弯垫板弯曲模设计

1、 课 程 设 计 课程名称 冲压工艺及冲模设计 题目名称 弯垫板弯曲模具设计 专业班级 材控 学 号 学生姓名 指导教师 2013年11月 6号一、零件分析11.1零件工艺性分析11.2弯曲成形分析1二、回弹22.1回弹的原因及表现形式22.2回弹的影响因素22.3回弹值的确定32.4提高精度的措施（减小回弹）32.4.1改进弯曲件的设计32.4.2采取适当的弯曲工艺32.4.3正确设计弯曲模4三、毛坯尺寸计算6四、弯曲力及设备选择64.1弯曲力计算64.2压力机选用6五、弯曲模具设计75.1成形零件设计75.1.1结构设计75.1.2尺寸计算85.1.3结构形式及固定形式95.2定位零件95

2、.3卸料、顶件、推件零件105.4模架及零件115.4.1模架115.4.2导向装置125.4.3上、下模座125.5其他支撑零件135.5.1模柄135.5.2紧固件135.5.3橡胶13六、校核146.1滑块行程校核146.2模具高度校核14七、参考文献14一、零件分析1.1零件工艺性分析零件图如右： 名称：弯垫板材料：10板厚：1.5工作精度：IT10分析： 零件先进行冲裁再进行弯曲，弯曲角为90，弯曲角度偏差为， 10号钢为碳素结构钢，精度要求高，因此对其进行退火，材料为软材料，塑性好。1.2弯曲成形分析弯曲半径弯曲半径r不能小于该工件材料的最小弯曲半径rmin，否则将产生拉裂现象，查

3、参考文献【2】表3-3，得10号钢在退火状态下的最小弯曲半径rmin=0.1t=0.15mm,所以t0.15mm。形状弯曲件形状简单，无缺口；形状不对称，为了避免板料与模具之间的摩擦阻力不均而产生工件侧移，在设计模具结构时应考虑增设压料板，或增加工艺孔定位。直边高度为了保证弯曲件的直边部分平直，直边高度h=16mm3t=4.5mm（t为板厚），满足要求。孔的位置弯曲预先冲好孔的毛坯时，如果孔位于弯曲变形区内，则孔形将直接受弯曲变形的影响而畸变。为了避免该缺陷，必须使孔处于弯曲变形区以外，当板厚t2mm时，应满足：从孔边到弯曲半径r中心的距离l1=（16-6-3-1.5-r）mm=（5.5-r）

4、mmt=1.5mm，所以r3mm；l2=（22-11-6-1.5-r）mm=（3.5-r）mmt=1.5mm，所以r2mm。工艺孔与工艺槽为了防止在尺寸突变的尖角处出现撕裂，应改变弯曲件形状，使突变处离开弯曲线，下图应满足：尺寸突变处到弯曲半径中心距离Sr，由弯曲件图得S=2-1.5-rr，所以r0.25mm。或者在尺寸突变处预冲出工艺孔、工艺槽。定位工艺孔弯曲件形状复杂或需要多道弯曲时，为了使毛坯在弯曲模内定位准确，可在弯曲件上设置定位工艺孔，本弯曲件由冲裁得来，已有冲孔可进行定位。板料宽度板料宽度B与板厚t之比B/t3，说明其为宽板弯曲，横截面几乎不变，仍为矩形。综上所述，本弯曲件材料利于

5、弯曲，因其精度等级较高，设计其弯曲半径r=0.25mm，不在冲裁件上设计弯曲工艺孔或工艺槽，弯曲工艺性好。二、回弹2.1回弹的原因及表现形式弯曲变形和所有的塑性成形工艺一样，均伴有弹性变形。弯曲卸载后，由于中性层的附近的弹性变形以及内、外层总变形中弹性变形部分的恢复，使弯曲件的弯曲中心角和弯曲半径变得和模具尺寸不一致的现象称为回弹。 回弹现象产生于弯曲变形结束后的卸载过程，表现形式有两种：曲率半径变大和弯曲中心角减小。2.2回弹的影响因素影响回弹的因素有：材料力学性能材料的屈服强度越高，弹性模量E越小，弯曲变形的回弹越大。本弯曲件材料为10号钢，查参考文献【2】得=206MPa，E=194x1

6、03MPa。相对弯曲半径r/t相对弯曲半径r/t越小，弯曲变形区的总切向变形程度增大，塑性变形部分在总变形中所占的比例增大，而弹性变形部分所占的比例相应减小，因而回弹值减小，本弯曲件r/t=0.17,。弯曲中心角弯曲中心角越大，表示弯曲变形区的长度越长，回弹累计值越大，故回弹角越大，但对弯曲半径的回弹影响不大，本弯曲件的弯曲中心角=90。弯曲方式及校正力大小自由弯曲的回弹角要比校正弯曲大，因为校正弯曲时，材料受到凸、凹模的压缩作用，不仅使弯曲变形区毛坯外侧的拉应力有所缩小，而且在外侧靠近中性层附近的切向也出现和毛坯内侧切向一样的压缩应力。校正力越大，回弹值越小。工件形状U形件的回弹小于V形件。

