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1、U形彎曲件模具設(shè)計(jì)
一、零件工藝性分析
工件圖如下圖所示彎曲件:
材料A3扁鋼,料厚6mm。其工藝性分析內(nèi)容如下:
1.材料分析
A3鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的彎曲成形性能,其又俗稱Q235-A鋼。
2.結(jié)構(gòu)分析
1)零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,左右對(duì)稱,對(duì)彎曲成形較為有利??刹榈么瞬牧纤试S的最小彎曲半徑r min=0.5t=3mm,而零件彎曲半徑r=5mm>3mm,故不會(huì)彎裂。
2)另外,由圖可知彎邊高度H為31mm,H>2t,故也滿足工藝要求。
3)同時(shí),由于t=6mm,故要求S≥1.5t+r,S=27-13/2-6=14.5mm,1.5t+r=14mm,所
2、以S>1.5t+r,滿足工藝要求。
零件上的孔位于彎曲變形區(qū)之外,所以彎曲時(shí)孔不會(huì)變形,可以先沖孔后彎曲。計(jì)算零件相對(duì)彎曲半徑r/t=0.83<5,卸載后彎曲件圓角半徑的變化可以不予考慮,而彎曲中心角發(fā)生了變化,采用校正彎曲來(lái)控制角度回彈。
3.精度分析
零件上只有1個(gè)尺寸有公差要求,由公差表查得其公差要求屬于IT14,其余未注公差尺寸也均按IT14選取,所以普通彎曲和沖裁即可滿足零件的精度要求。
4.結(jié)論:由以上分析可知,該零件沖壓工藝性良好,由于工件材料上孔已經(jīng)沖裁好,故只需要彎曲。
二、工藝方案的確定
由于工件上的孔已經(jīng)經(jīng)過沖裁形成,本U型彎曲件可以一次彎曲成形,
3、同時(shí)該工件左右對(duì)稱,所以只需進(jìn)行一次彎曲工藝。
三、彎曲工藝計(jì)算
(1)毛坯尺寸計(jì)算
對(duì)于有圓角半徑的彎曲件,由于變薄不嚴(yán)重,按中性層展開的原理,坯料總長(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和,可查得中性層位移系數(shù)x=0.305,中性層位置計(jì)算公式:ρ= r+kt=0.83mm由手冊(cè)小R雙指教展開補(bǔ)償值S1,S2, S3來(lái)計(jì)算展開長(zhǎng)度得:
L=42+18+42+(—20.98)=93.02mm。
(2)彎曲力計(jì)算
彎曲力是設(shè)計(jì)彎曲模和選擇壓力機(jī)的重要依據(jù)。該零件是校正彎曲,校正彎曲時(shí)的彎曲力F校=qA=3045100Mpa=135kN=13.5tf。 壓料力取自由
4、彎曲力的0.3~0.8倍,所以為了取得壓料力,先計(jì)算自由彎曲力=,k--安全系數(shù),B—彎曲件材料寬度,t—材料厚度,r—彎曲內(nèi)半徑,--彎曲件材料抗拉強(qiáng)度。=60.31kN=6.031tf。
因?yàn)閴毫狭θ∽杂蓮澢Φ?.3~0.8倍,故=4.825tf,所以總沖壓力=183kN=18.3tf,選用沖床的噸位必須大于總沖壓力。
四、彎曲模設(shè)備的選用
根據(jù)彎曲力的大小選用沖床的噸位必須大于總沖壓力,選取開式雙柱可傾臺(tái)壓力機(jī)JH23—25,其主要技術(shù)參數(shù)如下:
公稱壓力:250kN
滑塊行程:75mm
最大閉合高度:260 mm
閉合高度調(diào)節(jié)量:55mm
滑塊中心線到床身距離:2
5、00mm
工作臺(tái)尺寸:370 mm560mm
工作臺(tái)孔尺寸:φ260mm
模柄孔尺寸:40 mm60mm
五、模具工作零件的計(jì)算
(一)凸模、凹模結(jié)構(gòu)參數(shù)
1、凸模
一般情況下,凸模圓角半徑等于或略小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半r,故可取5mm。
2、凹模
凹模進(jìn)口圓角半徑也不能過小,否則彎矩的力臂減小,毛坯沿凹模圓角滑進(jìn)時(shí)的阻力增大,從而增加彎曲力,并使毛坯表面擦傷。在生產(chǎn)中,可按材料厚度決定凹模圓角半徑,由于t>4mm,故可取=2t=12mm。
