彎曲模課程設(shè)計(jì)說明書

1、目錄第一章概述 11.1設(shè)計(jì)的目的 11.2設(shè)計(jì)要求 11.3模具設(shè)計(jì)的意義 1第二章沖壓件的工藝分析22.1模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容 22.2彎曲件的質(zhì)量分析 32.3彎曲件的工藝性 6第三章設(shè)計(jì)方案的確定73.1彎曲件坯料展開尺寸的計(jì)算 73.2彎曲力的計(jì)算與壓力機(jī)的選用 83.3彎曲模工作部分尺寸設(shè)計(jì) 93.4模具零件材料的選取 133.5模具零件形式的選取 13第四章模具的工作原理及生產(chǎn)注意事項(xiàng) 174.1工作原理 174.2生產(chǎn)注意事項(xiàng) 1719第五章總結(jié)第一章概述1.1設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是沖壓模具課程設(shè)計(jì)重要的綜合性與實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是：（1）綜合運(yùn)用沖壓模具設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖

2、、公差與技術(shù)測(cè)量、機(jī)械原理及零 件、模具材料及熱處理、模具制造工藝等先修課程的知識(shí)，分析和解決沖壓模具 設(shè)計(jì)過程中遇到的問題，進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解；（2）通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)，基本掌握 塑料模具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。（3）通過計(jì)算繪圖和運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn) 行沖壓模具設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練，為此后的模具設(shè)計(jì)及其機(jī)械設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。1.2設(shè)計(jì)要求詳盡的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份、工作零件圖2張、模具裝配圖1份1.3模具設(shè)計(jì)的意義沖壓成形/塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)是機(jī)制專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過模具 的課程設(shè)計(jì)使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)課程知識(shí)

3、的理解，在掌握材料特性的基礎(chǔ)上掌握金屬成 形工藝和塑件成型工藝，掌握一般模具的基本構(gòu)成和設(shè)計(jì)方法， 為學(xué)生的進(jìn)一步 發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的理論、實(shí)踐基礎(chǔ)。第二章 沖壓件的工藝分析2.1模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一副如下圖2.1所示彎曲件的成形模具:155圖2.1彎曲件2.2彎曲件的質(zhì)量分析該彎曲件名為壓塊，形狀對(duì)稱，尺寸無精度要求，材料是 Q345,低合金鋼 采用復(fù)合模沖壓成形，本模具是完成 1個(gè)U形和2個(gè)V形彎曲的沖壓工藝，彎 曲角都是90。在實(shí)際生產(chǎn)中，彎曲件的質(zhì)量主要受回彈、滑移、彎裂等因素的影響，重點(diǎn) 介紹回彈因素，具體如下。2.2.1彎曲件的回彈回彈一一常溫下的塑性彎曲和其它塑性變形一樣，在外力作用

4、下產(chǎn)生的總變 形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。 當(dāng)彎曲結(jié)束，外力去除后，塑性變形留存 下來，而彈性變形則完全消失。彎曲變形區(qū)外側(cè)因彈性恢復(fù)而縮短， 內(nèi)側(cè)因彈性 恢復(fù)而伸長(zhǎng)，產(chǎn)生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應(yīng)尺寸不一致的現(xiàn) 象。這種現(xiàn)象稱為彎曲件的彈性回跳（簡(jiǎn)稱回彈）。彎曲件的回彈現(xiàn)象通常表現(xiàn)為兩種形式： 一是彎曲半徑的改變，由回彈前彎 曲半徑r0變?yōu)榛貜椇蟮膔1。二是彎曲中心角變變，由回彈前彎曲中心角度a 0 （凸模的中心角度）變?yōu)榛貜椇蟮墓ぜ?shí)際中心角度a 1。222影響回彈的主要因素1）材料的力學(xué)性能金屬材料的變形特點(diǎn)與材料的屈服強(qiáng)度成正比，與彈性模數(shù)E成反比，即材料的屈服強(qiáng)度c

5、 s越高，彈性模量E越小，彎曲彈性回跳越大。2）相對(duì)彎曲半徑r/1相對(duì)彎曲半徑r/1越大，板料的彎曲變形程度越小，在板料中性層兩側(cè)的 純彈性變形區(qū)增加越多，塑性變形區(qū)中的彈性變形所占的比例同時(shí)也增大。 故相 對(duì)彎曲半徑r/1越小，則回彈也越小。3）彎曲中心角a4）彎曲方式及彎曲模板料彎曲方式有自由彎曲和校正彎曲。在無底的凹模中自由彎曲時(shí)，回彈大； 在有底的凹模內(nèi)作校正彎曲時(shí)，回彈值小。原因是：校正彎曲力較大，可改變彎 曲件變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，增加圓角處的塑性變形程度。5）彎曲件形狀工件的形狀越復(fù)雜，一次彎曲所成形的角度數(shù)量越多，各部分的回彈值相互 牽制以及彎曲件表面與模具表面之間的摩擦影響，改變

