U型件彎曲模設計（健雄）,彎曲,曲折,設計,健雄 中文題目：U型件彎曲模設計 畢業(yè)設計（論文）共 22 頁 圖紙共 4 張 完成日期 答辯日期 摘 要 本次設計的為U型彎曲模設計，經(jīng)過分析決定使用沖壓的方式進行設計，通過計算設計出U型件的合理尺寸以及沖裁力、卸料力等計算確定壓力機的型號。再通過分析計算設計出所需要的模具，以此模具將所需要的U型件生產(chǎn)出來。 關鍵詞：沖壓;沖孔;落料 Ⅰ 目 錄 前 言 1 1 沖壓工藝設計 2 1.1 產(chǎn)品的工藝分析 2 1.1.1 產(chǎn)品簡介 2 1.1.2 材料的選取 2 1.2 工藝方案的選取 2 1.2.1 工藝方案的確定 2 2 彎曲工藝計算 4 2.1 排樣圖以及搭邊值的計算 4 2.1.1 排樣圖 4 2.1.2 搭邊值 4 2.2凸凹模刃口尺寸的計算 4 2.2.1 凸凹模刃口尺寸的計算 5 2.2.2落料力與沖孔力的計算 7 3 模具結構設計選擇 7 3.1 選擇適合的模具結構 7 3.1.1 復合模 7 3.1.2正裝與倒裝的選擇 7 3.2 工作零件的設計 8 3.2.1 凸模尺寸計算 8 3.2.2 凹模尺寸計算 8 4 沖壓設備的選用 9 4.1 沖壓設備簡介 9 4.2 壓力機的選擇 9 5 模具總圖及其工藝分析 10 5.1 模具結構圖 10 5.1 螺紋孔和銷孔的放置 12 5.2 彈簧的選擇 12 5.3 模架的選擇 12 5.3.1 以導柱為裝配基準的裝配 13 5.3.2 以導套為裝配基準的裝配 13 5.4 總裝配 13 總 結 14 致 謝 15 附 錄 16 參考文獻 17 3 蘇州健雄職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 前 言 模具的歷史悠久，我國也很早會模具制造，可以追溯到夏商周時期，那時候人們就會制造青銅器滿足人們的生活需要，隨著工藝技術的不斷進步，到了現(xiàn)代，人們已經(jīng)可以通過模具大批量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。在生產(chǎn)生活中，塑料模具和冷沖模具占據(jù)了很大一部分比例。本次著重介紹一下冷沖模具及其應用前景。 冷沖模是以塑料變形為理論基礎，綜合了材料學、力學、機械設計等工藝的多學科的應用，是一種使用性很強的學科。在科技高度發(fā)達的今天，冷沖模具發(fā)展與時俱進。與生產(chǎn)生活緊緊貼合在一起，作為初學者的我們，要注重理論和實際相結合，不能死記參考書。應該對冷沖進行系統(tǒng)性的理解，慢慢滲透后再結合參考書上的表格公式對模具尺寸進行計算，再對模具工藝進行分析，直到自己慢慢搞懂，最后成為自己的知識才是我們的最終目標。在這之前，我們已經(jīng)學過一些關于機械原理的一些東西，我們也得把之前學的機械知識牢牢掌握，了解機械制造業(yè)的基礎，我們才能更好的學習冷沖模具設計與制造。 在數(shù)字化與計算機高度發(fā)達的今天，UG、CAD等一些繪圖軟件我們也要熟練使用，軟件和理論的相結合，才會讓我們的學習更高效。 冷沖模具按照工藝的分類可分為拉伸模、彎曲模、成型模和沖裁模。按照工序組合分類可分為單一序模、復合模和級進模。本次所設計的零件U型件彎曲模，彎曲模是指將毛坯或者半成品零件按照圖凹凸模形狀直接復制而成，而材料本身僅發(fā)生局部塑料變形的模具，例如脹形模、縮口模、擴口模等。 