《沖壓模具設計與制作》配套教案：項目04-帶擺動式凹模的四角形件彎曲模設計與制作

項目四帶擺動式凹模的四角形件彎曲模設計與制作一、教學目標1.會拆卸彎曲模具。2.會繪制裝配草圖。3.會繪制模具的裝配圖。4.會加工彎曲模具。二、課時分配本項目共5個任務，安排10課時。三、教學重點會分析托架彎曲零件的精度等，沖壓工藝。會計算彎曲件展開長度。會繪制模具的零件圖及編寫零件加工工藝。會分析托架彎曲零件的結(jié)構(gòu)、精度等，沖壓工藝。四、教學難點會計算每道工序沖壓力及選用合適的壓力機。能對彎曲模進行組裝與打樣。五、教學內(nèi)容任務一拆繪彎曲模1.拆卸模具以托架彎曲模第一次彎曲模為例，簡要地說明模具拆卸的過程。詳細的拆卸原則和步驟如下。（1）拆卸步驟①看懂模具圖，熟悉模具結(jié)構(gòu)，理解模具的工作原理、工作過程，了解每一個模具零件在模具中的作用。②分開上、下模，將上、下模平放在鉗工工作臺上。③首先拆卸上模部分，把上模座放在等高墊鐵上，用出銷器先拆除兩根定位銷。④用內(nèi)六角扳手拆除上模座四根螺栓，分離墊板、凸模固定板。⑤將凸模固定板反向放置于平行墊鐵上，用銅棒將凸模從固定板上拆卸下來。⑥用尖嘴鉗拆除凸模沉孔里的導正釘螺母，再用小于導正釘直徑的圓柱銷將導正釘拆下。⑦把上模座放在等高墊鐵上，用銅棒與手錘拆下模柄。⑧接著拆卸下模部分，用內(nèi)六角扳手拆除下模座四根卸料螺栓，拆下卸料板和彈簧，拆下卸料板上四根擋料銷。⑨將下模座放在等高墊鐵上，用出銷器拆除凹模與下模座上的兩根定位銷，拆除下模座與凹模連接的四根螺栓，拆下凹模。⑩最后檢查模具各零件并按順序擺放好。至此，彎曲模的拆卸結(jié)束。（2）注意事項模具拆卸時，是按“從外部拆至內(nèi)部、從上部拆至下部，先拆成部件或組件、再拆成零件”的原則進行。2.繪制裝配草圖模具拆卸后，將拆下的零件進行測量，測得其尺寸后，根據(jù)制圖標準繪制模具的裝配草圖。任務二托架彎曲零件沖壓工藝的確定1.彎曲件技術(shù)分析（1）圖紙分析四形角件零件圖零件上的孔應盡量在毛坯上沖出，以簡化模具結(jié)構(gòu)，便于操作。圖所示零件上的?10mm孔的邊與彎曲中心的距離為6mm，大于1t（1.5mm），彎曲時不會引起孔變形，因此?10孔可以在壓彎前沖出，沖出的?10孔可以作后續(xù)工序定位孔用。而4×?5孔的邊緣與彎曲中心的距離為1.5mm，等于1.5t，壓彎時易發(fā)生孔變形，故應在彎曲后沖出。（2）彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性分析該四形角件零件是一個簡單的支撐托架，以下簡稱為托架。通過孔?10、?5分別與心軸和機身相連，零件工作時受力不大，對強度、剛度和精度要求不高，零件形狀簡單對稱，中批量生產(chǎn)，有沖裁和彎曲即可成形，沖壓難點在于四角回彈較大、制件變形較大，但通過模具措施可以控制。該零件的具體沖壓結(jié)構(gòu)工藝性分析見表。托架彎曲件結(jié)構(gòu)工藝分析（3）分析彎曲件的尺寸精度尺寸精度：零件圖上除了孔?10+0.030，4×?5+0.030及孔中心寬距15+0.120有標注公差外，都屬于自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差，經(jīng)查公差表，各尺寸公差為300－0.52、39+0.31－0.31、490－0.62、300－0.52、25+0.26－0.26。為保證良好的裝配條件，五個孔的公差均為IT9，表面不允許有嚴重劃傷。該零件選用08鋼，其彎曲半徑均大于該種材料的最小彎曲半徑，且工件精度要求不高，不需要校形。所有的孔可以用高精度沖模沖出。因此，該零件可以用冷沖壓加工成形。2.制件材料分析08號冷軋鋼板是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量很低、含硅量極少的沸騰鋼，其強度最低，塑性最好，一般可軋成很薄的板帶供應，主要用來制作沖壓件、焊接件，而且08號冷軋鋼板的抗剪強度τ=255～353ΜΡa,抗拉強度σb=324～353ΜΡa，伸長率σ5=33%，因此具有良好的冷壓性能。