支架彎曲模具研發(fā)設(shè)計與制造

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(fù)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(dāng)廣泛的應(yīng)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(yīng)用于航空、汽車、電機(jī)、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(fù)雜零件，適合 大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已經(jīng)取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大 其應(yīng)用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測到本世紀(jì)中，機(jī)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(shí)施，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)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(dǎo)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(wù)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(jì)80年代初開始，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)，已從 機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為一個獨(dú)立的工業(yè)部門，而且其產(chǎn) 值已超過機(jī)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(diǎn)，從業(yè)人數(shù)60多萬；2001年中 國模具工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)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(jìn)步。國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來殘騖樓 諍錈瀨濟(jì)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：3mmEO 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(diǎn)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(biāo)注，所以可以按未標(biāo)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、$ 82.落料圓角R30. 25t =0. 753.孔邊距對 2- $ 6、$ 8 孔1. 5t =4. 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R40. 4t =1. 23.直邊高度彎曲外角202t =6彎曲內(nèi)角82t =64.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(yīng)彎曲后沖2- 0 8孔2- 0 8孔距是I T9(3) 沖壓經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)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(yīng) 力求結(jié)構(gòu)簡單易制，故不采用復(fù)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?yàn)槁淞蠌澢蜎_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(fù)合，彎曲外部兩角并使中間兩角 預(yù)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(fù)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(fù)合（同方案一），壓彎四個角， 沖兩個© 8孔。方案四：全部工序采用帶料級進(jìn)沖壓。比較上述各方案可以看出：方案一的優(yōu)點(diǎn)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(zhǔn)確、表面質(zhì)量高。缺點(diǎn)是: 工序分散，需用模具、壓力機(jī)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(diǎn)。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。方案四的特點(diǎn)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(fù)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(jìng)。查手冊表3. 4. 1，當(dāng)r/t =1. 3時，x=0. 34，則坯料展開長度為L=2 X ( 20+4 + 1 1) + n /2 X 4 X 4+ n / 2 X 0. 34 X 4 X 3 = 126. 64mm2. 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(fù)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(jìn)距方 向 ai = 2. 5 mm, 于是有預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。進(jìn)距h = D+ ai =36 + 2. 5=38. 5mm條料寬度 b = L+2a = 126. 64+2 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- a1 / h=600- 2. 5/ 38. 5 = 1 5 個余 20mm每板總個數(shù)nn 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(jī)的選用因?yàn)楸局萍禽S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(qiáng)度（MPa） , L 沖裁件剪切周邊長度（mm）,t 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 KN2. 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 KNF?3 = 0. 03 X 43 = 1. 29KN3. 推件力Pt= nKtPKt 推件力系數(shù),由手冊查得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(yīng)用實(shí)例選擇圖2 17b的凹模刃口形式，可取h=6mm,故n = 2，貝UP1 = 2 X 0. 045 X 370=33.3KNP2 = 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(jī)。選公稱壓力為630KN的壓力機(jī)。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=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 0mm0 0B 凸=(B 凹-Z/2) - § 凸=8 6. 05 - 0. 035 mm3.2 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(fù)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(xiàn)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 126. 64 = 30mm凹 模壁厚 c= 1. 5H=45mm (取 26- 40mm) 這里取 40mm查手冊選標(biāo)準(zhǔn)凹模尺寸250 X 160 X 20結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)注如圖所示1X1LD工1C9irii !4.)53. 2. 1.2沖孔凸模根據(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:C10.02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(qiáng)，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(shí)際最小壁厚為8 mm,故符合強(qiáng)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(yīng)比零件圖所標(biāo)精度高3-4級，即定n ini-14.7R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(jī)滑塊上時使模具的壓力中心 與壓力機(jī)的壓力中心保證一致,所以,模柄的長度不得大于壓力機(jī)滑 塊里模柄的孔的深度,模柄直徑應(yīng)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(diǎn)，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，為使凸模或凹模固定牢固靠并有良好的垂直度，固定 板必須有足夠的厚度，根據(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(dǎo)柱、導(dǎo)套對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo) 套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作 用。導(dǎo)柱與導(dǎo)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?yàn)楸局萍暮?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(biāo)記：35鋼 M10138 GB70 85限位螺釘標(biāo)記：35鋼 M12L40 GB68 76定位銷釘標(biāo)記：35鋼 V、20 GB 119 86頂出螺釘標(biāo)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(dǎo)柱導(dǎo)套模架，再按其標(biāo)準(zhǔn) 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(fù)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：模具在工 作時，板料以導(dǎo)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(jìn)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(jìn)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。11L：參考文獻(xiàn)1陳錫棟、周小玉主編實(shí)用模具技術(shù)手冊M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20012 李紹林、馬長福主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊M.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19983 許發(fā)樾主編.實(shí)用模具設(shè)計與制造手冊M .北京：機(jī)械工業(yè)出版 社，20004 楊玉英主編.實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊M.北京：機(jī)械工 業(yè)出版社，20045 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會.沖壓設(shè)計應(yīng)用實(shí)例M.北京：機(jī)械工 業(yè)出版社.1 9996 翟德梅主編.模具制造技術(shù)M .河南機(jī)電高等專科學(xué)校7 王芳主編.冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)M .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19988 任嘉卉主編.公差與配合手冊M .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20009 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(shí)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(jī)械工業(yè)出版社，199611 王孝培主編，沖壓手冊，機(jī)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(xué)工業(yè)出版社，2005 年1月13 史鐵梁主編，冷沖模設(shè)計指導(dǎo)，機(jī)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(xué)院 2000年3月15 許發(fā)樾主編，模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊 1 997年3月經(jīng)過近段的努力，在老師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助下，我順利地 完成了這次的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。經(jīng)過這次的設(shè)計任務(wù)，使我對模具設(shè) 計，特別是模具的設(shè)計過程有了進(jìn)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(yīng)用與設(shè)計當(dāng)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(xué) 會了 一門新的課程如何查找資料和文獻(xiàn)；其次，通過搜尋大量 的資料，還大大地鍛煉了自己的畫圖、看圖、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(xué)習(xí)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(dǎo)和與同學(xué)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(yàn)不足，在設(shè)計當(dāng)中如有不妥之處， 還懇請各位老師指導(dǎo)更正。致謝時光如電，歲月如梭，三年的大學(xué)生活一晃而過，而我也即將 離開可敬的老師和熟悉的同學(xué)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(xué)校的學(xué)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(yùn)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(fù)雜的工作。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識，而實(shí)踐性很欠缺， 而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計可是把我們 以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使 我們在溫習(xí)舊知識的同時也 可以學(xué)習(xí)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(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后 的工作打下堅實(shí)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(yàn)及老師的不時指導(dǎo)和 同學(xué)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(dú)立設(shè)計的能力，使我受益 匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)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(dǎo)老師于智宏老師在這 一段時間給予無私的幫助和指導(dǎo)，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(fù)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