目录 第1章绪论……………………………………………………………….….…..…1 1.1.1国内模具的现状………………………………………………………………1 1.1.2国内模具的发展趋势…………………………………………………………2 1.2国外模具的现状和发展趋势……………………………………………….…3 1.3支架弯曲模具设计与制造方面………………………………………….…….4 1.3.1支架弯曲模具设计的设计思路………………………………………….……4 1.3.2支架弯曲模具设计的进度………………………………………………….…5 第2章Z型冲压弯曲工艺的分析……………………………………………………7 2.1工件工艺分析………………………………………………………...……….7 2.1.1零件图分析……………………………………………………………….….7 2.1.2冲压模具的特点………………………………………………………..……7 2.1.3冲压经济性和先进性分析…………………………………………………10 2.2制件的工艺计算和工艺方案………………………………………………..10 2.2.1工艺方案的确定……………………………………………………………..10 2.2.2计算毛坯尺寸……………………………………………………………....10 2.2.3弯曲件的工序安排…………………………………………………………11 2.3工序设计与工艺计算………………………………………………………..11 2.4压力中心、及压力机的选用………………………………………………..12 2.4.1冲裁力的计算……………………………………………………………....12 2.4.2弯曲力的计算………………………………………………………………...12 2.4.3冲两个φ8孔工序的计算……………………………………………………12 第3章模具的结构设计……………………………………………………………13 3.1模具工作部分的计算…………………………………………………………13 3.1.1落料刃口尺寸计算…………………………………………………………...13 3.1.2冲孔刃口尺寸计算…………………………………………………………...14 3.1.3弯曲部分尺寸计算…………………………………………………………...15 3.2模具主要零件及结构设计……………………………………………………16 3.2.1冲孔落料复合模的结构设计……………………………………………..….16 3.2.1.1落料凹模……………………………………………………………..…….16 3.2.1.2冲孔凸模……………………………………………………………..…….17 3.2.1.3模柄…………………………………………………………………..…….18 3.3导柱、导套………………………………………………………………..……19 3.4其他零件…………………………………………………………………..……19 3.5模具总装图………………………………………………………………..…….22 参考文献……………………………………………………………………………..30 第1章绪论 近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具设计与制造水平有了较大提高，大型、精密、复杂高效和长寿命模具的需求量大幅度增加，模具质量、模具寿命明显提高，模具交货期较前缩短，模具CAD/CAM技术也得到了相当广泛的应用。 1.1国内模具的现状和发展趋势 1.1.1国内模具的现状 冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电和通信等行业零部件的成形。由于冲压工艺具有生产率高，能成形复杂零件，适合大批量生产等优点，在某些领域已经取代机械加工，并正逐步扩大其应用范围。据国际生产技术协会预测到本世纪中，机械零部件中60粗加工，80精加工要由模具来完成。因此冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。 经调查，全国模具行业从业人员的岗位分布情况大致如下：从事模具设计，模具工艺过程实施，产品质量检验和监督工作的人员占总数的42其次是具体生产设备的操作，模具的制造、调试和维修，从事这类工作的是智能型操作人员，占总数的26三是从事生产组织，技术指导和技术管理工作的人员，占总数的14四是从事模具营销工作和售后技术服务的人员，占总数的9五是个体、行政管理人员，占总数的9 从20世纪80年代初开始，工业发达国家的模具工业，已从机床工业中分离出来，并发展成为一个独立的工业部门，而且其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，中国的模具工业发展十分迅速；近年来，一直以每年15右的增长速度快速发展。目前，中国约有17000多个模具制造厂点，从业人数60多万；2001年中国模具工业总产值达320亿元人民币，中国模具工业的技术水平取得了长足的进步。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越多且越来越高的要求巨大的市场需求推动着中国模具工业更快地发展。2001年中国大陆制造业对模具的市场需求量约为430亿元人民币；今后几年仍将以每年10上的速度增长。对于大型、精密、复杂高效和长寿命模具需求的增长将远超过每年10增幅。 