3.確定成形工藝（1）確定沖壓基本工序的性質(zhì)與方法（2）確定沖壓工序組合和順序（3）彎曲件工藝方案的設計4.確定沖壓工序根據(jù)托架彎曲件的工藝分析內(nèi)容和工藝方案，做出了托架彎曲件的工序，見表。托架工序5.確定模具結(jié)構(gòu)沖裁方案：落料與沖?10孔復合，見圖(a)；壓彎外部兩角并使中間兩角預彎45°，見圖(b)；壓彎中間兩角，見圖(c)；沖4×?5孔，見圖(d)。模具類型已隨工藝方案而確定，該托架沖壓方案的四副模具工作部分結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，第一套模具結(jié)構(gòu)為沖孔落料復合模，第二、三套模具結(jié)構(gòu)為彎曲模，第四套模具結(jié)構(gòu)為沖孔模。彎曲方案任務三進行工藝設計與計算1.工藝計算(1)毛坯尺寸計算毛坯長度按圖所示分段計算。彎曲件毛坯長度計算圖毛坯展開長度L0為:L0=2(L1+L2+L3+L4)+L5其中，L1為線段1，L2為線段2，L3為線段3，L4為線段4，L5為線段5。由圖得：L1=9mm，L3=25.5mm，L5=22mm(2)排樣及材料利用率由于毛坯尺寸較大，并考慮操作方便與模具尺寸，決定采用單排。側(cè)邊按矩形取搭邊值a=2mm，工件間也按矩形取搭邊值a1=1.5mm，則進距h=30+1.5=31.5mm，條料寬度B=104.28+2×2=108.28mm（取108mm），查軋制薄板料規(guī)格尺寸（GB/T708—1988）,選用1.5mm×900mm×1800mm。采用橫裁法：每板的條數(shù)：n1=1800/108≈16，多余72mm每條的工件數(shù)：n2=(900－1.5)/31.5≈28件，余16.5mm每板的工件數(shù)：n=n1n2=16×28=448個利用率： 由此可見，縱排材料利用率高，而且彎曲線與纖維方向垂直，彎曲性能好，08鋼塑性好。為提高效率，降低成本，故決定采用縱裁。(3)確定壓力中心及壓力機。根據(jù)零件圖所示，因為工件圖形對稱，故沖孔時F2壓力中心在?10的圓心上，落料時F1的壓力中心也在?10的圓心上。按機械行業(yè)標準ZB—J62030—1990規(guī)定，再根據(jù)各工序的總壓力以及工件的精度和形狀，四道工序都選擇了開式可傾式機械壓力機，它們表示為J23—25和J23—16。2.計算總壓力各工序的壓力計算如下：（1)落料與沖孔復合工序的壓力計算落料與沖孔復合工序如圖(a)所示，由于沖模采用剛性卸料裝置和自然漏料方式，故總的沖壓力為：（2)第一次彎曲的壓力計算托架彎曲件第一次彎曲如圖(b)所示，首次壓彎時的沖壓力包括：預彎中間兩角、彎曲和校正端部兩角及壓料力等。這些力并非同時發(fā)生或達到最大值，開始只有壓彎曲力和預彎力，滑塊至一定位置時開始壓彎端部兩角，最后進行鐓壓。為安全可靠，將端部兩角的壓彎力Fw、校正力Fa及壓料力Fj合在一起計算?？倹_壓力為：故：Fa=1670×80=1336600(Ν)其中：σb=400ΜΡa，q=80ΜΡa，K—安全系數(shù)，q—單位校正力，Α—校正面積，σb—材料的抗拉強度。因此：F0=8190+4095+133600=145885(Ν)≈14.6(t)選用16噸沖床。3.計算尺寸及公差（1）計算沖模刃口尺寸及公差①沖孔?10+0.030、?5+0.030根據(jù)沖孔刃口計算為：查沖裁模初始雙面間隙Ζ表、凸凹模制造偏差表、x系數(shù)表得：Ζmin=0.132，Ζmax=0.24，δA=0.02，δT=0.02，x=0.75。由校核條件得：說明滿足δT+δA≤Ζmax－Ζmin條件。將已知數(shù)據(jù)代入公式，即得：同樣可得?5+0.030相對應的凸凹模尺寸：②落料104mm、30mm。