V形弯曲模具设计

精品文档 1欢迎下载 浮生 流年 塑性成形工艺塑性成形工艺 课程设计课程设计 题 目 V 形弯曲模具设计 姓 名 灬焚书灬 学 号 89757 系 别 材料工程系 专 业 材料成型及控制工程专业 年 级 2015 级 指导老师 精品文档 2欢迎下载 2015 年 7 月 32 日 精品文档 3欢迎下载 目 录 1 设计任务书 1 2 冲压工艺分析 1 2 1 材料分析 1 2 2 工艺分析 1 2 3 弯曲件的工序安排 1 3 弯曲模具总体结构设计 2 3 1 模具类型的选择 2 3 2 操作与定位方式 2 3 3 卸料与出件方式 2 4 弯曲模具工艺与设计分析 2 4 1 弯曲工件毛坯尺寸计算 2 4 2 弯曲力的计算 3 4 3 压弯时的顶件力和卸料力 4 4 4 弯曲时压力机吨位的选择 4 5 弯曲模具零件设计 4 5 1 凸模与凹模工作部位设计 4 5 1 2 凸模与凹模的圆角半径 4 5 1 3 弯曲模凹 凸模间隙 5 5 1 3 弯曲凸 凹模刃口尺寸及公差 6 5 2 凹模尺寸设计 6 5 3 模座的选择 8 5 4 垫板规格的的选择 8 5 5 固定板的选择 9 5 6 定位板的设计 10 5 7 凸模设计 10 5 8 模柄的选择 11 5 9 螺钉 销钉的设计 11 5 9 1 螺钉 销钉的选择 11 5 9 2 螺钉 销钉孔确定 11 5 9 3 螺钉 销钉位置确定 11 6 冲压设备的选择 12 精品文档 4欢迎下载 6 1 闭合高度的确定 12 6 2 压力机设备的选用 13 7 课设小结 14 参考文献 15 精品文档 1 1欢迎下载 1 设计任务书 设计题目 V 形弯曲模具设计 工件图 如图 1 材料 Q235 厚度 1mm 技术要求 小批量 零件公差按 IT14 选取 图 1 工件图 2 冲压工艺分析 2 1 材料分析 Q235 号钢为普通碳素结果钢 性质较软 具有较好的弯曲性能 弹性模量 E 200 220GPa 抗拉强度 b 375 500MPa 2 2 工艺分析 该弯曲件外形简单 精度要求不高 工件厚度小 可以采用单工序模弯曲 且定位精度易保证 2 3 弯曲件的工序安排 参考 冷冲模设计 P136 可一次压弯成形 精品文档 2 2欢迎下载 3 弯曲模具总体结构设计 3 1 模具类型的选择 冲压工艺分析可知 采用单工序冲模 所以采模具类型为单工序模 3 2 操作与定位方式 零件小批量生产 安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产 且能 降低模具成本 因此采用手工送料方式 零件尺寸较小 厚度较小 宜采用定 位板定位 3 3 卸料与出件方式 因为工件料厚为 1mm 相对较薄 卸料力不大 故可采用弹性料装置卸 料 3 4 导向方式的选择 导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动 对生产批量较大 零件 公差要求较高 寿命要求较长的模具 一般都采用导向装置 模具中应用最广 泛的是导柱和导套 该模具生产批量不大 工件变形弯曲简单 弯曲力较小 可以不采用导向 装置 4 弯曲模具工艺与设计分析 4 1 弯曲工件毛坯尺寸计算 工件属于有圆角半径的弯曲件 毛胚展开长度为 精品文档 3 3欢迎下载 公式 1 圆弧 圆弧直线 xtrl ll 180360 2 L 式中 L 弯曲件板料长度 l直线 线部分的各段长度 l圆弧 圆弧部分的长度 X 中性层系数 r t 12 1 12 8 查 P131 表 5 5 得中性层系数 x 0 5 按公式 1 计算板料 的展开长度得 40 66 18mm 毛胚 L 10 512 180 120 图 2 板料展开图 4 2 