上铰链固定板冲压工艺及模具设计.docx

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上铰链固定板冲压工艺及模具设计

毕业设计论文

学生姓名：

学号：

专业：

设计题目:

上铰链固定板冲压工艺及模具设计

指导教师：

年5月15日

毕业设计任务书

系部：

专业：

学生姓名:

学号:

设计（论文）题目：

上铰链固定板模具设计

起迄日期:

指导教师:

年06月01日

毕业设计任务书

1．本毕业设计课题来源及应达到的目的：

在完成该课题之后，应对冲压工艺生产较为熟悉，能熟练掌握相关设计手册的使用，能独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制，能够运用软件完成模具装配图及零件图的绘制。

2．本毕业设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

原始资料：

工件图及其尺寸见说明书，

塑料材料：

Q215

生产批量：

大批量

摘要3

绪论5

1.1国内模具的现状和发展趋势5

1.1.1国内模具的现状5

1.1.2国内模具的发展趋势6

1.2国外模具的现状和发展趋势7

2弯曲模设计9

2.1弯曲件的工艺性分析9

2.2最小弯曲半径9

2.3回弹值的影响10

2.4弯曲件坯料尺寸的计算10

2.5弯曲力的计算10

2.6弯曲模结构设计10

2.6.1凸模圆角半径10

2.6.2凹模圆角半径11

2.6.3凹模深度11

2.7弯曲模图形11

2.7.1凸模图形：

11

2.7.2凹模图形12

2.8压力机的参数与较核13

2.9模具试冲时常见的故障，原因和调整方法14

2.10总装图15

3冲孔落料模具设计15

3.1冲孔落料模具设计的设计思路16

3.2冲孔落料工艺的分析16

3.2.1冲裁件工艺分析16

3.3冲材工艺方案的确定17

3.4主要设计计算17

3.4.1排样方式17

3.4.2搭边值18

3.4.3步距18

3.4.4条料宽度18

3.5压力、压力中心计算及压力机的选用19

3.5.1冲压力计算19

3.5.2卸料力、顶件力的计算19

3.5.3压力中心计算21

3.5.4压力机的选用22

3.6冲孔落料复合模结构设计22

3.6.1凸凹模间隙22

3.6.2凸凹模刃口尺寸设计22

3.7模具零件的结构设计24

3.7.1凸凹模24

3.7.2冲孔凸模24

3.7.3落料凹模25

3.8.1选用模架、确定闭合高度及总体尺寸26

3.8.2导柱、导套27

3.8.3导料销27

3.9卸料部件的设计27

3.10其他零件27

3.11凸凹模加工工艺29

3.12模具总装图30

3.13复合模具的安装与调试31

3.13.2复合模的安装原则31

3.13.3复合模的安装32

3.13.4复合模模具的调试32

3.13.5冲材模的调试要点33

3.13.6模具试冲时常见的故障，原因和调整方法33

4结束语35

致谢36

参考文献37

摘要

从制件图上可以看出，该制件的加工需要冲孔落料以及弯曲等工序，也就是说至少需要两套模具才能完成该制件。

由于弯曲后的工件不易冲裁，所以只有先将条料在冲裁模上冲裁出两孔以及该制件的展开尺寸，然后再在弯曲模上将其弯曲成形。

在设计过程中，我们先设计了弯曲模，然后在根据制件展开尺寸计算出了冲孔落料复合模的模具刃口尺寸并设计出了复合模的其他部分。

在设我们先对冲裁件的工艺性进行分析，分析其孔间距以及孔边距是否满足冲孔落料复合模的要求，进而最终确定冲裁工艺方案。

接下来，我们计算了送料步距、条料宽度等参数。

在确定了冲裁力以及压力中心等参数后我们初步选出了压力机，待模具结构设计完毕后再验证所选压力机是否合适或是进一步确定教为合适的压力机。

凸凹模以及凸模刃口尺寸由制件的尺寸以及凸、凹模间隙决定，而凸、凹模间隙则由制件的材料及其厚度决定，依据这种思路，我们首先根据制件的材料及其厚度确定间隙的最大和最小值，然后根据落料以凹模为基准，冲孔以凸模为基准的计算原则分别计算出凸凹模和凸模的刃口尺寸，然后根据其他条件与参数设计出凸凹模和凸模的其他结构尺寸。

