某型内环钣金精准成型工装模具设计.docx

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1、镀金成型课程设计说明书某型内环（GH536）精准成型工装模具设计镀金成型课程设计任务书一、课程设计题目：某型内环（GH536）精准成形工装模具设计二、课程设计自：202x年6月22日至202x年7月05日三、课程设计内容及要求：（一）基本要求：（1）学会查阅资料和有关手册；（2）能进行成形件的工艺分析，进行工序设计、计算、编制工艺流程图。（3）能够正确地选择模具结构，进行有关的结构设计和计算；（4）能够正确地凸、凹模工作尺寸计算和尺寸标注；（5）能够正确地选择压力机设备，进行有关使用参数的校核和计算;（6）能够按照有关国家标准正确的绘制模具图以及主要零件的零件图；（7）能够按照有关规定正确编写

2、设计说明书（不少于4500字）；（8）能够编制模具零件工艺。（二）课程设计内容（1）消化并绘制产品零件图，进行工艺分析，借阅参考资料；（2）成形工序设计、计算、编制工艺流程图（含冲压力计算、初选压力机）；（3）确定模具结构类型，模具尺寸计算，绘制模具装配图（草图）送审；（4）绘制模具图纸（含装配图及非标准零件图）；（5）编制模具零件工艺；（6）编写设计说明书；（7）答辩。（三）主要参考书目（1）李名望主编.冲压工作实用手册M.北京：化学工业出版社.2010.（2）刘占军编著.冷冲压模具设计难点与技巧M.北京：电子工业出版社.2010.（3）王孝培主编.实用冲压技术手册M北京：机械工业出版社.2

3、0OL（4）陈炎嗣编著.多工位级进模设计与制造M北京：机械工业出版社.2014.（5）姜银方，袁国定主编,冲压模具工程师手册M.北京：机械工业出版社.2011.（6）胡兆国主编.冷冲压工艺及模具设计M.北京：北京理工大学出版社.2009.（7）李小海，王晓霞主编.模具设计与制造M.北京：电子工业出版社.20IL（8）付宏生主编.冷冲压成形工艺与模具设计制造M.北京：化学工业出版社.2005.摘要冲压成形是一个涉及领域及其广泛的行业，深入到制造业的方方面面，冲压成形是指靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的加工成形方法。本次设计的

4、某型内环(GH536)精准成形工装模具设计就采用了冲模制造，其精度要求不高，不需要校形。在设计的过程中采用CAD二维绘图和SOlidWorkS三维绘图。在弯曲的工序中采用一次弯曲成形，定位板定位降低误差，弹性卸料装置压料卸料利于合金流动。GH536合金因具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能、优秀的高温强度、良好的冷、热加工成形性和焊接性能而广泛应用于航空航天领域。本文对GH536冲压某型内环进行了镀金工艺设计，主要研究内容有：绘制某型内环零件图(2D/3D),查询材料相关参数及性能，工艺分析并确定工艺方案，工艺尺寸的计算，模具主要零件的选用，绘制模具3D装配图，模具缺陷即弯曲回弹、减薄率分析。关键词：

5、弯曲成形；工艺分析；弯曲回弹1.1研究背景L2研究对象概述1第2章工艺过程设计3 工艺性分析3 结构分析3 木青,分*3工艺方案的确定4工艺方案4工艺方案的比较4第3章工艺尺寸计算4弯曲工艺尺寸计算4 弯曲件展开尺寸的计算4 确定排样及毛坯余量4 计算材料利用率4 回弹角5 确定弯曲模具尺寸6第4章压力设备的选择7弯曲力的计算7 自由弯曲时的弯曲力7 校正弯曲力8 压力机公称压力的确定8第5章模具零部件设计与选用9 弯曲凹模的设计9 弯曲凸模的设计1011凸模、凹模的材料 定位板的设计11 凸模固定板的设计12 垫板的设计12 卸料装置及顶件块的设计12 模架的设计14上模座和下模座15导柱、

6、导套15 木丙T*f16 闭合高度的确定与校核16 定位装置及紧固件的选择17第6章模具总装配图18结论1920参考文献.第1章绪论模具是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊工艺装备，工业要发展，模具需先行。没有高水平的模具，就没有高水平的工业产品。如今，模具工业水平既是衡量一个制造业国家水平高低的重要标志，也是一个工业国家产品保持国际竞争力的重要保证之一。本文主要研究冲压工艺和成形工序中的弯曲。在冲压生产过程中，弯曲件占有很大的比例，弯曲件的质量问题，也是模具人员非常关心的问题，由于弯曲过程中产生的缺陷多达十几种，常常让工作人员始料不及。所以，对其常见的缺陷的产生原因及消除方法加以总结，对优

