围板零件弯曲冲孔复合模具设计【说明书+CAD】
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冲压模具设计中侧壁起皱的分析F.-k. Chen and Y.-C. Liao台湾 台北市国立台湾大学机械工程部门在冲压过程中,起皱一般发生在有锥度的方形杯子和带有阶梯的矩形杯子成形时。这两种起皱类型的共同特征是起皱都发生在相对没有支撑的侧壁。在冲压一个有锥度的方形杯子时,当发生起皱时,比如冲模间隙和冲压毛坏的压力大小等参数的影响通过有限元模拟方法被检查到。模拟结果显示冲模间隙越大,起皱的就越明显,而且起皱不能通过增加冲压力来被抑制。在研究带有阶梯的矩形杯子冲压过程的起皱时,发现了一个有相似几何类型的实际部分。在侧壁被发现的起皱是因为介于冲头和阶梯边缘的金属板料不平衡伸展造成的。为减少起皱,一个最适宜的冲模设计方法就是利用有限元分析法。在无起皱产品中介于模拟结果和实测结果的好协议使有限元分析法生效,而且证实了利用有限元分析法去设计冲模的优势。关键词:侧壁起皱;冲模;阶梯的矩形杯子;带有锥度的主形杯子1 介绍起皱是在金属板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和视察的原因,在产品中起皱往往不能被接受。在金属板料成形过程中,有三种形式的起皱频繁的发生:边缘起皱,侧壁起皱和由于残余的弹性压力引起的未变形区域的弹性弯曲。在冲压一个复杂形状零件的操作时,侧壁起皱意味着冲模腔中的起皱。由于侧壁区域的金属板料相对于其它区域的金属板料不被工具所保征质量,侧壁起皱的消除比边缘起皱的抑制更难。很明显,在未被加固的侧壁区域中的金属材料的额外拉伸可能防止起皱,而且在实际操作中也可以通过增加冲压力来防止起皱,但是过度的拉力会通过裂痕导致失败。因此,冲压力必须处于一个狭小的范围,一方面,要高于抑制起皱的力,另一方面,要低于产生破裂的力。冲压力的狭小范围很难计算。对于冲压一个复杂形状的零件,当起皱发生在中心区域时,有意义的冲压力范围甚至不存在。 为了检查起皱的形成结构,Yoshida et al.发明了一种测试,在这种测试里,一块薄板料不是均匀的沿着它的斜度被拉伸。他们也计划一个近似的理论模型,在这种模型里面,起皱的开始取决于在压力不均匀区域中有压缩的侧部力的弹性湾曲。Yu et al.从实验性和分析性上研究起皱问题,通过理论分析,他发现带有两个圆周波的起皱可能发生,然而,实验结果显示是四到六个。当通过一个有锥度的模具画出金属板料时,Narayanasamy和sowerby用平底的冲头和半球状的冲头检查金属板料的起皱。他们也试图去把可以抑制起皱的道具分类。 那些努力都被聚中于和简单形状零件关联的起皱问题上,例如:一个圆形的杯子。在90年代早期,金属板料成形中三维动态软件和有限元方法的成功运用使得分析包括在冲压一个复杂形状零件的起皱问题成为可能。在当前的研究中,三维有限元分析法被用来分析在冲压一个带有阶梯的矩形部分的过程中,产生起皱的金属流动制造参数上。 一个带有阶梯的方形杯子,在杯子的每一边都有一个倾斜的侧壁,在带有锥度的杯子也相应的存在倾斜的侧壁。在冲压过程中,侧壁上的金属板料相对没被支撑,因此,这个部位更容易起皱。在当前的研究中,起皱过程中的各种不同的制造参数的影响都在被研究。在冲压一个带有阶梯的方形杯子时,就像图1B显示的一样,可以观测到另一种形式的起皱。为了评估分析的效力,在当前的研究中,一个确切阶梯几何形状的物体被检测。通过使用有限元分析法和用适宜的模具设计来减少起皱,起皱的原因被确定。在观测一个实际产品成形时,通过有限元分析法得到的模具设计方法得到证实。图1带有锥度方形杯子的拉伸(a)和带有阶梯的矩形杯子的拉伸(b)2有限元模型包括冲头、模具和毛坏固定器等工具几何学是用CAD或PRO/E软件来设计的。同样用CAD软件,三节点和四节点的外形元素被采用用来为以上工具生产网眼系统。对于有限元模拟来说,工具被认为是刚硬的,而且对应的网眼被用来定义工具几何学而不是压力分析。同样CAD软件使用四节点外形元素来为板形坏料构造网眼。图2显示工具的完整布置的网眼系统和用来冲压带有阶梯方形杯子的板形坏料。由于对称条件,方形杯子的四分之一被分析。在模拟中,板形坏料放在压力机上,冲模向下移动,逆着压力机夹紧板形坏料。然后冲模上升使得板形坏料按着模腔成形。图2 有限元网眼 为了表演一个精确的有限元分析法,金属板料的真实应力应变曲线被要求是输入数据的一部分。在当前的研究中,拉深成形的金属板料也被用来模拟。为在飞机上切割下的样本测试被进行,它们依次从0度的旋转方向到45度的旋转方向,再到90度的旋转方向进行着。平均的流动力,计算方程为=(0+245+90)/4,因为每一个方法真实应变通常用来模拟带锥度方形杯子和带阶梯矩形的冲压,就如图3显示的那样。 当前研究中所有的模拟利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。为了完成模似所需输入数据的设置,冲头的速度一般设置在10m/s,库仑摩擦系数设置在0.1。图3 金属板料的应力应变关系3 锥度方形杯中的起皱 正像图1a显示的那样,草图暗示着一些有关锥度方形杯子的尺寸,方形冲头每一面的长度(2WP)、模腔的尺寸(2Wd)和高度(H)被认为是影响起皱的至关重要尺寸。在当前研究中,模腔尺寸和冲头尺寸的差距的一半称作冲模间隙(记作G),G= Wd- WP。相关的在侧壁没被支撑的金属板料的宽度取决于冲模间隙,起皱假想通过增加冲压力来被抑制。相对于冲压一个锥度方形杯子,冲模间隙和冲压力两方面的影响在接下来的部分被研究。3.1冲模间隙的影响为了检查冲模间隙对起皱的影响,在冲压一个锥度方形杯子时,分别用20mm,30mm,50mm大小的冲模间隙进行模拟冲压。