模具设计与工艺计算模板.doc

设计说明书摘 要分析了冲压件结构和成形工艺，计算了毛坯尺寸和冲压力。为了提升弯曲件生产效率，设计了集三工序为一体落料弯曲冲孔复合模结构，经过工艺分析、结构设计，论证了其可能性，确保了制品质量。 在模具设计中,为了提升速度和效率,充足利用已经掌握知识和资源。利用曲面设计功效快速求出曲面面积。利用冲模设计手册软件版快速设计冲压模具,并对模具强度进行检验。实践证实,确实提升了设计速度和效率。本模具设计中,因为卸料力较大,采取了组合弹簧力较大优点处理了这一问题。在模具结构中,用顶板做凸模定位元件,因为配合定位距离小,轻易造成凸模折断,所以设计了凹模导向凸模,增强了凸模强度。关键词：；冲孔；弯曲；落料 复合模；模具结构AbstractThe structure and processing property of bellowsoilconservator end cover fortransformers were analyzed. The blank dimensions and pressing force were calculated. The compound die of cut-tandem-punch combined with three procedures is designed in order to improve the production of end cover. The article proves its availability through technological analysis and structural design to guarantee products quality .In mold design, in order to improve pace and efficiency, fully utilize knowledge and resource that has already been grasped. Utilize Pro/E curved surface design function ask , produce area of curved surface fast , utilize the design manual software edition of the trimming die to design and press the mould fast, and the intensity to the mould is examined. Practice has proved , have really improved pace and efficiency designed. In this mold design, because of unload material to be strength relatively heavy, adopt , make up spring loud advantage solve this problem. In the mould structure, make the localization component of the protruding mould with the roof, the distance making a reservation is little because of cooperating, apt to cause protruding rupture of mould, design concave mould pour , to protruding mould , strengthen protruding intensity of mould.Key words: cut；tandem；punch；compound die；die structure 目 录摘 要1Abstract21 绪 论92 模具设计103 模具类型确实定124 冲裁间隙选择145 工艺计算155.1 材料排样及材料利用率计算155.1.1 材料排样选择标准165.1.2 确定板料规格和裁料方法176 计算冲压力187 模具压力中心确实定197.1 模具压力中心确实定198 计算凹凸模刃口尺寸209 冲裁及弯曲部件及零件设计2210 压力设计选择3011 模具经济和技术上分析31结 论32致 谢33参考书目341 绪 论作为一个立即毕业模具工程专业学生来说，年专业知识学习，为以后从事冲压模具设计打下了良好基础。同时在校时了解模具行业发展趋势也是很有必需,它有利于我们把握自己学习方向，不停提升自己专业素养。多年中国经济高速增加。各行各业高速发展，带动了模具市场连续高速发展。模具市场中最大板块是汽车。