課程設(shè)計(jì)任務(wù)說明書

1、模具設(shè)計(jì)制造綜合課程設(shè)計(jì)2013-2014第1學(xué)期 題目: 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 機(jī)電與汽車工程學(xué)院 2013年12月目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書1一、工藝過程的制定2二、設(shè)計(jì)工藝的計(jì)算5三、模具工具的零件設(shè)計(jì)6四、模具其他零件的設(shè)計(jì)7五、心得體會(huì)22參考文獻(xiàn)23模具設(shè)計(jì)制造綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：帶凸緣U型件彎曲模具設(shè)計(jì)批 量：大批量材 料：Q235設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、繪制產(chǎn)品零件圖 2、工藝分析及工藝方案 3、繪制模具總裝圖 4、繪制模具零件圖 5、編寫設(shè)計(jì)說明書1.工藝過程的制定1.1 制件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。一般情況下對(duì)彎曲件的工

2、藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀，精度要求，形位公差及技術(shù)要求。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工藝數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單。通常對(duì)工件的工藝影響最大的是幾何形狀尺寸和工藝要求。 1.1.1沖壓件的形狀和尺寸應(yīng)滿足的要求a）沖壓件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，對(duì)稱，避免形狀復(fù)雜的曲線，本次設(shè)計(jì)的工件形狀簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，沒有復(fù)雜曲線，故符此形狀方面的要求。b）沖壓件內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，而以圓弧過度，以便于模具加工，減少熱處理和沖壓時(shí)候的開裂，減少?zèng)_壓時(shí)候尖角處的崩刃和過快磨損。沖壓件的一般圓角半徑R應(yīng)大于或等于板厚t的一半，即R>0.5t。在同種材料相同的情況下外

3、形上的圓角半徑值可比內(nèi)形上的圓角半徑值小10%20%。本次設(shè)計(jì)工件無尖角，便于模具的加工，減少了尖角處的崩刃和磨損，沖壓件的圓角半徑R=2>0.5t=0.4，故沖壓件的尺寸滿足要求。c）沖壓件的凸出懸臂和凹槽寬度不宜太大，以免凸模折斷，而本次設(shè)計(jì)的工件無凸出懸臂。d）在進(jìn)行直角彎曲時(shí)，若彎曲的直邊高度過短，彎曲過程中不能產(chǎn)生足夠的彎矩，將無法保證彎曲件的直邊平直。所以必須使彎曲件的直邊高度H>2t，制件的直邊高度達(dá)到了10mm，滿足要求。 1.1.2沖壓件的精度與斷面粗糙度沖壓件的經(jīng)濟(jì)精度一般不高于11級(jí)，最高可達(dá)IT8IT10級(jí)，本次設(shè)計(jì)中工件未標(biāo)注公差，故按未注公差I(lǐng)T14級(jí)來

4、處理，設(shè)計(jì)模具時(shí)采用IT11級(jí)制造。端面粗糙度只要不影響工件的使用和裝配，取其自然的斷面粗糙度，即Ra=12.550，最高Ra=6.3。 1.1.3材料的沖壓性能分析材料為Q235，為普通碳素鋼，查文獻(xiàn)（1）表9-1，其主要性能為：s=235MPa，b=400Mpa，=360MPa，延伸率為30%，強(qiáng)度不高，塑性良好，沖壓工藝性好，適合進(jìn)行沖壓加工。1.2沖壓工藝方案的分析與制定要生產(chǎn)所給制件，需彎曲兩道工序才能完成。由于此四角件彎邊高度是10mm，大于15*t（t為板料厚度），若采用一次彎曲成型工藝，容易造成材料斷裂的情況，因此此工件采用兩次彎曲成型可以保證成型工序的安全實(shí)施，同時(shí)也能保證彎

5、曲件的精度。初步擬定彎曲工藝方案：1：采用單工工序模具分別進(jìn)行兩次彎曲。2：采用復(fù)合模進(jìn)行彎曲成型。 工藝方案的分析與最終確定： 第一種工藝方案采用兩道工序來完成成型結(jié)構(gòu)，此工序?qū)δ＞叩慕Y(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)單，但是對(duì)于大批量生產(chǎn)不宜采用此方案，加工效率不高復(fù)合模的第一道工序如上圖 復(fù)合模的第二道工序如下圖2 設(shè)計(jì)工藝計(jì)算2.1彎曲件展開尺寸的計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)（2）125頁，按圓角半徑r=2mm>0.5t=0.4mm的彎曲件計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。 將彎曲件制件分為如圖3段 一、 根據(jù)查閱文獻(xiàn)可知，此次沖壓成型過程采用兩次彎曲過程進(jìn)行成型，材料為Q235,彎曲半徑取最小值，r=1mm>0.5t（t為板

