槽環(huán)的彎曲模具設(shè)計【槽環(huán)U形彎曲件】

槽環(huán)彎曲模設(shè)計摘要:設(shè)計本模具是為了制造普通 U 形彎曲件。設(shè)計中分析了零件的結(jié)構(gòu)及工藝性。該零件的沖壓工藝“彎曲”，討論了彎曲零件毛坯展開形狀和尺寸的確定方法，其中特別分析了彎曲模的定位及卸料方式。關(guān)鍵詞:彎曲；定位；卸料前 言冷沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率很高的、少切削或無切削的先進加工方法，在經(jīng)濟和技術(shù)方面都具有很多優(yōu)點。它操作簡便，便于實現(xiàn)機械化和自動化，適合于較大批量零件的生產(chǎn)，其制品一般都不需作進一步的機械加工，尺寸精度和互換性也都比較好。所以，它在航空、汽車、拖拉機、電機電器、精密儀器儀表等工業(yè)中占有十分重要的地位。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料介紹，僅汽車制造業(yè)就約有 60-75的零件是采用冷沖壓加工工藝制成的。若按勞動量估算，冷沖壓生產(chǎn)所占的勞動量為整個汽車工業(yè)總勞動量的 25-30。在電機及儀器儀表生產(chǎn)中，也有 60-70的零件是采用冷沖壓工藝來完成的。此外，隨著加強國防建設(shè)的需要和人們物質(zhì)生活水平的提高，在諸如家電，電子元器件和兵器領(lǐng)域內(nèi)，冷沖壓加工量也占有相當(dāng)大的比例。可見，支持和促進冷沖壓加工技術(shù)，對發(fā)展國民經(jīng)濟和加速工業(yè)化建設(shè)，具有十分重要的意義。國內(nèi)的模具工業(yè)雖起步較晚，但在過去的十多年中也取得了一些進步。例如沖壓模具方面，國內(nèi)設(shè)計制造的部分轎車覆蓋件模、空調(diào)器散熱片級進模、以及帶自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、扭斜和安全保護的功能的精密多功能模，都已達(dá)到較高的水平。但從總體上看，我國與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有大差距。特別是在大型、精密、復(fù)雜和長壽模具上，一方面技術(shù)差距明顯；另一方面產(chǎn)能也不能滿足國內(nèi)的需要，因而仍需大量從國外進口。所以，盡快適應(yīng)社會主義工業(yè)化建設(shè)對冷沖壓工藝生產(chǎn)水平提高的需要，全方位大力做好模具基礎(chǔ)、研發(fā)和推廣工作，是至關(guān)重要的。目 錄1 零件工藝分析 .61.1 材料分析 .71.2 結(jié)構(gòu)分析 .72 彎曲工藝計算 .72.1 彎曲件的展開尺寸 .72.2 彎曲件回彈值 .83 沖壓工藝方案的確定 .84 彎曲力的計算 .84.1 校正彎曲力計算 .84.2 自由彎曲力計算 .94.3 頂件力計算 .95 壓力機壓力的計算與選擇 .95.1 壓力機壓力計算 .95.2 壓力機選擇 .106 凸凹模工作部分的尺寸計算 .106.1 彎曲凸模的圓角半徑 .106.2 彎曲凹模圓角半徑 .106.3 凸凹模間隙的確定 .116.4 凹模深度的確定 .117 主要零部件的設(shè)計 .127.1 凸模 .127.2 凹模 .128 模具的總體設(shè)計 .138.1 模架的選擇 .138.2 其它零部件的選擇 .138.3 卸料方式的選擇 .158.4 凹凸模固定方式的選擇 .158.5 緊固裝置的選擇 .168.6 模具材料的選用 .169 彈頂裝置中彈性元件的計算與選擇 .169.1 橡皮的選擇 .169.2 彈性元件的計算 .1610 模具簡圖 .1810.1 彎曲模結(jié)構(gòu)淺析 .1810.2 凹模簡圖 .1910.3 凸模間圖 .20總結(jié)致謝參考文獻第 0 頁 共 22 頁1 零件工藝分析工件為下圖所示槽環(huán)彎曲件，零件工藝分析內(nèi)容如下:第 1 頁 共 22 頁1.1 材料分析該工件所用材料為 10 鋼，是一種常用的冷沖模具鋼，其塑性較好，適合沖壓加工。1.2 結(jié)構(gòu)分析該工件只有彎曲一個工序，材料為 10 鋼，材料厚 1.5mm。在彎曲時應(yīng)有一定的凸凹模間隙，工件的尺寸全部為自由公差，可看作 IT14 級，尺寸精度較低，普通彎曲就能滿足要求。零件結(jié)構(gòu)簡單，左右對稱，對彎曲成形較為有利，可查模具設(shè)計與制造P79 表2-1 知 10 鋼的最小相對彎曲半徑 ，而零件的彎曲半徑 ，故，不會t4.0rmin5.1r4t0彎裂，無需多次彎曲。