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河南機電高等?？茖W校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 畢業(yè)設計題目 型件沖壓成形工藝與模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 113 學生姓名 許亞東 學 號 111304321 指導教師 于智宏 年 月 日 河南機電高等專科學校 學生畢業(yè)設計 論文 中期檢查表 學生姓名 許亞東 學 號 111304321 指導教師 于智宏 課題名稱 型彎曲件的沖壓工藝及模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負責人 2014 年 03 月 10 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計任務書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 學 生 姓 名 許亞東 學 號 111304321 設 計 題 目 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 起 迄 日 期 2013 年 11 月 2 日 2014 年 4 月 13 日 指 導 教 師 于智宏 2013 年 11 月 2 日 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1 本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的 該課題來源于一一六廠生產(chǎn)一線的沖壓制件 在完成該課題之后 應對沖壓工藝 生產(chǎn)較為熟悉 能熟練掌握相關設計手冊的使用 能獨立完成一套模具的設計及模具 工作零件加工工藝的編制 能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制 2 本畢業(yè)設計課題任務的內容和要求 包括原始數(shù)據(jù) 技術要求 工作 要求等 課題資料 厚度 2mm 材料 08 鋼 批量 大批量 設計任務 1 了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 2 分析筒形件拉深沖壓成形工藝并確定其工藝方案 3 成形設備的選用及校核 4 模具的整體設計 繪制模具總裝圖與拆畫非標準件零件圖 5 編寫設計說明書一份 6 編制主要零件加工工藝過程卡 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領導 年 月 日 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 02 零件名稱 凸模 零件號 00 02 零件重量 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 T10 鋼 55 60HRC 鍛 件 設 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 銑床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸轉 速 切 削速 度 基 本工 時 二次 2 銑上 下平面 30 面銑刀 游標 卡尺 2 0 2mm 200 2000r min min 二次 1 銑四周面 10 立銑刀 游標卡尺 2 0 5mm 60 min 2000r mi 設 計 者 許亞東 指 導 教 師 于智宏 共 1 頁 第 1 頁 零件號 零 件 名 稱 模具號 00 02 凸模 牌 號 硬 度 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 XYZ 003 45 55 60HRC 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 下料 02 鍛造達尺寸 115mm 75 mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸 115mm 75mm 立式銑 床 虎鉗 30 面 銑刀 10 立銑 刀 游標卡尺 04 磨上下表面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆 床 虎鉗 鉆頭 鉸刀 絲錐 高度尺 游標卡尺 06 熱處理 淬火 回火 保證硬度 43 48HRC 熱處理 爐 硬度儀 游標卡尺 07 磨削上下面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 08 線切割各個型孔留余量 0 02mm 線切割 慢走絲 機床 復式支 撐 0 2mm 黃銅絲 千分表 游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 01 零件名稱 凹模 零件號 00 01 零件重量 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 Cr12MoV 60 64HRC 鍛 件 設 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 銑床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸轉 速 切 