固定支架弯曲件模具设计毕业设计.docx

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固定支架弯曲件模具设计毕业设计

内容提要

冲压工艺在现代化工业中应用广泛，特别是汽车、电机、仪表、军工、家用电器到重型汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等。

本次弯曲模具设计重点在于培养我们的设计画图能力，提高学生对机械绘图软件的操作能力，所以本次设计要求要有一定的CAD图纸量，本此毕业设计使用的是AUTOCAD2004绘图软件。

在此次设计中，经过对零件图的分析，通过不同的工艺分析和比拟，得出最正确模具设计制造工艺方案，即：

使用弯曲模一次压弯制造零件。

根据最正确方案进行工艺尺寸计算，得出模具局部大概尺寸，然后查询相关标准件资料进行标准件的选取，最后把所有的零件装配成一个可以用于实际生产的装配图，并使用剖面图表达内部零件。

关键词

弯曲模；尺寸计算；制图

TheBendingDieDesignofFixedDracket

Author：

FJjInstructor:

XXXAssociateProfessor

Abstract

Stampingprocessiswidelyusedinmodernindustry,especiallyinautomotive,electrical,instrumentation,military,householdappliancesandheavy-dutycarcoverpartsandbeams,high-pressurevesselheadandtheairofthespacecraftskin,bodyandsoon.

Thebendingdiedesignfocusesoncultivatingstudents′abilitytooperatemechanicaldrawingsoftware,theuseofthisgraduationprojectisAUTOCAD2004mappingsoftware.

Inthisdesign,aftertheanalysisonthepartdrawing,thedifferentprocessesthroughanalysisandcomparison,wecangetthemainsizeofthedieandthebestmolddesignmanufacturingprocessplan,thatisweonlyneedonetimeofthebendingdietoproducetheworkpiece.Then,checkingtherelevantinformationforstandardpartsselection,wemakethestandardpartshavethestandardsize.Finallyallthepartsareassembledintoanassemblydiagramfortheactualproductionandweusecutawayviewtoexpresstheinternalparts.

Keywords

BendingDie;sizecalculation;drawing

固定支架弯曲件模具设计

xxxXXX指导教师：

ccc副教授

1绪论

随着技术的不断进步和冲压生产的迅速开展，对冲压设计工作提出了愈来愈高的要求。

冲压设计是一项技术性很强的工作，冲压设计质量的好坏不仅直接影响冲压产品的质量、本钱及生产效率，而且也影响着冲压生产的组织与管理。

所以，冲压设计工作不仅要求设计人员要有较好的理论根底、丰富的设计经验、熟练的设计技能和认真负责的工作态度，而且还要求设计人员能在不断积累设计经验的根底上，及时获取最新科学技术知识，尽快掌握现代化的设计计算手段。

只有这样，冲压设计工作才能适应工业生产迅速开展的需要。

冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工工业中占也重要的地位。

据统计，冲压件在各个行业中均占相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占比重更大。

冲压加工的应用范围极广，从精细的电子元件、仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。

冲压设计既是冲压生产准备工作的根底，也是组织正式生产的依据。

冲压设计水平标志着冲压生产工艺的先进性、合理性以及生产本钱的经济性，它在很大程度上反映了工厂的生产技术水平。

生产实践证明，合理的工艺方案和模具结构，不仅为稳定产品质量、降低冲压本钱提供了技术上的保证，而且也为生产组织管理创造了有利的条件。

反之，冲压设计的任何失误或过失，都会给生产带来不应有的损失，乃至造成人身、设备的重大事故。

冲压设计是一项严谨、细致而复杂的技术工作，它必须经受生产的检验。

只有首先保证成功的冲压设计，才有可能谈得上成功的冲压生产。

因此，冲压设计作为冲压生产的技术准备工作，在冲压生产中占据重要地位。

冲压设计包括工艺设计和模具设计两方面内容。

冲压工艺设计是针对给定的产品图样，根据其生产批量的大小、冲压设备的规格、模具制造能力及工人技术水平等，从产品零件图的冲压工艺性分析入手，经过必要的工艺计算，制定出合理的工艺方案，最后编写出冲压工艺卡。

冲压模具设计那么是依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛坯的定位、出件、废料排除等问题以及模具的制造维修方便、操作平安可靠等因素后，构思出与冲压设备相适应的模具总体结构，然后绘制模具总装图和零件图。

