彎曲模課程設計說明書

1、目錄第一章概述 1設計的目的 1設計要求 1模具設計的意義1第二章沖壓件的工藝分析2模具設計的內(nèi)容 2彎曲件的質(zhì)量分析3彎曲件的工藝性6第三章設計方案的確定7彎曲件坯料展開尺寸的計算 7彎曲力的計算與壓力機的選用 8彎曲模工作部分尺寸設計 9模具零件材料的選取 13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 17工作原理 17生產(chǎn)注意事項 17第五章總結(jié) 19第一章 概述設計的目的課程設計是沖壓模具課程設計重要的綜合性與實踐性教學環(huán)節(jié)。課程設計的基本目標是：（ 1）綜合運用沖壓模具設計、機械制圖、公差與技術(shù)測量、機械原理及零件、 模具材料及熱處理、模具制造工藝等先修課程的知識，

2、分析和解決沖壓模具設計過程中遇到的問題，進一步加深對所學知識的理解；（ 2）通過設計實踐，逐步樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識，基本掌握塑料模具設計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。（ 3）通過計算繪圖和運用技術(shù)標準、規(guī)范、設計手冊等有關(guān)設計資料，進行沖壓模具設計技能訓練，為此后的模具設計及其機械設計打下良好的基礎(chǔ)。設計要求詳盡的設計計算說明書1 份、工作零件圖2 張、模具裝配圖1 份。模具設計的意義沖壓成形 / 塑料成型工藝與模具設計是機制專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過模具的課程設計使學生加強對課程知識的理解，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

3、計方法，為學生的進一步發(fā)展打下堅實的理論、實踐基礎(chǔ)。第二章 沖壓件的工藝分析模具設計的內(nèi)容設計一副如下圖所示彎曲件的成形模具：圖 彎曲件彎曲件的質(zhì)量分析該彎曲件名為壓塊，形狀對稱，尺寸無精度要求，材料是 Q345低合金鋼。 采用復合模沖壓成形，本模具是完成1個U形和2個V形彎曲的沖壓工藝，彎曲 角都是90°。在實際生產(chǎn)中，彎曲件的質(zhì)量主要受回彈、滑移、彎裂等因素的影響，重點介紹回彈因素，具體如下。彎曲件的回彈回彈常溫下的塑性彎曲和其它塑性變形一樣， 在外力作用下產(chǎn)生的總變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。當彎曲結(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)

4、因彈性恢復而縮短，內(nèi)側(cè)因彈性恢復而伸長，產(chǎn)生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應尺寸不一致的現(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i 。二是彎曲中心角變變，由回彈前彎曲中心角度a0（凸模的中心角度）變?yōu)榛貜椇蟮墓ぜ嶋H中心角度a1。影響回彈的主要因素1）材料的力學性能金屬材料的變形特點與材料的屈服強度成正比，與彈性模數(shù)E 成反比， 即材料的屈服強度6S越高，彈性模量E越小，彎曲彈性回跳越大。2）相對彎曲半徑r t相對彎曲半徑r t 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

5、加越多，塑性變形區(qū)中的彈性變形所占的比例同時也增大。故相對彎曲半徑r t 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，回彈大；在有底的凹模內(nèi)作校正彎曲時，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，改變了彎曲件各部分的應力狀態(tài)（一般可以增大彎曲變形區(qū)的拉應力），使回彈困難，因而回彈角減小。如口形件的回彈值比U形件小，U形件又比V形件小。6）模具間隙在壓彎U

6、 形件時，間隙大，材料處于松動狀態(tài)，回彈就大；間隙小，材料被擠壓，回彈就小。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6s小、加工硬化指數(shù)n 小、機械性能較穩(wěn)定的材料，以減少回彈。2）改進彎曲工藝（ 1）采用熱處理工藝對一些硬材料和已經(jīng)冷作硬化的材料，彎曲前先進行退火處理，降低其硬度以減少彎曲時的回彈，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）增加校正工序運用校正彎曲工序，對彎曲件施加較大的校正壓力，可以改變其變形區(qū)的應力應變狀態(tài)，以減少回彈量。通常，當彎曲變形區(qū)材料的校正壓縮量為板厚的2% 5%時，就可以得到較好