削速 度 基 本工 時 二次 2 銑上 下平面 30 面銑刀 游標 卡尺 2 0 2mm 200 min 2000r min 二次 1 銑四周面 10 立銑刀 游標卡尺 2 0 5mm 60 min 2000r mi 設 計 者 許亞東 指 導 教 師 于智宏 共 1 頁 第 1 頁 零件號 零 件 名 稱 模具號 00 01 凹模 牌 號 硬 度 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 XYZ 003 Cr12 48 52HRC 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 下料 02 鍛造達尺寸 115mm 95 mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸 115mm 95mm 立式銑 床 虎鉗 30 面 銑刀 10 立銑 刀 游標卡尺 04 磨上下表面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆 床 虎鉗 鉆頭 鉸刀 絲錐 高度尺 游標卡尺 06 熱處理 淬火 回火 保證硬度 60 64HRC 熱處理 爐 硬度儀 游標卡尺 07 磨削上下面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 08 線切割各個型孔留余量 0 02mm 線切割 慢走絲 機床 復式支 撐 0 2mm 黃銅絲 千分表 游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 型彎曲件的沖壓工藝及模具設計 摘要 本設計題目為 型彎曲模設計 體現(xiàn)了典型 型彎曲模的設計要求 內容及方向 有一定的設計意義 通過對該零件模具的設計 進一步加強了設 計者彎曲模設計的基礎知識 為設計更復雜的彎曲模具做好了鋪墊和吸取了更 深刻的經(jīng)驗 本設計運用彎曲成型工藝及模具設計的基礎知識 首先分析了板材的性能 要求 為選取模具的類型做好了準備 然后計算了彎曲件的彎曲力 便于選取 壓力機噸位及確定壓力機型號 最后分析了彎曲件的特征 確定模具的設計參 數(shù) 設計要點及頂出裝置的選取 本設計采用了八字擺塊復合模成型 型件 復合模具有生產(chǎn)效率高 制件 精度高等特點 特別適合大批量高精度生產(chǎn) 成型原理可劃分為兩個階段 首 先 凸模與凹模共同作用成型 U 形件 凹模繼續(xù)下行 迫使擺塊左右擺動動作 U 型件被再次彎曲成型 最后成型 型件 這種機構動作靈活可靠 設計方便 非常適合在本副模具中使用 關鍵詞 彎曲模 凸模 凹模 擺塊 I TYPE BENDING PARTS STAMPING PROCESS AND DIE DESIGN Abstract This design topic is a type of bending die design embodies the typical type of bending die design requirements the content and direction has a certain meaning of design Based on the parts mold design to further strengthen the foundation of the designers bending die design knowledge has laid a good groundwork for the design of bending die with more complex and gain a more profound experience This design using the basic knowledge of bending forming technology and die design analyzes the performance requirements of the plate ready for the selection of mold types Then calculated the bending force of bending parts easy to choose press tonnage and determine the press type In the final analysis the characteristics of bending parts mold design parameters key points of design and selection of ejection device This design USES the figure of eight pendulum block t ype compound die Composite mould has high production efficiency high precision parts especially suitable for mass production and high precision Forming principle can be divided into two stages first the combination of convex and concave die shape U Die to continue downward forced the pendulum swinging movements u shaped bent