在每次模拟冲压中,模腔的尺寸都是固定在200mm,而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模拟中使用的金属板料都是380X380的方形尺寸,厚度也都是0.7mm,金属的应力应变曲线如图3所示。图4 G=50mm的带有锥度的方形杯子 模拟结果显示三次模拟中都发生起皱现象,冲模间隙为50mm冲压出来的杯子模拟形状如图4。从图4中可以看出,起皱分布在侧壁,侧壁拐角尤其明显。这就说明在冲压过程中,起皱是由于在侧壁有大面积区域不被支撑,同样,由于冲模间隙不一样,冲头各边的长度和模腔尺寸也不一样。由于横向压力的存大,在冲头和模腔中拉深成形的金属板料越来越不牢固。在压缩下,侧壁金属板料不受限制的拉伸是起皱的主要原因。为了比较三种不同间隙冲压出来的产品,两个主要的应变比率被介绍,=min/max,这里的min和max分别是主要的和次要的应变。Hosford和Caddell已经展示了的实际值比的评论值大,假设当起皱发生时,的实际值越大,起皱的可能性就越大。 在三个冲模间隙不同的冲压中,同一侧壁高度,沿着横截面M-N的值在图4中标记出,在图5中画出。图5中说明严重的起皱一般发生在拐角处,而对三个冲模间隙不同的冲压,在侧壁中心很少发生起皱。还说明了冲模间隙越大,的实际值就越大。因此,增加冲模间隙将增加在锥度方形杯子侧壁处发生起皱的可能性。3.2冲压力的影响众所周知,在冲压过程中,增加冲压力可以帮助排除起皱。为了研究增加冲压力的影响,冲模间隙为50mm与起皱是有关联的,用冲模间隙为50mm的模具冲压带有锥度方形杯子被用不同的冲压力来模拟了。冲压从100KN增加到600KN,这两个力分别产生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分,剩下的模拟条件与给定的是一样的。处于中间的300KN也被用来模拟。模拟结果显示冲压力的增加并没有帮助消除发生在侧壁的起皱。在图4中已标出沿着横截面M-N的值与冲压力为100KN和600KN的值作比较。模拟结果指出两种情况下,沿着横截面M-N的值是一样的。为了检查两种不同冲压力的起皱形状,正如图4和图6标出的那样,侧壁上从底部向上有五处不同位置的横截面。从图6可以看出,两个外壳的波浪形横截面是相似的。这就说明在冲压带有锥度的方形杯子时,冲压力不影响起皱的发生,这是因为起皱的原因主要是由于在有横向压力存在的侧壁处有大面积区域不被支撑。冲压力对冲头和模腔之间材料不稳定的模式并没有影响。图5 沿着横截面M-N不同冲模间隙的值4阶梯矩形杯子在冲压一个阶梯矩形杯子时,起皱发生在侧壁即使冲模间隙并不是那么重要。轮廓1显示冲压阶梯矩形杯子的冲头草图,在这张草图中,侧壁C沿台阶D-E而行。在近期的研究中,在一个实际的产品中检查到了这种几何形状。这种产品使用的原材料的厚度是0.7mm,从拉力测试中获得的应力应变关系如图3所示。这种冲压部分产品的程序包括通过清理焊缝的深拉。在这种深拉过程中,没有焊缝被用在冲模表面来帮助帮助金属的流动。但是,由于冲头拐角处的半径过小和其复杂的几何形状,如图7显示的那样,在冲头边缘上部经常发生拉裂,在真实产品的侧壁处经常发生起皱。从图7中可以看出,皱纹发分布在侧壁上,但是在阶梯边缘拐角处最为严重,就像图1(b)中A-D,B-E显示的那样。在冲头的上部边缘,金属往往被拉裂,就像图7所示。为了进一步的了解冲压过程中板料的变形,诞生了一种有限元的方法。这种有限元模拟方法被在最初的设计中。部分的模拟形状如图8所示。从图8中可以看出,零件上部边缘的网眼被拉深,皱纹分布在侧壁上,类似真实零件中的那样。图6 从图a的100KN到图b的600KN不同侧壁高度的横截面线条图7 产品零件中的拉裂和起皱图8 产品拉裂和起皱的模拟形状如图1(b)就像A-B边缘半径和冲孔拐角处A的半径一样,冲孔的半径也很小,这被认为是拉裂的最主要原因。但是,根据有限元分析的结果,拉裂可以通过增加以半径来避免。这种理念在现实产品中通过增加半径得到证实。个别的尝试也被用来消除起皱。第一,冲压力加到原来的2倍。但是,就像在拉深带有锥度的杯子中得到的结果一样,冲压力对消除起皱现象没有起有很大的效果。通过增加摩擦和毛坯尺寸也得到同样的结论。于是我们推测,这种起皱不能通过增加冲压力来得到抑制。由于在金属屈服于过大压力的区域,往往会因为大量的金属流动而起皱,一种通过在起皱区域增加挂钩用于消除起皱的简单方法被用来吸收多余的材料。为了多余的金属能有效的被吸收,挂钩应该平衡的加在起皱位置。基于这种理念,两个挂钩被加在邻近在壁上吸收多余的材料,如图9如示。模拟结果显示,阶梯拐角处的起皱正如想象的那样被吸收,但是,一些起皱仍然没被吸收。这说明在侧壁处需要更多的挂钩来吸收所有过量的材料,但是这在模具设计中是不允许的。利用有限元分析法分析冲压工序的一个优势是冲压过程中板料的变形形状可以被监测,而这在真实的产品冲压过程中是不可能的。对冲压过程中金属流动的精密监测显示板料最开始通过冲头的力按模腔的形状成形,直到板料接触到如图1(b)阶梯D-E边缘才形成起皱。起皱的形状如图9 加到侧壁的起皱图10显示的那样。这就为模具设计的改进提供了有价值的信息。图10 当板料接触台阶边缘的起皱形成图11 切除了的台阶拐角对于起皱的发生,最初的一个猜想是冲头拐角处范围A和阶梯拐角处范围D之间的金属板料处于不平坦的拉深,就如图1(b)所示。阶梯拐角处被切主要是为了改善拉深条件,这样就允许通过增加阶梯边缘有更多的拉伸被应用到如图11所示,从而使得模具设计的改进得到发展。但是,杯子侧壁处仍然有起皱,这就意味着起皱是因为整个冲头边缘和整个阶梯边缘的不平坦引起的,不仅仅是冲头拐角处和阶梯拐角处之间的不平坦。