因為 r/t=15，所以，彎曲變形后角度回彈較小，彎曲半徑變化也不大，可以采用簡單的直壁校正彎曲法及可達(dá)到要求。2 彎曲工藝計算2.1 彎曲件的展開尺寸毛坯展開尺寸計算如下圖所示：坯料的總寬度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，查模具設(shè)計與制造第 2 頁 共 22 頁P84 表 2-6 得中性層位移系數(shù) =0.31。按式（2-4）計算其中層半徑m97.153.01tr查冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)P79 表 6-2，當(dāng) r0.5 的彎曲時，雙直角彎曲時毛坯展開計算公式為：（1）)tr(1802321L其中：(2)mL25.49.231將式（2）帶入式（1）得 L= 7.2.2 彎曲件回彈值因為 r/t=15，屬大變形程度，只考慮角度回彈。根據(jù)工件材料 10 鋼的抗拉強度為 335Mpa 及材料厚度查模具設(shè)計與制造P83 表2-4，可確定角度回彈值為 23 沖壓工藝方案的確定由于該制件較為簡單，且毛坯為沖壓成型件，根據(jù)其工藝分析，可確定該零件的沖壓方案為：彎曲退模卸料。4 彎曲力的計算4.1 校正彎曲力計算由于為了保證彎曲件在一次彎曲過程中即可得到彎曲件內(nèi)形尺寸精度,故采用校正彎曲。查模具設(shè)計與制造P85，可知： APF校式中 校正彎曲力，N;校FA校正部分投影面積， ；m2P單位面積校正力，Mpa。查模具設(shè)計與制造P85，表 28，可知：P 取 80Mpa80614校F第 3 頁 共 22 頁N67204.2 自由彎曲力計算查模具設(shè)計與制造P85，式（27）可知： tr7.0b2自F5.1363.N2.781式中 自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力，N；自FB彎曲件的寬度，mm；t彎曲材料的厚度，mm；材料的抗拉強度，Mpa；bK安全系數(shù)，一般取 K=1.3。4.3 頂件力計算若彎曲模設(shè)有頂件裝置或壓料裝置，其頂件力 (或壓料力 )可近似取自由彎曲力DFY的 3080。查 模具設(shè)計與制造 P85，式（ 29）可知： 自）（FDY8.03)(197455.(N5 壓力機壓力的計算與選擇5.1 壓力機壓力計算對于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大的多，故一般 可以忽略。即：DF查模具設(shè)計與制造P85，式(211)可知：校壓 F 校壓 ）（F3.1考慮實際生產(chǎn)安全 取 1.8，即：壓 67208.壓第 4 頁 共 22 頁N120965.2 壓力機選擇根據(jù)壓彎力的大小，查模具設(shè)計與制造P28，表 115，初步選擇型號為 J2316 的開式壓力機，壓力機參數(shù)如下。公稱壓力：160 滑塊行程：55mm行程次數(shù)：120 次/min最大閉合高度：220mm壓力機工作臺面尺寸：300mm 450mm(前后 左右)連桿調(diào)節(jié)量：45mm電動機功率 1.5KW模柄孔尺寸 40 60mm（直徑 深度）6 凸凹模工作部分的尺寸計算6.1 彎曲凸模的圓角半徑查模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊P101，表 64 可知： tr31r凸式中 r彎曲件圓角半徑，mm；材料屈服極限， ；32m/E材料彈性模數(shù)， 。查 P103，附表 2 可知 的值為： ，即 。34-1076.9m5.1r凸6.2 彎曲凹模圓角半徑凹模圓角半徑不應(yīng)過小，以免擦傷零件表面，影響沖模壽命。凹模圓角半徑過大，會影響坯料定位的準(zhǔn)確性。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。生產(chǎn)中常根據(jù)材料的厚度來選擇凹模圓角半徑：當(dāng) 時， ，取 。m2tt63r）（凹 m95.5r凹第 5 頁 共 22 頁6.3 凸凹模間隙的確定凸模和凹模間的間隙值對于彎曲件的回彈、表面質(zhì)量和彎曲力均有很大的影響。查模具設(shè)計與制造可知：彎曲黑色金屬時 ；ntcmax式中 c彎曲凸模與凹模的單面間隙；材料厚度的最小尺寸；mintt材料厚度的基本尺寸；n間隙系數(shù)。查模具設(shè)計與制造P91，表 212 可知： 。