by forming again finally forming parts this kind of agency action is flexible and reliable convenient design very suitable for use in the vice mould Keywords bending punch die set piece II 目 錄 1 緒 論 1 1 1 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1 1 1 國內模具的現(xiàn)狀 1 1 1 2 國內模具的發(fā)展趨勢 1 1 2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 1 3 支架模具設計與制造方面 2 1 3 1 支架模具設計的設計思路 2 1 3 2 支架模具設計的進度 3 2 彎曲件工藝性分析及方案的確定 4 2 1 彎曲件工藝性分析 4 2 2 工藝方案的確定 4 2 3 彎曲件工藝方案分析 7 3 主要設計計算 8 3 1 主要設計計算 8 3 1 1 彎曲件毛坯坯料尺寸計算 8 3 1 2 彎曲應力的計算 9 3 1 3 圧料力計算 9 3 1 4 壓力機公稱壓力的確定 9 3 2 彎曲模工作部分尺寸的設計 10 3 2 1 凸模圓角半徑設計 10 3 2 2 凹模圓角半徑 10Ar III 3 2 4 凸 凹模間隙計算 11 3 3 U 形彎曲凹凸模橫向尺寸的設計 12 3 4 彈簧的選用 13 3 4 1 每個彈簧力計算 13 3 4 2 彈簧預壓縮 量 140H 3 4 3 彈簧校核 14 4 模具類型的選擇 15 4 1 模具結構選擇 15 4 2 定位方式的選擇 16 4 3 出件方式的設計 16 5 主要零件的設計 17 5 1 工件零部件的結構設計 17 5 1 1 凸模的結構草圖如下圖所示 17 5 1 2 凸模主要尺寸的計算 17 5 2 凹模的結構設計 19 5 2 1 凹模主要尺寸的設計 19 5 3 2 擺塊的主要尺寸設計 20 5 4 定位零件的設計 21 5 4 1 限位釘?shù)脑O計 21 5 5 定位塊的設計 22 5 6 彈頂部件的設計 23 5 6 1 墊片的設計 23 5 6 2 導板的設計 23 6 壓力機的參數(shù)與比較 24 7 模具零件的加工工藝 25 IV 7 1 凸模的加工工藝過程 25 7 2 凹模的加工工藝過程 25 8 模具的裝配 27 9 模具試沖 28 設計小結 29 致謝 30 參考文獻 31 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 1 1 緒 論 目前 我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?主要原因是我國 在沖壓基礎理論及成形工藝 模具標準化 模具設計 模具制造工藝及設備等 方面與工業(yè)發(fā)達的國家上有相當大的差距 導致我國模具在壽命 效率 加工 精度 生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比距離相當大 1 1 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1 1 國內模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快 近 10 年來 我國模具行業(yè)一直以每年 15 的 增長速度快速發(fā)展 十五期間 我國模具行業(yè)年增長速度達到 20 2005 年模 具銷售額達 610 億元 同比增長 25 排在世界第三位 模具出口大幅增長 表明模具水平和競爭力提高 據(jù)海關統(tǒng)計 2005 年模具出口 7 4 億美元 同 比增長 50 以上 模具產(chǎn)品結構更趨高檔 復雜 精密 長壽命的模具份額提 高到 30 目前 國內約有模具生產(chǎn)廠商 3 萬余家 從業(yè)人員有 80 多萬人 全年模具產(chǎn)值達 534 億元人民幣 涌現(xiàn)出一批模具行業(yè)領頭羊 如在汽車覆蓋 件領域的一汽模具 輪胎領域的巨輪模具 塑料模具領域的海爾 模塊標準件 領域的圣都等 不少地方出臺了扶持當?shù)啬＞咝袠I(yè)發(fā)展的政策 如重慶 成都 蘇州 大連等地都在建立模具工業(yè)園區(qū) 改善發(fā)展環(huán)境 完善模具生產(chǎn)的配套 體系 中國經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具行業(yè)提出了越來越高的要求 也為其發(fā)展提 供了巨大了的動力 1 1 2 國內模具的發(fā)展趨勢 目前國內市場中低檔模具供過于求 但高檔模具卻供不應求 因此 要鼓 勵企業(yè)增加設備 特別是骨干企業(yè)要配齊從模具粗加工 熱處理到各種精加工 光整加工 質量控制與檢測等整套設備 一般企業(yè)要配備數(shù)控加工設備 實現(xiàn) 模具制造的全自動加工 積極鼓勵企業(yè)與大專院校進行技術合作 廣泛采用計 算機輔助技術 人工智能技術等進行設計決策 模擬分析和估化設計 增強企 業(yè)技術創(chuàng)新能力 易模塑科技 深圳 有限公司目前在深圳模具業(yè)界處于領先地 位 它引進先進的日本精密機械設備 并導入日本模具企業(yè)的流水線作業(yè)管理 流程 使用日本模具制造業(yè)的先進工藝 從事各類精密注塑模具 鋁合金壓鑄 