基于proe电子零件弯曲模

摘 要本课题通过设计全套的冲压模具和弯曲模具来实现对电子零件冲孔并弯曲成型的工艺。本次设计从冲裁弯曲件的工艺分析入手来选择冲压和弯曲模具的各个零部件尺寸参数，并绘制各个零部件的三维和二维图纸，完成整套模具的受力分析和装配。在设计过程中特色在于运用Pro/E软件进行三维建模设计出各零部件，并完成全套模具总装，最后导出二维CAD图。采用倒装复合模一次完成裸聊和冲孔两个工作，其设计过程包括基本理论、工艺分析、结构确定、基本尺寸计算、工艺力的计算、模具总体机构设计等步骤。凸凹模工作部分尺寸计算及制造公差为设计计算的重点，最后完成总配图和重要零件的设计。其内容包括了一套模具设计的基本过程，计算方法。弯曲模的设计过程包括弯曲过程分析、弯曲工艺计算、弯曲件回弹，弯曲模工作部分尺寸计算。本次设计冲压生产靠模具与设备完成其加工过程，生产效率高，操作简便，易于实现机械化和自动化，可以获得其他加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。关键词：电子零件 冲压模 弯曲模 Pro/EAbstractElectronic parts are punched hole and bended by full set of stamping and bending dies. During designing we choose and confirm size of parts of stamping and bending dies through analysing blankings technology,and drawing parts three-dimensional and two-dimension drawings,completing dies force analysis and assembly.UGNX Software Engineering is used to do solidworks,and complish dies assembly,export two-dimension CAD drewings in the end.Upside-down compound dies is characterized by a complete blanking and punching two work .Blank die designing includes basic theory、process analysis、structure determination、basic size、dies architectural structure and so on. Characteristics technological calculation、and die design, dimensional calculation and manufacturing tolerance in working portion of punch and die is design focus.Finally, the completion of assembly and important parts of the design. It includes a set of basic dies designing process. Bending die of the design process, including the analysis of bending deformation process, calculation of bending process ,springback of bended part, determination of dimensions in working portion of bending die .Stamping is carried out by dies and press, and has a high productivity , mechanization and autoimmunization is for stamping can be realized eanveniently owing to its easy operation .Keyword : Electronic part Stamping die Bending die Pro/E目 录摘要 Abstract 第1章 前言1.1 课题研究的意义和目的 11.2 冲压技术和冲模的发展 1第2章 冲压件工艺分析及工艺方案确定2.1 冲压件工艺分析 42.2 冲裁工艺方案的确定 52.3 排样设计 6第3章 工艺与设计计算3.1 零件图的展开计算 93.2 冲裁力的计算 93.3 压力中心的确定 103.4 压力机的选取 