毕业设计论文滚动轴弯模.doc

河南机电高等专科学校材料工程系毕业设计说明书毕业设计论文论文题目： 滚 动 轴 弯 模系 部 专 业 模具设计与制造 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 毕业设计（论文）任务书系 部： 材料工程系 专 业： 模具设计与制造 学生姓名: 学 号: 设计(论文)题目： 滚 动 轴 弯 模 起 迄 日 期: 指 导 教 师: 发任务书日期: 毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的： 所示图形为小于90的u型件，材料为q235，料厚为0.6mm，设计一套冲压弯曲模具，要求能适应批量生产。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：主要内容： 1） 弯曲零件工艺性分析 2） 弯曲工艺方案的确定3） 模具的主要参数计算以及模具的总体设计4） 模具零件的加工工艺性 5） 模具的装配，安装及调试6） 模具设备的选用 第1章 绪论冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。在冲压过程中，将材料加工成零件的一种特殊工艺装配，称为冲压模具。冲模是在实现冲压加工中必不可少的工艺装配，与冲压件是“一模一样”的关系，若没有符合要求的冲模，就不能生产出合格的冲压件：没有先进的模具，先进的冲压成型工艺就无法实现。在冲压零件的生产中，合理的成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是比不可少的三要素。冲压工序根据材料的变形特点可分为分离工序和成形工序两类。分离工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状，尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要有弯曲，拉深，翻边，旋压等。弯曲是将板料，型材，管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。它属于成形工序，是冲压基本工序之一，在冲压零件生产中应用较普遍。并且占有很大的比重。由于弯曲成形所用的工、模具及设备不同，形成各种不同的弯曲方法，如压弯、折弯、滚弯、拉弯、绕弯等等。尽管各种弯曲方法不同，但其弯曲过程及特点具有共同的规律。最典型的两种v型弯曲和u型弯曲.弯曲所使用的模具叫弯曲模，它是弯曲过程中必不可少的工艺装备。开始弯曲时，板料的弯曲内侧半径大于 凸模的圆角半径，（曲率的比较，开始曲率小，r1/）随着凸模的下压，板料的直径与凹模v形表面逐渐靠紧，弯曲内侧半径逐渐减小，同时曲率逐渐变大。半径减小的同时弯曲力臂也逐渐减小（力臂为凹模与工件的两接角边点间的距离）当凸模、板料与凹模三者完全压合，板料的内侧弯曲半径及弯曲力臂达到最小时，弯曲过程结束。如1.1土所示。图1.1 弯曲的过程弯曲生产是靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。利用模具加工可以获得其它加工方法所不能或难以制造的，形状复杂的零件。弯曲产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要经过机械加工便可使用。弯曲加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。弯曲产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板材或带料，在弯曲过程中材料表面不受破坏。因此弯曲工艺是一种比较好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。第2章 零件工艺性分析零件简图：如图2.1所示;零件名称：闭角u形弯曲件;材料：q235;材料厚度：1mm; 图2.1 闭角弯曲件2.1零件结构工艺性分析此零件为一个简单的小于90的u形件，也称其为闭角弯曲件，其弯曲圆角半径r为0.5mm,材料选择普通碳素钢q235,板厚为0.6mm。其工艺性主要包括弯曲件的精度、圆角半径、板料的纤维方向与弯曲线夹角、弯曲的直边高度、其他工艺性等。