U型彎曲件模具設計

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1、U形彎曲件模具設計 一、零件工藝性分析 工件圖如下圖所示彎曲件： 材料A3扁鋼，料厚6mm。其工藝性分析內容如下： 1.材料分析 A3鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，具有良好的彎曲成形性能，其又俗稱Q235-A鋼。 2.結構分析 1)零件結構簡單，左右對稱，對彎曲成形較為有利?？刹榈么瞬牧纤试S的最小彎曲半徑r min=0.5t=3mm，而零件彎曲半徑r=5mm>3mm，故不會彎裂。 2)另外，由圖可知彎邊高度H為31mm，H>2t，故也滿足工藝要求。 3）同時，由于t=6mm,故要求S≥1.5t+r，S=27-13/2-6=14.5mm，1.5t+r=14mm，所

2、以S＞1.5t+r，滿足工藝要求。 零件上的孔位于彎曲變形區(qū)之外，所以彎曲時孔不會變形，可以先沖孔后彎曲。計算零件相對彎曲半徑r/t=0.83<5，卸載后彎曲件圓角半徑的變化可以不予考慮，而彎曲中心角發(fā)生了變化，采用校正彎曲來控制角度回彈。 3.精度分析 零件上只有1個尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求屬于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14選取，所以普通彎曲和沖裁即可滿足零件的精度要求。 4.結論：由以上分析可知，該零件沖壓工藝性良好，由于工件材料上孔已經(jīng)沖裁好，故只需要彎曲。 二、工藝方案的確定 由于工件上的孔已經(jīng)經(jīng)過沖裁形成，本U型彎曲件可以一次彎曲成形，

3、同時該工件左右對稱，所以只需進行一次彎曲工藝。 三、彎曲工藝計算 （1）毛坯尺寸計算 對于有圓角半徑的彎曲件，由于變薄不嚴重，按中性層展開的原理，坯料總長度應等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，可查得中性層位移系數(shù)x=0.305，中性層位置計算公式：ρ= r+kt=0.83mm由手冊小R雙指教展開補償值S1，S2, S3來計算展開長度得： L=42+18+42+（—20.98）=93.02mm。 （2）彎曲力計算 彎曲力是設計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)。該零件是校正彎曲，校正彎曲時的彎曲力F校=qA=3045100Mpa=135kN=13.5tf。 壓料力取自由

4、彎曲力的0.3～0.8倍，所以為了取得壓料力，先計算自由彎曲力=,k--安全系數(shù)，B—彎曲件材料寬度，t—材料厚度，r—彎曲內半徑，--彎曲件材料抗拉強度。=60.31kN=6.031tf。 因為壓料力取自由彎曲力的0.3～0.8倍，故=4.825tf，所以總沖壓力=183kN=18.3tf，選用沖床的噸位必須大于總沖壓力。 四、彎曲模設備的選用 根據(jù)彎曲力的大小選用沖床的噸位必須大于總沖壓力，選取開式雙柱可傾臺壓力機JH23—25，其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力：250kN 滑塊行程：75mm 最大閉合高度：260 mm 閉合高度調節(jié)量：55mm 滑塊中心線到床身距離：2

5、00mm 工作臺尺寸：370 mm560mm 工作臺孔尺寸：φ260mm 模柄孔尺寸：40 mm60mm 五、模具工作零件的計算 （一）凸模、凹模結構參數(shù) 1、凸模 一般情況下，凸模圓角半徑等于或略小于工件內側的圓角半r，故可取5mm。 2、凹模 凹模進口圓角半徑也不能過小，否則彎矩的力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑進時的阻力增大，從而增加彎曲力，并使毛坯表面擦傷。在生產(chǎn)中，可按材料厚度決定凹模圓角半徑，由于t>4mm，故可取=2t=12mm。 （二）U型彎曲模的間隙 U型彎曲模的凸模與凹模之間的單面間隙Z/2，對彎曲件回彈及表面有影響。間隙小則回彈小，間隙過小時會使工

6、件的表面擦傷或厚度變薄。間隙越大，回彈也越大。由手冊得Z/2=+Ct C為間隙系數(shù)取0.03，對于工件精度要求較高時，其間隙應適當縮小，在此取Z/2=t=6mm。 同時設Z/2﹣[t]=n，為公稱料厚，為保證合理的回彈，需要采用合理的措施使n值不超過一定的范圍，由B=45mm，S=30mm，t=6mm，查手冊得n為0～0.03，所以n的范圍是0～0.18mm，如果材料厚度公差超過0.18mm是不允許的。 （三）U型彎曲模工作部分尺寸計算 1、工件部分尺寸沒有給出精度，可按IT10～IT14級精度補標尺寸公差，其補充標注如下圖所示： 2、彎曲凸、凹