近年來，隨著科技的不斷進步，民眾需求的不斷提高，冷沖模的需求量也隨之上漲，例如浙江寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng)，廣東一些迅速發(fā)展起來的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，都需要大量的模具專業(yè)的人才，模具工基本上都是供不應求的，尤其是近年來沖壓模具工業(yè)更是以每年15%左右的增長速度迅速發(fā)展，國內外更是緊缺模具專業(yè)的人才。我國機械制造業(yè)進步很快，但相對于國外一些發(fā)達國家來說還是相對比較落后的。所以我們學好模具制造，于己于國都是一件好事。國外近年來發(fā)展的銑削加工，大大提高了工作效率。使得模具愈來愈向便捷化，智能化方向發(fā)展。 1 沖壓工藝設計 1.1 產(chǎn)品的工藝分析 1.1.1 產(chǎn)品簡介 如圖所示，本次設計的零件為一個彎曲件，是一個較為簡單的沖壓產(chǎn)品，但用途廣泛。 圖1-1 U型件草圖 1.1.2 材料的選取 由于U型件是較為簡單的彎曲件，經(jīng)過分析決定使用10號鋼來沖裁，因為10號鋼的含碳量比較低，容易發(fā)生彎折，塑性和韌性也很好，容易加工成型正火或冷加工后切削加工性能也不錯，與20號鋼相比較，20鋼含碳量較高，彎曲成U型容易發(fā)生斷裂，所以經(jīng)過比較選取10號鋼，10號鋼也完全滿足我的設計需求。 1.2 工藝方案的選取 1.2.1 工藝方案的確定 U型件為簡單的、對稱的零件，材料厚度為2厘米，可以一次彎曲成功，精度尺寸在實際加工中也能得到保證，適合大批量生產(chǎn)，決定使用先先沖孔，然后彎曲，最后落料的方案進行加工。 2 彎曲工藝計算 2.1 排樣圖以及搭邊值的計算 2.1.1 排樣圖 根據(jù)材料利用率的情況，設計了如圖2-1的排樣。 圖2-1 排樣圖 2.1.2 搭邊值 查參考書《冷沖模具設計與項目實踐》最小搭邊值表可知數(shù)據(jù)，通過計算得出搭邊值。 2.2凸凹模刃口尺寸的計算 凸凹模刃口尺寸的公差查參考書《冷沖模具設計與項目實踐》表2-7 規(guī)則形狀沖裁時凸、凹模刃口的制造公差。 沖裁件凸凹模刃口尺寸的公差帶的關系在如上所述的參考書58頁，根據(jù)刃口尺寸的計算公式可得： 落料 Dd=(Dmax-xΔ)0+δd 沖孔 Dd=(dmin+xΔ)0-δp 式中Dd、Dp ——落料凹、凸模的刃口尺寸（mm） dp、dd——沖孔凸、凹模刃口尺寸（mm） Dmax——落料的最大尺寸（mm） dmin——沖孔的最小尺寸（mm） Δ——沖裁件的公差（mm，如果沖裁件是任意尺寸，按IT14級精度處理） Zmin——最小間隙（mm） δp、δd——凸凹模的刃口公差（mm） x——磨損系數(shù)，x值在0.5～1之間，它與沖裁件的精度有關，可按下列關系選擇： 沖裁件精度較高（IT10）時：x=1; 沖裁件精度一般（IT11～IT13）時：x=0.75； 沖裁件精度較低（IT14以下）時：x=0.5。 2.2.1 凸凹模刃口尺寸的計算 圖2-2 凸模 圖2-3 凹模 2.2.2落料力與沖孔力的計算 查參考書《冷沖模具設計與項目實踐》可知Zmin=0.246,Zmax=0.360那么Zmax=0.36-0.246=0.114。沖裁力：落料F落=L落×t×τ=2.02×0.5×412=416.12(N)≈0.4(KN) 卸料力： F×=K×F落料=0.016(KN) 推件力： FT=n×KT×F孔=2×0.05×1.3=0.13（KN） 確定刃口尺寸公差查參考書《冷沖模具設計與項目實踐》得凹凸模制造公差為δp=0.02mm，δd=0.03mm。