汽车工业经历了和连续两年“井喷式”发展以后，产量和销售量分别增加14.11%和15.5%，发展仍很快，模具市场中第二大板块是电子及信息产业。该产业今年来一直高速运行，年增加率达20%以上。中国玩具、自行车、微波炉分别占全世界市场份额70%、60%和50%。中国影印机、个人电脑、电视机和空调器分别占全世界市场份额2/3、2/5和1/3。冰箱也已占了20%。这些产品制造业全部是模具大用户。在此形势之下，中国模具工业高速发展是肯定所趋。 伴随中国加入WTO，在机遇和挑战并存中，中国模具工业面临形势是机遇大于挑战。所以，首先是模具进出口高速发展，其次是外资大量涌入中国模具行业。外资大量涌入中国模具行业产生两方面效应。一是外资不仅带来资金，也带来了技术和市场；二是外资企业在市场中处于优势地位，给中国民族工业带来了很大竞争压力。这两方面效应全部促进中国模具工业快速发展，包含模具产品数量、质量、品种和水平。多年来，国家产业政策也一直把模具列为支持产品，把模具工业列为需要扶持行业。正确产业政策产生了正确引导作用，也促进模具工业快速发展和模具市场繁荣昌盛。1.1 中国模具市场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，中国模具产业也迎来了新一轮发展机遇。近几年，中国模具产业总产值保持13%年增加率（据不完全统计，中国模具进口总值达成600多亿，同时，有近200个亿出口），模具产值超出600亿元，模具及模具标准件出口将从现在每十二个月9000多万美元增加到2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%模具需要更换。另外，电子和通讯产品对模具需求也很大，在发达国家往往占到模具市场总量20%之多。 模具服务面很宽广，所以模具品种也十分繁杂。因为用户对产品质量和美观要求，多年来伴随塑料制品和压铸件使用越来越多，塑料模和压铸模产量也十二个月大于十二个月，其在模具总量中百分比也在逐年提升。至四年间，塑料模和压铸模在模具总量中百分比分别提升了约2个和约0.6个百分点。因为高速公路快速发展，橡胶轮胎子午化率不停提升，所以多年来子午线轮胎模具发展很快。广东揭阳和胶东半岛是子午线轮胎模具最为集中地域，部分企业子午线轮胎模具年销售额已超出1亿元，有已超出2亿元，形成了一定规模效应。 模具标准件是模具基础，可缩短生产周期、降低成本和提升质量，所以多年来模具标准件使用覆盖率不停提升，产量也就不停增加。现在，年销售额亿元以上模具标准件生产企业已经有不少，最大已超出10亿元。模具标准件品种也不停增加，质量也深入提升。不过因为生产模具标准件门坎较低，所以小规模私营企业很多，其中有些企业生产条件十分简陋，原材料采购也不把关，过多地在成本和价格上计划盘，致使产品质量下降，既影响模具质量，又对市场造成冲击，在模具市场上发出了部分不协调音符。 质量、周期、价格、服务，是模具销售四大要素。在现在模具市场中，周期越来越关键。模具材料不停涨价，工资不停上升，模具价格总体上却是不涨反降，所以模具生产企业利润空间被压缩。为了生存和发展，多年模具企业愈加重视技术进步和管理改善。这些也全部促进了模具市场健康发展。因为中低级模具竞争加剧，中高级模具市场空间相对较大，所以，不停提升模具产品技术含量，已是很多模具企业共同目标。这么，大型、精密、复杂、长寿命等技术含量高中高级模具发展速度自然也就快于模具行业总体发展速度。从而促进了模具市场产品和技术结构向着合理化方向发展，致使模具市场愈加繁荣。广东省是中国现在模具第一大省，以三资企业为主体广东模具市场，现在约占中国模具产值四成以上。以私营企业为主体浙江省模具生产名列中国第二。江苏和上海，多年来模具生产发展相当快，市场份额正逐年增加。山东、安徽、福建、天津、辽宁多年发展情况也比很好，而西部和中部地域大多数省份，其发展速度就相对慢部分。总起来说，珠江三角洲和长江三角洲是中国模具市场发展最为集中两大地域。中国经济总体上仍保持着高速发展走势，模具关键用户行业发展速度大全部能达成15%以上。所以，中国模具市场增加率也在15%以上，也就是说，中国模具总产值超出600亿元人民币。用一句话来概括中国模具市场近况，那就是“平稳向上，产需两旺”。“十一五”期间（）中国模具市场发展速度可能比“十五”期间慢部分，但估计年平均增加率也会达成两位数，其最大可能是10%12%，这一估计速度应该说是比较保守。在中国模具行业“十一五”计划中，还有多个项目标具体发展目标以下：骨干企业基础实现信息化管理，经过ISO9000等质量管理体系认证；大型、精密、复杂等技术含量高中高级模具百分比从现在约30%提升到40%；国产模具中国市场拥有率现在不足80%，时要达成85%以上；模具出口额时以10亿美元为目标；模具标准件使用覆盖率从现在45%提升到时60%、模具商品化程度从现在45%左右提升到时55%。