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三通管的塑料模设计 三通管注射塑料

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KC017-1 2008 届毕业设计开题报告题 目 Z型弯曲摸和三通管塑件注射摸的设计专 业 机械设计制造及自动化姓 名 顾 泉 泉 班 级 06 机电221 指导教师 恽 达 明 起止日期 年 月 日毕业设计开题报告1课题来源本课题是为自拟的两种模具设计。模具生产技术的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的高低的重要标志。因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，经国务院批准从1997-2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展，所有这些都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持2.现状及技术进展模具是工业生产的基础工艺装备，也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪表、仪器、家电和通讯等产品中60%-80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产的制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗是其他的制造方法所不能比拟的。目前全世界的模具年产值约为600亿美元。日美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。由原国家经贸委下达计划，由机械部和中国模具工业协会实施，在全国范围内组织了上百个模具企业和有关科研单位、大专院校，共同进行模具技术攻关，取得了丰硕成果。这些成果主要有：冲压模具的设计制造技术、塑料模具的设计制造技术、铸压模具的设计制造技术、锻造模具的设计制造技术、模具表面处理技术、模具材料、模具计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术、模具标准件、模具加工关键设备、模具寿命研究等方面。由于这些成果的取得及推广应用，使我国模具技术取得了很大的发展。3.课题意义该模具的设计是按照国标模具设计与模具工作原理的具体要求而设计，弯曲工艺性可保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便。其中查阅了模具设计的相关书籍和资料，其设计方案经过科学论证，对其弯曲回弹等等进行了精确的计算，模具的工艺设计也根据规定和实际需要进行了合理编制，所用材料也进行了合理的选择。制造该模具将采用先进的数控技术，融数控车、数控铣、数控特种加工等于一体，可保证模具各个零部件的尺寸精度，同时采用相应的热处理手段来保证模具各个零部件的钢度和韧性，模具的装配也有专业人员指导完成，各个环节均有专业人员检测。模具行业的发展非常迅速。通过查阅资料，我知道了我的设计与目前先进的设计方案相比较还存在较大的差距。在今后的工作和学习中，我会不断地积累自己在模具设计方面的知识，及时了解新动向。任何一个行业都是不断向前发展的，只有不断的学习新的本领，才能够在社会中站稳脚。我也深信经过不懈努力，将来我会在这方面取得一定的成绩的。4.方案论证（1）接受任务书 ,经过审签的正规制制件图纸，标注精度等级（IT16），制件材料（碳素），塑件材料（ABS）（2） 收集、分析、消化原始资料 收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。 （3） 确定成型方法 （Z形弯曲模）（4） 选择成型设备 （5） 确定模具类型（弯曲模）（6） 模具设计的有关计算（7） 模具总体尺寸的确定和结构草图的绘制（8） 根据草图绘出模具结构总装图和零件图。5.设计要求(1)设计的基本要求：每名同学需进行调查研究、查阅文献和搜集资料； 阅读和翻译与课题内容有关的外文资料外文翻译不能少于7500字符）； 撰写开题报告，确定设计方案；结构和强度设计计算；材料的选择等；绘制图纸(总装配图、零件图、工艺图等折合图纸量为2张A0)； 撰写毕业设计说明书（含中外文摘要）。