汽车支撑板弯曲模设计

1、毕业设计（论文）材料之二（1）本科毕业设计 ( 论文 )专业：机械设计制造及其自动化题目：汽车支撑板弯曲模设计作者姓名：导师及职称：）导师所在单位：机械与汽车工程学院2013年 6月16日本科毕业设计（论文）任务书2009届机械与汽车工程学院机械设计制造及其自动化专业学生姓名：导师及职称：）导师所在单位：安徽工程大学毕业设计（论文）题目中文：汽车支撑板弯曲模设计英文： The design of bending die for automobile support plate原始资料1、支撑板弯曲模零件图2、弯曲模初始数据毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义模具设计在当今社会尤其是工业领

2、域具有关键意义。模具成型产品具有生产效率高，产品质量稳定、互换性好， 精度较高，材料利用率高，操作简便、 工人劳动强度低、对操作工无过高技术要求， 产品成本低，适用范围广等优秀特点， 当然也有制作难度大，生产周期长，对从业人员业务技术素质要求高，造价高等缺点。作为机械设计制造及其自动化模具制造方向毕业生，认真系统设计全套模具，实现其顺利工作，扬长避短，做到最优化设计，对个人而言，是一个挑战，当然，更应通过挑战实现自己的进步。简言之，通过本次设计，我应当掌握如何将金属、塑料等材料变为我们需要的工业产品和日常生活中的制品，掌握如何设计模具，怎样将设计好的模具制造出来，又怎样考虑在模具中成型及成型材

3、料的工艺性。使之成为今后参与实际工作的重要能力。2、本课题研究的主要内容：模具成型技术主要分为冲压成型工艺与注塑成型工艺两种。 本次汽车支撑板弯曲模设计主要是指冲压成型工艺设计。 该毕业设计主要研究内容就是根据学校所提供的汽车支撑板设计数据与要求， 设计相应的弯曲成型模具， 并完成模具的模拟组装与三维仿真。3、提交的成果：（ 1）毕业设计（论文）正文；（ 2）模具二维零件图若干（ 3）一篇引用的外文文献及其译文；（ 4）附 12 篇主要参考文献的题录及摘要。指导教师（签字）教研室主任（签字）批准日期接受任务书日期完成日期接受任务书学生（签字）汽车支撑板弯曲模设计摘要本文介绍了国内外冲压模具的研

4、究和发展状况，分析了冲压成型的特点 8 。根据支撑板工件的设计要求， 进行了弯曲模具设计的前期准备工作， 制定了支撑板的弯曲工艺，并对模具零件进行了相关尺寸计算。根据计算结果选择了合适设备，绘制了支撑板弯曲模零件图和装配图，并提出了有关技术要求，同时详细阐述了支撑板弯曲模零件的设计过程 6 。自改革开放以来，特别是进入 21 世纪，随着经济的高速发展人民对汽车的需求日趋旺盛，各汽车生产商为了扩大市场维护自己的利益就不断研究新技术，从提高汽车的各项性能指标来增强竞争力 10 。汽车支撑板的质量是各大汽车制造商关注的重点之一。 我所做的汽车支撑板的弯曲模具设计，是汽车安全性的重要组成部分，这种弯曲

5、模具可以一次弯曲成型支撑板，而且质量满足实际需要，具有成本低、效率高等优点7 。国内企业在技术工艺质量管理等方面均处于领先地位。支撑板生产企业和整车企业的开发是同步的，从支撑板的选定到出样品，要经过反复测试，直到其性能均达到要求并稳定，才能批量生产 5 。自改革开放以来，在国内，各汽车厂商纷纷引进国外先进技术，同时引进先进的模具制造技术，从而提高汽车的综合性能，各汽车模具制造厂家更是争相引进国外先进技术和模具进行生产，从而提高零件质量，提高产品竞争力 11 。在国外发达国家，公民对安全的要求远远高于国内，人们对支撑板质量的追求更是没有止境，由支撑板工作时受到的力很大，所以容易磨损，所以各国家的

6、汽车厂家都纷纷使出浑身解数来研发性能较好的支撑板 10 。关键词 ：冲压模具；冲压成型；弯曲模具设计；零件图；一次弯曲成型The design of bending die for automobile support plateAbstractThe research and development of stamping moulds at home and abroad were introduced and the characteristic of punch forming was analyzed in this paper. According to the design re

