铰链连接件的模具设计与工艺分析
日期： 2017年3月1日 【摘要】太阳能光伏支架主要是为了固定、连接、摆放为太阳能光伏面板所设计的特殊支架，而在这些特殊支架间也需要连接和固定。铰链连接件就是主要用于太阳能光伏支架间的连接。本文就铰链连接件的弯曲工艺分析与模具分析设计作主要介绍。铰链连接件的弯曲工艺分析主要包括铰链连接件精度、铰链连接件材料、铰链连接件结构尺寸三大部分，铰链连接件的模具分析设计主要包括模具类型的选择、毛坯展开尺寸计算、排样、主要零部件的设计和模具总装图及工作原理，其中将铰链连接件的精度、结构尺寸以及模具的主要零部件设计三个方面作为重点分析。
目录
引言 3
一 、铰链连接件的弯曲工艺性审查 4
（一）铰链连接件的精度 4
（二）铰链连接件的材料 4
（三）铰链连接件的结构尺寸 4
二、铰链连接件的模具设计 4
（一）模具类型的选择 4
（二）铰链连接件的工序顺序安排 5
（三）排样 5
（四）主要零部件设计 5
三、工作原理 5
总结 6
参考文献 7
谢辞 8
引言
随着社会的进步、科技的发展，大到航空航天、军事领域，小到办公用具、生活用品，越来越多的产品、零件被投入制造与使用。各个行业里所需特定产品的种类不同、样式不同，因此，各种生产所需特定产品的加工方法、工艺流程被研究与应用。本文就铰链连接件的生产制造作为主要研究方向，进行铰链连接件的弯曲工艺分析与弯曲模具设计。太阳能光伏支架主要用于固定、连接和放置为太阳能光伏电池板所设计的专用支架，本文介绍的铰链连接件就是将这些专用支架连接起来的零件。本文从铰链连接件的弯曲工艺分析与模具分析设计两方面做为研究方向，主要介绍了弯曲工艺分析红的铰链连接件精度、铰链连接件材料、铰链连接件结构尺寸三大部分，以及模具分析设计中的模具类型的选择、毛坯展开尺寸计算、排样、主要零部件的设计和模具总装图及工作原理部分。其中在毛坯的展开尺寸、铰链连接件精度及主要零部件设计三个方面做了详细分析。在此次分析设计中，既有理论引导，也
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
有实际指导，较好的应用理论与实际相结合的思想，从而达到了不断优化产品制作的模具结构。本文所写的铰链连接件的模具设计过程对今后的工作、学习具有指导性意义。
一 、铰链连接件的弯曲工艺性审查
铰链连接件弯曲工艺审查包括铰链连接件精度、铰链连接件材料、铰链连接件结构尺寸三大部分。
（一）铰链连接件的精度
铰链连接件可以达到的直线尺寸精度见表1，根据表1可得当材料厚度t＝1㎜，宽度B＝30㎜时，铰链连接件能够达到的精度等级为ＩＴ１２～ＩＴ１３。铰链连接件的尺寸公差都为±0.15㎜，当公称尺寸为30㎜，标准公差数值为0.3㎜(见图11（b）、表2)，所以铰链连接件的尺寸30±0.15㎜的标准公差等级为ＩＴ１２～ＩＴ１３。此公差等级与上述能达到的公差等级一致，故不需要采取相应的工艺措施来保证标准尺寸30㎜的尺寸精度。
图11（a） 铰链连接件 图11(b) 二维视图
（材料Q235、厚度为1）
表11 弯曲工件的尺寸精度
材料厚度
T/㎜
尺寸B/㎜
尺寸A/㎜
＜18～18
＞18～30
＞30～50
＞50～80
＞80～120
尺寸A精度等级
≤1
≤100
＞100～400
＞400～700
ＩＴ１２～ＩＴ１３
ＩＴ1４
ＩＴ1５
＞1～3
≤200
＞200～700
ＩＴ1４
ＩＴ1５
＞3～6
≤200
＞200～700
ＩＴ1５
ＩＴ1６
公称尺寸/㎜
公差等级
IT12
IT13
IT14
IT15
IT16
IT17
IT18
大于
至
mm
3
0.10
0.14
0.25
0.40
0.60
1.0
1.4
3
6
0.12
0.18
0.30
0.48
0.75
1.2
1.8
6
10
0.15
0.22
0.36
0.58
0.90
1.5
2.2
10
18
0.18
0.27
0.43
0.70
1.10
1.8
2.7
8
30
0.2
0.33
0.52
0.84
1.30
2.
