支撑板零件弯曲模的毕业设计.doc

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1绪论

1.1概述

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--是在室温下，利用安装在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，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

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。

1.2冲压模具的历史

根据考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模方面的成就在世界领先。

1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。

我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。

在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。

）各类冲压模的生产能力。

1.3模具的发展现状

模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种尚附加值的高技术密集型产品，也是高新枝术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。

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。

目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40％以上，但在整个模具发展设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。

以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。

轿车覆盖件模具设计和制造难度人，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。

在设计制造方法、手段上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、制造周期和成本方面，以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，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。

1.4冲压模具发展趋势

现代模具工业有“不衰亡工业”之称。

世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。

对于总体的发展趋势而言，一方面是模具为之服务的各行各业的发展趋势，另一方面是整个社会和世界科学技术的发展趋势，这实际上就是需要和可能。

1.4.1模具为之服务的各行各业的发展趋势

模具是为制件，也就是成形产品服务的，因此模具必然要以制件（成形产品）的发展趋势为自己的发展趋势，模具必须满足他们的要求。

要轻巧，增加使用材料及开发新材料，包括各种镁合金、复合材料等等，这就要求有新的成形工艺，从而也就要求有与之相适应的新型模具。

要精美，要求外形美观大方，内部无缺陷，这就要求精细、精密和高质量模具与之相适应。

目前我们在精细化方面差距很大，精细化往往被忽视，功亏一篑。

快速高效生产，这一方面是要求模具企业要尽量缩短模具生产周期，尽快向模具用户交付模具，另一方面更重要的是要使用户能用你提供的模具来快速高效地生产制品。

低成本，这既要通过模具生产的设计、加工、装配来实现模具的低成本制造和低成本供应，更重要的是要使模具用户能使用模具来实现低成本生产。

这就对模具提出了更高的要求。

高质量，要做到制品的高质量，首先必须是模具的高质量，模具的稳定性一定要好，保证制品的一致性也要好，而且还要保证寿命。

高质量模具与技术休戚相关。

1.4.2从科技发展趋势来看模具发展趋势：

新材料——模具新材料及为成形产品新材料成形的新型模具；

新工艺——新的成形工艺及模具加工的新工艺；

新技术——技术进步带动模具生产向超高速、超精和高度自动化方向发展；

信息化——数字化生产、信息化管理、充分利用IT技术；

网络化——溶入和利用好世界全球化网络。

1.5冲压模市场情况

我国冲压模无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。

一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。

据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。

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。

1.6模具CAD/CAM技术状况

21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模企业基本都有了CAD/CAM技术。

其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。

模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。

在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。

如美国EDS的UG，美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的cads5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。

国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。

DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。

且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。

在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。

1.7当前存在的问题

由于历史和体制上的原因，我国模具专业化和标准化水平一直很低，其中冲压模的专业化比塑料模和压铸模更低。

这在一定程度上妨碍了冲压模的发展，根据国内外模具专业化情况来看：

模具生产独立于其他产品生产，专业生产模具外供；按模具种类划分，专门从事某一类模具生产；在某一类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具进行专业化生产；专业生产模具中的某一些零件供给模具生产企业；按工序开展专业化协作[20]。

1.8弯曲工艺的概念

1.8.1弯曲工艺

一定形状工件弯曲工艺：

是根据零件形状的需要，通过模具和压力机把毛坯弯成一定角度，的冲压工艺方法[16]。

弯曲成形工艺在工业生产中的应用：

应用相当广泛，如汽车上很多履盖件，小汽车的柜架构件，摩托车上把柄，脚支架，单车上的支架构件，把柄，小的如门扣，夹子（铁夹）等[14]。

1.8.2弯曲的基本原理

以V形板料弯曲件的弯曲变形为例进行说明。

其过程为：

凸模运动接触板料（毛坯）由于凸,凹模不同的接触点力作用而产生弯短矩，在弯矩作用下发生弹性变形，产生弯曲；随着凸模继续下行，毛坯与凹模表面逐渐靠近接触，使弯曲半径及弯曲力臂均随之减少，毛坯与凹模接触点由凹模两肩移到凹模两斜面上[4]。

