彎曲沖壓模課程設(shè)計

課程設(shè)計說明書題目 沖壓模具課程設(shè)計學(xué)院名稱 機械工程學(xué)院班級 學(xué)號學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職稱 2010年12月01日目錄沖壓模課程設(shè)計任務(wù)書 錯誤！未定義書簽。1設(shè)計課題 錯誤！未定義書簽。2課程設(shè)計的內(nèi)容 錯誤！未定義書簽。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1工藝過程的制定 4\o"CurrentDocument"工件工藝性分析 4沖裁件的形狀和尺寸應(yīng)滿足的要求 4\o"CurrentDocument"沖裁件的精度與斷面粗糙度 4\o"CurrentDocument"材料的沖壓性能分析 5\o"CurrentDocument"沖壓工藝方案的分析與制定 5\o"CurrentDocument"2設(shè)計工藝計算 6\o"CurrentDocument"2.1彎曲件展開尺寸的計算 6\o"CurrentDocument"沖壓力的計算及沖壓設(shè)備的選擇 7沖壓力的計算 7\o"CurrentDocument"初選沖壓設(shè)備 8\o"CurrentDocument"材料利用率及彎曲回彈值的計算 8\o"CurrentDocument"3模具工作零件設(shè)計 9\o"CurrentDocument"彎曲模具工作零件刃口尺寸的計算 9\o"CurrentDocument"3.1.1凸模與凹模的圓角半徑 9凹模深度 9彎曲模凸模和凹模的間隙 錯誤！未定義書簽。\o"CurrentDocument"模具工作零件結(jié)構(gòu)的確定 10\o"CurrentDocument"4.模具其他零件的設(shè)計 12\o"CurrentDocument"凸模的固定方法 12\o"CurrentDocument"定位裝置的設(shè)計 12凸模固定板 錯誤！未定義書簽。\o"CurrentDocument"4.4模架的選擇 13\o"CurrentDocument"4.5緊固件及其它零件的選用一一 13\o"CurrentDocument"4.6模柄的選擇 14\o"CurrentDocument"4.7墊板的確定 14\o"CurrentDocument"4.8彈性元件的使用 14\o"CurrentDocument"5設(shè)計心得體會 166附表：參考文獻 17序言模具做為高效率的生產(chǎn)工具的一種，是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品和零件，具有生產(chǎn)效率高，可實現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實現(xiàn)無切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡單，對操作人員沒有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品；容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化的特點。設(shè)計出正確合理的模具不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、具使用壽命，還可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟效益。在進行模具設(shè)計時，必須清楚零件的加工工藝，設(shè)計出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是設(shè)計者進行模具設(shè)計的前提，新的設(shè)計思路必然帶來新的模具結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計了一套彎曲模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，通過沖裁力、頂件力、卸料力和彎曲力等計算，確定壓力機的型號。再分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計的模具。得出將設(shè)計模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計過程表達出來。