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文檔簡(jiǎn)介

1、一、 零件設(shè)計(jì)任務(wù)零件簡(jiǎn)圖材料:Q235材料厚度:6mm(一)材料分析Q235是一種普通碳素。Q代表的是這種材質(zhì)的屈服度,后面的235,就是指這種材質(zhì)的屈服值,在235MP左右。并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中,綜合性能較好,強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合,用途最廣泛。(二)、工件結(jié)構(gòu)形狀彎曲是將金屬板料毛坯、型材、棒材或管材等按照設(shè)計(jì)要求的曲率或角度成形為所需形狀零件的沖壓工序。彎曲工序在生產(chǎn)中應(yīng)用相當(dāng)普遍。零件的種類(lèi)很多,如汽車(chē)上很多履蓋件,小汽車(chē)的柜架構(gòu)件,摩托車(chē)上把柄,腳支架,單車(chē)上的支架構(gòu)件,把柄,門(mén)扣,鐵夾等。(三)、彎曲的基本原理以V形板料彎曲件的彎曲變

2、形為例進(jìn)行說(shuō)明。其過(guò)程為:1、凸模運(yùn)動(dòng)接觸板料(毛坯)由于凸,凹模不同的接觸點(diǎn)力作用而產(chǎn)生彎短矩,在彎矩作用下發(fā)生彈性變形,產(chǎn)生彎曲。2、隨著凸模繼續(xù)下行,毛坯與凹模表面逐漸靠近接觸,使彎曲半徑及彎曲力臂均隨之減少,毛坯與凹模接觸點(diǎn)由凹模兩肩移到凹模兩斜面上。(塑變開(kāi)始階段)。 3、隨著凸模的繼續(xù)下行,毛坯兩端接觸凸模斜面開(kāi)始彎曲。(回彎曲階段)。4、壓平階段,隨著凸凹模間的間隙不斷變小,板料在凸凹模間被壓平。5、校正階段,當(dāng)行程終了,對(duì)板料進(jìn)行校正,使其圓角直邊與凸模全部貼合而成所需形狀。(四)、彎曲件的質(zhì)量分析1、彎曲件的彎裂彎曲件變形區(qū)外邊是拉伸區(qū),當(dāng)此區(qū)的拉應(yīng)力超出材料的應(yīng)力極限時(shí)(強(qiáng)

3、度極限)就產(chǎn)生裂紋。彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t越小,則變形越大,越易拉裂。2、彎曲件的滑移由于毛坯與模具之間磨擦的存在,當(dāng)磨擦力不平衡時(shí)造成毛坯的移位,稱(chēng)作滑移,使彎曲件的尺寸達(dá)不到要求:1) 產(chǎn)生滑移的原因:由于兩邊磨擦力不等。工作不對(duì)稱(chēng),毛坯兩邊與凹模接觸面不相等;凹模兩邊的邊緣圓角半徑不相等,半徑小,磨擦力更大;兩邊折彎的個(gè)數(shù)不一樣;V形彎曲中凹模不是中心對(duì)稱(chēng),角度小的一邊正壓力大,磨擦大; 凹模兩邊的間隙和潤(rùn)滑情況不一樣。2) 防止滑移的措施盡可能采用對(duì)稱(chēng)凹模,邊緣圓角相等,間隙均勻;采用彈性頂件裝置的模具結(jié)構(gòu);采用定位銷(xiāo)的模具結(jié)構(gòu)。(四)、彎曲件的工藝性1、最小彎曲半徑:在保證外層纖

4、維不發(fā)生破壞的條件下,所能彎曲零件內(nèi)表面的最小圓角半徑,稱(chēng)作彎曲件的最小彎曲半徑,表示彎曲時(shí)的成形極限。最小彎曲半徑的影響因素:材料的力學(xué)性能;彎曲線的方向:由于板料的扎制造成板料性能和各項(xiàng)異性,扎制方向塑性較好,使彎曲的切向變形方向與扎制方向一致;板料寬度:寬度加大,最小彎曲半徑增大;板料的表面質(zhì)量;彎曲角;板料的厚度。2、彎曲件直邊高度彎曲件的彎曲邊高度不宜太小,h>R+2t,如彎曲邊高度太小,則難以形成足夠的彎矩。(五)、最小相對(duì)彎曲半徑 而彎曲件的相對(duì)彎曲半徑為 :,所以 在彎曲工藝時(shí)不必采取特殊工藝措施。五、設(shè)計(jì)方案的確定(一)、彎曲件工藝分析該彎曲件名為壓塊,形狀對(duì)稱(chēng),尺寸無(wú)