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。 冲压技术的发展主要反映在以下5个方面： （1）模具的计算机辅助能力设计和辅助制造技术 采用该技术，模具设计和制造效率一般可提高2-3倍，模具生产周期可缩短1/2-1/3。目前，已达到CAD/CAM一体化，模具图纸只是作为检验模具之用。 （2）工艺分析中的板料成形模拟仿真技术（冲压CAE） （3）快速模具制造技术的发展 将快速成形（RPM）技术与各种常规的铸造、粉末烧结工艺相结合而发展起来的快速模具制造技术以及低熔点合金模具，树脂模具都可用于冷冲压成形。 （4）采用冲压新工艺 精密冲裁、液压成形、冲压焊接复合工艺等特种冲压工艺的采用，使冲压工艺的应用范围进一步扩大，冲压制件的质量和效率大大提高，从而使生产成本进一步降低。 （5）冷冲压生产的机械化和自动化 为了满足大批量生产的需要，冲压设备已由单工位的低速压力机发展到多工位的高速压力机；在高速压力机上采用多工位的级进模进行冲压加工，使冷冲压生产达到高度自动化；汽车覆盖件可采用自动送料、自动取件、自动传送的流水线生产。 1.3支架弯曲模具设计与制造方面 1.3.1支架弯曲模具设计的设计思路 该支架中间有两个直径为φ6的孔，两端各有一个直径为φ8的孔，加工该制件需要三个工序，冲孔、落料和弯曲。冲孔和落料是使板料分离的工序，是冲压的基本工序之一，它可以直接冲出成品零件也可以作为弯曲、拉深和挤压等其他工序的坯料，还可以在已成形的工件上进行再加工。弯曲也是冲压基本工序之一，它是将板料、管材或棒料等按设计要求弯成一定角度和一定曲率，形成所需形状的冲压工序。一般情况下，弯曲件的尺寸精度应在IT13级以下，角度公差应大于15，否则应增加整形工序。 只有加强弯曲变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定弯曲工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决弯曲变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。 四角弯曲件是最典型的弯曲件。它可以一次弯曲成形，也可以分两次弯曲成形。由于弯曲过程中工件受回弹力较大，可以先进行预弯。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据弯曲凸模与弯曲凹模工作配合长度决定．设计时可能高度出现误差，应当边试模边修改高度。 因此，冲压该工件的工艺方案可能有以下几种。 方案一：落料与冲两个φ6孔复合，弯曲外部两角并使中间两角预弯45，弯曲中间两角，冲两个φ8孔。 方案二：落料与冲两个φ6孔复合（同方案一），弯曲外部两角，压弯中间两角，冲两个φ8孔。 方案三：落料与冲两个φ6孔复合（同方案一），压弯四个角，冲两个φ8孔。 方案四：全部工序采用带料级进冲压。 比较上述各方案可以看出： 方案一的优点是：模具结构简单、寿命长、制造周期短、投产快；零件的回弹容易控制、尺寸和形状准确、表面质量高。缺点是：工序分散，需用模具、压力机和操作人员较多，劳动量较大。 方案二与方案一相比，零件的回弹难以控制，尺寸和形状不精确，且同样存在工序分散，劳动量大，占用设备多的缺点。 方案三的工序比较集中，占用设备和人员少，但模具寿命低，零件表面有划伤，厚度有变薄，回弹不易控制，尺寸和形状不够正确。 方案四的特点是采用工序高度集中的连续模完成方案一中分散的各工序。其生产率很高，但模具结构复杂，安装、调试、维修比较困难，制造周期长。 考虑到零件的精度要求较高，生产批量不大，故采用第一种方案。 2.2.2计算毛坯尺寸 工件的弯曲半径r>0.5t，故坯料展开长度公式为 L= l1 l2 l3 l4 l5 π/2×（r1 r2 r3 r4 ） π/2×（x1 x2 x3 x4 ）t 查手册表3.4.1，当r/t=1.3时，x=0.34，则坯料展开长度为 L=2×（20 4 11） π/2×4×4 π/2×0.34×4×3=126.64mm 2.2.3确定各工序模具种类及形式 所选用的冲模有：落料弯曲复合模，冲孔模。其结构形式如图2-2所示。 2.3工序设计与工艺计算 弯曲件毛坯宽度为36mm，展开长度为126.64mm，考虑到操作方便，排样采用单排。取其搭边数值：条料两边a=2.8mm，进距方向a1=2.5mm，于是有 进距h=D a1=36 2.5=38.5mm 条料宽度b=L 2a=126.64 2×2.8=132.24mm 板料规格拟选用3mm×600mm×2000mm（钢板） 若用纵裁：裁板条数
n1=B/b=600/132.24=4条余71mm 每条个数
n2=A- a1 /h=2000-2.5/38.5=51条余34mm 每板总个数
n =
n1×
n2 =204 材料利用率=
nBL/AB×100=204×36×126.64/2000×600×10077.5若用横裁：裁板条数
n1=A/b=2000/132.24=15条余16mm 每条个数
n2=B- a1 /h=600-2.5/38.5=15个余20mm 每板总个数
n =
n1×
n2 =225 材料利用率=
nBL/AB×100 =225×36×126.64/20×600=85.4由此可见，横裁有较高的材料利用率，采用横裁。 2.4压力、压力中心计算及压力机的选用 因为本制件是轴对称零件，所以不用计算压力中心。