(2)完成的两副模具总图和零件图的设计(3)技术要求：1）冷冲模：冲件材料：软钢生产类型：大批量模具类型：弯曲模 2）注射模：塑件材料：ABS 生产类型：大批量 模具类型：一出四腔双分型面注射模6.进程安排6-8周： 熟悉课题收集设计资料。9-10周： 拟定初步总体方案，完成课题报告 。11周： 进行有关设计计算，确定总体方案。12-15周：完成总装图和零件图的设计工作 。16-17周：写毕业设计说明书，答辩准备7.参考文献1 冯炳尧，韩泰荣，蒋文森 模具设计与制造简明手册（第二版）上海科学技术出版社2 姜奎华，肖景容 冲压工艺学 机械工业出版社3 姜奎华 冲压工艺与模具设计机械工业出版社 4 黄毅宏，李明辉 模具制造工艺学 机械工业出版社 2002.35 王孝培 冲压手册（第二版）机械工业出版社6 王芳 冷冲压模具设计指导 机械工业出版社7 付宏生 冷冲压成形工艺与模具设计制造 化学工业出版社8 冲模设计手册编写组 冲模设计手册 机械工业出版社1998年6月第一版.9 模具实用技术编委会冲模设计应用实例 机械工业出版社2000年9月第一版10史铁梁模具设计指导机械工业出版社11 陈剑鹤 模具设计基础机械工业出版社 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计结果的预测）：指导教师： 年 月 日系部意见：系主任： 年 月 日 注：开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师的指导下，由学生填写，经导师签署意见及系部审核后生效。 KC017-1 2008 Z 06 221 1 1997-20008070% 2. 60%-80%600 洦(CAD/CAM)豸档 3. 鼮涨壬羫 4. 1 ,IT16ABS 2 豸 3 Z 4 豸 5 6 7 8 5. (1) 7500 棬(2A0) 飨 (2) (3) 1 2ABS 6. 6-8 9-10 巽 11 巽 12-15 16-17飬 7. 1 棩 2 3 4 2002.3 5 棩 6 7 8 19986. 9 20009 10 11 常州工学院机电工程学院 毕业设计用纸摘 要本次设计的内容Z型弯曲模和三通管塑件注射模。Z型弯曲模具设计制造V形支架的详细过程及最优加工方案,该套模具由比较普遍的模具。根据对形状、尺寸、材料、公差精度等级等弯曲工艺的分析确定了弯曲工艺方案，通过对生产批量等问题的研究得到经济可行的设计方案。因此，本文设计的模具完全可以弯曲出合格零件，并符合经济性特点。三通管，其结构简单表面粗糙度要求不高。所选材料为ABS，ABS是非结晶聚合物，不透明、无毒、无味及微黄的垫塑性树脂。可燃烧，但燃烧缓慢且有特殊刺激味，密度1.021.20g/ cm3。ABS具有三种成分的综合性能丙烯晴使ABS具有一定的强度、硬度、耐化学性、耐油性级耐热性。丁二烯使ABS具有弹性，良好的冲击强度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有优良的介电性能、光泽和良好的成型加工性能。因此，ABS是一种具有坚韧、质硬和刚性的工程塑料。通过控制三种成分的比例可以改变ABS的性能。ABS具有突出的力学性能和良好的综合性，坚固、坚韧、坚硬，是重要的工程塑料，用途广泛。设计的注射模为一出四腔的单分型注射模,即一次成型四只塑件,具有生产效率高、质量好，原材料利用率高等特点。由于本塑件结构简单,浇注系统凝料修整方便，故采用单分型面注射模。关键词 生产率 模具寿命 精度高，质量，利用率目 录引言4第一篇 Z型弯曲模的设计 7第一章 弯曲工艺与弯曲模具设计71.1弯曲凸、凹模圆角半径与凹模深度71.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹71.2.1 回弹现象71.2.2 影响回弹的主要因素81.3 弯曲成形工艺设计81.3.1减少回弹量的措施91.3.2 弯曲力的计算91.4弯曲模具设计101.4.1 弯曲模结构设计应注意的问题101.4.2 弯曲模工作部分尺寸的设计11第二章 弯曲变形过程及变形特点132.1弯曲变形过程132.2板料弯曲的塑性变形特点弯曲的塑性变形特点132.3弯曲时变形区的应力和应变状态13第三章 设计的参数和计算153.1 弯曲模153.2 模具总体设计173.3 模具主要零部件设计173.4 选定设备183.5 绘制模具总图183.6 