底脚弯曲模具设计论文 冲压模具专业本科学位论文.docx
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底脚弯曲模具设计论文冲压模具专业本科学位论文
洛阳理工学院
毕业设计（论文）任务书
填表时间：
2010年4月12日（指导教师填表）
学生姓名
高乾
专业班级
模具设计与制造
指导教师
穆欣
课题类型
工程设计
题目
底脚弯曲模具设计
主要研究
目标（研究
内容）
1.查阅有关模具设计方面的资料，翻译与模具设计相关的英文文献。
2.对工件进行冲压成型工艺分析，选择合理的设计方案；
3.进行必要的参数计算，确定出正确的设计参数；
4.在计算正确的基础上设计冲压成型模具；
5、撰写出一份与自己设计相配套的设计说明书。
课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）
1.1.查阅有关模具设计方面的资料查阅有关模具方面的资料，查阅15篇以上与题目相关的文献。
2.制定模具设计方案，绘制模具结构图、零件图。
要求正确选择标准件和模具材料，零件尺寸设计正确，刃口尺寸计算正确，独立完成不少于
3.张零号图纸的结构设计图、装配图和零件图，其中应包含1张以上用计算机绘制的具有中等难度的1号图纸，同时至少有折合1号图幅以上的图纸用手工绘制。
4.撰写设计说明书一份，5000~8000字。
进度计划
1.5-6周：
查阅资料；
2.7-8周：
制定方案，绘制草图；
3.8～13周：
完成所有图纸和设计说明书；
4.13～14周：
修改图纸和设计说明书，打印装订，答辩。
主要参
考文献
《冷冲模具设计》、《冷冲压工艺及模具设计与制造》、冷冲模国家标准》、《实用模具设计与制造手册》、《冷冲压模具结构图册》、《模具设计与制造简明手册》
指导教师签字教研室主任签字：
年月日
底脚弯曲模具设计
摘要
冲压模具在实际工业生产中应用广泛。
在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。
随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。
冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。
本文对冷冲压技术的分类、特点及发展方向作了简略概述；论述了冲压零件的形成原理、基本模具结构与运动过程及其设计原理；对典型的冲压件模具进行了设计：
底脚冲压复合模设计解决了四角形弯曲件的加工难题、带有浮动凸模的弯曲复合模设计、在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率提高，经济效益显著。
本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。
关键词：
冲压，模具，制造，模具设计，弯曲
THEDESIGNOFBENDINGDIEFORTHEFEET
ABSTRACT
Punchingdiehasbeenwidelyusedinindustrialproduction.Inthetraditionalindustrialproduction,theworkerworkveryhard,andtherearetoomuchwork,sotheefficiencyislow.Withthedevelopmentofthescienceandtechnologynowadays,theuseofpunchingdieintheindustialproductiongainmoreattention,andbeusedintheindustrialproductionmoreandmore.Self-actingfeedtechnologyofpunchingdieisalsousedinproduction,punchingdiecouldincreasetheefficienceofproductionandcouldalleviatetheworkburden，soithassignificantmeaningintechnologicprogressandeconomicvalue.
Thearticlemainlydiscussedtheclassification,featureandthedevelopmentaldirectionofthepnnchingtechnology.Elaboratedthepunchingcomponentsformationprinciple,thebasicdiesstructureandtherateprocessandtheprincipleofdesign;anddesignedsomeconventionalpunchingdie:
thedieforthefeethavesavedthetroubleofthepunching.forThepunchingdiesthatutilizedthefeatureofthenormalpunchshapedtheworkpieceintheroomtemperature,anditsefficiencyandeconomicsituationisexcellent.
Thediesherediscussedcanbeeasilymade,convenientlyused,andsafelyoperated.Anditcouldbeusedasthereferenceinthelargescaleproductionofsimilarworkpieces.
