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1、 2008 级 专 科 毕 业 设 计 论 文 第 0 页 共 25 页1 引言1.1 冲压模具在国民经济中的地位及作用模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具
2、列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005 年将达到 170 种。为了适应市场
3、的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量80 多个车型，1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出 2008
4、 级 专 科 毕 业 设 计 论 文 第 1 页 共 24 页口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。在现代工业生产中，随着社会的发展，科学技术的进步以及工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进冲压技术的不断革新和发展。而且冲压加工也得到广泛的应用。几乎遍布个领域：汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。而这些领域所应用的冲压制品，都是要通过冲压模具来生产的。冲压模具是冲压制品社会化大量生产中最为重要的一个环节，理所当然的冲压技术也得到了长足的发展和进步。冲压模具水平提高的同时，也提
5、高国家的国际地位。因为五金业发展的快慢，需要冲压模具的支持，只有冲压模具的发展才能带动五金业的迅速发展，才能带动其他行业的迅速发展，才能提高国家的工业发展，特别是重工业的发展，所以说冲压模具的发展在一定基础上促进着国家的国际地位的提高。比如：汽车业、农业、航空业、航天业等其他很多行业都需要大量的五金件，而冲压模具是这些制件高效率、高质量生产的基本保证。冲压模具的研究不但是一项艰苦而光荣的工作，也是一项挑战性很高的工作，当对一件事的执着，并且全身心的投入进去的时候，你才能体会到其中的乐趣。1.2 冲压技术的现状及发展方向科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不
6、断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1)冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程， 2008 级 专 科 毕 业 设 计 论 文 第 2 页 共 24 页根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可
7、能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。(2)冲模是实现冲压生产的基本条件在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM 技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技
8、术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2 微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计出达到国家水平的精度达到 25 微米,总寿命达 1 亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法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，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。(3)冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技
9、术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达 97%；公称压 2008 级 专 科 毕 业 设 计 论 文 第 3 页 共 24 页力为 250KN 的高速压力机的滑块行程次
10、数已达 2000 次/min 以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的 2000KN“冲压中心”采用 CNC 控制，只需 5min 时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的 CNC 金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的 410 倍,并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具有一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目
11、前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达 70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准厂购买，使生产效率大幅度提高。 2008 级 专 科 毕 业 设 计 论 文 第 4 页 共 24 页2 弯曲件的工艺性分析及冲压工艺方案2.1结构与尺寸分析2.1.1弯曲件的形状弯曲件的形状应尽可能对称，弯曲半径左右一致，以防止弯曲变形时坏料受力不均匀而产生偏移。有些虽然形状对称，但变形区附近有缺口的弯曲件，若在坏料上先将近缺口冲出，弯曲时会出现叉口现象，严重时难以成形，这时应在缺口处留连接带，弯曲后再将连接带切除。为了保证坏料在弯曲模内准确定位，或防止在弯曲过程中坏料的偏移，最好能在
12、坏料上预先增添定位工艺孔。如图 2-1 弯曲件所示，该弯曲件结构比较简单，弯曲半径左右一致，形状对称，减少工序数目，提高模具寿命，降低成本。变形区附近没有缺口，不必留连接带，以冲孔为坏料在弯曲模内定位孔，故不必预先增添定位工艺孔的弯曲件图 2-1 弯曲件 2008 级 专 科 毕 业 设 计 论 文 第 5 页 共 24 页2.1.2 弯曲件的相对弯曲半径弯曲件的相对弯曲半径 r/t 应大于最小相对弯曲半径（见表 4-3 ） ，但也不宜过1大。因为相对弯曲半径过大时，受到回弹的影响，弯曲件的精度不易保证。根据弯曲件的结构与尺寸可知，弯曲件的相对弯曲半径 r/t=2/3=0.67,查表 4-3得
13、最小相对弯曲半径 r /t=0.5,故弯曲件的相对弯曲半径符合要求。1 min2.1.3 弯曲件的弯边高度弯曲件的弯边高度不宜过小，其值应为 hr+2t。当 h 较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易形成足够的弯矩，很难得到形状准确的零件。当零件要求 hr+2t 的要求。2.1.4 弯曲件的孔边距离带孔的板料弯曲时，如果孔位于弯曲变形区内，则弯曲时孔的形状会发生变形，因此必须使孔位于变形区之外。一般孔边到弯曲半径 r 中心的距离要满足以下关系。当 t0.5 的弯曲件tr/ 2008 级 专 科 毕 业 设 计 论 文 第 9 页 共 24 页0.5 的弯曲件由于变薄不严重，按中性层展开的原
14、理，坯料总长度应等于弯tr/曲件直线部分和圆弧部分长度之和（见表 4-32 ） ，即1= + +Lzl2)(80xtr式中 坯料展开总长度， mm；Lza弯曲中心角2 0.5, =25mm, =56mm,r=2mm,t=3mm,故tr/ll2= + +Lz)(180xtr=2x25+56+ (2+0.28x3)9=114.92(mm)由以上所得弯曲件的展开长度为 114.92mm，弯曲前的冲裁件零件图如 4-1 所示。 2008 级 专 科 毕 业 设 计 论 文 第 10 页 共 24 页图 4-1 冲裁件 4.2 弯曲力的计算及初选压力机弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据之一，特别是
15、在弯曲坯料较厚、弯曲线较长、相对弯曲半径较小、材料强度较大的弯曲件时，必须对弯曲力进行计算。4.2.1弯曲力的计算（1）弯曲力根据 U 形件弯曲力公式（4-13） 及弯曲件零件图，r=2mm,t=3mm,K 为安全系数，1一般取 K=1.3,B 是弯曲件的宽度 B=20mm, 查表 13 可得 ，代入 U 形件MPab450弯曲力公式（4-13） 可得1 trKBbF27.0自 32450.1=14742 (N)（2）顶件力若弯曲模有顶件装置或压料装置，其顶件力 F （或压料力 ）可以近似取自由DY弯曲力的 %80%，即30 自YD)8.03()=(0.30.8)14742=4422.611793.6(N)（4）总弯曲力 2008 级 专 科 毕 业 设 计 论 文 第 11 页 共 24 页F + 14742N11793.6N26535.6N27kN自 D4.2.2压力中心的计算对于有压料的自由弯曲，压力机的公称压力应为P=（1.61.8）F （1.61.8）2743.248.6（kN）4.2.3初选压力机根据已确定的卸料和出件方式，对于浅弯曲冲压工序，压力机的公称压力 P 应大于或等于总弯曲力的 1.11.3 倍 ）（ ）（ KNPF1.357.2927).(根据公称压力选用型号为 JG23-40 的压力机。4.3 凸、凹模工作部分的尺寸弯曲模工作零件的设计主要是确定