卸料橡胶的设计计算20第二篇 三通管注射模的设计21第一章 塑件分析21第二章 注射机的选择及工艺参数的校核23第三章 模具总体方案的确定243.1分型面的确定243.2浇注系统的形式243.2.1 主浇道设计原则243.2.2 分浇道设计原则243.2.3 浇口的设计原则253.2.4 浇口位置的选择253.3 侧向抽芯机构263.4 脱模机构263.5温度调节系统263.6成型零件的结构设计263.6.1 凹模的结构设计263.6.2 凸模的结构设计26第四章 成型零件工作尺寸计算27结论28致谢29参考文献30装 订 线引 言一、弯曲工艺概述 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。 弯曲工艺是靠模具与弯曲设备完成加工的过程，一般的弯曲加工，每分钟一台弯曲设备可生产零件的数目是几到几十件。所以它的生产率高，操作简便，便于实现机械化与自动化。弯曲产品的尺寸精度是由模具保证的，质量稳定，一般不需再经机械加工即可使用。 因此，在现代工业生产中得到广泛应用。装 订 线二、弯曲模的结构设计弯曲模结构设计注意事项因 素注 意 事 项模具结构的复杂程度 模具结构是否与冲件批量相适应模 架 对称模具的模架要明显不对称，以防止上、下模装错位置对称弯曲件 对称弯曲件的凸模圆角和凹模圆角应分别作成两侧相等 小型的一侧弯曲件，有时可用同时弯两件变成对称弯曲，以防止冲件滑动，冲件在弯后切开毛 坯 位 置 落料断面带毛刺的一侧，应位于弯曲内侧弯曲件卸下 U形弯曲件校正力大时，也会贴住凸模，需要卸料装置校正弯曲 校正力集中在弯曲件圆角处，效果更好，为此对于带顶板的U形弯曲模，其凹模内侧近底部处应做出圆弧，圆弧尺寸与弯曲件相适应安全操作 放入和取出工件，必须方便、安全便于修模 弹性材料的回弹只能通过试模得到准确数值，因而模具结构要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改提高弯曲件的精度 提高弯曲件精度的工艺措施有减少回弹、防止裂纹以及克服弯曲件偏移三、弯曲常用材料如果弯曲件的材料具有足够的塑性，屈强比小，屈服点与弹性模量的比值小，则有利于弯曲成形和工件质量的提高。如软钢、黄铜和铝等材料的弯曲成形性能好。而脆较大的材料，如磷青铜、钹青铜、弹簧等，则最小相对弯曲半径大，回弹大，不利于成形。四、注射模概述三通管塑件是一个结构简单表面粗糙度要求不高的塑件。所选材料为ABS，ABS是非结晶聚合物，不透明、无毒、无味及微黄的垫塑性树脂。可燃烧，但燃烧缓慢且有特殊刺激味，密度1.021.20g/ cm3。ABS具有三种成分的综合性能丙烯晴使ABS具有一定的强度、硬度、耐化学性、耐油性级耐热性。丁二烯使ABS具有弹性，良好的冲击强度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有优良的介电性能、光泽和良好的成型加工性能。因此，ABS是一种具有坚韧、质硬和刚性的工程塑料。通过控制三种成分的比例可以改变ABS的性能。ABS具有突出的力学性能和良好的综合性，坚固、坚韧、坚硬，是重要的工程塑料，用途广泛。五、注射模设计原则1、分型面的选择2、浇注系统的形式包括：主浇道设计原则分浇道设计原则浇口位置的选择浇口的设计原则3、侧向抽芯机构4、脱模机5、温度调节系统第一篇 Z形弯曲模的设计 第一章 弯曲工艺装 订 线与弯曲模具设计弯曲工艺弯曲工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料弯曲。弯曲不仅可以加工金属板料，而且可以加工非金属板料。弯曲加工时，金属板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。1.1弯曲凸、凹模圆角半径与凹模 1.凸模圆角半径 一般情况下，凸模圆角半径取等于或略小于工件内侧的圆角半径R，对于工件圆角半径较大（R/t10），而且精度较高时，则应进行回弹计算。 2.凹模进口圆角半径 当凹模进口圆角半径过小时，弯矩的力臂减小，坯料沿凹模圆角滑进时的阻力增大，从而增加弯曲力，并使毛坯表面擦伤。在生产中，可按材料厚度，决定凹模圆角半径（表1-1）。表1-1 凹模进口圆角半径RA （mm）材 料 厚 度 tRA2（36）t24（23）t42t 3.凹模深度 凹模深度过小，毛坯两边自由部分太多，弯曲件回弹大，不平直。但凹模深度增大，消耗模具钢材多，且需要压力机有较大的工作行程。