u形卡槽的冲压工艺及模具设计(编辑修改稿)

u形卡槽的冲压工艺及模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

30 弯曲力的计算 30 冲压设 备的选择 30 翻边模刃口尺寸计算 30 弯曲模的设计 31 弯曲模结构的设计 31 弯曲模主要零件的设计 32 7 结 论 36 谢 辞 37 参考文献 38 山东建筑大学毕业设计说明书 IV 摘 要 本课题 所设计的 零件 是 较为典型的 U 型弯曲件。 工件 一侧有 一个直径为 的小圆孔 和 翻边， 另 一侧有三个孔 ，且 在 U 型卡槽底部有 三道 褶边。 通过对零件各部分进行计算分析后最终确定加工工序。 经 计算得翻边可以 一次成型 ，工件整个成型 过程所涉及的工序有：落料、冲孔、冲小孔、翻边、弯曲五步。 在对零件进行工艺分析后， 确定最终工艺方案为：落料冲孔复合，冲小孔、翻边、弯曲顺次进行。 在确定工艺方案的基础上对主要模具进行设计，分析工件成型过程，并画出模具装配图及零件图。 在本次设计中主要对落料复合模以及冲小孔模、翻边模、弯曲模进行设计。 关键词： 落料冲孔；冲小孔；翻边； 弯曲 山东建筑大学毕业设计说明书 V Punching Process Analyzed and Die Design of the U Shape Groove ABSTRACT Typical bended workpiece of U shape with three folds was designed in this graduation project. Two hoes are flanged on one side with a mm hole. There are three holes on the other side. The process was determined by calculating and analyzing. Flanging can be shaped by one step after calculating. Five steps as blanking, punching, punching a small hole, flanging and bending were included. Analyzed the technics of parts, the final process was determined as four steps: blankingpunching pound, punching a small hole, flanging and bending. Besides, the main dies were designed, the process was analyzed, and the die assembly and workpiece pictures were drawed. In this graduation project, blankingpunching pound die, punching a small hole die, flanging die and flanging die were designed. Key words: blankingpunching pound。 punching a small hole。 flanging。 bending 山东建筑大学毕业设计说明书 1 １前 言 模具加工及金属薄板冲压加工的特点及优势 随着汽车工业的快速发 展，服务于汽车生产的模具近年来也快速发展 [1]。 服务于汽车生产的模具和塑料模具使用量最大的两大类。 此外，还 有铸造模具、锻造模具、橡胶模具、粉末冶金模具及拉丝模具和无机材料成型模具等。 在汽车工业十分发达的国家，为汽车服务的模具往往要占到全部模具生产量的 40%以上。 经过多年发展，我国目前为汽车服务的模具约已占到了全部模具产量的 1/3 左右 [2]。 在这些模具中，冲压模具在模具行业和汽车覆盖件模具，直接关系到汽车车型，因此其地位尤为重要。 要生产出大量的各式各样的汽车，先进技术装备必不可少，而模具就是汽车先进技术装备中的重要装备。 “现代工业，模具先行 ”、 “没有高水平的模具，就没有高水平的产品 ”，这已成为人们的共识。 不管是汽 车还是模具，虽然近年来发展迅速，我国已成为生产大国，但离生产强国的距离还很远。 然而，要成为制造业强国，要成为汽车、模具等的制造强国是我们的目标。 为了向汽车行业提供更为先进的技术装备，必须不断提高汽车冲压模具的冲压模具的水平与能力。 金属薄板冲压成形是现代工业生产中一种非常重要的制造技术 [3]， 金属薄板及其制品在冲压成形过程中所表现出的成形性能或成形性 ， 是横跨薄板冶金制造和冲压成形生产两大行业之间的交叉性工程技术 ， 即冲压成形性能及其应用。 冲压加工是靠冲压设备和模具实现对板料毛坯的塑性加工过程。 冲压加工具有许 多十分明显的优点，它利用冲压设备与冲模的简单的运动完成相当复杂形状零件的制造过程，而且并不需要操作工人的过多参与，所以冲压加工的生产效率很高，产品质量稳定，一般情况下，冲压加工的生产效率为每分钟数十件。 又由于冲压加工的操作十分简单，为操作过程的机械化与自动化提供了十分有利的条件。 因此，对某些工艺成熟的冲压件，生产效率可达每分钟数百件，甚至超过一千件以上。 冲压加工用的原材料多为冷轧板料和冷轧带材 [4]。 原材料的良好表面质量使用大量生产方式、高效而廉价的方法获得的。 在冲压加工中这些良好的表面质量又不容 易遭到破坏，所以冲压件的表面质量又不致遭到破 坏，所以冲压件的表面质量好，而成本都很低廉。 这个特点，在汽车 支撑件 件的生产上表现得十分明显 [5]。 山东建筑大学毕业设计说明书 2 利用冲压加工方法，可以制造形状十分复杂的零件，能够把强度好、刚度大、重量轻等相互矛盾的特点融为一体，形成十分合理的结构形式。 冲压加工时，一般不需要对毛坯加热，而且也不像切削加工那样把一部分金属切成切屑，造成原材料的损耗，所以它是一种节约能源和资源的具有环保意义的加工方法。 