12第4章 倒装式落料冲孔复合模的设计4.1 凸凹模设计 134.1.1 凸凹模的尺寸计算 134.1.2 落料刃口的尺寸计算 144.1.3 冲孔刃口尺寸计算 154.1.4 凹模的选取 154.1.5 凸模选取 164.2 定位元件的结构设计 174.3 常用卸料、出料、压料零部件设计 174.4 导向支承固定元件 19第5章 弯曲模主要零件及结构设计5.1 弯曲部分结构分析 225.2 弯曲时凸模与凹模之间的间隙 235.3 弯曲力的计算 245.4 压力机的选取 24第6章 模具的系统分析6.1 模具失效形式及机理 266.2 模具系统的影像因素 266.3 模具先进制造工艺及设备 28第7章 基于Pro/E的三维建摸7.1 基于Pro/E简介 307.2 Pro/E产品设计 307.3 三维建模实例 317.4 Pro/E到CAD的数据转换 33总结 39谢辞 40参考文献 41附录 4268第1章 前 言1.1课题研究的目的和意义目前我国工业不少领域的工业产品已经相对过剩。但是，人们不断更新的消费需求已经改变，广大消费者不仅需要产品内在的优秀品质，而且讲究求外观雅致。这是推动我国制造业不断发展的动力之一。以冲压为主要制造方法的零件比较有代表性。与人们日常生活密切相关的有汽车覆盖件、电脑与手机外壳搪瓷、与不锈钢器皿等，这些冲压产品带来了产品层出不穷的外观变化。不仅如此，冲压方法也能制造不少产品内部的某些零件，如链轮、轮毂、汽车大梁、支架等。同时，在制件尺寸大小、制件复杂程度等方面，冲压方法都有非常大适应范围。冲压件与塑料件的结合导致其适应的范围更宽。据文献介绍，冲压方法的增值率达到原材料的312倍，具有明显的综合技术经济优势。所以，冲压工艺得到了最广泛的应用，几乎涉及到国民经济的各个部门。从模具角度来看，模具是现代制造业不可缺少的工艺装备，发达国家的模具生产总值早已超过了工作母机（机床）的总产值，其中为冲压工艺服务的冲模约占模具总量的40%。而冲模在很大范围内涵盖了其它模具（冷锻模、塑料模、压铸模、粉末冶金模等）的共同内容。由此可见学习掌握冲压工艺与模具设计知识具有非常重要的意义。我国是一个发展中的超级大国，人口众多、廉价劳动力等条件致使我国成为世界制造业的中心，电子信息技术中的电子元件和汽车部件。但由于国内外制造水平差距甚大，由此可知研究冲压模具的必要性。1.2 国内冲压模具发展状况我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国外发展经济需求和世界先进水平相比，差距仍然很大，一些大型、精度、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。现将2004年冲压模具市场情况简介如下：据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产值约为220亿元，其中出口约为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具5.61亿美元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。随着我国成为世界制造业的中心,电子信息技术中的电子元器件和汽车部件越来越多的成为中国制造,而模具是机械、电子、汽车、家电等工业产品的基础工艺装备,作为工业基础,模具的质量、精度、寿命对于其它工业的发展起着十分重要的作用,在国际上称之为“工业航母”。 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。“十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼。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。目前我国已形成了300多亿元各类冲压模具的生产能力。一、冲压模具市场情况我国冲压模具无论在数量上，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。1.2.1国外冲压模具的发展状况目前，美国、日本、德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过机床工业总产值。美国模具年产值已超过100亿美元；日本从1957年到1984年二十七年间，模具工业增长100倍；台湾地区1984年到1987年模具工业每年以33%以上的年增长率速度发展，1987年台湾地区模具出口达一亿两千万美元。香港的模具年产值为30亿港币，我国的模具年产值为人民币30亿元。国际模协成员国对模具工业的投资年人均5000美元，日本高达15000美元，我国模具工业投资年人均约500元。当今世界正在进行着新一轮的产业调整。