機(jī)械專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)說明書-級(jí)進(jìn)彎曲模

一、設(shè)計(jì)題目沖壓工件（如圖1）：圖1工件圖沖壓件技術(shù)要求:材料：20鋼材料厚度：生產(chǎn)批量：大批量未注公差：IT14二、確定工藝方案制成該零件所需的基本工序?yàn)闆_孔、落料和彎曲。零件上的孔，盡量在毛坯上沖出，以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，便于操作。而零件上的孔到彎曲中心的距離為，彎曲時(shí)不會(huì)引起孔變形，因此孔可在壓彎前沖出，沖出的孔可以做后續(xù)工序的定位孔用。因此完成該零件的彎曲成形，可能的工藝方案有以下幾種：方案一：沖的孔→落料與彎曲復(fù)合級(jí)進(jìn)模方案二：沖孔→落料（不完全）→彎曲→落料（完全）級(jí)進(jìn)模方案三：沖孔→落料與彎曲復(fù)合兩副模具方案四：沖料與落料復(fù)合→彎曲兩副模具方案五：沖孔→落料→彎曲三套模具在上述列舉的方案中，各方案優(yōu)、缺點(diǎn)如下：方案一優(yōu)點(diǎn)：只需一副模具，工序集中，生產(chǎn)效率高，工件的回彈易于控制，第二道工序可靠第一道工序中的孔定位，尺寸和形狀準(zhǔn)確，表面質(zhì)量高。缺點(diǎn)：模具維修較難，制造周期稍長(zhǎng)。方案二優(yōu)點(diǎn)：只需一副模具，生產(chǎn)效率高，模具壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：模具安裝、調(diào)試、維修困難，精度稍低。方案三優(yōu)點(diǎn)：工序集中，由一副模具完成所有工序，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)。方案四優(yōu)點(diǎn)：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn):需兩套模具，生產(chǎn)效率低，零件精度稍差，難以滿足零件年產(chǎn)量的要求。方案五優(yōu)點(diǎn):模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：需三套模具，工序分散，生產(chǎn)效率低。綜上所述，考慮的零件比較簡(jiǎn)單，產(chǎn)量大，為保證各項(xiàng)技術(shù)要求與精度要求，采用方案一。工序如下：沖的孔→落料與彎曲復(fù)合級(jí)進(jìn)模。三、坯料計(jì)算及排樣1、毛坯尺寸：毛坯各部分尺寸如圖2對(duì)于的彎曲件，由于彎曲變形時(shí)不僅制作的圓角變形區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重變薄，而且與其相鄰的直邊部分也產(chǎn)生變薄，故因按變形前后體積不變條件確定坯料長(zhǎng)度。坯料長(zhǎng)度坯料寬度圖2工件尺寸2、排樣由于該工件比較簡(jiǎn)單，各尺寸公差為IT14，精度較低，較容易加工，且為便于落料與彎曲的復(fù)合，決定采用無廢料排樣。如此能最大限度節(jié)省材料。其排樣方式如下：圖3-1排樣1圖3-2排樣2分析可知，排樣2更適合落料與彎曲的復(fù)合，故選排樣2。四、工藝力計(jì)算及壓力中心確定1、沖裁力計(jì)算式中-沖裁力-沖裁周邊長(zhǎng)度-材料厚度-材料抗剪強(qiáng)度-系數(shù)（一般取1.3）經(jīng)查，20鋼的抗剪強(qiáng)度為246~328Mpa，取328Mpa，沖孔時(shí)沖裁周邊長(zhǎng)度則沖孔時(shí)沖裁力落料時(shí)，沖裁周邊長(zhǎng)度則落料時(shí)沖裁力2、彎曲力計(jì)算采用自由彎曲時(shí)式中-自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲力-安全系數(shù)（一般取1.3）-彎曲件寬度-彎曲件厚度-彎曲件內(nèi)彎曲半徑-材料的抗拉強(qiáng)度經(jīng)查，20鋼的抗拉強(qiáng)度為，則則該模具需要總壓力為選用沖床。沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。為了保證壓力機(jī)和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合。由于該制件為軸對(duì)稱件，因此壓力中心就是沖裁件的幾何中心。3、考慮沖裁件尺寸總體形狀復(fù)合矩形厚凹模尺寸為：凹模周界為115×63mm墊板為115×63×5mm固定板為115×63×25mm沖孔凹模厚度為42.2×63×40mm導(dǎo)料板為42.2×63×4mm內(nèi)六角圓柱頭螺釘為6×M10×60mm內(nèi)六角圓柱頭螺釘為7×M8×48mm采用模架如下滾動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套模架主要用于高精度高壽命及薄材料的沖裁模具。因此采用滑動(dòng)式導(dǎo)向中間導(dǎo)柱圓形模架，（參考選用冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)/史鐵梁主編P95)規(guī)格如下：凹模周界為L(zhǎng)=180mm閉合高度H=90mm導(dǎo)柱為20×130mm導(dǎo)套為20×80×44mm上模座為240×200×23mm下模座為240×200×30mm