7、quirements of support plate flexure mould, the preparation of designing moulds has been done. The bending process of support plate was drawn up, and the size of related parts was calculated. According to the calculation results, the suitable equipments were selected and the assembly and part drawing

8、s were drawn. The relevant technical requirements were proposed, and the design process of bending die parts for support plate was discussed.Since reform and opening up, especially in the 21st century, with the high-speed development of economy people's increasingly strong demand for cars, each

9、car makers in order to expand the market to maintain their own interests will continuously research new technologies, improve the car of the various performance indicators to enhance competitiveness.The mass of the car support plate is the one of the leading automobile manufacturers focus. The car s

10、upport plate bending die design, auto safety is an important part of, this kind of bending die can be a support plate bending molding, quality meet the actual needs, and has advantages of low cost and high efficiency.Domestic enterprises in the technical process of quality management are in a leadin

11、g position. Support plate production enterprise and the enterprise's development is synchronous, from the support plate to the selected samples, after repeated testing, until it met the requirement of the performance and stability, to mass production.Since reform and opening up, in the domestic,

12、 various auto manufacturers to introduce the foreign advanced technology, the introduction of advanced mold manufacturing technology at the same time, so as to improve the integrated performance of automotive, automotive mould manufacturer is rushed to the introduction of foreign advanced technology

13、 and mould for production, so as to improve the quality of parts, enhance the competitiveness of their products. In foreign developed countries, the citizens of security requirement is much higher than domestic, there is no limit to people the pursuit of quality of support plate is, the force impose

14、d by the support plate to work is very big, so easy to wear, so each country's auto makers are work hard to better support plate r&d performance.Keywords：Stamping die；Stamping forming；Bending die design；Part drawing；A curved shape目录引 言.- 1 -第 1 章绪论 .- 2 -1.1我国冲压模具的发展现状 .- 2 -1.2本课题的研究意义 .- 3

15、 -1.3本课题的研究内容 .- 3 -第 2 章 设计选用 .- 4 -2.1工艺性分析 .- 4 -2.2工艺方案的拟定 .- 4 -2.3模具工作部分深度计算 .- 5 -第 3 章 模具设计总体方案的确定 .- 6 -3.1设计任务分析 .- 6 -3.2模具类型的确定 .- 7 -3.3模具结构形式的确定 .- 8 -第 4 章 支撑板弯曲工艺的计算 .- 9 -4.1弯曲件展开长度计算 .- 9 -4.2弯曲件回弹值的计算 .- 10-4.3弯曲力的计算 .- 11-4.4冲压力的计算 .- 12-4.5压力机的初步选择 .- 12-第 5 章 支撑板弯曲模主要零部件的计算 .-1

16、4-5.1弯曲模工作部分计算 .- 14-5.1.1凸模圆角半径 .-14-5.1.2凹模圆角半径 .-14-5.1.3凹模工作深度计算 .-14-5.1.4凹凸模间隙 .-15-5.1.5凹凸模横向尺寸及公差 .-16-5.2其他零部件的设计与选用 .- 17-5.3弯曲模比和高度的计算 .- 17-第六章模具总体设计 .-18-6.1模具主要零部件设计 .- 18-6.2模具材料的选用 .- 22-6.3模具零件的加工工艺 .- 23-6.4模具三维运动仿真 .- 24-6.4.1Pro-E 4.0概述 .-24-6.4.2Pro-E 4.0功能模块简介 .-24-6.4.3利用 Pro-

17、E 4.0 建立一个三维模型 .-24-6.4.4装配 .-24-6.4.5运动仿真概述 .-25-6.5模具的装配 .- 25-6.6模具的调试 .- 27-结论与展望 .-28-致 谢.-29-参考文献 .-30-附录 .-31-附录 A 图纸 .- 31-附录 B 外文文献及翻译 .- 32-附录 C 主要参考文献的题录及摘要 .- 40-插图清单1-132-143-163-2.84-1.115-1 .16 5-2 .166-1.186-2.186-3.196-4.196-5.206-6.206-7.216-8.216-9.22表格清单3-174-1.104-2 90° .10

18、4-3 .11 5-1 .155-2.156-1.226-2.256-3.26引言在冲压生产中，利用模具将零件弯曲成一定角度和形状的加工方法，称为弯曲。弯曲使用的模具叫弯曲模，它是弯曲过程中必不可少的工艺装备。冲压模具成型作为现代工业种一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件，具有很多独特的优势1。模具是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊的基础的工艺装备，工业要发展，模具需先行。没有高水平的模具，就没有高水平的工业产品7 。现在，模具工业水平既是衡量一个国家制造业水平的重要标志，也是一个国家工业产品保持国际竞争力的重要保证之一。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