1.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹 1.2.1 回弹现象 常温下的塑性弯曲和其它塑性变形一样，在外力作用下产生的总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。当弯曲结束外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失，弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲回弹（简称回弹）。 1.2.2 影响回弹的主要因素 一 材料的力学性能 材料的屈服点S愈高，弹性模量 E 愈小，弯曲变形的回弹也愈大。因为材料的屈服点S愈高，材料在一定的变形程度下，其变形区断面内的应力也愈大，因而引起更大的弹性变形，所以回弹值也大。而弹性模量 E 愈大，则抵抗弹性变形的能力愈强，所以回弹值愈小 。 二 相对弯曲半径 r / t 相对弯曲半径 r / t 愈小，则回弹值愈小 。因为相对弯曲半径 r / t 愈小，变形程度愈大，变形区总的切向变形程度增大，塑性变形在总变形中占的比例增大，而相应弹性变形的比例则减少，从而回弹值减少 。反之，相对弯曲半径 r / t 愈大，则回弹值愈大 。这就是曲率半径很大的工件不易弯曲成形的原因。 三 弯曲中心角 弯曲中心角愈大，表示变形区的长度愈大，回弹累积值愈大，故回弹角愈大，但对曲率半径的回弹没有影响。 四 模具间隙 弯曲模具的间隙愈大，回弹也愈大。所以板料厚度允差愈大， 回弹值愈不稳定 。 五 弯曲件形状 U 形件的 回弹由于两边互受牵制而小于 V 形件 。形状复杂的弯曲件一次弯成时，由于各部分相互牵制以及弯曲件表面与模具表面之间的摩擦影响，改变了弯曲件各部分的应力状态（一般可以增大弯曲变形区的拉应力），使回弹困难，因而回弹角减小。 六 弯曲方式 弯曲力的大小不同使得 回弹值亦有所不同 。校正弯曲时，校正力愈大，回弹愈小，因为校正弯曲时校正力 比自由 弯曲时的弯曲力大得多，使变形区的应力应变状态与自由弯曲时有所不同。极大的校正弯曲力迫使变形区内侧产生了切向拉应变，与外侧切向应变相同，因此内外侧纤维都被拉长。 卸载后，变形区内外侧都因 弹性恢复而缩短，内侧回弹方向与外侧相反，内外两侧的回弹趋势相互抵消，产生了减小回弹的效果。例如V形件校正弯曲时，相对弯曲半径r / t 0.2 0.3，则角度回弹量可能为零或负值。1.3 弯曲成形工艺设计 圆角半径 r 0.5 t 的弯曲件 这类弯曲件的毛坯展开长度一般根据弯曲前后体积相等的原则，考虑到弯曲圆角变形区以及相邻直边部分的变薄等因素，采用经过修正的公式进行计算。1.3.1减少回弹量的措施弯曲加工必须要发生回弹现象。要完全消除回弹是极其困难的，但可以从模具设计和产品设计等方面来减少甚至消除回弹。模具设计中可采取补偿法和校正法 补偿法 预先计算或试验出工件弯曲后的回弹量，在设计模具时，使工件的变形超过原设计的变形，是冲压工件回弹后得到所需的形状。在设计凸模或凹模时可根据已确定的回弹角减少模具的角度做出补偿（见图 ）对于（见图 ）所示的情况可采取两种措施：可是凸模向内侧倾斜，形成角 ；或使凸模、凹模单边间隙小于材料厚度，凸模将板料压入凹模后，利用板料外侧与凹模的摩擦力使板料的两侧都向内贴紧凸模，从而实现回弹的补偿。对于r/t10的弯件，由于弯曲半径比较大，回弹量大。弯曲件的圆角半径和弯曲角均有较大的变化，弯曲凸模的圆角半径 r凸和弯曲角凸，可按如下公式计算，即 1 r凸=- 1/r+3s/Et a凸=180r/ r凸(180凸) r凸 凸模的圆角半径，mmr 弯曲件的内圆角半径，mm凸 凸模的弯曲角度，（） 弯曲件的弯曲角度，（）s 弯曲件材料的屈服极限，MPaE 弯曲件材料的弹性模量，MPat 弯曲件材料的厚度，mm对于一般材料如Q215、Q235、10、20钢，当角度回弹量小于5，且工件材料厚度公差较小时，可将凸模侧面加工成斜面，其角2，而凹模与凸模之间的间隙值取最小料厚，以此来减少回弹量。1.3.2 弯曲力的计算 为了选择弯曲时所需用的压力机和进行模具设计，需要计算确定弯曲力。影响弯曲力的因素很多，如材料的性能、工件形状尺寸、板料厚度、弯曲方式、模具结构等等此外，模具间隙和模具工作表面质量也会影响弯曲力的大小。 因此，理论分析的方法很难精确计算。在生产实际中，通常根据板料的机械性能以及厚度、宽度，按照经验公式进行计算。 