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围板弯曲冲孔复合模具设计

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毕业设计 论文

系 部：
专 业： 模具设计与制造
学生姓名: 学 号：
设计（论文)题目： 弯曲冲孔复合模具设计
起 迄 日 期:
指 导 教 师:

发任务书日期: 年 3 月20 日

绪 论
目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，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的模具相比差距相当大.
1． 国内模具的现状和发展趋势
1。1 国内模具的现状
我国模具近年来发展很快，据不完全统计,2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满,2004年模具产值530亿元。进口模具18。13亿 美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69：1,进出口相抵后的进净口达13。2亿美元，为净进口量较大的国家。
在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业. 近年来, 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品;专业模具厂数量增加，能力提高较快；"三资”及私营企业发展迅速;国企股份制改造步伐加快等。
虽然说我国模具业发展迅速,但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足：
第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中,但总体来看,体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱,因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。
    第二,开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位.我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少.
   第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低．虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多.由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较好解决.装备水平低,带来中国模具企业钳工比例过高等问题。
  制件的工艺性分析

图1 制件图
第一章 冲裁件工艺分析及排样
1。1制件的总体分析

该制件为围板。所用材料等级很高为A 级.05钢.制件形较为简单。但需要多道工序才能完成.制件形状为U形，圆孔分布比较均匀。形状简单,对精度要求不高，材料的利用率高。
从制件图上可以看出,必须先通过落料和冲工艺孔，然后再进行弯曲,需要两套模具，很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，所以在此先主要对弯曲工艺进行分析。包括弯曲件的精度、圆角半径、板料的纤维方向与弯曲线夹角、弯曲的直边高度、其他工艺性等。
制件的材料为优质08钢。具有足够的塑性，屈强比小，回弹小，有利于弯曲成形和工具质量的提高 。
1.1.1弯曲的直边高度

一般弯曲件为了避免稳定性不好，要求直立部分高度H〉r+2t=0.5+2＊0。8=2.1，很显然此艺性要求零件.
1。1。2孔边距

为防止孔弯曲时发生变形，应使孔位于变形区之外。即：
L≥2t=2*0.8=1。6mm. 所以，此 零件完全符合要求。

1.1.3最小弯曲半径

根据所用材料,查表3.2。2可知最小弯曲半径为0.4t。 1≥0。32 所用该弯曲件符合要求。

1. 2制件的外形分析

1.2.1 冲裁件的外形转角：

冲裁件的外形无尖锐角，均圆弧过渡,查表2.7。1冲裁最小圆角半径R， 而知此圆角过度有利于模具加工，不会引起热处理开裂和冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损的现象。
1。2。2 冲裁件的孔边距与孔间距：

为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小，其最小许可值当取：C≥（1～1.5) t根据已知工件的尺寸可得：C1=21，C2=26 t=0。8， 所以工件的尺寸符合上述要求 。
冲孔时因受凸模强度限制孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯,查表2.7.3而知工件上孔的直径当大于或等于0.35倍的料厚，即d≥0.35t,由任务书零件图易于看出工件尺寸符合要求。
1。3 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度

冲裁件上的未注公差等级定为IT14级，查表确定工件尺寸如下：

图2 零件展开简图
冲裁件的断面粗糙度值与材料塑性、厚度，冲裁间隙,刃口锐钝及冲模结构相关,工件厚度为0。8mm,其断面粗糙度值为12。5μm

第2章 工艺方案的确定

该零件包括：冲孔、落料和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案供选择：
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，采用一副复合模和一副弯曲模生产。
方案三、冲孔—落料—弯曲连续冲压，采用级进模生产。
对各种方案的分析
方案一、模具结构简单，但需要三道工序，三副模具，生产效率低,难以满足该零件的年产量要求。
方案二、只需二副模具，冲压件的几何形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高，尽管模具结构较模具一复杂，但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难，
方案三、只需要一副模具，生产率也很高,但零件的冲压精度稍差，模具制造困难，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造安装较复合模复杂.
通过以上三种方案的分析比较,并根据设计要求确定该工件的冲压生产采用方案二为佳，并选择反装复合模。

