1、 课程设计说明书题 目：支架类零件摆动夹弯模设计 学 校： *专 业： *学生姓名： *学 号： *指导教师： *职 称： *2目录目录 2前言 3一、工艺性分析 81、材料分析。 82、结构分析。 83、结论。 8二、工艺方案的拟定 81、毛坯展开。 82、方案确定。 10三、弯曲工艺计算。 101、冲压力的计算。 102、模具工作部分尺寸计算。 11四、冲压设备的选择。 13五、弯曲模模架及零件设计。 141、模架的选用。 142、其它零件结构。 14六、模具制造工艺过程。 161、凹模制造工艺过程。 162、凸模制造工艺过程。 16七、模具各部分零件参数。 17八、装配图 18主要参考文
2、献 193前言日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ; 日本模具协会也认为“模
3、具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密” ，是“进入富裕社会的原动力” 。日本模具产业年产值达到 13000 亿日元，远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 11%随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工业生产的重要手段。冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形从而获得所需零件（俗称冲压4件或冲件）的一种压力加工方法。冲压
4、工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素。冲压是一种先进的金属加工方法，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。与机械加工及塑性加工和其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点，主要表现如下：(1) 冲压一般没有切削碎料产生，材料的消耗较少利用率高，一般为 70%85%，易实现机械化和自动化；(2) 在形状和尺寸精度方面的互换性较好。一般情况下可直接满足装配和使用要求；(3) 冲压可加工的尺寸范围大、形状复杂的零件，而这些零件用其它方法是不可能或很难得到的，如薄壳件；(4) 被加工的金属在冲压加工过程中产生加工硬化，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以
5、冲压件刚度强度较好；(5) 冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征；(6) 在大量生产的条件下，产品的成本低，经济效益较高；(7) 冲裁过程能耗较低。由此可见冲压制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点。所以冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多的采用冲压方法加工产品零件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。在5这些工业部门中，冲压件所占的比重相当的大，少则 60%以上，多则 90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削
6、加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻刚度好的冲压件所代替。有些机械设备往往以冲压件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一 2。工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展趋势。钢带和钢板占全部品种的 67%，充分说明冲压这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。冲压技术的发展特征是：(1)冲压成形科学化、数字化和可控化；(2)突出“精、省、净“三大优势；(3)冲压成形可以实现全过程控制；(4)产品从设计开始即进入控制，考虑工艺；(5)冲压生产的灵活性和柔性。本课题的来源及主要任务
7、：本课题主要任务就是设计一支架类零件摆动夹弯模，绘制出模具装配图和大部分零件图，熟悉模具设计步骤，了解弯曲模具的结构特点。本课题任务主要有两个特点：(1) 涉及冲压模具方面的知识；(2) 涉及机械制造方面的知识。6从上述任务特点可以知道，本课题知识的综合性较强，涉及的知识面较广。冷冲压:是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模） 。冲压模按照工序组合分为
8、三类：单工序模、复合模和级进模。复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。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。 冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。近年来，冲压成型