一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。现在模具市场竞争日趋激烈，因此日本模具业也在努力降低生产成本。模具业是人力成本较高的行业，日本的人力成本是中国的及东南亚地区的十几倍，而人力成本中有70%以上是非核心技术人员。因此，现在日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具转向人力成本较低的地区生产，只在本国生产技术含量较高的产品。其次是日本实用模具的主要企业有加快向国外转移的趋势，这使日本本国模具使用量减少。随着模具工业全球化布局的发展，模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。德国是世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶的制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将技术含量较高的制造业作为其立国之本，预计未来德国不会放弃模具制造领域，相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发。1.3本课题研究的主要内容本次毕业设计内容主要由落料孔模的设计和弯曲模的设计两部分组成，并学习Pro/E绘图软件在模具设计中的运用，进一步熟练CAD制图软件。首先冲裁模的设计，主要有以下步骤：一、根据冲压件产品图，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸规格和力学性能，并结合可供选用的冲压设备规格一级模具制造条件、生产批量等因素，分析零件的冲压工艺性；二、确定工艺方案，主要工艺参数计算在冲压工艺性分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案，通常每种方案各有优缺点；三、排样图的设计及材料利用率的计算；四、冲裁压力和压力中心计算；五、凸凹模设计；六、凸凹模刃口的计算；七、其它零件的设计；八、压力机的选择。弯曲模的设计过程和冲裁模基本相同。通过对本套机械零件支架的冲压工艺倒装式落料冲孔复合模及弯曲模的设计、计算，使我对冲裁模的设计流程有了更深一步的了解，包括冲裁件的工艺分析、方案的确定、模具的结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。第2章 冲压件工艺分析及工艺方案确定冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适用性，一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大的是之间的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等。良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单等。通常对冲裁件的工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。冲裁件的工艺性应考虑一下几点：2.1.1冲裁件的形状和尺寸分析（1）冲裁件的形状尽可能简单、对称，避免形状复杂的曲线。（2）冲裁件的内外形转角处要尽量避免尖角，而以圆弧过渡以便模具加工，减少热处理或冲压件是的开裂，减少冲裁是尖角处的崩刃和过快磨损。冲裁件的一般圆角半径R应大于或等于板厚t的一半，即R0.5t。在同种材料相同的条件下，外形上的圆角半径值可比内形上的圆角值小10%-20%。（3）冲裁件的突出悬臂和凹槽宽度不宜太小，以免凸模折断，一般硬钢为1.5t。（4）冲孔尺寸不宜过小，否则凸模强度不够。冲孔的孔径尺寸与孔的形状、材料的力学性能、材料厚度、和模具结构有关。（5）冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不应过小，否则冲裁件的质量不能保证，会产生孔与孔间材料的扭曲，或使边缘材料变形；复合冲裁时，因模壁过薄而容易破损，一般情况下，当冲孔边缘与冲压件外形边缘不平行时其值应不小于料厚t，平行时其值不小于1.5t。（6）在弯曲件或拉深件上冲孔时，为避免冲孔时凸模受水平推力而折断，其孔边与制件直壁间应保持一定的距离，孔边离弯曲半径R中心的距离C应大于或等于板厚t的两倍。、2.1.2冲裁件的质量分析（1）尺寸精度 冲裁件实际尺寸与设计要求尺寸相符合的程度。影响冲裁件尺寸精度的因素主要有模具的制造精度、冲裁模间隙、材料性质和冲裁件的形状等。（2）冲裁件端面质量 冲裁件端面应平直、光滑、无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。