在設(shè)計說明書的第一部分，說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計的意義，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對零件排樣圖的設(shè)計，完成了材料利用率的計算。再進行彎曲工藝力的計算和彎曲模工作部分的設(shè)計計算，對選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后為主要零部件的設(shè)計和標準件的選擇，為本次設(shè)計模具零件圖的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。

1．設(shè)計課題設(shè)計模具名稱：彎曲模工件名稱：L型件材料：Q235 材厚3mm工件簡圖：020408002040802．課程設(shè)計的目的及要求沖壓模具課程設(shè)計以《課程設(shè)計任務(wù)書》的形式下達，由指導(dǎo)老師指定模具結(jié)構(gòu)、制件模具形狀和要求。生產(chǎn)批量等原始資料。要求學(xué)生以完整正確的模具裝配圖、零件圖以及設(shè)計計算書作為完成設(shè)計任務(wù)的成果?！稕_壓成形技術(shù)》課程設(shè)計是課程的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，同時是第一次對學(xué)生進行全面的模具設(shè)計訓(xùn)練。設(shè)計過程本身對于我們學(xué)生來說就是一種挑戰(zhàn)，是一種創(chuàng)新，對我們的設(shè)計能力和經(jīng)驗的積累是十分有利的。其設(shè)計目的：（1）綜合理由冷沖壓模課程和其它有關(guān)先修課程的理論及生產(chǎn)實踐的知識去分析和解決模具設(shè)計問題，并使所學(xué)專業(yè)知識得到進一步鞏固和深化。（2）學(xué)習(xí)模具設(shè)計的一般方法，了解和掌握常用模具整體設(shè)計、零部件的設(shè)計過程和計算方法，培養(yǎng)正確的設(shè)計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設(shè)計和計算的能力。（3）通過計算和繪圖，學(xué)會運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)模具設(shè)計的基本技能。設(shè)計要求：（1）對于模具：a） 必須保證操作安全、方便。b） 便于搬運、安裝、緊固到?jīng)_床上方便、可靠c） 生產(chǎn)批量為小批量生產(chǎn)。d） 沖壓零件必須具有良好的工藝性，即制造裝配容易、便于管理。e） 保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的沖壓件的同時，力求成本低、模具壽命長。f） 保證模具強度前提下，注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。g） 模具設(shè)計包括：模具整體方案設(shè)計，包括零件的工藝分析、模具類型的確定、壓力中心的計算、刃口尺寸計算、壓力機選擇等。（2） 對于圖紙：a） 總裝配圖一張。b） 模具零件圖（凸、凹模、凸凹模等零件圖3-5張）。（3） 對于說明書：a） 計算過程詳細、完全。b） 內(nèi)容條理清楚，按步驟書寫。c） 資料數(shù)據(jù)充分，并表明數(shù)據(jù)出處。d） 公式的字母含義應(yīng)標明，有時還應(yīng)標明公式的出處。e） 說明書用計算機打印出來（15-20頁）。1.工藝過程的制定制件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下對彎曲件的工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀，精度要求，形位公差及技術(shù)要求。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工藝數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單。通常對工件的工藝影響最大的是幾何形狀尺寸和工藝要求。1.1.1沖裁件的形狀和尺寸應(yīng)滿足的要求a） 沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單，對稱，避免形狀復(fù)雜的曲線，本次設(shè)計的工件形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱，沒有復(fù)雜曲線，故符此形狀方面的要求。