关键词冲孔落料复合模具弯曲模圆角半径凸凹模

Abstract

thistopicgivestheworkpiecechartisasfollows:

Mayseefromtheworkpiecechart,thisworkpieceprocessingneedsthepunchholestofallthematerialaswellascurvingandsoontheworkingprocedures,inotherwords,needstwosetsofmoldstobeableatleasttocompletethisworkpiece.Becausecurvingafterworkpiecenoteasyblanking,thereforeonlythentheblankingleavesfirstthestripmaterialonthepunchingdietwoaswellasthisworkpiecelaunchesthesize,thenagaininbendingdiegeneralitscurvingforming.Inthedesignprocess,wehavedesignedthebendingdiefirst,theninlaunchedthesizeaccordingtotheworkpiecetocalculatethepunchholestofallthematerialsuperposablediethemoldcuttingedgesizeanddesignsthesuperposabledieotherparts.Whendesignbendingdie,wehaveanalyzedthisfactorswithemphasisandsoonworkpiecematerial,thickness,lengthandbreadththepressurewhichandcalculatescurvingtothecurvingangleinfluenceneeds.Becausetheconcavemoldsmallestdepthandraised,thedieradiushasdecidedtheconcavemoldintensityaswellasitsservicelife,thereforeindesignbendingdieraised,timeconcavesize,wehaveconsideredtheconcavemoldthicknesswithemphasisaswellasraised,thedieradius.Thereasonandsolutionwhichabovefinallyweaccordingtotheparametertoselecttheappropriatepresscompouppliedthereferenceintheactualproduction.Fallsthematerialsuperposabledieonthepunchholesinthedesignprocess,wefirstcarryontheanalysistotheblankingtechnologycapability,analyzesitspitchofholesaswellastheblankingforceaswellascenterofpressurewehaveselectedthepressinitially,afterwaitsthemoldstructuraldesigntofinishconfirmsagainchoosesthepresswhetherappropriateperhapsfurtherdeterminedteachesfortheappropriatepress.theconcavemoldgapdecided,butraised,theconcavemoldgapdecidedbytheworkpiecematerialandthickness,restsonthiskindofmentality,wefirstactaccordingtotheworkpiecethematerialandthicknessdeterminationgapbiggestandtheminimumvalue,thenthebasisfallsthematerialtaketheconcavemoldasthedatum,thepunchholescalculatestheconvex-concavemoldandtheraisedmoldcuttingedgesizeseparatelytaketheraisedmoldasthedatumcomputationprinciple,thenactsaccordingtootherconditionsandtheparameterdesignstheconvex-concavemoldandtheraisedmoldotherstructuresize.

ThekeywordpunchholesfallthematerialcompoundmoldBendingdieRadiusofcurvatureConvex-concavemold

绪论

目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。

1.1国内模具的现状和发展趋势

1.1.1国内模具的现状

我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。

进口模具18.13亿美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。

进出口之比2004年为3.69:

1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。

在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。

在模具企业中，产值过亿元的提高较快；"三资"及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。

虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。

我国尚存在以下几方面的不足:

第一，体制不顺，基础薄弱。

“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。

第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。

我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。

第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低．虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。

由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。

装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。

第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差．由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。

目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。

模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。

模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。

第五，模具材料及模具相关技术落后．模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。

塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。

1.1.2国内模具的发展趋势

巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。

虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。

未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面:

1）模具日趋大型化；

2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；

3）模具扫描及数字化系统；

4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；

5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；

6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；

7）模具的精度将越来越高；

8）模具研磨抛光将自动化、智能化；

9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；

10）开发新的成形工艺和模具。

1.2国外模具的现状和发展趋势

模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。

用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并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。