19、产品，也是高新枝术产业的重要领域。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各在设计弯曲模时，当采用多道工序弯曲时，各工序尽可能采用同一定位基准；模具结构要尽可能保证毛坯的放入和工件的取出顺利、安全和方便；弯曲的回弹值需要通过反复试弯才能得到，因此弯曲凹、凸模之间的间隙要适当，尽可能的减小弯曲时的长度增加、变形区厚度的变薄和工件表面的划伤等缺陷；当弯曲不对称的工件或弯曲过程中有较大的水平侧向力作用到模具上，应设计反侧压块以平衡水平侧压力9,10。汽车支撑板弯曲模是一个基本的 U 型弯曲模设计。弯曲模的工作零件包括凹模和凸模，作用是保证获得需要的形状和尺寸。弯曲凹凸模之间的间隙值对弯曲件质量

20、、弯曲模寿命和弯曲力均有很大的影响 5 。间隙越大，回弹越大，工件的精度越低，但弯曲力减小，有利于延长模具寿命； 间隙过小，会引起材料厚度变薄， 增大材料与模具的摩擦，降低模具寿命 10。所以我们对弯曲模的单边间隙要严格通过计算来选取 9。支撑板弯曲模的上模主要有上模座、凸模等零件组成；下模座主要有凹模、凹模固定板、顶板、凹模垫板、顶杆和下模座等零件组成 11 。该模具结构简单，在压力机上安装、调整方便。顶板在弯曲时与凸模将板料夹紧，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。能使工件保持平整，能有效地防止弯曲件的滑移，由于弯曲结束时能得到可靠的校正，因而大大地减小了制

21、件的回弹量6 。通过本次设计，使我对弯曲模有了更多的了解，增加不少实践经验，养成了工作认真、细致，负责的作风，使我在原来的理论基础上增加了不少实战性的知识。第1章绪论1.1 我国冲压模具的发展现状近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2 亿次左右的多工位级进模，国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5 m的精冲模，大尺寸 ( 300mm)精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平9 。我国模具 CAD/CAM 技术的发展已有 20 多年历史。由原华中工学院和武汉733 厂于

22、1984 年共同完成的精冲模CAD/CAM 系统是我国第一个自行开发的模具 CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986 年共同完成的冷冲模 CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM 系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM 系统也于同年完成 10 。 20 世纪 90 年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM 技术。国家科委863 计划将东风汽车公司作为CIMS 应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM集成系统于 1996 年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站

23、和 CAD/CAM 软件系统，并在模具设计制造中实际应用， 取得了显著效益。 1997 年一汽引进了板料成型过程计算机模拟 CAE 软件并开始用于生产 8 。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具企业基本都有了 CAD/CAM 技术。其中部分骨干重点企业还具备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。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采

24、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6 。在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具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 9。虽然如此，我国的冲压模具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 5 。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质

25、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 10 。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具。 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7 。1.2 本课题的研究意义模具设计在当今社会尤其是工业领域具有关键意义。 模具成型产品具有生产效率高，产品质量稳定、互换性好，精度较高，材料利用率高，

26、操作简便、工人劳动强度低、对操作工无过高技术要求，产品成本低，适用范围广等优秀特点，当然也有制作难度大，生产周期长，对从业人员业务技术素质要求高，造价高等缺点。作为机械设计制造及其自动化模具制造方向毕业生，认真系统设计全套模具，实现其顺利工作，扬长避短，做到最优化设计，对个人而言，是一个挑战，当然，更应通过挑战实现自己的进步7。1.3本课题的研究内容模具成型技术主要分为冲压成型工艺与注塑成型工艺两种。 本次汽车支撑板弯曲模设计主要是指冲压成型工艺设计。 该毕业设计主要研究内容就是根据学校所提供的汽车支撑板设计数据与要求， 设计相应的弯曲成型模具， 并完成模具的模拟组装与三维仿真。进行力学分析和

