夹型滚动轴弯曲模具设计

河南机电高等专科学校毕业设计说明书 I 摘 要 本论文中设计的模具是单工序弯曲模 属于冲压工艺的一种 但比起冲压模 本套模具突出了弯曲模的特点 而且包括冲压模 文中考虑到工件批量大的特点 选用了经过改进的一种高效率模具 它是能一次成形的回转式压弯模 是组合式的 活动凹模 用于弯曲夹角小于 90 的 U 形件 可以一次弯曲成形 此模具具有一对有缺口的转轴凹模 其缺口与工件外形相适应 凹模是转轴式 的 左右两件对称 这种形状的凹模制成组合式的 且镶在凹模镶块中 便于机械 加工 另外镶块部分容易磨损 这样利于更换又节省材料 当凸模随压力机滑块下降时 首先将坯料在凹模内弯曲成 90 的 U 形件 当凸 模继续下降时 将坯件底部压向回转凹模 回转凹模受力转动使坯件进一步弯曲成 形 当凸模随压力机滑块回升时 带动回转凹模反向转动 限位钉和轴上的弹簧使 回转凹模复位 由于这种结构的弯曲凹模 可以在压力机的一次行程中完成几副简 单模具才能完成的弯曲工艺 而模具结构并不复杂 所以 在生产中应用较多 再根据所选材料和厚度及性质经过计算分析完成该模具的毛坯 弯曲力 回弹 值 凸 凹模间隙等的设计计算 选出适合该模具的定位方式 卸料出件方式 设 计模具的工作部分即凸 凹模的设计 选择模具的材料并确定每个零部件的加工方 案 再根据模具的装配原则 完成模具的装配 装配调整好的模具 需要安装到机 器上进行试模 如发现不符合要求的需加以修正 并进行再次试模 直到能正常运 行并加工出合格的制品 关键词 弯曲工艺 弯曲成形 回转凹模 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 II Abstract The design of the mold in this paper is the bending modulus of a single process Belong to a stamping process but compared to the stamping die sets of molds highlights the characteristics of the bending die and stamping mold in this paper we consider the workpiece volume the choice of a high efficiency improved mold it is can forming a rotary bending mode The combined activities of the die for the U shaped bend angle less than 90 time bending and forming This mold has a pair of shaft the die gap to adapt its gap with the workpiece shape The die is the shaft about two symmetric The shape of the concave mold made modular and insert in the die insert ease of machining In addition the insert part is easy to wear so conducive to change and save material The decline of the punch with the press the slider the first blank within the die bent into a U shaped piece of 90 pressure to turn the die when the punch continued to decline the bottom of the blank rotating the die force rotation the blanks and further bending and forming Drive rotating the die when the rebound of the punch with the press the slider the reverse rotation limit nail and the axis of the spring so that the rotation of the die reset Bending the die due to this structure can be completed in the press a tour of several pairs of simple mold to complete the bending process the mold structure