近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600～650亿美元左右。

美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。

国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是"大而专"、"大而精"。

2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。

2003年德国模具产值达48亿欧元。

其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。

随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高．故人均产值也较高．我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多15～20万美元，有的达到25～30万美元。

国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45％．

1.3.1

课题研究的思路:

由于该制件的加工需要冲孔落料与弯曲所以先设计弯曲模，再设计冲孔落料模具．其具体步骤如下：

一、根据制件图及所标参数设计出合理的弯曲模，选出合适的压力机，画出各个零件图及总装图．

二、根据制件展开尺寸设计出合理的冲孔落料模具，选出合适的压力机，画出各个零件图及总装图．

1.3.2

本课题设计进度的安排如下：

1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间15天；

2.确定加工方案，所用时间5天；

3.模具的设计，所用时间30天；

4.模具的调试．所用时间5天．

2弯曲模设计

2.1弯曲件的工艺性分析

1该制件为简单的V形弯曲，制件结构简单。

2材料为Q215，较软，易于成形。

3该制件长度尺寸公差未标注，按公差IT14级公差，经查表，其角度自由公差为±2°30′

2.2最小弯曲半径

Q215的最小弯曲半径如下表所示

退火状态

冷作硬化状态

弯曲线的位置

垂直纤维

平行纤维

垂直纤维

平行纤维

0.1t

0.4t

0.4t

0.8t

该零件的弯曲半径为r=1㎜大于退火状态下的rmin=0.4×2=0.8㎜而小于rmin=0.8×2=1.6㎜，所以在退火状态下该制件不必开槽，可以采取直接弯曲。

2.3回弹值的影响

对于该制件，由于r/t=2/2=1＜5㎜,故该制件的弯曲为大变形程度的自由弯曲。

根据该制件的弯曲角为90°经查表知其平均回弹角为1°，小于其弯曲角度自由公差，故在设计弯曲凸模时可以不对其进行校正。

2.4弯曲件坯料尺寸的计算

1弯曲中性层的位置计算

ρ=r+x×t

根据该制件的相对弯曲半径r/t=1㎜经查表知其中性层位移系数x=0.32,所以ρ=1+0.32×2=1.64㎜。

2坯料尺寸计算

在坯料尺寸计算时按照弯曲圆角r＞0.5t和r＜0.5t分类计算，而此时的r=1㎜,但是由于该制件较薄，故圆角变形区域变薄严重，所以可采用r＜0.5t时的计算方式：

