Z形弯曲件冲压工艺及模具设计

广西科技大学鹿山学院毕业设计（论文）题 目 Z形弯曲件冲压工艺及模具设计系 另lj:专业班级：姓 名：学 号：指导教师：职 称：年月日摘要关于学校这次的毕业设计，我设计了 Z 形弯曲件的冲孔落料,弯曲模复合模一套经过 毕业设计的整个课题精心制作，对我所学的模具设计与制造所有知识得到了一个全面的复 习，经过查询我们的教材还有我们学校图书馆里的和我这次毕业设计课题有关的书本，根 据模具设计的相关流程进行一步一步的不折不扣制作，把我这次毕业设计的整个设计过程 给很清楚的写在这份说明书上了。在这次设计Z形弯曲件同样先进行了工艺的分析，工艺的计算，确定压力机型号，再 将各主要零部件的设计表达出来。这次毕业设计Z形弯曲件设计说明书的第一个部分是对我这次毕业设计课题的第一套 模具，Z形弯曲件坯料的冲孔落料复合模的工艺的分析，工艺的计算，主要零部件的设计。 这次Z形弯曲件设计说明书的工艺计算，主要Z形弯曲件的设计。这都为选择冲压设备提 供重要依据。也为本次模具设计的AutoCAD装配图，以及AutoCAD主要Z形弯曲件图绘制 提供了依据。关键词：冲压模、Z形弯曲件AbstractSchool graduation on this design, I designed a Z-shaped bend pieces of punching blanking, bending modulus composite mold set through the entire subject of elaborate design graduate, I have learned to mold design and manufacture all knowledge is a comprehensive review, after our inquiry and our school library materials, and this time I graduated from design issues related books, according to the related die design process step by step to the letter were produced, the time I graduated from design The entire design process to clearly written on the instructions of this.In this design, the first Z-shaped bend pieces of the same processes were analyzed to calculate the process to determine the types of presses, and then express the design of the major components.The Z-shaped bend pieces of graduate design design specification is the first part of my graduation project of this first set of molds, Z-bend analysis blank piece composite blanking die punching process, the calculation process, The main components of the design. The Z-shaped bent piece design specification process calculation, the main piece of design Z-bend. This will provide an important basis for the selection of stamping equipment. Also based views of AutoCAD assembly drawing die design, as well as major Z-shaped bend pieces AutoCAD drawing provided.Keywords: stamping die, Z-shaped bend pieces目录1 概述 11.1 毕业设计的目的11.2 毕业设计的要求11.3 毕业设计的的注意事项12 Z 形弯曲件工艺设计 22.1 分析Z形弯曲件坯料的冲压工艺性22.1.1 Z形弯曲件坯料工艺分析22.1.2 确定Z形弯曲件坯料冲压工艺方案32.2 工艺计算32.2.1 Z形弯曲件坯料Z形弯曲件的排样设计32.2.2 凸模和凹模的工作部分尺寸43 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模工作部分Z形弯曲件设计103.1 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，冲12.5mm孔凸模的设计103.2 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模落料凹模设计113.3 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模凸凹模设计113.4 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板设计123.5 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸凹模固定板设计133.6 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，推件块设计143.7 