自由弯曲时的弯曲力 ：V形弯曲件： 式中：FV自 冲压行程结束时，不经受校正时的自由弯曲力(N)； B 弯曲件的宽度（ mm ）； t 弯曲件的厚度（ mm ）； r 内圆弯曲半径（等于 凸 模圆角半径）（ mm ）； 弯曲材料的抗拉强度（ MPa ）； K 安全系数，一般取 1.3 。 从公式中可以看出，对于自由弯曲，弯曲力随着 材料的抗拉强度的增加而增大，而且弯曲力和材料的宽度与厚度成正比。增大凸模圆角半径虽然可以降低弯曲力，但是将会使弯曲件的回弹加大。 1.4 弯曲模具设计 1.4.1 弯曲模结构设计应注意的问题 进行弯曲模的结构设计时，应注意以下几点： 一. 毛坯放置在模具上必须保证有正确可靠的定位。当工件上有 孔而且 允许用其作为定位孔时，应尽量利用工件上的孔定位， 若工 件上无孔但允许在毛坯上冲制工艺孔时，可以考虑在毛坯上设计出定位工艺孔。当工件上不允许有工艺孔时，应考虑用定位板对毛坯外形定位。同时应设置压料装置压紧毛坯以防止弯曲过程中毛坯的偏移。 二、当采用多道工序弯曲时，各工序尽可能采用同一定位基准。 三、设计模具结构应注意放入和取出工件的操作要安全、迅速和方便。 四、弯曲 凸 、凹模的定位要准确，结构要牢靠，不允许有相对转动、位移。 五、对于对称弯曲件，弯曲模的 凸 模圆角半径和凹模圆角半径应保证两侧对称相等，以免弯曲时毛坯发生滑动、偏移。 六、弹性材料的准确回弹 值需要 通过试模对 凸 、凹模进行修正确定，因此模具结构设计要便于拆卸。 七、由于 U 形弯曲件校正力大时会贴附 凸 模，所以在这种情况下弯曲 模需设计 卸料装置。 八、结构设计应考虑当压力机滑块到达下极点时，使工件弯曲部分在与模具相接触的工作部分间得到校正。 九、设计制造弯曲模具时，可以先将 凸 模圆角半径做成最小允许尺寸，以便试模后根据需要修整放大。 十、为了尽量减少工件在弯曲过程中的拉长、变薄和划伤等现象，弯曲模的凹模圆角半径应光滑， 凸 、凹模间隙要适当，不宜过小。 十一、当弯曲过程中有较大的水平侧向力作用于模具上时，应设计侧向力平衡挡1.4.2 弯曲模工作部分尺寸的设计 凸 模圆角半径 当弯曲件的相对弯曲半径 r / t 较小时，取 凸 模圆角半径等于或略小于工件内侧的圆角半径 r ，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径 r min 。若弯曲件的 r / t 小于最小相对弯曲半径，则应取 凸 模圆角半径 r t r min ，然后增加一道整形工序，使整形模的 凸 模圆角半径 r t = r 。 当弯曲件的相对弯曲半径 r / t 较大（ r / t 10 ），精度要求较高时，必须考虑回弹的影响，根据回弹值的大小对 凸 模圆角半径进行修正。 第二章 弯曲变形过程及变形特点2.1 弯曲变形过程 在压力机上采用压弯模具对板料进行压弯是弯曲工艺中运用最多的方法。弯曲变形的过程一般经历弹性弯曲变形、弹-塑性弯曲变形、塑性弯曲变形三个阶段。板料从平面弯曲成一定角度和形状，其变形过程是围绕着弯曲圆角区域展开的，弯曲圆角区域为主要变形区。 弯曲变形程度可以用相对弯曲半径 r/t表示，t为 板 料的厚度。 r/t越小，表明弯曲变形程度越大。一般认为当相对弯曲半径r/t200时，弯曲区材料 即开始进入弹-塑性弯曲阶段，毛坯变形区内（弯曲半径发生变化的部分）料厚的内外表面首先开始出现塑性变形，随后塑性变形向毛坯内部扩展。在弹-塑性弯曲变形过程中，促使材料变形的弯曲力矩逐渐增大，弯曲力臂L继续减小，弯曲力则不断加大。 凸模继续下行，当相对弯曲半径 r/t3 的板料 称为宽板 ，相对宽度 b/t 3 的称为窄板。 窄板弯曲时，宽度方向的变形不受约束。由于弯曲变形区外侧材料 受拉引起 板料宽度方向收缩，内侧材料受压引起板料宽度方向增厚，其横断面形状变成了 外窄内 宽的扇形。变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。 宽板弯曲 时，在宽度方向的变形会受到相邻部分材料的制约，材料不易流动，因此其横断面形状变化较小，仅在两端会出现少量变形，由于相对于宽度尺寸而言数值较小，横断面形状基本保持为矩形。 虽然宽板弯曲 仅存在少量畸变，但是在某些弯曲件生产场合，如铰链加工制造，需要 两个宽板弯曲 件的配合时，这种畸变可能会影响产品的质量。当弯曲 件质量 要求高时， 上述畸变可以采取在变形部位预做圆弧切口的方法加以防止。