數(shù)據(jù)代入得 沖孔力：F沖=F= Ltτ =3.28×0.5×412 =675.68（N） ≈0.7（KN） 推件力：FT=nKTF沖 =2×0.05×1.3KN =0.13KN 總沖壓力為： 推件力+沖孔力=F∑=FT+F沖=0.7+0.13≈0.83K 3 模具結構設計選擇 3.1 選擇適合的模具結構 3.1.1 復合模 由于本次所做零件尺寸不大且為彎曲件，所以采用復合模進行生產(chǎn)。而且復合模的精度高，可以大批量生產(chǎn)，而且余下的廢料還可以繼續(xù)生產(chǎn)。復合模還可以在同一工位同時完成兩道及兩道以上的工序。復合模最主要的特征就是：至少有一個具有雙重作用的工作零件，就是凸凹模。相比較于級進模與單工序模，U型件更適合用復合模進行批量生產(chǎn)。 3.1.2正裝與倒裝的選擇 正裝式復合模較為容易生產(chǎn)出平直度較高的沖裁件，而且由于彈性頂件和彈性卸料裝置的作用，容易使沖件嵌入邊料中，這樣就容易影響生產(chǎn)率。倒裝適合沖裁材料較硬或者厚度大于0.3毫米的、孔邊距較大的零件，本次所設計的零件厚度為2毫米，中間有個圓孔。完全適合用倒裝進行沖壓，而且倒裝模省去了頂出裝置，結構就比正裝簡單了，綜上優(yōu)點，本次決定使用倒裝進行沖壓設計。 3.2 工作零件的設計 3.2.1 凸模尺寸計算 凸模結構的形式由多方面決定的，所以生產(chǎn)生活中凸模的結構形式很多。例如圓形凸模。半圓形凸模等。凸模長度的計算： 當采用彈性卸料時，凸模長度計算為：L=h1+h2+h3+h 當采用固定卸料時，凸模長度計算為：L=h1+h2+ha 其中L是凸模長度，h1凸模固定板厚度，h2卸料板厚度，h3導料板厚度，ha彈性元件的安裝高度，h是附加長度。 3.2.2 凹模尺寸計算 凹模刃口結構形式常用的有兩種，一是直壁型，二是錐形。凹模板的厚度不得小于15mm厚度可根據(jù)公式H=KS2(≥15mm)。其中H是凹模板的厚度；S2是凹模寬度方向刃口最大距離；K板料厚度的影響系數(shù)。系數(shù)K值查參考書《沖壓模具設計與項目實踐》可知 4 沖壓設備的選用 4.1 沖壓設備簡介 沖壓設備是模具的動力機構，是沖壓工藝方案的制定和模具設計的重要依據(jù)。 壓力機一般有機械壓力機、液壓機等 查參考書《冷沖模具設計與項目實踐》可知模具設計與壓力機的參數(shù)為: 公稱壓力：100KN 滑塊行程：45mm 最大閉合高度：145mm 閉合高度調節(jié)量：35mm 工作臺尺寸：200mm×310mm 工作臺板厚度：30mm 模柄孔尺寸：32mm×55mm 工作臺尺寸：130mm×200mm 4.2 壓力機的選擇 沖壓模具是靠壓力機驅動而進行工作的，所以必須模具設計必須與壓力機的參數(shù)相匹配。 壓力機參數(shù)的選擇：根據(jù)生產(chǎn)批量，零件的尺寸等進行選擇合適的壓力機，壓力機的類型可查參考書《冷沖模具設計與項目實踐》進行選擇，經(jīng)過零件大小和生產(chǎn)批量的綜合對比，我選擇多工位自動壓力機。因為它不僅適合各種沖裁工序，而且效率高，不會出現(xiàn)半成品堆積問題。 壓力機規(guī)格的選擇：對于（沖裁、淺彎曲、淺拉伸等）施力小的工序根據(jù)公式P≥（1.1～1.3）FΣ，對于（深彎曲、深拉深等）施力較大的工序可根據(jù)公式P≥（1.6～2）FΣ，其中P是壓力機的公稱壓力，F(xiàn)Σ是總沖壓力。 5 模具總圖及其工藝分析 5.1 模具結構圖 如圖5-1所示此圖為主視圖，5-2，5-3分別為俯視圖和左視圖 此套模具為級進模，依靠調緊螺旋進行向下運動進行彎曲件的沖裁。