is not complicated so more in production Then calculated according to the selected material and the thickness and nature of the analysis of the rough bending force springback value convex concave mold gap of the mold elected for the positioning of the mold and unloading the pieces of the way mold design part of the convex design of the die the choice of mold material and to determine the processing of each component program complete the mold assembly according to the mold assembly principles Assembly adjusted the mold tryout needs to be installed on the machine Found to not meet the requirements need to be amended and re test mode until the normal operation and processing of qualified products Keywords Bending bending rotating the die 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 III 目 录 摘 要 II 1 弯曲工艺性分析 1 1 1 分析零件的冲压工艺性并确定工艺方案 1 1 2 弯曲件的工艺性 1 1 3 最小相对弯曲半径的确定 2 2 弯曲件的结构工艺性分析 3 2 1 最小弯曲半径 3 2 2 弯曲件形状与尺寸的对称性 3 3 弯曲件弯曲工序的安排 4 3 1 弯曲件的工序安排原则 4 3 2 弯曲件的工序安排 4 4 改进零件的结构设计 6 4 1 采用热处理工艺 6 4 2 从模具结构采取措施 6 4 3 弯曲模结构设计应注意的问题 6 5 弯曲工艺力的计算 8 5 1 自由弯曲时的弯曲力的计算公式 8 5 2 校正弯曲时的弯曲力 8 5 3 顶件力和压料力 9 5 4 压力机吨位的确定 9 6 毛坯尺寸及回弹量的计算 10 6 1 毛坯尺寸 10 6 2 确定毛坯的尺寸 10 6 3 回弹量的计算 10 6 4 减少回弹的措施 11 7 弯曲模主要工作零件结构参数的确定 12 7 1 弯曲凸模和凹模的圆角半径 12 7 2 凹模工作部分深度 12 7 3 弯曲凹 凸模的间隙 13 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 IV 7 4 凸 凹模横向尺寸及公差 14 8 模具总体设计 15 8 1 模具主要零部件的设计 15 8 2 弯曲设备的选择 17 8 3 选定设备 18 8 4 绘制模具总图 19 8 5 绘制模具非标准零件图 20 9 模具总体设计 21 9 1 模具类型的选择 21 9 2 定位方式的选择 21 9 3 卸料 出件方式的选择 21 10 模具材料的选用及其他零部件的设计 23 10 1 模具材料的选用 23 10 1 2 弯曲模零件材料选用原则 23 10 2 模具零件加工工艺 24 11 模具的装配和冲裁模具的试冲 27 11 1 模具的装配 27 11 2 弯曲模具的调试 27 致 谢 29 参考文献 30 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 1 1 弯曲工艺性分析 1 11 1 分析零件的冲压工艺性并确定工艺方案分析零件的冲压工艺性并确定工艺方案 名称 夹形零件回转轴弯曲模 材料 T10A 厚度 mm1 零件简图 如图 1 1 所示 图 1 1 夹形零件 1 21 2 弯曲件的工艺性弯曲件的工艺性 弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状 尺寸 精度 材料及技术要求等是否符合 弯曲加工的工艺要求 具有良好工艺性的弯曲件 不仅能减少废品率 而且能简化 弯曲的工艺过程和模具结构 提高工件的质量 1 2 11 2 1 弯曲件的弯曲件的精度精度 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 2 弯曲件的精度受坯料定位 偏移 翘曲和回弹等因素的影响 弯曲的工序数目 越多 精度也越低 一般弯曲件的经济公差等级在 IT13 级以下 