7、化模具设计，提高弯曲件的质量无疑是非常重要的。研究背景冲压成形工艺技术的发展在数字化以及可控化方向取得了长足的发展与进步，受到现代计算机技术的影响，数字模拟技术的应用显著提高了产品的实用性特征。CAD.CAM技术的普及以及有限元软件如ANSYSABAQUS等的应用，更高效地协助模拟分析成形过程中的应力、应变、缺陷等问题。弯曲工艺指的是利用设备、模具将板料、棒料、管料或型材等弯成一定曲率、一定角度，形成一定形状的冲压成形方法。其应用十分广泛，可用于机械、电子、汽车、锅炉、航空、航天等行业。在生产中弯曲件的形状很多,如V型件、U型件、帽形件、圆弧型件等。这些零件可以在压力机上用模具弯曲，也可以用专

8、用弯曲机进行折弯或滚弯。目前，国内外学者均致力于研究如何优化弯曲模具设计和过程中出现的一些问题及其解决办法,诸如:回弹分析，起皱预测、破裂分析、对横截面扁化、减薄率、中性层偏移和纵向伸长等。研究对象概述本文主要对某型内环弯曲成形过程进行研究，过程中容易出现的问题有：弯曲回弹、减薄、起皱、拉裂等问题。本次题目来源于实际的工业生产，其目的主要是设计出符合要求的工件并且分析成形过程中出现的问题及解决方案。采用CAE分析软件Dynaform可以提供模具仿真和对成形过程中的金属流动、成形载荷、缺陷形成、回弹、减薄率等进行工艺分析。本工件生产批量为单件小批量，设计方案时尽量做到简单经济。WUiMHBIGH

9、536第2章工艺过程设计2.1工艺性分析2.L1材料分析本冲压件的材料是GH536合金，GH536是一种以Ni-Cr-Fe为基的固溶强化型高温合金，主要的固溶强化元素为Mo、W、和Co,在高温下具有良好的耐腐蚀性能、抗氧化性能及强度，冷热加工性能及焊接性能良好。其主要性能参数如下表所示。表2.1GH536力学性能品种材料热处理抗拉强度bMPa屈服强度sMPa布氏硬度延伸率65/%弹性模量E/GPa冷轧薄板GH536固溶时效72531024135199弯曲件的材料，要有足够的塑性，GH536屈弹比：=一第=0.00156,屈E199000强比2=H=0.428,屈弹比和屈强比都足够小，所以GH5

10、36具有良好的冲压h725性能，适合弯曲。1 .1.2结构分析4 该冲压件属于对称结构，弯曲件半径左右一致。5 弯曲件的直边高度不宜过小，需满足H2t0本冲压件图中弯边高度有两种：Hl=5mm1.6mmtHz=4mm1.6mmt符合要求。6 弯曲件的相对弯曲半径需满足：*查冲压模具手册表3-21,近似tt查得冷作硬化状态垂直纤维方向的最小相对弯曲半径为0.43平行纤维方向的最小相对弯曲半径为0.8t,满足要求。2.1.3精度分析弯曲件的精度等级一般在IT13级以下，根据弯曲件的直边尺寸九100mm,板料厚度t=0.8mm,查表得精度等级为IT14o2.2工艺方案的确定零件为不等边u形件，该零件

11、的生产工艺包括激光切割下料、冲压弯曲成型两个基本工序，故该模具设计方案为冲压弯曲一次成型。第3章工艺尺寸计算弯曲工艺尺寸计算弯曲件展开尺寸的计算根据冲压手册表3T6一次同时弯曲两个角1.=Il+Lz+b+0.6(-4.2+6.1L 弯+3.2+0.60.8=13.9(mm)曲件的展开长度料厚度板材规格选用l25mx2.5m,考虑工件单件小批量生产，采用激光切割，用CNC套料软件套料编程，板材利用率可达90%以上。 回弹角板料的塑性弯曲总是伴有弹性变形，制件卸载后弹性变形部分会立即恢复，使工件的角度和圆角半径发生变化，而与模具的相应尺寸不一致的现象，称为弯曲件的回弹，回弹将直接影响弯曲件的质量，

12、通常用角度的回弹值和弯曲半径的回弹值来衡量=1.25V58,弯曲半径的变化不大，可只考虑角度的回弹。t 确定弯曲模具尺寸3 凸、凹模圆角半径凸模圆角半径4应等于弯曲件内侧的圆角半径r,但不能小于材料允许的最小弯曲半径rmM。r=lnmrmi11=0.9mm,Wp=r=lnno凹模圆角半径rd不宜过小，以免弯曲时擦伤毛坯表面，同时凹模两边的圆角半径行应当一致，用以防止弯曲时的毛坯偏移。查实用冲压模具设计手册表4-23凹模圆角半径Td=3mmo4 凸、凹模间隙C对于U形件弯曲，必须合理选择凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹大，弯曲件尺寸和形状不易保证；间隙过小，弯曲力增大，且使工件变薄，降低模具寿命。

