弯曲毕业设计说明书-汪瑞

弯曲 弯头,冲凹毕业设计

学校代码：11509

学 号：0806031007

Hefei University

本科毕业设计（论文BACHELOR DISSERTATION

论文题目：压形、弯爪复合工艺与模具设计 学科专业： 材料成型及控制工程 作者姓名： 汪 瑞 导师姓名： 周 伟 完成时间： 2012.5.25

）

弯曲 弯头,冲凹毕业设计

压形、弯爪复合工艺与模具设计

摘 要

冲压模具在实际工业生产中应用广泛。冲模是完成冲压成形工作不可缺少的工艺装备。本次模具设计主要是弯曲模具工艺设计，弯曲是将金属坯料沿弯曲线弯成具有一定角度和形状的成形工艺方法。在这次设计中，我设计的是压形、弯爪复合模具，主要进行了弯曲件的工艺分析，并绘制UG三维工件图；弯曲件坯料展开尺寸的计算，弯曲力的计算与压力机的选用；弯曲模工作部分尺寸的计算，其中包括：凸凹模的外形尺寸确定，凸凹模的结构和固定形式；还对弯曲件的回弹以及回弹因素进行了分析，减小回弹的一些措施的应用；最后查阅相关资料，对模具的定位零件，卸料零件，固定和紧固零件，导向零件的设计；一些材料的热处理，一些的零件的材料选择；本次设计在指导老师的帮助下，顺利完成了，从设定零件的工艺方案，比较工艺方案并确定工艺方案。计算毛坯的尺寸，计算各个工序的工作压力，设计并绘出模具简图，选取各个合适的零件。在模具简图的基础上进行模具结构工艺性分析，进行模具结构设计并选择冲压设备。我们都做出了努力，这也是我们准备工作前的一次重要经验。

关键词：模具设计；工艺方案；结构设计；弯曲工艺

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Pressure form, bending claw the compound technology and die design

ABSTRACT

unching die has been widely used in industrial. more Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value. In this design, first we use the 3D sculpt function of UG to create 3D model of the part. During the procedure, the workpiece’s craftwork character is analyzed ,the workpiece’s 2-D drawing and 3-D mold are made, so that the workpiece can be better comprehended. Learn the structural craftwork character of the workpiece, so does the drawing and forming craftwork character. Make sure the workpiece’s craft project, compare them and make the final disicion. Calculate the size of the roughcast and select its shape. Calculate the times of the drawings , make sure the size of the semi-manufactured workpiece of every steps, and draw the working procedure’s sketch. Calculate the every working pressure, design and draw die’s sketch, select every appropriate parts. Comprehend every needed dies’ character and the issues that is needed to be payed more attention. On the base of the dies’ sketch ，the dies’structure is analyzed, and then go on designing their structures and selecting punch equipments.

Keywords: Craft project ；manufacture ；structure design；bending process

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目 录

第一章 引言 ......................................................................... - 1 -

1.1冲压技术的发展及应用 ......................................................... - 1 - 1.2本课题的目的及意义 ........................................................... - 2 - 1.3本课题的主要内容和要求 ....................................................... - 2 - 第二章 工艺分析及模具设计 ............................................................ - 5 -

2.1弯曲件的工艺分析 ............................................................. - 5 - 2.2工艺方案的分析和确定 ......................................................... - 7 -

2.2.1工艺方案分析 ........................................................... - 7 - 2.2.2.冲压工艺方案的确定 ..................................................... - 8 - 2.3弯曲件坯料展开尺寸的计算 ..................................................... - 8 - 2.4弯曲力的计算与压力机的选用 ................................................... - 9 - 2.5弯曲模工作部分尺寸设计 ...................................................... - 12 - 第三章 弯曲工艺的相关简介 ........................................................... - 16 -

3.1弯曲工艺的概念 ............................................................... - 16 - 3.2弯曲的基本原理 ............................................................... - 16 - 3.3弯曲件的质量分析 ............................................................. - 16 - 第四章 模具结构及设计 .............................................................. - 21 -