角度公差大于 15 1 2 21 2 2 弯曲件的弯曲件的材料材料 如果弯曲件的材料具有足够的塑性 屈强比小 屈服点与弹性模量的比值小 则有利于弯曲成形和工件质量的提高 如软刚 黄铜和铝等材料的弯曲成形性能好 而脆性较大的材料 如磷青铜 铍青铜 弹簧等 则最小相对弯曲半径大 回弹大 不利于成形 1 2 31 2 3 弯曲件的圆角半径弯曲件的圆角半径 材料只有产生塑性变形才能形成所需的形状 为了实现弯曲件的形状 弯曲圆 角半径最大值没有限制 1 31 3 最小相对弯曲半径的确定最小相对弯曲半径的确定 1 3 11 3 1 最小相对弯曲半径的概念最小相对弯曲半径的概念 最小相对弯曲半径是指 在保证毛坯弯曲时外表面不发生开裂的情况下 弯曲 件内表面能够弯成的最小圆角半径与坯料厚度的比值 用 来表示 该值越小 t rmin 板料弯曲性能也越好 1 3 21 3 2 影响最小弯曲半径的因素影响最小弯曲半径的因素 材料的力学性能 工件的弯曲中心角 材料的表面质量和侧面质量 弯曲件 的宽度 弯曲线的方向 如表 1 1 表 1 1 最小相对弯曲半径经验数值的确定 表中 t 为板料厚度 正火或退火硬化 弯曲线的位置 材料 与纤维垂 直 与纤维平 行 与纤维垂 直 与纤维平 行 纯铜 1 0t2 0t 软黄铜 0 35t0 8t 半硬黄铜 0 5t1 2t 铝 0 1t0 35t 0 5t1 0t 08 10 0 1t0 4t0 4t0 8t 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 3 Q195 15 20 Q235 0 1t0 5t0 5t1 0t 25 30 Q255 0 2t0 6t0 6t1 2t 35 40 0 3t0 8t0 8t1 5t 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 4 2 弯曲件的结构工艺性分析 2 12 1 最小弯曲半径最小弯曲半径 弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径 否则要多次弯曲 增加工序数 也 不宜过大 因为受到回弹的影响 弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证 2 22 2 弯曲件形状与尺寸的对称性弯曲件形状与尺寸的对称性 一般要求弯曲件形状对称 弯曲半径左右一致 则弯曲时坯料受力平衡而无滑 动 如果弯曲件不对称 由于摩擦阻力不均匀 坯料在弯曲过程中会产生滑动 造 成偏移 弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称 高度也不应相差太大 当冲压不对称的弯 曲件时 因受力不均匀 毛坯容易偏移 尺寸不易保证 为防止毛坯的偏移 在设 计模具结构时应考虑增设压料板 或增加工艺孔定位 图 2 1 弯曲件形状对弯曲过程的影响 根据以上分析我们可以知道 此工艺件弯曲半径为 厚度为最小相对mm1 1mm 弯曲半径取为 0 4 因对称性好 材料为A 适宜弯曲加工 所以该工件的最小相10 对弯曲半径取 0 4 t rmin 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 5 3 弯曲件弯曲工序的安排 弯曲件的工序安排应根据工件的形状 精度等级 生产批量以及材料的力学性 质等因素进行考虑 弯曲工序安排合理 则可以简化模具结构 提高工件质量和劳 动生产率 3 13 1 弯曲件的工序安排原则弯曲件的工序安排原则 对于形状简单的弯曲件 如 V 形 U 形 Z 形工件等 可以采用一次弯曲成形 对于形状复杂的弯曲件 一般需要采用二次弯曲或多次弯曲成形 对于批量大而尺寸较小的弯曲件 为使操作方便 定位准确和提高生产率 应 尽可能采用级进模或复合模 需多次弯曲时 弯曲次序一般是先弯两端 后弯中间部分 前次弯曲应考虑后 次弯曲有可靠的定位 后次弯曲不能影响前次已成形的形状 当弯曲件几何形状不对称时 为避免压弯时坯料偏移 应尽量采用成对弯曲 然后再切成两件的工艺 如图 3 1 3 23 2 弯曲件的工序安排弯曲件的工序安排 形状简单的弯曲件 如 V 形件 U 形件 Z 形件等都可以一次弯曲成形 形状复 杂的弯曲件 一般要多次弯曲才能成形 弯曲工序的安排对弯曲模的结构 弯曲件 的精度和生产批量影响很大 这副弯曲模可使工件一次弯曲成形 毛坯用安装在凹模面上的定位板定位 当 上模下行时 先将毛坯弯曲成 U 形 当凸模继续下行时 与转动凹模 件 4 接触 使转动凹模 件 4 向中间方向旋转 将工件弯曲成弯曲角小于 90 的 U 形件 上 模 件 2 回升 转动凹模 件 4 靠弹簧 件 10 的拉力复位 工件停留在上模 件 2 上 可从垂直于纸面方向 即侧面方向 取出 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 