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，垫板设计154 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模具结构设计164.1 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模模架的选择164.2 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模压力中心计算164.3 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模模具装配图和Z形弯曲件的绘制16总结17致谢18参考文献191 概述1.1 毕业设计的目的1、在这次毕业设计中通过对毕业设计的课题制作，对我们在学校老师所教的专 业知识和我们自己所自学的专业知识进行一个巩固。2、在这次毕业设计中培养我们模具专业的学生在遇到问题时的分析能力和解决 问题能力，还有能独立的完成对于模具设计的流程的熟练制作。3、在这次毕业设计中对我们模具设计与制造专业的学生工作作风以及责任心还 有安全意识得到较大跨度的一个提升。1.2 毕业设计的要求1、毕业设计的图纸图幅量：一共要最少3 张零号的图幅工作量（其中最少要有 1 张零号装配图，剩下的不做要求）。2、图纸：最后答辩前上交的图纸必须用 AutoCAD 绘制，画图时要更具绘图标 准去画，最后要交1 份 AutoCAD 图纸和1 份1：1 打印出来的图纸。3、毕业设计说明书的字数要求：不少于 20000 字。4、查看和毕业设计课题有关的各种资料，为顺利的完成毕业设计以及能顺利毕 业做好充分的准备工作。5、要求计算准确、结构设计合理、图面整洁，图样及标注符合国家标准。20、要求编制的工艺规程符合生产实际。7、设计计算说明书要求文字通顺，书写工整。1.3 毕业设计的的注意事项1、相关安全的事宜：在进行毕业设计的样品加工时一定要遵守各类加工机械的 操作规范，确保人生安全，器械安全。2、服从命令听指挥:在进行任何加工都前都要听从老师的安排，认真负责，精心 制作，保质保量完成模具加工任务。3、毕业设计的所有内容必须自己独立完成，可以请教同学或老师，但严禁抄袭， 做，在模具加工时同样要独立完成。2 Z形弯曲件工艺设计2.1分析Z形弯曲件坯料的冲压工艺性Z形弯曲件坯料如图2-1Z形弯曲件坯料图2-1 Z形弯曲件坯料图2-2 Z形弯曲件展开图2.1.1 Z形弯曲件坯料工艺分析由图2-1可见,Z形弯曲件坯料的形状比较简单，结构成对称分布，Z形弯曲件尺 寸通过一般的冲压能满足Z形弯曲件坯料的尺寸精度要求。尺寸的公差为自由公差， 孔12.5mm的孔边距离外轮廓的距离远远大于凸、凹模所允许的最小壁厚，没有凸、 凹模强度的困扰，所以可以采用冲压工序完成Z形弯曲件的生产。2.1.2 确定 Z 形弯曲件坯料冲压工艺方案1、方案的种类Z形弯曲件坯料需要冲孔落料弯曲3个基本的工序，我们用以下 3种加工的工艺方案来进行加工：方案一：先把坯料冲下来，然后再利用另外的一套冲孔的模具进行孔的加工，最 后弯曲用单个工序的模具来对Z形弯曲件坯料的制作。方案二：采用冲孔落料弯曲，级进冲压，采用级进模具来完成Z形弯曲件坯料的 生产加工任务。方案三：采用落料和冲孔同时进行的复合模具然后弯曲完成Z形弯曲件坯料的生 产任务。2、方案的比较 每种加工方案的特点以及方案比较如下。 方案一：所需要的模具的结构不怎么复杂，在加工模具时比较容易，但要3个工序才能将加工中心坯料加工出来，用两个模具整个生产，这样生产的成本有点高，并 且加工时的效率很低，最为重要的是这个方案加工不能保证Z形弯曲件坯料的尺寸精 度。这个方案我们不要。方案二：虽然用级进模他的加工效率是比较高的。但是级进模具外形很大，制造 模具时麻烦，这样他的成本代价太高，本身这种模具就不适合加工这种形状很小，结 构还很简单的Z形弯曲件，因而这种案我们也不要。方案三：这个就要一个模具就行了，而且Z形弯曲件坯料的Z形弯曲件精度还有 生产的速度要求都能够达到要求，关键成本也不太高。3、方案的最终确定综上所诉，Z形弯曲件坯料冲压模具采用冲孔落料复合模 具进行产品的加工。正装复合模具还有倒装复合模具2种复合模。考虑到成型后拿料问题。最终确定 我们用倒装式复合模具进行Z形弯曲件的冲压加工。2.2 工艺计算221 Z形弯曲件坯料Z形弯曲件的排样设计如图2-2排样(D-L_T7帥邑誌T蔭,图2-2排样2、条料步距的确定 步距值：210.3mm 宽度88.7mm。1、搭边值的确定冷冲压工艺及模具设计f 设计，我们曹选取2.5mm,件侧面a=32.10得出工件的搭边对于本次的根据三维软件进行测量得出，面积为8174平方毫米，周长432mm3、材料的利用率计算 n=S /S =2X8174/210.3mmX88.7X100%=87.6%工 总222凸模和凹模的工作部分尺寸Z形弯曲件图上所注公差经查标准公差表1.2为IT14级，尺寸精度较低，普通冲 裁完全可以满足要求。表1.2部分标准公差值(GB/T1800.31998)公差等级IT20IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15基本尺寸/um/mm320812183048750.120.180.300.4820 109152232058900.150.220.360.5810 1811182743701100.180.270.430.7018 3013213352841300.210.330.520.8430 50120253920210012000.250.390.621.0050 801930420741201900.300.4200.741.2080 120223554871402200.350.540.871.40根据表1.2分析：该Z形弯曲件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。