1、大型U形件弯曲成形工艺和模具设计 摘要：本设计为大型U形件弯曲成形工艺和模具设计。需要注意的是设计弯曲模的时候是两次V形弯曲，还要考虑回弹。根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，该工件需要单工序模完成，即落料模和弯曲模。然后通过工艺设计计算，确定排样方式。计算冲裁力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计、选用零部件，其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计或选取，对模具主要零件的加工工艺规程进行编制，对压力机进行校核，绘制模具总装图及零件图，最终完成模
2、具设计。关键词：U形件,弯曲模,落料模,单工序模,回弹 The bending forming process and mold design of large U-shaped Abstract：The design is about the bending forming process and mold design of large U-shaped and mold design. Note that when designing the bending V type bending,and need to consider the rebound.According to the
3、size, materials, mass production of the product , the first part is to analysis the process of the part . so the program of blanking process and die structure has been confirmed. As a results, the workpiece need single operation dies to accomplish , just like punching die and bending mould are used
4、to produce the parts. Then based on the process design calculations, the stock layout design can be ensured. It is needed to carry on the blanking force and the center of pressure computation, according to which the press can be choosed. Calculating the punch and die cutting edge size and tolerances
5、, then design and selection the parts of die. During the structural design, it is mainly about the design of the punch, die, punch and die, positioning parts, unloading and ejecting devices, mold, pressing equipment, fasteners, and so on. Press need to be checked, then draw the drawings and assembly
6、 drawings of parts, finally the design has been completed. Key words：U-shaped par, punching die, bending die，single operation dies, rebound 目 录1 前言11.1冲压模具概况与分类11.2 冲压模具的发展现状22 冲裁弯曲件的工艺分析及方案的确定42.1 工艺分析43 模具设计工艺计算63.1 落料工序的毛坯尺寸计算63.2 确定排样方案73.2.1 排样方案的确定73.2.2 确定搭边值，确定条料步距、条料利用率73.2.3 送料步距83.2.4 条料宽
7、度93.3 材料利用率的计算104 冲压工艺的计算124.1 冲压力的计算124.2 冲裁力的计算124.2.1 平刃口冲裁力的计算124.3 压力机所需总冲压力的计算134.4 压力中心计算134.5 压力机公称压力的确定144.6 压力机的校核145 冲裁模间隙的确定156 模具工作部分尺寸计算176.1 刃口尺寸计算的基本原则176.2 刃口尺寸的计算176.3 计算凸、凹模刃口尺寸186.4 冲裁刃口高度197 主要零部件的设计207.1 凹模的设计207.2 模架及零件设计217.3 其他零件结构227.3.1 橡胶垫的选用与校核227.4 落料凸模的设计248 弯曲模的设计278.
8、1 弯曲力F的计算278.1.1 校正弯曲时的弯曲力278.2 压力机公称压力的确定288.3 压力机的校核288.4 弯曲部分工作尺寸计算298.4.1 回弹值298.4.2 影响回弹的因素298.4.3 控制回弹措施298.4.4 凸，凹模圆角半径及凹模深度的确定298.4.5 弯曲凸模和凹模的宽度尺寸计算308.4.5 弯曲制件的定位方式318.5 其他零件结构328.6 弯曲模装配图33结束语34参考文献36致谢371前言1.1 冲压模具概况与分类 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冷冲压工艺和模具技术也不断创新与发展，主要表现在以下几个方面： 第一，工艺分析计算方法现代化。
9、采用有限变形的弹塑性有限元法，对复杂成形件成形过程进行应变分析的计算机模拟，可以预测某一工艺方案对零件成形的可能形和会发生的问题，将结果显示在图形终端上，共设计人员进行修改和选择。这样，不但可节省模具试制费用，缩短新产品的试制周期，而且可以逐步建立一套能结合生产实际的先进设计方法，既促进了冷冲压工艺的发展，也使塑性成形理论逐步达到对生产实际的指导作用。这一工作国内已开始研究和应用。 第二，模具设计与制造技术现代化。为了产品的更新换代，缩短模具设计与制造周期，工业发达国家正在大力发展模具计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的研究，并已在生产中应用。采用这一技术，一般可提高模具设计制造效率23倍
10、。发展这一技术，最终是实现模具CAD/CAM一体化。当前国内部分企业对引进的软件经过二次开发，已逐步应用到模具生产中。应用这一技术，不仅可以缩短模具制造周期，还可以提高模具质量，减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者可以把精力用在创新开发上。 第三，冲压生产机械化与自动化。为了满足大量生产的需要，冲压设备由低速压力及发展到高速自动压力机。国外还加强了由计算机控制的现代化全自动冲压加工系统的研究与应用，使冲压生产达到高度自动化，从而减轻劳动强度和提高生产效率。 第四，为了满足产品更新换代和小批量生产的需要，发展了一些新的成形工艺、简易模具、数控冲压设备和冲压柔性制造技术等。这样，就使冲压生产既适
11、合大量生产，也适合小批生产。 第五，不断改进板料的冲压性能。目前世界个先进工业国不断研制出冲压性能良好的板料，以提高冲压成形能力和使用效果。 根据工艺性质冲压模具可分为：冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模。冲裁模是指沿封闭或长空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；弯曲模是指板料毛坯或其他坯料沿着直线或弯曲线产生弯曲变形，从而获得一定角度或形状的工件的模具；拉深模是把板料毛坯制成开口空心件进一步改变形状和尺寸的模具；成型模具是指将毛坯或半成品工件按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。根据工序组合程度分，可分为单工序模、复合模和级
12、进模。单工序模是指在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具；复合模是指只有一个工位，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；级进模又称连续模，是指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。1.2 冲压模具的发展现状 第一，精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和高的精度。目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲裁，精密冲裁工件的厚度可达到2mm。因此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量切削加工，从而大大降低了生产成本。 第二，应用先进工艺：气体
13、、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。 第三，冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机，自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动强度和保证操作安全的有效措施。 第四，模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短生产准备周期。 第五，发展模具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造
14、，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一1。 2 冲裁弯曲件的工艺分析及方案的确定 工件图如图2.1所示： 工件图2.1 2.1 工艺分析 该工件所采用材料为10钢，10钢表示平均Wc=0.1%的优质碳素结构钢，正火后，该材料冷塑性变形能力好，常用来制作受力不大，韧性要求高的冲压件，较利于弯曲，从制件图可以看出，内侧中间板结构尺寸较大，尺寸精度要求较高，是典型的大型U形弯曲
