湖 南 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 說 明 書 模具設(shè)計與制造 專業(yè) 04 級 0406 班 題 目 Z型彎曲件 姓 名 唐 龍 指導(dǎo)老師 李良喜 1 目 錄 前言 第一部分 設(shè)計題目 2 第二部分 彎曲工藝分析 4 第三部分 主要工藝參數(shù)計算 5 第四部分 排樣與定距設(shè)計 6 第五部分 彎曲模工作部分尺寸計算 8 第六部分 沖壓設(shè)備的選擇 9 第七部分 模具的總體結(jié)構(gòu) 10 第八部分 主要零部件的設(shè)計及選擇 11 第九部分 模具制造裝配要點 16 第十 部分 設(shè)計體會 17 第十一部分 參考文獻 18 2 第一部分：設(shè)計題目 設(shè)計模具名稱：彎曲模 工件名稱： Z 型件 生產(chǎn)批量：大批量 材料： Q235 料厚 1.5 工件簡圖：如圖下所示： 3 設(shè)計要求： (1)對模具： a) 必須保證操作安全、方便。 b)便于搬運、安裝、緊固到?jīng)_床上方便、可靠 c)生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。 d)沖模零件必須具有良好的工藝性，即制造裝配容易、便于管理。 e)保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的沖壓件的同時，力求成本低、模具壽命長。 f)保證模具強度前提下，注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。 (2)對圖紙： a)總裝配圖一張。 b)模具零件圖（凸、凹模）。 (3)對說明書： a)計算過程詳細、完全。 b)內(nèi)容條理清楚，按步驟書寫。 c)資料數(shù)據(jù)充分，并表明數(shù)據(jù)出處。 d)公式的字母含義應(yīng)標明，有時還應(yīng)標明公式的出處。 e)說明書用計算機打印出來。 第二部分：彎曲工藝分析 1對 彎曲 制件 由零件圖可見，該 彎曲 件外形簡單，精度要求不高，工件厚度 1.5。此工件可用一次單工序模 彎曲 ，定位較為容易，且定位精度易保證。 2對制件材料 材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗剪強度為 275-392MPa，抗拉強度為353-500MPa，屈服強度為 245MPa， 彈性模量為 20610 3MPa. 模具的工藝分析： 在壓力機滑塊一次行程 彎曲 制成工件。 4 該 模具屬于單工序 彎曲 ，操作安全、不易于自動化，包括自動送料、自動出件、自動疊片，工件和廢料均往下漏，因而不易采用高速壓力機生產(chǎn)，沖壓精度高，生產(chǎn)效率一般。 第三部分：工藝計算 彎曲 工件的毛坯尺寸計算 根據(jù)原始數(shù)據(jù)可得 t =1.5 r =4 所以 r/t =4/1.5 = 2.67 0.5 所以 根據(jù)沖壓工藝及模具設(shè)計 P180 公式 3-46 得 L= l1 + l2 + l3 + (r+kt) = 10+10+32+3.14(4+1.5k) = 66.448 mm 式中 l1 l2 l3 直邊區(qū)長度 r 彎曲中心角 k 中性層內(nèi)移系數(shù)值。取 0.4 沖壓工藝及模具設(shè)計 P180 表 3-9 t 彎曲件厚 （二）、壓力中心 如圖所示 5 x0 = 20 y0 = 8 所以，壓力中心坐標 x0 = 20 ， y0 = 8 作為設(shè)計模具的參數(shù)。 （三）、彎曲力計算 彎曲力受材料力學(xué)性 能，零件形狀與尺寸，彎曲方式，模具結(jié)構(gòu)形狀與尺寸等多種因素的影響，很難用理論分析方法進行準確計算。因此，在生產(chǎn)中均采用經(jīng)驗公式估算彎曲力。 