第3章 主要工艺参数计算

3.1 冲裁的工艺计算

3。1。1制件尺寸的确定

从制件图上可以看出，必须先通过落料冲工艺孔，然后再进行弯曲，需要两套模具，很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，所以在此主要对弯曲工艺进行分析。该制件为冲孔落料弯曲件,圆角半径R=1，材料的料厚为t=0。8，R＞0。5t.这种弯曲件由于变形不严重，所以按中性层展开的原理，弯曲前制件的总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和。
根据弯曲制件图可知：
L= L+L+πα（r+χt）/180
=2＊79+2*57.344+4＊4+8+1.656
=298。344
式中：L--——坯料展开总长度
α---—弯曲中心角
χ—-——中性层位移系数(取0。32）
因为有少许偏移以及修整余量，取L为299 mm.
3。2排样的设计与计算

根据工件的形状选择有废料排样,且为直排的形式,虽然材料的利用率低于少废料和无废料排样，但工件的精度高，且易于保证工件外形的的圆角.
3.2。1 确定搭边与搭肩值

搭边和搭肩值一般是由经验确定的查表2。5。2而取最小搭边值为a1=2.5㎜ 最小搭肩值为a2=2.2㎜ 绘制草图如左：
图 （1）

分析制件形状可知，由于孔较多.根据(1) 排样草图:条料从前方送进。这样冲孔凸模的冲压力比较均匀.制件形状精度容易保证.
分析排样草图2：条料从侧面送进，冲孔凸模受力不均。制件精度不容易保证。
L=8 Y= 82 L=59。66 Y= 62
L=17.27 Y=34 L=17.27 Y= 34
L=17。27 Y=6 L =17。27 Y=6
Y= L Y+ L Y+ L Y+……。 L Y / L+ L+ L +L+ L+ L +L+ L
=51。08 mm
3。6 工作部分的尺寸计算

3.6.1计算凸凹模工作部分的尺寸(冲孔)并确定其公差：

该零件在弯曲前属于无特殊要求的一般冲孔落料件，外形尺寸由落料获得，而中间的小孔尺寸则是由冲孔得到。
查表2。3.3而知：Zmin = 0。072 Zmax = 0。104
Zmax –Zmin = 0。104—0.072=0.032
因为模具的精度等级为IT14级 取 X = 0.5
设凸、凹模分别按IT9、IT10级精度制造，分别计算Dt、Da如下：

3.6.。1。1 冲ø4.5小孔：

d=(d+χ△)
=(4。5+0.5×0.30)
=4.65

d=（ d+ Zmin)
=(4.65+0。072)
=4.722
校核:|δT|+｜δA｜ ≤Zmax-Zmin
0。4（Zmax—Zmin ）+0.6（Zmax-Zmin）≤Zmax—Zmin
0。032=0.032,满足公差间隙条件

3.6。1。4ø 5。5小孔的孔距尺寸：

Ld1=L1±1/8Δ=26±0。125 ×2×0。15=26±0.0375

Ld2=L2±1/8Δ=37±0。125 ×2× 0。15=37±0.0375

3.6.2 落料计算：

落料时采用凸模与凹模配做法。以落料凹模为基准件.此制件属于A类尺寸.A=（A+χ△）

图(2）凸凹模尺寸
B=（D max—χ△）
=（63—0。5×0.3）
= 62。85
B=(B— Zmin）
=（62.85—0。072）
=62。922
校核：|δT｜+|δA｜≤校核：｜δT|+｜δA｜≤ Zmax—Zmin 0.032≤0。032满足公差间隙条件