为了证实这种说法,两种改进过了的模具设计被用来实验:为了描述想象中的形状用两种拉深操作,一种是切去整个阶梯,而另一种是增加更多的拉深操作。前一个方法的模拟形状所图12所示。自从更低的阶梯被切去后,拉深工序与图12中的矩形杯子拉深工序性很相似。从图12中可以看出起皱现象已被消除。在这两种操作的拉深工序中,板料最初是被拉到很深的阶梯处,如图13(a)所示,然后,较低的阶梯在第二步拉深操作中成形,同是,如图13(b)所示的想象形状也得到了。从图13(b)可以清晰的看出,通过两步拉深工序可以造出没有起皱的阶梯矩形杯子,同时也说明在两步拉深工序中,如果相应的顺序被应用,则更低一些的阶梯处的成形是伴随更深阶梯处成形和最深阶梯边缘处成形的最早成形,如图1(b)中的A-B,因为金属不容易通过较低的阶梯进入模具型腔。图12改善模具设计的模拟形状图13 两个操作步骤中的a第一步操作 b第二步操作有限元分析法说明用简单的拉深操作来设计理想产品的冲压模具设计是很难完成的。但是,由于额外的模具费用和操作费用,两个操作的制造费用是很高的。为了保持较低的制造费用,零件的设计师对形状做出了合适的改变,而且通过有限元模拟分析法结果去切除较低的台阶来改善模具设计,如图12所示。随着设计方法的改进,产品真实的冲压模具被制造出来,而且零件还没有起皱,如图14所示。通过有限元模拟分析法得到的零件也没有起皱。为了进一步验证有限元模拟分析法的结果,有限元模拟分析法得到的沿横截面G-H的厚度分布如图14所示,这与产品的尺寸做了比较,比较的结果显示在图15。从图15可以看出有限元模拟分析法得到的预想的厚度分布和产品得到的厚度分布是相符合的。这种吻合证实了有限元模拟分析法的效率。图14 无缺陷产品零件图15 G-H处模拟和测量厚度5概要和结束语通过有限元模拟分析法研究了两种在冲压过程中的起皱,而且还检查了其起皱的原因和消除起皱的方法。第一种形式的起皱发生在冲压带有锥度的方形杯子的侧壁上,这种起皱的原因是因为冲模间隙过大(冲模间隙就是模腔的尺寸和冲头的尺寸的差距)。当金属被拉至模腔中,在冲头和型腔中有一有害的拉深时,大的冲模间隙导致金属板料的大面积区域不被支撑,因此大面积区域不被支撑导致起皱。有限元模拟分析法显示这种起皱不能通过增加冲压力的方法来得到抑制。另一种形式的起皱发生在有阶梯矩形的几何形状物体冲压过程中。起皱往往发生在台阶以上的侧壁,甚至冲模的间隙不是足够的大。通过有限元模拟法得知,这种起皱主要是由于在冲头和台阶边缘存在不平坦的拉伸。在模具设计过程中,通过有限元模拟分析法单独的尝试被用来消除起皱,切除了台阶的模具被建立。通过无缺陷的零件证实了这种模具设计方法对消除起皱的作用。有限元模拟分析法得到的结果和真实产品中看到的结果相吻合说明了有限元模拟分析法的准确性,还证实了用有限元分析法代替真实的模具制造方法的效力。感谢作者希望感谢中国人民共和国民族科学委员会授于NSC-86-2212-E002-028编号才使得这个项目得到发展。他们也希望感谢KYM提供了产品零件。参考文献1. K. Yoshida, H. Hayashi, K. Miyauchi, Y. Yamato, K. Abe, M. Usuda, R. Ishida and Y. Oike,在金属板料,皱纹机械工具的效果取决于不均匀的拉深2. T.X.Yu,W.Johnson 和 W.J.Stronge, “圆形碟子在半球形模具中的冲压成形”,机械学杂志,26,pp.131-148,19843. W.J.stronge,M.P.F.Sutcliffe和T.X.Yu,在冲压期间,圆形碟子的塑性起皱。实验的技巧,pp.345-353,1986.4. R.Narayanasamy和R.Sowerby,“当用一种圆锥形的冲模成形时的金属板料起皱”,材料处理技术杂志,41,pp.275-290,1994.5. W.F.Hosford 和 R.M.Caddell,金属成形:机械和冶金,1993年第二季。河南机电高等专科学校学生毕业设计(论文)中期检查表学生姓名学 号指导教师选题情况课题名称弯曲冲孔复合模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定:所在专业意见: 负责人: 年 月 日 河南机电高等专科学校毕业设计(论文)任务书系 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: 2007 年 3月30日6月18日 指 导 教 师: 发任务书日期: 2007 年 3 月20 日毕 业 设 计(论 文)任 务 书1本毕业设计(论文)课题来源及应达到的目的: 所示图形为围板零件零件,材料为10钢,厚度0.8mm.设计一套冲压模具,要求能适应大批量生产。2本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等): 1、了解目前国内外冲压模具的发展现状2、分析围板零件的冲压成形工艺并确定其工艺方案3、围板零件的冲压模设计4、绘制模具总装图,并绘制零件图5、围板零件的模具安装与调整6、得出设计结论所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日河南机电高等专科学校毕业设计(论文)评语学生姓名:班级: 学号:题 目: 围板复合模设计 综合成绩: 指导者评语: 指导者(签字): 年 月 日毕业设计(论文)评语评阅者评语: 评阅者(签字): 年 月 日答辩委员会(小组)评语: 答辩委员会(小组)负责人(签字): 年 月 日河南机电高等专科学校毕业设计说明书毕业设计题目 弯曲冲孔复合模具设计系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造班 级 模 学生姓名 学 号 指导教师 2007年6月 15日围板冲压复合模设计摘要 本模具为喂板冲孔弯曲复合模, 在设计时:1 、接受任务书;2 、调研消化原始资料;3 、选择成形设备;4 、拟定模具结构方案;5 、方案的讨论与论证;7 、绘制模具装配图;8 、绘制零件图;9 、编写设计说明书;10 、模具制造试模与图纸修改。