7、的效果。（ 3）采用拉彎工藝3）改進零件的結(jié)構(gòu)設計在變形區(qū)壓加強肋或壓成形邊翼，增加彎曲件的剛性，使彎曲件回彈困難。4）改進模具結(jié)構(gòu)（1）補償法利用彎曲件不同部位回彈方向相反的特點，按預先估算或試驗所得的回彈 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償工件的回彈量。（2）校正法當材料厚度在 以上，塑性比較好，而且彎曲圓角半徑不大時，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)應力應變狀態(tài)的改變程度 （迫 使材料內(nèi)外側(cè)同為切向壓應力、切向拉應變），從而使內(nèi)外側(cè)回彈趨勢相互抵消。（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行彎曲，彎曲時金屬板料隨著凸模

8、逐漸 進入聚氨酯凹模，激增的彎曲力將會改變圓角變形區(qū)材料的應力應變狀態(tài)， 達到 類似校正彎曲的效果，從而減少回彈 ?；貜椫档拇_定1）小變形（r/t >10）自由彎曲時的凸模彎曲角和凸模圓角半徑(1800)(r/rT 1)式中：斤凸模圓角半徑；r 彎曲件圓角半徑彎曲件彎曲角;T 凸模彎曲角；s材料屈服點；E材料彈性模量；t 板料厚 度；2）大變形（r/t<5 ）時彎曲件圓角半徑變化很小，而只修正彎曲角。 對于彎曲件彎曲角不為90°時回彈角：（1800）/900式中：彎曲角為 時的回彈角；彎曲件彎曲角；彎曲角為90°的回彈角； 0 0模具設計時，當彎曲件彎曲角90時

9、，取凸模角度T;當 90時，取凸模角度,通過試模來進行修正0該 彎 曲 件 彎 曲 角 都 為 90 ° ， 其 回 彈 角 1.5 ， 則T900 1.50 88.50其他影響因素1、彎曲件的彎裂彎曲件變形區(qū)外邊是拉伸區(qū)，當此區(qū)的拉應力超出材料的應力極限時(強度極限)就產(chǎn)生裂紋。彎曲件的相對彎曲半徑r/t 越小，則變形越大，越易拉裂。2、彎曲件的滑移由于毛坯與模具之間磨擦的存在，當磨擦力不平衡時造成毛坯的移位，稱作滑移，使彎曲件的尺寸達不到要求：1) 產(chǎn)生滑移的原因：由于兩邊磨擦力不等。工作不對稱，毛坯兩邊與凹模接觸面不相等；凹模兩邊的邊緣圓角半徑不相等，半徑小，磨擦力更大；兩邊折

10、彎的個數(shù)不一樣；V形彎曲中凹模不是中心對稱，角度小的一邊正壓力大，磨擦大；凹模兩邊的間隙和潤滑情況不一樣。2) 防止滑移的措施盡可能采用對稱凹模，邊緣圓角相等，間隙均勻；采用彈性頂件裝置的模具結(jié)構(gòu)；采用定位銷的模具結(jié)構(gòu)。彎曲件的工藝性1)最小彎曲半徑：在保證外層纖維不發(fā)生破壞的條件下，所能彎曲零件內(nèi)表面的最小圓角半徑，稱作彎曲件的最小彎曲半徑，表示彎曲時的成形極限。最小彎曲半徑的影響因素：材料的力學性能；彎曲線的方向：由于板料的扎制造成板料性能和各項異性，扎制方向塑性較好，使彎曲的切向變形方向與扎制方向一致；板料寬度：寬度加大，最小彎曲半徑增大；板料的表面質(zhì)量；彎曲角；板料的厚度。2) 彎曲件