27、设计优化 7 。本课题中，汽车支撑板的相关原始数据如下：1、汽车支撑板弯曲模在Pro-E 中的装配模型图，如图1-1 所示：图 1-1 汽车支撑板装配Pro-E 三维模型第 2章 设计选用2.1 工艺性分析图 2-1 支撑板零件图该工件结构比较简单、形状对称，适合弯曲.工件弯曲半径为2mm，查表 3-1（垂直于纤维） ,查得： rmin =0.5t=1.25mm，即能一次弯曲成功。工件的弯曲直边高度为：30-2.5-2=25.5mm，远大于2t，因此可以弯曲成功。该工件是一个弯曲角度为90°的弯曲件，所有尺寸精度均为未注公差，而当r/t<5 时，可以不用考虑圆角半径的回弹，所以

28、该工件符合普通弯曲的经济精度要求。工件所用材料为25 钢，是常用的冲压材料，塑性较好，适合进行冲压加工7 。综上所述，该工件的弯曲工艺性良好，适合进行弯曲加工。2.2 工艺方案的拟定（1）毛坯展开如图所示，毛坯总长度等于各直边长度加上各圆角展开角度。即：L=2L 1+2L2 +L3其中L 1=30-R-t=30-2-2.5=25.5mmL 2=1.57(r+xt)=1.57× (1.25+0.28× 2.5)=3.0615mmL3 =55-2×2=51mm（2）方案确定 由以上数据分析可看出，该产品需要的基本冲压工序为：落料、弯曲。由于是大批量生产，根据上述工艺分

29、析的结果，生产该产品的工艺方案为：先落料，再弯曲。2.3 模具工作部分深度计算（ 1）凸、凹模间隙。由 c=(1.051.15)t,可取 c=1.1t=1.1× 2.5=2.75mm（ 2）凸、凹模宽度尺寸。由于工件尺寸标注在内形上，因此以凸模作基准，先计算凸模宽度尺寸。由 GB/T150552007 查得：基本尺寸为 55mm，板厚为 2.5mm 的弯曲件未注公差为 ±0.6mm，则由表 5-2 得LpL0.5LdLp2c公差均按 IT7 级取。0550.51.2055.60mm0.0210.0210d55.623.1 00.02561.800.025mm（3）凸、凹模圆

30、角半径的确定。由于一次即能弯成，因此可取凸模圆角半径等于工件的弯曲半径，即 rp=2mm.由于 t=2.5mm，可取 rd=2t=5mm。（4）凹模部分工作深度查表 5-1 得，取凹模工作深度为30mm第 3 章 模具设计总体方案的确定3.1 设计任务分析零件名称：支撑板宽度： 35mm材料： 25 钢生产批量：每年100000 件图 3-1 支撑板原始图支撑板工件是典型的 U 形件，弯曲中主要的工艺问题是弯曲破裂、 弯曲回弹和弯曲滑移。弯曲破裂就是板料的变形区发生裂痕或断裂，造成零件废品。弯曲回弹和弯曲滑移都会造成弯曲件尺寸超差或形状不准。因此，生产中必须采取必要的措施来解决这些问题，从而得

31、到合格的弯曲零件 9,10。板料弯曲时最外层的切向变形程度的大小可以用相对半径来衡量， r/t 越小，弯曲变形就越大。当 r/t 小到某一临界值，变形区最外层的纤维就会超过材料性能所允许的伸长极限而发生裂纹或断裂8,10。因此，在保证弯曲零件外表面不破裂前提下所能达到的最下 r/t，称为最小相对弯曲半径，用 r min/t 表示 8,10。弯曲圆角半径 R 为 2mm，由表 3-1 得弯曲圆角半径大于此板料的最小弯曲半径。表 3-1板料最小相对半径rmin(mm) 10退火或正火冷作硬化材料垂直碾压纹线平行碾压纹线垂直碾压纹线平行碾压纹线08、 100.1t0.4t0.4t0.8t15、 20

32、0.1t0.5t0.5t1t25、 300.2t0.6t0.6t1.2t35、 400.3t0.8t0.8t1.5t45、 500.5t1t1t1.7t55、 600.7t1.3t1.3t2t注： (1) 当弯曲线与纤维方向成一定角度时，可采用垂直和平行纤维方向二者的中间值；(2) 在冲裁或剪切后没有退火的毛坯弯曲时应作硬化的金属选用；(3) 弯曲时应使用有毛刺的一边处于弯角内侧；(4) 表中 t 为板料厚度。3.2 模具类型的确定弯曲件毛坯尺寸的计算是按弯曲中性层长度不变的原则进行的。对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件可直接利用公式展开计算。而对于形状比较复杂或者精度要求比较高的弯曲

