彎曲模具設計計算說明書

1、彎曲模具設計計算說明書設計內容設計說明書1份模具裝配圖1張凸模零件圖1張凹模零件圖1張班級：_ 學號：_ 姓名：- 指導：_2009年12月目錄一、模具設計的內容 .3二、設計要求 .3三、模具設計的意義 3四、彎曲工藝的相關簡介 3（一）、彎曲工藝的概念3（二）、彎曲的基本原理 4（三）、彎曲件的質量分析 4（四）、彎曲件的工藝性7（五）、最小相對彎曲半徑 7五、設計方案的確定 7（一）、彎曲件工藝分析8（二）、彎曲件坯料展開尺寸的計算 8（三）、彎曲力的計算與壓力機的選用 9（四）、彎曲模工作部分尺寸設計 10六、模具整體結構 16七、模具的工作原理及生產注意事項 18八、總結 19九、參

2、考資料 20、模具設計的內容設計一副如下圖所示彎曲件的成形模具： （補充圖紙）二、設計要求詳盡的設計計算說明書 1份、主要零件圖、模具裝配圖 1 份。三、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成和設計方法，為學生的進一步發(fā)展打下堅實的理論、實踐基礎。四、彎曲工藝的相關簡介（一）、彎曲工藝的概念彎曲是將金屬板料毛坯、 型材、 棒材或管材等按照設計要求的曲率或角度成形為所需形狀零件的沖壓工序。彎曲工序在生產中應用相當普遍。零件的種類很

3、多，如汽車上很多履蓋件， 小汽車的柜架構件，摩托車上把柄，腳支架，單車上的支架構件，把柄，門扣，鐵夾等。（二）、彎曲的基本原理以 V 形板料彎曲件的彎曲變形為例進行說明。其過程為：1、凸模運動接觸板料 （毛坯）由于凸 , 凹模不同的接觸點力作用而產生彎短矩，在彎矩作用 下發(fā)生彈性變形，產生彎曲。2、隨著凸模繼續(xù)下行， 毛坯與凹模表面逐漸靠近接觸， 使彎曲半徑及彎曲力臂均隨之減少， 毛坯與凹模接觸點由凹模兩肩移到凹模兩斜面上。（塑變開始階段）。3、隨著凸模的繼續(xù)下行，毛坯兩端接觸凸模斜面開始彎曲。（回彎曲階段）。4、壓平階段，隨著凸凹模間的間隙不斷變小，板料在凸凹模間被壓平。5、校正階段，當行程

4、終了，對板料進行校正， 使其圓角直邊與凸模全部貼合而成所需形狀。（三）、彎曲件的質量分析在實際生產中，彎曲件的質量主要受回彈、滑移、彎裂等因素的影響，重點介紹回彈因素，具體如下。1、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， 在外力作用下產生的總變形由塑性變形和 彈性變形兩部分組成。當彎曲結束， 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)外側因彈性恢復而縮短， 內側因彈性恢復而伸長， 產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象。這種現象稱為彎曲件的彈性回跳（簡稱回彈） 。 彎曲件的回彈現象通常表現為兩種形式：一是彎曲半徑的改變，由回彈前彎曲

5、半徑r 0 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a0 （凸模的中心角度）變?yōu)榛貜椇蟮墓ぜ嶋H中心角度a 1。2、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E 成反比，即材料的屈服強度b s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 rt 越大，板料的彎曲變形程度越小，在板料中性層兩側的純彈性變形區(qū)增 加越多，塑性變形區(qū)中的彈性變形所占的比例同時也增大。故相對彎曲半徑rt 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，

6、回彈大； 在有底的凹模 內作校正彎曲時，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，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。3、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

7、大、屈服極限b s小、加工硬化指數 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22% 5%時，就可以得到較好的效果。（3）采用拉彎工藝3）改進零件的結構設計 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）改進模具結構（1）補償法

8、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 0.8mm 以上，塑性比較好，而且彎曲圓角半徑不大時，可以改變凸模結構， 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 （迫使材料內外側同為切 向壓應力、切向拉應變 ），從而使內外側回彈趨勢相互抵消。（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 。4、回彈值

9、的確定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）仃/斤1）(180°r ； r ' T1 3亠 Et式中: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。表-1單角90 °校正彎曲回彈角材料r/t< 11223Q215 235Q11.5 °02 °1.52.5 °純銅、鋁、黃銅01.5 °03 °24°對于彎曲件彎曲角不為 90