b） 沖裁件內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，而以圓弧過度，以便于模具加工,減少熱處理和沖壓時候的開裂，減少沖裁時候尖角處的崩刃和過快磨損。沖裁件的一般圓角半徑R應(yīng)大于或等于板厚t的一半，即R>0.5t。在同種材料相同的情況下外形上的圓角半徑值可比內(nèi)形上的圓角半徑值小10%~20%。本次設(shè)計工件無尖角，便于模具的加工，減少了尖角處的崩刃和磨損，沖裁件的圓角半徑R=3>0.5t=1.5，故沖裁件的尺寸滿足要求。c） 沖裁件的凸出懸臂和凹槽寬度不宜太大，以免凸模折斷，而本次設(shè)計的工件無凸出懸臂。d） 在進行直角彎曲時，若彎曲的直邊高度過短，彎曲過程中不能產(chǎn)生足夠的彎矩，將無法保證彎曲件的直邊平直。所以必須使彎曲件的直邊高度H>2t，最好H>3t>3mm,制件的直邊高度達到了30mm,滿足要求。e） 對于帶孔的彎曲件，若預(yù)先沖好的孔位于彎曲變形區(qū)附近，彎曲過程中材料的塑性流動，會使原有的孔變形。所以，孔的位置應(yīng)處于彎曲變形區(qū)外?？走呏翉澢霃絩中心的距離L材料厚度有關(guān)，一般應(yīng)滿足一下條件：當tv2mm是，L±t；當t±2mm時，L±2t，而本次設(shè)計的工件t=3mm±2mm，L=37mm±2t=6mm，滿足要求。1.1.2沖裁件的精度與斷面粗糙度沖裁件的經(jīng)濟精度一般不高于11級，最高可達IT8?IT10級，本次設(shè)計中工件未標注公差，故按未注公差I(lǐng)T14級來處理，設(shè)計模具時采用IT11級制造。端面粗糙度只要不影響工件的使用和裝配，取其自然的斷面粗糙度，即Ra=12.5?50,最高Ra=6.3。1.1.3材料的沖壓性能分析材料為Q235,為普通碳素鋼，查文獻（1）表9-1，其主要性能為：。s=235MPa,。b=420Mpa,T=360MPa,延伸率為30%,強度不高，塑性良好，沖壓工藝性好，適合進行沖壓加工。沖壓工藝方案的分析與制定要生產(chǎn)所給制件,只需彎曲一道工序即可完成。由于工序簡單,制件結(jié)構(gòu)比較簡單而且精度要求也不高,而單工序模符合要求且成本較低,因此采用單工序模。該制件由右側(cè)板導(dǎo)向,由于制件坯料是成形沖裁件,其本身有一直徑為20mm的孔可作為定位孔,故可直接采用定位銷定位,定位較容易,且精度易保證。2設(shè)計工藝計算2.1彎曲件展開尺寸的計算根據(jù)文獻（2）125頁，按圓角半徑r=3mm>0.5t=1.5mm的彎曲件計算方法進行計算。將彎曲件制件分為如圖3段圖1-1（1）直邊段為L1，L3L1=30-3-3=24mmL3=80-3-3=74mm（2）圓角邊段為L2由于R/t=3/3=1>0.5,則該圓角屬于有圓角彎曲，根據(jù)中性層長度不變原理計算。查文獻（2）表4-6查得，x=0.32L2=np/2=n（r+xt）/2=3.14*（3+0.32*3）/2=6.22mm（3）彎曲毛坯展開總長度：L=L1+L2+L3=24+74+6.22=104.22mm

查文獻（1）表9-13，該尺寸采用IT14級，公差為0.87m沖壓力的計算及沖壓設(shè)備的選擇2.1.1沖壓力的計算由于彎曲力受到材料的力學(xué)性能，零件形狀與尺寸，板料厚度，彎曲方式，模具結(jié)構(gòu)形狀與尺寸，模具間隙和模具工件表面質(zhì)量等多種因素的影響，很難用理論分析方法進行準確計算。因此，在生產(chǎn)中均采用經(jīng)驗公式估算彎曲力。查文獻（2）130頁，L形彎曲件是在自由彎曲階段相當于彎曲U形件的一半,而且應(yīng)設(shè)置壓料裝置，所以可近似地取彎曲力為1-1)FL=（FUZ+FQ）/21-1)其中：Fuz為彎曲力FQ為壓料力查文獻（2）129頁，U形件彎曲時的自由彎曲力1-2)0.7KBt2b1-2)F= b UZ r+tK為安全系數(shù)，取1.3b=420Mpa，為彎曲材料的抗拉強度bt為彎曲件的厚度，t=3mmB為彎曲件的寬度，B=30mmr為內(nèi)圓彎曲半徑（等于凸模圓角半徑），r=3mm將數(shù)據(jù)代入式1-2，計算，可得：FUZ=17199N對設(shè)置壓料裝置的彎曲模，其壓料力也要由壓力機滑塊承擔，F(xiàn)q可近似取自由彎曲力的30%?60%，即Fq=（0.3?0.6）Fuz。，這里取Fq=0.5Fuz。