（塑变开始阶段）；随着凸模的继续下行，毛坯两端接触凸模斜面开始弯曲。

（回弯曲阶段）；压平阶段，随着凸凹模间的间隙不断变小，板料在凸凹模间被压平；校正阶段，当行程终了，对板料进行校正，使其圆角直边与凸模全部贴合而成所需的形状。

1.9课题的主要特点及意义

弯曲：

是将坯料弯曲成一定角度和形状的变形工序。

由于弯曲变形过程是塑性变形与弹性变形的过程，所以当外力取消后，坯料有回弹现象即弯曲件的弹性变形部分进行恢复。

回弹的角度与很多因素有关。

该课题主要针对支撑板零件弯曲模的设计，在对该零件弯曲加工的基础上，提出了该零件在加工过程中出现的回弹、滑移、弯裂等现象的解决办法；根据零件的形状、尺寸精度要求，设计过程中综合考虑采用采用校正弯曲，选取适当弯曲力，修正弯曲后的回弹现象，保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，防止弯曲力过大使裁量出现弯裂等现象[13]。

2支撑板弯曲模设计

零件名称：

支撑板

生产批量：

中批量

材料：

10钢

料厚：

2.3㎜

零件图：

见图2-1-1.

2.1弯曲模设计的前期准备

在确定工件类型是弯曲件后，要根据零件图及生产批量要求，分析弯曲件的工艺性[11]。

2.1.1阅读弯曲件产品图

阅读弯曲件产品图的主要目的是了解产品图中弯曲件的尺寸要求、材料要求是否满足弯曲件的工艺要求，若工件某个尺寸不能满足弯曲工艺要求时，要及时与产品设计者沟通，在不影响整体产品质量的前提下，要尽可能使工件最终满足弯曲工艺的要求。

产品图见图1-2-1[10]。

2.1.2分析弯曲件工艺

如支撑板工件时典型的U形件，零件图中的尺寸公差为未注公差，处理这类零件公差等级时均按IT14级要求。

弯曲圆角半径R为2㎜，大于最小弯曲半径（rmin=0.6t=0.6×2.3=1.38㎜），故此件形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺的要求，可用弯曲工序加工。

2.2弯曲模总体方案的确定

2.2.1弯曲模类型的确定

根据工件的形状、尺寸要求来选择弯曲模的类型。

此工件属于典型的U形弯曲件，故采用U形件弯曲模结构[18]。

2.2.2弯曲模结构形式的确定

U形件弯曲模在结构上分顺出件与逆出件两大类型。

此工件采用逆出件弯曲模结构[8]。

2.2.3弯曲模结构简图的画法

根据所确定的弯曲模结构形式，把弯曲工件结构部分画出，这时画出的结构图是工件示意图，不需要按比例画，其目的是为了分析所确定的结构是否合理，毛坯弯曲后是否能满足产品的技术要求，根据分析结果对模具简图进行修改，为最后确定弯曲模结构做准备[2]，如图2-1-2所示。

⑴模具的组成支撑板弯曲模的上模主要有上模座1、凸模2等零件组成；下模主要由凹模3、凹模固定板4、顶板5、凹模垫板6、顶杆7、螺杆8、和下模座9、等零件组成。

⑵模具的特点该模具结构简单，在压力机上安装，调整方便。

顶板5在弯曲时与凸模2将板料夹紧，并且背压力可以根据需要调节大小，始终能对工件底部施加较大的反顶压力，能使工件底部保持平整，能有效地防止弯曲件的滑移，由于弯曲结束时制件能得到可靠的校正，因而大大地减小了制件的回弹力。

⑶模具的工作过程工作时，先将板料放在固定板4中，上模下行，凸模2与顶板5将板料夹紧，凸模2与凹模3对板料进行弯曲直至顶板与凹模垫6接触，并对弯曲件施加了校正力。

弯曲结束后顶板可以将弯曲件顶出凹模[4]。

2.3弯曲力的计