依靠彈簧進行復位，凹模位于上模座的上面，依靠螺釘進行固定。凸模依靠階梯固定在上模座上面。工作時以定位銷和導料板進行定位，上模部分進行下壓凸模沖裁條料板，彎曲是凸模進行下壓彎曲件在彎曲作用墊和凸模的作用下彎曲、并且回彈。到凸模時落料，制片下落。 圖5-1 模具圖主視圖 圖5-2 模具俯視圖 圖5-3 模具左視圖 5.1 螺紋孔和銷孔的放置 螺紋孔以及銷孔的布置要合理，不然會影響模具的使用壽命。下表為螺孔和銷孔的最小布置尺寸。 表5-4 螺孔、銷控的最小布置尺寸 簡圖 螺釘孔 M61 M8 M10 M12 M16 M20 M24 A 淬火 10 12 14 16 20 25 30 不淬火 8 10 11 13 16 20 25 B 淬火 7 8 9 10 12 13 17 C 淬火 5 不淬火 3 銷釘孔 ?4 ?6 ?8 ?10 ?12 ?16 ?20 D 淬火 7 9 11 12 15 16 20 不淬火 4 46 7 8 10 13 16 5.2 彈簧的選擇 沖模常用的卸料彈簧有圓柱螺旋壓縮彈簧和蝶形彈簧兩種。圓柱螺旋壓縮彈簧的優(yōu)點是靈敏度高、而且制造容易、利用率也高。而蝶形彈簧的優(yōu)點是適用于重型機械，例如飛機、大炮等武器中。本次設計的為小零件，所以選擇使用圓柱螺旋壓縮彈簧。 5.3 模架的選擇 模架的裝配方式有兩種一種是以導柱為裝配基準，另一種是以導套為裝配基準，兩種裝配方式各有優(yōu)缺點。 5.3.1 以導柱為裝配基準的裝配 以導套為裝配基準進行裝配時，需要先把導柱壓入，再以導柱為基準壓入導套。 5.3.2 以導套為裝配基準的裝配 在以導套為基準進行裝配時，先將導柱和導套進行配合，然后壓入導套，以導套為基準壓入導柱。 5.4 總裝配 （1）裝配基準件。固定下模凹模 （2）裝配凹模并固定。 （3）裝配導料板。 （4）安裝卸料板 （5）安裝上模的彈性卸料板。 總 結 經(jīng)過緊張的幾周忙碌，在自己的辛勞和老師同學的提示，畢業(yè)論文終于完成了。 在設計過程中，反復查閱了以前的學的一些書，像《機械加工基礎》、《冷沖模具設計與項目實踐》等，在老師的指導下，一步步完成了設計。加深了對沖壓模具這塊的認知，加深了對模具各部件的認識，而UG、CAD等制圖軟件的應用越來越普及，這方面在設計過程中充分的體會到了。還有對零件工藝性的分析和凸凹模尺寸的計算，以前我這方面的學的很薄弱，平時就是濫竽充數(shù)，通過這次畢業(yè)設計，我把這部分薄弱項給補全了。 這次畢業(yè)設計就是在理論與以后的工作中架起了一座橋梁，所以很重視。在這次畢業(yè)設計中，也深深體會到“凡事必躬親”很多知識的不牢固，只有通過實踐才知道。這對我們以后的生活和工作具有莫大的幫助。 在此設計中還有許多的不足和問題，希望老師給予指導和糾正。 致 謝 經(jīng)過緊張的忙碌之后，我的沖壓模具設計終于完成了，在此過程中，我遇到了很多棘手的問題，還好有我們專業(yè)老師老師的幫助和自己的認真仔細，克服了一個個困難，順利完成了畢業(yè)論文。也要感謝之前教我們CAD的老師，如果沒有他們所教的CAD知識，不會那么熟練運用CAD軟件，也就不會那么快完成設計了。做了這份設計，也讓我加深了對專業(yè)的認知和對知識的鞏固。也要感謝舍友在平時我遇到難題時的提點和幫助，在此由衷感謝大家。 附 錄 參考文獻 [1] 丁友生.冷沖模具設計與項目實踐.浙江：浙江大學出版社，2014. 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