6、料厚度）毛坯長(zhǎng)度按零件中性層計(jì)算。兩端圓弧的中性層位移系數(shù)根據(jù)r/t=2.5查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造得x=0.39，故中性層曲率半徑為： 圓弧部分長(zhǎng)度： 垂直部分的直線長(zhǎng)度： 底部的直線長(zhǎng)度為： 凸緣的長(zhǎng)度為： 故毛坯展開長(zhǎng)度為： 經(jīng)過計(jì)算，展開長(zhǎng)度初步確定為L(zhǎng)=85.5mm，精度確定需要在試模后再進(jìn)行修正。2.2沖壓力的計(jì)算及沖壓設(shè)備的選擇2.2.1沖壓力的計(jì)算由于彎曲力受到材料的力學(xué)性能，零件形狀與尺寸，板料厚度，彎曲方式，模具結(jié)構(gòu)形狀與尺寸，模具間隙和模具工件表面質(zhì)量等多種因素的影響，很難用理論分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。因此，在生產(chǎn)中均采用經(jīng)驗(yàn)公式估算彎曲力。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況可知，本次彎曲

7、的過程相當(dāng)于兩次U形彎曲的復(fù)合模形式，四角形彎曲件是在自由彎曲階段相當(dāng)于U形彎曲中的自由彎曲，而在第二階段則相當(dāng)于一個(gè)完整的U形彎曲。第一階段查閱文獻(xiàn)得計(jì)算公式： 公式1其中：FZ為彎曲力第二階段相當(dāng)于一個(gè)U形件的彎曲查閱文獻(xiàn)得計(jì)算公式： 公式2K為安全系數(shù)，取1.3 =400Mpa,為彎曲材料的抗拉強(qiáng)度t為彎曲件的厚度，t=0.8mmB為彎曲件的寬度，B=20mmr為內(nèi)圓彎曲半徑（等于凸模圓角半徑），r=2mm將數(shù)據(jù)代入式公式1，計(jì)算，可得：FZ2=1664N將數(shù)據(jù)代入式公式2，計(jì)算，可得FZ1=2925.7N最終彎曲力取最大值：FZ=2925.7N對(duì)設(shè)置頂件裝置的彎曲模，其頂件力一般取FD

8、=（0.3-0.8）FZ FD=1462.9N整個(gè)工藝過程所需的彎曲力：F總= FZ+ FD =2925.7N+1462.9N =4388.6N2.2.2初選沖壓設(shè)備確定壓力機(jī)的額定壓力不僅要考慮能完成彎曲加工，而且要注意防止壓力機(jī)過載。由于前述計(jì)算所得的彎曲力均為彎曲過程中可能出現(xiàn)的最大彎曲力數(shù)值，即短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的峰值，如果壓力機(jī)的額定壓力等于或略大于該計(jì)算值，并不能保證在整個(gè)彎曲過程中壓力機(jī)不過載。因此，在確定壓力機(jī)的壓力時(shí)，應(yīng)預(yù)留出較大的安全范圍。自由彎曲時(shí)，有上述計(jì)算可知，總的沖壓工藝壓力F總為： F總= 4388.6N一般情況下，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓總工藝力的1.3倍，可

9、以取壓力機(jī)的壓力位 F壓機(jī)1.3 F總代入數(shù)據(jù)得： F壓機(jī)5705.1N查文獻(xiàn)（1）表9-9，初選壓力機(jī)J23-16，其主要技術(shù)參數(shù)為： 公稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm 滑塊行程次數(shù)：120/min 最大閉合高度：220mm閉合高度調(diào)節(jié)量：45mm工作臺(tái)尺寸：模柄孔尺寸：床身最大傾角：2.3材料利用率及彎曲回彈值的計(jì)算該制件屬于復(fù)合彎曲模，其材料利用率達(dá)到100%。由于相對(duì)彎曲半徑r=2.0mm，屬于極小變形程度，圓角回彈值小，不必計(jì)算，且制件精度要求不高，制件卸載后可以符合精度要求。3.模具工作零件設(shè)計(jì) 3.1 彎曲模具工作零件尺寸的計(jì)算 3.1.1凸模與凹模的圓角半徑 1、凸模圓

