塑性成形工藝課程設(shè)計(jì)V形彎曲模具設(shè)計(jì)

1、題 目： v形彎曲模具設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 系 別： 材料工程系專 業(yè)： 材料成型及控制工程專業(yè)年 級(jí)： 2015級(jí)指導(dǎo)老師：塑性成形工藝課程設(shè)計(jì)2015年7月32日目 錄1、設(shè)計(jì)任務(wù)書12、沖壓工藝分析12.1 材料分析12.2 工藝分析12.3 彎曲件的工序安排13、彎曲模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23.1 模具類型的選擇23.2 操作與定位方式23.3 卸料與出件方式24、彎曲模具工藝與設(shè)計(jì)分析24.1 彎曲工件毛坯尺寸計(jì)算24.2 彎曲力的計(jì)算34.3 壓彎時(shí)的頂件力和卸料力44.4 彎曲時(shí)壓力機(jī)噸位的選擇45、彎曲模具零件設(shè)計(jì)45.1 凸模與凹模工作部位設(shè)計(jì)45.1.2 凸模與凹模的圓角半徑4

2、5.1.3 彎曲模凹、凸模間隙 55.1.3 彎曲凸、凹模刃口尺寸及公差 65.2 凹模尺寸設(shè)計(jì)65.3 模座的選擇85.4 墊板規(guī)格的的選擇85.5 固定板的選擇95.6 定位板的設(shè)計(jì)105.7 凸模設(shè)計(jì)105.8 模柄的選擇115.9 螺釘、銷釘?shù)脑O(shè)計(jì)115.9.1 螺釘、銷釘?shù)倪x擇115.9.2 螺釘、銷釘孔確定115.9.3 螺釘、銷釘位置確定116、沖壓設(shè)備的選擇126.1 閉合高度的確定126.2 壓力機(jī)設(shè)備的選用137、課設(shè)小結(jié)14參考文獻(xiàn)151、設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：v形彎曲模具設(shè)計(jì)工件圖：如圖1材料 ： q235 厚度 ： 1mm技術(shù)要求： 小批量，零件公差

3、按it14選取圖 1：工件圖2、沖壓工藝分析2.1 材料分析q235號(hào)鋼為普通碳素結(jié)果鋼，性質(zhì)較軟，具有較好的彎曲性能，彈性模量e=200220gpa ，抗拉強(qiáng)度b=375500mpa。2.2 工藝分析該彎曲件外形簡(jiǎn)單，精度要求不高，工件厚度小，可以采用單工序模彎曲，且定位精度易保證。2.3 彎曲件的工序安排參考冷沖模設(shè)計(jì) p136可一次壓彎成形。3、彎曲模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 模具類型的選擇沖壓工藝分析可知，采用單工序沖模，所以采模具類型為單工序模。3.2 操作與定位方式零件小批量生產(chǎn)，安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn)，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。零件尺寸較小，厚度較小

4、，宜采用定位板定位。3.3 卸料與出件方式因?yàn)楣ぜ虾駷?mm，相對(duì)較薄，卸料力不大，故可采用彈性料裝置卸料。3.4 導(dǎo)向方式的選擇導(dǎo)向零件是用來(lái)保證上模相對(duì)于下模的正確運(yùn)動(dòng)。對(duì)生產(chǎn)批量較大、零件公差要求較高、壽命要求較長(zhǎng)的模具，一般都采用導(dǎo)向裝置。模具中應(yīng)用最廣泛的是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。該模具生產(chǎn)批量不大，工件變形彎曲簡(jiǎn)單，彎曲力較小，可以不采用導(dǎo)向裝置。4、彎曲模具工藝與設(shè)計(jì)分析4.1 彎曲工件毛坯尺寸計(jì)算工件屬于有圓角半徑的彎曲件，毛胚展開長(zhǎng)度為： 公式 1式中 l彎曲件板料長(zhǎng)度 l直線線部分的各段長(zhǎng)度； l圓弧圓弧部分的長(zhǎng)度； x中性層系數(shù)。r/t=12/1=12>8,查-p131-表5