4.1模具类型的选择 .............................................................. - 22 - 4.2模具工作零件的设计 .......................................................... - 23 - 4.3模具定位零件的选择 .......................................................... - 27 - 4.4模具卸料零件的选择 .......................................................... - 28 - 4.5模具固定与紧固零件的选择 .................................................... - 28 - 4.6模具导向零件的选择 .......................................................... - 28 - 4.7模具材料的选择 .............................................................. - 30 - 第五章 冲压设备的选择 ............................................................. - 32 -

5.1冲压设备类型的选择 ......................................................... - 32 -

5.1.1冲压设备规格的选择 .................................................... - 32 - 5.1.2公称压力 .............................................................. - 32 - 5.1.3滑块行程和行程次数 .................................................... - 33 - 5.1.4装模高度 .............................................................. - 33 - 5.2模具冲压设备的选择及参数 .................................................... - 33 - 5.3压力机校核： ................................................................ - 34 - 第六章 冲压工艺卡片编制 ............................................................ - 35 -

6.1 成形凹模的制造工艺过程 ..................................................... - 35 - 6.2 制造工艺过程卡片 ........................................................... - 36 - 第七章 模具整体结构 ................................................................. - 37 - 第八章 模具的工作原理及生产注意事项 ................................................. - 39 - 结 论 ............................................................................... - 42 - 参 考 文 献 ......................................................................... - 43 - 谢 辞 ............................................................................ - 44 -

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第一章 引言

1.1冲压技术的发展及应用

冲压工艺在机电产品制造业中应用十分广泛，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造业中占有重要的地位。特别是在汽车，拖拉机，航空航天，仪器仪表，机械制造，家用电器，石油化工，轻工日用品等工业部门得到及其广泛的应用。据统计，利用模具制造的零件，在飞机，汽车，拖拉机，电机电器等机电产品中占60％~70％，在电视机，计算机等电子产品中占80％以上，在自行车、手表、洗衣机、电冰箱等轻工产品中占85％。随着社会经济的发展，人们对工业产品的品种、数量、质量及款式都有越来越高的要求。为了满足人类的需要，世界上各个工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平，并取得了显着的经济效益。现在大家都认识到，研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特特别重要的意义。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国

模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。

模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有：

(1)建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术，提高模具设计的现代化、信息化、智

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能化、标准化水平。

(2)建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合，提高模具加工的自动化水平与生产效率。

(3)模具生产企业的信息化管理技术。例如PDM（产品数据管理）、ERP（企业资源管理）、MIS（模具制造管理信息系统）及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。

(4)高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。

(5)提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。 (6)先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。

(7) 先进的模具加工和专有设备的研究与开发。 (8)模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。

模具行业在“十一五”期间需要解决的重点关键技术应是模具信息化、数字化技术和精密、超精、高速、高效制造技术方面的突破。

随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。(摘自<冲压技术>第1、2页)

本课题的目的意义（设计性课题应阐明国内外研究概况）。

1.2本课题的目的及意义

本课题来源于生产实际，零件结构典型，使用量大，难度适中。学生经过本模具的设计后，能较好的掌握冲压模具的设计流程和方法，使其具备一定的冲压模具实际设计能力，为以后走入工厂实际打下良好的基础。

1.3本课题的主要内容和要求

根据零件图的设计要求，进行冲压工艺分析，制定工艺方案，编制零件的加工工艺过程卡。设计内容还包括：排样图设计，总的冲压力计算机压力中心计算，刃口尺寸计算，

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弹簧、橡胶件的计算和选用，凸、凹模或凸、凹模结构设计以及其他冲模零件的设计，绘制模具装配图和工作零件图等。编写毕业设计说明书。

1）根据产品特征，选择正确成型方法。 2）合理排样，同时考虑材料经济利用。

3）确定工序种类和前后次序。在满足零件要求的情况下，选择少的工序。 4）考虑模具结构，画出模具图，包括总装图和完整零件图。 5）书写设计说明书。

6）设计压形、弯爪复合冲压机构。 7）工件图如下图所示。

图1.1 工件图

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图1.2 三维工件图

本次弯曲模具设计的重难点是如何在同一位置合理的安放好几对凸凹模，并实现正确的推荐卸料。

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第二章 工艺分析及模具设计

2.1弯曲件的工艺分析

由零件图，对冲压件的形状、尺寸、精度要求、材料性能进行分析。工艺分析就是对产品的的冲压工艺方案进行技术和经济上的可行性论证，确定冲压工艺性的好坏。凡冲压工艺性不好的，可会产品设计人员，在保证产品使用要求的前提下，对冲压件的形状、尺寸、精度要求及原材料做必要的修改。

