畢業(yè)論文U型件模具設(shè)計與制造

1、U型件模具設(shè)計與制造 課程設(shè)計說明書 目錄 說明書內(nèi)容：2 一、彎曲件工藝性分析 2 二、沖壓工藝方案確定2 三、主要設(shè)計計算4 沖壓模具課程設(shè)計 四、模具的總體設(shè)計7 五、主要零部件設(shè)計7 六、模具總裝圖 10 七、沖壓設(shè)備的選定12 八、工作零件的加工工藝： 12 九、課程設(shè)計總結(jié)：13 十、參考文獻(xiàn)： 13 十一、封底14 工件名稱：U型件 工件簡圖：圖1 I Y 生產(chǎn)批量：大批量 材料：Q235鋼 材料厚度：6mm 一、彎曲件工藝性分析 1、該工件有壓邊、落料、彎曲等工序，材料為 Q235鋼，屈強(qiáng)比小，具 有足夠的塑性且工件的尺寸全部為自由公差，彎曲件的經(jīng)濟(jì)公差等級為IT12 級，角度

2、公差為17/尺寸精度較低，普通彎曲件完全能夠滿足要求，適合 彎曲。 2、彎曲件形狀對稱且彎曲半徑左右一致，可使彎曲時材料受力平衡而 無滑動，彎曲件直邊高度為36,容易形成足夠的彎矩得到精度較高的零件。 彎曲件彎曲半徑不宜小于最小彎曲半徑，否則要多次彎曲。 3、增加工序數(shù)過大時受到回彈的影響，彎曲角度與彎曲半徑的精度都 不易保證，該工件彎曲半徑為 5,故能夠滿足要求。 、沖壓工藝方案確定 該工件包括落料、彎曲、壓邊工序，可有以下三種工藝方案： 1: 一次成形彎曲模，采用單工序模生產(chǎn) 2:兩次成形彎曲模。采用兩副模具彎曲（級進(jìn)模） 3: 一副模具中完成兩次彎曲。采用復(fù)合彎曲模 三種工藝方案簡介：

3、單工序模又稱簡單沖裁模，是指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工 序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模切口模等。 復(fù)合模是指在一次壓力機(jī)的行程中在模具的同一工位上同時完成兩道 或兩到以上不同沖裁工序的模具。 復(fù)合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上 的主要特征是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件一一凸凹模，如落料沖 孔復(fù)合模中有一個既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。 級進(jìn)模是在沖壓過程中，在一個工位上只完成一個工序的沖壓。 效率較 高，由沖壓工藝分析可知，該模具采用級進(jìn)沖壓，所以模具類型為級進(jìn)模。 項目 單工序模 級進(jìn)模 復(fù)合模 無導(dǎo)柱 有導(dǎo)柱 沖壓精度 低 較低 較咼，相當(dāng)于 IT10IT13

4、高，相當(dāng)于 IT8IT11 制件平整程度 不平整 一般 不平整，有時 要校平 因壓料較好， 制件平整 制件最大尺寸 和材料厚度 不受限制 300mm以下厚 度達(dá)6mm 尺寸250mm 厚度在0.16 之間 尺寸300mm 厚度常在 0.05m3mm 沖模制造的難 度程度及價格 容易、價格低 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的 裝配采用先進(jìn) 簡單形狀制件 的級進(jìn)模比復(fù) 形狀復(fù)雜的制 件用復(fù)合模比 工藝后不難 合模具制造難 度低，價格亦 較低 級進(jìn)模制造難 度低，相對價 格低 生產(chǎn)率 低 較低 可用自動送料 出料裝置，效 率較咼 工序組合后效 率咼 使用咼速沖床 的可能性 只能單沖不能 連沖 有自動送料裝 置可以連沖，

5、 但速度不能太 高 使用于高速沖 床高達(dá)400次 /分以上 由于有彈性緩 沖器，不宜用 高速，不宜連 沖 材料要求 可用邊角料 條料要求不嚴(yán) 格 條料或卷料要 求嚴(yán)格 除用條料外， 小件可用邊角 料，但生產(chǎn)率 低 生產(chǎn)安全性 不安全 手在沖模過程 區(qū)不安全 比較安全 手在沖模工作 區(qū)不安全，要 有安全裝置 沖模安裝調(diào)整 與操作 調(diào)整麻煩操作 不便 安裝、調(diào)整較 容易、操作方 便 安裝、調(diào)整較 容易，操作簡 單 安裝、調(diào)整比 級進(jìn)模更容 易，操作簡單 如上表比較可得出方案三佳: 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但在彎曲過程中由于凸模肩部妨礙了坯料的轉(zhuǎn) 動，加大了坯料通過凹模圓角的摩擦力，使彎曲件側(cè)壁容易擦傷

