管件冲压工艺及模具设计课程设计.docx

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管件冲压工艺及模具设计课程设计

材料科学与工程系

《冲压工艺及模具设计》

课程设计说明书

设计名称：

《冲压工艺及模具设计》课程设计

专业班级：

2011级材料成型及控制工程

姓名：

熊威

学号：

1132012143

指导教师：

施钢、龚晓叁

评定成绩：

教师评语：

指导老师签名：

年月日

目　录

1序言-------------------------------------------------------------------1

2制件的工艺性分析--------------------------------------------------------1

3冲压工艺方案的制定------------------------------------------------------1

3方案种类----------------------------------------------------------------1

3.1方案比较------------------------------------------------------------1

3.2方案确定------------------------------------------------------------1

3.3模具结构形式的论证及确定--------------------------------------------1

4模具结构形式的论证及确定------------------------------------------------1

5排样图设计及材料利用率计算----------------------------------------------1

6一次弯曲数值计算--------------------------------------------------------1

7主要零部件的设计--------------------------------------------------------1

8整理-------------------------------------------------------------------1

致谢----------------------------------------------------------------------1

主要参考文献--------------------------------------------------------------1

1序言

冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。

冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。

模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，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。

制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。

目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：

碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。

近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。

浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。

本课程设计是在学生学完《冲压工艺与模具设计》理论课并进行了生产实习之后进行的一个重要教学环节。

是学生运用所学理论，联系实际，提高工程技术能力和培养严谨细致作风的一次重要机会。

通过本次设计要达到以下目的：

1、巩固与扩充“冲压工艺与模具设计”以及有关技术基础课程所学的内容，掌握制订冲压工艺规程和设计冲压模具的方法。

2、培养综合运用本专业所学课程的知识，解决生产中实际问题的工程技术能力（包括：

设计、计算、绘图、技术分析与决策、文献检索以及撰写技术论文的能力）。

3、养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。

本次课程设计小组用到的成型工序有落料和弯曲。

落料和弯曲是冲压工艺中的两种工序。

落料是将材料沿封闭轮廓分离的一种冲压工序，被分离的材料成为工件或工序件，大多数是平面形的。

弯曲是利用压力使材料产生塑性变形，从而被弯成有一定曲率、一定角度的形状的一种冲压工序。

小组任务

落料

A1

B1

C1

D1

一次弯曲

A2

B2

C2

D2

二次弯曲

A3

B3

C3

自己的任务：

B2一次弯曲，直径20，顶部宽度7

2制件的工艺性分析

弯曲零件如图1所示，材料：

A3（H62）厚度：

1.0MM。

表面镀光亮镍，镍层厚3UM以上。

图1产品零件图

①材料：

该弯曲件的材料是H62,H62黄铜表示平均含铜量为62%的普通黄铜，有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也可以，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。

可做各种深拉伸和弯折制造的受力零件，如销钉、铆钉、垫圈、螺母、导管、气压表弹簧、筛网、散热器零件等,具有较好的冲裁和弯曲性能。

②零件结构：

该弯曲件是管夹结构，并在凸出的地方转角有四处R3圆角，该产品的基本工序为：

落料，弯曲。

③尺寸精度：

零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。

查公差表可得各尺寸公差为：

零件外形：

65

mm30

mmR3

mm

结论：

适合落料和弯曲。

3冲压工艺方案的制定

3.1方案种类

该零件包括落料、弯曲两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案

①先落料，再一次弯曲成型

②先落料，一次弯曲成波浪形，再二次弯曲成型

③直接弯曲成型

3.2方案比较

方案一先进行落料，把落好的料进行一次性弯曲成形，此方案的优点是工序少，操作简单，误差较小，但是一次性弯曲成形容易容易产生裂痕和回弹，影响工件的强度和精度；方案二同样是先落料，先弯曲成一个波浪形的工件，再进行进一步弯曲，一定程度减少了工件的裂痕和回弹，保证工件的强度和精度，缺点是工序多；方案三用的模具是复合模具，模具复杂，不易生产，不能保证工件的强度和精度，优点是操作简单，生产周期短。

3.3方案确定

制件的精度没有要求，按IT14级算，用普通的生产方法就可以达到要求，可以看出生产精度要求的不高，为保证制件的精度和减少回弹，综上所述，选择方案二。

4模具结构形式的论证及确定

制件的加工分为落料和弯曲两道工序，分别由三套模具依次加工，落料模具选用冲裁后侧导向模架，落料件为长方形，四周有倒角，模具选用单工序，横向送料，弹性卸料，向下直接出件的结构形式。

该结构是导柱式，导柱式冲裁模的导向比导板模的可靠，其精度高，寿命长、是实用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重、制造工艺复杂、成本较高。

它广泛用于生产批量、精度要求高的冲裁件。

根据制件的生产批量决定模具类型，一般来说，小批量生产时，应力求模具结构简单、生产周期短、成本低，宜采用单工序模；大批量生产时，模具费用在冲裁件成本中所占比例相对较小，可选用复合模或级进模。