6、了彎曲件各部分的應(yīng)力狀態(tài)（一般可以增大彎曲變形區(qū)的拉應(yīng)力），使回彈困難，因而回彈角減小。如n形件的回彈值比u形件小，U形件又比v形件小。6）模具間隙在壓彎u形件時(shí)，間隙大，材料處于松動(dòng)狀態(tài)，回彈就大；間隙小，材料被擠壓，回彈就小。223減少回彈的措施1) 選用合適的彎曲材料在滿足彎曲件使用要求的條件下，盡可能選用彈性模量E大、屈服極限c s小、加工硬化指數(shù)n小、機(jī)械性能較穩(wěn)定的材料，以減少回彈。2) 改進(jìn)彎曲工藝(1) 采用熱處理工藝對(duì)一些硬材料和已經(jīng)冷作硬化的材料， 彎曲前先進(jìn)行退火處理，降低其硬度 以減少彎曲時(shí)的回彈，待彎曲后再淬硬 。在條件允許的情況下，甚至可使用加 熱彎曲。(2) 增加

7、校正工序運(yùn)用校正彎曲工序，對(duì)彎曲件施加較大的校正壓力，可以改變其變形區(qū)的應(yīng) 力應(yīng)變狀態(tài)，以減少回彈量。通常，當(dāng)彎曲變形區(qū)材料的校正壓縮量為板厚的 2%5%時(shí)，就可以得到較好的效果。(3) 采用拉彎工藝3) 改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在變形區(qū)壓加強(qiáng)肋或壓成形邊翼，增加彎曲件的剛性，使彎曲件回彈困難。4) 改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)(1)補(bǔ)償法利用彎曲件不同部位回彈方向相反的特點(diǎn)，按預(yù)先估算或試驗(yàn)所得的回彈 量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和幾何形狀，以相反方向的回彈來補(bǔ)償工件的回彈量。(2) 校正法當(dāng)材料厚度在0.8mm以上，塑性比較好，而且彎曲圓角半徑不大時(shí)，可以 改變凸模結(jié)構(gòu)，使校正力集中在彎曲變形區(qū)，加大變形區(qū)

8、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的改變程 度(迫使材料內(nèi)外側(cè)同為切向壓應(yīng)力、切向拉應(yīng)變)，從而使內(nèi)外側(cè)回彈趨勢(shì)相互抵消。(3) 采用聚氨酯彎曲模利用聚氨酯凹模代替剛性金屬凹模進(jìn)行彎曲，彎曲時(shí)金屬板料隨著凸模逐漸 進(jìn)入聚氨酯凹模，激增的彎曲力將會(huì)改變圓角變形區(qū)材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，達(dá)到類似校正彎曲的效果，從而減少回彈 。2.2.4回彈值的確定1）小變形（r/t 10）自由彎曲時(shí)的凸模彎曲角和凸模圓角半徑srEt(180)仃/斤 1)彎曲件彎曲角;式中：rT凸模圓角半徑；r彎曲件圓角半徑;T 凸模彎曲角；s材料屈服點(diǎn)；E材料彈性模量；t板料厚 度;2）大變形（r/tR+2t,如彎曲邊高度太小，則難以形成足 夠的彎矩。第

9、三章 設(shè)計(jì)方案的確定3.1彎曲件坯料展開尺寸的計(jì)算3.1.1中性層的確定由于中性層的長(zhǎng)度在彎曲變形前后不變，其長(zhǎng)度就是彎曲件坯料展開尺寸的 長(zhǎng)度。而欲求中性層長(zhǎng)度就必須找到其位置，用曲率半徑0表示。中性層位置與板料厚度t、彎曲半徑r、變薄系數(shù) 等因素有關(guān)，在實(shí)際生產(chǎn)中為了使用方便， 通常采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來確定中性層的位置：0 r xt式中：0中性層半徑；r彎曲件內(nèi)彎半徑；x為中性層位移系數(shù)，其值件下表：表 3.1r/t3.00.460.480.54.0 5.0從彎曲件圖可以看到：圓角半徑都為r=5mm，板料厚度t=1mm，查表3.1得x=0.5，貝U中性層半徑為：0 r xt 2 0.32