2.1.1 弯曲精度弯曲件为薄板，短边，取弯曲精度it14级。弯曲件的精度，由于零件图上对这方面都没有确定，这样的制件可以设精度为it14级，这样精度一般的制造精度都可以满足要求。其弯曲件长度的自由公差为0.3；弯曲件的角度的自由公差为2.1.2 弯曲圆角半径根据材料和板厚查的此工件允许的最小圆角半径其值小于圆角半径0.5mm,避免了板料外层断裂致使工件报废。2.1.3 板料的纤维方向与弯曲线夹角q235钢属于轧制板材，在弯曲时各方向的性能是有差别的，纤维的方向就是轧制的方向，所以弯曲线最好与纤维线垂直，弯曲时不易开裂，此制件符合此工艺性要求。2.1.4 弯曲的直边高度一般弯曲件为了避免稳定性不好，要求直立部分高度h2.5t,很显然此零件符合工艺性要求。2.1.5 其他工艺性要求此弯曲件的形状和尺寸对称，零件的圆角,保证了尺寸精度，并且在制件中间设置了定位工艺孔，这样可以防止弯曲时毛坯偏移造成质量不稳定，确保了工艺性要求。2.2 零件冲压工艺性分析从制件图上可以看出，必须先通过落料冲工艺孔，然后再进行弯曲，需要两套模具，很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，所以在此主要对弯曲工艺进行分析。此弯曲件是小于90的u形件，且材料厚度比较小，所以不能采用一般的u形弯曲模，可以采用滚轴式的凹模，使制件一次成形，能够保证工件质量，还能减小回弹。第3章 工艺方案的确定根据制件工艺性分析，其冲压零件需要的基本工序有落料冲孔，一次弯曲，其中弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，因此选择合理的弯曲方法十分重要。方案一：先用一般u形弯曲模完成两直角平行的u形工序件，再用斜面凹模缩小上口间距，弯成闭角形件。， 方案二：采用一次成型的滚动轴式弯曲模，在凹模侧壁安装可转动的转轴，凹模镶件随着凸模的下行，板料先被弯成两平行的u形过渡件，当工件底部接触到转轴凹模后，转轴凹模就会转动，成形弯曲件。方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，生产效率低，并且保证不了精度。方案二只需要一副模具就可以完成。提高了生产效率，也保证了精度。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。综合以上分析，采用第二种方案进行弯曲最好。第4章 主要工艺参数计算此弯曲模设计的工艺参数计算主要包括制件毛坯尺寸计算,弯曲力的计算及弯曲模工作部分尺寸设计的计算。4.1 毛坯尺寸计算 弯曲中性层位置的计算板料 因为有少许偏移，取值为49mm,宽度尺寸为10mm,故毛坯尺寸为.4.2 弯曲力的计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的依据。弯曲力的理论计算可以从塑性弯矩和外力弯矩相等的条件求得。但由于弯曲力受材料性能，零件形状，弯曲方法，模具结构等多种因素的影响，用理论公式来计算不但计算复杂，并且也不一定准确。因此在生产中经常采用经验公式计算，作为设计工艺过程和选择设备的依据。 4.2.1 自由弯曲时的弯曲力式中：f自由弯曲在冲行程结束时的弯曲力； b弯曲件的宽度，b=10mm; t弯曲材料的厚度，t=0.6mm; r弯曲件的内弯曲半径，r=0.5mm; 材料的抗拉强度450mpa; k安全系数，一般取k=1.3。代入公式计算得4.2.2 校正弯曲时的弯曲力校正弯曲时， 校正力比压弯力大得多，而且两个力先后作用。因此，若采用校正弯曲时，一般只计算校正力，v形件和u形件均按下式计算： f校=ap弯曲模工作部分尺寸主要指凹模圆角半径、凸模圆角半径和凹模的深度。u形件弯曲模，还有凸、凹模之间的间隙及模具横向及深度尺寸。 4.3.1 凸模圆角半径工件的相对弯曲半径比较小，其凸模圆角半径取等于工件的弯曲半径，即，且小于符合要求。4.3.2 凹模圆角半径 凹模圆角半径不能过小，以免擦伤工件表面，影响冲模寿命。凹模两边的圆角半径应该一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。值根据材料厚度取为，则。4.3.3 凹模深度的计算凹模深度要适当，凹模深度过小坯料两端未受压部分太多，工件回弹大且不平直，影响工件质量。