F = （ 0.65 0.8） Bt2 b/rp +t = 0.7 16 1.5 1.5 400/（ 4+1.5） =1832.73 N 式中： B 彎曲線長度（ mm） t 板料厚度（ mm） b 材料抗拉強度（ MPa） rp 彎曲凸模圓角半徑（ mm） 6 第四 部分： 排樣與定距設(shè)計 排樣圖 1. 彎曲 件在板料、條料或帶料上的布置為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率、模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全，既排樣是設(shè)計模具的一個標準。 排樣圖中只有一個工位，落料。分析工件外形，并為了節(jié)約材料，采用直排，條料的邊緣作為工件的邊緣，完全取搭邊成為無廢料排樣，進行下料。如圖 第五 部分： 彎曲模具工作部分尺寸 一、 凸模與凹模的圓角半徑 1、 凸模圓角半徑 彎曲件的相對彎曲半徑 r/t較小時，凸模角半徑 rp可取彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 r，但不能小于允許的最小彎曲半徑。如果 r/t 值小于最小相對彎曲半徑，應(yīng)先彎成較大的圓角半徑，然后再用整形工序達到要求的圓角半徑。當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑 r/t 較大且 7 精度要求較高時凸模圓角半徑應(yīng)根據(jù)回彈值進行修正。 由于影響 rmin/t 的因素很多， rmin/t 值的理論計算公式并不實用。所以在生產(chǎn)中主要參考經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定 rmin/t值。由沖壓工藝與模具設(shè)計表 3-2可查得： Q235 最小相對彎曲半徑 rmin/t=2.5 2、 凹模圓角半徑 3、 凹模的圓角半徑 rd 不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。對稱 壓彎時兩邊凹模圓角半徑 rd應(yīng)一致，否則毛坯會產(chǎn)生偏移 rd值通常按材料厚度 t 來選取 t=1.5mm 2mm 時 rd=（ 3 6） t 取 rd=6 二、 凹模深度 凹模的工件深度將決定板料的進模深度，對于常見的彎曲件，彎曲時不需全部直邊進入凹模內(nèi)。只有當(dāng)直邊長度較小且尺寸精度要求高時，才使直邊全部進入凹模內(nèi)，凹模深度過大，不僅增加模具的消耗，而且將增加壓力機的工作進程，使最大彎曲力提前出現(xiàn)。中小型彎曲件通常都使用模具在機械壓力機上進行加工，最大彎曲力提前出現(xiàn)，對壓力機是很不利的。凹模深度過小，可能造成 彎曲件直邊不平直，降低其精度。因此，凹模深度要適當(dāng)。由沖壓工藝與模具設(shè)計表 3-17 可得 L1=14+4=18 L2=40 三、 彎曲模凸凹模間隙 8 彎曲 Z 形時，必須選擇適當(dāng)?shù)耐拱寄ｉg隙。間隙過大 ,會造成 U 形件兩邊不半徑 ,上寬下窄 ,降底工件的尺寸精度 , 間隙過小 ,使彎曲力增大 ,直邊壁厚變薄 ,容易擦傷工作表面 ,加速凹模的磨損 ,降低凹模使用壽命 ,彎曲凸、凹模間隙是指單邊間隙。為了能順利地進行彎曲，間隙值應(yīng)梢大于板料的厚度。同時應(yīng)考慮下列因素的影響，彎曲件寬度較大時，受模具制造與裝配誤差的影響，將加大間隙的不均 勻程度，因此間隙值應(yīng)取大些。寬度較小時間隙值可以取小些，硬材料則應(yīng)取大些，彎曲件相對彎曲半徑 r/t 較小時可以取大些。