彎曲模課程設(shè)計說明書

1、湖南科技大學(xué)目錄第一章 概述11.1設(shè)計的目的11.2設(shè)計要求11.3模具設(shè)計的意義1第二章 沖壓件的工藝分析22.1模具設(shè)計的內(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)計方案的確定73.1彎曲件坯料展開尺寸的計算73.2彎曲力的計算與壓力機的選用83.3彎曲模工作部分尺寸設(shè)計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174.1工作原理174.2生產(chǎn)注意事項17第五章 總結(jié)19第一章 概述1.1設(shè)計的目的課程設(shè)計是沖壓模具課程設(shè)計重要的綜合性與實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計的基本目標是：（1）綜合運用沖壓模具設(shè)計、機械制圖、公差

2、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，分析和解決沖壓模具設(shè)計過程中遇到的問題，進一步加深對所學(xué)知識的理解；（2）通過設(shè)計實踐，逐步樹立正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意識，基本掌握塑料模具設(shè)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(shè)計手冊等有關(guān)設(shè)計資料，進行沖壓模具設(shè)計技能訓(xùn)練，為此后的模具設(shè)計及其機械設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。1.2設(shè)計要求詳盡的設(shè)計計算說明書1份、工作零件圖2張、模具裝配圖1份。1.3模具設(shè)計的意義沖壓成形/塑料成型工藝與模具設(shè)計是機制專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過模具的課程設(shè)計使學(xué)生加強對課程知識的理解，在掌握

3、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)計方法，為學(xué)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2.1模具設(shè)計的內(nèi)容設(shè)計一副如下圖2.1所示彎曲件的成形模具：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。2.2.1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(chǎn)生的總變形由塑性變形和彈性變形兩

4、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)因彈性恢復(fù)而縮短，內(nèi)側(cè)因彈性恢復(fù)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(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?r1。二是彎曲中心角變變，由回彈前彎曲中心角度0（凸模的中心角度）變?yōu)榛貜椇蟮墓ぜ嶋H中心角度1。2.2.2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

5、rt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(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4）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(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

6、角減小。 如形件的回彈值比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。2.2.3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大、屈服極限s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(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，以減

7、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，就可以得到較好的效果。（3）采用拉彎工藝3）改進零件的結(jié)構(gòu)設(shè)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(yù)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(jié)構(gòu)，使校正力集中在彎曲變形區(qū)，加大變形區(qū)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)回彈趨勢相互抵消。

8、（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(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，達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/t10）自由彎曲時的凸模彎曲角 和凸模圓角半徑；式中：凸模圓角半徑； r彎曲件圓角半徑；彎曲件彎曲角； 凸模彎曲角；材料屈服點； 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。第三章 設(shè)計方案的確定3.1彎曲件坯料展開尺寸的計算3.1.1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

9、長度。而欲求中性層長度就必須找到其位置，用曲率半徑表示。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： 式中：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/tx3.00.464.00.485.00.5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，則中性層半徑為：3.1.2毛坯展開尺寸的計算由于圓角半徑r0.5t，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。彎曲件有5段直線部分和4段彎曲部分，因此3.2彎曲力的計算與壓力

10、機的選用3.2.1彎曲力的計算彎曲力是指彎曲件在完成預(yù)定彎曲時所需要的壓力機施加的壓力，是設(shè)計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V形彎曲件： ； U形彎曲件：；式中：、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1.3。2）、校正彎曲力公式式中：校正力；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）計算本彎曲件彎曲部分，其中兩處V形彎曲，一處U形彎

11、曲。Q345的MPV形彎曲力：U形彎曲力：總彎曲力：校正彎曲力：；彎曲件被校正部分的投影面積自由彎曲力與校正彎曲力之和：3.2.2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。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145245.8N，查取模具設(shè)計手冊，可選取具有以下規(guī)格的壓力機，具體如下表3.2：表3.2 壓力機參數(shù)型號公稱壓力滑塊行程行程次數(shù)最大閉合高度閉合高度調(diào)節(jié)量工作臺尺寸墊板尺寸模柄孔尺寸J11-50160KN

12、50mm150次/min220mm45mm前后300mm，左右450mm厚度40mm，孔徑210mm直徑40mm，深度60mm3.3彎曲模工作部分尺寸設(shè)計3.3.1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(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。那么，凸模的圓角半徑應(yīng)等于工件內(nèi)側(cè)圓角半徑，即。3.3.2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：

13、當 ； ； 。由于采取復(fù)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。3.3.3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l0值見下表3.3表3.3 彎曲U型件的凹模深度l0（mm）彎曲件邊長lt 11 t 22 t 44 t 66 t 1013191925253235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4.1工作原理模具由上模座、凸模、銷釘、螺釘、

14、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。4.2生產(chǎn)注意事項4.2.1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(yīng)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(dǎo)向的模具，上下應(yīng)同時搬到工作臺面上。由于大型

15、模具在工作臺面上不便移動，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

16、固定和壓板固定。螺釘固定準確可靠，但增加了沖模制造工時，且裝拆沖模也不方便，適用于大、中型沖模。特別注意的是在安裝下模座時，不要將廢料孔堵住。7）在沖壓生產(chǎn)過程中，由于壓力機的振動，可能引起固定沖模的堅固零件松動，操作者必須隨時注意和檢查各緊固零件的工作情況。8）對于笨重的沖模，為了便于安裝和搬運，應(yīng)設(shè)置起重吊鉤，通常采用螺栓吊鉤或焊接吊鉤等.4.2.2模具的使用注意事項1）、使用模具前，應(yīng)檢查模具是否完好，所用的模具名稱、編號和基本結(jié)構(gòu)是否與工藝規(guī)程一致。有導(dǎo)向裝置的模具，檢查其潤滑是否良好。并清除模具表面油污、贓物。2）、沖壓用毛坯表面要潔凈，并均勻涂抹潤滑劑。3）、定期檢查壓力機，保證其精度和完好狀態(tài)。4）、定期進行維護性修理。4.2.3壓力機應(yīng)具有安全保護裝置壓力機安全裝置應(yīng)具有下列各項中的某一項功能，以杜絕人身事故的發(fā)生。1）壓力機滑塊運行期間，人體的任一部分不會進入危險區(qū)。2）滑塊下行程時，當人體的任一部分進入危險區(qū)之前，滑塊能停止下行程或停于下死點之前。3）滑塊下行程時，能將進入危險區(qū)的人體某一部分推出。4）滑塊下行程時，能將進入危險區(qū)的操作者手臂拉出。5）當操作者雙手脫離啟動離合器的操縱按鈕（或操縱手柄）后，直到伸進危險區(qū)之前，滑塊能停止下行程或停于下死點