5、精度要求,材料是Q235A,普通碳素鋼。采用復(fù)合模沖壓成形,其需要經(jīng)過(guò)三道工序完成:落料、沖中間孔、復(fù)合彎曲、沖兩側(cè)孔。落料工序已經(jīng)在上道工序中沖制完成。本模具是完成1個(gè)U形和2個(gè)V形彎曲的沖壓工藝,彎曲角都是90°。(二)、彎曲件坯料展開(kāi)尺寸的計(jì)算(補(bǔ)充圖紙)1、中性層的確定由于中性層的長(zhǎng)度在彎曲變形前后不變,其長(zhǎng)度就是彎曲件坯料展開(kāi)尺寸的長(zhǎng)度。而欲求中性層長(zhǎng)度就必須找到其位置,用曲率半徑表示。中性層位置與板料厚度t、彎曲半徑r、變薄系數(shù)等因素有關(guān),在實(shí)際生產(chǎn)中為了使用方便,通常采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定中性層的位置: 式中:中性層半徑;r彎曲件內(nèi)彎半徑;x為中性層位移系數(shù),其值件下

6、表:表-2r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.5345678x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5從彎曲件圖可以看到:圓角半徑都為r=2mm,板料厚度t=2mm,查表-2得x=0.32,則中性層半徑為:=5+0.32*6=6.92mm2、毛坯展開(kāi)尺寸的計(jì)算由于圓角半徑r>0.5t,所以毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度等于彎曲件直線部分長(zhǎng)度與彎曲部分中性層展開(kāi)長(zhǎng)度的總和,即。彎曲件有5段直線部分和4段彎曲部分,因此L=2*31+8+/2(5+

7、0.32*6)*2=91.8(三)、彎曲力的計(jì)算與壓力機(jī)的選用1、彎曲力的計(jì)算彎曲力是指彎曲件在完成預(yù)定彎曲時(shí)所需要的壓力機(jī)施加的壓力,是設(shè)計(jì)沖壓工藝過(guò)程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機(jī)械性能、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān),理論分析方法很難精確計(jì)算,在實(shí)際生產(chǎn)中常按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。1)自由彎曲時(shí)的彎曲力公式U形彎曲件: 式中: ;B彎曲件的寬度;t彎曲件厚度;r內(nèi)圓彎曲半徑;彎曲材料的抗拉強(qiáng)度;K安全系數(shù),一般取1.3 2、壓力機(jī)的選用壓力機(jī)的選取總原則:壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于彎曲時(shí)的所有工藝力之和。由于本模具采用自由彎曲和校正彎曲,所以壓力機(jī)的公稱(chēng)

8、壓力必須大于自由彎曲力與校正彎曲力之和,即。壓力機(jī)選用還決定于壓力機(jī)的調(diào)整與板料厚度誤差的大小。由上述可知,該彎曲件彎曲所需的壓力是72230N,查取模具設(shè)計(jì)手冊(cè),可選取具有以下規(guī)格的壓力機(jī),具體如下:公稱(chēng)壓力滑塊行程行程次數(shù)最大閉合高度閉合高度調(diào)節(jié)量工作臺(tái)尺寸模柄孔尺寸100KN60mm135次/min50mm前后240mm,左右360mm直徑30mm,深度50mm(四)、彎曲模工作部分尺寸設(shè)計(jì)1、凸模圓角半徑當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t較小時(shí),取凸模圓角半徑等于或略小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r,但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑rmin。由前面所述,該工件的相對(duì)彎曲半徑等于最小相對(duì)彎曲半徑,那

9、么,凸模的圓角半徑應(yīng)等于工件內(nèi)側(cè)圓角半徑,即r=5mm2、凹模圓角半徑凹模圓角半徑的大小不會(huì)直接影響到彎曲件的圓角半徑,但是過(guò)小的凹模圓角半徑會(huì)使彎矩的彎曲力臂減小,毛坯如凹模困難,會(huì)擦傷毛坯表面。另外,凹模兩側(cè)的圓角半徑必須相等,否則會(huì)引起板料偏移。在實(shí)際生產(chǎn)中通常根據(jù)材料厚度選取凹模圓角半徑:當(dāng) ; ; 。所以Ra=12mm3、凹模深度凹模深度要適當(dāng),若過(guò)小則彎曲件兩端自由部分太長(zhǎng),工作回彈大,不平直;若深度過(guò)大則凹模過(guò)高,浪費(fèi)模具材料并需要較大的壓力機(jī)工作行程。對(duì)于U型彎曲件,如果彎曲件直邊較長(zhǎng),凹模深度可以小于工件高度,凹模深度l0值見(jiàn)下表:表-4 彎曲U型件的凹模深度l0(mm)但由

