U形件彎曲模具設(shè)計(jì)【沖壓零件彎曲順序的優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)】

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2.1毛坯展開··········································7 2.2方案確定···········································8 第三章 模具彎曲工藝計(jì)算·································8 3.1沖壓力計(jì)算········································8 3.2模具工作部分尺寸計(jì)算······························9 第四章 模具總結(jié)構(gòu)形式確定·····························12 第五章 沖壓設(shè)備的選擇·································12 第六章 彎曲模模架及零件設(shè)計(jì)···························13 6.1模架的選用······································13 6.2其它零件結(jié)構(gòu)·····································13 第七章 模具制造工藝過程·······························16 7.1凹模制造工藝過程·································16 7.1凸模制造工藝過程·································16 第八章 模具各部分零件參數(shù)·····························16 第九章 橡膠墊的選用···································17 第十章 總工程圖·······································18 總結(jié)·················································19 致謝信···············································20 參考文獻(xiàn)·············································22 附錄·················································23 任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：沖壓零件彎曲順序的優(yōu)化及模具設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)要求 下圖是生產(chǎn)中常見的零件圖，零件寬為19.5mm，材料為Q235鋼。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)U形件彎曲模。 要求： 1. 查模具設(shè)計(jì)資料，計(jì)算該彎曲件的下料長(zhǎng)度 2. 查該模具設(shè)計(jì)資料，計(jì)算出模具凸、凹刃口尺寸 3. 繪制一幅模具裝配圖一；主要零件圖2 4. 圖紙格式必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 彎曲模具設(shè)計(jì) 本課題為一個(gè)需要多次折彎的一個(gè)彎曲件其兩端為二次折彎一個(gè)折彎角，其比較簡(jiǎn)單的做法就是做單一的單工序模具，但是這樣設(shè)計(jì)模具工序比較多浪費(fèi)腦動(dòng)力，資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重，所以本次設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，具體為落料，第一次折彎，第二次折彎，如圖示意 落料 第一次折彎 第二次折彎 本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)第二次設(shè)計(jì) 如圖所示的彎曲件，其材料為Q235，料厚2mm，板寬19.5mm。 圖1 一、工藝性分析。 1、材料分析。 該工件所用材料Q235是常用的沖壓材料，塑性較好，適合沖壓加工。 2、結(jié)構(gòu)分析。 該工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀對(duì)稱，適合彎曲。 工件彎曲半徑為2mm，查表3.1（垂直于纖維），查表rmin=0.1t=0.6mm，即能一次彎曲成功。工件的彎曲直邊高度為15mm，遠(yuǎn)大于2t，因此可以彎曲成功。該工件是一個(gè)彎曲角度為90o的彎曲件，所有尺寸精度均未標(biāo)注公差，而當(dāng)r/t<5時(shí)，可以不考慮圓角半徑的回彈，所以該工件符合普通彎曲的經(jīng)濟(jì)精度要求。 