6 图 3 1 成对成形弯曲 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 7 4 改进零件的结构设计 4 14 1 采用热处理工艺采用热处理工艺 对一些硬材料和已经冷作硬化的材料 弯曲前先进行退火处理 降低其硬度以 减少弯曲时的回弹 待弯曲后再淬硬 在条件允许的情况下 甚至可使用加热弯曲 运用校正弯曲工序 对弯曲件施加较大的校正压力 可以改变其变形区的应力应变 状态 以减少回弹量 采用拉弯工艺 对于相对弯曲半径很大的弯曲件 由于变形区大部分处于弹性变 形状态 弯曲回弹量很大 这时可以采用拉弯工艺 4 4 对模具结构采取措施对模具结构采取措施 利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点 按预先估算或试验所得的回弹量 修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状 以相反方向的回弹来补偿工件的回弹 量 这是采取补偿法 校正法 可以改变凸模结构 使校正力集中在弯曲变形区 加大变形区应力应变状态的改变程度迫使材料内外侧同为切向压应力 切向拉应变 纵向加压法 在弯曲过程完成后 利用模具的突肩在弯曲件的端部纵向加压 使弯 曲变形区横断面上都受到压应力 卸载时工件内外侧的回弹趋势相反 使回弹大为 降低 利用这种方法可获得较精确的弯边尺寸 但对毛坯精度要求较高 采用聚氨 酯弯曲模 利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲弯曲时金属板料随着凸模逐 渐进入聚氨酯凹模 激增的弯曲力将会改变圆角变形区材料的应力应变状态 达到 类似校正弯曲的效果 从而减少回弹 4 34 3 弯曲模结构设计应注意的问题 弯曲模结构设计应注意的问题 1 模具结构应能保证坯料在弯曲时不发生偏移 为了防止坯料偏移 应尽量利 用零件上的孔 用定料销定位 定料销装在顶板上时应注意防止顶板与凹模之间产 生窜动 工件无孔时可采用定位尖 顶杆 顶板等措施防止坯料偏移 2 模具结构不应妨碍坯料在合模过程中应有的转动和移动 3 模具结构应能保证弯曲时产生的水平方向的错移力得到平衡 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 8 图 4 1 用补偿法修正模具结构 图 4 2 用校正法修正模具结构 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 9 5 弯曲工艺力的计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据 生产中常用经验公式概略 计算弯曲力 作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据 5 15 1 自由弯曲时的弯曲力的计算公式 自由弯曲时的弯曲力的计算公式 U 形弯曲件弯曲力 tr KBt7 0 b 2 自 F 式中 自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力 自 FN 弯曲件宽度 Bmm 弯曲件材料厚度 tmm 弯曲件内弯曲半径 rmm 材料抗拉强度 b aM 安全系数 一般取K3 1 K 影响弯曲力的因素很多 若要进行精确的计算是复杂的 这里只是进行大略计算 按公式 tr KBt F b 2 7 0 式中 安全系数 取KMPaK b 350 3 1 所以 NNF1274 11 350183 17 0 2 自 5 25 2 校正弯曲时的弯曲力校正弯曲时的弯曲力 校正弯曲是在自由弯曲阶段后 进一步使对贴合凸模 凹模表面的弯曲件进行 挤压 其校正力比自由压弯力大得多 由于这两个力先后作用 校正弯曲时只需计 算校正弯曲力 V 形弯曲件和 U 形弯曲件均按下式 AP 校 F 式中 校正弯曲时的弯曲应力 N F 校正部分垂直投影面积 A 2 mm 为单位面积上的校正力 PMpa 根据上式得 NF1728080827AP 校 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 10 表 5 1 单位校正力P 料 厚 mm t 材料 3 10 3 铝40 3060 50 黄 铜80 60100 80 10 20 钢100 80120 100 25 35 钢120 100150 120 5 35 3 顶件力和压料力顶件力和压料力 对于设有顶件装置或压料装置的压弯模 顶件力或压料力值可按下式确定 Q F NNFFQ63712745 08 03 0 自 5 45 4 压力机吨位的确定压力机吨位的确定 自由弯曲时压力机的吨位应为 FF 自压机 由于校正力是发生在接近压力机下死点的位置 校正力的数值比自由弯曲力 顶件力和压料力大得多 故可忽略不计 则按校正弯曲力选择压力机的吨位 