10、22.64mm 0 r xt 5 0.5 15.5mm3.1.2毛坯展開尺寸的計(jì)算由于圓角半徑r0.5t，所以毛坯展開長(zhǎng)度等于彎曲件直線部分長(zhǎng)度與彎曲部L li (斤 xt)分中性層展開長(zhǎng)度的總和，即1800。彎曲件有5段直線部分和4段彎曲部分，因此155 65L 2 (- -1-5) 2 (55-5-5-1) 65-5-5) 4 (5 0.5)78 88 55 4 5.5255.54mm3.2彎曲力的計(jì)算與壓力機(jī)的選用321彎曲力的計(jì)算彎曲力是指彎曲件在完成預(yù)定彎曲時(shí)所需要的壓力機(jī)施加的壓力，是設(shè)計(jì)沖壓工藝過程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、 材料的機(jī)械性能、彎曲

11、方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)，理論分析方法很難精確 計(jì)算，在實(shí)際生產(chǎn)中常按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。1）自由彎曲時(shí)的彎曲力公式2 20.6KBt b0.7KBt bV形彎曲件：Fvz- ； U形彎曲件：Fuzb ；r tr t式中：Fvz、Fuz 自由彎曲力；B彎曲件的寬度；t彎曲件厚度；r內(nèi)圓彎曲半徑；-彎曲材料的抗拉強(qiáng)度；K安全系數(shù)，一般取1.3。2）、校正彎曲力公式Fj FqA式中：Fj 校正力；Fq單位面積上的校正力，Mpa； A彎曲件被校正部 分的投影面積，mm2。3）計(jì)算本彎曲件彎曲部分，其中兩處V形彎曲，一處 U形彎曲。Q345的b 500MP aV形彎曲力：Fvz20.6KBt br

12、t0.6 1.3 55 12 5005 1U形彎曲力：FuzO72 b 0.73 55 12 500 4170.8Nr t5 1總彎曲力：F2 3575 4170.8 7745.8N校正彎曲力：Fq 50MPa ；彎曲件被校正部分的投影面積 A 50 552750mm2Fj FqA 50 2750 137500N自由彎曲力與校正彎曲力之和：F Fj F2 137500 7745.8 145245.8N3.2.2壓力機(jī)的選用壓力機(jī)的選取總原則：壓力機(jī)的公稱壓力必須大于彎曲時(shí)的所有工藝力之 和。由于本模具采用自由彎曲和校正彎曲，所以壓力機(jī)的公稱壓力必須大于自由彎曲力與校正彎曲力之和，即Fxj F

13、145245-8N。壓力機(jī)選用還決定于壓力機(jī) 的調(diào)整與板料厚度誤差的大小。由上述可知，該彎曲件彎曲所需的壓力是145245.8N，查取模具設(shè)計(jì)手冊(cè)，可選取具有以下規(guī)格的壓力機(jī)，具體如下表3.2：表3.2壓力機(jī)參數(shù)型號(hào)公稱壓 力滑塊行 程行程次 數(shù)最大閉合高度閉合咼度調(diào)節(jié)量工作臺(tái)尺 寸墊板尺 寸模柄孔尺寸J11-50160KN50mm150220m45mm前后厚度直徑次 /minm300mm，40mm，40mm，左右孔徑深度450mm210mm60mm3.3彎曲模工作部分尺寸設(shè)計(jì)3.3.1凸模圓角半徑當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t較小時(shí)，取凸模圓角半徑等于或略小于工件內(nèi) 側(cè)的圓角半徑r，但不能小于

14、材料所允許的最小彎曲半徑 rmin。那么，凸模的圓 角半徑應(yīng)等于工件內(nèi)側(cè)圓角半徑，即 Rt 5mm。3.3.2凹模圓角半徑凹模圓角半徑的大小不會(huì)直接影響到彎曲件的圓角半徑，但是過小的凹模圓角半徑會(huì)使彎矩的彎曲力臂減小毛坯如凹模困難，會(huì)擦傷毛坯表面。另外，凹模兩側(cè)的圓角半徑必須相等，否則會(huì)引起板料偏移。在實(shí)際生產(chǎn)中通常根據(jù)材料厚 度選取凹模圓角半徑：當(dāng) t 2mm, Ra (36)t ； t 2 4mm, Ra (2 3)t ； t 4mm, R, 2t 由于采取復(fù)合模彎曲，凹模還要實(shí)現(xiàn)兩處V型彎曲工藝，且r=5mm,因此，取Ra 5mm。3.3.3凹模深度凹模深度要適當(dāng)，若過小則彎曲件兩端自由