(二)U型彎曲模的間隙
U型彎曲模的凸模與凹模之間的單面間隙Z/2,對(duì)彎曲件回彈及表面有影響。間隙小則回彈小,間隙過小時(shí)會(huì)使工
6、件的表面擦傷或厚度變薄。間隙越大,回彈也越大。由手冊(cè)得Z/2=+Ct C為間隙系數(shù)取0.03,對(duì)于工件精度要求較高時(shí),其間隙應(yīng)適當(dāng)縮小,在此取Z/2=t=6mm。
同時(shí)設(shè)Z/2﹣[t]=n,為公稱料厚,為保證合理的回彈,需要采用合理的措施使n值不超過一定的范圍,由B=45mm,S=30mm,t=6mm,查手冊(cè)得n為0~0.03,所以n的范圍是0~0.18mm,如果材料厚度公差超過0.18mm是不允許的。
(三)U型彎曲模工作部分尺寸計(jì)算
1、工件部分尺寸沒有給出精度,可按IT10~I(xiàn)T14級(jí)精度補(bǔ)標(biāo)尺寸公差,其補(bǔ)充標(biāo)注如下圖所示:
2、彎曲凸、凹
7、模工作部分尺寸計(jì)算
由工件圖可知,彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為凸模,則
= mm,= mm。
,可按IT7~I(xiàn)T9級(jí)取值,取凸模為IT7級(jí),凹模為IT8級(jí),并由公差是手冊(cè)查得其公差,為彎曲件公差。
六、回彈確定
彎曲件從模具中取出后,由于彎曲時(shí)存在著彈性變形,結(jié)果使工件的角度和圓角半徑發(fā)生變化,與模具相應(yīng)形狀不一致。在彎曲過程中塑性變形總伴隨有彈性變形,特別是相對(duì)彎曲半徑較大時(shí),內(nèi)、外層進(jìn)入塑性變形狀態(tài),中性層附近的材料仍處在彈性變形狀態(tài),卸載后彎曲件的彎曲半徑和彎曲角度發(fā)生了變化。
當(dāng)彎曲半徑r<5t 時(shí)回彈后彎曲中心角發(fā)生了變化,而彎
8、曲半徑的變化很小,一般不予考慮。由手冊(cè)得:
=-,為回彈后夾角的變化量,由于很小可以忽略不記。
七、沖模零件的設(shè)計(jì)、選擇與計(jì)算
(一)凸模
材料可取Cr12
1、設(shè)計(jì)計(jì)算與校核
d=18.26mm,t=6mm,凸模強(qiáng)度按下式計(jì)算:
= ,t-沖件材料厚度,為6mm d-凸模凸模直徑 為18.26mm -沖件材料的抗剪強(qiáng)度,為320Mpa -凸模刃口接觸應(yīng)力 -凸模平均壓應(yīng)力 -凸模材料許用應(yīng)力,對(duì)于常用鋼材料可取1800~2200Mpa。
經(jīng)計(jì)算得=761Mpa<,故滿足強(qiáng)度要求。
對(duì)于無(wú)導(dǎo)向凸模最大允許長(zhǎng)度=,E-凸模材料彈性模量,對(duì)
9、于活性鋼材料可取E=210000Mpa,經(jīng)計(jì)算得=47.48mm。
凸模強(qiáng)度校核: 即≥8mm,由前面敘述d可知d≥。
為沖壓材料的抗拉強(qiáng)度取450Mpa,為材料的抗拉極限強(qiáng)度取1350N/。
2、 綜合上述結(jié)果并參照設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇:整體式凸模并采用上端開孔,插入圓柱銷以承受卸料,其結(jié)構(gòu)形狀為階梯式矩形凸模。
3、凸模D=20mm,d=20mm,長(zhǎng)度L=85mm,B =72mm,b =70mm詳圖參見凸模零件圖。
(二)凹模
材料可取Cr12
1、凹模壁厚l
凹模壁厚是指凹模刃口與外緣的距離, 沖件料寬為45mm,由手冊(cè)得凹模壁厚至少為為45mm,在
10、此為了工藝性要求選70mm。
2、凹模寬度b
凹模厚度b可根據(jù)沖財(cái)力P選擇,由手冊(cè)可取h為35mm。
3、凹模高度
放置于下模座后的高度,其高度可取54mm。
4、強(qiáng)度校核
1)式中-彎曲應(yīng)力計(jì)算值,-許用彎曲應(yīng)力對(duì)于Cr12,取300~500(N/), H-凹模厚度,ab-下模座長(zhǎng)方孔尺寸為45mm30mm。經(jīng)計(jì)算得=301.29N/故,所以滿足要求。