Q FF 自 即 NFF22464 3 1 2 1 校压机 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 11 6 毛坯尺寸及回弹量的计算 6 16 1 毛坯尺寸毛坯尺寸 计算毛坯尺寸分析如图 6 1 所示 27 60 R1 12 图 6 1 计算毛坯尺寸分析 6 26 2 确定毛坯的尺寸确定毛坯的尺寸 依图可得毛坯的展开料长度为 321 lllL mmL51122712 6 36 3 回弹量的计算回弹量的计算 弯曲过程并不是完全是材料的塑性变形过程 其弯曲部位还存在着弹性变形 弯曲后零件的形状因为回弹而与模具的形状不完全一致 回弹的大小通常用角度回 弹量和曲率回弹量来表示 角度回弹是指模具在闭合状态时工件弯曲角与 从模具中取出后工件的实际角度之差 即 曲率回弹量是指模具处于 0 0 闭合状态时压在模具中工件的曲率半径与从模具中取出后工件的实际曲率半径 之差 即 0 0 当要求工件的弯曲圆角半径时 可根据材料的有关参数 用下列公式计算回弹 补偿时弯曲凸模的圆角半径 只有当弯曲工件的圆角半径为板料厚度的 5 倍以 p RR 上时 计算才近似正确 板料弯曲见下式 Et R R R S p 31 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 12 式中 Rp 凸模工作部分的圆角半径 mm R 弯曲件的工作半径 mm 弯曲件材料屈服极限 s Mpa 弯曲件板料厚度 t mm 弯曲件材料的弹性模量 E Mpa 当相对弯曲半径 r t 5 时 卸载后弯曲件圆角半径变化很小 可以不予考虑 而仅考虑弯曲中心角的回弹变化 当弯曲件的弯曲角不为 90 时 其回弹角可用下 式计算 90 90 式中 弯曲件的弯曲中心角为时的回弹角 弯曲件的弯曲中心角 弯曲中心角为 90 时回弹角 90 所以 可得到该工件的回弹角为 1 33 2 90 60 6 46 4 减少回弹的措施 减少回弹的措施 在实际生产中 由于材料的力学性能和厚度的波动等 要完全消除弯曲件的回 弹是不可能的 但可以采取一些措施来减小或补偿回弹所产生的误差 以提高弯曲 机的精度 1 改进弯曲件的设计 2 采取适当的弯曲工艺 3 合理设计弯曲模 4 对于 U 形件弯曲 减小回弹常用的方法还有 当相对弯曲半径较小时可采取 增加背压得方法 当相对弯曲半径较大时 可采取将凸模端面和顶板表面做成一定 曲率的弧形 这两种方法的实质都是使底部产生的负回弹和角部产生的正回弹互相 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 13 补偿 另一种克服回弹的有效方法使采用摆动式凹模 而凸模侧壁应有补偿回弹角 当材料厚度负偏差较大时 可设计成凸 凹模间隙可调的弯曲模 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 14 7 弯曲模主要工作零件结构参数的确定 7 17 1 弯曲凸模和凹模的圆角半径弯曲凸模和凹模的圆角半径 7 1 17 1 1 弯曲凸模的圆角半径弯曲凸模的圆角半径 当弯曲件的相对弯曲半径较小时 凸模的圆角半径取等于工件的弯曲件半 t rmin 径 但不应小于表 1 1 所列的最小弯曲半径值 所以 该工件的凸模圆角半径 1mm 若弯曲件的相对弯曲半径较大 精度要求较高时 由于圆角 tr 10 t r 半径的回弹大 凸模的圆角半径应根据回弹值作相应的修正 7 1 27 1 2 凹模圆角半径凹模圆角半径 凹模的圆角半径的大小对弯曲变形力和制件质量均有较大影响 同时还关系到 凹模厚度的确定 凹模圆角半径不能过小 以免擦伤工件表面 影响冲模寿命 凹 模圆角半径也不能过大 会影响坯料定位的准确性 所以凹模两边的圆角要求制造 均匀一致 否则在弯曲时坯料会发生偏移 生产中常根据材料的厚度来选择凹模圆 角半径 当 时 mmt2 trA6 3 时 mmt4 2 trA3 2 时 mmt4 trA2 由 式子得 trA6 3 mmtrA316 36 3 也可以查有关资料选取 7 27 2 凹模工作部分深度凹模工作部分深度 弯曲凹模深度要适当 过小时 坯料两端未受压部分太多 弯曲件成形后回 0 l 弹大 而且直边不平直 影响工件质量 若过大 则模具材料消耗多 而且要求压 力机具有较大的工作行程 弯曲 U 形件时 若弯边高度不大 或要求两边平直 则 凹模深度应大于零件高度 如图 7 1 b 所示 如果弯曲件边长较大 当对平直度要 求不高时 可采用 图 7 1 c 所示的凹模形式 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 15 图 7 1 U 形件凹模尺寸 7 37 3 弯曲凹 凸模的间隙弯曲凹 凸模的间隙 V 形件弯曲模 凸模与凹模之间的间隙是由调节压力机的闭合高度来控制 对于 U 形件弯曲模 则必须选择适当的间隙值 