6、和變薄，成 形后彎曲件兩肩部與底面不易平行。 特別是材料厚，彎曲件直壁高，圓角半 徑小時，這一現(xiàn)象更為嚴(yán)重，難以保證質(zhì)量和精度，所以不宜采用。方案二 雖然避免了上述現(xiàn)象，但模具采用了兩副模具彎曲，較復(fù)雜，且成本高而生 產(chǎn)效率低，難以滿足大批量上；生產(chǎn)要求。方案三能夠保證彎曲件的質(zhì)量和 精度，且生產(chǎn)效率高操作方便，并且能夠的滿足大批量生產(chǎn)的要求。通過對 上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 三、主要設(shè)計計算 1、中性層位置以曲率半徑 p = r +xt=5+0.5X6=8mm X中性層位移系數(shù) r零件的內(nèi)彎半徑 t-材料厚度 2、坯料展開總長度 Lz 2L1 a L2(r xt

7、) 420 180 2 3118 1200 180 (5 0.5 6) 420 62 18 8 420 3 64 62 18 20 3 166.99 Lz-坯料展開總長度 a彎曲中心角 3、彎曲力 0.7KBt26b 0.7 1.3 30 62245 F 自36482.7273N r t56 F自一自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力 B彎曲件的寬度 t 彎曲件材料的厚度 r 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 6b-材料的抗拉強(qiáng)度 K安全系數(shù)，取K=1.3 4、頂件力 FD= (0.3 0.8 ) F 自=10944.819 29186.184N 5、壓力機(jī)公稱壓力 F 壓機(jī)(1.21.3 ) ( F自+FY

8、(1.2 1.3 ) X 65668.91 78802.692 85369.583N &排樣 采用有廢料直對排的排樣方式，查排材標(biāo)準(zhǔn)，宜選750mX 1000mm 的Q235鋼，每張鋼板可剪裁為17張條料(42X 1000mm,每張條料可沖 34個工件 7、成形次數(shù)的確定： 由計算查表可知，能夠一次彎曲成形，為了保證質(zhì)量和精度可采用 一副模具兩次彎曲(復(fù)合模) 8、沖壓工序壓力計算 該模具采用正裝復(fù)合模，固定卸料與推件，具體沖壓力計算見表 1 1。根據(jù)沖壓總力計算結(jié)果并結(jié)合工件的高度，初選開式雙柱可傾壓力 機(jī) J2325。 9、工作部分尺寸計算 (1) 、凸模圓角半徑 工件的相對彎曲半徑r/t

9、=5/6=0.8 ，相對較小，所以凸模圓角半徑 rt取等于工件的彎曲半徑，rt=5mm,但不小于書中表3.2.2所列的最小 彎曲半徑值rmm=0.1t (2) 、凹模圓角半徑 凹模圓角半徑ra不能過小，以免擦傷工作表面，影響沖模壽命。凹 模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。Ra值通常根 據(jù)材料厚度取為： t 2mm ra=（36）t t=24mmra=（2 3）t t6mm ra=2t t=6mm t4mm ra=2 x 6=12mm (3) 、凹模深度 凹模深度Lo過小，則坯料兩端未受壓部分太多，工件回彈大且不 平直，影響工件質(zhì)量。若過大，則浪費模具鋼材，且需沖床有較大的工

10、作行程。因為t=6mm,L=10,所以有表3.9.2和3.9.3查得彎曲件凹模的 ho=10,彎曲件的凹模深度Lo=30 (4) 、凸凹模間隙 對于U形件彎曲模，則應(yīng)當(dāng)選擇適合的間隙。間隙過小會使工件彎 邊厚度變薄，降低凹模壽命，增大彎曲力。間隙過大，則回彈大，降低 工件的精度。U形件彎曲模的凸，凹模單邊間隙一般可按方式計算：(間 隙系數(shù)可查表3.9.4) Z/2=tmax+Ct=t+ +Ct=6+0.06+0.32=6.38mm (5) 、U形件彎曲凸、凹橫向尺寸及公差尺寸標(biāo)注在內(nèi)形上的彎曲件凹模 尺寸為： La (Lt Z)0SA (18 6.38 2)。0.03930.76。0.039