模具是实现冲压工艺要求的主要工艺装备。

传统在现代工业生产中，由于冲压产品的更新换代日趋频繁，且朝着复杂化、多样化、高性能、高质量方向开展，因此各工业部门对冲压生产技术的开展也提出了愈来愈高的要求。

其开展可以概括为以下几个方面：

1.1工艺设计技术及模具设计与制造技术的现代化

传统的工艺设计方法主要是依靠设计人员的经验技能和可供查阅的现有设计资料，针对具体的冲压零件，从冲压工艺的分析、计算入手，到分析、比拟和确定工艺方案及有关工艺参数，表现为人工的大量复杂而重复性的劳动过程，使设计周期延长，难以满足产品快速更新换代的要求。

随着计算机技术的飞跃开展和塑性成型理论的进一步完善，近年来国内外已开始研究塑性成型过程的计算机模拟技术，即利用有限元等理论分析方法模拟金属的成型过程，以预测某一工艺方案对零件成型的可能性和将会发生的问题，其结果既可在计算机屏幕上显示，也可将全部数据打印出来，以供设计人员进行修改和选择的手工设计与绘图方法，往往要进行大量的重复性劳动，不仅延长了设计周期，而且也严重影响了产品更新换代。

因此，许多兴旺国家先后进行了计算机辅助设计与制造〔CAD/CAM〕的研究与开发，这一技术可提高模具设计制造效率2-3倍，使模具生产周期缩短了1/2-2/3。

1.2计算机专家系统的开发与应用

由于计算机技术的应用范围日趋扩大，在塑性成型工艺和模具设计制造方面，国内外正在开展人工智能的研究。

而计算机专家系统那么是人工智能的一个分支，主要用于模拟人的智能活动，到达分析解决问题的目的。

在冲压设计中，无论是现在还是将来，经验将起着极其重要的作用。

因此，将众多专家的经验聚集起来，构成所谓的计算机专家系统，模拟专家的经验知识来分析和处理问题，其使用价值是不言而喻的，它将是冲压设计工作在手段和方法上的一个重大突破。

1.3反求工程技术的开发与应用

反求工程是针对消化吸收先进技术而提出的一系列分析技术和设计方法，它是一门跨学科、跨专业的综合工程，属于代设计方法的范畴。

冲压设计效劳于冲压生产，面对由国内外引进的冲压制品或模具，人们往往产生诸如“它是怎么做出来的〞疑问，这在主观上就是一种反求要求。

事实证明，技术引进在促进国家科技进步、推动经济建设方面起了很大的作用。

但要取得最正确的技术经济效益，不是仅从国外引进先进的技术后就万事大吉，还应善于对引进的技术进行深入的研究、分析、吸收和消化，并在此根底上有所创新，形成自己的技术体系，开展自己的新技术，开发自己的新产品。

总之，冲压设计作为生产准备工作的根底，无论是现在还是将来，无论采用传统的设计方法还是应用最新的科技手段，都将会对冲压生产、产品质量及制造本钱等有直接影响，因而是一项极其重要的技术工作。

2.零件工艺性分析

2.1冲裁件的形状结构分析

工件图为图1所示固定支架弯曲件，材BLD，料厚1.2mm。

冲压产品图是分析和制定冲压工艺方案的重要依据之一，对冲压产品图进行工艺分析,既是冲压工艺设计的起点,又往往贯穿于整个设计过程.对照产品图,今对其进行技术和经济两方面的分析。

在技术方面,根据产品图样,主要分析该冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压加工的要求，即审查冲压件的工艺性。

图1固定支架弯曲件

在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品的本钱，说明采用冲压加工可以取得的经济效益。

因此，冲压件的工艺分析，主要是讨论在满足零件使用要求的前提下，能否以最简单最经济的方法冲出零件来，从而为制订工艺方案奠定根底。

此零件形状结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。

可查得此材料所允许的最小弯曲半径

，而零件弯曲半径

，故不会弯裂。

另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形。

计算零件相对弯曲半径

，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。

2.2精度分析

冲压加工对工件是有精度要求的考虑到工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。

冲压件的精度为精密级和经济级。

精密级是指冲压工艺在技术上所允许的最高精度，而经济级是指模具到达最大许可磨损时，其所完成的冲压加工在技术上可以实现而在经济上又最合理的精度，即所谓经济精度。

为降低冲压本钱，获得最正确的技术经济效果，在不影响冲压件使用要求的前提下，应尽量采用经济精度。

冲裁件的精度主要由其尺寸精度﹑冲裁断面粗糙度﹑毛刺高度三个方面的指标来衡量。

在不影响冲压件使用要求的前提下，应尽量采用经济级尺寸精度，以简化模具结构，方便模具制造与维修，从而降低生产本钱。

假设冲裁件有较高的精度要求和断面质量的要求，那么宜采用精密冲裁或整修工艺来到达。

为了满足工件的精度要求，又不要过于提高精度等级而增大本钱，所以此零件的弯曲凸、凹模采用IT7-IT8的精度。

工件精度未标出的按IT10计算。

冲工艺孔的凸模凹模采用IT8-IT9。

2.3零件材料分析

该零件材料为BLD冷轧钢板，屈服点〔屈服强度〕低、冲压可塑性区域广、成型性能优越。

2.4结论

通过以上工艺分析可以看出，该零件为普通的弯曲件，尺寸精度要求一般，零件上只有4个尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。