5、.5得中性層系數(shù)x=0.5，按公式1計(jì)算板料的展開長(zhǎng)度得： =40+=66.18mm圖 2：板料展開圖4.2 彎曲力的計(jì)算彎曲力受材料力學(xué)性能，零件形狀與尺寸，彎曲方式，模具結(jié)構(gòu)形狀與尺寸等多種因素的影響，很難用理論分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。因此，在生產(chǎn)中均采用經(jīng)驗(yàn)公式估算彎曲力，以便作為彎曲工藝設(shè)計(jì)和選擇沖壓設(shè)備的理論。查冷沖模設(shè)計(jì)p133可得v形件彎曲力：公式 2其中 f自沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力（n）； k安全系數(shù)，一般取k=1.3； b彎曲件的寬度（mm）； t彎曲材料的厚度（mm）； r彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（mm）； b材料的強(qiáng)度極限（mpa）。根據(jù)圖1可得：b=40mm；t=1mm；r

6、=12mm查閱機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)p37，表2-3可得=450mpa。代入公式2得 4.3 壓彎時(shí)的頂件力和卸料力壓彎時(shí)的頂件力和卸料力fq值近似取彎曲力的30%80% 即： 所以 fq=0.8×1080=864 n 4.4 彎曲時(shí)壓力機(jī)噸位的選擇自由彎曲時(shí)，壓力機(jī)的噸位f為： ff自+fq1080+864=1944 n5、彎曲模具零件設(shè)計(jì)5.1 凸模與凹模工作部位設(shè)計(jì)5.1.2 凸模與凹模的圓角半徑在材料彎曲變形結(jié)束，工件不受外力作用，由于彈性恢復(fù)，使彎曲件的角度、彎曲半徑與模具的形狀尺寸不一致，這種現(xiàn)象稱為回彈。彎曲回彈表現(xiàn)為1：彎曲半徑增大；2：彎曲件角度增大。材料的

7、屈服點(diǎn)b愈高，彈性模量e愈小，彎曲回彈愈大。當(dāng)r/t<5，彎曲半徑的回彈值不大，只考慮角度回彈，可以查表得出。當(dāng)r/t>10，彎曲相對(duì)半徑較大，工件不僅有角度回彈，彎曲半徑也有較大的回彈。可由下面公式得出：公式 3公式 4其中：r 工件的圓角半徑（mm）；r凸凸模的圓角半徑（mm）；a彎曲件的角度（°）；凸彎曲凸模的角度（°）；t板料的厚度（mm）；e彎曲材料的彈性模量(mpa)； s彎曲材料的屈服點(diǎn)（mpa）。r/t=12/1=12>10加工的板料有角度回彈和半徑回彈，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)p4 表2-3得q235號(hào)鋼材的彈性模量為200-220

8、15;10³mpa，取值e=210×10³mpa代入公式3，公式4得 mm所以，5.1.3 彎曲模凹、凸模間隙 對(duì)于v型件，凹模與凸模之間的間隙是由調(diào)節(jié)壓力機(jī)的裝模高度來(lái)控制的，所以z=t=1(mm)。5.1.3 彎曲凸、凹模刃口尺寸及公差 彎曲凸、凹模工作尺寸的計(jì)算與工件尺寸的標(biāo)注形式有關(guān)。一般原則是：當(dāng)工作標(biāo)注外形尺寸時(shí)，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上，當(dāng)工件標(biāo)注內(nèi)行尺寸時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上，并來(lái)用配作法制模。5.2 凹模尺寸設(shè)計(jì)凹模的工件深度將決定板料的進(jìn)模深度，對(duì)于常見的彎曲件，彎曲時(shí)不需全部直邊進(jìn)入凹模內(nèi)，只有當(dāng)直邊

9、長(zhǎng)度較小且尺寸精度要求高時(shí)，才使直邊全部進(jìn)入凹模內(nèi)，凹模深度過(guò)大，不僅增加模具的消耗，而且將增加壓力機(jī)的工作進(jìn)程，使最大彎曲力提前出線。中小型彎曲件通常都使用模具在機(jī)械壓力機(jī)上進(jìn)行加工，最大彎曲力提起出線，對(duì)壓力機(jī)是很不利的。凹模深度過(guò)小，可能造成彎曲件直邊不平直，降低其精度。因此，凹模的深度要適當(dāng)。由冷沖模設(shè)計(jì)p134 表5-7 取壓邊長(zhǎng)度l0=12，h=20，如圖3。 圖 3：凹模根據(jù)幾何知識(shí)可算出： mm mm根據(jù)表 4-13可得： mm所以： mm由幾何知識(shí)可得 mm 根據(jù)冷沖模設(shè)計(jì)p101可計(jì)算得所以： mm可得： mm mm mm凹模板具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸，查閱沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件與設(shè)計(jì)指南p1