1.2 模具技术发展趋势1.2.1 模具产品发展将大型化精密化 模具产品成形零件日渐大型化，和因为高效率生产要求一模多腔(如塑封模已达成一模几百腔)使模具日趋大型化。伴随零件微型化，和模具结构发展要求(如多工位级进模工位数增加，其步距精度提升)精密模具精度已由原来5m提升到23m，以后有些模具加工精度公差要求 在1m以下，这就要求发展超精加工。1.2.2 快速经济模具前景十分宽广 现在是多品种、少批量生产时代，到下一个世纪，这种生产方法占工业生产百分比将达75%以上。首先是制品使用周期短，品种更新快，其次制品花样改变频繁，均 要求模具生产周期越快越好。所以，开发快速经济具越来越引发大家重视。比如，研制 多种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等简易模具；中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将深入发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采取计算机控制和机械手操作快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提升。1.2.3 模具标准件应用将日渐广泛 使用模具标准件不仅能缩短模具制造周期，而且能提升模具质量和降低模具制造成本。所以，模具标准件应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提升标准件质量、降低成本；再次是要深入增加标准件规格品种，发展和完善联销网，确保供货快速。1.2.4 在模具设计制造中将全方面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展一个关键里程碑。实践证实，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造发展方向。现在，全方面普及CAD/CAM/CAE技术已基础成熟。因为模具 CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟共性技术，多年来模具CAD/CAM技术硬件和软件价格已降低到中小企业普遍能够接收程度，尤其是微机普及应用，更为广大模具企业普及模具CAD/CAM技术发明了良好条件。伴随微机软件发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术过程中，应抓住机遇，关键扶持国产模具软件开发 和应用。 加大技术培训和技术服务力度。应深入扩大CAE技术应用范围。对于已普及了模具CAD/CAM技术一批以家电行业代表企业来说，应主动做好模具CAD/CAM技术深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDM，CIMS,VR逐步深化和提升。1.2.5 模具高速扫描及数字化系统将发挥更大作用 英国雷尼绍企业模具扫描系统，已在中国200多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望模型所需很多功效，大大缩短研制制造周期。如RENSCAN200快速扫描系统，可快速安装在已经有数控铣床及加工中心上， 用雷尼绍SP2-1扫描测头实现快速数据采集，控制关键是雷尼绍TRACECUT软件，可自动生成多种不一样数控系统加工等程序及不一样格式CAD数据。用于模具制造业“逆向工程”。该企业又推出了CYCLON高速扫描机，这是一台独立工作专门用来扫描设备，不占用加工机床工作时间。其扫描速度最高可达3m/min，大大缩短了模具制造周期，另外，其数据采集速度比RENSCAN200快，定时探针接触力小，所以能够用很细探针，用来扫描细小模具和细微特征表面 ，扩大模具生产品种范围。因为模具扫描系统已在汽车、摩托车、定电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大作用。 1.2.6 模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展 模具表面精加工是模具加工中未能很好处理难题之一。模具表面质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面全部有较大影响，中国现在仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低(约占整个模具制造周期1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了中国模具加工 向更高层次发展。