凸模和凹模间的间隙值对弯曲 件的回弹 表面质量和弯曲力均有很大的影响 若间隙过大 弯曲件回弹量增大 误差增加 从而降低了制件的精度 当间隙过小时 会使零件直边料厚减薄和出现 划痕 同时还降低凹模寿命 U 形件弯曲模的凸 凹模单边间隙一般可按如下的公 式计算 tmax Ct 2Z t Ct 式中 弯曲模凸 凹模的单边间隙 2Z 工件材料厚度 基本尺寸 t 材料厚度的正偏差 间隙系数 可通过查表取得 C 当工件精度要求较高时 其间隙应适当缩小 取 故该模具的间隙取 2Zt 为1 mm 表 7 1 弯曲 U 型件凹模的值 0 h 板料厚 度 1 2 13 24 35 46 5 7 6 8 7 0 h3 4568101520 表 7 2 弯曲 U 型件凹模深度 0 l 材料厚度 mm t弯曲件 边长l1 2 1 4 2 6 4 10 6 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 16 50 1520253035 75 50 2025303540 100 75 2530354040 150 100 3035405050 200 150 4045556565 7 47 4 凸 凹模横向尺寸及公差凸 凹模横向尺寸及公差 凸 凹模横向尺寸及公差的原则是 工件标注外形尺寸时 应以凹模为基准件 间隙取在凸模上 工件标注内形尺寸时 应以凸模为基准件 间隙取在凹模上 而 凸 凹模的尺寸和公差应根据工件的尺寸 公差 回弹情况以及模具磨损规律而定 凸 凹模的横向尺寸根据工件的标注方式不同 可按下表 7 3 所列公式计算 表 7 3 凸 凹模工作部分尺寸计算 工件尺寸标 注方式 工件简图凹模尺寸凸模尺寸 用外形尺寸 标注 L 0 max 0 75 L L A A 按凹模尺寸配制 保证双边间隙为 或Z 0 T TALL 用内形尺寸 标注 L 按凸模尺寸配制 保证双 边间隙或 0 A ATLL 0 min 0 75 T TLL 按上式可得凹模尺寸为 0 020 02 00 270 5 0 6 26 7 AL 按凹模尺寸配制的凸模尺寸为 00 0 030 03 24 7 TA Z LL 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 17 8 模具总体设计 根据压弯力的大小 初步考虑使用 30的机械压力机压制 模具结构草图如图 8 1KN 所示 主要由带柄矩形上模 回转式凹模 凹模镶块 下模座等组成 图 8 1 模具结构草图 初步计算模具闭合高度 mmH128 模 凹模座的外廓尺寸为 mmmm30167 8 18 1 模具主要零部件的设计模具主要零部件的设计 1 凸模部分 该工件是小于 90 的 U 形件 要考虑工件成形后如何将工件从 凸模上卸下来 若把凸模制成整体型式 如图 8 2 所示 当凸模回升时 工件可从垂直 于纸面的方向取下 2 凹模部分 凹模是转轴式的 左右两件相对称 这种形状的凹模也不应该 制成整体而应是组合的 且镶有凹模镶块 以便于机械加工 另外镶块部分容易磨 损 这样既便于更换又节省金属材料 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 18 技术要求 热处理 56 60 HRC 材料为 T10A 图 8 2 凸模 A 4 3 22 R2 30 0 8 R1 R2 59 1 1 6 其余 图 8 3 凹模镶块 8 28 2 弯曲设备的选择弯曲设备的选择 1 弯曲设备类型的选择原则 根据所要完成的弯曲工艺的性质 生产批量的大小 弯曲件的几何尺寸和精度 要求等来选择设备的类型 对于中小型的弯曲件或拉深件的生产 主要应用开式机械压力机 虽然开式冲 床的刚性差 在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁间隙分布 降低模具的寿 命或冲裁件的质量 可是 由于它提供了极其方便的操作条件和非常容易安装机械 化附属装置的特点 使它成为目前中 小型冲压设备的主要形式 对于大 中型弯曲件的生产 多采用闭式结构形式的机械压力机 其中有一般 用途的通用压力机 也有台面较小而刚度大的挤压压力机 精度机等 在大型拉深 件的生产中 应尽量选用双动拉深压力机 因其可使所用模具结构简单 调整方便 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 19 磨擦压力机具有结构简单 造价低廉 不易发生超负荷损坏等特点 所以在小 批量生产中常用来完成弯曲 成形等冲压工序 但是 摩擦压力机的行程次数少 生产率低 而且操作不太方便 在大批量或形状复杂零件的大量生产中 应尽量选用高速压力机或多工位自动 压力机 2 冲压设备规格的确定 在冲压设备的类型选定以后 应该进一步根据冲压件的尺寸 模具的尺寸和冲 压力来确定设备的规格 8 38 3 选定设备选定设备 该零件所需的弯曲力 17280FN 