33、件，在利用公式初步计算坯料长度后，还需要复试修正。弯曲模具结构主要取决于弯曲件的形状及弯曲工序的安排。 最简单的弯曲模只有一个垂直动作；复杂的弯曲模除了垂直运动外，还有一个乃至多个水平动作。此工件属于典型的 U 形弯曲件，故采用 U 形件弯曲模结构 。在设计弯曲模时，当采用多道工序弯曲时，各工序尽可能采用同一定位基准；模具结构要尽可能保证毛坯的放入和工件的取出顺利、安全和方便；弯曲的回弹值需要通过反复试弯才能得到，因此弯曲凹、凸模之间的间隙要适当，尽可能的减小弯曲时的长度增加、变形区厚度的变薄和工件表面的划伤等缺陷；当弯曲不对称的工件或弯曲过程中有较大的水平侧向力作用到模具上，应设计反侧压块以

34、平衡水平侧压力9,10。支撑板弯曲模的上模主要有上模座、凸模等零件组成；下模座主要有凹模、凹模固定板、顶板、凹模垫板、顶杆和下模座等零件组成 11 。该模具结构简单，在压力机上安装、调整方便。顶板在弯曲时与凸模将板料夹紧，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。能使工件保持平整，能有效地防止弯曲件的滑移，由于弯曲结束时能得到可靠的校正，因而大大地减小了制件的回弹量6 。3.3 模具结构形式的确定U 形件弯曲模在结构上分顺出件与逆出件两大类型 10 。根据此工件的形状选出弯曲件的结构，如图 3-2图 3-2 支撑板弯曲模结构简图1 下模座； 2弯曲凹模； 3、 9、

35、19销钉； 4、 14、18 螺钉； 5定位板； 6凸模固定板；7 垫板； 8上模座； 10 模柄； 11 横销； 12 推动杆； 13止动销； 15导套； 16导柱；17凸模； 20顶件板； 21顶杆(1) 模具的组成：支撑板弯曲模的上部主要有上模座、弯曲凸模、垫板、凸模固定板等零件组成；下部主要有弯曲凹模、凹模固定板、下模座、定位板零件组成8 。(2) 模具的特点：该模具结构简单，在压力机上安装、调整方面8,10。第 4 章 支撑板弯曲工艺的计算4.1 弯曲件展开长度计算U 形弯曲件展开长度的是确定下料的重要参数和弯曲模定位板尺寸的参数。根据弯曲半径的相对大小， U 形弯曲件主要分为：(1

36、) 有圆角半径的弯曲件 (r/t>=0.5) ，这类工件的展开长度存在明显的圆角，因此可以用中性层长度不变原理 18 进行计算。(2) 无圆角半径的弯曲件 (r/t<0.5)，这类工件由于圆角半径很小，近似忽略不计，按弯曲前后毛坯与零件体积不变进行计算 10,15 。因为 r=2>0.5t=0.5 2×.2=1.1mm，属于有圆角半径的弯曲件。所以弯曲件的展开长度按直边区与圆角区分段进行计算。角边区在弯曲前后长度不变，圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变原理进行计算。当弯曲半径比较大 (r/t>5 8)时应变中性层几乎位于板料的中间，当弯曲半径较小 (r/t

37、<58)时，板料发生立体塑性弯曲，应变中性层发生内移。因此弯曲件的展开长度按有圆角、中性层发生内移的情况计算 8,10,15 。8变形区中性层曲率半径 ：（ r + t）20.312.2(4-1)2.682( mm)毛坯尺寸 (中性层长度 )L Z 8 ：LZlAl +(31.24.2)2 （523.1422(4-2)4） 2.6822()110.426mm式 4-1 中： r 弯曲内弯曲半径， mm ；t 弯曲材料厚度， mm；式 4-2 中： l 弯曲件中性层直边长度， mm；A 中性层圆角部分长度， mm；中性层曲率半径， mm；中性层位系数，查表4-1 得 =0.31LZ 弯曲件的展开长度， mm；弯曲中心角， °表 4-1中性层位移系数表10r/tr/tr/tr/t0.10.210.60.261.30.3440.420.20.220.70.281.50.3650.440.30.230.80.320.3860.460.40.2410.322.50.3970.480.50.251.20.3330.4>80.5