对于尺寸精度要求，复合模具的冲压高于级进模，而级进模又高于单工序模，该落料件构简单，模具结构简单，尺寸精度没有特别要求，适合采用单工序。

5排样图设计及材料利用率计算

①弯曲件展开长度,如图2所示。

查表中性层

K=0.5t=1mmR=9

得

=9.5mm

图2

如图展开长L=53.59+4.99*2=63.57②搭边和排样,确定后排样图如图3所示。

工件间：

a=2mm

侧面：

a1=1.5mm

条料宽度b

b=（Dmax+2a）

=（63.57+2×2）

A

=67.57

=67.57mm

步距h

h=30+1.5=31.5mm图3

③材料利用率

面积A=（67.57-4）*30=1907.1mm2

一个步距内的材料利用率η为：

=1907.1÷（67.57×31.5）×100％

=89.60%

查板材标准，宜选1*1000mm*2000mm的钢板，每张钢板可剪裁为15张条料（70mm×2000mm），每张条料可冲63个工件，则η总为：

=

×100％

=88.34%

即每张板材的材料利用率为88.34%

工件间a

侧面a1

条料宽度b

材料利用率η总

2mm

1.5mm

63.57mm

88.34%

6一次弯曲数值计算

（1）

回弹值计算：

r=10t=1e=103*

=110MParp=9.69mm

（2）

弯曲力计算

Fz=

Fz==

=794.1

（3）

压力机的选择

根据弯曲力，选择压力机型号为J23-3.15,此压力机的主要参数：

标称压力31.5KN

最大封闭高度120mm

封闭高度调节量25mm

电动机功率0.55KW

（4）

凸凹模间隙

Z=tmax+xt=t+

+xt

Z=1+0.05=1.05

（5）

凹凸模工作部分的尺寸与公差

Lp=（L+0.5

）

Ld=（Lp+2z）

Lp=5.56

Ld+7.66

（6）

凹模的外形尺寸

根据制件尺寸，选择凹模尺寸，选B*L*H=100*100*26

（7）凸模外形尺寸

根据制件尺寸，选择凹模尺寸，选B*L*H=50*50*28

（8）模架的选择

根据制件的需要，模架选后侧导柱模架，B*L=100*100。

上模座选116*116*30，下模座选116*116*30

（9）导柱导套

根据需要，选导柱32*210‘选导柱32*140

7模具总体结构设计

该落料模具选用后侧滑动导向模架，横向送料，弹性卸料，向下直接出件的结构形式。

模具主要零件包括模炳、凸模座，凸模、卸料板、凹模、下模座，标准件的选用有圆柱螺钉，定位螺钉，导料螺钉，连接销，和防转销。

模具结构，上模座、和凸模固定板由4根圆柱螺钉和2根连接销连接起来，固定凸模，再通过4根较长的螺钉将其和橡胶体、卸料板固定起来，组成上模；下模由4根螺钉和2根销钉将凹模板、下垫板和下模座连接。

工作原理，该模具为横向送料，通过2个导料螺钉定位送料的方向，由1个定位螺钉固定送料的步距，控制材料的利用率，使落料工序顺利进行；压力通过压力式模炳传递到上模，再通过凸模和凹模板的作用落料成型；卸料方式为弹性卸料，通过橡胶弹性体和卸料板的作用进行卸料的步骤；出料的方式是向下直接落料。

8主要零部件的设计

1下模坐结构

②凸模结构

③上模座结构

④模炳结构

⑤凹模结构

9整理

，弯曲模结构设计注意事项：

（1）,模具结构的复杂程度 模具结构是否与冲件批量相适应   

（2）,模 架 对称模具的模架要明显不对称，以防止上、下模装错位置   （3）,对称弯曲件 对称弯曲件的凸模圆角和凹模圆角应分别作成两侧相等   

（4）,小型的一侧弯曲件，有时可用同时弯两件变成对称弯曲，以防止冲件滑动，冲件在弯后切开   

（5）,毛 坯 位 置 落料断面带毛刺的一侧，应位于弯曲内侧   

（6）,弯曲件卸下 u形弯曲件校正力大时，也会贴住凸模，需要卸料装置   （7）,校正弯曲 校正力集中在弯曲件圆角处，效果更好，为此对于带顶板的u形弯曲模，其（8）,凹模内侧近底部处应做出圆弧，圆弧尺寸与弯曲件相适应   （9）,安全操作 放入和取出工件，必须方便、安全   

（10）,便于修模 弹性材料的回弹只能通过试模得到准确数值，因而模具结构要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改   

（11）,提高弯曲件的精度 提高弯曲件精度的工艺措施有减少回弹、防止裂纹以及克服弯曲件偏移 

弯曲工艺的原则 

a.先中间弯曲再两边弯曲               

b.b.前一次弯曲要考虑后次的定位                   

c.后次弯曲考虑前一次的变形 根据本设计的特点采用一次弯曲成形的工艺

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。

近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。

 导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。

尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。

致谢

感谢老师来点名，感谢同学认真的计算，认真的画图，感谢大家的热情解答，使我对管件弯曲模的设计有了长足的进步。

感谢前人的热情总结，是他们的辛勤汗水使我们省了大把的功夫。

参考文献

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