解，我认为冲压模具设计的一般步骤为：零件工艺分析、排样图的设计、模具的基本结构设计、生成装配图等。经过这次的毕业设计，我充分知道了理论和实际的差别以及联系。在书本上学的是理论，然而仅仅学理论，无法使自己的所学的到真正的发挥。同时也不知道自己对这门专业的掌握程度。所以，只有经过实践，利用自己所学的知识自己去设计一个有价值的东西或是有意义的实体。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过近半个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为四年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所
27、难免，希望各位老师批评指正。答谢辞本课题在选题及研究过程中得到王振华老师的悉心指导。王振华老师多次询问设计进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。在此一并感谢我的各科任课老师，谢谢他们对我的教诲！王南根老师博学多识，教学严谨求实，厚积薄发，为学院模具人才的培养工作做出了杰出的贡献；甘辉老师一丝不苟的作风，踏踏实实的精神，虽在一次模具设计大赛中给与精心指导却给以终生受益无穷之道；王晓晓老师教学风格独特，讲课透彻，循循善诱，不仅授我以学问，而且教我做人，给我留下了深刻的印象；赵春燕老师教学勤勤恳恳，细微入理，使我受益匪浅。感谢王南根老师、王振华老师、甘辉老师、王晓晓老师、赵春
28、燕老师对我的教育培养。他们细心指导我的学习，在此，我要向诸位老师深深鞠上一躬。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学（大学生模具设计大赛合作伙伴张兵）、朋友给与我的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！参考文献1冯炳尧,韩泰荣等.模具设计与制造简明手册.上海:科学技术出版社,2008.62韩森和主编.冷冲压工艺及模具设计制造.北京：高等教育出版社.2006.23姜明德等.公差配合与技术测量.湖南:湖南科学技术出版社,2006.7.4金大鹰.机械制图.北京:机械工业出版社,2001.7.5 陈炎嗣编著.多工位级进模设计与制造.北京:机械工业出版社,2001.7.6二代龙震工作室 编著 .冲压模具设计基础 .北京：电子工业出版社，2007.37周大隽 等编著.冲模结构设计要领与范例.北京:机械工业出版社,2005.11.
