1、 XXXX 大 学 全日制普通本科生毕业设计 封闭板 冲压工艺 及 成形模 设计 THE DESIGN OF DIE AND CLOSED BOARD STAMPING PROCESS 学生姓名： 学 号： 年级专业及班级： 指导老师及职称： 学 院： 湖南长沙 提交日期： XXXX年 XX月 XXXX 大学全日制普通本科生毕业设计 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计）是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经 注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均
2、作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日 目 录 摘 要 . 1 关键字 . 1 1 前 言 . 2 1.1 选题的依据及课题的意义 . 2 1.2 国内外研究概况及发展趋势 . 2 2 零件结构 、 冲压方案分析 及 加工 工艺分析 . 3 2.1 零件结构 . 3 2.2 冲压方案分析 . 4 2.3 加工 工艺分析 . 4 3 落料模设计 . 5 3.1 落料毛坯形状和尺寸的确定 . 5 3.2 弯曲成形部分的毛坯形状和尺寸的计算 . 6 3.3 排样和裁板 . 9 3.3.1 确定排样方式并计算材料利用率算 . 9
3、3.3.2 裁板 . 10 3.4 落料模结构设计 . 10 3.4.1 总体结构 . 10 3.4.2 导向装置 . 11 3.4.3 定位装置 . 11 3.4.4 卸料装置 . 12 3.5 落料模工艺计算 . 12 3.5.1 计算冲压力 . 12 3.5.2 确定压力中心 . 13 3.5.3 凸、凹模刃口尺寸及制造公差 . 14 3.6 工作零件的设计 . 14 3.6.1 凹模设计 . 14 3.6.2 凸模设计 . 16 3.7 卸料元件的设计 . 16 3.7.1 卸料橡胶的选用和设计 . 16 3.7.2 卸料螺钉的设计 . 17 3.8 设计其它零件并校核压力机 . 18
4、 3.8.1 其它零件的设计及选用 . 18 3.8.2 校核压力机 . 19 4 双向弯曲（翻边）成形模设计 . 19 4.1 成形模结构设计 . 19 4.1.1 总体结构 . 19 4.1.2 工作原理 . 20 4.2 成型模工艺计算 . 20 4.2.1 弯曲力的计算 . 20 4.2.2 回弹量的确定 . 22 4.2.3 计算压力中心 . 22 4.2.4 工作部分尺寸计算 . 22 4.3 关键零件的设计 . 23 4.3.1 弯曲凹模设计及工作尺寸计算 . 23 4.3.2 翻边凸模设计 及工作尺寸计算 . 24 4.3.3 弹簧的设计 及计算 . 25 4.4 设计其它零部
5、件并校和核压力机 . 25 4.4.1 模座的选用 . 25 4.4.2 定位装置的设计 . 26 4.4.3 顶料板的设计 . 26 4.4.4 弯曲凸模的设计 . 27 4.4.5 计算闭合高度并校核压力机 . 27 5 结 论 . 28 参考文献 . 28 致谢 . 30 1 封闭板 冲压工艺 及 成形模设计 学 生 : 指导老师 : (XXXXXXXXXXXXXXX) 摘 要 ： 随着全球经济一体化的深入，模具工业在国民经济中所发挥的作用越来越明显。 本次毕业课题设计的模具是为了制造某车型中一个支柱端头的封闭板。设计中分析了封闭板零件的结构及工艺性，拟订该零件的冲压工艺为“落料 双向弯
6、曲（翻边成形）”，讨论了复杂弯曲（翻边）零件毛坯展开形状和尺寸的确定方法，设计了落料模和双向弯曲（翻边）成形模，对关键零件的结构设计作了 详细阐述，并指出了模具设计时的注意事项。其中，双向弯曲成形模是本设计的重点，将双向弯曲（翻边）成形集中于一套模具中，使得冲件的质量和生产效率较高，满足了生产需要。 关键字 ： 封闭板 ； 冲压 工艺；毛坯展开；双向弯曲成形模 The Design of Die and Closed Board Stamping Process Student: XXXXXX Tutor : XXXXXX (XXXXXXXXXX University, Changsha， 4
7、10000) Absract: Along with the deepening of global economic integration, tooling industry plays a more and more obviously role in national economy. The design of the mold of my paper is to create a closed board of a pillar which is at the edge of one motorcycle type. This thesis analyzed the closed
