侧弯支座冲压模具及工艺设计_机械课程设计毕业论文(编辑修改稿)

侧弯支座冲压模具及工艺设计_机械课程设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

本规律、各种冲压工艺的 变形理论、失稳理论与极限变形程度等；应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压工艺方案，使塑侧弯支座冲压模具及工艺设计 4 性变形理论逐步起到对生产过程的直接指导作用。 制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料所替代。 随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。 （ 3）在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计和制造系统（ CAD/CAM），发展高精度、高寿命模具和简易模具（软模、低熔点金模具等）制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。 （ 4）推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统（ FMS）、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。 （ 5）精冲与半精冲、液压成形、旋压成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形、超塑成形等技术得到不断发展和应用，某些传统的冲压加工方法将被它们所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济。 选题的意义 冲压工艺及模具设计在制造行业中占有十分重要的地位，在机械、电子、汽车、航空以及轻工业等领域有广泛的应用。 由于冲压加工具有生产率高、生产成本低、操作简单、适合大批量生产等优点，在制造业中有着广阔的发展前景，因而需要大量的工程技术人员去从事和研究冲压工艺和模具设计方面的内容。 国外发达国家对冲压加工技术的应用、研究和开发都比较重视，我国也非常重视冲压技术人才的培养 [7]。 通过对所给零件的冲压模具设计，可以促进我们专业知识的巩固，增长见识，拓宽知识面，巩固和加强机械制图、机械设计、冲压模具设计与制造等专业理论知识 在实际生产中的应用，培养我们综合运用所学过的知识分析、解决实际工程问题的能力，为今后的学习和工作积累经验，奠定良好的基础。 侧弯支座冲压模具及工艺设计 5 2 工艺分析、排样设计及方案对比确定 冲裁工艺设计主要包括冲裁件的工艺分析和冲裁工艺方案的确定两方面的内容。 良好的工艺性和合理的工艺方案，可以用最小的材料消耗，最少的工序数量和工时，稳定地获得符合要求的优质产品，并使模具结 构简单，寿命高，因而可以减少劳动量和冲裁成本。 本次设计工件图如 图 21，零件三维图如图 22： 图 21 零件图 图 22 零件三维图 侧弯支座冲压模具及工艺设计 6 冲裁件工艺 性分析 冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，在冲裁加工中的难易程度。 一般情况下，对冲裁工艺性影响最大的是制件的结构形状、精度要求、行为公差及技术要求等。 冲裁件的工艺性合理与否，影响到冲裁件的质量、模具寿命、材料消耗、生产效率等。 分析工件的技术要求 （ 1） 加工表面的尺寸精度及尺寸 基准 工 件中对标有尺寸精度的尺寸按照零件图的精度进行设计，对其他未标尺寸 按一般精度设计，即按国标对非圆形工件精度等级取 IT14 级设计，对圆形工件精度等级取 IT10级设计。 冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模 时的定位基准重合，以避免产生基准不重合误差。 孔位尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的面或线上，切不要与参加变形的 部分联系起来。 （ 2） 主要加工表面的形位公差精度 通过分析零件图，零件的主要形位公差精度未标注，形位公差精度按一般的精度要求处理即可满足工艺要求。 （ 3） 表面质量要求 工件未标有表面质量精度要求，按照一般要求处理即可满足工艺要求，即表面粗糙度 Ra=。 零件材料的选用 工件材料为 2A12M，即 硬铝。 硬铝（含 — ％ Cu、 — ％ Mg、 — %Mn、少量的硅，其余是铝），有良好的机械性能、强度大又便于加工，而且密度小，可作轻型结构材料。 