本零件采用厚度0.6mm的08钢板冲压而成，可保证足够的刚度和强度。工件结构简单对称，弯曲半径合适（08钢最小弯曲半径0.5mm），

图2.1 工件图

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1、最小弯曲半径：

在保证外层纤维不发生破坏的条件下，所能弯曲零件内表面的最小圆角半径，称作弯

111

曲件的最小弯曲半径表示弯曲时的成形极限。 max ；

31 21 2

t2

r2rrrmin111

1，所以 min在弯曲工 ( 1) ( 3 1)；而弯曲件的相对弯曲半径为：1

t2ttt2 max2

艺时不必采取特殊工艺措施。

最小弯曲半径的影响因素：

材料的力学性能；弯曲线的方向：由于板料的扎制造成板料性能和各项异性，扎制方向塑性较好，使弯曲的切向变形方向与扎制方向一致；板料宽度：宽度加大，最小弯曲半径增大；板料的表面质量；弯曲角；板料的厚度。

对于一定厚度的材料，弯曲半径越小，外层材料的伸长率越大，当外缘材料的伸长率达到并超过材料的伸长率后，就会导致弯裂。在保证坯料最外层纤维不发生破裂的前提下，所能获得的弯曲零件内表面最小圆角半径与弯曲材料厚度的比值rmin/t称为最小相对弯曲半径。

弯曲件弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则，坯料外表面变形可能会超过材料变形极限而破裂；也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。 2、弯曲件直边高度

当弯曲件为90º弯曲时，应使其直边高度h>2t，否则没有足够长的弯曲力臂。当h<2t时，应预先压槽，再弯曲或增加直边高度，弯曲后再切除高出部分，

弯曲件的弯曲边高度不宜太小，h>R+2t，如弯曲边高度太小，则难以形成足够的弯矩。

表2-1板料最小弯曲半径

图2.2弯曲件直边高度

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2.2工艺方案的分析和确定

2.2.1工艺方案分析

此设计要求使用如图2.3的毛坯，设计一副压形、弯爪复合冲压机构，这是一套成形、压弯、弯头复合模具，大批量生产采用复合模具可有效的利用材料并提高效率。 弯曲前的毛坯形状和尺寸如图所示：

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图2.3 毛坯

对于形状复杂的多工序的冲压件，还要根据生产批量、尺寸大小、模具制造水平等多种因素，将已经初步依序而排的单工序予以必要而可能的组合。组合时，可能对原顺序做个别调整。一般而言，厚料、低精度、小批量、大尺寸的产品一个工序生产，用简单模；薄料、小尺寸、大批量的产品宜用级进模进行连续生产；形位精度高的产品，可用复合模加工相关尺寸。

2.2.2.冲压工艺方案的确定

本次设计的工件形状复杂，精度要求高；工件厚度为0.6mm，08钢属于优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能，所以本次我将设计成形、弯曲、弯头复合模。

2.3弯曲件坯料展开尺寸的计算

1、中性层的确定

由于中性层的长度在弯曲变形前后不变，其长度就是弯曲件坯料展开尺寸的长度。而欲求中性层长度就必须找到其位置，用曲率半径 0表示。中性层位置与板料厚度t、弯曲半

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径r、变薄系数 等因素有关，在实际生产中为了使用方便，通常采用下面的经验公式来确定中性层的位置： 0 r xt

式中： 0——中性层半径；r——弯曲件内弯半径； x为中性层位移系数，其值件下表：

表2-2中性层唯位移系数

从弯曲件图可以看到：圆角半径都为r=1mm，板料厚度t=0.6，查表-2得x=0.32，则中性层半径为：

0 r xt 1 0.32 0.6 1.19

2、毛坯展开尺寸的计算

由于圆角半径r>0.5t，所以毛坯展开长度等于弯曲件直线部分长度与弯曲部分中性层展

L li

i

180

开长度的总和，即

(ri xit)