影响冲裁件端面质量的主要因素有模具间隙、材料力学性能、模具刃口状态等，其中起决定作用的是模具间隙。（3）冲裁件毛刺 影响毛刺大小的因素主要有模具间隙和模具刃口状态等；间隙过小，部分材料被挤出材料表面形成高而薄的毛刺，间隙过大，材料易被拉入间隙中，形成拉长的毛刺；模具刃口越锋利则拉力越集中，毛刺越小。（4）冲裁件的形状误差 冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷。冲裁件呈曲面不平现象称之为翘曲。它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未校正也会产生翘曲。冲裁件呈扭歪现象称之为扭曲。它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。冲裁件的变形是由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因膨胀而产生的。本次设计的模具结构冲裁件形状如图2-1所示：图2-1电子零件冲裁件分析电子零件冲裁件的工艺：1.该零件的结构简单，且中心线对称，有利于材料的合理利用。2.该零件的类型为直径5和12的两圆形孔，外形为圆弧，中间过渡边缘部分为90度角，但不影响冲裁和弯曲加工，不会在冲裁时开裂。3.冲裁件的孔边距d=2.51.51.5=2.25，；两孔中心距d=21.7，冲裁不会使工件变以保证模具强度，孔与边缘的距离为2.5t=1.5，可保证冲裁件的质量，边缘材料不会变形。4.冲孔时最小凸模直径为5mm，且51.51.5=2.25，不会因为凸模尺寸太小使凸模折断或压弯。5.零件的尺寸公差无特殊要求，所以按照IT17级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。2.2 工艺方案的确定在冲裁工艺性分析的基础上，根据冲裁件的特点确定冲裁工艺的方案。该产品的零件材料为10号钢，厚度t=1.5mm，抗剪强度=260340Mpa，抗拉极限=300440Mpa，伸长率=29%,屈服强度=210Mpa。具有较高的强度和刚度，有良好的塑性和表面质量，板材厚度公差符合标准规定，满足冲压工艺对材料的要求，适合冲压加工，能够保证冲压过程顺利完成。分析该工件的工艺要求为：1.弯曲部分有R=1mm的圆角过渡；2.两孔的中心距精度为21.70.12mm；3.5孔与圆弧边缘及12孔与圆弧边缘都应保持同心度；4.其它加工尺寸为IT11IT14级；5.复合模中的凹凸模壁厚应有足够的强度；6.冲压工件为轴对称式冲压件。对于所加工的零件通常采用落料，冲孔，弯曲的加工方法。由此确定了以下的工艺方案:A先落料，再冲孔，最后弯曲；B先冲孔，再落料，最后弯曲；C先落料，再弯曲，最后冲孔。工艺方案A是最简单的三个单工序模具加工方法，其中要求解决的难点是如何在落料之后进行定位完成冲孔工序，再进行定位完成弯曲工序；工艺方案B在进行冲孔之后同样要求定位完成落料和弯曲；工艺方案C在定位完成弯曲之后进行冲孔时比较麻烦，模具结构复杂，不能保证精度。由以上分析工艺A、B、C都需要高精度的定位，不能达到零件工艺要求中的需要精度，且模具数量多，成本高，造成能源浪费，工作效率也低。同时由于该零件为大批量生产，把工序放在一起，可以大大提高工作效率，并减轻工作量，也可以避免原有的加工方法中的定位问题。最后综合各个方面的考虑（如模具的数量、模具的结构难易等），确定加工方法为复合冲裁+弯曲模，其中由于板材相对比较厚，本身具有一定的抗弯性，故可采用抗弯式的复合冲裁。2.3排样设计合理的拍样和选择适当的搭边值，是降低成本，保证冲裁件质量及模具寿命的有效措施，其中材料的利用率是衡量材料的经济指标。按材料的经济利用程度或废料的多少，排样可分为有废料排样与少、无废料排样三大类。排样又可分为直排、斜排、对头斜排、多排、混合排等。由于本零件的结构特点，采用有废料的直排排样方案。设计了如下三种方案：方案一：方案二：方案三：由于采用的是有废料的排样方案，确定搭边值：a=2.5mm，a1=2mm（已在方案上标注）材料宽度由方案的不同而不同。下面确定方案的材料利用率：=100%A一个步距的实际面积，B条料宽度，S步距。冲裁面积：A=11.710+1020+25/2+100/2=513.25mm2方案一：=100%=100%=53.9%方案二：=100%=100%=51.3%方案三：=100%=100%=50.6%由此比较确定了排样设计的最终形式为方案一第3章 工艺与设计计算3.1 冲裁件的展开计算根据中性层定义弯曲件坯料长度等于中性层展开长度。当圆角半径r=1mm0.5t=0.51.5=0.75时，采用公式： L=l1+l2+ 其中：=r + xtX中性层系数，t材料厚度，r弯曲半径。