將數(shù)據(jù)代入，求得：FQ=8599.5N將FQ、Fuz代入式（1-1）得：FL=12899N初選沖壓設(shè)備確定壓力機的額定壓力不僅要考慮能完成彎曲加工，而且要注意防止壓力機過載。由于前述計算所得的彎曲力均為彎曲過程中可能出現(xiàn)的最大彎曲力數(shù)值，即短時間內(nèi)出現(xiàn)的峰值，如果壓力機的額定壓力等于或略大于該計算值，并不能保證在整個彎曲過程中壓力機不過載。因此，在確定壓力機的壓力時，應(yīng)預(yù)留出較大的安全范圍。自由彎曲時，有上述計算可知，總的沖壓工藝壓力F總為：F總=FL=12899N查文獻（2）131頁，一般情況下，壓力機的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓總工藝力的1.3倍，可以取壓力機的壓力位F壓機$1.3F總代入數(shù)據(jù)得：F壓機$16768.7N查文獻（1）表9-9，初選壓力機J23-16，其主要技術(shù)參數(shù)為：公稱壓力：160KN滑塊行程：55mm滑塊行程次數(shù)：120/min最大閉合高度：220mm閉合高度調(diào)節(jié)量：45mm工作臺尺寸：300mmx450mm模柄孔尺寸：Q40mmx60mm床身最大傾角：3502.3材料利用率及彎曲回彈值的計算該制件屬于單工序彎曲模，其材料利用率達到100%。由于相對彎曲半徑r/t=3/3=1較大，屬于大變形程度，圓角回彈值小，不必計算，且制件精度要求不高，制件卸載后的回彈可通過設(shè)置壓料裝置予以減小，制件卸載后可以符合精度要求。3.模具工作零件設(shè)計彎曲模具工作零件刃口尺寸的計算凸模與凹模的圓角半徑1、凸模圓角半徑彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時，凸模角半徑rp可取彎曲件的內(nèi)彎曲半徑r,但不能小于允許的最小彎曲半徑。如果r/t值小于最小相對彎曲半徑，應(yīng)先彎成較大的圓角半徑，然后再用整形工序達到要求的圓角半徑。當彎曲件的相對彎曲半徑r/t較大且精度要求較高時凸模圓角半徑應(yīng)根據(jù)回彈值進行修正。由于影響Rmin/t的因素很多，Rmin/t值的理論計算公式并不實用。所以在生產(chǎn)中主要參考經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定Rmin/1值。由文獻（1）表3-3可查得：Q235最小相對彎曲半徑Rmin/1二2.5。由于該制件的相對彎曲半徑r/t較小，故凸模圓角半徑rp可取彎曲件的內(nèi)彎曲半徑r=3mmo2、凹模圓角半徑凹模圓角半徑rd的大小直接影響坯料的彎曲成形。凹模的圓角半徑rd不能過小，否則彎曲時坯料拉人凹模的阻力大，厚度易拉薄，擦傷工件表面。rd太大，會影響毛坯定位的準確性。rd的值通常按材料厚度t來選取。查文獻（1）表3-14t=3mm時，rd=7mm3.1.2凹模深度凹模的工件深度將決定板料的進模深度，對于常見的彎曲件，彎曲時不需全部直邊進入凹模內(nèi)。只有當直邊長度較小且尺寸精度要求高時，才能直邊全部進入凹模內(nèi)，凹模深度過大，不僅增加模具的消耗，而且將增加壓力機的工作進程，使最大彎曲力提前出現(xiàn)。中小型彎曲件通常都使用模具在機械壓力機上進行加工，最大彎曲力提前出現(xiàn)，對壓力機是很不利的。凹模深度過小，可能造成彎曲件直邊不平直，降低其精度。因此，凹模深度要適當。初選凹模深度30mm3.1.3彎曲模凸模和凹模的間隙彎曲L形時，必須選擇適當?shù)耐埂寄ｉg隙。間隙過大則回彈量大，工件的形狀和尺寸誤差增大。間隙過小，使彎曲力增大，直邊壁厚變薄，增大摩擦，容易擦傷工件表面，加速凹模的磨損，降低凹模的使用壽命。同時考慮到下列因素的影響：彎曲件寬度較大時，受模具制造和裝配誤差的影響，將加大間隙的不均勻程度，因此間隙應(yīng)取大些。寬度較小時間隙值可以取小些，硬材料則應(yīng)取大些，彎曲件相對彎曲半徑r/t較小時可以取大些。此外還應(yīng)考慮彎曲尺寸精度和板料厚度偏差的影響。綜上所述，查閱文獻（1）68頁，對于尺寸精度要求一般的彎曲件，板料為黑色金屬時，單邊間隙Zb可按下式計算：Zb=（n+1）t （3-1）式中Zb為彎曲凹、凸模的單面間隙，mm；t為材料厚度的基本尺寸（或中間尺寸），mm；n為間隙系數(shù)。查閱文獻（1）表3-16，取間隙系數(shù)n=0.04將各個數(shù)據(jù)代入式（3-1）中，得：Zb=3.12mm模具工作零件結(jié)構(gòu)的確定模具工作零件結(jié)構(gòu)的確定即彎曲模凸、凹模工作尺寸的確定。彎曲凸、凹模工作尺寸的計算與工件尺寸的標注行成有關(guān)。一般原則是：當工件標注為外形尺寸時，應(yīng)以凹模為基準件，間隙取在凸模上，彎曲間隙通過增大凹模刃口尺寸取得，并以此配作凹模；當工件標注內(nèi)行尺寸時，應(yīng)以凸模為基準件，間隙取在凹模上，彎曲間隙通過減小凸模刃口尺寸取得，并以此來配作凸模。綜上所述，查閱文獻（1）68頁，以凹模為計算基準件，可得：