7、复杂形状弯曲件，若一次弯曲成形，由于在弯曲时各部分材料相互牵制及弯曲件表面与模具表面之间摩擦力的影响，因而改变了弯曲件弯曲时各部分材料的应力状态，这样使回弹困难，回弹角减小。模具间隙在弯曲U形件时，模具凸、凹模间隙对弯曲件的回弹有直接的影响。间隙越小，回弹越小。2.3回弹值的确定 回弹值可由理论计算得到，但计算方法繁复，在实际弯曲时影响回弹值的因素较多，而且个因素相互影响，因此计算结果往往不准确，在生产实践中一般采用经验值。2.4提高精度的措施（减小回弹）由于弯曲件在弯曲过程中总存在着弹性变形，所以要完全消除弯曲件的回弹是不可能的。为了提高弯曲件的精度，必须采用一些必要的措施来减小或补偿由于回

8、弹产生的误差。2.4.1改进弯曲件的设计在弯曲变形区压制加强筋，以提高零件刚度来减小回弹；选用屈服极限低而弹性模量大的材料进行弯曲。本弯曲件形状已定，材料也确定，因此不从此方面考虑。2.4.2采取适当的弯曲工艺用校正弯曲代替自由弯曲弯曲力越大，回弹值越小，校正弯曲的弯曲力远大于自由弯曲，因此采用校正弯曲。对冷作硬化的硬材料，先进行退火，使其屈服极限降低后再进行弯曲。对回弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲。本弯曲件材料为10号钢，退火处理，软材料。采用拉弯工艺相对弯曲半径非常大的弯曲件，采用普通的弯曲方法，由于毛坯大部分都处于弹性变形状态，弯曲后产生很大的回弹，有的甚至无法弯曲成形，这时就必须采

9、用拉弯工艺，如下图：其特点是在弯曲的同时使板料承受一定的拉伸应力，拉伸应力的数值应使弯曲件内表面的合成应力大于材料的屈服极限，因而工件的整个横截面上均处于塑性拉伸变形范围，起内、外切向应力方向一致，可以大大减小工件的回弹。2.4.3正确设计弯曲模10号钢为软材料，其回弹角5，可在凸模或凹模上做出补偿角，并减小凸、凹模之间间隙来克服回弹。如下图：对于厚度在0.8mm以上的软材料，弯曲半径又不大时，可把凹模做成局部凸起，以便对弯曲变形区进行局部整形来减小回弹。如下图：对于较硬材料，弯曲半径rt时，根据回弹值，对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。采用橡胶、聚氨酯软凹模代替金属凹模，用调节凹模压入软凹

10、模深度方法来控制回弹。如下图：在弯曲件的端部加压，可以获得精确的弯边高度，并由于改变了应力状态而减小回弹。如下图：三、毛坯尺寸计算零件弯曲半径r=0.25mm0.5t=0.75mm，由于弯曲变形区变薄严重，断面畸变大，只能用弯曲前后等体积相等原则来计算毛坯长度。弯曲变形时，不仅在毛坯的圆角变形区产生变薄，而且与其相邻的直边部分也产生一定程度的变薄，修正后公式为：=（22-1.5）+（16-1.5）+（0.40.6）*1.5=（35.635.9）mm四、弯曲力及设备选择4.1弯曲力计算本弯曲件采用校正弯曲，校正弯曲力计算公式为：式中： 校正弯曲应力（N）；A校正部分投影面积（mm2）；P单位面积

11、校正力（MPa），查参考文献【1】，10号钢的P为（4060）MPa。估计计算得=（4060）MPa*（1/2*11+22*11）mm2=（17282.725924.0）MPa4.2压力机选用对于校正弯曲，其弯曲力要比自由弯曲大得多，而且在弯曲弯曲过程中，两者不重叠。因此，选择压力机时，以校正弯曲为依据即可，即：F压机F校，选用JB23-40压力机。五、弯曲模具设计5.1成形零件设计5.1.1结构设计结构设计应注意的问题：1.模具结构应能保证坯料在弯曲时不发生偏移；2.模具结构不应妨碍坯料在合模过程中应有的转动和移动；3.模具结构应能保证弯曲时产生的水平方向的错移力得到平衡。本弯曲件精度要求较

12、高，采用校正弯曲，有两种方案如下：（方案一） 方案一采用了类似U形件弯曲的方法。有压料板及定位销，可以防止弯曲时毛坯的滑动，弯曲精度高，边长公差可达0.1mm，这是其他形式的弯曲模达不到的，而且使用了端部加压。要提高精度，还可在凸模上补偿回弹角。（方案二） 方案二为通用V形件弯曲模，采取了端部加压的方式，可以获得精确的弯边高度，并有顶杆装置，可以防止毛坯侧移。要进一步提高精度，还可在凸模上补偿回弹角。综合考虑，本弯曲件精度要求较高，且直边长度不一样，需有防侧移装置。在满足精度要求下，方案一凸模比方案二更易制造，且凹模镶块也更易制造，从经济性来说，方案一更合适，因此采用方案一。5.1.2尺寸计算