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 2 模具 鋅合金壓鑄模具等的開發(fā) 設計和制造 近年來 該公司已成業(yè)內翹楚 業(yè)務成長性高達 300 1 2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關鍵的工藝裝備 在電子 建材 汽車 電機 電器 儀 器儀表 家電和通訊器材等產(chǎn)品中 據(jù)報道 高新技術在歐美模具企業(yè)得到廣 泛應用 歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術水平在國際上是一流的 將高新技術應用 于模具的設計與制造 已成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證 歐美模具企業(yè)的先進技術和先進管理 使其生產(chǎn)的大型 精密 復雜模具 對促進汽車 電子 通訊 家電等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用 也給模 具企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益 美國的模具企業(yè) 人均年銷售額在 20 萬美元左 右 意大利人均年銷售額也在 10 萬美元以上 與國內的模具企業(yè)相比 即使扣 除價格因素的影響 歐美模具企業(yè)的生產(chǎn)效率也比我們高許多倍 要縮小與先 進工業(yè)國家的差距 必須加快技術進步 提高 CAD CAE CAM 的應用程度 增加 數(shù)控加工設備的比重 用信息技術進一步提高模具的設計制造水平 同時 要 學習和借鑒國外的先進管理經(jīng)驗 進一步深化企業(yè)改革 目前 國內有些模具 廠沖模 塑料模都做 大型 中型 小型模具都做 這樣很難干好 必須走小 而專 小而精 小而特的道路 同時要增強參與國際競爭的意識 加強國際經(jīng) 濟技術合作與交流 在提高模具國產(chǎn)化程度的同時 進一步擴大出口 走向世 界 1 3 支架模具設計與制造方面 1 3 1 支架模具設計的設計思路 彎曲是利用金屬的塑性變形 將板料 棒料 型材或管材等按設計要求彎 曲成一定曲率和一定角度的零件的一種沖壓工序 它屬于成型工序 是沖壓加 工的基本工序之一 彎曲件的尺寸精度與板料的厚度公差 材料性能 零件的 形狀和尺寸 模具結構和定位方式 以及工序的數(shù)量和先后順序等因素有關 生產(chǎn)經(jīng)驗表明 無特殊要求 彎曲件的尺寸精度以不高于 IT13 級為宜 角度公 差應不大于 15 如果對彎曲件的尺寸精度有較高要求 在結構設計上應設 置定位工藝孔 對角度公差有較高要求時 應允許零件彎曲部位表面有輕微擦 傷 或在彎曲工藝方面增加整形工序 只有加強沖裁件基礎理論的研究 才能提供更加準確 實用 方便的計算 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 3 方法 才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸 解決 沖裁中出現(xiàn)的各種實際問題 從而 進一步提高制件質量 支件沖孔落料件是最典型的沖裁件 其工作過程很簡單就沖孔落料 可采 用單工序模 復合模具或級進模具 根據(jù)計算的結果和選用的標準模架 為了 保證制件的順利加工和順利取件 模具必須有足夠高度 要改變模具的高度 只有從改變導柱和導套的高度 導柱和導套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合 長度決定 設計時可能高度出現(xiàn)誤差 應當邊試沖邊修改高度 1 3 2 支架模具設計的進度 1 了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 所用時間 20 天 2 確定加工方案 所用時間 5 天 3 模具的設計 所用時間 30 天 4 模具的調試 所用時間 5 天 在設計的過程中 將有一定的困難 但有指導老師的悉心指導和自己的努 力 相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務 由于學生水平有限 而且缺乏經(jīng)驗 設 計中難免有不妥之處 肯請各位老師指正 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 4 2 彎曲件工藝性分析及方案的確定 工 件 名 稱 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 生 產(chǎn) 批 量 大 批 量 材 料 08 號 鋼 材 料 厚 度 2mm 圖 1 1 2 1 彎曲件工藝性分析 此工件為典型 彎曲件 材料是 08 剛 具有狼嚎的彎曲性能適合彎曲成 型加工 工件結構簡單 除了裝配尺寸公差等級 IT14 級有嚴格的要求外其余尺 寸均為自由公差 工件整體上看尺寸精度低 普通彎曲成型完全能滿足要求 2 2 工藝方案的確定 該工件彎曲成型 可以一次成型 也可以二次彎曲成型有如下三種方案可 供選擇 方案一 采用在一套模具上成型 復合模生產(chǎn) 如下圖所示 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 5 圖 1 2 方二 采用一次彎曲成型 單工序生產(chǎn) 如下圖所示 圖 1 3 