10、于本模具原理如下圖形式:凹模的具體尺寸見(jiàn)凹模零件圖。4、凸、凹模的間隙V形件彎曲時(shí),凸、凹模的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來(lái)控制的。但在模具設(shè)計(jì)中,必須考慮到要使模具閉合時(shí),模具的工作部分與工件能緊密貼合,以保證彎曲質(zhì)量。U形件彎曲時(shí)必須合理確定凸、凹模之間的間隙,間隙過(guò)大則回彈大,工件的形狀和尺寸誤差增大。間隙過(guò)小會(huì)加大彎曲力,使工件厚度減薄,增加摩擦,擦傷工件并降低模具的壽命。U形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計(jì)算:;式中:Z/2凸、凹模的單面間隙;t板料厚度的基本尺寸;板料厚度的正偏差;C根據(jù)彎曲件的高度和寬度而決定的間隙系數(shù),其值按表4-16選取。表-5 間隙系數(shù)C值(單位mm)當(dāng)

11、工件精度要求較高時(shí),間隙值應(yīng)適當(dāng)減小,可以取Z/2=t。查有關(guān)資料板料厚度的負(fù)偏差為 =0.12mm由公式可得:/2=t+kt=6+ 0+0.06×6=6.365、U形彎曲處的凸、凹模工作部分尺寸及公差凸、凹模工作部分尺寸主要是指彎曲件的凸、凹模的橫向尺寸。當(dāng)工件標(biāo)注外形尺寸時(shí),應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件,間隙取在凸模上;當(dāng)工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí),應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件,間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差應(yīng)根據(jù)工件尺寸、公差、回彈情況以及模具的磨損規(guī)律而定。1)彎曲件標(biāo)注外形尺寸凹模尺寸為 凸模尺寸為 (或凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制,保重單面間隙Z/2)2) 彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸凸模尺寸為 凹模尺寸為

12、 (或凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制,保重單面間隙Z/2)式中:LU形彎曲件基本尺寸,mm;、凸、凹模工作部分尺寸,mm;彎曲件公差,mm;、凸、凹模制造公差,選用IT7IT9級(jí)精度,mm;Z/2凸、凹模單面間隙。由彎曲件圖可以看出彎曲件標(biāo)注外形尺寸,且彎曲件未標(biāo)注尺寸公差,則按未按公差I(lǐng)T14級(jí)來(lái)處理,查表得彎曲件公差=0.43mm,凹模制造公差,選用IT8級(jí)精度=0.033mm,凸模制造公差,選用IT7級(jí)精度=0.018mm。凹模尺寸為凸模尺寸為由于頂件板與凹模的配合為:0.10.5mm(單邊),所以頂件板尺寸為6、模具零件材料的選取模具材料的選取一般原則為:要有足夠的使用性能;良好的工藝性好

13、的淬透性、耐回火性高、熱處理變形??;合理的經(jīng)濟(jì)性能。應(yīng)考慮到的因素:模具的工作條件受力狀態(tài)、工作溫度、腐蝕等;模具工作性質(zhì)及其加工手段;模具熱處理要求等。1)凸、凹模的常用材料及熱處理要求表-6沖件情況選用材料熱處理硬度HRC一般彎曲的凸模、凹模及鑲塊T8A、T10A淬火56-60要求高度耐磨的凸模、凹模及鑲塊CrWMn淬火60-64形狀復(fù)雜的凸模、凹模及鑲塊Cr12淬火生產(chǎn)量大的的凸模、凹模及鑲塊Cr12MoV淬火選取T10A為凸、凹模的材料。7、模具零件形式的選取1)模架的選取初步選取滑動(dòng)導(dǎo)向模架中的后側(cè)導(dǎo)柱模架,其特點(diǎn)是導(dǎo)向裝置在后側(cè),橫向、縱向送料比較方便,但由于偏心載荷的作用將加劇導(dǎo)

14、向裝置和凸、凹模之間的磨損,從而影響了模具壽命,一般用于較小的沖模。見(jiàn)下圖具體尺寸如下:表-8選取凹模邊界L=200mm,B=100mm,閉合高度h=160190mm,上模座200*100*35,下模座200*100*40,導(dǎo)柱25*150,采用B型普通導(dǎo)柱,導(dǎo)套25*85*33,采用A型普通導(dǎo)套。導(dǎo)套(導(dǎo)柱)與上、下模座采用H7/r6配合精度。2)模柄的選擇模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常見(jiàn)的模柄形式有壓入式模柄、旋入式模柄、凸緣模柄、浮動(dòng)式模柄、槽型模柄、通用模柄、推入式模柄。壓入式模柄能保證較高的同軸度和垂直度,適用于中小型模具,故在此選用壓入式模柄。4)螺釘、銷(xiāo)釘?shù)倪x取