KEYWORDS:
punching,die,manufacture，diedesign，bending
目 录
前言
随着国民经济的迅速发展，人们越来越意识到模具是一个“效益放大器”。
因为，模具生产的最终产品的价值，往往是模具价格的几十倍，上百倍。
目前，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的最重要标志。
它决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
模具工业在我国国民经济中的重要性，主要表现在国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石油化工和建筑。
冷冲压是各类模具中所占比例最多，应用最为广泛的一种。
在汽车和家用电器等生产
部门占有十分重要的地位。
冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑料性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。
它和切削加工相比较具有生产率高，加工成本低，材料利用率搞，产品尺寸精度稳定，操作简单，容易实现机械化和自动化等一系列优点。
汽车、摩托车行业是冷冲模的最大市场，其占整个模具市场的一半左右。
可见，随着汽车行业的发展，冷冲模在模具工业中的比例越来越大，经济的发展也将越来越迅速，这体现了模具工业在国民经济中的重要性。
根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模5.61亿美元，约合46.6亿元。
从上述数字可以得出2004年我国冲压模市场总规模约为266.6亿元。
其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。
在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：
一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。
当前，由于产品品种增多，更新加快，市场竞争的日益激烈，因此，对模具的要求是交货期短，精度高及成本低。
而模具的标准化程度直接影响着这些因素。
模具的标准化程度越高，专业化生产越强，模具的生产周期就会越短，生产成本越低，模具质量越高。
同时模具设计简化，交货期限缩短，产品更新换代就越迅速。
在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。
虽然如此，我国的冲压模设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。
这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。
轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。
虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。
标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。
有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。
但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。
汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。
高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。
NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。
这些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。
模具表面强化技术也得到广泛应用。
工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模上的应用日益增多。
真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。
激光切割和激光焊接技术也得到了应用。
通过三年的基础课程和专业课程的学习，我对本专业的理论知识已有了系统的掌握，为以后走上工作岗位打下了结实的基础。
但实践经验匮乏，本套模具就是在这种情况下完成的，错误之处难免，敬请指正。
第1章设计任务和产品图
本次设计为底脚的模具设计，材料为20钢，材料厚度为2mm，为大批量生产，产品图如图1—1制件图所示。
图1-1制件图
名称：
底脚
材料：
20钢
数量：
大批量生产
第2章弯曲工艺性分析
2.1零件的工艺性分析
图示为简单的弯曲件，材料为20钢，厚度为2mm，从设计任务来看，产量为大批量生产
20钢的机械性能如下：
σb=353～500MPaσS=245MPa
2.2结构工艺性分析
此零件为简单的弯曲件，有简单的公差要求，又是大批量生产，所以不能用折弯的方法进行生产，故采用冲压方法生产。
2.3孔边距
因为t≧2mm，孔边到弯曲处的距离经计算L=5.5mm大于2t=4mm，所以弯曲时孔不会变形。
2.4最小弯曲半径
查《冲压成形工艺与模具设计》表5—1得最小弯曲半径为1mm＜t=2mm，所以无需改变工件圆角。
2.5弯曲工序的确定
方案一一次弯曲成形，是单工序模
方案二第一次弯曲成“U”形，第二次弯曲成四角形，两个单工序模
方案三将方案二两套模具组合起来，是复合模
2.5.1方案分析
方案一：
其优点是工序比较集中，占用设备和人员少，但回弹比较大，尺寸和形状不精确，表面擦伤严重。
方案二：