3、結(jié)論。 該工件的彎曲工藝性良好，適合進(jìn)行彎曲加工。 二、工藝方案的擬定。 1、毛坯展開。 如圖所示： 圖2 毛坯總長(zhǎng)度等于各直邊長(zhǎng)度加上各圓角展開長(zhǎng)度，即： L=2L1+2L2+L3 由圖1可得 L1=19mm L2=22mm（x查表1可得） L3=46mm 于是可得 L≈93.6mm 同理L寬=45.3mm r/t 0.1 0,2 0.3 0.4 o.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.2 x 0.21 0.22 0.23 0.23 0.25 0.26 0.28 0.30 0.32 0.33 r/t 1.3 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 ≥8.0 x 0.34 0.36 0.38 0.39 0.40 0.42 0.44 0.46 .048 0.50 表1 2、方案確定。 由圖1分析看出，該產(chǎn)品需要的基本沖壓工序?yàn)槁淞?、彎曲。根?jù)上述分析結(jié)果，生產(chǎn)該產(chǎn)品的工藝方案為先落料，再?gòu)澢? 三、彎曲工藝計(jì)算。 1、沖壓力的計(jì)算。 （1）力的計(jì)算。 彎曲力的大小不僅與毛坯尺寸、材料的力學(xué)性能、凹模支點(diǎn)間的間距、彎曲半徑及凸凹模間隙等因素有關(guān)，而且與彎曲方法也有很大的關(guān)系。生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 1) 折彎力 FZ=0.7Kbt2σb/r+t=0.7×1.3×50×2×2×400/2=18.2KN 式中： FZ——材料在沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲力，N； b ——彎曲件的寬度,mm； t——彎曲材料的厚度，mm； ——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑，mm； ——材料強(qiáng)度極限，Mpa； ——安全系數(shù)，一般?。?.3。 （2）頂件力的計(jì)算。 對(duì)于設(shè)置頂件裝置或壓料裝置的彎曲模，其頂件力（或壓料力）(或)可近似取自由彎曲力的30~80%，即 FD=（0.3～0.8）FZ 1）頂件力由式得 FD=0.6FZ=0.3×18.2N≈5.5KN （3）壓力機(jī)公稱壓力的確定。 對(duì)于有彈性頂件裝置的自由彎曲壓力機(jī)噸位可按下式計(jì)算： F設(shè)=（1.1～1.2）（Fz＋Fd） F設(shè)——壓力機(jī)公稱壓力，N 1） 公稱壓力由式得 F設(shè)=（1.1～1.2）×（18.2＋5.5）KN=（1.1～1.2）23.7KN,即F設(shè)=28.44KN,該工件不需要考慮圓角的回彈，故不需要用校正彎曲來控制回彈，所以選用160KN的開式壓力機(jī)。 2、模具工作部分尺寸計(jì)算。 工作零件 （1）凸、凹模間隙計(jì)算。 由式由c=（1.05～1.15）t 可取c=1.1t=2.2mm。 （2）凸凹模寬度尺寸。 彎曲工序中，凸、凹模的寬度尺寸根據(jù)彎曲工件的標(biāo)注方式不同，可根據(jù)下列情況分別計(jì)算。 1）標(biāo)注外形尺寸的彎曲件 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，首先設(shè)計(jì)凹模的寬度尺寸。 ①當(dāng)工件標(biāo)注成雙向偏差時(shí)： 凹模寬度 ②當(dāng)工件標(biāo)注成單向偏差時(shí)： 凹模寬度 在工件標(biāo)注外形尺寸的情況下，凸模寬度應(yīng)按凹模寬度尺寸配制，并保證單邊間隙為c，即 2）標(biāo)注內(nèi)形尺寸的彎曲件 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，首先設(shè)計(jì)凸模的寬度尺寸。 ①當(dāng)工件標(biāo)注成對(duì)稱偏差時(shí) 凸模寬度 ②當(dāng)工件標(biāo)注成單向偏差時(shí) 凸模寬度 在工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸的情況下，凹模寬度應(yīng)按凸模寬度尺寸 行配制，并保證單邊間隙為c，即 在式中， ——彎曲凸、凹模寬度尺寸，mm； ——彎曲件外形或內(nèi)形基本尺寸，mm； C——彎曲模單邊間隙，mm； ——彎曲件尺寸公差，mm； ——凸、凹模制造公差，一般?。?/3～1/4）Δ 由于工件標(biāo)注在外形上，因此以凹模為基準(zhǔn)，先計(jì)算凹模寬度尺寸，由GB/T15055-2007查得： 基本尺寸為50mm，板厚2mm的彎曲件未注公差為±0.08mm，則由式： 凹模寬度：=mm=mm 凸模寬度：=mm=mm （3）凸、凹模圓角半徑的確定。 1）凸模圓角半徑。 在保證不小于最小彎曲半徑值的前提下，當(dāng)零件的相對(duì)圓角半徑較小時(shí)，凸模圓角半徑取等于零件的彎曲半徑，即。 