弯曲力的计算 弯曲力受材料力学性能 零件形状与尺寸 弯曲方式 模具结构形状与尺 寸等多种因素的影响 很难用理论分析方法进行准确计算 因此 在生产中均 采用经验公式估算弯曲力 以便作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论 查 冷冲模设计 P133 可得 v 形件弯曲力 公式 2 tr t b 2 0 6Kb F 自 精品文档 4 4欢迎下载 其中 F自 冲压行程结束时的自由弯曲力 N K 安全系数 一般取 K 1 3 B 弯曲件的宽度 mm t 弯曲材料的厚度 mm r 弯曲件的内弯曲半径 mm b 材料的强度极限 MPa 根据图 1 可得 b 40mm t 1mm r 12mm 查阅 机械设计课程设计手册 P37 表 2 3 可得 450MPa b 代入公式 2 得 N 1080 112 4501401 30 6 F 2 自 4 3 压弯时的顶件力和卸料力 压弯时的顶件力和卸料力 FQ 值近似取弯曲力的 30 80 即 所以 FQ 0 8 1080 864 N 自 F0 8 0 3FQ 4 4 弯曲时压力机吨位的选择 自由弯曲时 压力机的吨位 F 为 F F自 FQ 1080 864 1944 N 5 弯曲模具零件设计 5 1 凸模与凹模工作部位设计 5 1 2 凸模与凹模的圆角半径 在材料弯曲变形结束 工件不受外力作用 由于弹性恢复 使弯曲件的角 度 弯曲半径与模具的形状尺寸不一致 这种现象称为回弹 弯曲回弹表现为 精品文档 5 5欢迎下载 1 弯曲半径增大 2 弯曲件角度增大 材料的屈服点 b愈高 弹性模量 E 愈 小 弯曲回弹愈大 当 r t10 弯曲相对半径较大 工件不仅有角度回弹 弯曲半径也有较大 的回弹 可由下面公式得出 公式 3 Et 3 r 1 1 Et r 31 r r ss 凸 公式 4 1 r r 180 凸 凸 其中 r 工件的圆角半径 mm r凸 凸模的圆角半径 mm a 弯曲件的角度 凸 弯曲凸模的角度 t 板料的厚度 mm E 弯曲材料的弹性模量 MPa s 弯曲材料的屈服点 MPa R t 12 1 12 10 加工的板料有角度回弹和半径回弹 查阅 机械设计课程设计手册 P4 表 2 3 得 Q235 号钢材的弹性模量为 200 220 10 MPa 取值 E 210 10 MPa 代入公式 3 公式 4 得 mm11 535 110210 235 3 12 1 1 r 3 凸 364 55 1 535 11 12 60180 60 凸 所以 精品文档 6 6欢迎下载 mm535 121535 11 凹 凸凹 r trr 5 1 3 弯曲模凹 凸模间隙 对于 V 型件 凹模与凸模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制的 所以 Z t 1 mm 5 1 3 弯曲凸 凹模刃口尺寸及公差 弯曲凸 凹模工作尺寸的计算与工件尺寸的标注形式有关 一般原则是 当工作标注外形尺寸时 应以凹模为基准件 间隙取在凸模上 当工件标注内 行尺寸时 应以凸模为基准件 间隙取在凹模上 并来用配作法制模 5 2 凹模尺寸设计 凹模的工件深度将决定板料的进模深度 对于常见的弯曲件 弯曲时不需 全部直边进入凹模内 只有当直边长度较小且尺寸精度要求高时 才使直边全 部进入凹模内 凹模深度过大 不仅增加模具的消耗 而且将增加压力机的工 作进程 使最大弯曲力提前出线 中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机 上进行加工 最大弯曲力提起出线 对压力机是很不利的 凹模深度过小 可 能造成弯曲件直边不平直 降低其精度 因此 