2) -凹模最小厚度,在此取為400 N/,經(jīng)計(jì)算得=25.17mm,由前面計(jì)算知H為29mm大于25.17mm,故滿足要求。
5、綜上計(jì)算結(jié)果并結(jié)合設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇:采用矩形凹模,由兩部分組成,采
11、用四個(gè)螺釘連接固定在下模座上。詳圖參見零件圖。
(三)彎曲模凸凹模綜合結(jié)構(gòu)尺寸
凹模深度要適當(dāng)。若過小,則工件兩端的自由部分太多,彎曲件回彈大,不平直,影響零件的質(zhì)量;若過大,則消耗模具鋼材,且需較長(zhǎng)的壓力機(jī)行程。如下圖所示:
由L=42mm,t=6mm,可取=5mm,=12mm,h=22mm。
(四)彈頂裝置中彈性元件的計(jì)算
由于該零件在成型過程中需壓料和頂件,所以模具采用彈性頂件裝置,彈性元件選用橡膠,其尺寸計(jì)算如下:
1)確定橡膠墊的自由高度
認(rèn)為自由狀態(tài)時(shí),頂件板與凹模平齊,所以
==30mm
由上兩個(gè)公式取=108mm。
2)確
12、定橡膠墊的橫截面積
查得圓筒形橡膠墊在預(yù)壓量為10%~15%時(shí)的單位壓力為0.5MPa,所以
3)確定橡膠墊的平面尺寸
根據(jù)零件的形狀特點(diǎn),橡膠墊應(yīng)為圓筒形,中間開有圓孔以避讓螺桿。結(jié)合零件的具體尺寸,橡膠墊中間的避讓孔尺寸為φ17mm,則其直徑D為
4)校核橡膠墊的自由高度
==0.96
橡膠墊的高徑比在0.5~1.5之間,所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.85108=92mm。
八、其他零件的選擇與計(jì)算
(一)模柄的選擇
由彎曲件的工藝過程、凸凹模的
13、形狀特征及其相關(guān)尺寸可根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)選用:模柄材料為Q275,選擇槽行模柄,B=20mm,=60mm,d=40mm,高度H=100mm。詳細(xì)形狀及相關(guān)尺寸見零件圖。
(二)下模座的選擇
下模座材料選用HT200,結(jié)合設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇,下模座的基本尺寸F=50mm,H=45mm,=290mm,=150mm,h=54mm,L=100mm,其相關(guān)尺寸及結(jié)構(gòu)型式參見其零件圖。
(三)定位板的選擇
由設(shè)計(jì)手冊(cè)及模具總體結(jié)構(gòu)工藝可選擇矩形定位板,其基本尺寸LBH為140mm63mm6mm,其中L為定位板長(zhǎng)度,B為定位板寬度,H為定位板厚度。
(四)幾個(gè)重要螺釘及銷釘?shù)倪x擇
1、頂料螺釘
14、的選擇
由前述模具相關(guān)零件的設(shè)計(jì)選擇,可選用標(biāo)準(zhǔn)卸料螺釘,其相關(guān)尺寸見設(shè)計(jì)手冊(cè),可選用M10,個(gè)數(shù)2個(gè)。
2、連接彈頂裝置中的螺桿選擇
由前述部分可以選擇M10,個(gè)數(shù)1個(gè)。
3、螺桿配合的螺母選擇
由配合關(guān)系可以選擇M10,個(gè)數(shù)1個(gè)。
4、連接定位板與下模座的螺釘選擇
由下模座相關(guān)要求可選擇M10,個(gè)數(shù)4個(gè)。
5、連接下模座與凹模的螺釘
根據(jù)相關(guān)下模座的相關(guān)工藝性要求,可選用M12,個(gè)數(shù)4個(gè)。
6、連接定位板與下模座圓柱銷釘選擇
在此選用M8,個(gè)數(shù)4個(gè)。
7、連接凸模與模柄的圓柱銷釘選擇
選用M10,個(gè)數(shù)2個(gè)。
15、
九、設(shè)計(jì)總結(jié)
