圍板彎曲沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)

1、 PAGE PAGE 21 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 系 部： 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)(論文)題目： 彎曲沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì) 起 迄 日 期: 指 導(dǎo) 教 師: 發(fā)任務(wù)書日期: 年 3 月20 日 緒 論 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)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(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多

2、家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。在2萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加

3、，能力提高較快；三資及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足: 第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大

4、多是1520萬美元，有的高達(dá)2530萬美元，與之相對(duì)的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 制件的工藝性分析 圖1 制件圖第一章 沖裁件工藝分析及排樣1.1制件的總體分析該制件為圍板。所用材料等級(jí)很高為A 級(jí)。0

5、5鋼。制件形較為簡單。但需要多道工序才能完成。制件形狀為U形，圓孔分布比較均勻。形狀簡單，對(duì)精度要求不高，材料的利用率高。 從制件圖上可以看出，必須先通過落料和沖工藝孔，然后再進(jìn)行彎曲，需要兩套模具，很明顯彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸，所以在此先主要對(duì)彎曲工藝進(jìn)行分析。包括彎曲件的精度、圓角半徑、板料的纖維方向與彎曲線夾角、彎曲的直邊高度、其他工藝性等。制件的材料為優(yōu)質(zhì)08鋼。具有足夠的塑性，屈強(qiáng)比小，回彈小，有利于彎曲成形和工具質(zhì)量的提高 。1.1.1彎曲的直邊高度一般彎曲件為了避免穩(wěn)定性不好，要求直立部分高度Hr+2t=0.5+2*0.8=2.1,很顯然此藝性要求零件.1.1.2孔邊距為

6、防止孔彎曲時(shí)發(fā)生變形，應(yīng)使孔位于變形區(qū)之外。即：L2t=2*0.8=1.6mm. 所以，此 零件完全符合要求。1.1.3最小彎曲半徑根據(jù)所用材料，查表3.2.2可知最小彎曲半徑為0.4t. 10.32 所用該彎曲件符合要求.2制件的外形分析1.2.1 沖裁件的外形轉(zhuǎn)角：沖裁件的外形無尖銳角，均圓弧過渡，查表2.7.1沖裁最小圓角半徑R， 而知此圓角過度有利于模具加工，不會(huì)引起熱處理開裂和沖裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損的現(xiàn)象。1.2.2 沖裁件的孔邊距與孔間距：為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度，孔邊距和孔間距不能過小，其最小許可值當(dāng)?。篊(11.5) t根據(jù)已知工件的尺寸可得：C1=21，C2=26

7、t=0.8， 所以工件的尺寸符合上述要求 。沖孔時(shí)因受凸模強(qiáng)度限制孔的尺寸不應(yīng)太小，否則凸模易折斷或壓彎，查表2.7.3而知工件上孔的直徑當(dāng)大于或等于0.35倍的料厚，即d0.35t，由任務(wù)書零件圖易于看出工件尺寸符合要求。1.3 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度沖裁件上的未注公差等級(jí)定為IT14級(jí)，查表確定工件尺寸如下： 圖2 零件展開簡圖沖裁件的斷面粗糙度值與材料塑性、厚度，沖裁間隙，刃口銳鈍及沖模結(jié)構(gòu)相關(guān)，工件厚度為0.8mm，其斷面粗糙度值為12.5m 第2章 工藝方案的確定該零件包括：沖孔、落料和彎曲三個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案供選擇：方案一、先落料后沖孔再彎曲，采用單工序模生產(chǎn)。

8、方案二、落料-沖孔復(fù)合沖壓再彎曲，采用一副復(fù)合模和一副彎曲模生產(chǎn)。方案三、沖孔-落料-彎曲連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。對(duì)各種方案的分析方案一、模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序，三副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二、只需二副模具，沖壓件的幾何形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)較模具一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對(duì)稱，模具制造并不困難，方案三、只需要一副模具，生產(chǎn)率也很高，但零件的沖壓精度稍差，模具制造困難，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過以上三種方案的分析比較，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳，并選擇反裝復(fù)合模。 第

9、3章 主要工藝參數(shù)計(jì)算3.1 沖裁的工藝計(jì)算3.1.1制件尺寸的確定從制件圖上可以看出，必須先通過落料沖工藝孔，然后再進(jìn)行彎曲，需要兩套模具，很明顯彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸，所以在此主要對(duì)彎曲工藝進(jìn)行分析。該制件為沖孔落料彎曲件，圓角半徑R=1，材料的料厚為t=0.8，R0.5t。這種彎曲件由于變形不嚴(yán)重，所以按中性層展開的原理，彎曲前制件的總長度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和。根據(jù)彎曲制件圖可知： L= L+L+（r+t）/180=2*79+2*57.344+4*4+8+1.656 =298.344 式中：L坯料展開總長度 彎曲中心角中性層位移系數(shù)（取0.32）因?yàn)橛猩僭S偏移以