13、凸模圆角半径当工件的相对弯曲半径/较小时，凸模圆角半径取等于工件的弯曲半径，但不应小于最小弯曲半径值rmin。所以，凸模圆角半径=r=0.25mm。凹模圆角半径凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。t2mm时，（36）=（4.59）mm，取=6mm。凹模工作部分深度如右图，查参考文献【1】表4-8得ho=4mm。凸模与凹模之间的间隙V形弯曲模的凸、凹模间隙是靠调整压机的闭合高度来控制的，设计时可以不考虑。本弯曲件为V形件，但设计类似U形件，因此按U形件计算。U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按下式计算： 式中 Z凸、凹模之间的单面间隙； C间隙系数，查参考文献【1】表4-10

14、，得C=0.05；所以单面间隙Z=（1.5+0.05*1.5）=1.575mm。凸模与凹模横向尺寸及制造公差零件尺寸标注在外形（如下图）：L=22，=0.084，=/4=0.021mm计算公式如下：凹模横向尺寸：凸模横向尺寸：5.1.3结构形式及固定形式 凸模的结构形式：整体式、镶拼式、阶梯式、直通式、带护套式和快换式等； 凸模的固定形式：台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定，粘结剂浇注法固定等； 凹模的结构形式：整体式、镶拼式。本模具凸、凹模皆为镶块结构，固定皆用一个螺钉，一个圆柱销进行固定。5.2定位零件定位零件的作用是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。本模具精度要求较高，毛坯件有一直

15、径为12mm的孔，因此可用圆柱销进行定位。如下图：5.3卸料、顶件、推件零件卸料、推件和顶件装置的作用是当模具完成一次工作时，把零件或废料从模具工作零件上卸下来，以便模具继续工作。通常，卸料是指把零件或废料从凸模上卸下来；推件和顶件一般指把零件或废料从凹模中卸出来。本模具采用顶件装置。示意图如下：组成：顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器 。特点：顶件力容易调节，工作可靠，冲件平直度较高。制造装配要求：模具处于开启状态时，必须顺利复位，工作面高出凹模平面，以便继续冲裁；模具处于闭合状态时，其背后有一定空间，以备修磨和调整的需要； 与凹模为间隙配合，外形按h8制造；与凸模呈较松的间隙配合，都可根据

16、板料厚度取适当间隙。5.4模架及零件5.4.1模架模架类型有两种：导柱模模架和导板模模架。导柱模模架按导柱不同的位置，分为如下四种模架： （对角导柱模架） （后侧导柱模架） （中间导柱模架） （四角导柱模架）导板模模架如下图：特点为：作为凸模导向用的弹压导板与下模座以导柱导套为导向构成整体结构。凸模与固定板是间隙配合，因而凸模在固定板中有一定的浮动量。 本设计采用中间导柱模架。规格为LXB=160X100。（单位：mm）5.4.2导向装置本设计采用导柱模模架，因此采用导柱导套导向装置。将导柱、导套做成小间隙配合，为H6/h5时成为一级模架，为H7/h6时称为二级模架。导柱导套与模座可以采用过渡

17、配合H7/m6代替过盈配合，容易保证导柱与导套的轴线垂直于模座平面，是模架的导向精度只决定于加工精度，而容易制成精密模架。本设计采用较高精度的导向装置，因此采用过渡配合H7/m6。5.4.3上、下模座模座的选用和设计时应注意以下几点：（1）尽量选用标准模架，而标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式和规格。 （2）所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。 （3）模座材料：HT200、HT250、Q235、Q255、ZG35、ZG45等（4）模座的上、下表面的平行度公差一般为4级。（5）上、下模座的导套、导柱安装孔中心距精度在0.02mm以下；安装

18、滑动式导柱和导套时，其轴线与模座的上、下平面垂直度公差为4级。 （6）模座的上、下表面粗糙度为Ra3.2 0.8m。 本设计选用标准模架，因此模座标准参照GB/T2855.10-1990，材料选用HT200。5.5其他支撑零件5.5.1模柄模柄要求：与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠； 与上模正确而可靠连接。模柄类型有：压入式模柄、旋入式模柄、凸缘模柄、槽型模柄、浮动模柄等。示意图如下：本设计选用压入式模柄。5.5.2紧固件螺钉、销钉起紧固定位作用，设计时只需确定其规格即可。螺钉旋合的深度不能太浅，否则紧固不牢靠；也不能太深，否则拆装量大。圆柱销配合深度一般不小于其直径的两倍，也不宜太深。5.5.3橡胶本模具采用弹性顶件装置，选用橡胶作为弹性元件。橡胶允许承受的负荷较大，安装调整灵活方便，是常用的弹性元件。根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量：冲裁卸料用较硬橡胶；拉深压料用较软橡胶。 本设计选用聚氨酯橡胶。六、校核6.1滑块行