9、工艺有了很多新的进展，电磁成形等新工7艺日新月异，冲压件的成形精度日趋精确，生产率有了极大的提高，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及正把冲压加工提高到高品质、新的发展水平。由于引入了计算机辅助工程（CAE）冲压成形已从原来对应力应变进行有限元分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化分析设计。计算机在模具领域，包括设计、制造、管理等领域发挥着越来越重要的作用。弯曲的概念与应用：金属材料被弯成一定形状和角度的零件的成形方法称为弯曲。弯曲是冲压生产中应用广泛的一种工艺，可用于制造大型结构零件，如飞机机翼、汽车大梁等，也可用于生产
10、中小型机器及电子仪器仪表零件，如铰链、点子元器件等。根据弯曲件的不同要求和生产批量的大小，有各种不同的弯曲方法。最常用的是以弯曲模具在通用压力机上进行压弯，此外也有在折弯机、滚弯机、拉弯机上进行的折弯、滚弯、及拉弯。支架类零件摆动夹弯模设计如图所示的弯曲件，其材料为 10 钢，料厚 2mm，板宽 160mm。8图 1一、工艺性分析1、材料分析。该工件所用材料 10 钢是常用的冲压材料， ，塑性较好，适合冲压加工。2、结构分析。该工件结构简单，形状对称，适合弯曲。工件弯曲半径为 6mm，查表 3.1（垂直于纤维） ，查表rmin=0.1t=0.6mm，即能一次弯曲成功。工件的弯曲直边高度为 36
11、-5-6=25mm，远大于 2t，因此可以弯曲成功。该工件是一个弯曲角度为 90o 的弯曲件，所有尺寸精度均未标注公差，而当 r/t5 时，可以不考虑圆角半径的回弹，所9以该工件符合普通弯曲的经济精度要求。3、结论。该工件的弯曲工艺性良好，适合进行弯曲加工。二、工艺方案的拟定1、毛坯展开。如图所示：图 2毛坯总长度等于各直边长度加上各圆角展开长度，即：L=2L1+6L2+2L3+2L4+L5由图 1 可得L1=（1652）mm=9mmL2=1.57（rxt）=1.57（5+0.392）mm=9.0746mm（x查表 1 可得）L3=（60225）mm=48mmL4= (1625)mm=6mmL
12、5=（6025）mm=50mm10于是可得L=18+54.4476+96+12+50=230.4476231mmr/t 0.1 0,2 0.3 0.4 o.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.2x 0.21 0.22 0.23 0.23 0.25 0.26 0.28 0.30 0.32 0.33r/t 1.3 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0x 0.34 0.36 0.38 0.39 0.40 0.42 0.44 0.46 .048 0.50表 12、方案确定。由图 1 分析看出，该产品需要的基本冲压工序为落料、弯曲。根据上述分析结果，生产该产品的工艺
13、方案为先落料，再弯曲。三、弯曲工艺计算。1、冲压力的计算。（1）弯曲力的计算。弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸、材料的力学性能、凹模支点间的间距、弯曲半径及凸凹模间隙等因素有关，而且与弯曲方法也有很大的关系。生产中常用经验公式进行计算。1)弯曲力由式得FZ=0.7Kbt2 b/r+t=0.71.34055400/6+5=33091N 式中： FZ材料在冲压行程结束时的弯曲力，N ；11b 弯曲件的宽度,mm；t弯曲材料的厚度，mm；弯曲件的内弯曲半径，mm ；r材料强度极限， Mpa；b安全系数，一般取 1.3。KK（2）顶件力的计算。对于设置顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力（或压料力）(或 )
14、可近似取自由弯曲力的3080%，即DFYFD=（0.30.8）F Z1）顶件力由式得FD=0.6FZ=0.633091N19855N（3）压力机公称压力的确定。对于有弹性顶件装置的自由弯曲压力机吨位可按下式计算：F设 =（1.11.2）（F zF d） F设 压力机公称压力，N1） 公称压力由式得F 设 =（1.11.2）（3309119855）N=（1.11.2）52946N,即 F 设 =63000N=63KN,该工件不需要考虑圆角的回弹，故不需要用校正弯曲来控制回弹，所以选用 63KN 的开式压力机。2、模具工作部分尺寸计算。（1）凸、凹模间隙计算。由式由 c=（1.0 51.15）t
15、可取 c=1.1t=5.5mm。（2）凸凹模宽度尺寸。弯曲工序中，凸、凹模的宽度尺寸根据弯曲工件的标注方式不同，可根据下列情况分别计算。121）标注外形尺寸的弯曲件 应以凹模为基准，首先设计凹模的宽度尺寸。当工件标注成双向偏差时：凹模宽度 dLd0)5.(当工件标注成单向偏差时：凹模宽度 dd0)7.(在工件标注外形尺寸的情况下，凸模宽度应按凹模宽度尺寸配制，并保证单边间隙为 c，即0)2(pcLdp2）标注内形尺寸的弯曲件 应以凸模为基准，首先设计凸模的宽度尺寸。当工件标注成对称偏差时凸模宽度 0)5.(pLp当工件标注成单向偏差时凸模宽度 0)7.(pp在工件标注内形尺寸的情况下，凹模宽度
