支架彎曲模具研發(fā)設(shè)計與制造

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1、第1章緒 論 近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具設(shè)計與制造水平 有了較大提高，大型、精密、復雜高效和長壽命模具的需求量大幅 度增加，模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短，模 具CAD/ CAM技術(shù)也得到了相當廣泛的應用。 1. 1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1. 1. 1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 沖壓技術(shù)廣泛應用于航空、汽車、電機、家電和通信等行業(yè)零 部件的成形。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率高，能成形復雜零件，適合 大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，在某些領(lǐng)域已經(jīng)取代機械加工，并正逐步擴大 其應用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預測到本世紀中，機械零部件中 60%的粗加工，80%的精加工要由模具來完成。因此沖壓

2、技術(shù)對發(fā)展 生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡 賴。 經(jīng)調(diào)查，全國模具行業(yè)從業(yè)人員的崗位分布情況大致如下：從 事模具設(shè)計，模具工藝過程實施，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和監(jiān)督工作的人員 占總數(shù)的42%;其次是具體生產(chǎn)設(shè)備的操作，模具的制造、調(diào)試和 維修，從事這類工作的是智能型操作人員，占總數(shù)的26%;三是從 事生產(chǎn)組織，技術(shù)指導和技術(shù)管理工作的人員，占總數(shù)的14%;四 是從事模具營銷工作和售后技術(shù)服務的人員，占總數(shù)的9%;五是個 體、行政管理人員，占總數(shù)的9 %。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。 從20世紀80年代初開始，工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)，已從 機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為一個獨

3、立的工業(yè)部門，而且其產(chǎn) 值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，中國的模具工業(yè)發(fā)展十 分迅速；近年來，一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前， 中國約有17000多個模具制造廠點，從業(yè)人數(shù)60多萬；2001年中 國模具工業(yè)總產(chǎn)值達320億元人民幣，中國模具工業(yè)的技術(shù)水平取 得了長足的進步。國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來殘騖樓 諍錈瀨濟溆塹籟。 第2章 支架沖壓彎曲工藝的分析 2.1工件工藝分析 原始資料：如圖所示 材 料：08 厚 度：3mm EO 土 0” 餌 84 企鵝332554595有刪減 有CAD圖* （i）零件圖分析 此工件為帶孔的

4、四直角相反彎曲對稱件， 選用08鋼，其彎曲半徑均大于該種材料的最小彎曲半徑，且尺寸 精度要求不高，不需要校形，由沖裁和彎曲即可成形。沖壓難點在 于四角彎曲回彈較大，使制件變形但通過模具措施可予以控制。由 于沒有公差等級標注，所以可以按未標公差等級處理。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜 豬訣錐。 (2) 沖壓工藝性審查(表1) 沖裁工藝性 工藝性項目 沖壓工藝形狀 工藝性允許值 工藝性評價 1.形狀 落料長方形36 X 1 02 沖圓孔0 6、 $ 8 2.落料圓角 R3 0. 25t =0. 75 3.孔邊距 對 2- $ 6、 $ 8 孔 1. 5t =4. 5

5、 最小孔邊距 t =3 彎曲工藝性 工藝性項目 沖壓工藝形狀 工藝性允許值 工藝性評價 1.形狀 U形件四角彎曲對 稱 2.彎曲半徑 R4 0. 4t =1. 2 3.直邊高度 彎曲外角20 2t =6 彎曲內(nèi)角8 2t =6 4.孔邊距 2t =6 孔邊距彎曲 區(qū)太近，易使孔變 2t =6 形。故先彎曲后沖孔 5.精度 I T14 為保證60 0. 37,應 彎曲后沖2- 0 8孔 2- 0 8孔距是I T9 (3) 沖壓經(jīng)濟性和先進性分析 沖壓是該件最好的加工方法。但由于批量不是很大，模具應 力求結(jié)