2.3 弯曲时变形区的应力和应变状态 板料塑性弯曲时，变形区内的应力和应变状态取决于弯曲变形程度以及弯曲毛坯的相对宽度 b/t。如图所示，取材料的微小立方单元体表述弯曲变形区的应力和应变状态, 、 表示切向 (纵向、长度方向) 应力、应变， r 、 r 表示径向（厚度方向）的应力、应变， b 、 b 表示宽度方向的应力、应变。从图中可以看出， 对于宽板弯曲 或窄板弯曲，变形区的应力和应变状态在切向和径向是完全相同的，仅在宽度方向有所不同。一. 应力状态 在切向：外侧 材料受拉 ，切向应力 为正；内侧材料受压，切向应力 为负。 切向应力为绝对值最大的主应力。外侧拉应力与内侧压应力间的分界层称为应力中性层，当弯曲变形程度很大时 也有向内侧移动的特性。 应变中性层的内 移总是 滞后于应力中性层，这是由于应力中性层的内移，使外侧拉应力区域不断向内侧压应力区域扩展，原中性层内侧附近的材料层由压缩变形转变为拉伸变形，从而造成了应变中性层的内移。 在径向：由于变形区各层金属间的相互挤压作用，内侧、外侧同为受压，径向应力 r 均为负值。 在 径向压 应力 r 的作用下，切向应力 的分布性质产生了显著的变化，外侧拉应力的数值小于内侧区域的压应力。只有使拉应力区域扩大，压应力区域减小，才能重新保持弯曲时的静力平衡条件，因此应力中性层必将内移 相对弯曲半径 r/t越小，径向压 应力 r 对应力中性层内移的作用越显著。 在宽度方向：窄板弯曲时，由于材料在宽度方向的变形不受约束，因此内、外侧的应力均接近于零。 宽板弯曲 时，在宽度方向材料流动受阻、变形困难，结果在弯曲变形区外侧产生阻止材料沿宽度方向收缩的拉应力， b 为正，而在变形区内侧产生阻止材料沿宽度方向增宽的压应力， b 为负。 由于窄板弯曲 和宽板弯曲 在 板宽方向 变形的不同，所以窄板弯曲的应力状态是平面的， 宽板弯曲 的应力状态是立体的。 二 应变状态 在切向：外侧材料受拉 ，切向应变为正，内侧材料受压缩，切向应变为负，切向应变为绝对值最大的主应变。 在径向：根据塑性变形体积不变条件 条件 ： + r + b = 0 ， r 、b 必定和最大的切向应变符号相反。因为弯曲变形区外侧的切向主应变为拉应变，所以外侧的径向应变r为压应变 ；而变形区内侧的切向主应变为压应变 ，所以内侧的径向应变 r为拉应变。 在宽度方向：窄板弯曲时，由于材料在宽度方向上可自由变形，所以变形区外侧应变b 为压应变 ；而变形区内侧应变 b 为拉应变。宽板弯曲时， 因材料 流动受阻，弯曲后板 宽基本不变。故内外侧沿宽度方向的应变几乎为零（ b 0），仅在两端有少量应变。 综上所述，可以认为窄板弯曲的应变状态是立体的，而宽板弯曲的应变状态是平面的。 由于宽板弯曲 时，沿宽度方向上的变形区外侧为拉应力（ b 为正）； 内侧为压应力 （ b 为负），在弯曲过程中，这两个拉压相反的应力在弯曲件宽度方向（即横断面方向）会形成力矩 MB。弯曲结束后外加力去除，在宽度方向将引起与力矩 MB方向相反的弯曲形变，即弓形翘曲。对于弯曲宽度相对很大的细长件或宽度在板厚10倍以下的弯曲件，横断面上的翘曲十分明 显，应采用工艺措施予以解决。 第三章 弯曲件的设计3.1弯曲模如图3-1所示零件为Z形弯曲模件，材料为Q195，厚度t=2mm。图3-1Z形弯曲模件工序简图设计步骤：（1）分析零件的冲压工艺性并确定工艺方案弯曲模没有固定的结构型式，有可能设计得很简单，也可能设计得很复杂，这需要根据工件的材料性能、形状、精度要求和产量进行综合分析，确定模具结构型式。本工件的断面是Z形弯曲模件，其表面还要翻出两种尺寸的若干梅花形孔，确定工艺方案为弯曲一翻边一修边三个工序。本工序主要完成弯曲工艺，达到如图2-10所示的燕尾形工件。这种燕尾形一般分两次弯成，先弯成四个直角槽形件，然后再侧弯成燕尾形，这就需要两套模具，生产效率低。考虑该工件的批量较大，因此应该尽量设计一种效率较高的模具，本方案就是采用了能一次成形的转轴式压弯模。（2）进行必要的计算1)毛坯尺寸 计算毛坯尺寸分析如图3-2所示图3-2 计算毛坯尺寸分展开料宽度：L=l1+l2+l3+0.6tL=(28-2*2)+(5-2)+(5-2)+0.6*2mm=31.2mm取为32mm。长度尺寸为70mm。故毛坯尺寸为32mm70mm。2) 弯曲力计算 影响弯曲力的因素很多，若要进行精确的计算是很复杂的，这里只是进行大略计算，不考虑校平。 