8、parts of the board structure in the process of its designation. In addition, I formulated the components of the stamping process as “Blanking-two-way bending (Flanging)“ and discussed the right method to unwrap the shape and size of the complexed rough bending (flanging) components and designed the
9、blanking and two-way bending modulus (flanging) die and made a clear explanation of the key parts structural design, and pointed out something should be noticed in its design. Among them, two-way bending modulus is the focus of the design. 2 Fastening the two-way bending (flanging) on a suit of mold
10、 made a great promotion of the punching pieces quality and the efficiency of its product so as to satisfied the needs of its production. Key words: closed board; stamping process; rough start; two-way bending mode 1 前言 1.1 选题的依据及课题的意 义 随着全球经济一体化的深入，模具工业在国民经济中所发挥的作用越来越明显，模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标
11、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。 模具设计是一种相对来讲经验性较强的设计。设计人员在长期的工作中积累的经验和知识对模具设计起着十分重要的影响。近年来，模具 CAD/CAM 技术已成功应用于 模具工业，有效提高了模具设计与制造水平。 模具是现代工业生产中应用广泛的优质、高效、低耗、适应性很强的生产技术，或称成型工具、成型工装产品，是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品，是价值很高的社会财富。由于模具生产技术的现代化，在现代工业生产中，模具已广泛应用于电动机和电器产品、电子计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。 模具技术水平
12、的高低，已成为衡量一个国家制造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。为此本人选择了“封闭板 冲压 工艺 及 成型模 设计”作为毕业课题。 1.2 国内外研究概况及发展趋势 目前，随着汽车及轻工业的迅速发展，模具设计制造日益受到人们的广泛关注，已成为一个行业。将高新技术应用于模具设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证： 1）、 CAD/DAE/CAM 的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美， CAD/DAE/CAM 已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD 的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前 3D 设计已达到
13、了 70 -89， PRO/E、 UG、 CIMATRON 等软件的应用很 普遍。 2）、为了缩短制造周期，提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。 3）、快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用。有 SLA、 SLS、 FDM、 LOM 等各种类型的快速成型设备。 3 国外工业先进国家都拥有上万个模具企业与支持模具企业或为模具企业提供生产装备的企业相组成的强大的产业基础。这是为适应社会产品工业化规模生产的重要条件和特点。如汽车的工业化规模生产需要一大批专业性模具企业为其提供模具，同时根据汽车零件的生产技术要求，这些模具企业还配有相应的先进技术装备，包括数控和计算机数控机床、 CAD/CAM