正确的确定模具成形零件的尺寸。冲孔凸模、落料凹模、凸凹模等零件是确定制件形状、尺寸和表面质量的直接因素,关系甚大,要特别注意。模具的设计应制造方便, 尽量做道使设计的模具制造容易、造价便宜。特别是比较复杂的成形零件,必须考虑是采用一般的机械加工方法加工还是采用特殊的加工方法加工。模具的设计应当效率高、安全、可靠。模具零件应耐磨耐用。关键词:模具、成形、冲孔凸模、落料凹模、凸凹模。 Piercing and Blanking Characteristic of Compound Die of Conditioner Shim This molding tool is a piercing and blanking characteristic of compound die of conditioner shim, while designing:1, accept the mission book.2 , the investigation digests the primitive data.3 , choose to the forming equipments.4 , draft the molding tool construction project.5 , the discussion of the project and argument.7 , drawing the molding tool assembles the diagram.8 , draw the spare parts diagram.9 , weave to write to design the manual.10 , the molding tool manufacturing tries the mold and diagram paper modification.The exactitude really settles size of the forming spare parts. piercing punch , blanking die, piercing punch & blanking die etc spare parts that molding tool forming spare parts is a direct factor that certain system a shape, size relate to with the surface quantity very big, want to be specially attention.The design of the molding tool should make the convenience, doing a molding tool manufacturing that make design easy and build the price cheapness to the best.Model the spare parts especially more complicatedly, must consider is to adopt the general machine process the method processes to adopt still to process specially the method processes.The design of the molding tool shoulds the efficiency high, safety, dependable.The molding tool spare parts should bear to whet enduring.Key Words: Molding tool, forming, piercing punch , blanking die ,piercing punch & blanking die . 弯曲冲孔复合模具设计 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1520万美元,有的高达2530万美元,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。 第四,专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响,许多模具企业观念落后,模具企业专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占45%左右,其馀为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务,与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低,标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,对模具制造周期影响尤甚。 第五,模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。