若过大，则浪费模具钢材，且需冲压有较大的工作行程。所以根据经验数字查表得此形弯曲模的凹模深度为。4.3.4 凸、凹模间隙的计算弯曲凸、凹模之间的单边间隙用c来表示。 u形件弯曲 对于钢板 c =（1.051.15）t 对于有色金属板料 c =（l1.1）t v形件弯曲 凸、凹模间隙是靠调节压力机的闭合高度来实现的，不必在设计及制造模具时考虑。此制曲件所以选择第一组公式进行计算：凹模尺寸凸模尺寸式中：、凸凹横向尺寸；弯曲件横向的最大极限尺寸；弯曲件横向的尺寸公差；、凸、凹模的制造公差，采用it8级，采用it9级。经查表 ；代入上述公式得所以根据制件尺寸计算得到凸模尺寸为；凹模尺寸为。第5章 模具总体设计5.1 模具类型的选择 有弯曲工艺分析可知，该制件的成型工艺过程可分为包括下料和弯曲两道工序，下料工序的模具比较简单，或者也可以根据生产车间的实际情况对已有的剪切模具进行相应的调整，下料工序的模具问题很容易解决。所以，本设计只对弯曲这道工序进行设计，该模具的类型为单工序弯曲模。5.2 定位方式的选择 根据上述公称压力的计算，选用公称压力是40kn的压力机就行了。但该工件凸、凹模长度较大，为了满足闭合高度的要求选择100kn的j23-100a压力机。模具结构草图如5.1图所示： 图5.1 模具结构草图第6章 模具主要零部件的设计6.1 凸模部分的设计 弯曲模没有固定的结构形式，此工件结构简单，精度要求不高，所以可以设计比较简单一些，根据制件形状可以将凸模设计为整体式凸模，对凸模上半部分的设计精度要求不严格，其宽度为32.54mm，高度为50mm，长度为10mm.凸模的下半部分比较复杂，根据制件的外形设计，其具体尺寸已经在前边计算过，即工作部分尺寸为，保证倾斜角度是60，圆角半径是0.5mm,并且斜面大于8mm,设计值为11.5 mm.并且在凸模底部设置3的定位孔，如6.1.1图所示：图6.1.1 整体式凸模6.2 凹模部分的设计 凹模设计成滚动轴式的，以便与成形的角，左右两件想对称。这种形状的凹模包括成形凹模和滚轴的设计，根据模具结构的设计和模具的工作过程的要求，可以看出凹模的设计不仅要保持上面的尺寸，还要保证成形滚轴能在座架上转动，以4mm的圆的中心线为中心轴转动，保证零件可以拔出来，同时成形转轴要转动，在下面还要留出一定的距离，保证制件拔出的时候，两滚轴不相撞。具体尺寸及形状如6.2.1图所示： 图6.2.1 转轴式凹模6.3 上模座及模柄的设计因为此制件要求精度不高，选择了无导柱装置，所以设计模具时为了进一步简化模具的结构，将模柄与上模座设计成整体形式的，选择标准模架带柄圆形上模座（带柄圆形上模座用于无导向系统的单工序冲模以支撑和固定凸模等零件）。根据所选压力机的参数，得到模柄孔的尺寸为30mm深度为48mm，上模座的厚度为35mm，总高度为83mm.由于设计时希望凸模直接压入模座内，所以在上模座的底部切割出于凸模上部尺寸相匹配的孔。其配合要求为h7/m6.根据凸模上部的尺寸查手册的其孔口为31.26mm,压入深度为9mm.如图6.3.1所示：6.4 下模座的设计模座的设计要求，除了保证强度以外还应考虑模具在压力机上的安装、顶件装置的安装等方面的问题，标准弯曲模模架很复杂，并且加工较困难，对此简单模具使用性不大，所以自行设计了下模座的大小，选择的模座的厚度为40mm，长为160mm，宽为80mm。并且在模座上打出必须的螺钉和销钉孔。6.5 其它零部件的选择其它的次要零件的设计也很重要，它们都为标准件，螺钉按m1050 gb70-85选4个，另外再选2个m1040 gb70-85的螺钉。顶件装置采用弹簧弹顶装置， 1016 gb2866.581（这个顶件装置对于这套模具可能不太合适，如果由于过长造成的问题可以通过改变它的长度或按照这个标准进行加工即可）。弹簧选1.61035 gb208980的。 第7章 设备的选定根据前边弯曲力及压力机吨位的计算，确定选开式可倾压力机j23-100模具闭合高度 模具外廓尺寸 此时开式可倾压力机，主要力学性能为：公称压力 最大装模高度 行程 台面尺寸 根据模具闭合高度，弯曲力，外廓尺寸等数据选定此设备是合适的。