此外還應(yīng)考慮彎曲件尺寸精度和板料厚度偏差的影響 綜上所述，對于尺寸精度高要求一般的彎曲件板料為黑色金屬時，單邊 Zb可按下式計算： Zb= tmax +Ct =1.52+0.05 1.5 =1.577 取單邊間隙為 1.58mm 式中： tmax 板料最大厚度 C 間隙系數(shù)，見表 3-18 T板厚公稱值 四、 凸、凹模工作尺寸 彎曲凸、凹模 工作尺寸的計算與工件尺寸的標注形成有關(guān)。一般原則是：當(dāng)工件標注外形尺寸時，應(yīng)以凹模為基準件，間隙取在 9 凸模上，當(dāng)工件標注內(nèi)行尺寸時，應(yīng)以凸模為基準件，間隙取在凹模上，并來用配作法制模。 綜上所述： Ld=（ L-0.75 ） 8d =(40-0.75 0.1) 00.03 =39.9900 0.03 式中 Ld 凸模寬度基本尺寸 L工件橫向基本尺寸 工件橫向尺寸公差 d凸模制造偏差，一般 取 IT79 級，或取工件公差的 1/3、1/4。 第六部分：沖壓設(shè)備的選擇 因工件是大批量生產(chǎn)，精度要求不高沖裁力較小則選用通用壓力機，通用機身又分開式和閉式兩種，開式機身的鋼性教弱，適用中小型沖壓加工，而閉式機身適用于大中型沖壓加工。 選用開式雙柱可傾壓力機 JA23 630A 其參數(shù)如下： 公稱壓力 630KN 外形尺寸 1335x1112x2120 滑塊行程 120mm 行程次數(shù) 70/min 最大閉合高度 360mm 10 最大裝模高度 220mm 連桿調(diào)節(jié)長度 55mm 工作臺尺寸 480 710mm 墊板厚度 90mm 電動機功率 2.20KW 模柄孔尺寸 50 70 機床總重量 1780kg 第七部分：模具的總體結(jié)構(gòu) 模具采用中間導(dǎo)柱模架，模具由上模板、凸模固定板及卸料板組成。卸料方式才用彈性卸料，以彈簧為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。 模具結(jié)構(gòu)如下圖所示 1.下模板 2.凹模 3.導(dǎo)柱 4.導(dǎo)套 5.上模板 6.螺釘 7.螺釘 8.落料凸模 9.凸緣模柄 10.螺釘 11.凸模固定板 12.墊板 13.圓柱銷 14.沖孔凸模 15.橡膠塊 16.彈壓卸料板 17.定位銷 18.導(dǎo)尺 11 第八部分 主要零部件的設(shè)計及選擇 1 凸模的固定方法 凸摸在上模的正確固定應(yīng)該是既保證凸摸工作可靠和良好的穩(wěn)定性，還要使凸摸在更換或修理時，拆裝方便。該凸摸的固定方式選用如下圖所示的固定方法。 （用 螺釘固定的落料凸模） 2定位板的設(shè)計 定位板 的側(cè)壁設(shè)計成平直的。 定位板 的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，這樣就確定了 定位板 的寬度。條料的寬度為 16mm，凹模的寬度是 72mm。則定位板的寬度為： 12 B 16.4mm 定位板厚度由表 2 22查得為： 5 導(dǎo)料板的長度為： L 14.0 導(dǎo)料板 用螺釘固定在凹模上，采用 45鋼制作，熱處理硬度為 40 45HRC該導(dǎo)尺如下圖所示： 13 3卸料螺釘 該模具選用標準的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘（ GB2867。 6-81）材料為 45鋼熱處理 HRC3540。卸料螺釘?shù)脑O(shè)置形式如下圖所示，卸料螺釘長度按（ 2-52）計算： L h3 h4 H0 30 20 21.5 71.5 式中 h3 固定板厚度 h4 墊板厚度 H0 預(yù)壓后彈性元件的高度 4凸模固定板 凸模固定板的外形尺寸與凹模板相同厚度為凹模板厚度的 0.81倍，則凸模固定板厚度為： 14 H1 H0 0.8 1 45 0.8 1 36 45 取凸模固定板厚度為 45，直徑按 H7加工精度。 5模架的選擇 為保證沖出零件的精度和高穩(wěn)定的質(zhì)量，采用模架導(dǎo) 向的導(dǎo)向方式。