1.2国内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展,但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距,尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年,中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1) 模具日趋大型化; 2)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术; 3)模具扫描及数字化系统; 4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术; 5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率;6)发展优质模具材料和先进的表面处理技术;7)模具的精度将越来越高; 8)模具研磨抛光将自动化、智能化; 9)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程;10)开发新的成形工艺和模具。2国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备,在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中,6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性,是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年,全球模具市场呈现供不应求的局面,世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上;国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时,从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会了解到,德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中(VDMA)会员模具企业有90家,这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%,可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展,国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才,他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右,而国外模具工业发达国家大多1520万美元,有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上,而我国才达到45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Hr+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:L2t=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. 10.32 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(11.5) 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d0.35t,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12.5m 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,R0.5t。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+(r+t)/180=2*79+2*57.344+4*4+8+1.656 =298.344 式中:L坯料展开总长度 弯曲中心角中性层位移系数(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。图4 排样草图(2)选择第一种排列方式。3.2.2 计算送料步距和条料的宽度 按如上排样方式,并根据工件的尺寸确定送料步距为搭肩值与工件宽度之和。即:L=a2+54=58.2查表2.5.3而知条料宽度单向偏差值为0.6,由公式计算如下:=(D+2a) =54+(22.2) =55所以确定条料的宽度B为:55导料板间距离A=B+C =55+4.4(无侧压装置) =59.43.2.3计算材料的利用率:一个步距内的材料的利用率=A/BS100% =(3176.4-758.31)/3743.562100% =67%所以在不考虑料头、料尾和边余料等材料消耗的情况下材料的利用率为67%,而在考虑以上因素计算一张板料总的利用率时则需要根据证章板的长宽尺寸而定,在此省略不述。2. 3冲压力的计算并初步选取压力机的吨位3.3.1冲裁力的计算 冲裁力的大小随凸模进入材料的深度(凸模行程)而变化,本模具采用普通平刃口模具冲裁,其冲裁力F按下式计算: F=KLtb由查表而知工件材料的抗剪强度极限值b为335N/K值取1.3 材料厚度t为0.8冲裁周边长度L=4*14.13+2*12+2*4.5=89.52所以冲裁力F=1.3*89.52*0.8*335=31.188KN随凹模进入材料的深度而变化,冲裁力F=298.344*1.3*0.8*335=103.943KN所以总冲裁力F=103.943+31.188=135.131KN3.3.2 卸料力、推件力及顶件了力的计算: 卸料力是将废料或工件从凸凹模上刮下的力。