差得：x=0.45所以L=9+5+20+ （1+1.5+0.45）=36.7mm最终展开如图3-1：图3-1 冲裁件展开图3.2 冲裁力的计算在冲裁过程中冲裁力是不断变化的，冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的最大抗力。随凸模进入材料的深度变化而变化，是选用压力机和设计模具结构的重要依据。F=KLtbL周边长度，t材料厚度，b抗剪强度。K系数（取1.3）落料力的计算：F落=1.3LtL=11.72+232+5+10=90.5KNt=1.5，=260240MpaF落=90.51.53001.3=52.94KN冲孔力的计算：F落=1.3LtL=5+12=53.38t=1.5，=260240MpaF冲=1.353.381.5300=31.23KN卸料力的计算：F卸=kF落（k一般取0.0250.06）F卸1=0.0452.94=2.117KNF卸2=0.0431.23=1.2492KN推件器的计算：F推=nkF冲K=0.05确定冲孔凹模刃口高度为两个料厚：h=3mm，n=3/1.5=2F推=20.05531.23=3.4353KN总压力：F总=F落+F落+ F冲+ F卸+ F推=52.94+31.23+2.117+1.249+3.435=90.97KN3.3 压力中心的确定模具的压力中心就是冲压合力的作用点，为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线重合，否则冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损。合理间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲裁件质量和模具寿命甚至损坏模具发生冲压事故，因此设计冲裁模时，应正确计算冲裁时的压力中心，并使压力中心与模柄轴心线重合。采用解析法来确定压力中心，由 ，中心计算公式来确定:l1=5 x1=510=1.82l2=11.72 x2=5+11.72=10.58l3=102 x3=5+11.7+5=21.7l4=10 x4=5+11.7+10+20=33.07l5=12 x5=5+11.7+10=26.7l6=5 x6=5压力中心距小端面19.4mm同样也可以在CAD中利用软件计算出压力中心为（19.4，0）如图2-2压力中心位置：图2-2压力中心位置3.4 压力机的选取压力机应根据冲压工艺的性质、生产批量的大小、模具的外形尺寸及现有设备等情况进行选择。由于本零件是大批量生产F压力机F总=91.4KN选用：开式双柱压力机J23-16型号公称压力160吨 滑行行程55mm行程次数120（次/分钟）最大封闭高度220mm调节长度45mm 前台尺寸3001450mm垫板厚度40mm 外形尺寸160240210mm第4章 倒装式落料冲孔复合模的设计4.1凸凹模设计凸凹模结构设计如图4-1所示:图4-1 凸凹模本设计结构采用弹性卸料板进行卸料，凸凹模的长度：L=t1+ t2+ t3+ t4=45mm凸凹模强度在一般情况下是足够的，只有对特别细长的凸模进行压应力和弯曲应力校核，检验其危险断面尺寸。凸凹模的最小壁厚：M=1.5t=2.25所以取M=3mm本结构采用凸凹模固定板的形式固定凸凹模，留3mm的压边余量，与凸凹模采用的过度配合后，与固定板一起磨平。4.1.1凸凹模的尺寸计算冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模部分的尺寸，冲裁的合理间隙也要靠凸凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。由于该零件的工艺性，采用凸模和凹模分开加工的方法来保证间隙值。凸凹模要与冲裁件零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越来越大，因此，确定凸凹模刃口部分尺寸应区分落料和冲孔并按照以下原则：1设计落料模先确定凹模尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模尺寸，以凸模为基础，间隙取在凹模上，即冲裁间隙通过大凹模刃口尺寸来取得。2根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；凸模尺寸应取接近或等于工件的最大极限尺寸。这样凸凹模在磨损到一定尺寸时，仍能冲出合格的零件。由此查表3-2 2得冲裁模的双面间隙Zmin=0.15，Zmax=0.19磨损系数：x=0.54.1.2落料刃口的尺寸计算设冲裁模凸模、凹模按IT6和IT7级制造。计算凹模刃口尺寸如下表2-1：工件尺寸凹模尺寸凹模尺寸L1= L2= L3= L4= 校核： 0.04对于L1、L2、L3、L4具有4.1.3冲裁模刃口尺寸计算1.