凹模凸模式中L=(L -0.75A凹模凸模式中L=(L -0.75A)仝aA max 0L=(L-Z)oT 丁 _5tL為凹模的基本尺寸，mm；ALT為凸模的基本尺寸，mm;Lmax為彎曲件的最大極限尺寸，mm△為彎曲件的尺寸公差，mm；為凹模、凸模的制造公差，mm△，這里取1/4A；Z為凹、凸模雙面間隙，mm。彎曲模具為（3-2）（3-3）,取（1/4?1/3）L型模具，以單面間隙代替。將數(shù)據(jù)代入式3-2）、（3-3）得：L二79.445+0.185A0L=76.205oT -0.1854.模具其他零件的設(shè)計凸模的固定方法凸模在上模的正確固定應(yīng)該是既保證凹模工作可靠良好的穩(wěn)定性，還要使凸模在更換或修理時，拆裝方便，在此基礎(chǔ)上，盡量使結(jié)構(gòu)簡單。該凸模的固定方法選用固定板固定凸模，由于凸模的端部呈方形，必須保證其不能轉(zhuǎn)動，否則將影響制件的尺寸和精度，故在固定板固定的基礎(chǔ)上加止轉(zhuǎn)銷防止凸模轉(zhuǎn)動。圖3-14.2定位裝置的設(shè)計彎曲該L形制件時，采用定位銷法定位制件的平動。由于該制件結(jié)構(gòu)簡單，外形呈方形，可采用在右側(cè)加一略高于凹模一個板厚的側(cè)板進行定位，防止制件在沖壓彎曲過程中的轉(zhuǎn)動而影響制件尺寸和精度。同時，該側(cè)板可以起到導(dǎo)料的作用。彎曲L形制件時，會產(chǎn)生一定的側(cè)向力，而側(cè)板則可以平衡一定的側(cè)向力，保證凸、凹模的間隙和制件的精度要求。凸模固定板查閱文獻（2）106頁，凸模固定板的外形尺寸與凹模相同，厚度為凹模厚度的0.6?0.8倍，則凸模固定板厚度為：H=（0.6?0.8）H0=18?24mm取凸模固定板厚度為20mm，按H7加工精度。模架的選擇為了保證沖出零件的精度和高穩(wěn)定的質(zhì)量，采用模架導(dǎo)向方式。模架導(dǎo)向不僅能保證上、下模的導(dǎo)向精度而且能提高模具的剛性，延長模具的使用壽命，使沖裁件的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，使模具的安裝比較容易。模架的類型選用后側(cè)導(dǎo)柱模架查閱文獻（1）表9-46選用的模架主要技術(shù)參數(shù)為：凹模周界：L=160mmB=100mm閉合高度：最小190mm最大225mm上模座：200mmX100mmX40mm下模座：200mmX100mmX50mm導(dǎo)柱：25mmX180mm導(dǎo)套：25mmX90mmX38mm緊固件及其它零件的選用1.螺釘和銷釘?shù)倪x擇（國家標準）1） 上模座、墊板、凸模固定板采用螺釘固定，規(guī)格分別為螺釘4個M10x45 參照GB/T7001—20002） 下模座、凹模，采用螺釘固定，規(guī)格分別為：螺釘4個M10x50 參照GB/T7001—2000模柄的選擇中、小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是：一要壓力機滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。查閱文獻（1）表9-41，采用壓入式模柄，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并加銷釘以防轉(zhuǎn)動。這種模柄可以較好的保證軸線與上模座的垂直度，適用于各種中、小型沖壓模，生產(chǎn)中最常見。模柄的直徑根據(jù)所選用壓力機的模柄孔徑確定。墊板的確定墊板的厚度取10mm，其尺寸：150X35X10mm4.8彈性元件的選用彈簧的設(shè)計1）每個彈簧所承受的負荷f=f/n，X查閱文獻（1）表2-17，工作時的卸料力F=KF=0.04x12899N=515.9N卸 x根據(jù)模具的安裝，擬選用1根彈簧，則每根彈簧的負荷為：F=仝卸=0.52kN預(yù)12） 查文獻（1）表9-32，并考慮到模具的結(jié)構(gòu)尺寸，對初選彈簧參數(shù)為：d=6mm,D=40mm,t=9.9mm,L=60mm