14、系统，以及 各种工艺装备。 模具的社会效益很高，是高技术含量的社会产品，其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗三项直接发生的费用和模具设计与试模等技术费用，后者，是模具价值和市场价格的主要组成部分，其中一部分技术价值计入了市场价格，而更大一部分价值，则是模具用户和产品用户受惠变为社会效益。如电视机用模，其模具费用仅为电视机产品价格的 1/3000 1/5000，尽管模具的一次投资较大，但在大批量生产的每台电视机的成本中仅占极小的部分，甚至可以忽略不计，而实际上，很高的模具价值为社会所拥有，变成了社会财富 。所以设计本模具具有非常重要的现实意义。 本模具设计是为制造某车型中一个
15、支柱端头上的封闭板，该零件左、右对称，生产中要求左、右件数量相等。而且该零件本身属不对称的异形件，存在双向的弯曲（翻边）成形，单件冲压时存在着横向不平衡力，影响模具寿命和冲压质量，将左、右件合在一套模具上一次冲压成形，就能消除横向不平衡力，同时，也提高了冲件质量和生产效率。据此，拟定该零件的冲压工艺为“落料 双向弯曲（翻边）成形，并设计了落料和成形两套模具。在使用 AutoCAD 进行模具设计时，可以方便、快捷地调用工艺资料，达到了提高产 品质量，缩短周期，降低成本，增加经济效益的目的，具有非常重要的现实意义。因此，模具广泛应用于汽车制造业，有助于推动我国汽车行业的发展。 2 零件结构 、 冲
16、压方案分析 及 加工 工艺分析 2.1 零件结构 本课题设计的零件是某车型上支柱端头的封闭板，材料为 08Al，料厚 1mm,如图 1所示。零件图所示为封闭板左件，封闭板右件与其对称，生产中要求左、右件数量相等 ,生产纲领为中等批量。该零件从图纸要求的尺寸和使用情况看，尺寸精度要求并不太高，外形尺寸按 IT14 级即可，弯曲（翻边）高度的尺寸公差还可适当放大。 4 图 1 封闭板零件图 Figure 1 sealing plate part drawing 2.2 冲压方案分析 本文主要研究的是某车型中一个支柱端头上的封闭板成型模的设计。该零件左右对称，生产中要求左、右件数量相等，生产纲领为中
17、等批量。 由于该零件存在着双向弯曲（翻边），因此初步拟订如下两种工艺方案： 方案一：落料外缘弯曲（翻边）弯曲成形 方案二：落料双向弯曲（翻边） 以上两种工艺方案中， 方案 一 需要三副模具，若定位不好的话，很容易造成零件的不一致，影响零件质量，且工作效率低 。 方案 二 ，成形模结构较复杂，但冲压质量好，生产效率较高，故决定采用方案 二 。 在设计落料模之前，首先要确定落料毛坯形状和尺寸，其中既有理论计算，也涉及到定性地估算，最终通过实验确定。该零件虽说是左右对称件，但展开后的形状却是相同的，因此只需设计一副落料模即可，该模具采用下出料弹压卸料结构。 2.3 加工 工艺分析 该零件从形状上看是
18、不对称的异形件， 主要是通过落料和 双向弯曲（或翻边）成形 加工出来的 ，就其弯曲部分看，成形并不困难，但翻边部分即三处带圆弧的转角处的成形存在一定的困难。 （ 1）零件图中 R5mm 处的翻边成形可 按矩形件转角的拉深成形处理，由于底角半径 r=1.5mm,所以 dhdD 42 式中 D 坯料直径（ mm）； d 圆筒形工件直径（ mm），取 5 2=10mm； 5 h 圆筒形工件高度（ mm），取 10+1=11mm。 得 dhdD 42 = 1110410 2 =23.4mm。 因此最大相对高度 h/D=11/23.4 0.47，故成形并不困难，可一次拉深成形。 （ 2）而圆角 R3.5
19、mm 处的翻边成形难度较大，属孔的翻 边成形，由于其翻边半径 R小于翻边高度，因此成形后此处必然拉裂，必须对其进行工艺处理，降低翻边高度。 （ 3） R1mm 处若按拉深模型进行计算，则由于底角半径 r=1.5 相对于转角半径 1.5(中性层半径 )不可忽略，所以 22 56.072.14 rdrdhdD 式中 D 坯料直径（ mm）； d 圆筒形工件直径（ mm），取（ 1+0.5） 2=3mm； h 圆筒形工件高度（ mm），取 10+1=11mm； r 底角半径（ mm） ,取 1.5mm。 得 : 22 56.072.14 rdrdhdD = 22 5.156.05.1372.1113
20、43 =11.5mm 因此相对高度 h/D=11/11.5 0.95，且毛坯的相对厚度 t/D=1/11.5 0.09又较大，故其一次成形有较大的困难。但从结构上看，其圆弧部分并不多，夹角仅为 52左右，成形时多余三角形的材料并不太多，同时上部与其相邻的直角弯曲成形部分较短，且另一边是开放的，其对多余三角形所施加的切向力并不大，即圆角部分的多余三角形材料并不是完全按纯拉深时的径向流动，相反，这里由于切向缺少材料约束而以横向流动为主，这就大大改善了材料变形情况，使其能够一次翻边成 形。当然，这使得此处的材料变形情况也变得较复杂，给毛坯展开计算带来了一定的难度。但考虑到右上部相邻的转角开了工艺缺口，故直壁部分翻边后有一定的误差也是允许的，只要保证外形尺寸即可，这使得毛坯形状的确定还是有可能的。 3 落料模 设计 3.1 落料毛坯形状和尺寸的确定 图 2所示为落料毛坯展开图，其弯曲成形部分按常规的弯曲件毛坯尺寸计算方法计算即可，见图 3 所示。这里着重讨论工艺分析中谈到的 3 处翻边成形的毛