对于孔冲裁凹模的制造公差=0.02，=0.02证明了所选的、是合适的。2.对于孔冲裁凸模的制造公差=0.02，=0.02证明了所选的、是合适的。3.对于孔中心距21.70.124.1.4凹模的选取如图4-2凹模结构所示图 4-2 凹模结构凹模板厚度要求：H=KB=0.436.7=14.68mm所以选取H=16mm本结构需要推出冲入凹模中的外形，所以采用内置式的推件器，同时要求能够在周边保证有足够的空间布置定位销和定位螺钉。因此采用锻制的尺寸大小模板。4.1.5凸模选取对于和两孔的圆形凸模，需要在固定板以后进行冲孔工序，所以设计成A型凸模形式，如图4-3所示：图4-3 凸模将凸模压入固定板中采用过渡配合，采用T8A保证硬度HRC58-62，尾部回火40-50HRC。由于凹模与凸模固定板的限制，凸模长度：H=H凸+H凹凸模强度的刚度校核：=41.5380750=3.04所选取的53.04，可以保证凸模强度4.2 定位元件的机构设计4.2.1挡料销为了保证条料送进时有准确的送进距，该模具结构形式设计为固定挡料销，如图4-4，在送进时搭边碰撞条料时使挡料销进入下一个位置，然后将条料前推，如此往复。图4-4 档料销4.2.2导正销 为了保证各个零件的相对位置，如上模座与上垫板，凸模固定板，凹模必须有精准的位置要求，在一起配钻铰之后进行导正销固定，确保相对位置要求。4.3 常用卸料、出件、压料零部件4.3.1 推件器由于该模具为倒装式结构，推件器置于凹模内，利用打杆进行推件，所以推件器制作成与凹模同样形状，单尺寸略小于凹模，且能够在保证推出工件时不与凹模有磨损。其材料选用45钢，如图4-5所示：图4-5 推件器4.3.2卸料版该模具结构选用的是弹性卸料版，有敞开的工作空间，在冲压前可对毛坯有预压力作用，冲压后可使冲压件平稳。查表得：H为8mm卸料板与凸凹模之间的间隙为0.2mm同时为了不与模架的导柱发生干涉，选用标准模板如图4-6所示：图4-6 卸料版4.3.3弹簧零件选取弹簧主要用于卸料，采用钢丝螺旋压缩弹簧：FF/n选取4根弹簧，对角布置F=2.1177/4=529N根据预压力（F0.5529=265N）和模具结构，选用51-56号弹簧，其中F=530N529N检验是否满足要求SS，S=1.5+1=2.5mm弹簧的长度及直径选用见表4-1：表4-1 弹簧参数列表弹簧序号HH1S1=H-H1S预S总514030.19.9512.5525037.112.9613.5536044.215.8815.5547051.218.8916.5558058.221.81118.5569065.324.71320.5由上可知：选用52号弹簧，外径D=25mm，钢丝直径d=4mm自由状态下H=55mm，装配高度H=50-6=44mm4.4 导向支承、固定元件4.4.1上下模座根据该零件的特点，选用后侧式导柱模架，由凹模、垫板等尺寸要求选用标准模架来加工制作。上模座：200 16040 GB1999下模座：200 16045 GB1999，如下图4-7、4-8 图4-7 上模座 图4-8 下模座4.4.2导柱导套由上下模座的要求选用配套的导柱导套装置。采用最常用的结构形式后侧滑动导柱导套导柱导套配合采用导柱:28150 GB1999导套:2810038 GB19994.4.3模柄模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上,根据所选的上模座可以确定采用有凸缘的模柄结构,用螺钉销钉与上模座固定在一起.如图4-9所示: 图4-9 模柄4.4.4垫板对于其固定作用的上下垫板,分别选用与凹模固定板、凸模固定板相同的尺寸模板来加工制作，保证HRC43-48上垫板：1601008 GB1999下垫板：80638 GB19994.4.5卸料螺钉 卸料螺钉的选取主要取决于卸料版的厚度及弹簧的要求 故选取：M1055 GB6994.4.6推杆推杆的作用主要是传递打杆与推件器之间的力，起到传递作用，本结构采用对称式布置，且不易偏置。 4.5冲压模具工作尺寸装配图：本装配图主要通过Pro/E三维设计软件设计绘制，并用二维导出CAD图生成，其中在三维视图的三视图中生成剖视图，再导出，最后在CAD中进行修改并标注尺寸完成。1-上模座 2-导套 3-导柱 4-圆柱 5-凸模固定板6-上垫板 7-螺钉 8-凸模 9-顶板 10-推杆11-打杆 12-套筒 13-螺钉 14-凸模 15-圆柱销16-推件器 17-卸料版 18-弹簧 19-鞋料螺钉 20-下垫板21-圆柱销 22-螺钉 23-下垫板 24-凸凹模固定板25-凸凹模 26-档料销 27-弹簧图4-10 冲压模具总装图第5章 弯曲模主要零件及结构设计5.1 弯曲部分结构分析弯曲是将板料、型材、或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需的冲压工序，是成形工序之一，在冲压零件生产中应用非常普遍。