2）凹模圓角半徑。 凹模圓角半徑的大小影響彎曲力、彎曲件質(zhì)量與彎曲模壽命，凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致且合適，過小，彎曲力會(huì)增加，會(huì)刮傷彎曲件表面，模具的磨損加大；過大，支撐不利，其值一般根據(jù)板厚取或直接查表。 t≤2mm時(shí)， rd=（3～6）t t=2～4mm時(shí)， rd=（2～3）t t=≥4mm時(shí)， rd=2t rd由表查得為2mm。 （4）凹模工作部分深度。 過小的凹模深度會(huì)使毛坯兩邊自由部分過大，造成彎曲件回彈量大，工作不平直；過大的凹模深度增加了凹模尺寸，浪費(fèi)模具材料，并且需要大行程的壓力機(jī)，因此模具設(shè)計(jì)中，要保持適當(dāng)?shù)陌寄Ｉ疃?。該產(chǎn)品零件為彎邊高度不大且兩邊要求平直的沖壓零件彎曲順序的優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)，則凹模深度應(yīng)大于零件的高度，且高出值h0=2mm。查表得凹模工作部分深度為10mm如下圖所示： 四、模具總體結(jié)構(gòu)形式確定。 為操作方便，選用后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)柱模架，毛坯利用凹模上的定位板定位，剛性推件裝置推件，頂件裝置頂件，并同時(shí)提供頂件力，防止毛坯竄動(dòng)。 折彎模具 五、沖壓設(shè)備的選擇。 因?yàn)榇斯ぜ璐笈可a(chǎn)，精度要求不高，因壓力機(jī)公稱壓力算得為24KN，故選用160KN的壓力機(jī)，為JA23－63A。 其參數(shù)如下： 公稱壓力 160KN 滑塊行程 50mm 行程次數(shù) 160/min 最大閉合高度 210mm 六、模架及零件設(shè)計(jì)。 1、后側(cè)導(dǎo)柱模架的選用。 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以因首先計(jì)算凹模周界的大小。查表的凹模周界大小為200mm×200mm。 折彎模具采用中間導(dǎo)柱模架，查的模架的規(guī)格為： 上模座：320mm×220mm×35mm； 下模座320mm×220mm×45mm； 導(dǎo)柱28mm×200mm； 導(dǎo)套28mm×110mm×43mm。 2、其它零件結(jié)構(gòu)。 墊板：此模具中需采用墊板，墊板厚度h=10。材料選用45鋼，熱處理43～48HRC。 凸模固定板：凸模固定板與凸模采用過渡配合關(guān)系，平面尺寸與凹模外形尺寸相同。固定板的厚度為20mm。材料選用Q235鋼。 定位板：定位板尺寸與毛坯的長(zhǎng)度尺寸有關(guān)，其外形尺寸與凹模尺寸相同。材料選用45鋼，熱處理43～48HRC。 頂件板：頂件板尺寸與凹?？紫嗯浜希矫娉叽缗c凹模內(nèi)形尺寸相同。材料選用45鋼，熱處理43～48HRC。 模柄：模具采用材料為A3的壓入式模柄GB/T2862.1—81根據(jù)設(shè)備的?？壮叽?，應(yīng)選用規(guī)格為A32×95的模柄。 銷釘：模具的銷釘選用圓柱銷GB/T 119.1，根據(jù)設(shè)備尺寸分別為：，銷?10×50。材料選用35鋼，熱處理28～38HRC。不經(jīng)表面處理的圓柱銷。 鏍釘：模具采用圓柱頭內(nèi)六角螺釘GB/T 70.1，根據(jù)尺寸分別為：螺釘M12×85,螺釘M10×71,螺釘M8×38,螺釘M12×64, 螺釘M10×122,材料為35鋼，熱處理：硬度28～38HRC表面氧化。 導(dǎo)柱：模具導(dǎo)柱選用直徑d=28mm,長(zhǎng)度h=200mm的A型導(dǎo)柱。材料為20鋼，熱處理：滲碳深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC。導(dǎo)柱 A28×200 GB2861.1—90。 導(dǎo)套：模具導(dǎo)套選用內(nèi)徑d=28mm,長(zhǎng)度L=100mm,外徑D=43mm的A型導(dǎo)套。材料為20鋼，熱處理：滲碳深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC。導(dǎo)套 28×110×43 GB2861.6。 凸模 ：模具凸模的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如下圖所示。材料選用Cr12，熱處理56～60HRC。 凸模 凹模 ：模具凹模的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如下圖所示，材料選用Cr12，熱處理56～60HRC。 七、模具制造工藝過程。 1、凹模制造工藝過程。 下料——鍛造——正火——機(jī)加工（粗）——調(diào)質(zhì)——機(jī)加工（精）——淬硬58HRC——磨削 2、凸模制造工藝過程。 