踏板的彎曲與脹形模具設計,踏板,彎曲,曲折,模具設計 重慶工學院畢業(yè)論文 踏板的彎曲與脹形 目 錄 摘 要 ……………………………………………………………………………………1 Abstract…………………………………………………………………………………1 1 緒論………………………………………………………………………………………2 2 彎曲脹形件工藝分析……………………………………………………………………4 2.1彎曲件的質(zhì)量分析…………………………………………………………………4 2.1.1彎裂與最小相對彎曲半徑的控制 ………………………………………4 2.1.2 彎曲時的回彈………………………………………………………………4 2.1.3 彎曲時的偏移………………………………………………………………4 2.1.4 彎曲后的翹曲………………………………………………………………4 2.2彎曲件的結構工藝性………………………………………………………………4 2.2.1概述…………………………………………………………………………5 2.2.2最小彎曲半徑和彎曲件的彎邊高度………………………………………5 2.3脹形件結構工藝性…………………………………………………………………6 2.3.1壓加強筋……………………………………………………………………6 3 工藝方案及模具結構形式………………………………………………………………7 3.1 工藝方案……………………………………………………………………………7 3.1.1彎曲件工序安排……………………………………………………………8 3.1.2脹形件工序安排……………………………………………………………8 3.1.3結論…………………………………………………………………………8 3.2 模具結構形式………………………………………………………………………8 3.2.1彎曲模結構形式……………………………………………………………8 3.2.2脹形模結構形式……………………………………………………………9 3.2.3結論…………………………………………………………………………9 4 模具設計計算…………………………………………………………………………10 4.1彎曲件展開尺寸計算……………………………………………………………10 4.1.1中性層位置的確定………………………………………………………10 4.1.2彎曲件展開尺寸的計算…………………………………………………10 4.2彎曲力的計算……………………………………………………………………11 4.2.1自由彎曲的彎曲力………………………………………………………11 4.2.2校正彎曲時的彎曲力……………………………………………………12 4.2.3定件力或壓料力…………………………………………………………12 4.2.4壓力機公稱壓力的確定…………………………………………………12 4.3脹形力的計算……………………………………………………………………14 4.4凹凸模計算………………………………………………………………………14 4.4.1凸模圓角半徑……………………………………………………………14 4.4.2凹模圓角半徑……………………………………………………………15 4.4.3凹模深度…………………………………………………………………15 4.4.4凸凹模間隙………………………………………………………………15 4.4.5 U形件彎曲凸凹模橫向尺寸及公差……………………………………16 4.4.6 U形件彎曲凸凹模表面粗燥度…………………………………………16 5 繪制模具裝配圖與主要零件圖………………………………………………………16 5.1模具裝配圖………………………………………………………………………17 5.2凸模零件圖………………………………………………………………………18 5.3凹模零件圖………………………………………………………………………20 5.4模座零件圖………………………………………………………………………22 5.4定位板零件圖……………………………………………………………………24 5.4模柄零件圖………………………………………………………………………25 6 凹凸模的加工工藝……………………………………………………………………26 6.1彎曲模工作零件的制造…………………………………………………………27 6.2脹形模工作零件的制造…………………………………………………………28 7 總結……………………………………………………………………………………29 8 致謝……………………………………………………………………………………29 9 參考文獻………………………………………………………………………………30 摘 要 此次所做的設計，是對四年所學的綜合利用，用書本的知識來做一套模具提高自己的實踐能力的同時，在設計時對所學的知識能有個全面加深，從而對自己的專業(yè)知識有更深的了解，尤其是在設計時遇到困難時，可以針對自己的不足，有針對性去了解自己不熟的東西，從而達到設計的目的。