10、03表4-13取得凹模標(biāo)準(zhǔn)尺寸為：160×160×40 mm圖 4調(diào)整后得到：mm;；mm，凹模尺寸如圖4。5.3 模座的選擇模座材料采用ht400，模具采用“中間導(dǎo)柱下模座”（簡(jiǎn)圖見沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件與設(shè)計(jì)指南圖2-53），根據(jù)凹模尺寸，選擇凹模周界l=315mm，b=160mm，厚度h=40mm的中間導(dǎo)柱下模座。各部位尺寸詳見沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件與設(shè)計(jì)指南p57表2-31因?yàn)楣ぜ坎淮?，變形?jiǎn)單，彎曲力較小，可以不采用導(dǎo)柱導(dǎo)向。模具工作的時(shí)候，將上模固定在壓力機(jī)上，下模固定在壓力機(jī)工作臺(tái)上，位置調(diào)整準(zhǔn)確即可對(duì)板料進(jìn)行彎曲加工。為節(jié)省材料，對(duì)下模座進(jìn)行必要加工，兩邊各預(yù)留30mm

11、壓邊尺寸，對(duì)多余部分進(jìn)行切削，加工后下模座規(guī)格為：240×160×40 mm上模座選擇配套規(guī)格，同理進(jìn)行必要切削加工后的尺寸為 160×160×32，其余的尺寸詳見沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件與設(shè)計(jì)指南p42表2-22。5.4 墊板規(guī)格的的選擇查閱沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件與設(shè)計(jì)指南p166對(duì)墊板進(jìn)行選擇。墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸，凹模傳遞的壓力，以降低模板所受的單位壓力，防止模板局部破壞導(dǎo)致模具壽命降低。沖模中最常見為凸模墊板，它被裝在凸模固定板與凹模之間。另外，當(dāng)采用剛性推件裝置，上模板被挖空時(shí)也需加墊板。是否需要墊板，根據(jù)模板承受壓力來(lái)判斷，公式為：公式 5式中： 沖板

12、承受的壓力； f 沖裁力，即凸（凹）模所承受的壓力，n； a 凸（凹）模與上、下模板的接觸面積、即凸（凹）模固定板端面面積；mm2； 模板材料的許用應(yīng)力。其中：f=1944 n，a= (120-40)(20-33.25) = 6920 mm2，=120mpa。代入公式5得： mpa<所以，可以不采用墊板。5.5 固定板的選擇固定板（凸、凹模固定板）主要用于固定中、小型的凹模，小型的凸、凹模零件一般通過(guò)固定板間接地固定在模板上，以減少模具鋼的用量。為了保證安裝、固定牢固，固定板必須有足夠的厚度，查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件與設(shè)計(jì)指南p166厚度可以由下面經(jīng)驗(yàn)公式得出 凸模固定板： 凹模固定板： 式中

13、h 固定板厚度 h0 凹模高度與墊板高度之和 d 凸模與固定板相配合部分的直徑。若凸模與固定板相配合的部分截面為非圓形，則為其截面最大徑。凹模不需要用固定板，凸模與固定板配合部位如圖示：圖 5：凸模和固定板的配合部位所以： mm mm取標(biāo)準(zhǔn)： = 52 mm。固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過(guò)渡配 h7/m6，材料為45#鋼。5.6 定位板的設(shè)計(jì) 定位板的作用是保證板料送料準(zhǔn)確和在模具中的位置正確。材料采用45#鋼，長(zhǎng)和寬尺寸采用模架尺寸，厚度稍高于板料厚度，取h定=2mm，擋料部位及整體尺寸見圖6。圖 6：定位版設(shè)計(jì)圖5.7 凸模設(shè)計(jì) 凸模長(zhǎng)度計(jì)算 (參考冷沖模設(shè)計(jì)p99圖4-44)公式 6式

14、中： h 凸模固定板的厚度；h卸料板的厚度；h定位版的厚度；h凸模進(jìn)入凹模的深度；y安全距離取值范圍為1520mm。其中：h1=52mm；h2=0mm；h3=2mm;；y 取16mm；h=h1h2t=16.324mm。 代入公式6得：l=52+2+16.324+16=86.324 mm所以凸模尺寸為：31.09×40×86.324 mm 5.8 模柄的選擇 選用旋入式模柄，材料q235，這種模柄裝配簡(jiǎn)單，適合簡(jiǎn)單模具使用，可較好地保證模柄軸線與上模座的垂直度。它與上模座孔采用h7/m6，屬于過(guò)渡配合，并加防轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)壓力機(jī)j23-16的相關(guān)參考可知，模柄的外