104、30為未注公差尺寸，一般按IT14確定其公差，查公差值可以確定公差分別為0.87、0.52，因104、30為外形尺寸，按基軸制標注為：1040－0.87，300－0.52，其計算為：（2）確定U形彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差的計算確定U形件彎曲凸、凹橫向尺寸及公差的原則是：彎曲件標注外形尺寸時，應以凹模為基準件，間隙取在凸模上，彎曲件標注內(nèi)形尺寸時，應以凸模為基準件，間隙取在凹模上，基準凸、凹模的尺寸及公差則應根據(jù)彎曲件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規(guī)律等因素確定。因為25mm為自由尺寸，而且內(nèi)標于零件圖內(nèi)部，按IT14級確定工件尺寸的公差，經(jīng)查參數(shù)表得：任務四繪制模具的裝配圖與零件圖1.繪制沖孔落料復合模（1）繪制沖孔落料復合模裝配圖按照繪制的模具裝配草圖，運用AutoCAD軟件繪制模具的裝配圖。1—下模座2—導柱3—推件塊4—凹模5—凸模固定板6—墊板7—導套8—上模座9—螺栓10—圓柱銷11—沖孔凸模12—模柄13—推桿14—推板15—連接推桿16—導套17—導柱18—卸料板19—橡膠20—凸凹固定板21—圓柱銷22—凸凹模23—擋料銷24—墊板25—螺栓26—卸料螺釘沖孔落料復合?？傃b圖（2）繪制沖孔落料復合模主要工作零部件，零件圖如下： 落料凹模沖裁凸凹模2.繪制第一次彎曲模 （1）總裝圖繪制見圖。1—下模座2—導柱3—導套4—凸模固定板5—墊板6—螺釘7—凸模8—模柄9—導正銷10—圓柱銷11—上模座12—導套13—導柱14—卸料板15—彈簧16—卸料螺釘17—凹模18—圓柱銷19—螺釘20—擋料銷第一次彎曲模具總裝圖（2）繪制第一次彎曲模零件圖如下：托架第一次彎曲凹模托架第一次彎曲凸模3.繪制第二次彎曲模（1）繪制第二次彎曲模具總裝圖，見圖。 1—下模座2—導柱3—導套4—上模座5—彎曲凹模6—墊板7—螺栓8—圓柱銷9—模柄10—螺紋拉桿11—彈簧12—推件塊13—導套14—導柱15—墊板16—凸模固定板17—螺栓18—定位銷釘19—彎曲凸模20—螺栓21—圓柱銷第二次彎曲模具總裝圖（2）繪制主要零件圖如下：托架第二次彎曲凸模托架第二次彎曲凹模4.繪制沖孔模（1）繪制沖孔模具總裝圖，見圖。1—下模座2—導柱3—導套4—上模座5—彈簧6—凸模固定板7—墊板8—螺釘9—導向螺釘10—模柄11—凸模12—圓柱銷13—導套14導柱15—壓料板16—凹模17—定位銷釘沖孔模具總裝圖（2）繪制沖孔模具主要零件圖如下：沖孔凹模任務五彎曲模具加工、組裝與試沖1.彎曲模典型零件的加工根據(jù)模具典型零件圖安排加工工藝單，加工流程見下表。落料凹模的加工工藝流程落料凸凹模的加工工藝流程2.彎曲模加工要求彎曲模中凸、凹模的間隙應加工均勻，工作部分表面應進行拋光，表面粗糙度Ra應在0.4μm以下。彎曲模工作零件加工的關鍵是應保證工作型面的尺寸、形狀精度和表面粗糙度符合要求。其工藝過程通常為：鍛制坯料→退火→基準平面的加工→毛坯外形加工→畫線→工作型面的粗、精加工→熱處理→光整加工。由于生產(chǎn)條件不同，所采用的加工工藝過程也有所不同。如果有較先進的模具加工設備，可采用電火花、線切割、成形磨削等方法進行工作型面的精加工；而在缺乏先進的模具加工設備的情況下，采用普通金屬切削機床加工和鉗工挫修相配合的加工方案較為合適。小型彎曲凸、凹模常用T8A鋼和T10A鋼，淬硬至HRC58～62。對于形狀復雜的或生產(chǎn)批量較大的彎曲件，凸、凹模的材料可用CrWMn、Cr12、Cr12MoV等，淬硬至HRC60～64。3.組件裝配①裝配時應保證凸、凹模之間的間隙均勻一致，配合間隙符合設計要求，不允許采用使凸、凹模變形的方法來修正間隙。②推料、卸料機構(gòu)必須靈活，卸料板或推件器在沖模開啟狀時，一般應突出凸凹模表面0.5～1mm。③接合