通過十幾天的辛苦奮斗,終于完成了這次的課程設(shè)計(jì)。通過這次課程設(shè)計(jì),把先修課程(機(jī)械制圖,機(jī)械制造,機(jī)械設(shè)計(jì),冷沖壓與塑料成型機(jī)械,模具工藝學(xué),模具材料與熱處理,冷沖壓模具設(shè)計(jì)資料與指導(dǎo),冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì))中所學(xué)到的理論知識(shí)在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中綜合地加以運(yùn)用。使這些知識(shí)得到鞏固發(fā)展,初步培養(yǎng)了我冷沖壓模具設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作打下良好基礎(chǔ),樹立正確的設(shè)計(jì)思路。
在這短短的十幾天里,從白紙到完成模具總裝圖,零件圖,設(shè)計(jì)說(shuō)明書。學(xué)到很多原本學(xué)到的但不是很懂的知識(shí),了解了一些設(shè)計(jì)的原理和過程。例如,沖裁模具設(shè)計(jì)一般步驟:
(1)沖裁件工藝性分析;
(2)確定沖裁工藝方案;
16、
(3)選擇模具的結(jié)構(gòu)形式;
(4)進(jìn)行必要的工藝計(jì)算;
(5)選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸;
(6)選擇壓力機(jī)的型號(hào)或驗(yàn)算已選的壓力機(jī);
(7)繪制模具總裝圖及零件圖;
還有更多的知識(shí),在這里不做過多的敘述。雖然在這次設(shè)計(jì)過程中遇到很多問題與麻煩,但通過輔導(dǎo)老師的耐心教導(dǎo)和幫助,克服了這些困難。在此,我向一直關(guān)心支持我的各位輔導(dǎo)老師道一聲:謝謝!
在這次設(shè)計(jì)中,我總結(jié)了:要學(xué)會(huì)親自去嘗試,不要害怕失敗。失敗也是一份財(cái)富,經(jīng)歷也是一份擁有。
此外,這次設(shè)計(jì)過程中還有許多不如意和不完善的地方,通過這次的經(jīng)歷,希望以后會(huì)越做越好!
十、參考文獻(xiàn)
1、《模具設(shè)計(jì)與
17、制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》 馮炳堯,韓泰榮,蔣文森編。上??茖W(xué)技術(shù)出版社出版。
2、《幾何量公差與檢測(cè)》 甘用立主編。上??茖W(xué)技術(shù)出版社出版。
3、《沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)》 李奇涵主編??茖W(xué)出版社出版。
4、《機(jī)械工程圖學(xué)》 侯洪生主編??茖W(xué)出版社出版。
5、《AutoCAD2006工程繪圖教程》 曾令宜主編。高等教育出版社出版。
6、《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 杜東福主編。湖南科學(xué)技術(shù)出版社出版。
7、《現(xiàn)代冷沖模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)例》 歐陽(yáng)波儀主編?;瘜W(xué)工業(yè)出版社出版。
8、《塑性成形工藝及設(shè)備》 夏巨嵁主編。機(jī)械工業(yè)出版社出版。
9、《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 成虹主編。電子科技大學(xué)出版社出版。
10、《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》 陳錫棟,周小玉主編。機(jī)械工業(yè)出版社出版。
11、《沖模技術(shù)》 涂光祺主編。機(jī)械工業(yè)出版社出版。
12、《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 徐政坤主編?;瘜W(xué)工業(yè)出版社出版。
13、《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 張鈞主編。西北工業(yè)大學(xué)出版社出版。
14、《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 姜魁華主編。機(jī)械工業(yè)出版社出版。