C=（D max—χ△)
= （54-0。5×0.3）
=53.85
C=（C- Zmin)
=（53.85—0.072）
=53。778
校核：｜δT|+｜δA｜≤ Zmax-Zmin 0.032≤0。032 满足公差间隙条件
A=（D max-χ△）
=（8—0。5×0。3）
=7。85
A=(A- Zmin)
=（7。85—0.072）
=7.778
校核：|δT｜+｜δA｜≤ Zmax—Zmin 0。032≤0。032 满足公差间隙条件

第4章 模具总体设计

4。1 模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，采用反装复合冲压,所以模具类型为反装复合模。
4.2 定位方式的选择

在本模具中采用的是条料，所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条料的定位。
4。3 导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整，该模具采用中间导柱的导向方式。

第5章 模具主要零部件的设计
5。1工作零件的结构设计

5.1.1 凹模的设计
在本模具中采用螺钉和销钉将凹模直接固定在支撑件上，凹模刃口为直壁式 ，凹模采用销钉和螺钉固定时要保证螺钉(或沉孔）间、螺孔与销孔间及螺孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具的寿命.壁厚40 查表2.9。4确定凹模厚度为20㎜。
凹模厚度 H=kb=0.25×39.69=9。92 mm取10 mm （查表2。9.5得k=0.25）
凹模壁厚 C=（1.5~2)H=15 mm～20 mm
取凹模厚度 H=10 mm ，凹模壁厚 C=20 mm
凹模宽度 B=b+2c=39.69+40=79.69 mm 取标准值B= 80 mm
凹模长度 L 取160mm（送料方向)
确定凹模尺寸为80 mm×120 mm ×20 mm
现制草图如下：

图（3）凹模草图
5。1。2 冲孔凸模的设计：

在本模具中凸模用来成型四个ø4.5的小孔和一个四方12x4。5的孔，由于直径的不同现选择二种不同的冲头。

5。1.2。1设计ø4.5小孔的冲头：

L=h+h+t+h
=20+20+0.8+18
=58。8mm

凸模长度的校核计算：
F=1.3×Т×t×L=135.131KN
经校核计算凸模的强度足够。
5。1。3落料凸模(凸凹模）
结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式。其总长L为:
L=h+h+t+h

第6章 模具工作原理：
本模具属于半加工，将半制品放到下模上，上模下行，折弯凸模2压着半制品使冲孔凹模板1向下运动。此时顶杆3压着托板使橡皮收缩。当1与垫板压紧时，上模继续下行，上模橡皮开始收缩，冲孔与折弯完成.压力机行程一次，冲压一次。冲裁完成。压力机滑块回程，带动上模上行,弹性橡皮回弹,卡在模具上的制件卸下。废料从下模落出.

图（5） 模具总装图

第7章 模具的装配

总装时，首先应根据主要零件的相互依赖关系，以及装配方便和易于保证装配精度要求来确定装配基准件,例如复合模一般以凸凹模作为装配基准件，级进模以凹模作为装配基准件；其次，应确定装配顺序，根据各个零件与装配基准件 中，按压入法装配要领,检查其相对固定板基准面的垂直度,认定合格后，磨平固定板支撑面和刃口面。
7.5装配下模
将组装好的凸模—固定板和下垫板，按照设计要求位置，安装在下模座上，紧固螺钉，钻、铰销孔,装入圆柱销。
7。6装配上模
将组装好的凸凹模—固定板和上垫板,安装在上模座上，紧上螺钉，用工艺定位器法控制上下模的配合间隙，使其均匀。认定均匀后，在上模相应部位钻、铰销孔，打入圆销。
7.7安装凹模
将凹模安装在下模相应部位，凹模和凸凹模间隙，用垫片法或直接安装法控制其均匀性。