一般的硬铝中，镁不超过 2%。 锰可提高强度和耐蚀性，但一般限制锰小于 1%，加入少量的钛可细化晶粒，铁与硅均限制在小于 %，并希望铁硅比值大于等于一。 硬铝的缺点主要有： （ 1） 耐蚀性不良，因此不得不在硬铝板材表面用轧制方法包一层工业纯铝（纯铝厚度占板材厚度 35%）成为包铝硬铝。 有包铝层时强度有所下降。 （ 2） 固溶处理温度范围窄，小于此温度不能发挥最大强化效果，而超出上限温度，又有产生晶界 “ 过 ” 的可能 使晶粒聚集受到破坏。 （ 3） 焊接裂纹倾向大，用熔焊法有困难。 零件的结构工艺性分析 侧弯支座冲压模具及工艺设计 7 此零件为侧弯支座，材料为 2A12M，厚度为 mm1 ，生产批量为 100 万件。 对制件技术要求是表面不得有划痕，无毛刺等，而 2A12M 材料表面容易划痕，因此要求冲件间隙合理，工作面表面粗糙度值要小。 采用级进模生产 ，选用连续弯曲方式，以适应大批量生产的需求。 零件结构对称，形状不复杂， 但成形工艺复杂，包括冲裁和多次弯曲，但 没有违反冲裁的工艺性原则，零件能满足冲压工艺要求，可以进行下一步的 设计。 冲裁件的形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料。 矩形孔两端宜用原弧连接，以利于模具加工。 冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角，严禁尖角。 除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具寿命。 冲孔件上孔和孔、孔与边缘之间的距离不能过小 ，以避免工件变形、模壁过薄或因材料易被拉入凹模而影响模具寿命。 冲裁工艺方案的对比及确定 冲裁工序的组合 冲裁工序按工序的组合程度可分为单工 序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。 复合冲裁是在压力机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序排列成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，在模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序，除最初几个冲程外，每次冲程都可完成一个冲裁件。 冲裁组合方式的选择由以下几个方面来综合考虑 ： （ 1） 生产批量 模具费用在制件成本中占很大比例，因此生产批量在很大程度上决定所用模具结构。 一般说来，新产品试制与小批量生产，模具结构简单，力求制造快，成本低，采用单工序冲裁，对于中批和大 批量生产，模具结构力求完善，要求效率高、寿命长，采用复合冲裁或级进冲裁。 （ 2） 冲裁件尺寸精度 复合冲裁所得的工件公差等级高，内、外形同轴度一般可达177。 ~,因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整，不翘曲。 级进冲裁所得的工件的尺寸公差等级较复合冲裁低，工件有拱弯、不够平整。 单工序冲裁的工件精度最底。 （ 3） 对工件尺寸、形状的适应性 复合冲裁可用于各种尺寸的工件。 材料厚度一般在 3mm以下。 但工件上孔与孔间和孔与边缘之间的距离不能过小。 孔边距小于最小合理值时。 若采用复合冲裁，则该部位的凸凹模的壁厚因小于最小极限值，易因强度不足而破裂。 此时也不宜采用单工序冲裁，因孔边距过小，落料后冲孔时，这些部位会发生外侧弯支座冲压模具及工艺设计 8 胀和歪扭变形，得不到合格的产品，这时宜采用级进冲裁，这样可避免这些缺陷。 级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小的异形零件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁要大。 但级进冲裁受压力机台面尺寸与工序数的限制，冲裁工件一般为中、小型件。 为提高生产效率和材料利用率常采用多排冲压。 级进冲裁时广泛采用多排冲压，但复合冲裁则很少使用。 （ 4） 模具制造、安装调整和成本 对复杂形状的工件， 采用复合冲裁与采用连续冲裁相比，模具制造，安装调整较易，成本较底。 尺寸中等的工件，由于制造多副单工序比复合模昂贵、也宜采用复合冲裁。 对简单形状、精度要求不高的零件，采用级进冲裁，模具结构较之复合模简单，易于制造。 （ 5） 操作方便与安全 复合冲裁工件不能漏下，出件或清除废料较困难，工作安全性较差， 级进模冲裁时操作者不必将手伸入模具的危险区域。 