《U型彎曲件模具設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《U型彎曲件模具設計（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
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(nèi)容如下：
1.材料分析
A3鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的彎曲成形性能，其又俗稱Q235-A鋼。
2.結(jié)構(gòu)分析
1)零件結(jié)構(gòu)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(jié)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(nèi)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(diào)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(jié)構(gòu)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(nèi)側(cè)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(nèi)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(jié)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(nèi)、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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)果并結(jié)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)
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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)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?？茖W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?；瘜W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。
U型彎曲件模具設計