模架導(dǎo)向不僅能保證上、下模的導(dǎo)向精度而且能提高模具的剛性，延長模具的使用壽命，是沖裁見的質(zhì)量穩(wěn)定可靠， 使模具的安裝比較容易。模架的類型選用中間導(dǎo)柱 模架。 除簡單沖模外，一般沖模多采用帶模架的結(jié)構(gòu)。模架的種類很多，要根據(jù)模具的精度要求、模具的類別、模具的大小選擇合適的模架。 查實用模具技術(shù)手冊選用的模架型號為： GB/T2851.1-1990 其主要參數(shù)為： L:210mm B:130mm H:最大 300mm、最小 180mm H1:30mm H2:30mm 模架如下圖所示： 6模柄的選擇 模柄有多種型式，要根據(jù)模具的結(jié)點選用模柄的形式。模柄的直徑根據(jù)所選用壓力機的模柄孔徑確定。本模選用模柄跟上模座為一整體結(jié)構(gòu)形式。 如下圖所示： 15 16 7、連接螺釘選用內(nèi)六角螺釘用 45 鋼制造并淬火硬度 HRC35 40，定位銷釘采用普通圓柱銷。 第九部分：模具制造裝配要點 凹模板、導(dǎo)尺均是需要淬硬的零件。凹模加工后，在線切割和淬硬以前在模架的上模板上進行 裝配。在凹模上畫出各個形孔和圓孔的線，并根據(jù)計算數(shù)據(jù)劃出壓力中心線，使壓力中心與下模座的中心線對正。鉆、攻螺孔，將下模座、凹模板、導(dǎo)尺進行裝配，校正導(dǎo)尺間隙后，鉆鉸銷釘孔，將上述三板固定。鉆孔并安裝、擋料銷，安裝乘料板，然后將下模全部拆開，將凹模板和導(dǎo)尺熱處理淬硬凹、模鉆穿絲孔后進行線切割加工用平面磨床磨平后重新裝配。固定在上模板的上模部分，各凹模和凸模、墊片都應(yīng)淬硬。裝配前將凸模淬硬并完成全部加工。墊片在裝配前不淬火。裝配時將凸模壓入凸模固定板，在墊片上鉆孔，將外形凸模固定在墊片上，在與卸料板穿在一起 。凸、凹模間隙為 0.18，在凹模型孔中墊 0.1的硬紙片，以確定間隙。將已組裝為一體的凸模固定板、凸模、卸料板、墊片一同，并使凸模插入凸模孔上，將上模板同過導(dǎo)柱、導(dǎo)套與下模板裝在一起。透過上模板鉆、攻螺孔，打入銷釘，在鉆、攻螺孔，使上模板、墊片、凸模固定板固定。檢查無誤后，鉆、鉸銷釘孔，打入銷釘，再鉆、攻螺孔，安裝卸料螺釘，上模全部拆開，將墊片淬硬磨平，安裝橡膠板，在次裝配，完成模具裝配。 該模具個部分零件參數(shù)如下： 上模座 HT200 厚 30 mm 凸模固定板 45 號鋼 厚 25 長 400 寬 140 彈壓卸料板 45 號鋼 厚 15 長 400 寬 228 導(dǎo)料板 45 號鋼 厚 5 長 14.5 寬 16.4 下模座 HT200 厚 30 長 400 寬 228 凹模 Cr12 長 400 寬 228 17 熱處理 HRC6064 橡膠厚度 44.5 直徑 30 凸模 Cr12 HRC60 64 凸模修磨量為 5 模具閉合高度： H模 183.5mm 第十部分：設(shè)計體會 本次設(shè)計為課程設(shè)計，各項要求均比較嚴格，為了能更加好的完成設(shè)計任務(wù)，我從圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的冷沖模設(shè)計資料。這為我在后來設(shè)計階段省下了不注寶貴的時間表。除了對知識的查閱，我還翻出了大學(xué)三年來所學(xué)的重點專業(yè)知識，重新系統(tǒng)的去學(xué)習(xí)和撐握，為設(shè)計做準備。 盡管做了很好的準備，但在設(shè)計過程中卻暴露了基礎(chǔ)知識不扎實。對許多專業(yè)知識還不能自如的運用，對許多概念上的知識、專業(yè)術(shù)語含糊不清，做不到深刻理解。 模具設(shè)計中許多問題的解 決都是通過從實踐所得的數(shù)據(jù)來確定、并適當(dāng)?shù)淖龀鲞x擇，如：沖裁間隙的確定等。 本次設(shè)計的工作量相對于課程設(shè)計大了很多，特別對圖線的要求。繪