3.3
30
50
0.25
0.39
0.62
1.00
1.60
2.5
3.9
50
80
0.30
0.46
0.74
1.20
1.90
3.0
4.6
80
120
0.35
0.54
0.87
1.40
2.20
3.5
5.4
120
180
0.40
0.63
1.00
1.60
2.50
4.0
6.3
表12 常用尺寸（≤180㎜）的标准公差等级与数值
（二）铰链连接件的材料
在碳素钢中常含有少量的杂质，如磷（P）、硫（S）、硅（Si）、锰（Mn）等元素，而这些元素会对碳素钢的结构及力学性能产生影响。
含磷（P）元素较高时，在低温环境下容易产生冷脆现象，因为磷（P）元素能够全部溶于铁素体中，特别是在低温环境下，使得碳素钢的强度、硬度得到提高，但是使得碳素钢的塑性、韧性得到急速下降。
含硫（S）元素较高时，在高温环境下易发生热脆现象，因为硫（S）元素与铁（Fe）不相溶，但是以FeS的形式留存在碳素钢中。FeS与Fe易形成熔点低的共晶体，一般熔点为985℃，分布在晶界上，易发生开裂现象。所以，磷（P）、硫（S）元素是有害元素。
硅（Si）、锰（Mn）是有益元素。锰（Mn）的脱氧能力强，可将碳素钢中的FeO还原成Fe，使得碳素钢的质量得到提高；硅（Si）可以与碳素钢中的FeO反应生成炉渣，来抵消FeO对碳素钢的影响。
目录
引言 3
一 、铰链连接件的弯曲工艺性审查 4
（一）铰链连接件的精度 4
（二）铰链连接件的材料 4
（三）铰链连接件的结构尺寸 4
二、铰链连接件的模具设计 4
（一）模具类型的选择 4
（二）铰链连接件的工序顺序安排 5
（三）排样 5
（四）主要零部件设计 5
三、工作原理 5
总结 6
参考文献 7
谢辞 8
引言
随着社会的进步、科技的发展，大到航空航天、军事领域，小到办公用具、生活用品，越来越多的产品、零件被投入制造与使用。各个行业里所需特定产品的种类不同、样式不同，因此，各种生产所需特定产品的加工方法、工艺流程被研究与应用。本文就铰链连接件的生产制造作为主要研究方向，进行铰链连接件的弯曲工艺分析与弯曲模具设计。太阳能光伏支架主要用于固定、连接和放置为太阳能光伏电池板所设计的专用支架，本文介绍的铰链连接件就是将这些专用支架连接起来的零件。本文从铰链连接件的弯曲工艺分析与模具分析设计两方面做为研究方向，主要介绍了弯曲工艺分析红的铰链连接件精度、铰链连接件材料、铰链连接件结构尺寸三大部分，以及模具分析设计中的模具类型的选择、毛坯展开尺寸计算、排样、主要零部件的设计和模具总装图及工作原理部分。其中在毛坯的展开尺寸、铰链连接件精度及主要零部件设计三个方面做了详细分析。在此次分析设计中，既有理论引导，也
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
有实际指导，较好的应用理论与实际相结合的思想，从而达到了不断优化产品制作的模具结构。本文所写的铰链连接件的模具设计过程对今后的工作、学习具有指导性意义。
一 、铰链连接件的弯曲工艺性审查
铰链连接件弯曲工艺审查包括铰链连接件精度、铰链连接件材料、铰链连接件结构尺寸三大部分。
（一）铰链连接件的精度
铰链连接件可以达到的直线尺寸精度见表1，根据表1可得当材料厚度t＝1㎜，宽度B＝30㎜时，铰链连接件能够达到的精度等级为ＩＴ１２～ＩＴ１３。铰链连接件的尺寸公差都为±0.15㎜，当公称尺寸为30㎜，标准公差数值为0.3㎜(见图11（b）、表2)，所以铰链连接件的尺寸30±0.15㎜的标准公差等级为ＩＴ１２～ＩＴ１３。此公差等级与上述能达到的公差等级一致，故不需要采取相应的工艺措施来保证标准尺寸30㎜的尺寸精度。
图11（a） 铰链连接件 图11(b) 二维视图
（材料Q235、厚度为1）
表11 弯曲工件的尺寸精度
材料厚度
T/㎜
尺寸B/㎜
尺寸A/㎜
＜18～18
＞18～30
＞30～50
＞50～80
＞80～120
尺寸A精度等级
≤1
≤100
＞100～400
＞400～700
ＩＴ１２～ＩＴ１３
ＩＴ1４
ＩＴ1５
＞1～3
≤200
＞200～700
ＩＴ1４
ＩＴ1５
＞3～6
≤200
＞200～700
ＩＴ1５
ＩＴ1６
公称尺寸/㎜
公差等级
IT12
IT13
IT14
IT15
IT16
IT17
IT18
大于
至
mm
3
0.10
0.14
0.25
0.40
0.60
1.0
1.4
3
6
0.12
0.18
0.30
0.48
0.75
1.2
1.8
6
10
0.15
0.22
0.36
0.58
0.90
1.5
2.2
10
18
0.18
0.27
0.43
0.70
1.10
1.8
2.7
8
30
0.2
0.33
0.52
0.84
1.30
2.
3.3
30
50
0.25
0.39
0.62
1.00
1.60
2.5
3.9
50
80
0.30
0.46
0.74
1.20
1.90
3.0
4.6
80
120
0.35
0.54
0.87
1.40
2.20
3.5
5.4
120
180
0.40
0.63
1.00
1.60
2.50
4.0
6.3
表12 常用尺寸（≤180㎜）的标准公差等级与数值
（二）铰链连接件的材料
在碳素钢中常含有少量的杂质，如磷（P）、硫（S）、硅（Si）、锰（Mn）等元素，而这些元素会对碳素钢的结构及力学性能产生影响。
含磷（P）元素较高时，在低温环境下容易产生冷脆现象，因为磷（P）元素能够全部溶于铁素体中，特别是在低温环境下，使得碳素钢的强度、硬度得到提高，但是使得碳素钢的塑性、韧性得到急速下降。
含硫（S）元素较高时，在高温环境下易发生热脆现象，因为硫（S）元素与铁（Fe）不相溶，但是以FeS的形式留存在碳素钢中。FeS与Fe易形成熔点低的共晶体，一般熔点为985℃，分布在晶界上，易发生开裂现象。所以，磷（P）、硫（S）元素是有害元素。
硅（Si）、锰（Mn）是有益元素。锰（Mn）的脱氧能力强，可将碳素钢中的FeO还原成Fe，使得碳素钢的质量得到提高；硅（Si）可以与碳素钢中的FeO反应生成炉渣，来抵消FeO对碳素钢的影响。
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