11、凸模尺寸為： Lt (Lmin 0.75 )st (18.06 0.75 0.06)0。.。1818.10。.。18 式中： Lt,La凸凹模橫向尺寸 Lmax 彎曲件橫向的最大極限尺寸 Lmi n 彎曲件橫向的最小極限尺寸 彎曲件橫向的尺寸公差 St,Sa凸凹模的制造公差 四、模具的總體設(shè)計 1. 模具類型的選擇： 由沖壓工藝分析可只，采用復(fù)合沖壓.所以模具類型為復(fù)合模. 2. 定位方式的選擇： 因為該模具采用的是條料，兩個導(dǎo)料銷控制條料逆進(jìn)的導(dǎo)向，固定導(dǎo) 料銷控制送料的進(jìn)距 3. 卸料選擇出件方式： 卸料選擇彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由有卸料板，卸料螺釘和彈簧 主成，沖制的工件由推桿、推板

12、、推銷和推薦塊組成的剛性推件裝置推出。 模架選用中等精度，中、小尺寸沖壓件的后側(cè)導(dǎo)柱模架，從右向左送料。 4、導(dǎo)向反復(fù)市的選擇： 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間 導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式 五、主要零部件設(shè)計 1、由于件形狀簡單對稱，所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu)，彎曲凸模， 彎曲凹模的結(jié)構(gòu)如圖所示： 凸模 結(jié)合工作外行并考慮加工將凸模設(shè)計成直通式，采用銑削加工，其總長 L 可按教材公式2.9.2計算： L=h1+h2+t+h=20+19+6+15=60mm L:凸模長度 hi:凸模固定板厚度 h2:卸料板厚度 t:材料厚度 凹模的輪廓尺寸可按教材公式2.9.3，2.9.24

13、 1皿 X 4.-4P J IP II 7 0 計算凹模厚度： H=Kb=0.4X30.2=12.08mm b:凹模刃口的最大尺寸 Kb:系數(shù)考慮板厚的影響 凹模壁厚：C=( 1.5 2) H=18.1224.16mm 取凹模厚度15mm凹模壁厚20mm 凹模寬度：B=b+2C=30.2+2X20=70.2mm 凹模寬度：L取100mm(送料方向) 凹模輪廓尺寸為：100mmX70.2mmX15mm 2、其他零部件的設(shè)計與選擇： (1) 、彈性元件的設(shè)計： 頂件塊在成形過程中一起卸料作用，其壓力由標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供，彈性 元件使用橡膠元件： 卸料板工作行程 ；Hl=36mm 橡膠工作行程：Hl=h

14、i+h修=36+5=41mm(H修為凸模修模量取 5mr)i 橡膠自由高度：H自由=4HI=164mm(取HI為H自由的25% 橡膠的預(yù)壓縮量：H預(yù)=(0.10.15 ) H自由=24.6mm 橡膠的最大壓縮量：Hmax=( 0.350.45 ) H自由=65.6mm 橡膠的安裝高度：H安=日自由-H預(yù)=139.4mm (2) 、定位零件的設(shè)計： 定位板能夠保證前后工序相對位置的精度，它與毛坯間的配合為Hq 定位板的高度為6mm (3) 、卸料部件的設(shè)計： 卸料模板的設(shè)計： 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為14mm卸料板采 用45鋼制造，淬收硬度為4045HRC 卸料螺釘?shù)倪x用：

15、卸料板上設(shè)置2個卸料螺釘，公稱直徑為12mm螺釘部分為M10X 10mm 卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使用卸料板超出 凸模端的1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料之間按；裝墊片來調(diào)整。 3、模架及其他零部件的選用： 模具選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓 時間可防止由于偏心力距而引起的模具歪斜。 以凹模周界尺寸為依據(jù)，選 擇模架規(guī)格。 導(dǎo)柱 d/mmX L/mm分別為 28 X 160， 32X 160 導(dǎo)套 d/mmX L/mmX D/mm 分別為 28X 115X42， 32X 115X45 上模座厚度取35mm 上模墊板厚度取20mm 固定卸料板厚

