Z形件弯曲模具设计

毕业设计（论文）说明书

题目：Z形件弯曲模设计

系名机械工程系

专业机械设计制造及其自动化

学号

学生姓名

指导教师

职称讲师

2015年 4月 10 日

摘要

本次设计是Z形件弯曲模的设计，制件为Z形件。本文借鉴了冷冲压模具设计的全部过程。文章主要过程是从产品的工艺分析到最后设计冲压模具，首先，通过对制件的特点的了解，进一步对制件进行工艺分析，确定该制件符合冷冲压加工的要求。冲压工艺方案和结构确定为弯曲模具冲压，并对弯曲模进行设计。除对制件进行排样分析和计算搭边值、冲压力、以及确定模具压力中心外还重点分析了制件的凸模、凹模及其凸凹模结构并进行设计、计算，定位零件的选取和结构分析，以及固定方式等技术难点，最终通过AutoCAD进行绘图，得到相关零件的零件图及弯曲模具的装配图。

关键词：冷冲压；Z形件；弯曲模具设计

Abstract

This design is Z blanking design of the compound die, product as a Z convex shaped gasket. In this paper, the whole process of cold stamping die design. The article is main process from product process analysis of the final design of the stamping die, first of all, based on the understanding of the parts, parts for process analysis, to determine the work pieces with cold stamping processing requirements. Stamping process scheme and structure determination for the Flip Style compound die punching, and the design of compound die. In addition to the parts layout analysis and calculation on the boundary, pressure, and to determine the pressure center of the mould is focus on the analysis of the parts of the punch, die and punch die structure and design, calculation, selection and structure analysis of positioning component, and the fixed mode to point, finally drawing by AutoCAD the assembly diagram, parts diagram and related parts of the composite mold.

Key words: Cold stamping；Z convex shaped gasket；Compound die design

目录

第一章前言 (6)

1.1我国模具行业的发展方向和前景 (7)

1.2 冲压加工的特点 (7)

1.3 冲压模具的种类 (8)

1.4课题意义 (9)

第二章冲压工艺性分析及冲压方案的确定 (10)

2.1 冲压工艺性分析 (10)

2.2 冲压工艺方案的确定 (10)

第三章排样设计及计算 (11)

3.1毛坯尺寸计算 (12)

3.2排样与定距设计 (13)

3.3确定搭边值 (13)

3.4确定条料宽度计算利用率 ............ 错误！未定义书签。第四章冲裁力的计算及确定压力中心 .. (7)

4.1冲裁力的计算 (7)

4.2确定压力中心 (7)

第五章冲裁工艺计算 .................... 错误！未定义书签。

5.1选择双面间隙...................... 错误！未定义书签。

5.2冲裁模刃口尺寸计算原则 ............ 错误！未定义书签。

5.3冲孔和落料刃口尺寸计算 (17)

第六章各零件结构尺寸 .................. 错误！未定义书签。

6.1凹模的设计........................ 错误！未定义书签。

6.2凸模设计 (18)

6.3 凸模凹模的材料选定 (19)

6.4 凸模固定垫板的设计 (19)

6.5 卸料部分的设计 (19)

6.5.1 卸料装置 (20)

6.5.2 推件和顶件装置 (20)

6.5.3 橡胶的选用 (21)

6.6 定位部分的设计 (22)

6.7 模架、模座和导柱导套 (23)

6.7.1 模架类型 (24)

6.7.2模座 (25)

6.7.3导柱与导套的选用 (26)

结论................................... 错误！未定义书签。参考文献.. (24)

致谢 (24)

第一章前言

1.1我国模具行业的发展方向和前景

经过1990年代的高速发展，中国的模具产业已经达到一定的水平，生产能力也有了相当大的提高，模具市场的规模也正在逐步扩大。过去十年，中国模具工业（主要集中在汽车、电子信息以及电器）以每年15%左右的增长速度快速发展。

到2005年，全国模具生产厂点已达3万多家，从业人员50多万人；模具销售总额高达610亿元，比上年增长25%；模具生产企业总体上任务饱满、订单充足。2006年，业界预测中国汽车的年度销售数量将会比前一年增长15%，年度销售数量将会达到640万台。而汽车零部件市场比汽车整车的市场更大，可以预测汽车相关模具产业将会有高速发展。