凹模的深度要适当 由 冷冲 模设计 P134 表 5 7 取压边长度 L0 12 h 20 如图 3 精品文档 7 7欢迎下载 图 3 凹模 根据几何知识可算出 mm10 62227 62sin12 1 H mm6 702 27 62cos1 535 12 2 H 根据 表 4 13 可得 mm20 3 H 所以 321 HHHH 凹 mm 7 3243 凹 H 由几何知识可得 mm 053 33 27 62cos1227 62sin53 2 1 2b 根据 冷冲模设计 P101 可计算得 Hc 2 5 1 所以 mm6 69557 1 Hc 可得 mm146 742bL C 凹 mm153 392C40B 凹 mm31 09 27 62sin 1 2BB 凹凸 凹模板具有标准尺寸 查阅 冲压模具标准件与设计指南 P103 表 4 13 取 得凹模标准尺寸为 精品文档 8 8欢迎下载 160 160 40 mm 图 4 调整后得到 mm mm 凹模尺寸如图 4 676 22 3 H325 63 C 5 3 模座的选择 模座材料采用 HT400 模具采用 中间导柱下模座 简图见 冲压模具标准 件与设计指南 图 2 53 根据凹模尺寸 选择凹模周界 L 315mm B 160mm 厚度 H 40mm 的中间导柱下模座 各部位尺寸详见 冲压模具标准件与设计指南 P57 表 2 31 因为工件批量不大 变形简单 弯曲力较小 可以不采用导柱导向 模具 工作的时候 将上模固定在压力机上 下模固定在压力机工作台上 位置调整 准确即可对板料进行弯曲加工 为节省材料 对下模座进行必要加工 两边各预留 30mm 压边尺寸 对多余 部分进行切削 加工后下模座规格为 240 160 40 mm 上模座选择配套规格 同理进行必要切削加工后的尺寸为 160 160 32 其余的尺寸详见 冲压模具标准件与设计指南 P42 表 2 22 5 4 垫板规格的的选择 精品文档 9 9欢迎下载 查阅 冲压模具标准件与设计指南 P166 对垫板进行选择 垫板的作用是直接承受和扩散凸 凹模传递的压力 以降低模板所受的单 位压力 防止模板局部破坏导致模具寿命降低 冲模中最常见为凸模垫板 它 被装在凸模固定板与凹模之间 另外 当采用刚性推件装置 上模板被挖空时 也需加垫板 是否需要垫板 根据模板承受压力来判断 公式为 公式 5 压 F A 式中 冲板承受的压力 F 冲裁力 即凸 凹 模所承受的压力 N A 凸 凹 模与上 下模板的接触面积 即凸 凹 模固定 板端面面积 mm2 模板材料的许用应力 压 其中 F 1944 N A 120 40 20 33 25 6920 mm2 120MPa 压 代入公式 5 得 MPa 0 280 6920 1944 压 所以 可以不采用垫板 5 5 固定板的选择 固定板 凸 凹模固定板 主要用于固定中 小型的凹模 小型的凸 凹 模零件一般通过固定板间接地固定在模板上 以减少模具钢的用量 为了保证 安装 固定牢固 固定板必须有足够的厚度 查 冲压模具标准件与设计指南 P166 厚度可以由下面经验公式得出 凸模固定板 D1 5 1H 凹模固定板 0 H8 0 0 6H 式中 H 固定板厚度 H0 凹模高度与垫板高度之和 D 凸模与固定板相配合部分的直径 若凸模与固定板相配合的 部分截面为非圆形 则为其截面最大径 精品文档 10 10欢迎下载 凹模不需要用固定板 凸模与固定板配合部位如图示 图 5 凸模和固定板的配合部位 所以 mm 51 9133 0940D 22 mm51 9151 911H 凸固 取标准 52 mm 凸固 H 固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配 