由于模具的本身設計特點，在設計的方法上采用借鑒和自主創(chuàng)新來進行設計和計算。本設計完整的介紹了踏板彎曲脹形的工藝特性和模具的結構設計及零部件設計，包括尺寸計算和結構設計。 關鍵詞: 模具設計; 踏板; 脹形；彎曲 Abstract The design，is a utilization of our four years study.It apply the knowledge to design a mold, to improve our practical ability; and in the design we can obtain a comprehension and get a deeper understanding of the expertise knowledge. In particular when encountering the difficulties as for the design, you can make up for something that you are not familier with in order to achieve the objective of the design. As the mold has itself features for design, by the design methods, such as viewing corresponding references and independent innovation we can carry out design calculations. This article has comprehensively introduced the process of sheet metal brackets,and the blanking and bending properties of the structural design of mold design and parts, including the size of the calculation and structural design.This designu use two die to blank and bend respectively.Whilt blanking. Key word: Die of design; Sheet metal brackets; Blanking; Bending 1 緒 論 我國考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，而如今，我們生活工作中，所用到的產(chǎn)品，幾乎都離不開模具，所以說，模具是制造業(yè)之母，是永不衰退的行業(yè)?？梢韵胂螅环矫?，隨著二十一世紀世界制造業(yè)向中國轉移，中國成為世界工廠，中國市場上對模具行業(yè)的依賴程度會越來越高；另一方面，隨著我們的生活水平的不斷提高，我們所使用的產(chǎn)品的種類會越來越豐富、更新也會越來越快。這些都會極大地刺激模具行業(yè)的發(fā)展，為模具行業(yè)帶來光明的前景。? 此次所做的設計，一方面是為了用書本的知識來做一套模具，提高自己的實踐能力，另一方面是在設計時對所學的知識能有個全面加深，從而對自己的專業(yè)知識有更深的了解，尤其是在設計時遇到困難時，可以針對自己的不足，有針對性去了解自己不熟的東西，從而達到設計的目的。 薄板托架在生活中的用途很廣泛。由于其結構簡單，制造方便，而且形式多樣化，在生活中幾乎隨處可見。因此，薄板托架的制造與生活息息相關。我們所遇的托架，有大有小，有的結構復雜，有的結構簡單，其設計方法也不盡相同，這里涉及到的薄板托架結構比較簡單。 發(fā)展現(xiàn)狀和前景：沖壓模具成型方法應用在現(xiàn)代工業(yè)的主要部門，如機械、電子、輕工、交通和國防工業(yè)中得到了極其廣泛的應用。例如70%以上的汽車、拖拉機、電機、電器、儀表零件，70%以上的日用五金及耐用消費品零件，都采用沖壓工藝來完成。由此可見，利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進行成批或大批生產(chǎn)的主要技術手段，它對于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進而爭先占領市場，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性意義。