4、凸凹尺寸計(jì)算以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1沖孔凸凹模刃口尺寸的確定沖孔dT=(dmin+x?)-?T0dA=（dT+Zmin）0+?=(dmin+x?+Zmin)0+?dT,dA沖孔凸凹模尺寸dmin沖孔件的最小極限尺寸（由工件圖可知為8）?沖裁件制造公差（查表取0.5）Zmin最小雙面間隙(查表取0.360)dT=8.180-0.020dA=8.2460+0.0204.2彎曲凸凹模工作部分尺寸的計(jì)算決定U形件彎曲凸凹模橫向尺寸及公差的原則是：工件標(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，由于工件標(biāo)注如右圖，因此尺寸標(biāo)注在外形上的彎曲件凹模尺寸為L(zhǎng)A=(Lmax-0.75?)0+?A凸模尺寸為L(zhǎng)T=（LA-2Z）0-?T式中LA、LT凸凹模橫向尺寸Lmax彎曲件橫向的最大極限尺寸?彎曲件橫向的尺寸公差Z彎曲模凸凹模單邊間隙（由于工件精度有高要求，其間隙取為Z=t）-?T?A凸凹模的制造工差帶入數(shù)據(jù)得LA=31.480+0.021LT=240-0.0214.3沖孔凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都必須滿足如下三個(gè)原則：1）精確定位:凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移位，否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)造成啃模。2）防止拔出:回程時(shí)，卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生一定的作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出。3）防止轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于非圓形凸模，則制成無臺(tái)階斷面的形式，材料常用Cr6Wv,Cr12,CrWmn等。（參考冷沖壓模具設(shè)計(jì)）即直通式凸模。沖孔凸模用固定板壓配固定，采用H7/m6配合，刃口部分熱處理硬度為58-62HRC，尾部回火至40-50HRC。凸模的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)確定，且應(yīng)留修磨量，用螺釘和銷釘固定，熱處理硬度為58-62HRC，尾部回火至40-50HRC。沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模一定深度。同時(shí)，凸模的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)確定，如圖所示：臺(tái)階式圓形凸模強(qiáng)度剛性較好，裝配修磨方便。按國(guó)標(biāo)JB/5827-2008及國(guó)標(biāo)JB/5828-2008及JB/5829-2008選用如右圖所示的凸模結(jié)構(gòu)圖。凸模長(zhǎng)度計(jì)算L=L1+L2+L3+l式中L凸模長(zhǎng)度L1凸模固定板厚度，（根據(jù)國(guó)際模板厚度取其厚度為25mm）L2卸料板厚度(設(shè)計(jì)中不設(shè)有卸料板)L3導(dǎo)料板厚度(設(shè)計(jì)為5mm)l考慮閉模時(shí)的安全空間、凸模刃磨高度等因素后的附加長(zhǎng)度，一般取l=15~20。既L=25+6+20=51圖4D1=17d=8.180-0.020凸模校核所設(shè)計(jì)凸模為無導(dǎo)向圓形凸模根據(jù)校核公式lmax≤94d2/√p式中p沖裁力d沖孔凸模直徑lmax=12.6≤94d2/√p=14.1因此符合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)4.4沖孔凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表1選擇圖a的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行凹模設(shè)計(jì)，由于板料厚度為2mm，固h=3*2=6，如圖5。圖54.5彎曲凸模的設(shè)計(jì)凸模圓角半徑:當(dāng)工件的相對(duì)彎曲半徑r/t較小時(shí)，凸模圓角半徑r1取等于工件的彎曲半徑，但不應(yīng)小于最小彎曲半徑值。當(dāng)工件r/t>10時(shí)，則應(yīng)考慮回彈，將凸模圓角半徑r1加以修正。所設(shè)計(jì)的零件厚度為t=2，最小半徑取為r=1.5，r/t值比較小，因此，凸模圓角半徑取等于工件的彎曲半徑。4.6彎曲凹模的設(shè)計(jì)凹模圓角半徑凹模圓角半徑rA不能過小，以免擦傷工件表面，影響沖模使用壽命，凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)坯料會(huì)發(fā)生偏移。rA值通常根據(jù)材料厚度取為t≤2mmrA=(3~6)tt=2~4mmrA=(2~3)tt>4mmrA=2t由于工件厚度為2，因此，取rA=2t=4凹模深度凹模深度l0過小，則坯料兩端未受壓部分太多，工件回彈量大且不平直，影響工件質(zhì)量。若過大，則浪費(fèi)模具材料，且需沖床有較大的工作行程。表2根據(jù)表格信息，因此選取l0<50mm。彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖6：圖64.7標(biāo)準(zhǔn)件的使用凸凹模固定板,材料為45鋼,選自(GB2873.181)尺寸115×63×25mm。導(dǎo)料板：材料為45鋼，選自(GB2873.181)尺寸40.5×63×7.5mm。墊板：材料為45鋼，選自(GB2873.181)尺寸115×63×5mm。內(nèi)六角圓柱頭螺釘選自（GB/T70.1-2008）導(dǎo)套的選擇參照（GB/T2861.4-2008）導(dǎo)柱的選擇參照（GB/T2861.2-2008）彈簧的選用：節(jié)選（冷沖壓模具設(shè)計(jì)/江維健、林玉瓊、許華昌編）P80表2-31.尺寸為：mmmmmmn=5～8mm模柄選擇參照(JB/T7646.2-2008)五、模具裝配1—下模座2—彎曲凸模3—擋塊4—頂件銷5—彎曲凹模6—導(dǎo)套7—彈簧8—螺栓9—上模座10—墊板11—固定板12—沖孔凸模13—彈性元件14—壓板15—沖孔凹模16—導(dǎo)柱17、18—導(dǎo)料板圖7模具裝配圖工作原理：事先將板材切割成寬度為的條料，加工第一個(gè)件時(shí)，將條料前端沿導(dǎo)料板送至與沖孔凹模內(nèi)邊緣平齊，然后開啟壓力機(jī)，上模座下行，加工孔；之后上模座上行，繼續(xù)送料，直至條料與擋塊接觸；上模座下行，沖出下一工件的孔的同時(shí)，彎曲凹模將條料裁斷，上模座繼續(xù)下行，被裁斷部分條料進(jìn)入彎曲工序，工件被壓縮，同時(shí)彈簧被壓縮；上模座上行時(shí)，頂板在彈簧的作用下將加工好的工件頂出彎曲凹