0.6KBt b按公式 F= =30576N R+t式中 F自为自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力； B为弯曲件的宽度； t 为弯曲材料的厚度； r 为弯曲件的内弯曲半径； b为材料的抗拉强度； K为安全系数，一般取K=1.3。所以 F1.3*0.6*70*4*350/0.5+2N=30576N 3.2 模具总体设计根据压弯力的大小，初步考虑使用1000kN油压机压制，模具结构草图如图2-3所示，主要由上模板、凸模、转轴式凹模、下模板、垫板等组成。初步计算模具闭合高度H模 =169mm凹模座的外廓尺寸约计为169mm200mm。图2-3 模具结构草图3.3要零部件的设计 图3-4 闭合时的工件的图形根据弯曲件的需要设计出凸模、活动凸模、顶压块和反侧压板，达到所需要的尺寸和技术要求。（图3-4）图3-5定位螺钉销 定位零件的设计 根据工件的厚度、长度和宽度，设计出可靠的定位螺钉销（图3-5）出来，来提高工件的精度，3.4 选定设备该零件所需的弯曲力 F30576N模具闭合高度 H模=169mm模具外廓尺寸 169mm200mm某工厂有1000kN油压机，其主要力学性能为：公称压力 1000kN最大装模高度 600mm 行程 500mm台面尺寸 600mm2000mm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。3.5 绘制模具总图总图如图3-6所示，图中零件名称见表3-1表3-1 零件明细表21螺母245#GB/T6170-8620夹板245#19螺钉145#GB/T70-8518螺钉M8445#GB/T70-8517螺钉M10445#GB/T70-8516销钉145#JB/T7649.1015凸模1T10A14压块1TH20013限位螺钉245#JB/T7665.512螺钉M6245#GB/T170-8511模柄1Q235JB/T7646.210上模座板1HT200GB/T2855. 79六角螺钉245#GB/T170-858橡胶3PVCGB/T2867. 97导套220#GB/T2861. 76凸模固定板145#JB/T7644.15活动凸模1T104反侧压板245#3顶压板1HT2002导注220#GB/T2861.2 1下模座板1HT200GB/T2855. 6序号零件数量材料备注图3-6 Z形件弯曲模3.6胶的设计计算项目公式结果备注卸料板工作行程h工h工=h1+t+h26mmh 1为凸模凹进卸料板的高度mmh 2为凸模冲载后进入凹模的深度mm橡胶工作行程H工H工=h工+h修12mm H修 为凸模修磨量，取5mm橡胶自由高度H自由H自由=4H工20mm取H 工为H自由的25%橡胶的预压缩量H预H预=15%H自由2mm一般H预=（10%-15%）H自由每个橡胶承受的载荷F1F1=F卸/4选用3个圆筒性橡胶橡胶的外径DD=(d+1.27(F1/p)0.525mmd 为圆筒形橡胶的内径，取d=13mm;p=0.5MPa校核橡胶自由高度H自由0.5H自由/D=0.541.5满足要求橡胶的安装高度H安H安=H自由-H预18mm第二篇 三通管注射模的设计第一章 塑件分析 本人设计的塑件是一个三通管（如图a所示），其结构简单表面粗糙度要求不高。所选材料为ABS，ABS是非结晶聚合物，不透明、无毒、无味及微黄的垫塑性树脂。可燃烧，但燃烧缓慢且有特殊刺激味，密度1.021.20g/ cm3。ABS具有三种成分的综合性能丙烯晴使ABS具有一定的强度、硬度、耐化学性、耐油性级耐热性。丁二烯使ABS具有弹性，良好的冲击强度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有优良的介电性能、光泽和良好的成型加工性能。因此，ABS是一种具有坚韧、质硬和刚性的工程塑料。通过控制三种成分的比例可以改变ABS的性能。ABS具有突出的力学性能和良好的综合性，坚固、坚韧、坚硬，是重要的工程塑料，用途广泛。ABS的成型特性：（1） 可用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等成型加工方法。（2） 收缩率小，可制得精密。（3） 吸湿性较大，成型前应干燥处理。（4） 流动性中等，溢边值0.04mm，熔体粘度强烈，依赖于剪切速率，因此模具设计大都采用点浇口形式。（5） 熔融温度较低，熔融温度范围固定宜采用高料温，高模温和高注射压力，有利于成型。（6） 浇注系统流动阻力要小注意浇口形式和位置应合理，防止产生熔接痕或减小熔接痕数量。