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 6 方案三 采用兩次彎曲成型 采用兩套單工序模生產(chǎn) 如下圖 圖1 4 首次彎曲 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 7 2 3 彎曲件工藝方案分析 方案一 模具結構復雜 生產(chǎn)制造成本與方案三基本一樣 但工件尺寸精 度高 位置精度容易保證 生產(chǎn)效率也高 方案二 模具結構簡單 生產(chǎn)制造成本低 但工件尺寸精度比較低 尤其 是四個直角的精度難以得到保證 另外 在彎曲過程中 由于凹模肩部妨礙了 坯料的轉動 加大了坯料通過凹模圓角的磨擦力 使彎曲件側壁容易擦傷和變 薄 成型后彎曲件兩肩部與底面不平行 方案三 模具結構能相對簡單 但生產(chǎn)成本較高 由于采用兩幅模具進行 彎曲成形 從而可以避免了方案二中的缺陷 提高了彎曲件的質量 但由于采 用兩幅模具進行生產(chǎn) 生產(chǎn)效率低 另外 凹模的強度不易保證 綜上所述 經(jīng)過對三種方案的比較分析可見 該工件的彎曲成型生產(chǎn)方案 采用方案三比較合理 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 8 3 主要設計計算 3 1 主要設計計算 3 1 1 彎曲件毛坯坯料尺寸計算 321LL 式中 彎曲件毛坯長度 mm 彎曲件各直線段長度之和 mm 彎曲件各部分 圓弧部分 應變中性層展開長度之和 mm 2L 13214彎直直直 LL 式中 第一段圓弧部分應變中性層展開長度 mm 1彎 其中 0mr t2 54 8 直 16L2 直 3直 圖 1 6 經(jīng)查資料得公式 57 1 彎L 式中 應變中性層的曲率半徑 mm 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 9 其中 trX 式中 X 中性層位移系數(shù) 查 沖壓模具設計與制造 教程 表 3 4 1 得 X 025 所以 m5 12 0 所以 371彎L 毛坯長度 m42 136 46 3 1 2 彎曲應力的計算 該模具工件屬于自由彎曲成型 所以 U 型件彎曲力 tr7 0b 2 KBF自 式中 自由彎曲在沖壓行程結束時的彎曲力 N 自 B 彎曲件的寬度 B 70mm t 彎曲材料的厚度 mm r 彎曲件的內部彎曲半徑 mm 材料的抗拉強度 MPa b K 完全系數(shù) 一般取 K 1 3 所以 NF53 24213870 自 3 1 3 圧料力計算 根據(jù) 沖壓模具設計與制造 公式 3 5 4 如果彎曲模具設有頂出裝置 或壓料裝置時 其定出力 可以近似取自由彎曲力的 30 80 即 y 自F8 0 3y 在此取 N72 1946y 自 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 10 3 1 4 壓力機公稱壓力的確定 根據(jù) 沖壓模具設計與制造 公式 3 5 5 即 自 yyj3 1 2FF 式中 彎曲應力自F 壓料力y 考慮到彎曲工件板料較厚 而且板寬也較大 壓力機公稱壓力應取值偏大為 宜 在此取 NF63 47083 1yyj 自 根據(jù)計算結果 查 模具使用技術手冊 表 2 3 初選壓力機為 J23 10 3 2 彎曲模工作部分尺寸的設計 3 2 1 凸模圓角半徑設計 由方案一可知 所涉及的復合模整個工作原理可分為兩部分 U 型彎曲和 在 U 型彎曲基礎上的 型彎曲 歸根到底 其設計為 U 型彎曲種類 所以 其設計可按 U 型件設計方法設計 因為 值較小 所以 取 r 5 0t r r tt m1rt 3 2 2 凹模圓角半徑 Ar 根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗可知 當 t 2 4mm 時 t3 2r A 從保證制件精度要求考慮 特別是所設計的彎曲復合模 值不宜取最大值 Ar 此取 m4t2r A 3 2 3 凹模深度 0l 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 11 圖1 7 凹模深度 過小 則坯料兩端受壓部分太多 工件回彈大 而且不平直 0l 影響工件質量 如果過大 則浪費模具鋼材 且需沖床有較大的工作行程 由前面計算可知彎曲件邊長 m36 28121 彎直直 LL 據(jù)邊長 L 28 36mm 查相關資料得 0l 3 2 4 凸 凹模間隙計算 查 沖壓模具設計與制造 的 U 型件彎曲的凸 凹模單邊間隙可按下式計 算 xtttmax C 式中 彎曲凸 凹模單邊間隙 mm t 工件材料厚度 基本尺寸 mm 工件材料厚度的正偏差 mm X 間隙系數(shù) 查 中國模具設計大典 3 表 19 3 19 得 X 0 1 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 12 3 3 U 形彎曲凹凸模橫向尺寸的設計 圖1 8 由工件圖上可知 工件是內形標注的彎曲件 設計時應以圖凸模為基準先 確定凹模尺寸 再利用凹凸間隙求出凹模的尺寸 根據(jù) 沖壓模具設計與制造 教程公式 3 944 與 3 9 5 得 凸模尺寸為 0 mint75 LT 式中 凸模橫向尺寸 mm TL 彎曲件橫向的最小極限尺寸 mm min 彎曲件的尺寸公差 mm 凸模的制造公差 采用 IT17 級 t 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 13 所以 0 0 tt56 