11、直邊高度彎曲件的彎曲邊高度不宜太小，h>R+2t， 如彎曲邊高度太小，則難以形成足夠的彎矩。第三章 設計方案的確定彎曲件坯料展開尺寸的計算中性層的確定由于中性層的長度在彎曲變形前后不變，其長度就是彎曲件坯料展開尺寸的長度。而欲求中性層長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)，在實際生產(chǎn)中為了使用方便，通常采用下面的經(jīng)驗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r/t從彎曲件圖可以看到：圓角半徑都為 r=5mm板料厚度t=1mm查表得x=, 則中性層半徑為

12、：0 r xt 2 0.32 2 2.64mm o r xt 5 0.5 1 5.5mm毛坯展開尺寸的計算由于圓角半徑r> ,所以毛坯展開長度等于彎曲件直線部分長度與彎曲部分一，Lli7770(n xQ一中性層展開長度的總和，即180。彎曲件有5段直線部分和4段彎曲部分，因此155 65L 2 (-61-5) 2 (55-5-5-1) 65-5-5) 4 (5 0.5)22278 88 55 4 - 5.5 255.54mm2彎曲力的計算與壓力機的選用彎曲力的計算彎曲力是指彎曲件在完成預定彎曲時所需要的壓力機施加的壓力，是設計沖壓工藝過程和選擇設備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、

13、零件形狀、 材料的機械性能、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)，理論分析方法很難精確 計算，在實際生產(chǎn)中常按經(jīng)驗公式進行計算。1)自由彎曲時的彎曲力公式22V形彎曲件：Fvz ； U形彎曲件：Fuz b ;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；彎曲材料的抗拉強度；K安全系數(shù)，一般取。2）、校正彎曲力公式FjFqA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，mrlt3）計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 500MpiV形彎曲力U形彎曲力_ 2l 0.7KBt2 bFuz r

14、 t20.7 1.3 55 15005 14170.8NFvz 0.6KBt 2 b -13 55 12 500 3575N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 55 2750mm2Fj FqA 50 2750 137500N自由彎曲力與校正彎曲力之和：F Fj F2 137500 7745.8 145245.8N壓力機的選用壓力機的選取總原則：壓力機的公稱壓力必須大于彎曲時的所有工藝力之 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 1452

15、45.8N o壓力機選用還決定于壓力機 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，查取模具設計手冊，可選取具有 以下規(guī)格的壓力機，具體如下表：表壓力機參數(shù)型號 公稱壓滑塊行行程次最大閉閉合高工作臺尺墊板尺模柄孔力 程 數(shù)合高度度調(diào)節(jié) 寸 寸尺寸量J11-5160KN 50mm 150220mm 45mm 前后 厚度直徑0次/min300mm 40mm 40mm左右 孔徑 深度450mm 210mm 60mm彎曲模工作部分尺寸設計凸模圓角半徑當彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時，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,但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑 rmin。

16、那么，凸模的圓 角半徑應等于工件內(nèi)側(cè)圓角半徑，即 Rt 5mm。凹模圓角半徑凹模圓角半徑的大小不會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使彎矩的彎曲力臂減小毛坯如凹模困難，會擦傷毛坯表面。另外，凹模兩側(cè)的圓角半徑必須相等，否則會引起板料偏移。在實際生產(chǎn)中通常根據(jù)材料厚 度選取凹模圓角半徑：當 t 2mm,Ra (36)t , t 2 4mm, Ra (2 3)t , t 4mm, Q 2t 。由 于采取復合模彎曲，凹模還要實現(xiàn)兩處 V型彎曲工藝，且 r=5mm因此，取 Rq 5mm 0凹模深度凹模深度要適當，若過小則彎曲件兩端自由部分太長，工作回彈大，不平直； 若深度過大則凹模過

17、高，浪費模具材料并需要較大的壓力機工作行程。對于U型彎曲件，如果彎曲件直邊較長，凹模深度可以小于工件高度，凹模 深度l0值見下表表彎曲U型件的凹模深度l。(mm彎曲件邊長lt <11< t <22< t <44< t <66< t <10<5015202530355075202530354075100253035404010015030354050501502004045556565但由于本模具原理如下圖形式：圖模具凸、凹模凹模的具體尺寸見凹模零件圖。凸、凹模的間隙V形件彎曲時，凸、凹模的間隙是靠調(diào)整壓力機的閉合高度來控制的。但在 模