10、及修整余量，取L為299 mm。3.2排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算 根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣，且為直排的形式，雖然材料的利用率低于少廢料和無廢料排樣，但工件的精度高，且易于保證工件外形的的圓角。3.2.1 確定搭邊與搭肩值搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的查表2.5.2而取最小搭邊值為a1=2.5 最小搭肩值為a2=2.2 繪制草圖如左： 圖 （1） 分析制件形狀可知，由于孔較多。根據(jù)(1) 排樣草圖：條料從前方送進(jìn)。這樣沖孔凸模的沖壓力比較均勻。制件形狀精度容易保證。分析排樣草圖2：條料從側(cè)面送進(jìn)，沖孔凸模受力不均。制件精度不容易保證。 L=8 Y= 82 L=59.66 Y= 62 L=17.27 Y

11、=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 mm3.6 工作部分的尺寸計(jì)算3.6.1計(jì)算凸凹模工作部分的尺寸（沖孔）并確定其公差：該零件在彎曲前屬于無特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。查表2.3.3而知：Zmin = 0.072 Zmax = 0.104Zmax Zmin = 0.104-0.072=0.032因?yàn)槟＞叩木鹊燃?jí)為IT14級(jí) 取 X = 0.5設(shè)凸、凹模分別按IT9、IT10級(jí)精度制造

12、，分別計(jì)算Dt、Da如下：3.6.1.1 沖4.5小孔：d=(d+) =(4.5+0.50.30) =4.65d=( d+ Zmin) =(4.65+0.072) =4.722校核：|T|+|A| Zmax-Zmin0.4（Zmax-Zmin ）+0.6（Zmax-Zmin）Zmax-Zmin0.032=0.032，滿足公差間隙條件3.6.1.4 5.5小孔的孔距尺寸： Ld1=L11/8=260.125 20.15=260.0375Ld2=L21/8=370.125 2 0.15=370.03753.6.2 落料計(jì)算：落料時(shí)采用凸模與凹模配做法。以落料凹模為基準(zhǔn)件。此制件屬于A類尺寸。A=(

13、A+) 圖（2）凸凹模尺寸B=（D max-） =（63-0.50.3） = 62.85B=（B- Zmin） =（62.85-0.072） =62.922校核：|T|+|A|校核：|T|+|A| Zmax-Zmin 0.0320.032滿足公差間隙條件C=（D max-） = （54-0.50.3） =53.85C=（C- Zmin） =（53.85-0.072） =53.778校核：|T|+|A| Zmax-Zmin 0.0320.032 滿足公差間隙條件A=（D max-） =（8-0.50.3） =7.85A=（A- Zmin） =(7.85-0.072) =7.778校核：|T|+|

14、A| Zmax-Zmin 0.0320.032 滿足公差間隙條件第4章 模具總體設(shè)計(jì)4.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用反裝復(fù)合沖壓，所以模具類型為反裝復(fù)合模。4.2 定位方式的選擇在本模具中采用的是條料，所以選用導(dǎo)料銷和擋料銷來實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁條料的定位。4.3 導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該模具采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。第5章 模具主要零部件的設(shè)計(jì)5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.1 凹模的設(shè)計(jì)在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上,凹模刃口為直壁式 ,凹模采用銷釘和螺釘固定時(shí)要保證螺釘(或沉孔)間、螺孔與銷孔間及螺孔與凹模刃壁間的距離不能太近,否則

15、會(huì)影響模具的壽命。壁厚40 查表2.9.4確定凹模厚度為20。凹模厚度 H=kb=0.2539.69=9.92 mm取10 mm (查表2.9.5得k=0.25)凹模壁厚 C=（1.52）H=15 mm20 mm取凹模厚度 H=10 mm ，凹模壁厚 C=20 mm凹模寬度 B=b+2c=39.69+40=79.69 mm 取標(biāo)準(zhǔn)值B= 80 mm 凹模長度 L 取160mm（送料方向） 確定凹模尺寸為80 mm120 mm 20 mm現(xiàn)制草圖如下： 圖（3）凹模草圖 5.1.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì)：在本模具中凸模用來成型四個(gè)4.5的小孔和一個(gè)四方12x4.5的孔，由于直徑的不同現(xiàn)選擇二種不同的沖