所以，研究抛光自动化、智能化是关键发展趋势。日本已研制了数控 研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光自动化、智能化是关键发展趋势。日本已研制了 数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛光自动化。另外，因为模具型腔形状复杂，任何 一个研磨抛光方法全部有一定不足。应注意发展特种研磨和抛光、如挤压衍磨、电化学抛光、超声抛光和复合抛光工艺和装备，以提升模具表面质量。 1.2.7 模具自动加工系统研制和发展 伴随多种新技术快速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是中国长远发展目标。模具自动加工系统应有以下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整机具、刀具数控库；有完整数控柔性同时系统；有质量监测控制系统。 2 模具设计1.1工件工艺性分析如右图1所表示：工件为有凸缘形零件，且有一个孔。故可得悉此工件为：落料弯曲冲孔所得，其加工工艺过程为：落料冲孔弯曲,各尺寸关系图1所表示，由图可知该零件需要两次加工成型，即:落料、冲孔，弯曲两套模具可确保零件制造。图112落料冲切模设计设计关键点设计确定落料冲切结构时为充足确保制件质量及尺寸精度，应注意以下几点1） 落料应计算正确，且在模具结构上要留有安全余量，方便工件稍高时仍能适应。2） 凸模上必需设有出气孔，并注意出气孔不能被工件包住而失去作用。3） 有凸缘弯曲件高度取决胜于上模行程，模具中要设计有限程器，方便于模具调整。4） 对称工件模架要显著不对称，以预防上、下模位置装错，非旋转工件凸、凹模装配位置必需正确可行，发防松动后发生旋转，偏移而影响工件质量，甚至损坏模具。5） 对于形状复杂，需经过数次弯曲零件，需先做弯曲模，经试压确定适宜毛坯形状和尺寸后再做落料模，并在弯曲模上按已定形毛坯，设计安装定位装置。6） 弹性压料设备必需有限位器，预防压料力过大。7） 模具结构及材料要和制件批量相适应。8） 模架和模具零件，要尽是使用标准化。9） 放入和取出工件，必需方便安全。10） 该零件材料为薄钢片D21，钢板厚度2mm，含有良好冲裁性能。零件形状简单，对称，是由圆弧和直线组成。11） 对于冲三个小孔，冲复杂外形曲线，根据冲压手册通常冲孔模对该材料（钢400MPa）能够冲压最小孔径为dt=0.5mm，所以小孔符合工艺要求。最小孔边距为b=3.5mmt，所以符合孔边距工艺要求，以上分析均符合冲裁工艺要求。12） 由表 1、2 查出冲裁件内外所能达成经济精度为IT11，孔中心和边缘距离尺寸公差为0.6，对于孔心距公差为0.1，将以上精度和零件简图中所标注尺寸公差相比较，可认为该零件精度要求能够在冲裁加工中得到确保，其它尺寸标准、生产批量等情况，也均符合冲裁工艺要求，故决定采取冲孔落料复合冲裁模进行加工，且一次成形。13）14） 表1 冲裁件内外形所能达成经济精度 基础尺寸/mm材料厚度t/mm3366101018185001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1115） 表2 孔中心和边缘距离尺寸公差材料厚度t孔中心和边缘距离尺寸505012012022022036020.50.60.70.8240.60.70.81.013、落料凸模和凹模间隙弯曲模间隙是指单面间隙，间隙大小对弯曲力，弯曲件质量，弯曲模寿命全部有影响，若c值大小，凸缘区变厚材料经过间隙时，校正和变形阻力增加，和模具表面间摩擦，磨损严重，使弯曲力增加，需件变薄严重，甚至拉破，模具寿命降低。间隙小时得到零件侧壁平直而光滑，质量很好，精度较高。间隙过大时，对毛坯校直和挤压作用减小，弯曲力降低，模具寿命提升，但零件质量变差，冲出零件侧壁不直。所以弯曲模间隙值也应适宜，确定c时要考虑压边情况，弯曲次数和工件精度高。其标准是：即要考虑材料本身公差，又要考虑板料增厚现象，间隙通常全部比毛坯厚度略大部分。不用压边圈时，考虑到起皱可能性取间隙值为：C=（11.1）tmax有压边圈时，间隙数值也可按表4.6.3取值（冲压工艺和模具设计），此工件弯曲间隙可取，C=1.1t=1.1mm1.4、落料凸模，凹模尺寸及公差工件尺寸精度由末次弯曲凸、凹模尺寸及公差决定，所以除最终一道弯曲模尺寸公差需要考虑外，首次及中间各道次模具尺寸公差和弯曲半成品尺寸公差没有必需做严格限制。这是模具尺寸只取等于毛坯过渡尺寸即可。此工件内形尺寸公差有要求，故以凸模为基准，先定凸模尺寸考虑到凸模基础不磨损，（其尺寸关系图3所表示）和工件回弹情况，凸模开始尺寸不要取得过大。