47 54 TL 查 公差與配合手冊 表 1 6 標準公差等級 IT17 級得 m56 03 T 凹模尺寸為 AZLA 0 式中 凹模橫向尺寸 mm 凹凸模雙面間隙 mm Z 凹模的制造公差 取 IT18 級得 A AAAL 00972 5841 56 查 公差與配合手冊 表 1 6 標準公差值 IT18 級得 046 A 3 4 彈簧的選用 彈簧是模具中廣泛應用的彈性元件 主要彈性卸料用 3 4 1 每個彈簧力計算 根據(jù)模具安裝位置 選定 4 個彈簧 每個彈簧的彈頂力為 NFX 0 式中 彈簧復位的彈頂力 N 在此 44708 63 XF 彈簧的預頂力 N 0 彈簧的數(shù)量 NX 19 74 63 708 0 查 中國機械工業(yè)標準匯編彈簧卷 GB T2089 94 表有關彈簧規(guī)格 初選 規(guī)格為 35mm 300mm 具體參數(shù)是 D 35mm d 10mm t 21 7mm N n 12 5 27806 Fm125 H30 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 14 3 4 2 彈簧預壓縮 量0H 20F 式中 彈簧預壓縮量 mm 彈簧最大允許負荷 N 2 所以 m23 501786 0 H 3 4 3 彈簧校核 彈簧實際工作總壓縮量 10H 式中 彈簧工作行程 mm 1 2H 式中 凸模進入凹模深度 22mm 1 擺塊進行第二次彎曲工作時 凸模下滑行程 50mm 2 所以 m72501 H m23 13 1 顯然 所以選用的彈簧式合適的 可用 2 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 15 4 模具類型的選擇 4 1 模具結構選擇 由彎曲工藝分析可知 采用復合模 所以模具類型為復合模 模具結構如 下圖所示 圖 1 9 模具上模部分主要由 凹模 打桿 壓板組成 卸料方式采用剛性打件裝 置卸料 工作原理 上?；爻?壓力機限位裝置迫使大干推動壓板把彎曲件從 凹模腔中推出 下模部分由凸模 限位釘 2 個 擺塊 一對 導板 銷釘 2 個 內六角螺釘 4 個 下模座 限位塊 2 個 上墊板 下墊板 彈 簧等零件組成 彎曲坯料由前一沖裁工序準備尺寸為 113mm 50mm 板料有前方送進 送 料方向定位由限位螺釘限位 左右方向由限位塊定位 板料定位后 上模下行 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 16 凸模壓入凹模同時把板料拉入模腔內 進行首次 U 型彎曲動作 當凸模壓入凹 模深度 22mm 時 首次 U 型彎曲完成 進入二次彎曲動作 這時在上模下行力的 驅使下擺塊被迫左右擺動 同時板料發(fā)生二次彎曲動作 最后工件成型為 型件 憂郁彎曲回彈力的作用下 工件被卡在凹模型腔內 隨著上?；爻?當上模的打桿觸動壓力機的限位裝置時 打桿推動壓板迫使工件從凹模中頂出 卸下工件 在上模回程同時 下模的彈簧彈性勢能釋放 驅使凸?；爻?從而 完成整個工件的彎曲動作 4 2 定位方式的選擇 因為模具采用的是前一工序沖裁好的板料 板料由模具前方送進 送進方 向在凸模的頂部設有兩個限位釘定位 左右方向采用一對定位塊定位 4 3 出件方式的設計 彎曲成型后由于彎曲回彈力的作用下 工件會卡在凹模內 為此 在這里 采用了上出模的方式 利用壓力機的限位裝置迫使打桿推動壓板頂出工件 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 17 5 主要零件的設計 5 1 工件零部件的結構設計 5 1 1 凸模的結構草圖如下圖所示 圖 1 10 在凸模頂部鉆兩個 的孔固定兩個限位釘 凸模與限位釘?shù)呐浜习? H7 n6 配合 在底部鉆一螺紋孔來與上墊板鏈接 另外在兩側各鉆兩個銷釘孔 用以安裝擺塊 其中銷釘與銷釘孔采用 H7 m6 配合 5 1 2 凸模主要尺寸的計算 長度方向 m70lb2 BL 式中 坯料的寬度 mm b 坯料寬度 70mm l 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 18 t2 L 式中 t 凸模長度方向上側壁厚度 綜合考慮到模具強度 剛度和生產(chǎn)成本 選 t 10mm L 70 2 10 90mm 寬度方向 有前面凸模橫向尺寸計算可知 m56 4 TLBP2i 式中 P 擺塊的厚度 有后面擺塊設計知 P 16mm 所以 1 56 4i 56302 di B 從定位準確和加工難易程度考慮 在此選 R 5mm 高度方向 mh1 式中 首次彎曲時 凸模進入凹模的深度 22mm 1 302 2 P xdBh 1h 式中 首次彎曲時 凸模進入凹模的深度 mm 擺塊高度 由后面擺塊設計中可知 m58h B 導板的高度 10mm 由后面設計可知 dh 下模座的高度 24mm 由后面設計可知 x 所以 h 22 58 10 24 114mm 凸模其余尺寸的設計和具體結構的設計可參見后面的凸模零件圖所示 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 19 5 2 凹模的結構設計 圖 1 11 考慮到凹模在彎曲時所受的彎曲力合作有張力都比較大 因此 對凹模的 強度和剛度都要有較高的要求 為了保證凹模的強度和剛度 在此把凹模和模 柄做成一個整體 其結構草圖如下圖所示 5 2 1 凹模主要尺寸的設計 長度方向 由前面的計算可知 m972 581 ALaT 式中 凹模側壁厚度 aT 因為工件在第二次成型是在凹模與擺塊的共同作用下成型的 所以凹模壁 