10、6;時回彈角:'（1800）/900彎曲角為 90°的;當 900時，取凸式中：彎曲角為 時的回彈角；彎曲件彎曲角;回彈角；模具設計時，當彎曲件彎曲角900時，取凸模角度 T模角度T，通過試模來進行修正。該彎曲件彎曲為 90 °，其回彈角查表-11.50 ，則9001.5088.50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、彎曲件的滑移稱作滑移，使彎曲件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, 的尺寸達不到要求：1）產

11、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；兩邊折彎的個數不一樣；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構；采用定位銷的模具結構。（四）、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，扌

12、L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；板料的表面質量；彎曲角；板料的厚度。2、彎曲件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。（五）、最小相對彎曲半徑max.1 2- tr彎曲半徑為：-tmax1)1（3 1）1 ;而彎曲件的相對22- r21，所以7津在彎曲工藝時不必采取特殊工藝措施。五、設計方案的確定（一）、彎曲件工藝分析該彎曲件名為壓塊，形狀對稱，尺寸無精度要求，材料是Q235A普通碳素鋼。采用復合模沖壓成形，其需要經過三道工序完成：落料、沖中間孔、復合彎曲、沖兩側孔。落料工序已

13、 經在上道工序中沖制完成。 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°。（二八 彎曲件坯料展開尺寸的計算（補充圖紙）1、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。而欲求中變薄系數 等因素有關，在實際生產中為了使用方便，通常采用下面的經驗公式來確定中性層的位置：0 r xt式中：0中性層半徑；r彎曲件內彎半徑;x為中性層位移系數，其值件下表：表-2r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.534567

14、> 8x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5從彎曲件圖可以看到：圓角半徑都為r=2mm，板料厚度t=2mm，查表-2得x=0.32，則中性層半徑為：0 r xt 2 0.32 22.64mm2、毛坯展開尺寸的計算由于圓角半徑r>0.5t，所以毛坯展開長度等于彎曲件直線部分長度與彎曲部分中性層展開長度的總和，即L h0 （ri xit）。彎曲件有5段直線部分和4段彎曲部分，因此180L 220.52124242.64123.58 mm2（三八 彎曲力的計算與壓力機的選用1、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

15、設計沖壓工藝過程和選擇設備的重要依據之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機械性能、彎曲方法和模具結構等多種因素有關，理論分析方法很難精確計算，在實際生產中常按經驗公式進行計算。1）自由彎曲時的彎曲力公式2 20.6 KBt b0.7 KBt 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內圓彎曲半徑；b彎曲材料的抗拉強度；K安全系數，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見表-3 ; A彎曲件被校正部分的投影面積，mr2。表-3單位校正彎曲力單位

16、（MPa材料材耗厚< 11-36 - ID鋁鋼30-40丸->60ft? - Sfl10 2D號韜60- BOKI- 10025-40-50箱 J 1001U0 a J3U3）計算本彎曲件彎曲部分，其中兩處V形彎曲，一處 U形彎曲。Q235A的b 450MPaV形彎曲力：Fvz20.6KBt br tU形彎曲力：Fuz0.7KBt2 br t0.61.320224507020N220.71.320224508190N22總彎曲力：F；7020 2 819022230 N校正彎曲力:查表4-9得Fq 50MPa ；彎曲件被校正部分的投影面積A 50 20 1000mm2FJ FqA

17、1000 5050000 N自由彎曲力與校正彎曲力之和：F Fj F； 50000 22230 72230N2、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Fyj F 72230 N。壓力機選用還決定于壓力機的調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72230N,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：型號公稱壓 力滑塊行 程行程次 數最大閉 合高度閉合咼 度調節(jié) 量工作臺 尺寸墊板尺 寸模柄孔 尺寸J11-50160KN50mm

18、150220mm45mm前后厚度直徑次 /min300mm40mm40mm左右孔徑深度450mm210mm60mm(四八 彎曲模工作部分尺寸設計1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側的圓角半徑r,但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑min。由前面所述，該工件的相對彎曲半徑等于最小相對彎曲半徑，那么，凸模的圓角半徑應等于工件內側圓角半徑，即R 2mm。2、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，勵志名言 毛坯如凹模困難，會擦傷毛坯表面。另外，凹模兩側的圓角半徑必須相等，否則會引起板料

19、偏移。 在實際生產中通常根據材料厚度選取凹模圓角半徑：當 t 2mm, Ra (3 6)t ； t 2 4mm, Ra (2 3)t ； t 4mm, Ra 2t。由于采取復合模彎曲，凹模還要實現兩處V型彎曲工藝，且r 2mm，因此，取Ra 2mm。3、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l 0值見下表：表-4彎曲U型件的凹模深度l 0 (mr)彎囲件邊也!< 1A 1 -2H斗>6-105b節(jié)50-520253