主要是轮廓成形问题，又属于大批生产，因此可以用冲压方法生产。

3.模具材料的选用

模具材料的选用，不仅关系到模具的使用寿命，而且直接影响到模具的制造本钱，因此是模具设计中的一项重要工作。

在冲压过程中，模具承受冲击载荷且连续工作，使凸模凹模受到强大的压力和剧烈摩擦，工作条件及其恶劣。

因此，模具材料要有足够的强度，硬度，较好的耐冲击，耐疲劳性，而且价格应尽可能低廉。

一般来说，要到达以上的全部要求往往很困难，所以在选用模具材料时，应综合考虑模具工作特性，受力状况以及冲压材料性能和冲压生产批量等因素，并对以上各项有所侧重，以使所选材料尽可能合理。

总之，在满足模具使用要求的条件下，应使模具本钱尽可能低。

3.1模具材料选用的原那么

3.1.1考虑模具种类及其使用条件

一般来说，对于尺寸不大、形状简单且承受轻载，精度要求不高的模具，常选用碳素工具钢；假设模具使用寿命要求较高时可用合金工具钢。

对于尺寸较大、形状复杂或承受重载的模具，应选用合金工具钢或轴承钢；当模具要求更高时，可用高速钢、基体钢以及钢结硬质合金和硬质合金等。

对于高速冲压或精密冲压模具，那么常选用硬质合金、钢结硬质合金等材料制造。

3.1.2考虑冲压材料及其性能

冲压材料及其性能也是选用模具材料时必须考虑的重要因素。

当冲压材料较厚或较硬时，其变形抗力较大，应选用耐磨性好、强度高且有足够韧性的材料制造模具，比方合金工具钢、高速钢等。

当冲裁较软的材料时，其变形抗力较小，常用的模具材料为碳素工具钢T10A或低合金工具钢9Mn2V，其价格比拟廉价。

而对于冲裁硅钢片的模具用Cr12MoV、Cr4W2MoV或硬质合金YG15。

3.1.3考虑冲压件生产批量

当生产批量很大时，应保证模具有较高的使用寿命，其模具采用质量高、耐磨性好的材料。

反之，应采用价格廉价、耐磨性要求不好的材料。

3.2模具材料的种类及性能

模具材料的种类很多，应用也极为广泛。

冲压模具所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、钢结硬质合金以及锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨脂橡胶。

冲压模具中凸、凹模等工作零件所用材料主要是模具钢，常用的模具钢有碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢、高速工具钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等，分别简述如下：

3.2.1碳素工具钢

在国标中列有从T7-T13八个钢号。

应用最多的是T10A，其优点是切削加工性好，价格廉价，但红硬性差，热处理变形大。

故适用制造工作负荷不大，形状结构简单的凸、凹模和其他要求耐磨的模具零件。

3.2.2合金工具钢

合金工具钢又称合工钢，它有高中低合金工具钢之分。

用于模具的低合金工具钢主要有CrWMn、9Mn2V等，这类钢具有较高的硬度、耐磨性及淬透性，热处理变形小，故适合形状复杂的中小型冲裁、弯曲模的凸、凹模。

用于模具的高中合金工具钢主要有Cr12、Cr12MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV等。