与2004年相比，2005年中国的模具生产值增加了125%，以610亿人民币居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，达到了7.4亿美元。目前，国内模具行业正随着我国制造业特别是汽车和电子产业的持续高速发展而逐渐步入“黄金期”。

近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；冲压模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展较快。

在冲压模具方面，2006年，冲压模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，冲压模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的冲压模具单套重量已超过50吨，最精密的冲压模具精度已达到2微米。在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，专利数量增多。

据业内人士分析，未来我国模具发展趋势包括10个方面：

(1)模具日趋大型化。

(2)模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米，1微米精度的模具也将上市。

(3)多功能弯曲模具将进一步发展。新型多功能弯曲模具除了冲压成型零件

外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。

(4)热流道模具在冲压模具中的比重也将逐渐提高。

(5)随着冲压成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压冲压成型等工艺的模具也将随之发展。

(6)标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。

(7)快速经济模具的前景十分广阔。

(8)随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。

(9)以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，冲压模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对冲压模具的要求也越来越高。

(10)模具技术含量将不断提高。

从应用趋势方面分析，受用户要求模具的生产周期缩短影响；快速经济模具的开发将被重视，模具标准件的应用将日渐广泛，且采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。

1.2 冲压加工的特点

冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。

冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中采用冲压工艺，许多工业部门就必须要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代。

与其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点：

(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。

(2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

(3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

(4)冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。

1.3 冲压模具的种类

冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征进行分类。

根据工艺性质分类

（1）冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。

（2）弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。

（3）拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

（4）成形模是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。

根据工序组合程度分类

（1）工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。

（2）复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。

（3）级进模在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的

一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。

1.4课题意义

在传统冲压模具设计中，设计周期长，一般要二到三个月的时间；设计成本高，需要往返数次制模，修模；产品质量不能保证。本文以Z形件零件的冲压模具设计为例，运用三维软件设计制作，不但保证了模具的精确性，而且结构也简单，使设计者可以节约时间，集中精力拆模做凸凹模；运用CAE分析功能，对冲压过程进行模拟分析，运用专家模架系统，根据设计参数直接选取标准模架，构造模具三维实体。这样设计出来的模具具有更高的质量，更大的准确性。

现代的模具设计在计算机的平台上，运用CAD/CAE/CAM等软件，使现代模具设计具有了高质量，高效率，低成本等特点。

第二章冲压工艺性分析及冲压方案的确定

2.1 冲压工艺性分析

1．对弯曲制件

由工件图可见，该弯曲件外形简单，精度要求不高，工件厚度2㎜。此工件可用一次单工序模弯曲，定位较为容易，且定位精度易保证。

2．对制件材料

材料为碳素结构钢，其抗剪强度为275-392MPa，抗拉强度为353-500MPa，屈服强度为245MPa，弹性模量为206×103MPa.

3．模具的工艺分析：在压力机滑块一次行程弯曲制成工件。该模具属于单工序弯曲，操作安全、不易于自动化，包括自动送料、自动出件、自动叠片，工件和废料均往下漏，因而不易采用高速压力机生产，冲压精度高，生产效率一般。

工件图

2.1 冲压工艺方案的确定

该工件只有切断和弯曲两个工序,材料Q235钢为软材料,在弯曲时应有一定的凸凹模间隙.工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通弯曲就能满足要求.

冲压方案的确定

该工件包括切断和弯曲两个工序,可以有以下几种方案:

方案一:先切断,后弯曲.采用单工序模生产;

方案二:切断___弯曲复合冲压.采用复合模生产;

方案一模具结构简单,但需要两道工序两副模具,生产效率低,难以满足该工件大批量生产要求;方案二需一副模具,生产效率高,尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件几何形状简单,模具制造并不困难.通过对上述方案的分析比较,该工件的冲压生产采用方案二为佳。

第三章排样设计及计算

3.1毛坯尺寸计算

运用UG软件对Z形件零件进行工程图的绘制，工程图如图3.1所示下：