7、模工作部分尺寸計算 由工件圖可知，彎曲件標注內形尺寸，設計基準為凸模，則 = mm，= mm。 ，可按IT7～IT9級取值，取凸模為IT7級，凹模為IT8級，并由公差是手冊查得其公差，為彎曲件公差。 六、回彈確定 彎曲件從模具中取出后，由于彎曲時存在著彈性變形，結果使工件的角度和圓角半徑發(fā)生變化，與模具相應形狀不一致。在彎曲過程中塑性變形總伴隨有彈性變形，特別是相對彎曲半徑較大時，內、外層進入塑性變形狀態(tài)，中性層附近的材料仍處在彈性變形狀態(tài)，卸載后彎曲件的彎曲半徑和彎曲角度發(fā)生了變化。 當彎曲半徑r<5t 時回彈后彎曲中心角發(fā)生了變化，而彎

8、曲半徑的變化很小，一般不予考慮。由手冊得： =-，為回彈后夾角的變化量，由于很小可以忽略不記。 七、沖模零件的設計、選擇與計算 （一）凸模 材料可取Cr12 1、設計計算與校核 d=18.26mm，t=6mm，凸模強度按下式計算： = ，t－沖件材料厚度，為6mm d－凸模凸模直徑 為18.26mm －沖件材料的抗剪強度，為320Mpa －凸模刃口接觸應力 －凸模平均壓應力 －凸模材料許用應力，對于常用鋼材料可取1800～2200Mpa。 經(jīng)計算得=761Mpa<，故滿足強度要求。 對于無導向凸模最大允許長度=，E－凸模材料彈性模量，對

9、于活性鋼材料可取E=210000Mpa，經(jīng)計算得=47.48mm。 凸模強度校核： 即≥8mm，由前面敘述d可知d≥。 為沖壓材料的抗拉強度取450Mpa，為材料的抗拉極限強度取1350N/。 2、 綜合上述結果并參照設計手冊選擇：整體式凸模并采用上端開孔，插入圓柱銷以承受卸料，其結構形狀為階梯式矩形凸模。 3、凸模D=20mm，d=20mm，長度L=85mm，B =72mm，b =70mm詳圖參見凸模零件圖。 （二）凹模 材料可取Cr12 1、凹模壁厚l 凹模壁厚是指凹模刃口與外緣的距離， 沖件料寬為45mm，由手冊得凹模壁厚至少為為45mm，在

10、此為了工藝性要求選70mm。 2、凹模寬度b 凹模厚度b可根據(jù)沖財力P選擇，由手冊可取h為35mm。 3、凹模高度 放置于下模座后的高度，其高度可取54mm。 4、強度校核 1）式中－彎曲應力計算值，－許用彎曲應力對于Cr12，取300～500（N/）， H－凹模厚度，ab－下模座長方孔尺寸為45mm30mm。經(jīng)計算得=301.29N/故，所以滿足要求。 2） －凹模最小厚度，在此取為400 N/，經(jīng)計算得=25.17mm，由前面計算知H為29mm大于25.17mm，故滿足要求。 5、綜上計算結果并結合設計手冊選擇：采用矩形凹模，由兩部分組成，采

11、用四個螺釘連接固定在下模座上。詳圖參見零件圖。 （三）彎曲模凸凹模綜合結構尺寸 凹模深度要適當。若過小，則工件兩端的自由部分太多，彎曲件回彈大，不平直，影響零件的質量；若過大，則消耗模具鋼材，且需較長的壓力機行程。如下圖所示： 由L=42mm，t=6mm，可取=5mm，=12mm，h=22mm。 （四）彈頂裝置中彈性元件的計算 由于該零件在成型過程中需壓料和頂件，所以模具采用彈性頂件裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計算如下： 1）確定橡膠墊的自由高度 認為自由狀態(tài)時，頂件板與凹模平齊，所以 ==30mm 由上兩個公式取=108mm。 2）確

12、定橡膠墊的橫截面積 查得圓筒形橡膠墊在預壓量為10%~15%時的單位壓力為0.5MPa，所以 3）確定橡膠墊的平面尺寸 根據(jù)零件的形狀特點，橡膠墊應為圓筒形，中間開有圓孔以避讓螺桿。結合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為φ17mm，則其直徑D為 4）校核橡膠墊的自由高度 ==0.96 橡膠墊的高徑比在0.5~1.5之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.85108=92mm。 八、其他零件的選擇與計算 （一）模柄的選擇 由彎曲件的工藝過程、凸凹模的