6、構(gòu)簡單易制，故不采用復雜的組合工序。 2.2 制件的工藝計算和工藝方案 2. 2. 1工藝方案的確定 根據(jù)制件的工藝分析，知道制件是帶孔的四直角相反彎曲對稱 件。沖壓該零件所需的基本工序為落料彎曲和沖孔。其彎曲工藝方 案有如圖2- 1所示的三種。這里采用第三種一次彎曲成形。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。 因此，沖壓該工件的工藝方案可能有以下幾種。 方案一：落料與沖兩個0 6孔復合，彎曲外部兩角并使中間兩角 預彎45?,彎曲中間兩角，沖兩個? 8孔。 方案二：落料與沖兩個? 6孔復合（同方案一），彎曲外部兩角， 壓彎中間兩角，沖兩個? 8孔。 方案三：落料與沖兩個? 6孔復合（同方案一）

7、，壓彎四個角， 沖兩個? 8孔。 方案四：全部工序采用帶料級進沖壓。 比較上述各方案可以看出： 方案一的優(yōu)點是：模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、制造周期短、投產(chǎn) 快；零件的回彈容易控制、尺寸和形狀準確、表面質(zhì)量高。缺點是: 工序分散，需用模具、壓力機和操作人員較多，勞動量較大。謀蕎摶 篋飆 鐸懟類蔣薔。 方案二與方案一相比，零件的回彈難以控制，尺寸和形狀不精 確，且同樣存在工序分散，勞動量大，占用設(shè)備多的缺點。廈礴懇蹣 駢 時 盡繼 價騷。 方案三的工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，但模具壽命低， 零件表面有劃傷，厚度有變薄，回彈不易控制，尺寸和形狀不夠正 確。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。 方案四的

8、特點是采用工序高度集中的連續(xù)模完成方案一中分散 的各工序。其生產(chǎn)率很高，但模具結(jié)構(gòu)復雜，安裝、調(diào)試、維修比 較困難，制造周期長。鵝婭盡損鶴慘歷蘢鴛賴。 考慮到零件的精度要求較高，生產(chǎn)批量不大，故采用第一種方 案。 2.2. 2 計算毛坯尺寸 工件的彎曲半徑r >0. 5t，故坯料展開長度公式為 L= I i +l 2 + I 3 + I 4 + I 5 + n / 2 X （ r 1+「2 +「3 +「4 ） + n / 2 X （ X1+X2 + X3 + X4 ） t籟叢媽羥為贍債蟶練淨。 查手冊表3. 4. 1，當r/t =1. 3時，x=0. 34，則坯料展開長度為 L=2

9、 X ( 20+4 + 1 1) + n /2 X 4 X 4+ n / 2 X 0. 34 X 4 X 3 = 126. 64mm 2. 2. 3確定各工序模具種類及形式 所選用的沖模有：落料彎曲復合模，沖孔模。其結(jié)構(gòu)形式如 圖2-2所示。 2.3 工序設(shè)計與工藝計算 彎曲件毛坯寬度為36 mm,展開長度為126.64 mm,考慮到操作 方便，排樣采用單排。取其搭邊數(shù)值：條料兩邊a=2. 8mm,進距方 向 ai = 2. 5 mm, 于是有預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。 進距 h = D+ ai =36 + 2. 5=38. 5mm 條料寬度 b = L+2a = 126. 64+2

10、x 2. 8=132. 24mm 板料規(guī)格擬選用 3mmx 600mmx 2000mm （鋼板） 若用縱裁：裁板條數(shù) n i = B/ b=600/ 132. 24=4條余71 mm 每條個數(shù) n 2 = A- a1 / h=2000- 2. 5/ 38. 5=51 條余 34mm 每板總個數(shù)n = n 1 x n2 =204 材料利用率 =n BL/AB x 100% =204 x 36 x 126. 64/ 2000 x 600 x 100%=77. 5% 若用橫裁：裁板條數(shù) n 1=A/ b=2000/ 1 32. 24=1 5條余16mm 每 條個數(shù) n2 = B-