查公差表得各尺寸公差：Z形弯曲件外形：81.2 0mm、123.7 o mm0.8700.870Z形弯曲件内形：12.5y3nm1、 确定凸、凹模的间隙以及制造公差。 2冷冲压模具毕业设计指导与范例 表2-7可得凸、凹模的间隙最小值Zmin=0.460mm，凹模间隙最大值 Zmax=0.640mm冲孔凸、凹模计算设冲孔尺寸为d + o根据以上原则，冲孔时以凸模设计为基准，首先确定凸模刃口 尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最 小合理间隙Z 。凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。其计算公式为：min凸模d = (d+xA)op- Sp凹模d = (d +Z ) + Sd=(d+XA + Z ) + Sdd p min 0min 0式中d 冲孔凹模基本尺寸(mm)；dd冲孔凸模基本尺寸(mm)；pd冲孔件孔的最小极限尺寸(mm)；L同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm)；dL制件孔距最小极限尺寸(mm)；min冲孔件孔径公差(mm)；Z凸、凹模最小初始双面间隙(mm)；minX磨损系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关，可查表9.1取值：当工件精度IT10以上，取x=1；当工件精度IT11IT13，取x=0.75；当工件精度IT14，则取x=0.5。表 9.1 磨损系数 X料厚丄/非圆形圆形10.750.50.750.5t( mm)工件公差厶/mm10.1200.17 0.350.3200.1200.120120.200.21 0.410.420.200.20240.240.25 0.490.5040.300.31 0.590.2000.300.30根据图1.1和表9.1查得磨损系数X取0.5，即X=0.75设凸、凹模分别按IT20和IT7级加工制造，所以凸模：凹模：d =(d+XA) op- Sp= (12.5+0.75X0.30) * 075=12.7 012.7 0.075 s+ o dd=( d +Z ) 0d p min= (12.7+0.46)带2=13.16 常2凹模：二、落料凸、凹模计算D = (D XA) od凸模：dD = ( D Z ) 0 =(D XA Z ) 0 p d min 6 Pmin 6P式中D 落料凹模基本尺寸(mm)；dD落料凸模基本尺寸(mm)；pD落料件最大极限尺寸(mm)；落料件外径公差(mm)；Z凸、凹模最小初始双面间隙(mm)；minX磨损系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间 尺寸，与工件制造精度有关。表9.1取X=0.5。由公差表(1.2)查得：设凸、凹模分别按IT20和IT7级加工。所以凹模+ 6 d81.2 0 mm:D =(D -XA ) o -0.870d222=(81.2-0.5X0.87) +0.025 0=80.765 +0.025mm0凸模081.2 0 mm:D =(D - Z ) -6P -0.870p2d2min=(80.765-0.46) -00.11=80.305 -0.11 mm式中，由已知条件Z形弯曲件为非圆形，材料的厚度是3mm，以及Z形弯曲件的公差大于0. 42mm，查询冷冲压模具设计表2-9磨损系数X5得X=0.5,制件精度 为IT14级时查询冲压模具毕业设计指导与范例。2、 Z形弯曲件坯料冲压模，冲压力计算计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨 位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力Fp 一般 可以按下式计算：F=K Lt t =Lt(20.1)pp式中t材料抗剪强度(MPa)；L冲裁周边总长(mm)；t材料厚度(mm)；系数K是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动，取K =1.3。pp2.1冲裁力Fp的计算据图5.3可得一个Z形弯曲件内外周边之和L=432mm。查碳素结构钢的力学性能表知：钢板的抗剪强度t=2120Mpa304Mpa,取2200Mpa，制件厚度t=2mm，则根据公式(20.1)：F= K Lttpp= 1.3X 1.0X432X2200=753120.54(N)75.32 (KN)2.2卸料力Fq1的计算F =KF(20.2)q1 x p式中K卸料力系数，查表20.1取K =0.05。xx 根据公式(20.2)： F = KFq1 x p=0.0205X75.32 (KN)4.90(KN)表 20.1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mmKxk十Kd0.1 0.50.045 0.0550.02030.08钢0.5 2.50.04 0.050.0550.0202.5 20.50.03 0.040.0450.0520.50.02 0.030.0250.032.3顶件力Fq2的计算F =KF(20.3)q2 d p式中K顶件力系数。d查表 20.1 得 K =0.020.d根据公式(20.3)： F = KFq2 d p=0.14X75.32(KN)10.54 (KN)2.4总的冲压力F的计算根据模具结构总的冲压力F=F+F +FP q1 q2=75.32+4.90+10.54=90.720(KN)选用的压力机公称压力P(l.l1.3) F,取系数为1.3，贝V：P1.3F=1.3x90.720 (KN)=117.99(KN)。