厚應略大于 工件的凸緣外伸部分尺寸 即 1a彎直 LT 由前面彎曲件坯料尺寸計算可知 彎直 m35 201 所以 mTa35 12 0 綜合考慮模具剛度和生產(chǎn)成本 在此取 4aT 所以 在此 取 L 87mm 976 8497 58 L 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 20 高度方向 y1h 式中 首次彎曲凸模進入凹模的深度為 22mm 1h 壓板高度 mm 23mm y y 所以 m45231 凹模其余尺寸的設計和凹模結構的模具設計可參見后面的凹模結構零件圖 所示 5 3 擺塊的結構設計 5 3 1 擺塊的結構草圖如下所示 圖1 12 5 3 2 擺塊的主要尺寸設計 圓角半徑 R 2 tBR 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 21 式中 擺塊的厚度 mm 根據(jù)擺塊的工作受力情況和生產(chǎn)成本考慮在Bt 此選 m82 16 擺塊寬度 B L50 式中 彎曲坯料的板寬 50mm L 由上面擺塊工作原理得 L 的計算公式如下 Bat 式中 模側壁的厚度 at m14ta 坯料厚度 2 擺塊厚度 Bt 6t B 所以 L 14 2 16 2 24mm 擺塊的其余尺寸設計與具體結構可參見后面擺塊零件圖所示 5 4 定位零件的設計 坯料的定位采用限位釘前方定位和定位塊左右定位 限位釘和凸模孔采用 H7 n6 配合固定 定位塊采用銷釘定位 螺桿固定在下模座上 5 4 1 限位釘?shù)脑O計 限位釘?shù)慕Y構草圖如下圖所示 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 22 圖1 13 由于限位釘只起限位作用 基本上不受過大的力作用 所以限位釘尺寸設 計如下即可滿足使用要求 D 8mmh 5mmm5d1 其余尺寸設計見后面限位釘零件圖所示 5 5 定位塊的設計 定位塊的結構草圖如下所示 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 23 圖1 14 定位塊主要尺寸 可按以下公式計算 H0th H 式中 定位塊主要工作尺寸 mm 凹模高度 t m14t 坯料厚度 2 為定位可靠 設定的自由高度 在此選定 0h m5h0 所以 114 2 5 121mmH 定位塊的其余尺寸設計及具體結構可參見后面定位塊零件圖所示 5 6 彈頂部件的設計 由于工件彎曲受力較大 在此采用彈簧作彈性元件 彈簧具有彈壓力大 彈頂靈活等優(yōu)點 該模具采用四根彈簧 上下墊板和 4 跟螺桿組成彈頂部件 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 24 5 6 1 墊片的設計 由模具結構所限 上下墊板均是圓形結構 主要設計如下 上墊板 直徑 155mm 厚度 12mm 下墊板 直徑 155mm 厚度 12mm 上下墊板均采用 45 鋼制造 淬火厚度 42 47HRC 其具體結構見后面墊 板零件圖所示 5 6 2 導板的設計 導板主要起導向定位作用 選材料 T8A 淬火硬度 55 60HRC 制造尺寸 其具體結構以及尺寸設計見后面墊板零件圖所示 m105143 6 壓力機的參數(shù)與比較 由前面壓力機工程壓力計算初選壓力機型號 J23 10 查 模具實用技術 手冊 表 2 3 得壓力機主要技術參數(shù)如下 公稱壓力 100KN 滑塊行程 45mm 最大閉合高度 180mm 最大裝模高度 180mm 連桿調節(jié)長度 35mm 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 25 工作臺尺寸 前后 左右 160mm 200mm 墊板尺寸 厚度 35mm 模柄孔尺寸 30mm 60mm 最大傾斜角度 035 由上述技術參數(shù)可知 所選壓力機 J23 10 可用 7 模具零件的加工工藝 7 1 凸模的加工工藝過程 表 1 凸模加工工藝卡 工序號 工序名稱 工序內容 1 備料 鋸床下料 80 mm x 130 mm 2 煅造 煅成 94 mm x 58 mm x 120 mm 3 熱處理 退火 硬度 229 HBS 4 刨 刨六面 互為直角 92 mm x 58 mm x 120 mm 5 平磨 磨六方 91 mm x 55 mm x 115 mm 6 數(shù)控銑 銑出擺塊安裝槽 7 熱處理 淬火硬度 58 60 HRC 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 26 8 磨 1 磨外形至圖紙要求尺寸 90 mm x 54 mm x 114 mm 2 磨安裝槽至圖紙要求尺寸 70 mm x 16 mm x 84 mm 9 鉗 1 倒角去毛刺 2 畫線 鉆孔 攻螺紋 精修等 3 研磨銷孔 4 精修全部達設計要求 7 2 凹模的加工工藝過程 表 2 凹模加工工藝卡 工序號 工序名稱 工序內容 1 下料 鋸床下料 85 mm x 120 mm 2 鍛造 煅成 90 mm x 82 mm x 92 mm 3 熱處理 退火 硬度退火 硬度 229 HBS 4 刨 刨外形與凹模腔 留 2 mm 余量 5 磨 磨外形與凹模腔 留 0 5 mm 余量 6 銑 樹控銑 銑 20 孔與 16 孔 留 0 5 余量 7 熱處理 淬火硬度 58 60 HRC 8 磨 磨至圖紙要求 9 鉗 倒角 去毛刺 精修 研磨凹模腔 16 孔 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 