10、角半徑彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t較小時(shí)，凸模角半徑r p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(duì)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(dá)到要求的圓角半徑。當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t較大且精度要求較高時(shí)凸模圓角半徑應(yīng)根據(jù)回彈值進(jìn)行修正。由于該制件的相對(duì)彎曲半徑r/t較小，故凸模圓角半徑r p可取彎曲件的內(nèi)彎曲半徑r=2.0mm。2 、凹模圓角半徑凹模圓角半徑rd的大小直接影響坯料的彎曲成形。凹模的圓角半徑rd不能過小，否則彎曲時(shí)坯料拉人凹模的阻力大，厚度易拉薄，擦傷工件表面。rd太大，會(huì)影響毛坯定位的準(zhǔn)確性。rd的值通常按材料厚度t來選取。查

11、文獻(xiàn)（1）表3-14t=0.8mm時(shí)，rd=3mm3.1.2凹模深度 凹模的工件深度將決定板料的進(jìn)模深度，對(duì)于常見的彎曲件，彎曲時(shí)不需全部直邊進(jìn)入凹模內(nèi)。只有當(dāng)直邊長(zhǎng)度較小且尺寸精度要求高時(shí)，才能直邊全部進(jìn)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(jī)的工作進(jìn)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(jī)械壓力機(jī)上進(jìn)行加工，最大彎曲力提前出現(xiàn)，對(duì)壓力機(jī)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)。初選凹模深度40mm3.1.3彎曲模凸模和凹模的間隙彎曲四角形時(shí)，必須選擇適當(dāng)?shù)耐?、凹模間隙。間隙過大則回彈量大，工件的形狀和尺寸誤差增

12、大。間隙過小，使彎曲力增大，直邊壁厚變薄，增大摩擦，容易擦傷工件表面，加速凹模的磨損，降低凹模的使用壽命。同時(shí)考慮到下列因素的影響：彎曲件寬度較大時(shí)，受模具制造和裝配誤差的影響，將加大間隙的不均勻程度，因此間隙應(yīng)取大些。寬度較小時(shí)間隙值可以取小些，硬材料則應(yīng)取大些，彎曲件相對(duì)彎曲半徑r/t較小時(shí)可以取大些。此外還應(yīng)考慮彎曲尺寸精度和板料厚度偏差的影響。綜上所述，查閱文獻(xiàn)，對(duì)于尺寸精度要求一般的彎曲件，板料為黑色金屬時(shí)，單邊間隙可按下式計(jì)算： =（n+1）t 式中 為彎曲凹、凸模的單面間隙，mm； t為材料厚度的基本尺寸（或中間尺寸），mm； n為間隙系數(shù)。查閱文獻(xiàn)，取間隙系數(shù)n=0.04將各個(gè)

13、數(shù)據(jù)代入式（3-1）中，得： =0.832mm3.2模具工作零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模具工作零件結(jié)構(gòu)的確定即彎曲模凸、凹模工作尺寸的確定。由于本次設(shè)計(jì)的彎曲模具采用的復(fù)合模具，其中要確定的主要尺寸有凸凹模的尺寸，活動(dòng)凸模的尺寸，凹模的尺寸。分析模具的沖壓過程，現(xiàn)在從模具的第一步?jīng)_壓開始計(jì)算凹凸模的尺寸 上圖為第一道工序的彎曲過程，在此道工序中需要完成彎邊H=11mm的U形彎曲件，通過此道工序確定凹凸模的最大尺寸為63.5mm。由于凹凸模的最大尺寸為63.5mm，由此來計(jì)算出凹模的橫向尺寸。=65.5在復(fù)合模的第二道工序中，為了防止零件彎曲過程碰到凹模內(nèi)壁，凹模內(nèi)壁尺寸單邊間隙應(yīng)該大于或者等于11mm即凹

14、模內(nèi)壁的最大尺寸為87.5mm上圖為活動(dòng)凸模的尺寸示意圖其中活動(dòng)凸模的尺寸根據(jù)凹凸模的尺寸進(jìn)行計(jì)算 =39.94mm 對(duì)于活動(dòng)凸模下面的厚度取8mm，提高其工作的耐久性，防止在受壓的情況下產(chǎn)生的變形。 活動(dòng)凸模的最大尺寸應(yīng)該與凹模的最大尺寸保持一致，保證活動(dòng)凸模在凹模里面工作位置的穩(wěn)定性，同時(shí)提高其定位。 4. 模具其他零件的設(shè)計(jì)凸模的固定方法凸模采用臺(tái)階式凸模, 凸模固定板采用階梯式固定配合墊板，凸模在上模的正確固定應(yīng)該是既保證凹模工作可靠良好的穩(wěn)定性，還要使凸模在更換或修理時(shí)，拆裝方便，在此基礎(chǔ)上，盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該凸模的固定方法選用固定板固定凸模，由于凸模的端部呈方形，必須保證其不能轉(zhuǎn)動(dòng)