从满足加工的工艺要求考虑，可拟选用J23-16查冲压模具毕业设计指导与范例表9-9开式双柱可倾压力机技术规格2J23-16参数：公称压力/KN : 160滑块行程次数/次min-i : 115最大封闭高度/mm:220封闭高度调节量/mm: 60立柱距离/mm: 220工作台尺寸/mm： 450X300 垫板尺寸/mm:厚度：60 模柄尺寸/mm:直径：30 深度： 503.13 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模工作部分Z形弯曲件设计Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模,冲e 12.5mm孔凸模的设计复合模，冲凸模材料选择：为保证模具的寿命以及Z形弯曲 件的精度和材料供应问题我们选择Cr12MOV1Z形弯曲件坯料冲孔落料oo. C形弯曲件坯料冲孔落料复合模，中凸模形式确定: 为保证模具的寿（GB28203.2-81）。冲孔落料复合模，中孔凸模的热处理: 料冲孔落料复合模。材料选择采用国家规定形式中的以及Z形弯曲件的精度和材料供应问58202HRC。题Z形弯曲件坯料Z形弯曲件坯 因为光靠热处理没法完全的去除材料的 加超深冷冷处理。 产品的尺寸精度稳定性。仔z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，冲凸模的固定方Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，冲凸模具体设计图纸如：图3-1冲孔凸模所示。中凸模的冷处理：加超深冷冷处理（零下400C） 才料刚刚经过热处理后接着进行材料的 以增加模具的使用寿命。保证CO内应力。在彳这样可以最大限度的去除材料的内应力。3.2 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模落料凹模设计Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，落料凹模材料的选择：同凸模的材料一样选择Crl2MoV。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，落料凹模的热处理：200204HRC。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，落料凹模的冷处理：加超深冷冷处理（零下400C 应为光靠热处理没法完全的去除材料的内应力，在材料刚刚经过热处理后接着进行材料的 加超深冷冷处理，这样可以最大限度的去除材料的内应力，以增加模具的使用寿命，保证 产品的尺寸精度稳定性）。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，落料凹模的具体设计图纸如：图2-4落料凹模所示。I图3-2落料凹模3.3 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模凸凹模设计Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸凹模材料的选择：和凸模的材料一样我们用Crl2MoV。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸凹模的热处理：58202HRC。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸凹模的冷处理：加超深冷冷处理（零下400C 应为光靠热处理没法完全的去除材料的内应力，在材料刚刚经过热处理后接着进行材料的 加超深冷冷处理，这样可以最大限度的去除材料的内应力，以增加模具的使用寿命，保证 产品的尺寸精度稳定性）。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸凹模设计图纸如：图2-5凸凹模所示。图3-3凸凹模3.4 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板设计Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板材料选择：45。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板热处理要求：4550HRC。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸模固定板设计如：图2-20凸模固定板所示。J2D01SU图3-4凸模固定板3.5 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸凹模固定板设计Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸、凹模固定板材料选择：45。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸、凹模固定板热处理要求：4550HRC。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，凸、凹模固定板设计图纸如：图2-7凸、凹模固定 板所示。八F过）54图3-5凸凹模固定板3.6 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，推件块设计Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，推件块材料选择：45。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，具体设计如：图2-8推荐号。