其优点是模具结构简单，投产快，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，而且工序分散，占用设备和人员多。
方案三：
其优点是工序集中，只用一副模具完成全部工序，其实质是把方案二的各个工序集中在一起兼顾了方案二的优点。
缺点是模具结构复杂，安装、调试和维修困难，制造周期长。
所以根据综合分析，在大批量生产情况下，采用第三种方案比较合适。
第3章弯曲工艺方案确定
3.1计算毛坯尺寸
在弯曲过程中，由于应变中性层长度弯曲前后不变，因此其长度就是所求弯曲件胚料展开尺寸的长度。
因为r＞0.5t，所以由公式
L=∑li+∑
+
计算展开长度
式中L——弯曲件毛配坯总长度,mm；
Li——各段直线部分长，mm；
——各段圆弧部分弯曲中心角，（
）；
ri——各段圆弧部分弯曲半径；
xi——各段圆弧部分中性层位移系数。
所以L=64.5+4
+4
=110.6mm
3.2排样形式
因为本次设计中使用的是坯料，形状简单，所以为使废料最少利用率最高，毛坯排样为单排，排样图如图3-1所示
图3-1排样图
因为行数n=1,厚度t=2mm
查《冲压成型工艺与模具设计》表3—9搭边值a1=2.8mm
沿边距a=3.0mm
条料宽度：
b=75mm
进距h=110.2+2.8=113mm
3.3材料利用率
一个步局内的材料利用率可用下式表示：
=
式中
—材料利用率；
A—一个步距内工件的实际面积；
S——送料步距；
B——条料宽度。
在本例设计中
=
95%
第4章冲压工艺计算及设备选择
本次设计只设计弯曲部分，所以下面只计算弯曲部分及其相关内容
4.1计算弯曲力
影响弯曲力大小的基本因素有很多，有变形，材料性能和质量，弯曲件形状和尺寸大小，模具的结构及凸凹模间隙大小，弯曲方式等。
因此常用经验公式进行概略计算，以作为弯曲工艺设计和选择压力设备的理论，可根据《冲压成型工艺与模具设计》式4-29计算
Fu=
式中FU—冲压行程结束时，不经受校正力时的自由弯曲力，N；
B—弯曲件的宽度，mm；
t—弯曲件的厚度，mm；
r—内圆弯曲半径，mm；
—弯曲材料的抗拉强度，Mpa；
K—安全系数，一般取1.3。
由上式
Fu=
=34125N
对顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的30%——60%F预=60%Fu
F弯曲=1.6Fu=54600N
F压机=81.9KN
4.2选择压力机
由前面计算的数据，在本次设计中选用J23——10型压力机其参数如下：
公称压力（KN）：
100
滑块行程（mm）：
45
滑块行程次数（n／min﹣1）：
145
最大封闭高度（mm）：
180
封闭高度调节量（mm）：
35
模柄孔尺寸（直径×深度）／（mm）：
φ30
设计中应使模具闭合高度满足：
hｍｉｎ＋10≤h模≤hｍａｘ－5
即155mm≤h模≤210mm
本设计装模高度为180mm，故满足设计要求
4.3回弹装置的选择
在本次设计中由于模具整体尺寸较小，且凸模受作用力不大，板料厚度较小等，所以选择橡胶回弹元件。
橡胶的选用主要是根据卸料力和要求的压缩量校核橡胶的工作压力和许可压缩量。
其受压后所产生的弹压力为：
P=qA
式中：
P——橡胶受压时产生的弹压力，N；
q——橡胶单位压力，见《冲压成型工艺与模具设计》表3——29；
A——橡胶的实际承压面积。
第5章模具结构形式的选择和计算
模具实际要根据上述确定的工艺方案，零件的形状特点精度要求，模具制造条件以及安全生产等选定其弯曲模的类型及结构形式。
5.1凹模与凸模圆角半径
5.1.1凸模圆角半径
弯曲件相对弯曲半径
较小时，凸模圆角半径等于弯曲件的圆角半径但须大于弯曲件最小圆角半径；若相对弯曲半径较大时，精度要求较高时，凸模圆角半径应根据回弹值做相应修正。
5.1.2凹模圆角半径
凹模圆角半径r凹不能过小，否则弯矩的力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑过时阻力增大，从而增加弯曲力并使毛坯擦伤。
生产中，按材料的厚度决定凹模圆角半径。
查《冷冲模设计》
t
2mm时r凹=（3~6）t
所以r凹=4
2=8mm
5.1.3凹模深度
凹模深度L0查《冲压成型工艺与模具设计》表5——9弯曲U型件凹模深度得：
L0=20mm
5.2模具结构形式选择
5.2.1凸凹模间隙确定
对于U形件弯曲，要选合理的间隙值。
若不合理，则可能出现回弹值较大，或壁厚减小等。
单边间隙的计算，查《冲压成型设计与模具设计》
△+ct
式中：
t——工件材料厚度；
△——材料厚度正偏差；
C——间隙系数（查表4——16）
计算得
=2.3mm
工件在弯曲过程中由于弹性恢复，使弯曲的角度，半径与模具形状尺寸不一致。
求出回弹量：
r=2mm
t=2mm
=1弯曲半径回弹值不大，所以只考虑角度回弹
查《冷冲模设计》表5——4U形件弯曲回弹角
△
回弹角
△
=3o
由于回弹值很小，故弯曲凸凹模均可按制件基本尺寸标注，在试模后稍加修磨后即可。
5.2.2模具结构选择
（1）由冲压工艺分析可知，本次设计采用复合冲压，所以模具类型为复合模；
（2）卸料方式，可采用推件板卸料；
（3）因为本次设计的毛坯是板料，所以可以用导料板定位，导料板如图所示
图5.2导料板
（4）导向方式选择：
为了提高模具寿命和工件质量，采用后侧导柱模板
5.3凸模的设计
1）凸模的草图如图5.3所示
图5.3凸模
2）选取材料
查《冲压成型工艺与模具设计》附录4，选择T10A淬火HRC58——60
5.4凹模的设计
凹模的结构图如图5.4所示
图5.4凹模
5.5凸凹模的设计
凸凹模的结构如图5.5所示
图5.5凸凹模
5.6模具标准零件的选择
本设计中模具主要零件有：
上模座、下模座、螺钉、销钉、导柱、导套等，其规格如下：
1．上模座
160×160×40
2．下模座
160×160×45
3．螺钉
a.上模座、垫板与凸凹模固定板固定螺钉（共4个）
圆柱头螺钉M10×72
a.