13、形狀特征及其相關尺寸可根據(jù)設計手冊選用：模柄材料為Q275，選擇槽行模柄，B=20mm，=60mm，d=40mm，高度H=100mm。詳細形狀及相關尺寸見零件圖。 （二）下模座的選擇 下模座材料選用HT200，結合設計手冊選擇，下模座的基本尺寸F=50mm，H=45mm，=290mm，=150mm，h=54mm，L=100mm，其相關尺寸及結構型式參見其零件圖。 （三）定位板的選擇 由設計手冊及模具總體結構工藝可選擇矩形定位板，其基本尺寸LBH為140mm63mm6mm，其中L為定位板長度，B為定位板寬度，H為定位板厚度。 （四）幾個重要螺釘及銷釘?shù)倪x擇 1、頂料螺釘

14、的選擇 由前述模具相關零件的設計選擇，可選用標準卸料螺釘，其相關尺寸見設計手冊，可選用M10，個數(shù)2個。 2、連接彈頂裝置中的螺桿選擇 由前述部分可以選擇M10，個數(shù)1個。 3、螺桿配合的螺母選擇 由配合關系可以選擇M10，個數(shù)1個。 4、連接定位板與下模座的螺釘選擇 由下模座相關要求可選擇M10，個數(shù)4個。 5、連接下模座與凹模的螺釘 根據(jù)相關下模座的相關工藝性要求，可選用M12，個數(shù)4個。 6、連接定位板與下模座圓柱銷釘選擇 在此選用M8，個數(shù)4個。 7、連接凸模與模柄的圓柱銷釘選擇 選用M10，個數(shù)2個。

15、 九、設計總結 通過十幾天的辛苦奮斗，終于完成了這次的課程設計。通過這次課程設計，把先修課程（機械制圖，機械制造，機械設計，冷沖壓與塑料成型機械，模具工藝學，模具材料與熱處理，冷沖壓模具設計資料與指導，冷沖壓工藝與模具設計）中所學到的理論知識在實際的設計工作中綜合地加以運用。使這些知識得到鞏固發(fā)展，初步培養(yǎng)了我冷沖壓模具設計的獨立工作打下良好基礎，樹立正確的設計思路。 在這短短的十幾天里，從白紙到完成模具總裝圖，零件圖，設計說明書。學到很多原本學到的但不是很懂的知識，了解了一些設計的原理和過程。例如，沖裁模具設計一般步驟： （1）沖裁件工藝性分析； （2）確定沖裁工藝方案；

16、 （3）選擇模具的結構形式； （4）進行必要的工藝計算； （5）選擇與確定模具的主要零部件的結構與尺寸； (6)選擇壓力機的型號或驗算已選的壓力機; (7)繪制模具總裝圖及零件圖； 還有更多的知識，在這里不做過多的敘述。雖然在這次設計過程中遇到很多問題與麻煩，但通過輔導老師的耐心教導和幫助，克服了這些困難。在此，我向一直關心支持我的各位輔導老師道一聲：謝謝！ 在這次設計中，我總結了：要學會親自去嘗試，不要害怕失敗。失敗也是一份財富，經(jīng)歷也是一份擁有。 此外，這次設計過程中還有許多不如意和不完善的地方，通過這次的經(jīng)歷，希望以后會越做越好！ 十、參考文獻 1、《模具設計與

17、制造簡明手冊》 馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編。上?？茖W技術出版社出版。 2、《幾何量公差與檢測》 甘用立主編。上海科學技術出版社出版。 3、《沖壓成形工藝與模具設計》 李奇涵主編。科學出版社出版。 4、《機械工程圖學》 侯洪生主編?？茖W出版社出版。 5、《AutoCAD2006工程繪圖教程》 曾令宜主編。高等教育出版社出版。 6、《冷沖壓工藝與模具設計》 杜東福主編。湖南科學技術出版社出版。 7、《現(xiàn)代冷沖模設計基礎實例》 歐陽波儀主編。化學工業(yè)出版社出版。 8、《塑性成形工藝及設備》 夏巨嵁主編。機械工業(yè)出版社出版。 9、《沖壓工藝與模具設計》 成虹主編。電子科技大學出版社出版。 10、《實用模具技術手冊》 陳錫棟，周小玉主編。機械工業(yè)出版社出版。 11、《沖模技術》 涂光祺主編。機械工業(yè)出版社出版。 12、《沖壓模具設計與制造》 徐政坤主編?；瘜W工業(yè)出版社出版。 13、《冷沖壓模具設計與制造》 張鈞主編。西北工業(yè)大學出版社出版。 14、《沖壓工藝與模具設計》 姜魁華主編。機械工業(yè)出版社出版。