即：05.ntcmax.1.1）（=1.675mm6.4 凹模深度的確定彎曲凹模深度要適當(dāng)。過小時，坯件彎曲變形的兩直邊自由部分長，彎曲件成形后回彈大，而且直邊不平直。若過大，則模具材料消耗多，而且要求壓力機具有較大的行程。彎曲 U 形件時，若彎邊高度不大，或要求兩邊平直，則凹模深度應(yīng)大于零件高度，如下圖所示，其中 值，查模具設(shè)計與制造P91 ，表 210 可知 。oh m4ho第 6 頁 共 22 頁7 主要零部件的設(shè)計7.1 凸模當(dāng)彎曲件標(biāo)注的是內(nèi)形尺寸時，選擇凸模為設(shè)計基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。由于本零件標(biāo)注的是內(nèi)形尺寸，所以計算時以凸模為準(zhǔn)，間隙取在凹模上。零件按 IT14 級制造，查沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)指南P223，附錄四，取零件公差為 ，凸模精度等級43.01按 IT8 級確定。查模具設(shè)計與制造P92，式 2-18 可知： 0-pP)75.(L027.-027.-314）（式中 彎曲凸模橫向尺寸；PLL彎曲件橫向尺寸，凸模計算時取最小值；彎曲凸模的制造公差，可采用 級精度；P 97IT彎曲件橫向尺寸公差。因為凸模高度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定的。凸模高度應(yīng)大于工件高度，所以凸模高度為 70mm。7.2 凹模 由于彎曲件標(biāo)注的是內(nèi)形尺寸，所以間隙取在凹模上。凹模的精度等級按 IT9 級確定。查模具設(shè)計與制造P92，式 219 可知： ）L(d43.043.067152）（式中 彎曲凹模橫向尺寸；dL彎曲凹模的制造公差，可采用 級精度； 9ITC彎曲凸模與凹模的單面間隙。查表得凹模的總深度 L 為；L=45mm7.2.1 凹模周界的確定查模具設(shè)計與制造P54，式（134）可知：凹模厚度 ）（ m15b式中 b沖裁件的最大外形尺寸；第 7 頁 共 22 頁K凹模厚度系數(shù)，考慮板料厚度的影響，見表 126。即凹模的厚度 H 為 20mm。由式（135）可知：凹模壁厚 ）（）（ m40325.1c38所以凹模長 L=60+38=98mm，寬 B=35+38=73mm。8 模具的總體設(shè)計8.1 模架的選擇由于縮短連桿對壓力機的剛度有利，同時在修模后，模具的閉合高度可能要減小，因此一般模具的閉合高度接近于壓力機的最大裝模高度。查模具設(shè)計與制造P28，式（128）： m5m101axmin HH175+10 H 220-5根據(jù)壓力機的最大裝模高度和凹模周界的范圍及模具工作的穩(wěn)定性、剛度等各方面的因素綜合考慮，查模具專業(yè)設(shè)計手冊P112，表 71 可知：模架選擇 200 125 的滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架。8.2 其它零部件的選擇8.2.1 模座的選擇模座已標(biāo)準(zhǔn)化，在選用時應(yīng)考慮如下幾點。所選用的模座的凹模周界尺寸（L B）應(yīng)與凹模的周界尺寸一致。模座的厚度一般為凹模板厚度的 倍，以保證有足夠的強度和剛度。5.10所選用的模座必須與所選壓力機的工作臺和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進行必要的校核。下模座的最小輪廓尺寸，應(yīng)比壓力機工作臺上落料孔的尺寸每邊至少要大mm。下模座的最大輪廓尺寸比所選壓力機的工作臺每邊至少要小 mm，一遍504 504安裝、固定。查模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊P125，表 717 和 P127，表 719 可知：上模座：140 80 （mm）35下模座：140 （mm）09第 8 頁 共 22 頁8.2.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇導(dǎo)柱直徑 d 根據(jù)下模座導(dǎo)柱安裝孔直徑確定，導(dǎo)柱的長度 L 應(yīng)保證在模具最小閉合高度時，導(dǎo)柱上端面與上模座上平面的距離應(yīng)為 ，下模座下平面與導(dǎo)柱下端面m150的距離應(yīng)為 。查 模具設(shè)計與制造P67 式（139）與式（140）可知：m32 32h）（）（ 50HL式中 H模具閉合高度；上模座的厚度；1h下模座的厚度；2凸模的長度；3凸模刃口進入凹模刃口的深度，一般取 ；m15.0L導(dǎo)柱長度。