冲压产品的质量与尺寸精度都是由冲模保证的 [6]，基本上不受操作人员的素质与其他偶然因素 的影响，所以冲压产品的质量管理简单，也容易实现自动化与智能化生产。 冲压件的尺寸精度与表面质量好，通常都不需要后续的加工而直接装配或作为成品零件直接使用。 冲压加工是一种高生产率的加工方法的，如汽车车身等大型零件每分钟可生产几件，而小零高速冲压则每分钟可生产千件以上。 由于冲压加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷状态下加工，因此较易实现机械化和自动化，比较适合配置机器人而实现无人化生产 [7]。 冲压加工的材料利用率较高，一般可达 70%～ 85%，冲压加工的能耗也较低，由于冲压生产具有节材、节能和高生产率等特点，所以 冲压件呈批量生产时，其成本比较低，经济效益高 [8]。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。 冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。 由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。 热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法 [9]，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由 带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。 生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件 [5]。 由于冲压加工方法具有前述的许多优点，现在他已经成为金属加工中的一种非常重要的制造方法。 课题讨论及难点分析 本课题所要设计的 U 型卡槽 （其三为造型图如图 所示） ，它 是凸包定位且焊接组合在车架的电气元件支架类类零件， 材料 Q215 钢，厚度 为 1mm，年生产量 5 万件，首先它是薄板类零件，形状较为复杂，零件又需要翻边，且生产批量较大，山东建筑大学毕业设计说明书 3 这些都是用冲压加工较容易实现而其他加工方法所不具备的，所以用冲压 方法来加工该零件是非常理想的。 针对这个零件，分别要经过落料、冲孔、冲小孔、翻边、折弯、 U 形弯曲等几个工序才能完成。 在设计每套模具的时候又有很多难点和需要注意的问题。 例如在冲 ，凸模的强度是否可以达到要求，是不是需要安装一个凸模保护套，还有在翻边的过程中边缘是否会发生破裂，再比如若翻边完成后，弯曲时如何固定板料。 这些都是在设计时急需解决的问题。 图 U 型卡槽示意 图 课题总体设计思路 （ 1）分析冲压件的工艺性 山东建筑大学毕业设计说明书 4 根据设计题目的要求，分析冲压件成型的结构工艺性，分析冲压件的 形状特点、尺寸、大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。 （ 2）制定冲压件工艺方案 在分析了冲压件的工艺性后，通常可以列出几种不同的冲压工艺方案（包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式），从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于具体生产条件的最经济合理的工艺方案。 （ 3）确定毛坯形状、尺寸和下料方式 在最经济的原则下，决定毛坯的形状、尺寸和下料方式，确定材料的消耗量。 （ 4）确定冲模类型及结构形式 根 据所确定的工艺方案和冲压件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件、操作方便及安全的要求，以及利用现有通用机械化、自动化装置的可能，选定冲模类型及结构形式，绘制模具结构草图。 （ 5）进行必要的工艺计算 ① 计算毛坯尺寸，以便在最经济的原则下进行排样和合理使用材料。 ② 计算冲压力（冲裁力、弯曲力、卸料力、推件力等）以便选择压力机。 ③ 计算模具压力中心，防止模具因受偏心负荷作用影响模具寿命和精度。 ④ 计算模具各主要零件（凹模、凸模、凸模固定板、垫板）的外形尺寸，以及卸料弹簧的自由高度等。 ⑤ 确定凸、凹模的间隙 ，计算凸、凹模工作部分尺寸 [9]。 （ 6）选择压力机 压力机的选择是模具设计的一项重要内容，设计模具时必须把所选的压力机的类型、型号、规格确定下来。 压力机的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况。 （ 7）绘制模具总图和非标准零件图 山东建筑大学毕业设计说明书 5 2 工艺分析及工艺方案确定 工件的零件图 U 型卡槽的零件图如图 图 U 型卡槽零件图 工艺分析 本课题所要设计的 U 型卡槽，是凸包定位且焊接组合在车架的电气元件支架类类零件，该零件属隐蔽件，外观上要求不高，只需平整。 材料 Q215 钢，厚度为 1mm，年生产 量 5 万件。 此零件属于较为典型的 U 型弯曲件，其两侧都有孔，其中一侧有翻边，且有一个直径为 的小圆孔，另外在 U 型卡槽底部有三道90186。 的褶边。 根据零件的形状，需要分别经过落料、冲孔、 冲小孔、翻边、折弯、山东建筑大学毕业设计说明书 6 U 形弯曲等几个工序才能完成。 如果翻边无法成型出零件的形状，就需要先拉深再翻边。 现首先 对翻边部分进行计算，确定能否一次成形，然后对零件中 工艺分析，最后对弯曲部分进行工艺讨论。 另外，零件图中的尺寸公差为未注公差，在处理这类零件时 按 IT14 级要求 [10]。 翻边高度计算 （ 1）核算能否 采用一次翻边达到零件要求的高度 查表（ 61） [11]取极限翻边系数 Kmin= 求最大翻边高度 [11]: Hmax=(1Kmin)++ （ ） =9()+1+。