j23100具体的参数如表1所示：j23100压力机参数表公称压力100kn滑块行程45mm滑块行程次数145次/min最大装模高度220mm最大封闭高度180mm封闭高度调节量35mm滑块的中心线至床身的距离130mm立柱距离：180mm连杆调节长度40mm垫板尺寸（厚度）35mm工作台尺寸前后240mm工作台孔尺寸前后130mm左右370mm左右孔径200mm170mm模柄孔尺寸30mm55mm最大倾斜角度35表1 压力机的参数表第8章 模具总装图由以上设计，可得到如8.1图所示的模具总装图。 图8.1 滚动轴弯曲模1、上模座；2、凸模；3、滚轴；4、成形凹模；5、底座；6、弹簧套筒；7、拉簧；8、弹坯料由定位板固定在凹模面上，压力机滑块带着上模下行，凸模下表面先接触毛坯料，使它先弯曲成两直边平行的u形过渡件，当工件底部接触到转轴凹模后，转轴凹模就会转动，将工件弯曲成形。凸模回升时，依靠拉簧的拉力使滚轴复位，成形件留在凸模上，用手工将工件纵向取出。进行下一个工件的生产。第9章 工作零件的加工工艺本副弯曲模，模具零件加工的关键在工作零件，带柄圆形上模座，下模座。其工作零件主要是凸模、凹模及滚轴。制件本身的要求精度又不高，所以对模具材料的要求不高，选择一般的冷作模具钢就能够满足加工零件的要求，完成对制件的加工，凸模和凹模都选用t10a，滚轴选用t8a。该套模具根据装配图可以看出采用的是正装的模具，仅有弯曲的这一道工序。另外本套模具的组成也非常的简单，零件图中没有对零件的各个部分的公差做出明确的规定，、这里取制件的公差等级为it14，属于一般精度的加工要求。但是根据凸、凹模的形状可知，利用一般的加工方法难以完成，凹模的需要采用线切割进行加工，对于凸模采用电火花加工而成，具体的加工方案见下表机械加工工艺过程卡1，成形凹模的加工采用线切割加工而成，具体方案见下表机械加工工艺过程卡2。表3 机械加工工艺过程卡1机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号1产品名称凸模零（部）件名称共（2）页第（1）页材料牌号t10a毛坯种类锻件毛坯外型尺寸12mm34mm52mm每个毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工时准终单件10下料20锻造30时效40车削50车削60铣削70磨削磨基准面金工m1040专用磨夹具80电火花加工凸模的工作部分d7125专用电火花加工夹具90淬火回火对凸模的加工的部分进行热处理热100研磨对凸模进行进一步的修整金工110检验设计日期审核日期标准化日期会签日期标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号2产品名称成形凹模零（部）件名称共（2）页第（2）页材料牌号t10a毛坯种类锻件毛坯外型尺寸104mm42mm56mm每个毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件10下料锯床下料金工g711620锻造锻成六方锻30时效对锻件进行时效退火热40粗铣粗铣六面金工x50a专用铣夹具50磨削粗磨六面成直角金工m1040专用磨夹具60划线确定孔位，为下一步加工打好基准冲眼儿钳工70钻孔根据冲眼儿钻孔金工zq4015专用钻夹具80精磨精磨上下两面，表面粗糟度值为ra0.8金工m1040专用磨夹具90线切割加工成形凹模的工作部分ckx-2a专用线切割夹具100研磨对成形凹模进行进一步的修整金工110淬火回火对成形凹模进行热处理热120检验设计日期审核日期标准化日期会签日期标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号弯曲模的作用是使坯料在塑性变形内发生弯曲，使坯料产生永久性变形而获得所要求的尺寸。由于模具弯曲工作部分的形状及尺寸精度要求较高，制造时凸、凹模工作表面的曲线和折线需用事先做好的样板和给样件来控制，样板与样件的加工精度为+0.05mm。装配时可按照冲裁模的装配方法，借助样件或样板调整间隙。为了提高之间的表面质量和模具寿命，弯曲模凸、凹模的表面粗慥度要求较低，一般为ra0.4m。第10章 模具的装配，安装及调试10.1 模具的装配无导向装置的冲模即敞开式模具装配时没有严格的先后顺序要求。凸凹模之之间的间隙在压力机上调配时调整，上下模部分完全按照图纸要求装配，然后将上下模与压力机滑块固定牢，下模部分通过螺钉和压板初步固定在工作台上。通过边试边调整间隙，直到冲出合格制件为止。