13、生产中常按材料机械性能和材料厚度选取：表3.1凸、凹模具间隙经验公式钢板C=(1.05-1.15)t有色金属C=(I-Ll)t材料为GH536,属于高温合金钢，因此C=Lo5t=1.05x0.8=0.84mm5 凸、凹模的宽度尺寸计算弯曲件宽度尺寸标注在外侧，应以凹模为基准，先计算凹模尺寸。考虑到模具磨损和弯曲件回弹的影响，凹模宽度尺寸应为：Bd=(B-05a)日=(7.7-0.5X0.1X2)H9=7.6H9其中工件公差第2章工艺过程设计式凹模制造公差凸模尺寸BP按凹模配制，保证双面间隙，则凸模宽度尺寸应为：B,H(Bd-2切。.=7.6-(2X0.84)=5.92h8其中：匹一一凸模制造公

14、差z凸、凹模单边间隙(凸、凹模的制造公差可采用IT7IT9级精度，一般取凸模的精度比凹模的精度高一级，在这里，查GB/T1800.3-1998,取与为IT8级精度，取Sd为IT9级精度。)6凹模深度凹模深度要适当，过小工件两端的自由部分太多，会造成弯曲件回弹大、不平直；过大则多消耗模具钢材，且需较长的压力机行程。查实用冲压模具设计手册表4-23得，凹模深度0=8.5mm。第4章压力设备的选择弯曲力的计算弯曲力是设计弯曲模与选择压力机的重要依据之一。弯曲力的大小跟毛坯尺寸、材料性能、弯曲方式、模具结构等多因素相关，因此难以得到准确的计算值。在生产中常采用经验公式来确定。自由弯曲时的弯曲力1.0.

15、7KBt2bF自=Fr-=0.7*1.3*120.36*0.8*0.8*725/(1+0.8)=28233.78(N)其中K安全系数，一般取1.3B弯曲件宽度Gb材料抗拉强度对于有顶件装置的弯曲模，其顶件力或压料力可取自由弯曲力的30%60%,即Fi=(0.30.6)尸自=(0.30.6)X28233.78V=8470.1316940.27N(4.2)取Fl=16940.27/VF压NF自+F=(28233.78+16940.27)N=45174,05/V 校正弯曲力根据板厚t=08mm,查单位面积校正力P表可知，p=50MPa,校正弯曲力为F=Ap=501527=76350V(4.3)其中A

16、弯曲件校正部分的投影面积P单位校正力对于校正弯曲，其弯曲力比自由弯曲力大得多，而在弯曲过程中，两者不是同时存在。因此，选择冲压设备时，可仅以校正弯曲力作依据，即尸压M?技 压力机公称压力的确定选择压力机要求压力机公称压力大于所有冲压力之和，F压机F校。查表得F压机=160KNF校=77N则压力机初选为开式可倾式压力机J23-16表41压力机参数型号公称压力滑块行程滑块行程次数最大闭合高度封闭高度调节量垫板厚度模柄孔尺寸J23-16160KN55mm120次min220mm45mm40mm40mm60mm第5章模具零部件设计与选用5.1弯曲凹模的设计采用整体式凹模，采用螺钉紧固，销钉定位。凹模采

17、用矩形板料结构，凹模轮廓尺寸计算如下：1 凹模高度H：H=1+rp+tO+rd=101+0.8+8.5+3=23.3mm(5.1)式中1一顶板在凹模中的高度加一凸模圆角半径一材料厚度。一凹模深度rd一凹模圆角半径查JB/T7643.1-2008取矩形凹模板高度为H=32mm2 凹模轮廓尺寸LX：凹模轮廓尺寸为：L=120.36mm18.21mm查JB/T7643.1-2008取矩形凹模板轮廓尺寸为LX=16OmmX100mm图5.1弯曲凹模5. 2弯曲凸模的设计非圆形凸模的固定部分应做成圆形或者矩形，本凸模采用矩形台阶式固定，凸模与固定板配合选用比。m6凸模长度：1.=iti2=(9.2+0.