27 8 模具的裝配 模具的裝配全過程如下表格所示 表 3 裝配工序卡 序號 工序 工藝說明 1 凸凹模預配 1 裝配前仔細檢查凸模形狀 尺寸以及凹模的形狀 與尺寸 是否符合圖紙要求尺寸精度 形狀精度 2 將凸模與凹模相配 檢查加工是否均勻 不適合 者 應重新修磨或者更換 2 凸模裝配 以凸模為基準 安裝好限位釘 擺塊 3 裝配下模 1 把導板與下模座安裝好 2 把彈頂部件安裝到下模座上 3 安裝凸模 由上端把已經(jīng)安裝好的凸模部件壓入 導板孔至上墊板接觸 用螺釘把凸模與上墊板連 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 28 接擰緊 4 安裝定位塊 把定位塊安裝到下模座上 4 上模安裝 把壓桿插入凹模后與壓板連接好 擰緊 5 安裝模具 分別把上模部分 下模部分安裝到壓力機工作臺上 并調出合理的間隙 6 試沖與調整 開機試沖并根據(jù)試沖的結果作出相應的調整 9 模具試沖 下表分別列出了模具在試沖時常見的故障 原因和調整方法 表 4 模具在試沖時常見的故障 原因和調整方法 常見故障 產(chǎn)生原因 調整方法 彎曲角度不 夠 1 凸凹模的回彈角制造過小 2 凸模進入凹模的深度太淺 3 凸 凹模間隙過大 4 試模材料不對 5 彈頂器的彈力太小 1 加大回彈角 2 調整沖模閉合高 度 3 調整間隙值 4 更換試沖材料 5 加大彈頂器的彈 頂力 彎曲位置偏 移 1 定位塊的位置不對 2 凹模兩側進口圓角大小不等 材料滑動不一致 1 調整定位板位移 2 修磨凹模圓角 3 加大壓料力 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 29 3 沒有壓料裝置或者壓料裝置的 壓力不足和壓板位置過低 4 凸模沒有對正凹模 4 調整凸凹模位置 沖件的尺寸 過長或者不 足 1 凸凹模之間的間隙過小 材料 被拉長 2 壓料裝置壓力過大 將材料拉 長 3 設計時計算錯誤或不正確 1 調整凸凹模間隙 2 減小壓料力 3 改變坯料尺寸 沖件外部有 光亮的凹陷 1 凹模的圓角半徑過小 沖件表 面被劃痕 2 凸 凹模之間的間隙不均勻 3 凸 凹模表面粗糙度太大 1 加大圓角半徑 2 調整凸 凹模間 隙 3 拋光凸 凹模表 面 設計小結 通過對本模具的設計 基本掌握了對沖壓模具設計的方法及步驟 對復合模 有了更進一步的了解和認識 對沖壓模具的加工方法和制造途徑也積累了不少 知識 通過對這次的方形墊片模具設計的畢業(yè)設計 我認識到了除了正確掌握 和應用書本知識外 吸取和借鑒他人的設計經(jīng)驗虛心向別人請教也是非常重要 的 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 30 致謝 畢業(yè)設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的 它是 對我們三年來所學課程的又一次深入 系統(tǒng)的綜合性的復習 也是一次理論聯(lián) 系實踐的訓練 它在我們的學習中占有重要的地位 通過這次畢業(yè)設計使我在溫習學過的知識的同時又學習了許多新知識 對一 些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識 特別是原來所學的一些專業(yè)基 礎課 如機械制圖 模具材料 公差配合與技術測量 冷沖模具設計與制造等 有了更深刻的理解 使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中 同時還使我更清楚了模具設計過程中要考慮的問題 如怎樣使制造的模具既能 滿足使用要求又不浪費材料 保證工件的經(jīng)濟性 加工工藝的合理性 在學校中 我們主要學的是理論性的知識 而實踐性很欠缺 而畢業(yè)設計 就相當于實戰(zhàn)前的一次演練 通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng) 型 件 沖 壓 成 形 工 藝 與 模 具 設 計 31 的連貫起來 使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識 這不但 提高了我們解決問題的能力 開闊了我們的視野 在一定程度上彌補我們實踐 經(jīng)驗的不足 為以后的工作打下堅實的基礎 通過對彎曲冷沖模的設計 我對沖裁模 彎曲模有了更為深刻的認識 特 別是這種彎曲模具的設計 彎曲模的主要零件的加工一般比較復雜 多采用線 切割進行加工 彎曲回彈的影響因素多 不容易從純理論的角度精確的計算出 來 多需要在試模后再進行調整 在模具的設計過程中也遇到了一些難以處理 的問題 雖然設計中對它們做出了解決 但還是感覺這些方案中還是不能盡如 人意 如壓力計算時的公式的選用 凸凹模間隙的計算 卸件機構選用 工作 零件距離的調整 都可以進行進一步的完善 使生產(chǎn)效率提高 參考文獻 1 沖壓工藝與模具設計 原紅玲主編 機械工業(yè)出版社 2 機械制圖 寇世瑤主編 高等教育出版社 3 計算機文化基礎基礎 徐立新主編 電子工業(yè)出版社 4 金屬材料與熱處理 程芳主編 南京大學出版社 5 機械設計基礎 徐起賀主編 機械工業(yè)出版社 6 沖壓與塑壓成型設備 閆亞林主編 高等教育出版社 7 模具制造技術 翟德梅主編 化學工業(yè)出版社 8 互換性與技術測量 馬霄主編 南京大學出版社 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 32