16、度取14mm 下固定板厚度取20mm 下模墊板厚度取10mm 下模座厚度取45mm 即H上模=35mm 既H墊=20mm 既H卸=14mm 既Hf固定=20mm 既H下墊板=10mm 既H萬模=45mm 模具閉合高度 H 閉=日上模+H墊+H凹模+Hf固定+H下墊+Hf模-H入 =(35+20+55+30+10+45-19 mm =166mm 可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī) J32-25的最大裝模高度 (220mm可以使用。 六、模具總裝圖 裝配工序參考下表: 序 號 工序 工藝說明 1 凸凹模預(yù)配 1) 前仔細(xì)檢查個凸模形狀及尺寸以及凹模形孔， 是否符 合圖紙要求尺寸精度形狀. 2) 將各

17、凸模分別與相應(yīng)的凹模孔相配檢查其間隙是否加 工均勻不合適者應(yīng)重新修?；蚋鼡Q. 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中， 并擠緊牢固. 3 裝配下模 1) 在下模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模 ，導(dǎo)料板； 2) 在下模座，導(dǎo)料板上，用已加工好的凹模分別確定 其螺紋孔位置，并分別鉆孔，攻絲. 3) 將下模座，導(dǎo)料板，凹模，活動擋料銷，彈簧裝在 一起，并用螺釘緊固，打入銷釘. 4 裝配上模 1) 在已裝好的下模上放等墊鐵，再在凹模中放入0. 12 mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹 模. 2) 預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔，銷孔位 置并鉆鉸螺孔銷孔. 3) 用螺釘

18、將固定板組合，墊板，上模座連接在一起， 但不要擰緊； 4) 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠 和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出 凸模下端約1 mm. 5) 復(fù)查凸，凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； 6) 安裝導(dǎo)正銷，承料板； 7) 切紙檢查，合適后打入銷釘. 本模具的裝配進(jìn)凸凹模為基準(zhǔn)件，先安裝上模，再安裝下模，凸凹模的 配合間隙裝配后必須均勻。其偏差值最大不超過料厚上偏差， 最小不超過料 厚的下偏差，模具閉合高度允誤差為。模具裝配后，其卸料板，頂件 板，均應(yīng)露出凹模模面，凸模模應(yīng)頂端 0.5 1mm彎曲模頂件板裝配后， 應(yīng)處于最低位置，允差為0.020.04mm頂桿，

19、推桿長度，在同一模具裝 配后應(yīng)保持一致。允差小于0.1mm裝配后卸料機(jī)構(gòu)動作靈活，無卡阻現(xiàn)象, 上們座上平面與下模座下平面的平行度，允差為0.08m m裝配圖如下： r 1 T 一 1 1 J -4 J_ i- - - 1 J I F- 一 11 J 1 螺釘 2 螺釘3 凹模4 頂件板5 圓柱削6 模柄 7凸模 8 定位板9 圓柱銷10 下模座11 頂料螺釘 12螺桿13 橡膠14 托板15 螺母 模具工作過程：把條料放在定位板上，由圓柱銷保證位置精度，進(jìn)行送 料，平放在凹模上面，并靠槽的一側(cè)，壓力機(jī)滑塊帶著上模下行，凸模下表 面首先接觸條料并與頂件板4 一起壓住條料，向下移動慢慢地斜鍥開始

20、接觸 到條料的兩邊翹起處，開始向下壓，彎曲結(jié)束后，上?；爻?。在下摩座底下 的彈頂器推動頂桿和頂件板，彈性元件高度不受模具有關(guān)空間的限制， 頂件 大小容易調(diào)節(jié)，可獲得較大的頂件力，當(dāng)上模上行到上止點時，把工件推出， 用手工將工件取出后，將條料往前送進(jìn)一個步矩，進(jìn)行下一個工件的生產(chǎn)。 七、沖壓設(shè)備的選定 通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī) J2325可以滿足要求 八、工作零件的加工工藝 本副模具的工作零件形式比較簡單，加工主要采用車銷 凸凹模的加工工藝過程如表3: 表3凸凹模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 將毛坯鍛成長方體128 X 50 X 60 2 熱處理 退火 3 刨 刨長面、互為直角、留單邊余量0.5 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面