15、形尺寸為 ： d×h=30×50 mm參考沖壓模設(shè)計(jì)指導(dǎo)表3-41選擇32×56的旋入式模柄回來(lái)再加工至30×505.9 螺釘、銷釘?shù)脑O(shè)計(jì)5.9.1 螺釘、銷釘?shù)倪x擇模座的固定螺釘選擇內(nèi)六角圓柱頭螺釘，根據(jù)沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件與設(shè)計(jì)指南 p132 表5-8選擇m10螺釘。上模座的固定螺釘 4× m10下模座的固定螺釘 4× m10定位板的固定螺釘 4× m6上模座連接銷釘 2×10下模座連接銷釘 2×10 5.9.2 螺釘、銷釘孔確定m10內(nèi)六角圓柱螺釘通過(guò)孔的規(guī)格參考沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件與設(shè)計(jì)指南 p132 表5-

16、9 可知：d=16.5，d=11.5，h=25，如圖7。5.9.3 螺釘、銷釘位置確定螺釘、銷釘分布要滿足相應(yīng)的尺寸位置要求，孔到邊緣和孔與孔之見的距離要滿足安全距離 查閱沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件與設(shè)計(jì)指南p138 表5-17 得出對(duì)應(yīng)的最小距離，如圖8。圖 7：螺釘孔圖 86、沖壓設(shè)備的選擇6.1 閉合高度的確定模具閉合高度（h閉）是指模具在最低工作位置時(shí)，上模座上平面與下模座下平面之間的距離。h閉=h上模座+h凹模+h凸固+h定位+h下模座+y公式 7式中： h上模座上模座厚度，取h上模座=32mm；h凹模凹模厚度，取h凹模=40mm；h凸固凸模固定板厚度，取h凸固=52mm； h定位定位板的厚度，

17、h定位=2mm；h下模座下模座厚度，取h下模座=40mm；y安全距離，取16mm。代入公式7去得：h閉= 32+40+2+52+40+16=182 mm6.2 壓力機(jī)設(shè)備的選用壓力機(jī)是給模具提供壓力的設(shè)備，按照傳動(dòng)方式的不同可以分為機(jī)械壓力機(jī)和液壓壓力機(jī)。模具的公稱壓力為1944n，閉模高度為182mm。查冷沖模設(shè)計(jì)p12 表1-3，確定選擇j23-16開式雙柱可傾式壓力機(jī)。壓力機(jī)的參數(shù)如下： 公稱壓力 160kn 滑塊行程 55mm 滑塊行程次數(shù) 120次/分 最大閉合高度 220mm 滑塊中心線至床身的距離 205mm 模柄孔尺寸 mm 立柱距離 428mm 工作臺(tái)尺寸 380×

18、610 mm 7、課設(shè)小結(jié)為期三周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這是我第二次接觸課程設(shè)計(jì)這樣創(chuàng)新性強(qiáng)的實(shí)踐課。相對(duì)比第一次接觸課設(shè)，這次整個(gè)課設(shè)過(guò)程進(jìn)行起來(lái)較為順利，但整個(gè)課設(shè)過(guò)程還是走了許多彎路，在設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程中也出現(xiàn)了各種各樣的錯(cuò)誤，在同學(xué)和老師的幫助下也都盡量改正了，雖然還存在或多或少的問(wèn)題，這也是我今后努力的方向，我會(huì)繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，來(lái)豐富自己的知識(shí)。首先，我們對(duì)工件進(jìn)行分析，選擇出最符合的工藝工序，在根據(jù)工件對(duì)模具進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出整套模具。整個(gè)過(guò)程涉及的知識(shí)不單單是一本書上的，我們要查閱其他相關(guān)書籍，更有甚者，相同的零件在不同的書籍上有不同的標(biāo)準(zhǔn)，我們需要不斷比較最終選擇出最理想的數(shù)據(jù)。整個(gè)過(guò)程，環(huán)環(huán)相扣，一個(gè)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致最終模具不符合要求。課設(shè)，不僅加深了我們對(duì)本專業(yè)知識(shí)的了解，也從實(shí)踐中告誡我們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度在以后的工作中是多么重要。通過(guò)這次的模具設(shè)計(jì)，我對(duì)本專業(yè)學(xué)習(xí)的模具制造工藝學(xué)有