其值为：Dp=（d+0.4）-p凸模尺寸为：Dd=（d+0.4+2C）+ d凸、凹模制造公差p和d可依据工件公差来选定。工件公差为TT13级以上时p和d可按TT68级取，工件公差在IT14级以下时，则p和d可按IT10级取：Dp=（20+0.40.2）0-0.021=20.080-0.021mmDd=（d+0.4+2c）0+d =（20+0.40.2+21.1）0+d=22.280+0.021mm弯曲凹凸模设计以下：1.5、凹模圆角半径rd弯曲时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动引发磨檫阻力，所以rd大小对拉伸工件影响很大。关键有以下影响：1）拉伸力大小；2）拉伸件质量；3）拉伸模寿命。rd小时材料对凹模压力增加，磨檫力增大，磨损加剧，使磨具寿命降低。所以rd值即不能太大，也不能太小。在生产上通常应尽可能避免采取过小圆角半径，在确保工件质量前提下尽可能取大值，以满足模具寿命要求。通常可按经验公式计算：rd=式中D为毛坯直径或上道工序弯曲件直径；d为本道弯曲后直径rd应大于或等于2t，若其值小于2t，通常极难拉出，只能靠弯曲后整形得到所需零件，故可取rd=2.5mm1.6、凸模圆角半径rp凸模圆角半径对弯曲工序影响没有凹模圆角半径大，但其值也必需合格，通常首次弯曲时凸模圆角半径为rp=（0.71.0）rd这里取rp =1.0rd=2.5mm凹模设计以下:1.7冲裁工艺及冲裁模具设计1、凸模和凹模刃口尺寸计算冲裁件尺寸精度关键决定于模具刃口尺寸精度。模具合理间隙也要靠模具刃口尺寸制造精度来确保。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模关键任务之一。从生产实践可发觉：因为凸凹模之间存在间隙，使落下料或伸出孔却带有锥度，且落料件大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件小端尺寸等于凸模尺寸；在测量于使用中，落料件以大端尺寸为基准，冲孔件以小端尺寸为基准。2、凸、凹模刃口尺寸计算方法因为加工模具方法不一样，凸模和凹模刃口部分尺寸计算公式和制造公差标注也不一样，刃口尺寸计算方法可分为以下两种情况：凹模和凸模分开加工，凸模和凹模配合加工，以后工件结构上分析，选择凸模和凹模分开加工制造方法：采取这种方法，凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差（凸模p、凹模d），适适用于圆形或简单形状制件。为了确保初始间隙值小于最大合理间隙2Cmax，必需满足下列条件：或取： 也就是说，新制造模具应该是，不然制造模具部隙已超出许可变动范围2Cmin2Cmax,影响模具使作寿命。下面对落料和冲孔两咱情况分别进行讨论。1） 落料高工件尺寸为D-0，依据计算标准，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，凹模基础尺寸靠近或等于制件轮廓最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以确保最小合理间隙值2Cmin。名部分分配位置图5（a）所表示。其计算公式以下（3） (4)代入数据得校核；由此可知，只有缩小、，提升制造精度，才确保间隙在合理范围内，此时可取、，放得：2）冲孔设冲孔尺寸为，根居以上标准，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基础尺寸靠近或等于工件孔最大极限尺寸，再增大凹模尺寸，凸模制造偏差为负偏差，凹模取正偏差，名部分分配位置图5.b所表示，其计算公式以下：冲孔设计部分以下所表示：3)凹模洞类形常见凹模洞口类形图6所表示： 图 6其中图a、b、c为直筒式刃凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂精密制件。但因废料（或制件聚集而增大了推件力和凹模胀裂力，给凸、凹模强度全部带来了不利影响。通常复合模上出件冲裁模用图a、c型，下出件冲裁模用图b或图a型，图d、e型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大（如300时，刃磨0.1mm时，其尺寸增大0.0017mm凹模锥角，后角和洞高度h，均随制件材料厚度增加而增大，通常取15302030 h=4-10mm总而言之及其对工件孔分析，选择B型凹模洞口，取h=6mm204）凹模外形尺寸凹模外形通常有矩形和圆形两种。凹模外形尺寸应确保凹模有足够强度，刚度和修磨量，凹模外形尺寸通常是依据被冲材料本设计为冲压模具设计论文前部分,需要完整论文请联络作者:QQ