。弯曲件有2段直线部分和1段弯曲部分，因此

L 2 15 4

2

2.64 42mm

2.4弯曲力的计算与压力机的选用

1、弯曲力的计算

弯曲力是指弯曲件在完成预定弯曲时所需要的压力机施加的压力，是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。弯曲力的大小与毛坯尺寸、零件形状、材料的机械性能、弯曲方法和模具结构等多种因素有关，理论分析方法很难精确计算，在实际生产中常按经验公式进行计算。

1）自由弯曲时的弯曲力公式

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0.6KBt2 b0.7KBt2 b

FVz FUz

r tr tV形弯曲件： ； U形弯曲件：；

式中：FVz、FUz——自由弯曲力；B——弯曲件的宽度；t——弯曲件厚度；r——内圆弯曲半径； b——弯曲材料的抗拉强度；K——安全系数，一般取1.3。 2）、校正弯曲力公式

FJ FqA

式中：FJ——校正力；

Fq

——单位面积上的校正力，Mpa，见表-3；A——弯曲件被校正

部分的投影面积，mm2。

表2-3 单位校正弯曲力 单位（MPa）

3）计算

本弯曲件弯曲部分，其中6处U形弯曲。08号钢取的 b 450MPa

0.6KBt2 bF自

r t

V形弯曲力：，此次没有v形弯曲，所以无V形弯曲力。

0.7KBt2 b0.7 1.3 20 22 450F 21.3KN自 r t1 0.61）压弯的U形弯曲力：

式中 F自——自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力（N）； Ｂ——弯曲件的宽度（mm）； ｔ——弯曲材料的厚度（mm）； ｒ——弯曲件的内弯曲半径（mm）；

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b——材料的强度极限（MPa）；

Ｋ——安全系数，一般取Ｋ＝1.3。

0.7KBt2 b0.7 1.3 30 0.62 450

F 47.1KN自 r t0.5 0.6弯头U形弯曲力：

式中 F自——自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力（N）； Ｂ——弯曲件的宽度（mm）； ｔ——弯曲材料的厚度（mm）； ｒ——弯曲件的内弯曲半径（mm）；

b——材料的强度极限（MPa）；

Ｋ——安全系数，一般取Ｋ＝1.3。

冲凹弯曲力：

0.7KBt2 b0.7 1.3 20 22 450

F 23.7kN自 r t3.5 0.6弯曲圆弧半径3.5使用U形弯曲力：

'

Fz总弯曲力： 21.3 23.7 47.1 156.1KN

校正弯曲力：

Fq 50MPa

；弯曲件被校正部分的投影面积A 50 20 1000mm

FJ FqA 1000 50 50000N

2

'

F F F 50 156 206KN Jz自由弯曲力与校正弯曲力之和：

4）顶件力或压料力

若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力（或压料力FD）可近似取自由弯曲力的30％～80％。即：

FD (0.3~0.8)F自 取fd=0.5×156=78KN 。

2．压力机的选用

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压力机的选取总原则：压力机的公称压力必须大于弯曲时的所有工艺力之和。由于本模具采用自由弯曲和校正弯曲，所以压力机的公称压力必须大于弯曲力与顶件卸料力之和，即

Fyj FkNQ 78 156.1 234.1自 F大小。

。压力机选用还决定于压力机的调整与板料厚度误差的

由上述可知，该弯曲件弯曲所需的压力是162420N，查取模具设计手册表13.10，可选取具有以下规格的曲柄开式压力机，具体如下：

表2-4 J23-25压力机参数

2.5弯曲模工作部分尺寸设计

1、凸模圆角半径

当工件的相对弯曲半径ｒ/ｔ较小时，凸模圆角半径等于工件的弯曲半径ｒ，但不应小于表2-4所列的最小弯曲半径值rmin。若r/t小于最小相对弯曲半径，则可以先弯成较大的圆角半径，然后再采用整形工序进行整形。

当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大时（ｒ/ｔ＞10），则凸模圆角半径应根据回弹加以修正。

表2-5 板料最小弯曲半径