圆柱头螺钉M10×88
b.下模座与凸模固定螺钉（共2个）
圆柱头螺钉M8×30
d.卸料顶杆（共1个）
卸料螺钉M10×120
a.上模座与垫板，凸凹模定位销钉（共2个）
M10×76
b.凹模与下模座定位销钉（共2个）
M10×110
d.导柱（共2个）
φ42×200
e.导套（共2个）
φ42×110×52
结 论
本文对所给的底脚从毛坯到成型的成形过程进行了全面细致的研究分析，结合实际情况，设计了本套模具。
本套模具可完成四角形弯曲的两道工序，其特点主要是弯曲所需的两道工序在一个工位上完成。
这样做出的制件，因为在一个工位上，所以制件的形状尺寸较精确。
另外模具结构简单，且模具结构得到最优化。
为了在弯曲过程中控制凸凹模间隙，防止毛坯与模具产生摩擦损坏模具，在本次设计中采用四个顶杆，这样使凸模受力均匀，不会产生重心偏移。
这套模具结构灵活、可靠，并能保证产品的质量。
对此类零件的模具设计有很重要的参考价值。
尤其是复合弯曲的优势表现的淋漓尽致，大大简化了模具结构和节约了成本与工时的浪费。
用最简单的模具生产出最经济的合格产品。
致谢
本设计是在穆欣老师的直接关怀和悉心指导下完成的。
在设计过程中穆老师的渊博知识和严谨的治学态度以及平和的人生态度是学生终生学习、工作的楷模。
穆老师在此，学生衷心的感谢穆老师在这两个月毕业设计时日里的关怀和栽培。
在本设计过程中，穆老师给了学生莫大的帮助，及时帮我解决了设计以及画图中出现的问题。
穆老师介绍了压力机的结构及工作过程，模具制造过程中遇到的问题等，给了学生很多实际经验。
在此谨表深切谢意。
在一起做毕业设计的同学中，李瑞、范伟同学等都给了我很大的帮助。
在此，一并表示感谢。
参考文献
[1]郑人杰.计算机软件测试技术.北京:
清华大学出版社,1992
[2]WolfW,孙玉芳等译.嵌入式计算系统设计原理.北京:
机械工业出版社,2002
[3]郝跃,马佩军,张卫东.功能成品率估算的缺陷特征参数提取法.电子学报,2000,28（8）:
76-78
[4]罗建林.汉语形式语法中的空位和非常序.见：
陈力为主编.计算语言学研究与应用.北京:
北京语言学院出版社，1993.1-8
[5]苗夺谦.RoughSet理论在机器学习中的应用研究[博士学位论文].中国科学院自动化研究所,北京,1997
[6]南京大学,天津大学,重庆大学,等.粘滞流体力学.北京:
高等教育出版社,1987
[7]郑家闲冲压模具设计实用手册北京：
机械工业出版社20077
[8]王鹏驹成虹冲压模具设计师手册机械工业出版社,200810
[9]《冲压模具设计手册》冲模设计手册机械工业出版社
[10]薛翔冲压模具设计结构图册北京化学工业出版社20057
[11]中国模具大典编委会.中国模具工程大典.北京：
电子工业出版社.2002
[12]任嘉卉.公差与配合手册.北京：
机械工业出版.1998
[13]刘小年陈婷.机械制图.北京：
机械工业出版社.1998
[14]陈桂芬机械制图与计算机绘图西安电子科技大学出版社2006
[15]李奇涵冲压成型工艺与模具设计科学出版社2007
外文资料翻译
StampingandPunchingDies,CompoundDieDesign
Acompounddieperformsonlycuttingoperations（usuallyblankingandpiercing）whicharecompletedduringasinglepressstroke.Acharacteristicofcompounddiesistheinvertedpositionoftheblankingdieandblankingpunchwhichalsofunctionsasthepiercingdie.Thedieisfastenedtotheuppershoeandtheblankingpunchhavingataperedholeinitandinthelowershoeforslugdisposalismountedonthelowershoe.
Theguidepins,orposts,aremountedinthelowershoes.Theuppershoescontainsbushingwhichslideontheguidepins.Theassemblyoftheloweranduppershoeswithguidepinsandbushingisadieset.Diesetsinmanysizesanddesignsarecommerciallyavailable.
Ontheupstrokeofthepressslide,theknockoutrodofthepressstrikestheejectorplate,forcingtheejectortie
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