与所有塑性变形一样，弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除时塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫回弹。由于弯曲时内。外区切向的不一致，因而弹性回复方向也相反，即外区弹性缩短而内区弹性伸长，这种反向的弹性回揽加剧了工件形状和尺寸的改变，所以与其他变形工艺相比，弯曲过程的回弹现象是一个影像弯曲件的重要问题。分析影像回弹值的因素：1. 本工件选用的为10钢，其材料力学性能稳定，回弹小；2. 弯曲半径r=1mm，厚度t=1.5mm，相对弯曲半径为0.667；3. 弯曲中心角为90度，变形区的长度小于2mm；4. 在无底凹模内作自由弯曲时，回弹最大，在有底凹模内作校正弯曲时，回弹最小，本弯曲模具结构选用有底凹模内作校正弯曲。由于该零件不易施加侧面压力，所以不用施加校正弯曲力，侧面与定位孔的间距10.5mm，精度等级IT4级，因此存在一点回弹值，待弯曲后进行校正处理。凸模的圆角半径与零件弯曲半径相同：R=1mm凹模弯曲半径，查表得：R=0.5mm凸凹模单面间隙：t =1.5mm对于工件尺寸：B=87mm ，B=90mm其余工作尺寸如装配：本装配图主要通过Pro/E三维设计软件设计绘制，并用二维导出CAD图生成，其中在三维视图的三视图中生成剖视图，再导出，最后在CAD中进行修改并标注尺寸完成，其总装图如图5-1：1上模座 2、6螺钉 3、5圆柱销4凸模 7凹模 8弹簧9卸料版 10定位销 11下模座5.2弯曲时凸模与凹模之间的间隙 U形件的弯曲必须选择适当的间隙，间隙大小对于工件质量和弯曲力有很大影像。间隙越小，弯曲力越大；间隙过小，会使工件壁变薄，并降低凹模寿命；间隙过大，则回弹较大，还会降低工件精度。U形件弯曲的凸凹模间隙（如图5-2），根据材料厚度、弯曲件高度和宽度确定单边间隙值为：C=t+ktC-弯曲时凸模与凹模之间的间隙（mm）t-材料的公称厚度k-间隙系数- 板料厚度的正偏差当工件精度要求较高时，凸凹模间隙值应取小些：c=t=1.5mm 图5-2 凸凹模间隙5.3弯曲时凸模与凹模之间的间隙凸模圆角半径r：凹模圆角半径r不能过小，否则会使毛坯表面擦伤；对称压弯件两边的凹模圆角半径应一致，否则压弯时毛坯产生偏移。生产中按材料厚度决定凹模圆角半径：t2mm r=（3-6）t而材料厚度t=1.5mm，取r=4t=6mm凸模圆角半径r：通常取工件内侧圆角半径r，但不能小于材料允许最小弯曲半径r，查表取r=1mm凹模深度l：弯曲凹模深度要适中，过小，则工件两端自由部分较长，弯曲零件回弹大，不平直；过大，则浪费模具材料，且需较大的压力机行程。根据弯曲件直边长L=20查表得l=12mm 5.4弯曲力计算 弯曲力是指弯曲工件完成预定形状时需要压力机所施加的压力，是设计冲压工艺和选择设备的依据之一根据零件的结构特征，弯曲时采用U型弯曲，由此确定F= 其中F自由弯曲力，N；B弯曲件宽度，mm；t弯曲件材料厚度，mmr弯曲件的弯曲内半径，mm；材料抗拉强度，MpaK安全系数，一般取K=1.3计算得：F= =3112.2N弯曲压料力：F=0.6F=3112.20.6=1867.3N校正弯曲力：F=qAq单位校正力；查表的q取40MpaA工件被校正部分在垂直与凸模运动方向上的投影面积，mmF=4010163.910=6556N总弯曲力：F=F+ F+F=11.5KN5.5压力机的选取 压力机应根据冲压工艺的性质、生产批量的大小、模具的外形尺寸及现有设备等情况进行选择。 由于本零件是大批量生产，所以： FF=11.5KN 选用：开式单柱压力机J21-100型号 公称压力40吨 滑行行程100mm第6章 模具的系统分析6. 1 模具失效形式及机理模具种类繁多，工作状态差别很大，损坏部位也各异，但失效形式归纳起来大致有三种，即磨损、断裂、塑性变形。6.1.1磨损失效模具在服役时，与成形坯料接触，产生相对运动，由于表面的相对运动，接触表面逐渐失去物质的现象叫磨损。磨损失效可分为以下几种：1. 劳磨损 两接触表面相对运动时，在循环应力（机械应力与热应力）的作用下，使表面金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。2. 蚀磨损和冲蚀磨损 气蚀磨损金属表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象叫气蚀磨损。3. 蚀磨损液体和固体微小颗粒反复高速冲击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹坑的现象叫冲蚀磨损液体。4. 