根據(jù)公式計算得 H=181mm，L=150mm。查模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊P152，表 833，可知 B 型導(dǎo)柱直徑 d 為 25mm。導(dǎo)套已標(biāo)準(zhǔn)化，導(dǎo)套內(nèi)徑 d 根據(jù)導(dǎo)柱外徑確定，導(dǎo)套外徑 D 根據(jù)上模座導(dǎo)套安裝孔直徑確定，導(dǎo)套的裝配長度 H 應(yīng)小于上模座厚度 3mm 以上，導(dǎo)套長度 L 可查模具設(shè)計與制造P68,表 129 可知導(dǎo)套長度 L 為 55mm。第 9 頁 共 22 頁導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配關(guān)系如下圖所示：8.3 卸料方式的選擇由于模具開模時零件大多數(shù)會留在凹模內(nèi)，所以必須采用頂件裝置。但有時零件也可能在凸模上，所以在凸模上裝有彈簧卸料裝置。同時卸料板也有壓板的作用。8.3.1 頂件板的選擇 頂件板尺寸與凹?？紫嗯浜?，平面尺寸與凹模內(nèi)形尺寸相同。查模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊可知厚度為 4mm。同時在頂件板上設(shè)有定位裝置，用零件方形內(nèi)孔定位。如下圖所示：8.3.2 定位板的選擇頂件板的定位只能上下定位，故還需要定位板來定位左右兩個方向。頂位板的厚度位 2mm，長度為 40mm，寬度為 10mm。材料為 45 鋼。8.4 凹凸模固定方式的選擇如果采用凸模固定板與凸模采用過渡配合關(guān)系，平面尺寸與凹模外形尺寸相同。但第 10 頁 共 22 頁卸載比較麻煩。本設(shè)計采用螺釘固定，因為螺釘卸載方便，成本低。8.5 緊固裝置的選擇所用的緊固裝置都采用螺釘 M8.GB/T70-2000。8.6 模具材料的選用模具工作零件承受較大的沖擊載荷，要求有足夠的強度和韌性，同時有較高的硬度和耐磨性，熱態(tài)成形時，還必須有一定的紅硬性。模具工作零件的材料及熱處理要求查模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊P129 表 722 與 P130 表 723 可知：凸凹模：T10A，淬硬， HRC605卸料板：45 鋼頂板： 45 鋼，淬硬 483導(dǎo)柱導(dǎo)套：20 鋼，滲碳、淬火， 6259 彈頂裝置中彈性元件的計算與選擇9.1 橡皮的選擇冷沖模中所用橡皮一般為聚氨酯橡膠（PUR）。橡膠允許承受的載荷較大，并且安裝調(diào)整方便，所以在工序中采用橡膠為彈性元件。橡膠在壓縮后所產(chǎn)生的壓力隨橡膠牌號、應(yīng)變量和系數(shù)（指橡膠承壓面積與自由膨脹面積的比值）而變化。模具上安裝橡膠的塊數(shù)、大小大多憑經(jīng)驗，必要時可進行核算。9.2 彈性元件的計算9.2.1 確定橡膠的自由高度聚氨酯橡膠的總壓縮量一般 ，對于沖裁模的預(yù)壓量一般取 。工作行%35 150程 H 為 40mm。 ）（ 3.025./hH式中 H橡膠自由狀態(tài)下的高度；橡皮的預(yù)壓縮量3.025.h所需的工作行程。根據(jù)上述公式計算得：h=12mm。第 11 頁 共 22 頁9.2.2 確定橡膠的橫截面積 A查模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊可知： sqF式中 F橡膠工作時的壓力；q橡膠的單位壓力。橡皮壓縮率 p 和單位壓力 q 的對應(yīng)關(guān)系如下:p=l/H=0.2橡膠壓縮量 p% 單位壓力 q/Mpa 橡膠壓縮量% 單位壓力 q/Mpa10 2.6 25 10.615 5 30 15.220 7 35 21根據(jù)上述公式計算得：s=1140 2m9.2.3 確定橡膠的平面尺橡膠應(yīng)為長方形，中間開有圓孔以避讓頂桿，用來固定橡膠和壓板。則其長為：60mm，寬為：17mm。 9.2.4 核算橡膠高徑比查模具設(shè)計與制造P65 可知：橡膠的高度 H 與直徑 D 應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，一般?yīng)保持如下關(guān)系： ）（ 5.10如果 ，應(yīng)適當(dāng)將橡膠分成若干段后在間加鋼墊圈，以免失穩(wěn)彎曲。