Cr12、Cr12MoV具有较高的硬度、耐磨性及淬透性，热处理变形小等优点，常用于承受工作负荷较大或要求耐磨性较高及形状复杂的凸、凹模。

Cr4W2MoV是我国研制的钢号。

3.2.3轴承钢

轴承钢主要用于制造各种轴承套圈及滚动体，但它具有模具钢所要求的高硬度，耐磨性及尺寸稳定性，故也用于模具材料。

一般选用GCr15轴承钢，主要用于制造冲裁硅钢片的凸、凹模。

3.2.4高速工具钢

模具中常用的高速钢有W18Cr4V和含钨量较少的W6Mo5Cr4V2及6W6Mo5Cr4V。

它们具有高的强度、硬度、耐磨性、韧性和抗火稳定性。

主要用于制造冷挤压凸、凹模。

3.2.5基体钢

在高速钢的根底上添加其他少量元素，适当增加含碳量，以改善钢的性能，这样的钢叫基体钢。

它不仅有高速钢的特点，而且抗疲劳度和韧性均优于高速钢。

价格也比高速钢廉价。

3.2.6硬质合金和钢结硬质合金

硬质合金与其他模具钢相比，具有更高的硬度和耐磨性，但抗弯强度和韧性差，且加工困难。

用硬质合金代替工具钢制造的模具，可提高寿命十几倍。

典型的硬质合金有：

YG6、YG8、YG11、YG15、YG20、YG25等。

钢结硬质合金是在硬质合金的根底上研制出来的新型材料它综合了硬质合金与钢的特点，既有硬质合金的高硬度、高耐磨性，又有一般合金工具钢的可切削加工、焊接、锻造、热处理等性能，是一种理想的模具材料。

用于模具的钢结硬质合金牌号有GT35、GW50，适合制造要求耐磨的各种模具的凸、凹模。

经过综合分析，工件的形状不复杂，厚度为1.2mm，工作负荷不是很大，硬度不是很高，零件为大批量生产，要求模具有较高的寿命，所以模具的弯曲凸、凹模可以用合金工具钢。

模座灰铸铁。

3.3模具的定型

冲压生产对模具的根本要求是：

在保证冲出合格工件的前提下，不仅应与生产批量相适应，而且还要具有结构简单，操作方便平安，使用寿命长，易于制造、维修，本钱低等特点。

选择模具类型时需综合考虑冲压件的使用要求〔尺寸要求、精度要求和形状复杂程度〕、生产批量大小、冲压设备情况及模具制造能力等各方面要素。

通过分析比拟，最终确定采用简易模、单工序模、还是复合模及级进模。

一般来说，简易模寿命低、本钱低、通常适合用于试制、小批量生产。

对于生产大批量，精度要求高的冲压件，应选用复合模或级进模。

当冲压件尺寸较大时，为了便于制造模具及简化模具结构，应采用单工序模；当冲压件尺寸小且形状复杂时，为了便于生产操作，常采用复合模或级进模。

本设计只需一次弯曲就可以，所以采用单工序模。

4.工艺方案确实定

U形弯曲件可以一次弯曲成形，也可以二次弯曲成形。

4.1方案一

图2为一次成形弯曲模，由图可以看出，在弯曲过程中由于凸模肩部阻碍了坯料的转动，外角弯曲线位置不固定，由图b到图c，坯料通过凹模圆角的摩擦力增大，使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄，同时弯曲件两肩部与底面不易平行〔见图c〕。