15、部分太長(zhǎng)，工作回彈大，不平直; 若深度過大則凹模過高，浪費(fèi)模具材料并需要較大的壓力機(jī)工作行程。對(duì)于U型彎曲件，如果彎曲件直邊較長(zhǎng)，凹模深度可以小于工件高度，凹 模深度10值見下表3.3表3.3彎曲U型件的凹模深度lo(mm)彎曲件邊長(zhǎng)lt 11 t 22 t 44 t 66 t 105015202530355075202530354075100253035404010015030354050501502004045556565但由于本模具原理如下圖3.1形式:圖3.1模具凸、凹模凹模的具體尺寸見凹模零件圖。3.3.4凸、凹模的間隙V形件彎曲時(shí)，凸、凹模的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來控制的。但

16、在 模具設(shè)計(jì)中，必須考慮到要使模具閉合時(shí)，模具的工作部分與工件能緊密貼合， 以保證彎曲質(zhì)量。U形件彎曲時(shí)必須合理確定凸、凹模之間的間隙，間隙過大則回彈大，工件 的形狀和尺寸誤差增大。間隙過小會(huì)加大彎曲力，使工件厚度減薄，增加摩擦， 擦傷工件并降低模具的壽命。U形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計(jì)算： Z2 t Ct ；式中：Z/2凸、凹模的單面間隙；t板料厚度的基本尺寸； 板料厚度的正偏差；C根據(jù)彎曲件的高度和寬度而決定的間隙系數(shù)， 當(dāng)工件精度要求較高時(shí)，間隙值應(yīng)適當(dāng)減小，可以取Z/2=t。查有關(guān)資料板料厚度的正偏差為0.15mm,C=0.07由公式可得：Z 2 t Ct 1 0.15 0.

17、07 11.01mm335 U形彎曲處的凸、凹模工作部分尺寸及公差凸、凹模工作部分尺寸主要是指彎曲件的凸、凹模的橫向尺寸。當(dāng)工件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上；當(dāng)工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)，應(yīng) 以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差應(yīng)根據(jù)工件尺寸、 公差、回彈情況以及模具的磨損規(guī)律而定。1) 彎曲件標(biāo)注外形尺寸3凹模尺寸為L(zhǎng)d (L - )od4凸模尺寸為L(zhǎng)p (Ld Z)0 p (或凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制，保重單面間隙Z/2)2) 彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸凸模尺寸為L(zhǎng)p (L - )0凹模尺寸為 Ld (Lp Z)od(或凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制，保重單面間隙 Z/

18、2)式中：L U形彎曲件基本尺寸，mm ； Lp、Ld 凸、凹模工作部分尺寸，mm；彎曲件公差，mm； p、 d 凸、凹模制造公差，選用IT7IT9級(jí)精度， mm；Z/2凸、凹模單面間隙。由彎曲件圖可以看出彎曲件標(biāo)注外形尺寸， 且彎曲件未標(biāo)注尺寸公差，則按未按公差I(lǐng)T13級(jí)來處理，查表得彎曲件公差0.89mm，凹模制造公差d，選用IT9級(jí)精度d 0.052mm，凸模制造公差p，選用IT8級(jí)精度p 0.033mm。 凹模尺寸為 Ld ( L 3 )0 d (67-3 0.89) 00.05266.3300.052mm44凸模尺寸為 Lp (Ld-Z)0P (66.33 2.14)00.03364

19、.由于頂件板與凹模的配合為：0.1 0.5mm (單邊)，所以頂件板尺寸為 Ldjb Ld -1 66.3300.052 -1 65.3300.052mm3.4模具零件材料的選取模具材料的選取一般原則為：要有足夠的使用性能；良好的工藝性一好的淬 透性、耐回火性高、熱處理變形??；合理的經(jīng)濟(jì)性能。應(yīng)考慮到的因素：模具的 工作條件一受力狀態(tài)、工作溫度、腐蝕等；模具工作性質(zhì)及其加工手段；模具熱 處理要求等。凸、凹模的常用材料及熱處理要求如下表 3.5表3.5沖件情況選用材料熱處理硬度HRC一般彎曲的凸模、凹模及鑲塊T8A、 T10A淬火56-60要求咼度耐磨的凸模、凹模及CrWM n淬火鑲塊60-64