此时将下模部分完全固定牢固后，即可正常用于生产。具体步骤如下所示：1） 安装上模部分模柄和上模座是一个整体，所以不需装配。主要是凸模的装配，因为模具设计比较简单，凸模直接压入上模座中，其配合要求为h7/m6。装配时先在压力机上将凸模压入上模座内，检验凸模的垂直度，然后将凸模尾部磨平。2） 安装下模部分检查下模各个零件尺寸是否能满足装配技术条件。将下模座放在夹板上加好，再将固定板、座架放在下模座上，保证凸、凹模的几何中心重合，然后夹紧。3） 钻铰下模销钉和螺钉孔在下模座板上划线，确定螺钉孔、销钉孔的位置，将下模部分放在钻床上，根据具体的要求将螺钉孔、销钉孔加工出来。并用螺钉和销钉将下模部分固定。然后，将弹簧和顶杆装入下模座和座架内。把成型摆块装入座架中。再将座架放入固定板，用圆销将成形摆块固定，最后，打入销钉上上螺钉，完成下模的装配。4） 配装凸、凹模部分将凸模在压力机的模柄孔中固定，将下模放在压力机的工作台面上，根据凸模的位置调整下模的位置，将样件放夹在凸模上，压力机下行进行试冲来调整上下模的位置。然后，放上条料进行试冲。根据试冲的情况，在对模具进行修整，直到达到要求为止，将冲好的制件连同模具一起交付使用或入库封存。10.2模具的安装10.2.1 弯曲模的安装要点压力机的选用要求：压力机吨位大于冲模的工艺力； 压力机的制动器离合器及操作系统等机构的工作要正常； 压力机要有足够的刚性，强度和精度。压力机工作台面的选用要求 压力机与模具底面要清理干净，不准有任何污渍和金属费屑。冲模的紧固要求：安装冲模的螺栓及螺母和压板应采用专用件；用压板将下模紧固在工作台面上时，其紧固用的螺栓拧入螺孔中的长度应大于螺栓直径的1.52倍；压板的压置应使压板的基面平行于压力机的台面，不准偏斜。凸模进入凹模的深度的要求：弯曲模采用试冲方法，确定凸模进入凹模的深度。凸模与凹模的相对位置的要求： 冲模安装后，凸模的中心线应与凹模工作平面垂直； 凸模与凹模的间隙应均匀。10.2.2 弯曲模的安装步骤此模具是无导向冲模，装配方法相对比较简单，该模具的设计上下模的对正是在放到压力机上调整模具在压力机的位置，靠压力机的导轨来对正。具体步骤如下：1） 将模具放在压力机平台中心处。2） 将压力机滑块的螺母松开，用手或者撬杠转动飞轮使压力机滑块下降到同模具上模板接触，并使冲模模柄进行滑块冲。3） 将模柄紧固在滑块上，固定时，应注意使滑块两边的螺栓交错旋紧。4） 在凹模刃口上，垫以相当于凸、凹模单边间隙的硬纸板或钢皮，并使间隙均匀。5） 间隙调整后压紧下模。6） 开动压力机进行试模。10.3 模具的调试无导向装置的模具上、下模的位置要用测量间隙或用垫片法来保证。此冲压为对称的制件，则安装模具时，先将上模紧固在压力机滑块上，下模在工作台上暂不紧固。然后在凹模洞壁口放置于制件材料等厚的垫片，再使上、下模吻合，就能达到自动对准，且间隙均匀，待调整好闭合高度后，再把下模紧固，既可试冲。所垫的垫片，最好垫入试件，这样可便于调整间隙，也避免碰坏凸、凹模。弯曲模的调整工作比一般的冲裁模复杂的多。弯曲模试冲时常出现的缺陷、产生原因及调整方法如表2所示：表2 弯曲模试冲时的缺陷和调整方法缺陷产生原因调整方法弯曲件地面不平1.卸料杆分布不均匀2.压料力不够1.均匀分布卸料杆或增加卸料杆的个数弯曲件形状和尺寸不合格冲压件产生回弹造成之间不合格1.修改凸模的角度和形状2.增加凹模的深度3.减少凸凹模之间的间隙4.弯曲前坯料退火5.增加校正力弯曲件产生裂纹1.弯曲变形区内应力超过材料强度极限2.弯曲区外侧有毛刺3.弯曲变形过大4.弯曲线与板料的纤维方向平行5.凸模圆角小1.更换苏醒好的材料或将材料退火2.减少弯曲变形量后将有毛刺边放在弯曲内侧3.分次弯曲，首次弯曲用较大的弯曲半径4.更改落料排样，使弯曲线与板料纤维方向成一定角度5.加大凸模圆角弯曲件表面擦伤或壁厚减薄1.凸模圆角过大或表面粗慥2.板料粘附在凹模内3.间隙小，挤压变薄4.压料装置亚料力过大1.加大凸模圆角，降低表面粗燥度2.凹模表面镀铬或化学处理3.增加间隙4.减小压料力弯曲件出现挠曲度或扭转中性层内外变化收缩，弯曲量不一样1.对弯曲件进行再校正2.材料弯曲前退火处理3.改变设计，将弹性变形设计在于挠曲度方向相反的方向上结论本课程设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们