因此德國把模具稱為“金屬加工中的帝王”，把模具工業(yè)視為“關鍵工業(yè)”；美國把模具稱為“美國工業(yè)的基石”，把模具工業(yè)視為“不可估量其力量的工業(yè)”；日本把模具說成是“促進社會繁榮的動力”，把模具工業(yè)視為“整個社會發(fā)展的秘密”；我國將模具工業(yè)視為整個制造業(yè)“加速器”。從另一方面來看，機床、刀具工業(yè)素有“工業(yè)之母”之稱，在各個工業(yè)發(fā)達國家都占有重要的地位。由于模具的重要性使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機床、刀具的產(chǎn)值。這一情況充分說明了在國民經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的過程中，在各個工業(yè)發(fā)達國家對世界市場進行激烈爭奪的過程中，愈來愈多的國家采用模具進行生產(chǎn)，模具工業(yè)明顯的成為技術經(jīng)濟和國力發(fā)展的關鍵。 由于制造零件千變?nèi)f化，所出現(xiàn)的冷沖模也就種類繁多，而且在不斷的更新，幾乎不重樣。所以冷沖模具的設計、制造在無休止地頻繁地進行著，也是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)必不可少的，是國防工業(yè)及民用工業(yè)必不可少的。 目前我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，可以說是剛起步階段，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成型工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在受命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達的國家的模具相比差距相當大。 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)呈現(xiàn)多品種、少批量，復雜大興，精度更新?lián)Q代速度快等變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模設計與制造技術正由手工設計，依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD）、數(shù)控切削加工（NC）數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CDM）技術轉變。 CAD/CAM在冷沖模中最早應用CAD/CAM技術的是沖裁模。20世紀50年代末期，國外一些科學家開始研究開發(fā)冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)。1971年美國Diclomp公司成功地開發(fā)了級進模計算機輔助設計系統(tǒng)PDDC。應用該系統(tǒng)可以完成冷沖模設計的全部過程，其中包括輸入產(chǎn)品圖和技術條件；確定操作順序、步距、空位、總工位數(shù)繪制排樣圖；輸出模具裝配圖，零件圖和壓力機床參數(shù)；生成數(shù)控線切割程序等。1977年捷克制造出AKT系統(tǒng)，用于簡單、復合和連續(xù)沖裁模的設計制造；20世紀70年代末期日本開發(fā)了連續(xù)模設計系統(tǒng)MEL和沖孔彎曲模系統(tǒng)PENTAX；1982年日本研制了沖裁模CAD系統(tǒng)，大大縮短了模具開發(fā)周期，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。CAD/CAM系統(tǒng)在模具中的發(fā)展趨勢，向集成化發(fā)展，即CAD/CAM 系統(tǒng)集成，實現(xiàn)模具設計制造全過程的一體化、自動化和最優(yōu)化；向智能化發(fā)展，實現(xiàn)“知識+推理”的程序，將人類和專家的知識和經(jīng)驗結合在一起，使它具有邏輯推理和決策判斷能力。如CATLA的Knowledgeware，UGII的Knowledge Based；標準化發(fā)展，把圖形軟件標準；網(wǎng)絡化發(fā)展，實現(xiàn)計算機技術與通信技術相互結合、密切深透的產(chǎn)物；最優(yōu)化發(fā)展，使產(chǎn)品設計和工業(yè)過程的最優(yōu)化。 