下料——鍛造——正火——機(jī)加工（粗）——調(diào)質(zhì)——機(jī)加工（精）——淬硬60HRC——磨削 正火：作為預(yù)先熱處理，目的是消除鍛件內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善切削加工性。 調(diào)質(zhì)：獲得回火索氏體，具有較好的綜合力學(xué)性能，為表面淬火做好組織準(zhǔn)備。 淬硬：作為最終熱處理，使工作表面得到高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，使零件消除應(yīng)力，防止磨削和產(chǎn)生裂痕，并保持高硬度和耐磨性。 八、模具各部分零件參數(shù)。 折彎模具 上模座 45 長(zhǎng)300mm，寬220mm，厚35mm 凸模墊板 45剛 長(zhǎng)180mm，寬140mm， 厚10mm 凸模固定板 45鋼 長(zhǎng)180mm，寬140mm，厚20mm 凹模 Cr12 長(zhǎng) 180mm，寬140mm，厚35mm 模具閉合高度 H=200mm 九、橡膠墊的選用。 1.為保證橡膠墊不過早失去彈性而損壞，其允許的最大壓縮量不得超過自由高度的45%，一般取H總=（0.35～0.45）H自由。橡膠墊的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%～15%。 H工作=H總—H預(yù) 故工作行程： H工作=H總-（0.1～0.15）H自由 由工作行程可計(jì)算出橡膠墊高度： H自由=H工作÷（0.25～0.30） 式中 H自由———橡膠墊自由狀態(tài)下多的高度 H工作———所需工作行程 2.橡膠墊產(chǎn)生的力 F=Ap 式中 F——壓力 A——橡膠墊橫截面積 P——與橡膠墊壓縮量有關(guān)的單位壓力 橡膠墊壓縮量% 單位壓力P/MPa 橡膠墊壓縮量% 單位壓力P/MPa 10 0.26 25 1.06 15 0.50 30 1.52 20 0.70 35 2.10 十、總工程圖 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)是在校唯一一次設(shè)計(jì)，也是畢業(yè)設(shè)計(jì)，各項(xiàng)要求都比較嚴(yán)格，為了能夠很好的完成最后一次功課，交給老師一份滿意的答卷，我從圖書館借來的書籍中和網(wǎng)上查閱了大量的關(guān)于沖壓模具的設(shè)計(jì)資料，這位我在后來的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)施過程中減去了不少麻煩。也更通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我系統(tǒng)的翻閱了兩年半時(shí)間以來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，重現(xiàn)的學(xué)習(xí)和掌握，讓自己發(fā)現(xiàn)到更多的不足之處。 在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我綜合了幾年多來所學(xué)的所有專業(yè)知識(shí)，使我受益匪淺。不僅使自己的專業(yè)技能有所發(fā)揮并且掌握的更為熟練，也加強(qiáng)了在大學(xué)階段所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)的鞏固。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，在設(shè)計(jì)和繪圖都遇到方面遇到了一些實(shí)際問題，經(jīng)過老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助，再加上自身不懈的努力，問題得到了及時(shí)解決。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)冷沖壓模具設(shè)計(jì)有了一定的認(rèn)識(shí)，在模具設(shè)計(jì)過程中，不僅把大學(xué)所學(xué)到知識(shí)加深了，還學(xué)會(huì)了查閱有關(guān)書籍和資料，能夠把各科靈活的運(yùn)用到設(shè)計(jì)中去。更是鍛煉了自己的查閱資料的能力。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)自己大學(xué)幾年的考核，也是在工作之前對(duì)自身的一次全面、綜合型的測(cè)試。這為今后的工作做好了鋪墊和奠定了一定的基礎(chǔ)。 致謝 經(jīng)過一個(gè)多月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)基本完成了。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的的實(shí)踐中，學(xué)到很多有用的知識(shí)，也積累了不少寶貴的模具設(shè)計(jì)有關(guān)知識(shí)。