18、具設計中，必須考慮到要使模具閉合時，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算： % tCt;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)，當工件精度要求較高時，間隙值應適當減小，可以取 Z/2=t。查有關(guān)資料板料厚度的正偏差為0.15mm, C=由公式可得：% t Ct 1 0.15 0,07 1 1.0

19、1mmU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。當工件標注外形尺寸時，應以凹模為基準件，間隙取在凸模上；當工件標注內(nèi)形尺寸時，應 以凸模為基準件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差應根據(jù)工件尺寸、公差、回彈情況以及模具的磨損規(guī)律而定。1)彎曲件標注外形尺寸凹模尺寸為Ld (L - )od 4凸模尺寸為Lp (Ld Z)0 P (或凸模尺寸按凹模實際尺寸配制，保重單面間隙Z/2)2)彎曲件標注內(nèi)形尺寸凸模尺寸為Lp (L - )0 p 4 p凹模尺寸為 Ld (Lp Z)0 d(或凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保重單面問隙 Z/2)式中：LU

20、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級精度，mmZ/2 凸、凹模單面間隙。由彎曲件圖可以看出彎曲件標注外形尺寸,且彎曲件未標注尺寸公差，則按未按公差I(lǐng)T13級來處理，查表得彎曲件公差0.89mm,凹模制造公差d,選用IT9級精度d °.°52mm,凸模制造公差，選用IT8級精度p 0.033mm o凹模尺寸為 Ld (L 3 )0 d (67-3 0.89)00.052 66.3300.052mm 44凸模尺寸為 Lp (Ld-Z)0P (66.33 2.14)0003364.190003

21、3mm.由于頂件板與凹模的配合為：一(單邊)，所以頂件板尺寸為 LdjbLd-1 66.3300.052 -1 65.3300.052mm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?。缓侠淼慕?jīng)濟性能。應考慮到的因素：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表熱處理硬度HRC一般彎曲的凸模、凹模及鑲塊T8A T10A淬火56-60要求局度耐磨的凸模、凹模及CrWMn淬火鑲塊60-64形狀復雜的凸模、凹模及鑲塊Cr12淬火生產(chǎn)量大的的凸模、凹

22、模及鑲Cr12MoV淬火塊選取Cr12為凸、凹模的材料。模具零件形式的選取模架的選取初步選取滑動導向模架中的后側(cè)導柱模架，具特點是導向裝置在后側(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：圖后側(cè)導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,導柱32*250,采用A型普通導柱，導套 32*100*38,采用A型普通導套。導套（導柱）與上、下模座采用H7/h6配合精度。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

23、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：圖壓入式模柄螺釘、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。它們的選取應根據(jù)沖壓力大小、凹模厚度等確定。下表是螺釘規(guī)格：表凹模厚度<13>1319>1925>2532>35螺釘規(guī)格M4 M5M5 M6M6 M8M8 M10M10 M12第四章 模具的工作原理及生產(chǎn)注意事項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

24、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，防止在彎曲時板件移動，凸模下行完成彎曲工藝。當行程終了時，凸?；爻蹋斄霞澢敵?，完成一個工作流程。生產(chǎn)注意事項模具的安裝和搬運沖模的使用壽命、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）沖模應正確安裝在壓力機上，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確性，避免產(chǎn)生廢品。而且可保證模具壽命。2）模具安裝時，將帶有導向的模具，上下應同時搬到工作臺面上。由于大型模具在工作臺面上不便移動，應按材料的送料方向、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模柄孔后，采用模柄夾持器來固定。夾緊模柄時，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，為增強固定的可靠性，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）當模柄外形尺寸大小模柄孔尺寸時，禁止用隨意能夠得到的鐵塊、鐵片等雜物作為襯