文华学院毕业设计（论文） 毕业设计（论文） 题目：圆形工件的弯曲模具设计 学 生 姓 名： 李小兵 学号： 学 部 （系）： 机械与电气工程 专 业 年 级： 12材料成型及控制工程 指 导 教 师： 朱月亭 职称或学位： 硕士 2016 年 5 月 20 日文华学院毕业设计（论文）目录 摘 要4关键词. 4Abstract5Keywords51.前言61.1冲压的概念特点及分类61.2 冲压模具的现状与发展趋势61.2.1 冲压模具的现状61.2.2 冲压模具的发展趋势71.3 本课题的意义及主要内容81.3.1 选题的意义81.3.2 本课题的主要内容82.圆形工件的工艺分析92.1 工件分析92.2 加工分析103.弯曲工艺方案的确定123.1 弯曲工艺分析比较123.1.1 摆动式圆形弯曲模123.1.2 楔形圆形弯曲模133.2 弯曲工艺选定144.弯曲模具工艺计算154.1 弯曲件毛坯尺寸的计算154.1.1 弯曲应变中性层位置的确定154.1.2 弯曲件毛坯长度计算154.2 弯曲力计算与压力机选用164.2.1 自由弯曲力计算164.2.2 校正弯曲力计算164.2.3 压力机选用164.3 弯曲模工作部分尺寸计算174.3.1 弯曲时凸模与凹模之间的间隙174.3.2 弯曲时凸模与凹模的宽度尺寸185.弯曲模主要零件的设计185.1 模具主要零件二维三维图纸185.1.1 下模座185.1.2 下垫板195.1.3 凹模固定板205.1.4 凹模215.1.5 芯棒22 5.1.6 上凹模.235.1.7 压料板245.1.8 上凹模固定板255.1.9 上垫板265.1.10 上模座275.2 模具三维总装配图285.3 模具关键冲压零件的工作过程306.弯曲模具数值模拟可行性分析及工艺矫正316.1 DEFORM软件分析流程316.2 DEFORM初次分析结果386.3模具改进后的分析40结束语44参考文献45致谢463圆形工件的弯曲模具设计摘 要圆形工件是工业生产中一种不可或缺的零件，然而作为一种非典型弯曲件，目前对他的研究较少，本论文针对此情况，对圆形工件弯曲进行了细致的分析研究，主要内容为对圆形工件的多种弯曲工艺进行分析，设计一种弯曲工艺的模具，并运用三维软件PRO/E画出模具各零件并进行装配，运用目前比较先进的数值模拟软件DEFORM，对已设计的模具进行冲压模拟，分析其应力分布及可行性并对原始模具做改进，经过多次分析最终确定模具成型部位尺寸，完成整个模具设计过程。关键词：冲压；弯曲模具；PRO/E建模；DEFORM分析Circular workpiece bending die design Abstract Circular workpiece is an integral part of a kind of industrial production, however, as a kind of typical bending parts of his study is less, this thesis aimed at this situation, the circular workpiece bending has carried on the detailed analysis and research, the main content for the various bending process of circular workpiece is analyzed, design a kind of mould of bending process, and using 3D software PRO/E draw mold the parts and assembly, use the more advanced numerical simulation software DEFORM, for the design of die stamping simulation, analyzes the stress distribution and feasibility and do improvement to the original mold, after a lot of analysis of final molding parts size, complete the whole mold design process.Keywords: stamping;Bending die;PRO/E modeling;DEFORM analysis41.前言 1.1冲压的概念特点及分类 冲压模具的概念：冲压模具是利用安装在冲压设备上的零件对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。由于冲压一般是在常温下对材料进行变形加工，且主要是采用板料来成形所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性成型的主要方法之一1。冲压成形有以下特点：生产效率高、操作简单、容易实现机械化及自动化等过程。加工的工件表面质量好，尺寸精度高、由于材料的形变强化特性，可以获得强度高、而重量轻的零件。