20、形狀復(fù)雜的凸模、凹模及鑲塊Cr12淬火生產(chǎn)里大的的凸模、凹模及鑲Cr12MoV淬火塊選取Cr12為凸、凹模的材料。3.5模具零件形式的選取3.5.1模架的選取初步選取滑動(dòng)導(dǎo)向模架中的后側(cè)導(dǎo)柱模架，其特點(diǎn)是導(dǎo)向裝置在后側(cè)，橫向、 縱向送料比較方便，但由于偏心載荷的作用將加劇導(dǎo)向裝置和凸、 凹模之間的磨 損，從而影響了模具壽命，一般用于較小的沖模。見下圖 3.2：圖3.2后側(cè)導(dǎo)柱模架選取凹模邊界 L=400mm , B=250mm ,閉合高度h=245320mm，上模座400*250*50 ,下模座 400*250*60,導(dǎo)柱32*250,采用 A型普通導(dǎo)柱，導(dǎo)套32*100*38，采用A型普通導(dǎo)

21、套。導(dǎo)套（導(dǎo)柱）與上、下模座采用H7/h6配合精度。3.5.2模柄的選擇模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常見的模柄形式有壓入 式模柄、旋入式模柄、凸緣模柄、浮動(dòng)式模柄、槽型模柄、通用模柄、推入式模柄。壓入式模柄能保證較高的同軸度和垂直度，適用于中小型模具，故在此選壓入式模柄。如下圖3.3：J IF圖3.3壓入式模柄3.5.3螺釘、銷釘?shù)倪x取螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘。它們的選取應(yīng)根據(jù)沖壓力大小、凹模厚度等確定。下表3.6是螺釘規(guī)格：表3.6凹模厚度13191925253235螺釘規(guī)格M4、M5M5、M6M6、M8M8、M10M10、 M

22、12第四章 模具的工作原理及生產(chǎn)注意事項(xiàng)4.1工作原理模具由上模座、凸模、銷釘、螺釘、凹模、壓邊圈、橡皮、卸料螺釘、頂件 塊、推桿、下模座、緊固螺釘?shù)冉M成。模具的工作過程：開啟模具后，將板料放 在凹模上，通過導(dǎo)料板和定位銷可靠定位，并通過頂板上定位銷與板件上的中間 孔配合固定，防止在彎曲時(shí)板件移動(dòng)，凸模下行完成彎曲工藝。當(dāng)行程終了時(shí)， 凸?；爻?，頂料件將彎曲件頂出，完成一個(gè)工作流程。4.2生產(chǎn)注意事項(xiàng)421模具的安裝和搬運(yùn)沖模的使用壽命、工作安全和沖件質(zhì)量等與沖模的正確安裝有著極大的關(guān) 系。1）沖模應(yīng)正確安裝在壓力機(jī)上，使模具上下部分不發(fā)生偏斜和位移，這樣 可以保證模具有較高的準(zhǔn)確性，避免產(chǎn)生

23、廢品。而且可保證模具壽命。2）模具安裝時(shí)，將帶有導(dǎo)向的模具，上下應(yīng)同時(shí)搬到工作臺(tái)面上。由于大 型模具在工作臺(tái)面上不便移動(dòng)，應(yīng)按材料的送料方向、產(chǎn)品的取出方式、氣墊頂 桿孔的位置等盡量準(zhǔn)確定位。先固定上模，然后根據(jù)上模的位置固定下模。3）固定上模的方法有壓板壓緊、螺釘緊固、燕尾槽配合和模柄固定等。對(duì) 中小型模具，最常用的方法是模柄固定。模柄裝入曲柄壓力機(jī)模柄孔后，采用模 柄夾持器來固定。夾緊模柄時(shí)，旋緊夾持器上兩螺母，再用方頭螺釘頂緊模柄。4）凡大型模具用模柄固定時(shí)，為增強(qiáng)固定的可靠性，制成帶固定斜面的模 柄把用固定螺釘緊固，或模具的上模座用吊掛螺絲安裝。5）當(dāng)模柄外形尺寸大小模柄孔尺寸時(shí)，禁止用隨意能夠得到的鐵塊、鐵片等雜物作為襯墊，必須采用專門的開口襯套或?qū)﹂_襯套。6）固定下模的方法主要有螺釘固定和壓板固定。螺釘固定準(zhǔn)確可靠，但增 加了沖模制造工時(shí)，且