15、，否則將影響制件的尺寸和精度，故在固定板固定的基礎(chǔ)上加止轉(zhuǎn)銷防止凸模轉(zhuǎn)動(dòng)。定位裝置的設(shè)計(jì)彎曲該四角形制件時(shí)，采用定位板法定位制件的平動(dòng)。由于該制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形呈方形，可采用在右側(cè)加一略高于凹模一個(gè)板厚的側(cè)板進(jìn)行定位，防止制件在沖壓彎曲過程中的轉(zhuǎn)動(dòng)而影響制件尺寸和精度。同時(shí)，該側(cè)板可以起到導(dǎo)料的作用。彎曲L形制件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的側(cè)向力，而側(cè)板則可以平衡一定的側(cè)向力，保證凸、凹模的間隙和制件的精度要求。凸模固定板查閱文獻(xiàn)，凸模固定板的外形尺寸與凹模周界相同，厚度為凹模厚度的0.60.8倍，則凸模固定板厚度為： H=（0.60.8）H0 =1824mm取凸模固定板厚度為20mm，按H7加工精度。模

16、架的選擇為了保證彎曲零件的精度和高穩(wěn)定的質(zhì)量，采用模架導(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(zhǎng)模具的使用壽命，使彎曲件的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，使模具的安裝比較容易。 模架的類型選用后側(cè)導(dǎo)柱模架查閱文獻(xiàn)（1）表9-46選用的模架主要技術(shù)參數(shù)為： 凹模周界：L=160mm B=100mm 閉合高度：最小 190mm 最大 225mm 上模座： 160mmX100mmX40mm 下模座： 160mmX100mmX50mm 導(dǎo)柱： 25mmX180mm 導(dǎo)套： 25mmX90mmX38mm緊固件及其它零件的選用1. 螺釘和銷釘?shù)倪x擇（國家標(biāo)準(zhǔn)）1） 上模座、墊板、凸模固定板采用

17、螺釘與銷釘固定，規(guī)格分別為：螺釘 2個(gè)M10x45 參照GB/T70012000銷釘 2個(gè)A6 x45 參照GB/T11920002） 下模座、凹模，采用螺釘與銷釘固定，規(guī)格分別為：螺釘 4個(gè)M10x50 參照GB/T70012000 銷釘 2個(gè)A6 x90 參照GB/T1192000模柄的選擇中、小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機(jī)上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對(duì)它的基本要求是：一要壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。查閱文獻(xiàn)，采用壓入式模柄，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并加銷釘以防轉(zhuǎn)動(dòng)。這種模柄可以較好的保證軸線與上模座的垂直度，適用于各

18、種中、小型沖壓模，生產(chǎn)中最常見。模柄的直徑根據(jù)所選用壓力機(jī)的模柄孔徑確定。墊板的確定上模墊板的厚度取12mm ，其尺寸：160X60X12mm下模墊板的厚度取18mm ，其尺寸：160X100X18mm 5. 設(shè)計(jì)心得體會(huì)本次設(shè)計(jì)為課程設(shè)計(jì)，各項(xiàng)要求均比較嚴(yán)格，為了能更加好的完成設(shè)計(jì)任務(wù)，我從圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的冷沖模設(shè)計(jì)資料。這為我在后來設(shè)計(jì)階段省下了不注寶貴的時(shí)間表。除了對(duì)知識(shí)的查閱，我還翻出了大學(xué)三年來所學(xué)的重點(diǎn)專業(yè)知識(shí)，重新系統(tǒng)的去學(xué)習(xí)和撐握，為設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。盡管做了很好的準(zhǔn)備，但在設(shè)計(jì)過程中卻暴露了基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)。對(duì)許多專業(yè)知識(shí)還不能自如的運(yùn)用，對(duì)許多概念上的知識(shí)、專業(yè)術(shù)語含糊不清，做不到深刻理解。模具設(shè)計(jì)中許多問題的解決都是通過從實(shí)踐所得的數(shù)據(jù)來確定、并適當(dāng)?shù)淖龀鲞x擇，如：沖壓間隙的確定等。本次設(shè)計(jì)的工作量相對(duì)于課程設(shè)計(jì)大了很多，特別對(duì)圖線的要求。繪圖成了快速完成設(shè)計(jì)的最大障礙，繪圖軟件主要用CAD。這是我們大一所學(xué)的知識(shí)，因?yàn)榄h(huán)境等因素的制約，想提高繪圖技巧是我必須要完成的任務(wù)。在這次設(shè)計(jì)中，我受益匪淺！首先，它讓我知道了什么叫一絲不茍，為什么要一絲不茍。在一次次的計(jì)