Lz=L1+L2+0.4=62+8+4=74㎜。

2.5弯曲力的计算

2.6弯曲模结构设计

2.61凸模圆角半径

2.6.2凹模圆角半径

凹模圆角半径rA不能过小，以免擦伤工件表面，影响冲模寿命。

凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。

rA值通常根据材料厚度取为：

t≤2㎜rA=（3～6）t

t=2～4㎜rA=（2～3）t

t＞4㎜rA=2t

V形弯曲凹模的底部可以开退刀槽或者取圆角半径

rA‘=（0.6-0.8）（rT+t）

所以rA=2×2.5=5㎜

rA‘=0.6×3=1.8㎜

2.6.3凹模深度

2.7弯曲模图形

2.7.1凸模图形：

2.7.2凹模图形：

2.8压力机的参数与较核

由前面压力机公称压力计算初选的压力机型号：

J23-10，查《模具实用技术手册》表2-3得压力机主要技术参数如下：

公称压力：

100KN；

滑块行程：

45mm；

最大闭合高度：

180mm；

最大装模高度：

180mm；

连杆调节长度：

35mm；

2.9模具试冲时常见的故障，原因和调整方法

下表分别列出了模具在试冲时常见的故障，原因和调整方法：

常见故障

产生原因

调整方法

弯曲角度不够

1、凸凹模的回弹角制造过小

2、凸模进入凹模的深度太浅

3、凸、凹模间隙过大

4、试模材料不对

5、弹顶器的弹力太小

1、加大回弹角

2、调整冲模闭合高度

3、调整间隙值

4、更换试冲材料

5、加大弹顶器的弹顶力

弯曲位置偏移

1、定位块的位置不对

2、凹模两侧进口圆角大小不等，材料滑动不一致

3、没有压料装置或者压料装置的压力不足和压板位置过低

4、凸模没有对正凹模

1、调整定位板位移

2、修磨凹模圆角

3、加大压料力

4、调整凸凹模位置

冲件的尺寸过长或者不足

1、凸凹模之间的间隙过小，材料被拉长

2、压料装置压力过大，将材料拉长

3、设计时计算错误或不正确

1、调整凸凹模间隙

2、减小压料力

3、改变坯料尺寸

冲件外部有光亮的凹陷

1、凹模的圆角半径过小，冲件表面被划痕

2、凸、凹模之间的间隙不均匀

3、凸、凹模表面粗糙度太大

1、加大圆角半径

2、调整凸、凹模间隙

3、抛光凸、凹模表面

2.10总装图

3、冲孔落料模具设计

3.1冲孔落料模具设计的设计思路

3.2冲孔落料工艺的分析

3.2.1冲裁件工艺分析

原始资料：

如图所示

材料：

Q215

厚度：

2mm

为避免工件变形和保证模具强度孔边距和孔间距不能过小，其要求为

c≥（1-1.5）t

在这里c=4.65㎜＞1×2㎜,所以，该制件的模具可以设计成冲孔落料复合模。

因受凸模强度的限制，孔的尺寸不易太小，否则凸模易折断或压弯。

对于冲圆孔而言，有无导向凸模所能冲制的最小尺寸分别为以下列表

无导向凸模

有导向凸模

材料

材料

钢т＞685

d≥1.5t

硬钢

d≥0.5t

钢т≈390--685

d≥1.3t

软钢及

黄铜

d≥0.35t

钢т≈390

d≥1.0t

铝锌

d≥0.3t

黄铜

d≥0.9t

铝、锌

d≥0.8t

该模具的凸模可以采用无导向结构。

零件图上两孔的精度为IT13级，其余尺寸未注公差按IT14级确定工件公差，一般冲裁均能满足其尺寸精度要求。

3.3冲材工艺方案的确定

该工件包括落料，冲孔这两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：

方案一：

先落料，最后冲孔。

采用单工序模具生产。

方案二：

用落料-冲孔复合冲压。

采用复合模具生产。

方案三：

用冲孔-落料级进冲压。

采用级进模具生产。

方案一模具结构简单，但是需要两个基本工序，两套模具，这样成本高

3.4主要设计计算

3.4.1排样方式

该制件的排样方式采用少废料直排方式，如图所示

冲材件的实际面积：

A=74*44=3256㎜2

3.4.2搭边值

经查表料厚为2㎜的落料搭边值如下：

工件间a1=1.2mm侧面a=1.5mm

3.4.3步距

22+1.2=45.2mm

3.4.4条料宽度

B0-△=（Dmax+2a）0-△

=74+2×1.5

=77㎜

3.5压力、压力中心计算及压力机的选用

3.5.1冲压力计算

F=KLtτb

经查表τb=300MP

式中：

F-冲材力

L-冲材周边长度

t-材料厚度

=9062N

则F=F1+2F2=110164N

3.5.2卸料力、顶件力的计算

卸料力FX=KX*F

顶件力FD=KD*F

式子中：

F-表示冲材力；

KX－表示卸料力系数；

KD－表示顶件力系数．

因为板料的厚度t=2mm;

经查表：

KX取0.05;

KD取0.06

所以FX=KX*F＝0.05×110164=5508N;

FD=KD*F=0.06×110164=6610N

项目分类

项目

公式

结果

备注

排

样

冲材件面积A

A=74*44

3256㎜2

L=77mm

d=3.7mm

条料宽度B

B0-△=（Dmax+2a）0-