在這里我特別要感謝我的老師**，由于自身能力有限，總會(huì)在設(shè)計(jì)過程中遇到諸多的問題不能得以很好的解決，多次打擾到**的工作、生活和休息時(shí)間，但**每次總能很好的為我細(xì)心解答。**時(shí)刻關(guān)注我們的設(shè)計(jì)課程。及時(shí)給我們提供一切關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)方面要注意的資料，他對(duì)工作的積極熱情，認(rèn)真負(fù)責(zé)，給我留下深刻印象，使我受益匪淺。在此我向教授表示衷心的感謝和深深的敬意。 這次設(shè)計(jì)的是一個(gè)沖壓零件彎曲順序的優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易沖壓模具。畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)多月。在設(shè)計(jì)過程中，有些尺寸，數(shù)據(jù)是一點(diǎn)都馬虎不得的，只要一個(gè)數(shù)據(jù)有誤，就得全部改動(dòng)，使設(shè)計(jì)難度大大增加。在這次設(shè)計(jì)中，我感覺要完成這次設(shè)計(jì)不僅要有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還要有過硬的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)做保障，才能很好的完成這次設(shè)計(jì)任務(wù)。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖說簡(jiǎn)單，但收益良多。是對(duì)三年所學(xué)知識(shí)一次系統(tǒng)綜合運(yùn)用，在軟件應(yīng)用方面，使我對(duì)AutoCAD的應(yīng)用更加熟練，更加認(rèn)識(shí)到在機(jī)械制圖上AutoCAD的極大重要性。同時(shí)這次設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械制圖，機(jī)械設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)，互換性以及CAD等各方面內(nèi)容。 即將走上工作崗位了，能有這樣一次設(shè)計(jì)，有這樣一個(gè)總結(jié)，很高興，很興奮，也很感激。這次，是我親眼看見了花朵變成果實(shí)。雖然它還不是很成熟，但以散發(fā)出淡淡的香氣。感謝默默付出的老師們！關(guān)心支持我的同學(xué)，朋友們！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，我要感謝我的知道老師教授的大力支持。**為了我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是他的耐心指導(dǎo)和教導(dǎo)才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)逐漸趨于完善。謝謝你，**！ 同時(shí)，我要感謝給我們授課的各科老師，正是由于你們的傳道，授業(yè)，解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)，如何為人處事。我也要感謝我的母校，滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，是他提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學(xué)生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。 與此同時(shí)，我還得到了同學(xué)們，朋友們的關(guān)心和幫助，在此一并表示感謝！ 同時(shí)更要感謝百忙之中參加答辯考核的評(píng)審老師。 即將走上工作崗位，在今后的工作中，我將繼續(xù)努力！ 主要參考文獻(xiàn) 信群 主編 AutoCAD 合肥工業(yè)大學(xué)出版社 信群 主編 機(jī)械制圖 合肥工業(yè)大學(xué)出版社 信群 主編 互換性與測(cè)量技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社 榮清 主編 模具設(shè)計(jì)與制造 高等教育出版社 王孝培 主編 沖壓手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 郝濱海 主編 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 梅伶 主編 模具課程設(shè)計(jì)與指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 王芳 主編 冷沖壓模具設(shè)計(jì)與指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社