模具闭合高度mmH128 模 模具外廓尺寸 mmmm30167 选用 J11 3 机械压力机 其主要力学性能为 公称压力 KN30 行程 mm40 台面尺寸 mmmm300165 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 20 8 48 4 绘制模具总图绘制模具总图 装配图如图 8 4 所示 图中零件名称见表 8 1 1 2 9 12 11 10 8 7 5 4 3 6 如图 8 4 弯曲模总装图 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 21 表 8 1 零件明细表 序号名称数量材料热处理 1 紧固螺钉 45 头部淬火 2 带柄矩形上模座 1T10A 3 上模 45 4 顶杆 45 淬火 5 回转凹模 2T10AHRC56 60 6 凹模镶块 145HRC56 60 7 定位螺钉 2 45 8 弹簧 165Mn 淬火 9 下模座 1HT200HRC56 60 10 弹簧支架 45 11 复位弹簧 265Mn 淬火 12 弹簧轴 4 45 8 58 5 绘制模具非标准零件图绘制模具非标准零件图 以凸模 凹模为例 凸模零件图如上图 8 2 所示 回转凹模零件图如上图 8 3 所示 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 22 9 模具总体设计 9 19 1 模具类型的选择 模具类型的选择 模具类型分为三种分别是 单工序模 复合模和级进模 单工序模又称简单冲裁模 是指在压力机一次行程内只完成一种冲裁工序的模 具 如落料模 冲孔模 切断模切口模等 复合模是指在一次压力机的行程中在模具的同一工位上同时完成两道或两到以 上不同冲裁工序的模具 复合模是一种多工序冲裁模 它在结构上的主要特征是有 一个或几个具有双重作用的工作零件 凸凹模 如落料冲孔复合模中有一个既能 作落料凸模又能作冲孔凹模的凸凹模 由弯曲工艺分析可知 该工件要进行批量生产 所以模具类型为转轴模式压弯 模 9 29 2 定位方式的选择定位方式的选择 定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件 定位零件的作用是使坯料或工序 件在模具上有正确的位置 定位零件的结构形式很多 用于对条料进行定位的定位 零件有挡料销 导料销 导料板 侧压装置 导正销 侧刃等 用于对工序进行定 位的定位零件有定位销 定位板等 定位零件基本上都已标准化 可根据坯料和工序件形状 尺寸 精度及模具的 结构形式与生产效率要求等选用相应的标准 因为该模具采用是板料 控制板料的送进方向采用导料板 无侧压装置 控制 板料的送进步距采用挡料销初定距 导正销精定距 9 39 3 卸料卸料 出件方式的选择出件方式的选择 卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后 把冲件或废料从模具工作 零件上卸下来 以便冲压工作继续进行 通常 把冲件或废料从凸模上卸下来称为 卸料 卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置 弹性卸料装置和废料切刀三种 固 定卸料装置 固定卸料装置仅由固定卸料板构成 一般安装在下模的凹模上 弹性 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 23 卸料装置由卸料板 卸料螺钉和弹性元件 弹簧或橡胶 组成 弹性卸料装置可安 装于上模或下模 依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料 卸料力不太大但冲压时可兼起压 料作用 故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件 废料切刀是在冲裁过程中冲 裁废料切断成数块 从而实现卸料的一种卸料零件 出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料 我们通常把装在上模内的出件装 置称为推件装置 把装在下模内的称为顶件装置 综合考虑该模具的结构和使用方便 以及工件料厚为 3 相对较薄 卸料力mm 也比较小 故可采用弹性卸料 依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料 卸料力不太大但冲 压时可兼起压料作用 故多用于弯曲平面度要求较高的冲件 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 24 10 模具材料的选用及其他零部件的设计 10 110 1 模具材料的选用模具材料的选用 10 1 110 1 1 弯曲模用钢应具有的力学性能 弯曲模用钢应具有的力学性能 1 应具有较高的变形抗力 2 应具有较高的断裂抗力 