11、a1 / h=600- 2. 5/ 38. 5 = 1 5 個余 20mm 每板總個數(shù)n n 1 x n2 =225 材料利用率 =n BL/ AB X 100% = 22 5X 36 X 126. 64/ 20X 60 0=8 5. 4% 由此可見，橫裁有較高的材料利用率，采用橫裁。 2.4 壓力、壓力中心計算及壓力機的選用 因為本制件是軸對稱零件，所以不用計算壓力中心。 2. 4. 1沖兩個? 6孔及落料工序 1. 沖裁力 F=1. 3 Lt t ?Lt （T b 式中 c b—被沖材料抗拉強度（MPa） , L —沖裁件剪切周邊長度 （mm）, t —

12、沖裁件材料厚度（mm） o 查手冊〔1丨表8 — 7得08鋼的c b=380MPa,貝U有 落料力 F1 =1. 3Lt t ?Lt c b= ( 36+126. 64 ) X 2 X 3X 380 = 370KN 沖孔力 F2 =1. 3Lt t ?Lt c b= n X 6 X 2 X 3 X 3 80=4 3 KN 2. 落料時的卸料力 F卸=K卸P1 查表2- 1 5 ,取K卸=0. 03 ,故 F3 =0. 03 X 370=1 1. 1 KN F?3 = 0. 03 X 43 = 1. 29KN 3. 推件力 Pt= nKtP Kt —推件力系數(shù),由手冊查

13、得Kt = 0. 04 5 n —同時卡在凹模的工件（或廢料）數(shù)，其中 n = h/ t， t =3mm。 h —凹模刃部直壁洞口高度（mm）， t —料厚（mm） 查《沖模設(shè)計應用實例》選擇圖2 — 17b的凹模刃口形式， 可取h=6mm,故n = 2，貝U P1 = 2 X 0. 045 X 370=33.3KN P2 = 2 X 0. 045 X 43=3. 87KN 選擇沖床時的總的沖壓力為 P 總=F1 + F2+ F3 + F?3 + P1 + P2 = 37 0+43+11. 1 +1.29 + 33. 3+3.87 = 462.56KN 為安全起見，防止

14、設(shè)備的超載，可按公稱壓力F > （ 1.6 — 1.8 ） F總的原則選壓力機。選公稱壓力為630KN的壓力機。滲釤嗆儼勻諤 鱉調(diào)硯錦。 2. 4. 2彎曲工序 四個部位的 經(jīng)過校核所選公差是合適的 3. 1. 3彎曲部分尺寸計算 凸模的圓角半徑與零件的彎曲半徑相同，R凸=4mm 凹模的圓角半徑由三表 3-7查得，R凹=（2 — 6）t =6 — 1 8mm, 這里取1 0 mm。 凸、凹模單面間隙值Z/ 2 = 0. 9t =2. 7mm 對于工件尺寸840- 0. 87 ?取彎曲凸模、凹模的制造公差I(lǐng) T7和 I T8級精度，查手冊得S凸=0. 035 mm , S凹

15、=0. 054 mm鐃誅臥瀉噦圣騁貺 頂廡。 ，r + 6 凹 +0. 0 54 按式(3-9) 得 B 凹=(B- 0.75△ ) 0 =83. 34 0 mm 0 0 B 凸=(B 凹-Z/2) - § 凸=8 6. 05 - 0. 035 mm 3.2 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計 由前面分析采用三副模具來完成本工件的制造。 3. 2. 1沖孔落料復合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3. 2. 1. 1落料凹模 凹模的刃口形式采用文獻1圖2- 17b所示的刃口形式，凹模的 外形尺寸按手冊1中式（2- 25）和式（2- 26）:擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。 凹模厚度 H=kb=0. 24 X 12

16、6. 64 = 30mm 凹 模壁厚 c= 1. 5H=45mm (取 26- 40mm) 這里取 40mm 查手冊選標準凹模尺寸250 X 160 X 20 結(jié)構(gòu)和尺寸標注如圖所示 1 X 1 LD 工 1 C — —■ 9 iri i ? ! €4 . )5 3. 2. 1.2沖孔凸模