图3-20推件块3.7 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，垫板设计Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，垫板材料选择：45。Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模，垫板具体设计如：图2-9所示。cuso图3-7垫板4 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模具结构设计4.1 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模模架的选择模架形式的选用后侧导动，结合设计的凹模等，先大概的确定一下模架的尺寸，最后 再通过查询资料选取标准模架。上模座尺寸160mmX160mmX40mm，材料选用，HT250下模座尺寸160mmX160mmX50mm，材料选用，HT2504.2 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模压力中心计算由Z形弯曲件坯料图就可以看出压力中心，因为Z形弯曲件坯料Z形弯曲件是对称的, 没有必要进行压力中心的计算。4.3 Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模模具装配图和Z形弯曲件的绘制见图纸*145ttinaTj虫WEI2t45*5 Hi Ji占PW145f45-M1rr43+-.V17.rTflHZ-XfML?# I145t中15EJHftaJTfKL日1Cr-l&tiVEEi-GILH :YKZqHlSiMHW1A.r-Edl13iHflKLLYHLdif鼻自豪t aZ占IZZflMZXTHiaftf1fiGB3Si2L-El1r1CliilS出I3J/T335.11 X1HTKi5TirmCM&l 与B145t45-W72E：/TSa6122W5E：f FI.中丁 Q.期 KIE11 4145-WE.CZflNZ-CfHin2+5f+EJHftQJCTKI 斗片:R斗53B/T29G1.1早i2IW5B-EIQKb斗n玉FTEE：巧总a i1KTd5B-bNt1朋ttSi总结将近3个多月的毕业设计已近进入尾声，请各位老师对我的毕业设计一Z形弯曲件做 最后的检查。在我们目前的生活中绝大部分的用品都是利用模具做出来，无论是精密Z形弯曲件还 是普通精度的 Z 形弯曲件，用模具都能高效率的生产出来，并且成本还很低，模具对我们 影响的不单单是生活中的方方面面，也包括其它的各个行业。我们国家的起步不是太早，所以目前一些比较大型的还有比较精密的大部分都是依靠 国外进口，就连好的材料和刀具也是依赖于进口，不过根据目前我们国家的发展速度，在 不久我们就能赶上与世界先进水平的差距，我们就能独立的做出先进的模具。所以我们学院安排的这次毕业设计。对我们学生来说意义非常的大。可以将我们所学 的知识进行一个完美的组合。同时还提高了我对于问题的思考能力。对于问题的解决能力。 也让我体会到了只要努力去做，付出了，“面包“总是会有的，只是时间问题。致谢这次我的毕业设计课题 Z 形弯曲件能够成功个完成，首先要感谢我的毕业设计指导老 师模具教研室的主任，老师不仅借给我几本关于本次Z形弯曲件毕业设计非常好的资料， 而且还帮我把控整个毕业设计的方向。在我遇到瓶颈时也耐心的辅导我，帮助我顺利的完成我的Z形弯曲件课题设计。同时 也感谢我们学院教过我的老师，在我AutuCAD工程绘图时遇到不会时她耐心的教我如何用 AutuCAD 绘图，这才使我的设计图能够顺利的用绘图软件画出来，并在设计说明书中插入 部分图纸，还有教我们模具设计在我的设计出现于实际生产不相符的时候及时的指导我， 让我设计的Z形弯曲件弯曲模和Z形弯曲件坯料冲孔落料复合模复合实际生产。但是由于老师时间比较紧，不可能完全的将所有的问题都找出了，加之我对于模具设 计的各方面知识学得还不到位，有很多的东西还没学好，无法避免的会出现一些不足之处， 这点将在以后的工作中会进一步完善。这次Z形弯曲件课题的毕业设计的设计过程中参考了很多书籍还有一些网站，并且我 们宿舍的舍友和班级里面的同学都给与我了我很大的帮助，在此表示衷心的感谢。参考文献冯小明，梁熠葆.冷冲压工艺及模具设计M重庆：重庆大学出版社，2004.42胡邵平，林承全.冲压模具毕业设计指导与范例M北京：化学工业出版社，2008.14丁松聚.冷冲模设计M北京：机械工业出版社，2001.10江维健，林玉琼，许华昌.冷冲压模具设计M.广州：华南理工大学出版社，2005.7周斌兴.冲压模具设计与制造M.北京：国防工业出版社，20020.420中国机械工业教育协会组冷冲模设计及制造M北京：机械工业出版社，2003.刘建超，张宝忠冲压模设计与制造M北京：高等教育出版社，2004.林承全，余小燕机械设计基础学习与实训指导M.武汉：华中科技大学出版社，2007.9 余小燕，郑毅机械制造基础M北京：科学出版社，200510 王芳.冷冲压模具设计指导M.北京：机械工业出版社，200511 刘美玲，雷震德.机械设计基础M.北京：科学出版社，200512 王孝培冲压手册M 北京：机械工业出版社，199813 唐金松，简明机械设计手册M.上海：上海科技出版社，200014 机械电子工业部，模具制造工艺和装备M.北京：机械工业出版社，199215 徐进，陈再枝，模具材料应用手册M北京：机械工业出版社，2001120陈宏钧，机械加工工艺手册M北京：机械工业出版社，200017 黄毅宏，李明辉，模具制造工艺M北京：机械工业出版社，199918 陆名彰，机械制造技术基础M.湖南：湘潭工学院出版，200019 苏洪，机械设计与制造工艺简明手册M.北京：中国电力出版社出版，1998