2 彎曲脹形件工藝分析 2.1彎曲件的質(zhì)量分析 2.1.1彎裂與最小相對彎曲半徑的控制 引用文獻以數(shù)字上標表示 1.最小相對彎曲半徑 = 查表可得材料最小彎曲半徑=0.15，小于踏板的彎曲半徑r=2 2.1.2 彎曲時的回彈 1..回彈值的大小 由于影響彎曲回彈的因素很多，而且各因素又互相影響，因此，計算回彈角比較復雜也不準確。一般生產(chǎn)中是按經(jīng)驗數(shù)表或力學公式計算出回彈值作為參考，再在試模時修正。 由于，所以該彎曲為大變形程度自由彎曲時的回彈，時，彎曲半徑的回彈值不大，因此，只考慮角度的回彈，其值可查有關手冊表格提供的經(jīng)驗數(shù)值回彈角。可得回彈角為，然后根據(jù)回彈值確定凸模的工作部分尺寸。=90 2.1.3 彎曲時的偏移 1.偏移現(xiàn)象的產(chǎn)生 坯料在彎曲過程中沿凹模圓角滑移時，會受到凹模圓角處摩擦阻力的作用。當坯料各邊所受的摩擦阻力不等時，有可能使坯料在彎曲過程中沿零件的長度方向產(chǎn)生移動，使零件兩直邊的高度不符合圖樣的要求，這種現(xiàn)象稱為偏移。 2.克服偏移的措施 采用壓料裝置，如頂桿，使坯料在壓緊的狀態(tài)下逐漸彎曲成形，從而防止坯料滑動，而且能得到較平整的零件。 2.1.4 彎曲后的翹曲 細而長的坯料彎曲件，彎曲后縱向產(chǎn)生翹曲變形，如圖。 2.2彎曲件的結構工藝性 2.2.1概述 具有良好工藝性的彎曲件，能簡化彎曲工藝過程和提高 彎曲件的精度，并有利于模具的設計與制造。彎曲件的工藝性涉及材料，結構工藝性等。 2.2.2最小彎曲半徑和彎曲件的彎邊高度 1.彎曲半徑 彎曲件的彎曲半徑不宜小于最小彎曲半徑，也不宜過大。因為過大時，受到回彈的影響，彎曲的角度與彎曲的半徑的精度都不易保證，見圖2-1 圖2-1 2.彎邊高度 彎曲件的彎邊高度不宜過小，其值應為>r+2,當h較小時，彎邊在模具上支持的長度過小，不容易形成足夠的彎矩，很難得到形狀準確的工件。若h0.5=0.75，一般將這種彎曲稱為有圓角半徑的彎曲。由于變薄不嚴重，按中性層展開原理，坯料的總長度應等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和。 式中-配料展開總長度 -彎曲帶中心角 已知 ，所以 4.2彎曲力的計算 4.2.1自由彎曲的彎曲力 U形件彎曲力 式中-自由彎曲在沖壓行程結束時的彎曲力 B-彎曲件的寬度 -彎曲件材料厚度 r-彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 K-安全系數(shù)，一般取K=1.3 已知B=120mm 計算的=35100N 4.2.2校正彎曲時的彎曲力 式中-校正彎曲力 A- 校正部分的投影面積 p-單位面積校正力 已知A=7200，查表取p為100，可得=720000N 4.2.3定件力或壓料力 4.2.4壓力機公稱壓力的確定 由于校正彎曲力比壓料力或定件力大的多，故即可。所以壓力機的公稱壓力取720KN 4.3脹形力的計算 沖壓加強筋的變形力按下式計算 F=KL 式中F-變形力 K-系數(shù)，K取0.7～1（加強筋形狀窄而深時取大值，寬而淺時取小值） L-加強筋的周長 -料厚 -材料的抗拉強度 計算可得F=192KN 4.4凹凸模計算 4.4.1凸模圓角半徑 由于當零件的相對彎曲半徑較小時，凸模彎曲半徑取等于零件的彎曲半徑，但不小于最小彎曲半徑。 已知=1.333，所以可取2mm，如上面計算可知，不小于最小彎曲半徑，所以凸模的圓角半徑為2mm，如圖3-1所示。 圖3-1 4.4.2凹模圓角半徑 凹模圓角半徑不應該過小，以免擦傷零件表面，影響沖模的壽命，凹模兩邊的圓角半徑應一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。值通常根據(jù)材料厚度取，當2mm，=（3～6），所以=1.5mm，=6mm，如圖3-2所示。 圖3-2 4.4.3凹模深度 凹模深度過小，則坯料兩端未受壓部分太多，零件回彈大且不平直，影響其質(zhì)量；深度若過大，則浪費模具鋼材，且需壓力機有較大的工作行程。對于U形件彎曲模，對于彎邊高度不大或要求兩邊平直的U形件，則凹模深度應大于零件的高度，對于彎邊高度較大，而平直度要求不高的U形件，可查表。 由于彎曲邊最大高度為40mm，若大于40mm凹模高度未免太深，對平直度要求不高，查表可得彎曲U形件的凹模深度的=20mm，如圖3-3所示。 圖3-3 4.4.4凸凹模間隙 對于U形件彎曲模，則應當選擇合適的間隙。間隙過小，會使零件彎邊厚度變薄，降低凹模的壽命，增大彎曲力。間隙過大，則回彈大，降低零件的精度。U形件彎曲模的凸凹模單邊間隙一般可按下式計算 Z=+c= 式中 Z-彎曲模凸凹模單邊間隙 -零件材料厚度（基本尺寸） -材料厚度的上偏差 c-間隙系數(shù) 由上式計算可得Z=1.5mm，如圖3-4所示。 