18、8+10)Znm=2Qmm(5.2)其中心一弯曲两角工作高度/12固定台阶高度t材料的厚度5.3 凸模、凹模的材料弯曲凸、凹模与工件接触的表面受到比较强烈的磨损，必须选用耐磨性良好的模具材料，由于GH536的强度和硬度都较高，要求模具材料必须具有较高的强度。因此，弯曲凸、凹模具选用Crl2MoV,经过淬硬后硬度达到5268HRC5.4 定位板的设计定位板用于冲裁、修边、成形时工件或毛坯轮廓的定位，弯曲模定位板长度和宽度尺寸和弯曲凹模一致L=160100mm,查冲压模具设计手册表8-4确定定位板尺寸为Lt=160100X3mm。图5.5定位板5.5 凸模固定板的设计凸、凹模固定板主要用于小形凸模

19、、凹模等工作零件的固定，本文弯曲凹模为整体式凹模，不需要凹模固定板，凸模固定板材料为45钢。5.6 弯曲凸模固定板高度：H=(0.6-0.8)H凹=19.225.6nun(5.5)取H=25mm；凸模固定板轮廓尺寸与凹模一致：1.H=160100X20mm固定板与凸模按照H7m6配合。图56弯曲凸模固定板5. 6垫板的设计垫板的作用主要是承受凸模压力或凹模压力，防止过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑，影响模具正常工作。垫板厚度取310mm,外形尺寸与凸、凹模固定板相同，经查阅标准GB2858.3-81得轮廓为：LH=1601008mm,材料为45钢，热处理后硬度达4348HRC06. 7卸料装

20、置及顶件块的设计弹性卸料装置，装置的作用是将工件从凹模中顶出，并提供一定的压料力，凹模装在下模座时，如果工件不能通过模具的底部漏出，则需要借助于装在压力机工作台下的顶件装置利用弹簧或者气垫驱动顶板顶出工件。4 顶件块顶件块外形与凹模为间隙配合为加，顶件块的尺寸为7.6x119.3Smmo5 顶杆查JB/T7650.1选用带肩顶杆6x45,材料为45钢，经热处理后硬度达到4348HRCo6 弹簧考虑到行程较大、卸料力适中，选择弹簧作为弹性元件。计算弹簧的顶压力（5.7）其中Py一弹簧的顶压力Fl一卸料力/推料力n一弹簧的个数选择弹簧：使弹簧最大工作极限负荷P2Py计算弹簧总压缩量Hc=Hy+Hg

21、+Hx(5.8)其中Hy弹簧的预压缩量为一弹簧的工作行程HX-凸模总修磨量弹簧与顶杆安装在一起:查GB/T2089-2009选择YA1842,经过计算HCHHmin+IOmm(5.9)式中Hmax一一压力机最大闭合高度；Hmin压力机最小闭合局度；H一一冲模的闭合高度。计算得165mmH130mm实际闭合高度为141.5mm,符合要求。83 11定位装置及紧固件的选择螺钉主要承受拉应力，用来连接固定零件。中小型模具常用直径为M6M120销钉在模具中主要起定位作用，同时也承受一定的侧向力，常常作为定位模具零件并与紧固螺钉配合使用。螺钉与销钉材料为45钢，其中销钉与销孔采用此的me过渡配合，选用如

22、下表所示。表5.1弯曲定位件及紧固件弯曲连接对象项目标准尺寸mm数量上模座与凸模固定板内六角圆柱螺钉GB/T70-85M8504圆柱销GB119-86A6602下模座与凹模内六角圆柱螺钉GB/T70-85M8604圆柱销GB119-86A8702定位板与凹模内六角圆柱螺钉GB/T70-85M6104圆柱销GB119-86A6142第6章模具总装配图图6.1弯曲成形模结论在本次课程设计中，在老师和同学的帮助下，我利用所学习的冲压理论知识，独立自主的设计、完成并分析了某型内环（GH536）精准成型工装模具设计问题，与此同时，也积累了很多与实践生产相关联的经验，有些方案理论上可行，但实际上会浪费大量

23、物力财力，不具有实践意义。所以，今后在学习理论知识的同时，我一定注重实践，不断努力。通过本次课程设计，我查阅资料的能力和学习软件的能力也有所提高，也认识到自己对于软件的操作存在一些问题，绘制工图不够熟练，今后还得勤学多练。参考文献1肖景容，姜奎华主编.冲压工艺学M.北京：机械工业出版社.1999.2李名望主编.冲压工作实用手册IxI.北京：化学工业出版社.2010.3刘占军编著.冷冲压模具设计难点与技巧国.北京：电子工业出版社.2010.4王孝培主编.实用冲压技术手册M.北京：机械工业出版社.2001.5陈炎嗣编著.多工位级进模设计与制造IXL北京：机械工业出版社.2014.6姜银方，袁国定主编.冲压模具工程师手册M.北京：机械工业出版社.20IL7胡兆国主编.冷冲压工艺及模具设计M.北京：北京理工大学出版社.2009.88李小海，王晓霞主编.模具设计与制造M.北京：电子工业出版社.2011.9王芳主编.冷冲压模具设计指导IXI.北京：机械工业出版社.1998.10付宏生主编.冷冲压成形工艺与模具设计制造M.北京：化学工业出版社.2005.