而推件力是将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需的力。顶件力逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需的力。卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的,所以在选择设备公称压力或设计冲裁的时候应分别予以考虑,影响这些力的因素较多,主要有材料的力学性能、厚度、模具间隙、凹模洞口结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。现在按照下面的经验公式计算: 查表2.6.1而卸料力、推件力和顶件力系数分别为:Kx = 0.075 Kt = 0.1 Kd = 0.14则:卸料力: Fx = Kx * F = 0.075 * 135.131 =10.14KN推件力: Ft = n Kt F =6/0.8*0.1*135.131=101.348KNh:凹模洞口的直刃壁高度 取h=6(表2.9.4 ) n:同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。顶件力: Fd = Kd F = 0.14 * 135.131 =18.91KN3.4 压力机的公称压力的确定: 压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz,由于本模具采用的是弹性卸料装置和上出料方式:所以:Fz = F + Fx + Fd =135.131+10.14+18.91=164.181KN查手册选择压力机的公称压力为:630KN。 滑块固定行100mm (最大闭合高度)250 mm 固定台和可倾400mm 闭合高度调节量80mm (标准型)工作台尺寸(左右前后)570860mm (标准型)工作台孔尺寸(左右前后) 310450mm (标准型)工作台孔尺寸(直径) 400mm (标准型)立柱间距离(不小于) 420mm 模柄孔尺寸(直径深度) 5070mm 3.5 压力中心的确定及相关计算:模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作,应使模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则冲压时滑块会承受偏心载荷,导致滑块的滑轨和模具的导向部分不正常磨损,还会使合理间隙得不到保证,从而影响制件的质量降低模具寿命甚至损坏模具。而本模具所冲裁的制件形状较对称,分析工件外形尺寸易知其压力中心在弯曲线附近即Y =51.08 mm具体计算如下:L=54 Y=0 L= 79 Y=45 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 mm3.6 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 = 0.104Zmax 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,满足公差间隙条件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+) 图(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满足公差间隙条件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 满足公差间隙条件A=(D max-) =(8-0.50.3) =7.85A=(A- Zmin) =(7.85-0.072) =7.778校核:|T|+|A| Zmax-Zmin 0.0320.032 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=0.2539.69=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 mm120 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4.5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4.5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=1.3tL=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 =20+15+31+14 =80mm长度的校核计算L416 F=1.3tL=135.131KN 经校核计算凸模的强度足够. 5.2定位零件的设计: 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。导料销一般设两个,并位于条料的同一侧。从左向右送料时,导料销装在右侧,从前先后送料时导料销装在左侧。导料销在本模具中直接 安装在凹模板上。在装配图中很容易看到。挡料销同样起定位的作用,用它挡住搭边或冲件轮廓,以限定条料的送进距离。在本模具中试用固定挡料销,其结构简单、制造容易,在中销模具中广泛应用作定距;但其存在着缺点:销孔距离凹模刃壁较近,削弱了凹模的强度。