20、0弟40IS 25站4040100-闆30站405050150-300404J5565但由于本模具原理如下圖形式:4、凸、凹模的間隙V形件彎曲時，凸、凹模的間隙是靠調整壓力機的閉合高度來控制的。但在模具設計中，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，以保證彎曲質量。U形件彎曲時必須合理確定凸、海濤教你打dota 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：Z 2 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

21、的正偏差；C根據彎曲件的高度和寬度而決定的間隙系數，其值按表4-16選取。表-5間隙系數C值（單位mm彎曲杵奇度h1芒0丄24J - 5<1 -410*059.Q3Q.Q40. IQa ioa ob2D0.050.050.040屈0.10Q.OBO.Ofi0.(%360,070.050.040.030,130.10a or0,060.0ft50G. 100亦(1.050.040.20(1.15aifl札06O.OfiIDOLD0.0?0.050血0.200.150.10O.UBIQQ.07.050.050.15a ioa jnO.(«1500.100.070.0S0.20a 1

22、5OJOOJO3000,100.Q?',070.20a邛o,乃JO注"黃直曲件敘當工件精度要求較高時，間隙值應適當減小，可以取Z/2=t。查有關資料板料厚度的正偏差為0.15mm由公式可得：Z2 t kt 2 0.15 0.05 22.25mm5、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工件尺寸、公差、回彈情況以及模具的磨損規(guī)律而1) 彎曲件標注外形尺寸凹模尺寸為凸模尺寸為OO3 一

23、4 Z- (或凸模尺寸按凹模實際尺寸配制，保重單面間隙Z/2 )2) 彎曲件標注內形尺寸凸模尺寸為Lp (L 4)0p凹模尺寸為Ld (Lp Z)o(或凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保重單面間隙Z/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級精度，mmIT14Z/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，則按未按公差級來處理，查表得彎曲件公差0.52mm，凹模制造公差d，選用IT9級精度d 0.052mm，凸模制造公差p，選用IT8級精度p 0.033mm。

24、凹模尺寸為 Ld(L - )0 d (50 - 0.52)00.05249.6l00.052 mm44凸模尺寸為 Lp (Ld Z)0 p (49.61 4.5)00.0-345.110°.03-mm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 LdjbLd 1 49.6100.052 1 48.6100.052mm6、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；模具工作性質及其加工手段；模具熱處理要求等。

25、1）凸、凹模的常用材料及熱處理要求表-6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要求高度耐磨的凸模、凹模及鑲塊CrWM n淬火60-64形狀復雜的凸模、凹模及鑲塊Cr12淬火生產量大的的凸模、凹模及鑲塊Cr12MoV淬火選取Cr12為凸、凹模的材料。7、模具零件形式的選取1）模架的選取初步選取滑動導向模架中的后側導柱模架，其特點是導向裝置在后側，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。見下圖具體尺寸如下：表-8琴件件號、常屬堇擁準繪號13Lk上嘿笙下嘆吐導毘導套GE1

26、2R55.6S聒mC；R2S61.5SL數*LDI)1J J略16A1術140roI6G K l(X)x 巧ltiOicl»K 33164)190ISO16019510 K 10040100x5015090k3825 x1曲IEK)25 n3M1144roK 100旣站30Qst 100401%Rix 33164)1闕1561641仍200 X 100x40UK； > 5U1如1902251酣選取凹模邊界 L=200mm B=100mm閉合高度 h=160190mn,上模座 200*100*35，下模座200*100*40 ,導柱25*150 ,采用B型普通導柱，導套25*85

27、*33 ,采用A型普通導套。導套（導 柱）與上、下模座采用 H7/r6配合精度。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，故在此選用壓入式模柄。3）凸模固定板的選取凸模固定板的厚度一般為凹模厚度的0.60.8倍，其平面尺寸可以與凹模、卸料板外形尺寸相同。4）螺釘、銷釘的選取螺釘用于固定模具零件，一般選用內六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘。它們的選取應根據沖壓力大小、凹模厚度等確定。下面是螺釘規(guī)格：表-9凹模厚度<

28、13>1319>1925>2532>35螺釘規(guī)格M4 M5M5 M6M6 M8M8 M10M10 M12六、模具整體結構Q七、模具的工作原理及生產注意事項（一）、工作原理模具由上模座、凸模、凸模固定板、凸模墊板、銷釘、螺釘、凹模、凹模墊板、頂件塊、推 桿、下模座、緊固螺釘等組成。模具的工作過程：開啟模具后，將板料放在凹模上，通過定 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?，頂料件將彎曲件頂出，完成一個工作流程。（二）、生產注意事項i模具的安裝和搬運沖模的使用壽命、工作安全和沖件質量等與沖模的正確安裝有著極大的關系。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