特别是材料厚、弯曲件直弯曲件高度H应大于12-15t。

图2一次成型弯曲模

4.2方案二

为了保证弯曲过程中仅在零件确定的弯曲位置上进行弯曲，提高弯曲件质量，两次成型弯曲模。

如图3所示，先弯外角后弯内角，采用两副模具弯曲，为了保证弯内角时，凹模要有足够的强度。

图3两次成型弯曲模

4.3方案三

图4所示为两次弯曲复合的U形件弯曲模。

凸、凹模下行，先使坯料通过凹模压弯成U形，凸、凹模继续下行与活动凸模作用，最后压弯成形。

这种结构需要凹模下腔空间较大，以方便零件侧边的转动。

图4两次弯曲复合模

经过以上分析可以看出，本设计中弯曲件材料表薄，并且精度要求一般，一次弯曲成型即可，此种模具可能出现的肩部与底边不平行，校正弯曲可以消除。

考虑经济效益，一次弯曲最正确。

5压力机的选用

5.1弯曲力计算

弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。

该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力

和顶件力

为

对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般

可以忽略，即：

≥

生产中为平安，取

≥

。

5.2弯曲模设备的选用

根据压弯力大小，初选设备为公称压力为250KN的开始压力机。

发生公称压力时滑块距下死点距离：

6mm

滑块行程：

80mm

标准行程次数：

100次/min

最大闭合高度：

250

垫板厚度：

50mm

6.弯曲模主要零部件结构确实定

6.1毛坯尺寸计算

有圆角半径的弯曲（r＞0.5t）毛坯展开尺寸等于弯曲件直线局部长度与圆弧局部长度的总和。

由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线局部和圆弧局部长度之和，可查得中性层位移系数

，所以坯料展开长度为：

图5毛坯展开图

由于零件宽度尺寸为32mm，故毛坯尺寸应为210mm×32mm。

弯曲件平面展开图如图5所示，两孔距端部距离为9.5mm。

6.2模架选择

选用中间导柱模架，其凹模面积是导套间的有效区域，仅适用于横向送料，常用与弯曲模或复合模。

具有导向精度高、上模座在导柱上，运动平稳的特点，其凹模周界范围为

。

本设计中选用的中间导柱圆形模架如图6所示：

图6中间导柱圆形模架

材料HT200

凹模周界D0=250mm

闭合高度H=220-260mm

技术要求按GB2851.6-81的规定。

与之相对应的上模座如图7所示：

图7中间导柱圆形模架上模座

材料：

HT200

凹模周界：

D0=250mm

厚度：

45mm

技术要求按GB2855.11-81的规定。

下模座如图8所示

图8中间导柱圆形模架下模座

材料：

HT200

凹模周界：

D0=250mm

厚度：

55mm

技术要求按GB2855.12-81的规定。

6.3模柄的选择

图9压入式模柄

模柄：

A40×105

直径：

d=40mm

高度：

h=105mm

材料：

A3

技术要求按GB2862.1-81

6.4导柱的选择

图10导柱

导柱：

A35h5×230d

直径：

d=35mm

极限偏差为：

h5

长度:

L=230mm

技术要求按GB2861.1-81

6.5导套的选择

导套要与导柱相配合，所以也选A型导套。

图11导套

导套:

A35H6×105×43

直径：

d=35mm

长度：

L=105mmh=43mm

技术要求按GB2861.6-81

6.6凸模结构

图12凸模图

6.7凹模结构

图13凹模图

6.8定位方式的选择

在冲压加工中，工序的定位方式可分为孔定位、平面定位和形体定位三种。

由于工件结构形状的不同，其定位方式也不尽相同。

有时为了满足冲压工序的加工需要，也常常将两种定位方式联合起来使用〔例如用一个孔和外形轮廓联合定位等〕，这要视具体情况而定。

通常说来，在选择定位方式的时候，必须考虑定位的可靠性、方向性及操作的方便与平安性。

6.8.1定位的可靠性

定位的可靠性如何，不仅与定位基准的选择有关，而且必须由可靠的定位方式来保证。

只有保证定位可靠，才能保证零件质量的稳定。

一般来说，对于平板零件，最好采用相距比拟远的两孔定位，或者采用外形轮廓定位，或者用一个孔和局部外形联合定位；对于弯曲件，应尽可能的充分利用工件结构中提供的各种定位条件，采用两孔定位或形体定位〔内形体或外形体〕，也可用一个孔与形体联合定位。

6.8.2定位的方向性

对于非对称的零件，一定要注意方向性。

尤其是弯曲件定位一般应有方向性，这是由于弯曲件上往往都带有孔，其孔的数量、位置有时时候与压弯面不对称，故定位时必须识别方向，否那么会出现废品。

冲压生产常见的定向形式有：

工艺孔定向；工件上非对称的孔或大小不同的孔定向；工艺切口、切角定向；打工艺标记定向等。

6.8.3操作方便与平安性

选择定位方式时，还必须注意操作的平安与否。

具体在实际应用中表达。

根据以上要求，考虑到本制品定位精度要求一般，故定位利用工艺孔和定位钉即可。

6.9模具总装图

图14模具总装图

1-上模座2-定位钉3-导柱4、11、15-螺钉5-下模座6-弹簧顶料装置

7-顶杆8凹模9-零件10-导套12-凸模13压入式模柄14-圆柱销

本设计中模具使用定位钉定位，由于凹模太深，设置有弹簧顶料装置，开始冲压时，顶杆弹起与凹模平齐，以防止弯曲过程中冲压件的跑动，随着凸模进入凹模，顶杆随之下移，直至弯曲件的圆角半径和夹角完全与凸模重合，弯曲过程结束，顶杆与凹模底边平齐。

7.工作局部结构尺寸的计算

7.1模具圆角半径

7.1.1凸模圆角半径

在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径

较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即

。

7.1.2凹模圆角半径

凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件外表，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否那么在弯曲时坯料会发生偏移。

根据材料厚度取

。

7.2凸、凹模间隙

冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。

冲裁间隙分单边间隙和双边间隙,单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。

间隙值的大小对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力的影响很大,是冲裁工艺与模具设计中一个重要的工艺参数。

7.2.1对冲裁件质量的影响

间隙大小对冲裁件尺寸偏差的影响规律:

冲裁件的质量主要是指断面质量、尺寸精度和形状误差。

断面应平直、光滑；圆角小；无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。

零件外表应尽可能平整。

尺寸应在图样规定的范围之内。

影响冲裁件质量的因素有：

凸、凹模间隙的大小及其分布的均匀性，模具刃口的锋利状态、模具结构与制造精度，材料性能等，其中，间隙大小与分布的均匀性程度是主要因素。

冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与标称