圖3-4 4.4.5 U形件彎曲凸凹模橫向尺寸及公差 確定U形件彎曲凸凹模橫向尺寸及公差的原則是：零件標注外形尺寸時，應以，應以凹模為基準件，間隙取在凸模上。 如下式： 式中-凸凹模橫向尺寸 -彎曲件橫向的最大極限尺寸 -彎曲件橫向的最小極限尺寸 -彎曲件橫向的尺寸公差 -凸凹模的制造公差，可采取IT7～IT9級精度，一般可取凸模的精度比凹模精度高一級。 計算可得=mm mm，如圖3-5所示。 圖3-5 4.4.6 U形件彎曲凸凹模表面粗燥度 U形件彎曲凸凹模表面粗燥度，彎曲凸凹模的圓角半徑應加工一致，工作部分表面應進行拋光，表面粗燥度值應在一下, 所以取。 5 繪制模具裝配圖與零件圖 5.1 模具裝配圖 圖5-1 圖5-2 圖5-3 5.2 凸模零件圖 圖5-4 圖5-5 圖5-6 5.3 凹模零件圖 圖5-7 圖5-8 圖5-9 5.4 模座零件圖 圖5-10 圖5-11 圖5-12 5.5 定位板零件圖 圖5-13 圖5-14 5.5 模柄零件圖 圖5-15 圖5-16 圖5-17 6 凹凸模的加工工藝 6.1彎曲模工作零件的制造 彎曲模量就的加工方法是根據(jù)了的尺寸精度，形狀復雜程度與表面粗糙度要求與設備條件，按圖樣進行加工與制造。 1.彎曲模工作部分形狀比較復雜，幾何形狀，尺寸精度要求較高 在制造時，凹凸模的工作表面曲線和折線需要用事情做好的樣板或樣件來控制，以保證制造精度。樣板和樣件的決定一般應為-+0.05mm.由于零件回彈的影響，結構出來的凹凸模的形狀不可能與零件最后的形狀完全相同。因此，必須要有一定的修正值。該值應根據(jù)操作者的實踐經(jīng)驗和反復試驗后確定，并根據(jù)修正值來加工樣板及樣件。 2.彎曲凹凸模的淬火，回火工序是在試模以后進行的 彎曲成形時，由于材料的彈塑性變形，使彎曲件產(chǎn)生回彈。因此，在制造模具時，必須考慮材料的回彈值，以便使彎曲零件能符合規(guī)定要求。由于影響回彈的因素很多，要求設計得完全準確是不可能的。這就要求在制造模具時，對其反復試驗修正，根據(jù)實際情況，對凹凸模的尺寸和形狀進行精修，直到回彈影響消除為止。為了便于修整，彎曲模的凹凸模形狀及尺寸經(jīng)試驗確定后，才能進行淬硬定形。 3.彎曲凹凸模的加工次序，應按零件外形尺寸標注情況來選擇 對于尺寸標注在內(nèi)形上的零件，一般先加工凸模，而凹模按凸模配置，并保證一定的間隙值，對于尺寸標注在外形上的工件，應先加工凹模，凸模按加工出來的凹模配置加工，并保證合適的間隙值。 4.彎曲凹凸模的圓角半徑應加工一致，工作表面應進行拋光，表面粗糙度值在Ra0.4以下 彎曲工作零件加工的關鍵是如何保證工作型面的尺寸形狀精度，表面粗糙度。其工藝過程通常為：鍛造配料-退火-基準平面加工-劃線-工作型面粗精加工-熱處理-光整加工。由于生產(chǎn)條件不同，所采用的加工工藝過程也有所不同。所以如果模具加工設備比較齊全，可采用電火花，線切割，成形磨削等方法進行工作型面的精加工，否則采用普通金屬切削機床加工和鉗工挫修相配合的加工方案較為合適。小型彎曲凸凹模常用T8A，T10A鋼，淬硬到58～62HRC。 6.2脹形模工作零件的制造 脹形模的工作零件的硬度和表面質(zhì)量要求更高些。有如下特點。 1.凹模型面和凸模型腔都由不同平面和曲面組合而成，常用普通的金屬切削機床加工，隨著數(shù)控加工技術和特種加工技術的發(fā)展，成形模工作零件的加工方法更加多元化。通常，成形模中的特殊型面或型腔的形狀和尺寸很難用卡尺，百分表等通用的輔助測量工具。輪廓形狀測量儀也是一種小型高精度成形模具的有效測量工具。大型，精密的成形模具還可用三坐標測量機進行測量。 2.對于精度不太高，而型面復雜的成形模，其凸凹模的精加工大都放在熱處理之前進行，熱處理之后對型面進行拋光處理。 3.對于精度高，形狀復雜的成形模的工作零件，通常在熱處理后還要進行修研，拋光和氮化處理。為了縮短模具加工時間，提高效率，在熱處理前進行高速銑削的加工技術，不僅能更快的切除材料，而且加工精度高，表面質(zhì)量好，大大減少了后續(xù)加工時間， 7 小結 通過本次設計，我對機械設計有了更進一步的了解，對模具設計整體流程進行了一次深層次的接觸。知道了要做好一次設計，必要的知識掌握的同時還需要有資料的查閱能力。能夠借鑒前人的經(jīng)驗才能做的更好。本設計也有可以進一步完善的地方，比如彎邊高度和工序安排，希望以后工作之后能繼續(xù)努力，做出更好的設計。 8 參考文獻 [1] 李奇涵。沖壓成形工藝與模具設計。科學出版社。2007，8 [2] 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