H7 m6 材料为45 钢 5 6 定位板的设计 定位板的作用是保证板料送料准确和在模具中的位置正确 材料采用45 钢 长和宽尺寸采用模架尺寸 厚度稍高于板料厚度 取 H定 2mm 挡料部位及整体尺寸 见图6 图 6 定位版设计图 精品文档 11 11欢迎下载 5 7 凸模设计 凸模长度计算 参考 冷冲模设计 P99图4 44 公式 6 YHHHL 式中 H 凸模固定板的厚度 H 卸料板的厚度 H 定位版的厚度 H 凸模进入凹模的深度 Y 安全距离取值范围为15 20mm 其中 H1 52mm H2 0mm H3 2mm Y 取16mm H H1 H2 t 16 324mm 代入公式6得 L 52 2 16 324 16 86 324 mm 所以凸模尺寸为 31 09 40 86 324 mm 5 8 模柄的选择 选用旋入式模柄 材料Q235 这种模柄装配简单 适合简单模具使用 可较好 地保证模柄轴线与上模座的垂直度 它与上模座孔采用H7 m6 属于过渡配合 并 加防转销防转动 根据压力机 J23 16 的相关参考可知 模柄的外形尺寸为 d h 30 50 mm 参考 冲压模设计指导 表3 41选择32 56的旋入式模柄回来再加工 至 30 50 5 9 螺钉 销钉的设计 5 9 1 螺钉 销钉的选择 模座的固定螺钉选择内六角圆柱头螺钉 根据 冲压模具标准件与设计指南 精品文档 12 12欢迎下载 P132 表5 8选择M10螺钉 上模座的固定螺钉 4 M10 下模座的固定螺钉 4 M10 定位板的固定螺钉 4 M6 上模座连接销钉 2 10 下模座连接销钉 2 10 5 9 2 螺钉 销钉孔确定 M10内六角圆柱螺钉通过孔的规格参考 冲压模具标准件与设计指南 P132 表 5 9 可知 D 16 5 d 11 5 H 25 如图7 5 9 3 螺钉 销钉位置确定 螺钉 销钉分布要满足相应的尺寸位置要求 孔到边缘和孔与孔之见的距离 要满足安全距离 查阅 冲压模具标准件与设计指南 P138 表5 17 得出对应的 最小距离 如图8 图 7 螺钉孔 精品文档 13 13欢迎下载 图 8 6 冲压设备的选择 6 1 闭合高度的确定 模具闭合高度 H闭 是指模具在最低工作位置时 上模座上平面与下模座 下平面之间的距离 H闭 H上模座 H凹模 H凸固 H定位 H下模座 Y公式 7 式中 H上模座 上模座厚度 取 H上模座 32mm H凹模 凹模厚度 取 H凹模 40mm H凸固 凸模固定板厚度 取 H凸固 52mm H定位 定位板的厚度 H定位 2mm H下模座 下模座厚度 取 H下模座 40mm Y 安全距离 取 16mm 代入公式7去得 H闭 32 40 2 52 40 16 182 mm 精品文档 14 14欢迎下载 6 2 压力机设备的选用 压力机是给模具提供压力的设备 按照传动方式的不同可以分为机械压力 机和液压压力机 模具的公称压力为 1944N 闭模高度为 182mm 查 冷冲模设计 P12 表 1 3 确定选择 J23 16 开式双柱可倾式压力机 压力机的参数如下 公称压力 160kN 滑块行程 55mm 滑块行程次数 120 次 分 最大闭合高度 220mm 滑块中心线至床身的距离 205mm 模柄孔尺寸 mm5030 立柱距离 428mm 工作台尺寸 380 610 mm 精品文档 15 15欢迎下载 7 课设小结 为期三周的课程设计结束了 这是我第二次接触课程设计这样创新性强的 实践课 相对比第一次接触课设 这次整个课设过程进行起来较为顺利 但整 个课设过程还是走了许多弯路 在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误 在同学和老师的帮助下也都尽