16、应按凸模宽度尺寸行配制，并保证单边间隙为 c，即dcLpd0)2(在式中，弯曲凸、凹模宽度尺寸，mm；dpL、弯曲件外形或内形基本尺寸，mm ；C弯曲模单边间隙，mm；13弯曲件尺寸公差，mm；凸、凹模制造公差，一般取（1/ 31/4）dp、由于工件标注在外形上，因此以凹模为基准，先计算凹模宽度尺寸，由 GB/T15055-2007 查得：基本尺寸为 58mm，板厚 5mm 的弯曲件未注公差为0.8mm，则由式：凹模宽度： = mm= mmdLd0)5.( d4.0)615.8(4.0257凸模宽度： = mm= mm2pcp .274.0（3）凸、凹模圆角半径的确定。1）凸模圆角半径。 在保
17、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 。tr/ m6pr2）凹模圆角半径。凹模圆角半径的大小影响弯曲力、弯曲件质量与弯曲模寿命，凹模两边的圆角半径应一致且合适，过小，弯曲力会增加，会刮伤弯曲件表面，模具的磨损加大；过大，支撑不利，其值一般根据板厚取或直接查表。t2mm 时， r d=（36）tt=24mm 时， r d=（ 23）tt=4mm 时， r d=2trd 由表查得为 8mm。14（4）凹模工作部分深度。过小的凹模深度会使毛坯两边自由部分过大，造成弯曲件回弹量大，工作不平直；过大的凹模深度增加了凹模尺寸，浪费模具材料，并且
18、需要大行程的压力机，因此模具设计中，要保持适当的凹模深度。该产品零件为弯边高度不大且两边要求平直的 U 形弯曲件，则凹模深度应大于零件的高度，且高出值 h0=5mm。 四、冲压设备的选择。因为此工件需大批量生产，精度要求不高，因压力机公称压力算得为 63KN，故选用 63KN 的压力机，为 JA2363A。其参数如下：公称压力 63KN滑块行程 50mm行程次数 160/min最大闭合高度 170mm五、弯曲模模架及零件设计。1、模架的选用。标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以因首先计算凹模周界的大小。查表的凹模周界大小为 200mm160mm。模具模架，查的模架的规格为，上模座：1521
19、0mm195mm45mm；下模座 210mm195mm55mm；2、其它零件结构。支架：此模具中需采用支架，垫板厚度 h=90。材料选用T8A，热处理 4348HRC。凸模固定板：凸模固定板与凸模采用过渡配合关系，平面尺寸与凹模外形尺寸相同。固定板的厚度为 16mm。材料选用Q235 钢。模柄：模具采用材料为 A3 的压入式模柄 GB/T2862.181根据设备的模孔尺寸，应选用规格为 A3295 的模柄。圆柱销：模具的销钉选用圆柱销 GB/T 119.1，根据设备尺寸分别为：销 620，销 1050，销 1260。材料选用 35 钢，热处理 2838HRC。不经表面处理的圆柱销。镙钉：模具采
20、用圆柱头内六角螺钉 GB/T 70.1，根据尺寸分别为：螺钉 M1285,螺钉 M1071,螺钉 M838,螺钉 M1264, 螺钉 M10122,材料为 35 钢，热处理：硬度 2838HRC 表面氧化。凹模垫板：厚度为 70mm，材料选用 45 钢，热处理硬度4348HRC。下模座：凹模边界 L=500mm，B=300mm，查表可得，材料为 HT200 的下模座：凸模 ：模具凸模的结构形式及尺寸如下图所示。材料选16用 Cr12，热处理 5660HRC。凸模凹模 ：模具凹模的结构形式及尺寸如下图所示，材料选用Cr12，热处理 5660HRC。凹模 17六、模具制造工艺过程。1、凹模制造工艺
21、过程。下料锻造正火机加工（粗）调质机加工（精）淬硬 58HRC磨削2、凸模制造工艺过程。下料锻造正火机加工（粗）调质机加工（精）淬硬 60HRC磨削正火：作为预先热处理，目的是消除锻件内应力，细化晶粒，改善切削加工性。调质：获得回火索氏体，具有较好的综合力学性能，为表面淬火做好组织准备。淬硬：作为最终热处理，使工作表面得到高的硬度、耐磨性和疲劳强度，使零件消除应力，防止磨削和产生裂痕，并保持高硬度和耐磨性。七、模具各部分零件参数。下模座 HT200 长 210mm，宽 195mm，厚 45mm凸模垫板 45 钢 长 160mm，宽 80mm， 厚 10mm凸模固定板 Q235 钢 长 160mm，宽 80mm，厚 16mm 18凹模 Cr12 长 160mm，宽 80mm，厚 16mm顶柱 HT200 直径 42mm，厚 108mm模具闭合高度 H=199mm八、装配图19主要参考文献张信群 主编 AutoCAD 合肥工业大学出版社张信群 主编 机械制图 合肥工业大学出版社张信群 主编 互换性与测量技术 北京航空航天大学出版社张荣清 主编 模具设计与制造 高等教育出版社王孝培 主编 冲压手册 机械工业出版社郝滨海 主编 冲压模具简明设计手册 化学工业出版社梅伶 主编 模具课程设计与指导 机械工业出版社王芳 主编 冷冲压模具设计与指导 机械工业出版社20