15、螺釘用于固定模具零件,一般選用內(nèi)六角螺釘;銷(xiāo)釘起定位作用,常用圓柱銷(xiāo)釘。它們的選取應(yīng)根據(jù)沖壓力大小、凹模厚度等確定。下面是螺釘規(guī)格:表-9凹模厚度13>1319>1925>2532>35螺釘規(guī)格M4、M5M5、M6M6、M8M8、M10M10、M12七、模具的工作原理及生產(chǎn)注意事項(xiàng)(一)、工作原理模具由上模座、凸模、凸模固定板、凸模墊板、銷(xiāo)釘、螺釘、凹模、凹模墊板、頂件塊、推桿、下模座、緊固螺釘?shù)冉M成。模具的工作過(guò)程:開(kāi)啟模具后,將板料放在凹模上,通過(guò)定位銷(xiāo)可靠定位,并通過(guò)頂上定位銷(xiāo)與板件上的中間孔配合固定,防止在彎曲時(shí)板件移動(dòng),凸模下行完成彎曲工藝。當(dāng)行程終了時(shí),凸模

16、回程,頂料件將彎曲件頂出,完成一個(gè)工作流程。(二)、生產(chǎn)注意事項(xiàng)1、模具的安裝和搬運(yùn)沖模的使用壽命、工作安全和沖件質(zhì)量等與沖模的正確安裝有著極大的關(guān)系。1)沖模應(yīng)正確安裝在壓力機(jī)上,使模具上下部分不發(fā)生偏斜和位移,這樣可以保證模具有較高的準(zhǔn)確性,避免產(chǎn)生廢品。而且可保證模具壽命。2)模具安裝時(shí),將帶有導(dǎo)向的模具,上下應(yīng)同時(shí)搬到工作臺(tái)面上。由于大型模具在工作臺(tái)面上不便移動(dòng),應(yīng)按材料的送料方向、產(chǎn)品的取出方式、氣墊頂桿孔的位置在此處鍵入公式。等盡量準(zhǔn)確定位。先固定上模,然后根據(jù)上模的位置固定下模。3)固定上模的方法有壓板壓緊、螺釘緊固、燕尾槽配合和模柄固定等。對(duì)中小型模具,最常用的方法是模柄固定。

17、模柄裝入曲柄壓力機(jī)模柄孔后,采用模柄夾持器來(lái)固定。夾緊模柄時(shí),旋緊夾持器上兩螺母,再用方頭螺釘頂緊模柄。4)凡大型模具用模柄固定時(shí),為增強(qiáng)固定的可靠性,制成帶固定斜面的模柄把用固定螺釘緊固,或模具的上模座用吊掛螺絲安裝。5)當(dāng)模柄外形尺寸大小模柄孔尺寸時(shí),禁止用隨意能夠得到的鐵塊、鐵片等雜物作為襯墊,必須采用專(zhuān)門(mén)的開(kāi)口襯套或?qū)﹂_(kāi)襯套。6)固定下模的方法主要有螺釘固定和壓板固定。螺釘固定準(zhǔn)確可靠,但增加了沖模制造工時(shí),且裝拆沖模也不方便,適用于大、中型沖模。特別注意的是在安裝下模座時(shí),不要將廢料孔堵住。7)在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中,由于壓力機(jī)的振動(dòng),可能引起固定沖模的堅(jiān)固零件松動(dòng),操作者必須隨時(shí)注意和檢

18、查各緊固零件的工作情況。8)對(duì)于笨重的沖模,為了便于安裝和搬運(yùn),應(yīng)設(shè)置起重吊鉤,通常采用螺栓吊鉤或焊接吊鉤等.2、模具的使用注意事項(xiàng)1)、使用模具前,應(yīng)檢查模具是否完好,所用的模具名稱(chēng)、編號(hào)和基本結(jié)構(gòu)是否與工藝規(guī)程一致。有導(dǎo)向裝置的模具,檢查其潤(rùn)滑是否良好。并清除模具表面油污、贓物。2)、沖壓用毛坯表面要潔凈,并均勻涂抹潤(rùn)滑劑。3)、定期檢查壓力機(jī),保證其精度和完好狀態(tài)。4)、定期進(jìn)行維護(hù)性修理。3、壓力機(jī)應(yīng)具有安全保護(hù)裝置壓力機(jī)安全裝置應(yīng)具有下列各項(xiàng)中的某一項(xiàng)功能,以杜絕人身事故的發(fā)生。1)壓力機(jī)滑塊運(yùn)行期間,人體的任一部分不會(huì)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)。2)滑塊下行程時(shí),當(dāng)人體的任一部分進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)之前,滑塊能停止下行程或停于下死點(diǎn)之前。3)滑塊下行程時(shí),能將進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)的人體某一部分推出。4)滑塊下行程時(shí),能將進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)的操作者手臂拉出。5)當(dāng)操作者雙手脫離啟動(dòng)離合器的操縱按鈕(或操縱手柄)

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