17、根據(jù)所要沖的孔的尺寸設(shè)計凸模的結(jié)構(gòu)形式.如下圖所示: C1 0.02 凸模的固定形式為直接連接型式.借助于螺釘，銷釘和止口緊回 定位，簡單可靠，承裁能力強，更換凸模方便.固定開式如下圖所示：贓 熱 俁閫歲 匱閶鄴鎵騷。 3. 2. 1. 3凸凹模 凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示，按式（2-27）得凸凹模的最小壁厚 m=1. 5t =4. 5mm,而實際最小壁厚為8 mm,故符合強度要求。凸凹模的 外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保證雙面間隙0. 34- 0. 39，凸凹模 上兩孔中心距1 4 mm的公差，應比零件圖所標精度高3-4級，即定 n in i-1

18、 4 .7R 壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥 為 14 0. 1 5 mm。 鈴氈淚 3. 2. 1. 4 模柄 模柄的作用是固定上模座于壓力機滑塊上時使模具的壓力中心 與壓力機的壓力中心保證一致,所以,模柄的長度不得大于壓力機滑 塊里模柄的孔的深度,模柄直徑應與模柄孔一致.蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。 根據(jù)模具的總體特點，選用凸緣式模柄，此模柄用螺釘，銷釘與上 模座緊固在一起,如下圖所示： 3. 2. 1. 5凸模固定板 由于凸模的尺寸形狀已定，根據(jù)凸模的形狀來定凸模固定板 的形狀尺寸，為使凸?；虬寄９潭ɡ喂炭坎⒂辛己玫拇怪倍?，固定 板必須有足夠的厚度，根

19、據(jù)凸模的的形狀定固定板的厚度為20mm. 其結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖所示：買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。 3. 2. 1.6導柱、導套 對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導柱、導 套來保證上、下模的導向精度。導柱、導套在模具中主要起導向作 用。導柱與導套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精 度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因為本制件的厚 度為 3 mm, 所以采用 H7/ f 7。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。 3. 2. 1. 7其他零件 本模具采用螺釘固定，銷釘定位。 緊固螺釘標記：35鋼 M10138 GB70 — 85 限位螺釘標記：35鋼 M12L40 GB

20、68 — 76 定位銷釘標記：35鋼 V、20 GB 119 — 86 頂出螺釘標記：35鋼 14 340 GB11 9 — 86 定位銷和擋料銷的選用.根據(jù)所設(shè)計的頂塊和反側(cè)壓塊的尺寸, 定位銷和擋料銷均選用直徑為4 mm的.尺寸如下圖所示：驅(qū)躓髏彥浹綏 譎飴憂錦。 3. 2. 2選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 由凹模外形尺寸250 X 160，選后側(cè)導柱導套模架，再按其標準 選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 表3-1 模架規(guī)格選用 名稱 尺寸 材料 熱處理 3. 3模具總裝圖 3. 3. 1沖孔落料復合模的總裝圖 由以上設(shè)計，可得到模具的總裝圖，其工作過程是：模具

21、在工 作時，板料以導料銷13和擋料銷12定位。上模下壓時，凸凹模外 形和凹模8進行落料，；落下料卡在凹模中，同時沖孔凸模與凸凹 模內(nèi)孔進行沖孔，沖孔廢料卡在凸、凹?？變?nèi)?？ㄔ诎寄Ｖ械臎_件 由橡膠帶動推件裝置頂出凹模面?？ㄔ谕?、凹內(nèi)的沖孔廢料由推件 裝置推出。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。 11 L： 參考文獻 [1]陳錫棟、周小玉主編?實用模具技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出

22、 版社，2001 [2] 李紹林、馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊[M].上?？茖W技術(shù)出版 社，1998 [3] 許發(fā)樾主編.實用模具設(shè)計與制造手冊[M ].北京：機械工業(yè)出版 社，2000 [4] 楊玉英主編.實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊[M].北京：機械工 業(yè)出版社，2004 [5] 模具實用技術(shù)叢書編委會.沖壓設(shè)計應用實例[M].北京：機械工 業(yè)出版社.1 999 [6] 翟德梅主編.模具制造技術(shù)[M ].河南機電高等?？茖W校 [7] 王芳主編.冷沖壓模具設(shè)計指導[M ].北京：機械工業(yè)出版社， 1998 [8] 任嘉卉主編.公差與配合手冊[M ].