7。8试切
用纸试冲，观察冲切纸边的状况，经调整并认定均匀后， 钻、铰另一组销孔,打入圆销。

7.9装配其他零件并试模
上模安装顶杆,顶件块，检查打料机构工作的可靠性。顶件块在最低位置时，应突出凸凹模刃口0.2—0.5mm。安装卸料板和弹簧,安装后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低0。2—0。5mm。在设计指定的压力机上，装配好的模具进行试冲。
试模时重点检查打料机构和顶出机构的动作是否及时、可靠。每一次冲压后，上模随压力机上行到上死点时，条料和顶出的工件都应该出现在下模凹模工作面上，以便及时清除。
装配后应保证间隙均匀，落料凹模刃口面应高出冲孔凸模工作端面2mm。

第二部分 弯曲模设计
第1章 零件结构工艺性分析

此零件为一个简单的90°的u形件，其弯曲圆角半径r为1mm,材料选择08钢,板厚为0。8mm.其工艺性主要包括弯曲件的精度、圆角半径、板料的纤维方向与弯曲线夹角、弯曲的直边高度、其他工艺性等.
1. 1弯曲的直边高度
一般弯曲件为了避免稳定性不好，要求直立部分高度H〉2。5t,很显然此零件符合工艺性要求

1。2 孔边距

为防止孔弯曲时发生变形，应使孔位于变形区之外。即：
L≥2t
所以，此 零件完全符合要求。
1.3最小弯曲半径

根据所用材料，查表3.2.2可知最小弯曲半径为0.4t 1≥0。32 所以该弯曲件符合要求。

第2章 主要工艺参数计算
2.1弯曲力的计算
自由弯曲需要的力 经计算得：
F=35。392KN
校正弯曲时弯曲力的计算:
F=qA
第3章 弯曲模工作部分设计

3。1 凸、凹模间隙的计算

单面间隙为Z/2 Z/2=（1+n）t
=(1+0.05) ×0.8
=0。84mm （ 查表得n=0。05）
3。2凸、凹模工作部分尺寸:
3.2。1凸、凹模宽度尺寸计算:

L=(L—0.75）
=（70—0。75×0.62)
=69.535
L=( L—Z)
=(69。535-2.1）
=67。435
L≤77.435即，凹模的宽度应该不大于展开长度的0.8倍67.435≤84×0.8 所以之间符合要求。

3.2。2 凸、凹模的圆角半径以及凹模的深度

一般
根据模具闭合高度，弯曲力，外廓尺寸等数据选定此设备是合适的.

结 论
大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用.在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理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，我们进行了大量的实习.经过在新飞电器有限公司、在洛阳中国一拖、中信重型矿山机械厂的生产实习,我对于冷冲模具、塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富和加深了对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有了全新的理解。在指导老师的细心指导下和在工厂师傅的讲解下,我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在实习现场亲手拆装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料，通过这些实践，我们熟练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆借阅相关手册和书籍，更系统而全面了细节问题。锻炼了缜密的思维和使我们初步具备了设计工作者应有的素质。
设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计. 在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正

致 谢
认识有了一个质的飞跃。
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。经过近三个月的努力,我相信这次毕业设计一定能为三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。
在这次设计过程中得到了老师以及许多同学的帮助，我受益匪浅。在此，再次感谢各位老师特别是我的指导老师原红玲老师在这一段时间给予无私的帮助和指导,并向他们致于深深的敬意，对关心和指导过我各位老师表示衷心的感谢！
参 考 文 献

1、 刘建超、张宝忠主编： 冲压模具设计与制造， 高教社出版
2、 王孝培 主编： 冲压手册， 机械工业出版社
3、 李硕本 主编： 冲压工艺学， 机械工业出版社
4、 丁松聚 主编： 冷冲模设计， 机械工业出版社
5、 付宏生 主编： 冷冲压成型工艺与模具设计制造
6、 吴伯杰 主编 冲压工艺与模具
7、 夏巨谌 李志刚主编 中国模具设计大典
8、 王秀凤 万良辉 主编 冲压模具设计与制造
9、 罗益旋 主编 新冲压新工艺新技术及模具设计实用手册
10、王孝培 主编 冲 压 手 册

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