适合批量生产，材料利用率高，可节约大量人力物力财力。可得到其它加工方法难以实现的或无法成型的复杂形状零件。这些特点非常符合汽车制造业对于零件强度好质量轻批量生产的要求，因此冲压在汽车行业具有十分重要的地位2。 冲压模具的分类：模具是一种技术密集，资金密集型的产品，在我国国民经济中的地位非常重要。可以说模具生产技术的水平高低，已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。冲压模具按不同的加工出来的工件可以分为：冲裁模，拉伸模，弯曲模，翻边模，胀形模等。而其中的弯曲模又可以分为：U形弯曲模，V形弯曲模，Z形弯曲模，圆形弯曲模等。 1.2 冲压模具的现状与发展趋势 1.2.1 冲压模具的现状 根据考古发现我国在两千多面前，就有用模具制造青铜器的记录，研究显示我国古代模具制造是世界领先的。但现代模具制造，由于我国科学技术长期一直落后于欧美等发达国家，所以模具制造技术虽然产量很大，但是技术一直相对比较落后，只能做一些简单以及尺寸精度要求不高的模具。冲压模具制造是一项综合性的工程，冲压模具结构复杂零件众多，又由于冲压模具效率高的特点，模具的自动化也很重要，这就对一个国家的机械制造及其自动化提出了很高的要求，而这一方面我们与日本德国等差距还较大，我国与发达国家模具制造的差距还体现在模具材料方面，同一种模具日本制造的寿命可达到3到4年甚至5到10年，而我国可能就只有1到2年甚至更低，这其实主要是模具材料造成的，所以我国冲压模具想达到世界先进水平，首先就要在模具材料方面取得突破3。 国外，德国日本模具发展起步较早，模具制造技术处于世界领先地位，这一方面是由于他们的机械制造还有材料技术非常先进，另一方面也得益于先进的模具生产管理技术，例如模具作为一个独立的行业，德国日本美国等都设定了许多行业标准，一个模具虽然零件很多，但不同的模具大多数零件都是一样的，因此有必要对那些标准零件设置一些行业标准。另外CAD/CAE在模具设计中的运用德国日本也比我国更加深入，虽然目前我国的大多数制造业也都运用计算机辅助设计生产水品有所提高，但总体上水平参差不齐与发达国家有所差距还有待提高。 1.2.2 冲压模具的发展趋势虽然当前我国的模具制造技术相对比较落后，但是我国正努力朝着先进制造业大国的目标追赶着，模具作为制造业的基础必然会大力发展。冲压模具的发展趋势，首先在CAD/CAE软件方面，目前国内的大对数制造业都放弃了传统手工作图，采用CAD软件作图，在产品设计的时候也采用计算机三维建模，在完成总体设计之后运用数值模拟技术进行模拟，分析模具的可行性等等，华中科技大学，吉林大学，湖南大学等高校，陆陆续续开发出各自CAD/CAE软件，并且在高等教育中都比较重视计算机技术的学习，等等这些改变在我国的模具制造业中取得显著成绩4。其次机加工技术也正在一步一步提高，一方面大力从国外进口先进的五轴机床等先进的加工机械，淘汰那些落后机床，另一方面我国自己的机床生产技术也在逐步提高，这使得加工的精度越来越高，质量越来越好，而加工精度是影响模具精度寿命的重要因素。除此之外模具材料往往是模具好坏的关键性因素，长期以来我国都从日本德国大量进口模具材料，近年来我国逐步重视新材料的开发，在市场的驱动下，各大材料生产企业也加紧材料的研发，试图抢占国内市场，在国家的支持下各大高校也纷纷加大材料方面的投入，目前在许多方面已经取得了可喜成绩。最后模具的后处理也是重要的部分，往往采用先进的热处理，可以大大提高材料的寿命，例如将加工好的模具零件采用等离子喷涂处理后其寿命可提高百分之20左右，当前的发展趋势是鼓励各种新的先进的材料处理技术运用到模具后处理上来。最后模具的检测设备也十分重要，由于先进的超高精度检测仪器价格昂贵，一般的中小型企业资金实力比较薄弱，在检测仪器方面不重视，这就导致了模具的尺寸精度不高，进而影响模具的使用寿命5。总得来说我国离先进模具制造大国还有一段距离，但在国家大力鼓励创新建立创新型国家的战略下，目前模具行业各方面都正在蓬勃发展，相信在不久的将来我国的模具制造业会到达世界先进国家的行列。 1.3 本课题的意义及主要内容 1.3.1 选题的意义 冲压模具是制造业中非常重要的一部分，从事这一方面研究学习的人员也非常的多，然而各大高校和职业院校及一些其他模具学校等，在教学及教材的选用上对于U,V形这两种比较典型的弯曲模讲述较多，而对于圆形弯曲模讲解较少或没有讲解。随着工业技术水平的经进一步发展，对于圆形件的运用越来越广且要求越来越高。因此对圆形工件弯曲模具进行专门且详细的研究就显得非常必要了。本论文在比较不同的圆形弯曲模工艺基础上，选取一种最简单模具最稳定的弯曲工艺进行了细致分析，希望能对圆形弯曲成型提供比较科学的参考6。 进入21世纪在计算机普及的下模具制造业正在迅速发展，近年来圆形工件的弯曲模具正逐步受到重视。其中，小半径弯管是研究的一个热点，这是因为小半径弯管件有着非常广泛的应用，尤其是在航空航天、汽车等高技术领域，小半径弯管件已成为了一个关键的零件。通过对非典型 U 形冲压件（如圆形工件）冲压成形工艺过程的模拟，寻找出合理而有效的运用 CAD、CAE 技术进行选择、并