此次設(shè)計5.1DH中 ，所以采用整體式。所選橡膠如下圖：3.第 12 頁 共 22 頁10 模具簡圖10.1 彎曲模結(jié)構(gòu)淺析對于彎曲精度要求不高，回彈值較小的零件，可采用下圖所示結(jié)構(gòu)。壓彎時壓料板將毛坯先壓住再彎曲。第 13 頁 共 22 頁10.2 凹模簡圖第 14 頁 共 22 頁10.3 凸模簡圖第 15 頁 共 22 頁10.4 模具總裝圖1模柄；2上模座；3螺釘；4導(dǎo)套；5凸模；6卸料板；7凹模；8導(dǎo)柱；9下模座；10螺釘；11頂件板；12彈性頂桿；13橡膠；14彈簧；15頂桿。 第 16 頁 共 22 頁總結(jié)在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我綜合了三年來所學(xué)的專業(yè)知識，使我受益匪淺。不僅使我自己的專業(yè)技能有所發(fā)揮并且掌握的更為熟練，也加強了在大學(xué)階段所學(xué)專業(yè)理論知識的鞏固。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，在設(shè)計和繪圖都遇到了一些問題，經(jīng)過老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助，再加上自身不懈的努力得到了及時的解決。這次的畢業(yè)設(shè)計使我中學(xué)到了許多東西，同時認(rèn)識了自己的不足。我運用所學(xué)的專業(yè)知識，以及與專業(yè)相關(guān)聯(lián)的課程為出發(fā)點，設(shè)計了本零件所用的彎曲模，并熟悉了這三年來所學(xué)過的軟件AUTOCAD 和 PRO/E。在設(shè)計思想中盡可能體現(xiàn)了我所學(xué)的、掌握的和了解的知識?？傊ㄟ^此次的畢業(yè)設(shè)計，是我很清晰的找出了自己這三年來所學(xué)知識的種種漏洞，并得以改正，使我對于自身專業(yè)又有了全新的認(rèn)識，為我之后的學(xué)習(xí)和工作奠 定了堅實的基礎(chǔ)。第 17 頁 共 22 頁致謝首先 感 謝學(xué) 校及 學(xué) 院各 位領(lǐng) 導(dǎo) 的悉 心關(guān) 懷 和耐 心指 導(dǎo)， 特 別要 感 謝 劉 中 華 老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計和說明書的寫作過程中，我始終得到劉老師的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對模具設(shè)計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。另外，還要感謝我的同學(xué)，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學(xué)！由于本人的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免會出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教。簽名：第 18 頁 共 22 頁參考文獻1馬希青，蘇夢香，趙月羅.機械制圖M.中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2001.2李奇.模具設(shè)計與制造M.任命郵電出版社,2014.3翁其金，徐新成.沖壓工藝及模具設(shè)計M.機械工業(yè)出版社.4周大雋.沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計.機械工業(yè)出版社M.2006.5李名望.沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)指南M.化學(xué)工業(yè)出版社.2008.6張瑞平.金屬工藝學(xué)M.北京：冶金工業(yè)出版社.7 模具實用技術(shù)叢書編委會編.沖模設(shè)計應(yīng)用實例M.機械工業(yè)出版社.2003.8 王先逵.機械制造工藝學(xué).機械工業(yè)出版社.2003.9魏春雷，朱三武，章南.模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊M.天津大學(xué)出版社.2010.10 郝濱海.沖壓模具簡明設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社.2004.