3 应具有较高的耐磨性及抗疲劳性能 4 应具有较高的冷热加工工艺性 10 1 210 1 2 弯曲模零件材料选用原则 弯曲模零件材料选用原则 1 要选择能满足模具工作要求的最佳综合性能的材料 2 要针对模具失效形式选用钢材 3 要根据制品的批量大小 以最低成本的选材原则选材 4 要根据弯曲零件的作用选择材料 5 要根据弯曲精度程度选择钢材 综合各种材料进行比较及材料的用途查下列表 10 1 可选择 T10A 为弯曲模工作 零件所用的钢材 表 10 1 弯曲模工作零件材料的选用 零件名称使用条件选用材料 形状简单 弯曲材料厚度 小于等于 3 中小批量tmm 生产的冲裁 T8 T8A T10 T10A 弯曲厚度 小于等于 3 tmm 形状复杂 或弯曲厚度 大t 于 3的中小批量冲裁mm Gr12 GrWMn GGr15 Gr12M oV 要求批量较大 使用寿命较 长的弯曲模 W18Gr4V Gr4W2MoV W6Mo5G rV2 YG15 YG20 凸模 凹模 凸凹模 凸 凹模镶块 连续模 侧刃 凸模 需要加热弯曲模 3Gr2W8V 5GrNiMo 6Gr4Mo3 NiWV 选择说明 在选择弯曲凸模 凹模材料时 应根据模具的工作条件和失效特点 量材而用 如形状简单 尺寸较小 受力较小的凸 凹模 只需要热处理工艺适当 性能可以满足使用 生产批量不大时 可选用碳素工具钢 这样可以降低成本 反 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 25 之 就应该选用变形较小 耐磨性高的合金工具钢 对于大 中型弯曲模 其材料 成本与模具总成本 10 18 左右 故应选用变形小 耐磨性高的合金工具钢较适宜 10 210 2 模具零件加工工艺模具零件加工工艺 本副弯曲模 模具零件加工的关键在工作零件 固定凸模镶块以及凹模转轴 若采用线切割加工技术 这些零件的加工就变得相对简单 表 10 2 弯曲凸模的加工工艺过程 工序号工序名称工序内容工序图 1 备料 将毛坯锻成长方体 50 30 25 2 热处理退火 3 刨 刨 6 面 互为直角 留单边余量 0 5mm 4 热处理调质 5 磨平面磨 6 面 互成直角 6 钳工划线划出各孔位置线 7 加工螺钉孔 安装孔及穿 丝孔 按位置加工螺钉孔 销钉孔及穿丝孔等 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 26 8 热处理 按热处理工艺 淬火 回火达到 58 62HRC 9 磨平面精磨上 下平面 10 线切割 按图线切割 轮廓达 到尺寸要求 11 钳工精修全面达到设计要求 12 检验 表 10 3 弯曲凸模的加工工艺过程 工序 号 工序名称工序内容工序图 1 备料 将棒类毛坯锻成轴 形 35 25 2 热处理退火 3 粗磨 磨侧面 留单边余 量 0 5mm 4 热处理调质 5 磨平面磨端面 互相平行 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 27 6 钳工划线划出缺口位置线 7 加工螺钉孔 安装孔及穿 丝孔 按位置加工螺钉孔 销钉孔及穿丝孔等 8 热处理 按热处理工艺 淬 火回火达到 56 60HRC 9 磨平面精磨缺口内斜面 10 线切割 按图线切割 轮廓 达到尺寸要求 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 28 11 模具的装配和冲裁模具的试冲 11 111 1 模具的装配模具的装配 根据弯曲模装配要点 选凹模作为装配基准件 先装下模 再装上模 并调整 间隙 试冲 返修 具体装配见表 11 1 表 11 1 夹形零件回转轴弯曲模的装配 序号工序工艺说明 1 凸 凹模 预配 1 装配前仔细检查凸模形状以及凹模缺口 是否符合图纸要求 的尺寸精度 形状 2 将凸模与相应的凹模相配 检查其间隙是否加工均匀 若不 合适应重新修磨或更换 2 凸模装配 以凹模孔定位 将凸模压入带柄矩形上模座中 并拧紧牢固 3 装配下模 1 在下模座 9 上划中心线 按中心预装弹簧 16 2 在下模座 9 上 装入已准备好的弹簧 分别确定其螺孔位置 并分别钻孔 攻丝 3 将下模座 9 和凹模转轴 5 弹簧 8 凹模镶块装在一起 并 用螺钉紧固 4 装配上模 1 在已装好的下模上放等高垫铁 再在凹模中放入 0 12 然后将凸模与固定板的组合装入凹模 mm 2 预装上模座 划出与凸模固定板相应螺孔 销孔位置并钻绞 螺孔 销孔 3 用螺钉将固定板组合 连接板 8 上模座连接在一起 但不 要拧紧 4 将套装在已装入凹模固定板的顶杆 4 装上弹簧 11 并调节 顶柱的预压量 使顶柱高出凹模下端约 1 mm 5 复查凸 凹模间隙并调整合适后 紧固螺钉 6 安装定位螺钉 7 5 试弯调整装机试模并根据试弯结果作相应调整 11 211 2 弯曲模具的调试弯曲模具的调试 模具装配以后 必须在生产