对大量生产，还采用自动 送料机构，模具内装有安全检测装置。 冲裁顺序的安排 级进冲裁和多工序冲裁的工序顺序安排可参考以下原则： （ 1） 级进冲裁的顺序安排 先冲孔（缺口或工件的结构废料），最后落料或切断，将工件与调料分离。 首先冲出的孔一般作后续工序定位用。 若定位要求较高，则要冲出专供定位用的工艺孔。 （ 2） 多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排 先落料使毛坯与条料分离，然后以外轮廓定位进行其他冲裁。 后续各冲裁工序的定位基准要一致，以避免定位误差和尺寸链换算。 冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔，后冲小孔。 工艺方案的比较 根据以上情况，结合工件的外形尺寸和形状，确定工件包括落料、冲孔 、弯曲等 工序，可以有以下三种工艺方案： 方案一：采 用单工序模生产。 单工序模结构简单，制作周期短，制作成本低廉；但生产效率低，冲出的制件精度不高，且工人劳动强度大，不适合大批量的生产。 方案二：采用复合模生产。 复合模结构紧凑，冲出的制件精度较高，适合大批量生产，特别是孔与制件外形的同心度容易保证。 但模具结构复杂，模具制造较困难，制造成本高，制造周期长等。 方案三：采用级进模生产。 在一副级进模上可对形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深成形等工序，故生产率高，便于实现机械化和自动化，适于大批量生产。 由于采用条料（或带料）进行连续冲压，所以操作方便安全。 级进模 的主要缺点是结构复杂，制造精度高，周期较长，成本高。 若采用方案一，需 五 副模具才能完成，一副冲 外形 ，一副 冲孔 ， 三 副 弯曲。 生产效侧弯支座冲压模具及工艺设计 9 率低，生产过程复杂，浪费了人力、物力、财力，从经济性的角度考虑，难以满足工件要求的大批量生产的生产要求。 若采用方案二， 由于有 3次弯曲，需三副以上模具才可完成。 根据复合模的特点，制件的精度和批量都能满足，但用 三 副 以上 模具，使生产效率大大下降，且提高了生产成本。 若采用方案三，只需一副模具即可成型，能满足生产所需的精度和批量，操作安全方便，且生产效率高。 虽然级进模结构复杂、周期长、成本 高，但只需一副模具，总的周期和成本也比单工序模和复合模低。 通过上述三种方案的分析比较，冲压方法采用方案三为佳，即采用级进模生产。 由于工件的 弯曲较 多，在级进模的结构设计和加工制造上都有一定的困难，且级进模是单件生产，试模失败后很难修改，因此要精心设计，各种问题都应该考虑周全。 冲裁件排样设计 排样方法 根据材料的利用情况，排样的方法分三种： （ 1）有废料排样 沿工件的全部外形冲裁工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲裁后搭边成为废料。 （ 2）少废料排样 沿工件的部 分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在。 （ 3）无废料排样 工件与工件之间，工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得到工件所示。 有废料排样法的材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。 少、无废料排样法的材料利用率较高，同时，少、无废料排样法有利于一次冲裁多个工件，可以提高生产率。 由于这两种排样法冲切周边减少，所以还可以简化模具结构，降低冲裁力。 但它们的应用范围有一定局限性，受工件形状的限制，且由于条料本身的宽度公差 ，条料导向与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件精度降低。 同时也会降低冲模的寿命，并会影响到工件的断面质量，所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排样。 本设计采用单排直排方式，原因如下： （ 1）零件展开毛坯最大尺寸 60mm,属中尺寸零件，基本形状为矩形，多工位冲压时选用单排方式可大大降低模具的制造成本。 侧弯支座冲压模具及工艺设计 10 （ 2）零件在两个方向都有弯曲线，而铝合金材料的方向性不明显，采用直排方式不会影响两个不同方向的弯曲质量，还是模具加工难度大大降低。 成形此零件包括冲裁、弯曲、 冲孔 等工序。 为使材料很好定位，在 最初安排了侧刃和冲导正销孔，在每一成形工位前。