蚀磨损在摩擦过程中，模具表面和周围介质发生化学反应或电化学反应，再加上摩擦力的机械作用，引起表面材料脱落的现象叫磨蚀磨损。6.1.2断裂失效模具出现大裂纹或分离为两部分和数部分丧失服役能力时，成为断裂失效。断裂可分为塑性断裂和脆性断裂。模具材料多为中高强度钢，断裂的形式多为脆性断裂。脆性断裂又可分为一次性断裂和疲劳断裂。6.1.3塑性变形失效模具的塑性变形是模具金属的屈服过程，是否产生塑性变形，其主导作用的是机械负荷以及模具的室温强度，在高温下服役的模具，是否产生塑性变形，主要取决于模具的工作温度和模具材料的高温强度。6.2 模具系统的影像因素6.2.1 模具结构的影像模具结构对模具受力状态的影像很大，合理的模具结构能使模具工作时受力均匀，不易偏载，应力集中小。模具种类繁多，形式差别很大，工作环境也不尽相同，下面从几个具有共性的方面加以讨论。 1. 圆角半径 分为外（凸）圆角半径和内（凹）圆角半径，工作部位圆角半径的大小，不仅对形成过程及成形件品质有影像，也对模具的失效形式及寿命产生影像。2. 本次设计的模具结构形式如下：模具的导向采用导向装置的模具，能保证在模具中各相关零件相互位置的精度，增加模具抗弯曲、抗偏载的能力，避免模具不均匀磨损。6.2.2 模具工作条件的影像 1. 成形件的材料、温度材质成形件的材料有金属和非金属。一般来讲，非金属材料的强度低，所需的成形力小，模具受力小，模具寿命高。因此，金属件成形模比非金属成形模的寿命低。温度在成形高温工件时，模具因接受热量而升温，随着温度的上升，模具的强度下降，易产生塑性变形。同时，模具同工件接触的表面与非接触表面温度差别很大，在模具中造成温度应力。2. 设备特性 设备的精度与刚度模具成形工件力是由设备提供的，在成形过程中，设备因受力将产生弹性变形。 速度设备对模具及工件的作用力是在一段时间内逐渐加大的，设备速度影像施力过程，设备速度越高，模具在单位时间内受的冲击力越大（冲量大）；时间越短，冲击能量来不及传递和释放，易集中在局部，造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度。因此，设备速度越高，模具越易断裂或塑性变形失效。3. 润滑润滑模具与坯料的相对运动表面，可减少模具与坯料的直接接触，减少磨损，降低成形力。同时，润滑剂还能在一定程度上阻碍坯料向模具传热，降低模具温度，对提高模具寿命都是有利的。6.2.3料性能的影像 模具材料的性能对模具的寿命影像较大，这些性能包括：强度、冲击韧度、耐磨性、耐蚀性、硬度、热稳定性和耐热疲劳性。6.2.4造过程的影像1. 在模块锻造时，模块加热和冷却所带来的内外温差会产生温差应力；镦粗、冲孔和扩孔等过程，如技术参数选择不当易使锻坯开裂。此外，当锻比超过一定值后，由于形成纤维组织，横向力学性能急剧下降，导致各向异性。2. 在模具的电加工中，会出现不同程度的变质层，此外由于局部骤热和骤冷，还容易形成残余应力和龟裂。3. 模具的热处理模具热处理安排在模块锻造、粗加工之后，几乎是模具加工的最后工序。模具材料的选用及热处理工序的确定模具性能的影像极大。6.3 模具先进制造工艺及设备 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术，模具先进制造技术的发展主要体现在如下方面：1. 高速铣削加工 普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对与普通铣削加工具有如下特点： 高效 高精度 高的表面质量 可加工高硬度材料鉴于高速加工具备上述优点，所以高速加工在模具制造中正得到广泛应用，柄逐步替代部分磨削加工和电加工。2. 电火花铣削加工电火花铣削加工是电火花加工技术的重大发展，这是一种替代传统成型电极加工模具型腔的新技术。像数控铣削加工一样，电火花铣削加工采用高速旋转的杆状电极对工件进行二维或三维轮廓加工，无需制造复杂、昂贵的成型电极。体现了当今电火花创成加工机床的水平。3. 慢走丝线切割技术目前，数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，加工精度可达到1.5m。加工表面粗糙度Ra0.1-0.2m，直径0.03-0.1mm细丝线切割技术的开发，可实现凹凸模的一次切割完成，并可进行0.04mm的窄槽及半径0.02mm内圆角切割加工，锥度切割技术已能进行30度以上锥度的精密加工。4. 磨削及抛光加工技术磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点，在精密模具加工中广泛应用。目前，精密模具制造广泛使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。5. 数控测量产品结构的复杂，必然导致模具零件形状的复杂。传统的几何检测