所以在本模具中选用钩型挡料销。这种挡料销销孔距离凹模刃壁较远不会削弱凹模的强度。但为了防止钩头在使用的过程中发生转动,需考虑防转。5.3 导向装置的设计: 导向装置用来保证上模相对于下模正确的运动,对于生产批量较大,零件的要求较高,寿命要求较长的模具,一般都需要采用导向装置,本模具中应用导柱导套装置来完成导向.5.4 打料装置的设计: 在本模具中采用打杆推动连接推杆来完成打料动作,打杆穿过模柄凸露在模具的外面,当完成一次冲裁时压力机滑块回程,打杆与压力机的打料横杆相碰,打杆推动连接推杆将卡在凸凹模的凹模孔内的圆形废料打下,当注意的是:第一:需要保证打杆在模柄内的顺利滑动,须间隙配合。第二:需要保证连接推杆在凸凹模内的顺利滑动,须间隙配合。5.5 顶件装置的设计: 顶件装置一般是弹性的,在本模具中是由顶杆、顶件块和装在下模座下面的弹顶器组成,这种结构的顶件力容易调节,工作可靠。5.5.1 顶件块的设计: 本模具采用顶件块将制件从卡在凹模内小凸模上刮下,顶件块在冲裁的过程中实在凹模中运动的零件,对它有如下的要求:模具处于闭合状态时其背后有一定的空间,以备修磨和调整的需要;模具处于开启状态时,必须顺利复位,工作面高出凹模平面,以便继续冲裁;它与凹模和凸模的配合应保证顺利滑动,不发生干涉。为此顶件块与凹模为间隙配合,其外形尺寸一般按公差与配合国家标准h8制造。顶件块与凸模的配合一般呈较松的间隙配合。5.5.2 顶杆的设计:在本模具中选用四个顶杆与弹顶器上的托板相配合,四个顶杆均匀分布,传送的橡皮的推件力较为平稳,在此需要注意的是:顶杆、的直径不能太小,以免在克服橡皮弹力时发生挠曲。还有顶杆与下模上的孔相配合,必需保证其在孔内顺利的滑动,所以顶件块与凹模为间隙配合,其外形尺寸一般按公差与配合国家标准h8制造。5.5.3 橡皮的设计:橡胶允许承受的负荷较大,且产生的弹性较为平稳,安装调整灵活方便,是冲裁模具中常用的弹性元件。卸料橡胶的设计计算H=H-H。(计算参照表8.2.4)计算结果为:H=31mm橡皮和托板组成顶件器,其具体的结构形式如下图所示:图(4)顶件器草图5.6 连接装置的设计5.6.1模柄的设计:本模具属于中型模具,采用模柄将上模固定在压力机的滑块上。模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。对它的基本要求是:一要与压力机滑块上的模柄孔正确配合,安装可靠;二要与上模正确而可靠的连接。在本模具中选用旋入式模柄,通过螺纹与上模座连接并加螺丝防止转动。这种模柄可较好的保证轴线与上模座轴线垂直,适用与各种中、小型模具。模柄材料通常采用Q235或Q275钢,在此选用Q235钢.其支撑面应垂直于模柄的轴线(垂直度不应超过0.02:100)。模柄在本模具选用标准尺寸,并根据前文压力机的参数确定模柄的直径和长度。现制草图如下并标明其具体尺寸:5.7 固定板的设计:将凸模或凹模按一定相对的位置压入固定后,作为一个整体安装在上模座或下模座上。在本模具中只有凸凹模需要由固定板来固定。固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍,其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同,需考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸凹模安装孔与凸凹模采用过渡配合H7/m6、H7/n6,压装后将凸凹模端面和固定板一起磨平。现选用标准凸凹模固定板尺寸为: 80mm120mm20mm 5.7.1垫板的设计:垫板的作用是直接承受凸模的压力,以降低模座承受的单位压力,防止模座被局部压陷,影响凸模的正常工作。垫板的外形尺寸和模板相同,厚度取15mm5.7.2螺钉与销钉的设计:螺钉和销钉都是标准件,设计模具是按标准选用即可,螺钉用于固定模具零件,一般选用内六角螺钉;销钉起定位作用,常用圆柱销钉,螺钉、销钉规格根据冲压力的大小、凹模厚度等确定。所以螺钉的规格选用M55.7.3卸料板的设计: 卸料板的边界尺寸和固定板相同,厚度为12mm.5.8 模架及组成零件的确定:5.8.1 模架的选用:本模具选用由上模座,下模座,导柱,导套组成导柱模模架及其零件已经标准化,在此选用中间导柱模架.冲压时可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。5.8.2 模座的确定:本模中具选用标准模架,因在前述中确定了凹模尺寸为80120 20 ,根据标准确定下模座尺寸为: 25018045 . 上模座尺寸为: 25018040 .导柱d/mmL/mm分别为28150,32150;导套d/mmL/mmDmm分别为2810038,3210038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的依赖关系和远近程度确定装配顺序。装配结束后,要进行试冲,通过试冲发现问题,并及时调整和修理直至模具冲出合格零件为止。7.1装配前的准备7.1.1 通读设计图样,了解正装式复合模的结构特点。本模具的装配工艺要 点是:同时保证落料和冲孔用凸凹模间隙的均匀;打料机构工作可靠,能及时推出工件。7.1.2 查对各零件已完成装配前的加工工序,并经检验合格。7.1.3确定装配方法和装配顺序。经查对认定模具零件已加工完成,可采用直接装配方法。结合模具结构特点,对凸凹模、凸模先进行分组装配,再进行总装配。选用以凸凹模为基准件,先装配上模,再装配下模及辅助零件。7.2装配模柄将模柄压入上模座后,钻、铰销孔,打入止转销。7.3装配凸凹模按照压入法操作要求,将凸凹模压入固定板中,检查凸凹模相对固定板基准面的垂直度,并刃入凸模,用工艺定位器法检查配合间隙的均匀性。