23、北京：機械工業(yè)出版社，2000 [9] 李易、于成功、聞小芝主編.現(xiàn)代模具設(shè)計、制造、調(diào)試與維修 實用手冊[M].北京：金版電子出版公司，2003鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。 [10] 彭建聲、秦曉剛編著.模具技術(shù)問答[M ].北京：機械工業(yè)出版 社，1996 [11] 王孝培主編，沖壓手冊，機械工業(yè)出版社，1 988年2月 [12] 郝濱海編著，沖壓模具簡明設(shè)計手冊，化學工業(yè)出版社，2005 年1月 [13] 史鐵梁主編，冷沖模設(shè)計指導，機械工業(yè)出版社，1996年7月 [14] 鐘毓斌主編，沖壓工藝與模具設(shè)計 華北航天工業(yè)學院 2000年3月 [15] 許發(fā)樾主編，模具標準應用手冊

24、 1 997年3月 經(jīng)過近段的努力，在老師和同學們的指導和幫助下，我順利地 完成了這次的畢業(yè)設(shè)計任務。經(jīng)過這次的設(shè)計任務，使我對模具設(shè) 計，特別是模具的設(shè)計過程有了進一步地了解；對模具的基本結(jié)構(gòu)、 組裝、調(diào)試、加工制造等方面有了深刻理解。在設(shè)計的過程中，通 過對制件的分析和對模具的設(shè)計的研究時，能夠較好地將課本上的 理論知識應用與設(shè)計當中，并且能夠從整體，宏觀上去研究、分析、 考慮設(shè)計問題。同時，在這次的設(shè)計過程中，還很大地程度上鍛煉 了自己的動手能力，如：親自去收集和查找有關(guān)資料，并從中又學 會了 一門新的課程《如何查找資料和文獻》；其次，通過搜尋大量 的資料，還大大地鍛煉了自己的畫圖、看

25、圖、排版等方面的能力。 最重要的是，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，使我真正地感受到了集體的力量 和學習方法。在設(shè)計過程中，難免會遇到技術(shù)或其他方面的難題， 但是通過老師的指導和與同學們的交流和虛心地請教都得到了解 決，使我最終順利地完成設(shè)計。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。 由于本人的水平有限，經(jīng)驗不足，在設(shè)計當中如有不妥之處， 還懇請各位老師指導更正。 致謝 時光如電，歲月如梭，三年的大學生活一晃而過，而我也即將 離開可敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去。在這畢 業(yè)之際，作為一名工科類學校的學生，做畢業(yè)設(shè)計是一件必不可少 的 事情。輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。 畢業(yè)設(shè)計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知

26、識非常廣泛，很 多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的 資料；還有很多設(shè)計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去 解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。 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(shè)計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計可是把我們 以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)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(chǔ)。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。 由于資質(zhì)有限，很多知識掌握的不

27、是很牢固，因此在設(shè)計中難 免要遇到很多難題，由于有了課程設(shè)計的經(jīng)驗及老師的不時指導和 同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計日 趨完善。畢業(yè)設(shè)計雖然很辛苦，但是在設(shè)計中不斷思考問題，研究 問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也 汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設(shè)計的能力，使我受益 匪淺，我相信這些經(jīng)驗對我以后的工作一定大有益處。凍鈹鋨勞臘錯癇 婦脛糴。 最后，再次感謝各位老師特別是我的指導老師于智宏老師在這 一段時間給予無私的幫助和指導，并向他們致意深深的敬意，以后 到社會上我一定努力工作，不辜負他們給予我的知識和對我們寄予 的厚望！恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。 18