16、頭。5.1.2.1設(shè)計(jì)4.5小孔的沖頭：L=h+h+t+h =20+20+0.8+18 =58.8mm凸模長度的校核計(jì)算: F=1.3tL=135.131KN經(jīng)校核計(jì)算凸模的強(qiáng)度足夠.5.1.3落料凸模(凸凹模)結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式。其總長L為：L=h+h+t+h 第6章 模具工作原理：本模具屬于半加工，將半制品放到下模上，上模下行，折彎凸模2壓著半制品使沖孔凹模板1向下運(yùn)動(dòng)。此時(shí)頂桿3壓著托板使橡皮收縮。當(dāng)1與墊板壓緊時(shí)，上模繼續(xù)下行，上模橡皮開始收縮，沖孔與折彎完成。壓力機(jī)行程一次，沖壓一次。沖裁完成。壓力機(jī)滑塊回程，帶動(dòng)上模上行，彈性橡皮回彈，卡在模具上的制件卸

17、下。廢料從下模落出。圖（5） 模具總裝圖第7章 模具的裝配總裝時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系，以及裝配方便和易于保證裝配精度要求來確定裝配基準(zhǔn)件，例如復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件，級(jí)進(jìn)模以凹模作為裝配基準(zhǔn)件；其次，應(yīng)確定裝配順序，根據(jù)各個(gè)零件與裝配基準(zhǔn)件 中，按壓入法裝配要領(lǐng)，檢查其相對(duì)固定板基準(zhǔn)面的垂直度，認(rèn)定合格后，磨平固定板支撐面和刃口面。7.5裝配下模將組裝好的凸模固定板和下墊板，按照設(shè)計(jì)要求位置，安裝在下模座上，緊固螺釘，鉆、鉸銷孔，裝入圓柱銷。7.6裝配上模將組裝好的凸凹模固定板和上墊板，安裝在上模座上，緊上螺釘，用工藝定位器法控制上下模的配合間隙，使其均勻。認(rèn)定均勻后，

18、在上模相應(yīng)部位鉆、鉸銷孔，打入圓銷。 7.7安裝凹模將凹模安裝在下模相應(yīng)部位，凹模和凸凹模間隙，用墊片法或直接安裝法控制其均勻性。7.8試切用紙?jiān)嚊_，觀察沖切紙邊的狀況，經(jīng)調(diào)整并認(rèn)定均勻后， 鉆、鉸另一組銷孔，打入圓銷。 7.9裝配其他零件并試模上模安裝頂桿，頂件塊，檢查打料機(jī)構(gòu)工作的可靠性。頂件塊在最低位置時(shí)，應(yīng)突出凸凹模刃口0.2-0.5mm.安裝卸料板和彈簧，安裝后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低0.2-0.5mm.在設(shè)計(jì)指定的壓力機(jī)上，裝配好的模具進(jìn)行試沖。試模時(shí)重點(diǎn)檢查打料機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是否及時(shí)、可靠。每一次沖壓后，上模隨壓力機(jī)上行到上死點(diǎn)時(shí)，條料和頂出的工件都應(yīng)該出現(xiàn)在下模凹模

19、工作面上，以便及時(shí)清除。裝配后應(yīng)保證間隙均勻，落料凹模刃口面應(yīng)高出沖孔凸模工作端面2mm.第二部分 彎曲模設(shè)計(jì)第1章 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析此零件為一個(gè)簡單的90的u形件，其彎曲圓角半徑r為1mm,材料選擇08鋼,板厚為0.8mm。其工藝性主要包括彎曲件的精度、圓角半徑、板料的纖維方向與彎曲線夾角、彎曲的直邊高度、其他工藝性等。1彎曲的直邊高度一般彎曲件為了避免穩(wěn)定性不好，要求直立部分高度H2.5t,很顯然此零件符合工藝性要求1.2 孔邊距為防止孔彎曲時(shí)發(fā)生變形，應(yīng)使孔位于變形區(qū)之外。即：L2t所以，此 零件完全符合要求。1.3最小彎曲半徑根據(jù)所用材料，查表3.2.2可知最小彎曲半徑為0.4t 1

20、0.32 所以該彎曲件符合要求. 第2章 主要工藝參數(shù)計(jì)算2.1彎曲力的計(jì)算自由彎曲需要的力 經(jīng)計(jì)算得：F=35.392KN校正彎曲時(shí)彎曲力的計(jì)算：F=qA 彎曲模工作部分設(shè)計(jì)3.1 凸、凹模間隙的計(jì)算單面間隙為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、凹模寬度尺寸計(jì)算：L=(L-0.75) =(70-0.750.62) =69.535L=( L-Z) =(69.535-2.1) =67.435L77.435即，凹模的寬度應(yīng)該不大于展開長度的0.8倍67.435840.8 所以之間符合要求。3.2

21、.2 凸、凹模的圓角半徑以及凹模的深度一般 根據(jù)模具閉合高度，彎曲力，外廓尺寸等數(shù)據(jù)選定此設(shè)備是合適的。 結(jié) 論大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖、中信重型礦山機(jī)械廠的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同