待凸凹模全部压入,认定间隙分布均匀后,磨平固定板支撑面和凸凹模刃口面。7.4装配凸模将凸模压入固定板中,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H2.5t,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:L2t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 10.32 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 =4060.2=96.32 KN顶件力的计算F=(0.30.8)F =10.617628.3136 =28KN2.2 压力机的压力确定F(1.21.3)F+ F(42.470446.0096)+28 74.0096 KN2.3 回弹量的计算:因为此工件的圆角半径R 0.8t,工件的弯曲半径一般变化不大,所以只考虑角度回弹。查表取回弹角为2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) =(70-0.750.62) =69.535L=( L-Z) =(69.535-2.1) =67.435L77.435即,凹模的宽度应该不大于展开长度的0.8倍67.435840.8 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情况下,凸模的圆角半径rr.所以,取r=2mm。查表可知:凹模的圆角半径r=10mm. 凹模的深度L=20 mmV形凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径r为:r=(0.60.8)(r+ t) =(0.60.8)2.8取r=2.24 mm第4章 模具总体设计4.1 模具类型的选择 由冲压工艺性可知,采用单工序冲压,模具类型为单工序模。4.2 定位方式的选择 为保证坯料在弯曲模内准确定位,也为在弯曲过程中坯料的偏移,提高定位精度,采用定位板和定位销。4.3 卸料出件方式的选择 此工件为等于的U形件,成形后留在凹模上,随凸模上行底部受压的弹簧弹性恢复推动顶杆而顶出制件。4.4 导向方式 模具属于复合冲模,结构复杂,导向精度导套导柱装置。 综上可设计此模具主要由,模柄,上模板,凸模,U形凹模,下模板等组成。 初步计算模具闭合高度 凹模座的外轮廓尺寸约计为根据上述公称压力的计算,选用公称压力是40KN的压力机就行了。但该工件凸、凹模长度较大,为了满足闭合高度的要求选择100KN的J23-100A压力机。4.5连接与固定零件 第5章 设备的选定该零件所需的弯曲力 23.582 KN模具闭合高度 H=205 mm模具外廓尺寸 200 mm300 mm此时开式可倾压力机,主要力学性能为:公称压力 最大装模高度 行程 台面尺寸 380 mm260 mm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 毕业设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的,它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习,也是一次理论联系实践的训练。它在我们的学习中占有重要的地位。通过这次毕业设计使我在温习学过的知识的同时又学习了许多新知识,对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课:如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解,使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题,如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料,保证工件的经济性,加工工艺的合理性。在学校中,我们主要学的是理论性的知识,而实践性很欠缺,而毕业设计就相当于实战前的一次演练。通过毕业设计可是把我们以前学的专业知识系统的连贯起来,使我们在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的知识;这不但提高了我们解决问题的能力,开阔了我们的视野,在一定程度上弥补我们实践经验的不足,为以后的工作打下坚实的基础。通过对支架拐件冷冲模的设计,我对冲裁模、弯曲模有了更为深刻的认识,特别是这种冲孔落料模具的设计。弯曲模的主要零件的加工一般比较复杂,多采用线切割进行加工,弯曲回弹的影响因素多,不容易从纯理论的角度精确的计算出来,多需要在试模后再进行调整。在模具的设计过程中也遇到了一些难以处理的问题,虽然设计中对它们做出了解决 ,但还是感觉这些方案中还是不能尽如人意,如压力计算时的公式的选用、凸凹模间隙的计算、卸件机构选用、工作零件距离的调整,都可以进行进一步的完善,使生产效率提高。历经近三个月的毕业设计即将结束,敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料,请教各位老师有关模具方面的问题,并且和同学的探讨,模具设计在实际中可能遇到的具体问题,使我在这短暂的时间里,对模具的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 32
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