脱模斜度不宜过小。图a此塑件虽然结构简单，但由于有抽芯，所以考虑用液压缸抽芯，而用液压缸抽芯则要考虑液压缸的定位，在液压缸的定位上本人考虑在动模一侧。而且再抽芯的时候要考虑抽芯距离，由于本模具采用一出四的形式，则要考虑的抽芯距离很长，所以占的面积很大。但液压缸能使抽芯更平稳；其次此模具采用的使推管推出机构，使得模具结构复杂。由于此模具在浇口设计时采用的使点浇口，所以在浇口处的痕迹很小，使塑件更美观、更光滑。其次本模具采用二次脱模机构，所以，浇注系统凝料就可用自动脱落。第二章 注射机的选择及工艺参数的校核 根据要求注射机的选择类型为XS2Y125。本类型项目为注射量125cm3，螺杆（柱塞）直径42mm，注射压力为119MPa，注射行程为115mm，注射时间为6s，注射方式螺杆式，锁模力900KH，最大成型面积320cm2，模板最大行程300mm，模板最大厚度300mm，最小200mm，拉杆空间260X1.55m，模板尺寸428X450mm，锁模方式液压机械油泵流量100.12L*min-1，压力6.5MPa，电动机功率10KW，螺杆驱动功率-4KW，加热功率5WK，机器外形尺寸3.34X0.75X1.55m，机器重量3500KG，模具定位孔尺寸10000.054mm，喷嘴球径SR12，喷嘴孔径4mm，顶出两侧孔径22mm，孔距230mm,，中心孔径-工艺参数校核：A：最大注射量的校核 VmaxVs/KL 12522.5/0.8B：注射压力的校核 PmaxP 11980C：锁模力的校核 FPqA 90030X0.7D：开模行程校核 SH+H2+a+(5-10) 30033+54+E：注射机最大开膛行程与模厚有关的校核 SkHm+H1+H2+a+(5-10)F：推出机杆的校核 Xs-2Y-125采用两侧双顶杆机械顶出G：型腔数目N的确定 N1=KLWmax-Wa/Wj =0.8*60-7/10=4第三章 模具总体方案的确定3.1 分型面的选择此塑件根据以下四点：分型面应便于塑件的脱模分型面的选择应有利于侧向分型与轴芯分型面的选择应保证塑件的质量分型面的选择应有利于防止溢料分型面的选择应有利于排气分型面的选择应尽量使成型零件便于加工选择分型面时，应尽量减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸的差异，所以此塑件选择在圆筒直径处且最大的截面处为分型面。见图纸 aa3.2 浇注系统的形式：注射模的浇注系统是指塑件熔体从注射机喷嘴进入模具开始列型腔为此流经的通道。一般浇注系统由主浇道、分浇道、浇吸冷料穴等四部分组成。此浇注系统的设计基本原则： 必须了解塑件的工艺性 排气良好 防止型芯和塑件变形 减少榕体流程及塑件耗量 修正方便，并保证塑件的外观质量 要求热量及压力损失最小。3.2.1主浇道设计原则： 为了便于凝料从直浇道中拔出，主浇道设计成圆锥形，其锥角=2o4o对流动性的塑件=3o6o内壁表面粗糙度Ra小于0.631.25N m。主浇道和分浇道结合处采用圆角过渡在保证塑件成型良好的条件下，主浇道的长度L尽量短设置主浇道衬套。3.2.2 分浇道设计原则：分浇道的截面形状尺寸分浇道的布置形式分浇道的断面和长度设计，应在保证顺利充模的前提下，尽量取小，尤其对小型塑件更为重要分浇道的表面不必很光，表面粗糙度为1.63Nm即可，有利于保温当分浇道较长时，在分浇道末端应开设冷料穴，以容纳冷料，保证塑件质量分浇道与浇口的连接处要以斜面或圆弧过度有利于熔料的流动和填充，否则会引起反压力，消耗动能。详情见图b图b3.2.3浇口的设计原则：交口是连接分浇道和型腔的桥梁。它具有两个功能：第一，对塑件熔体流入型腔起控制作用；第二，当注射压力撤销后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑件不会倒流，浇口是浇注系统的关键部分，它对塑件的质量影响很大，一般情况浇口采用长度很短而截面很长又狭窄的小浇口。本塑件采用的是点浇口，其特点是：它是一种尺寸很小截面为圆形的直接浇口的特殊形式。开模时，浇口可以自动拉断，利于自动化操作，浇口去除后残留痕迹小。但注射压力损失大，收缩大。塑件易变形。浇口尺寸太小时，料流易产生喷射，对塑件质量不利。适用于成型熔体粘度随剪切速度提高而明显降低的塑件和粘度较低塑件。对成型流动性差及热敏性塑件、平薄易变形及形状复杂的塑件不利。3.2.4 浇口位置的选择一般情况选择浇口位置时，具体应考虑如下几个问题： 浇口的尺寸及位置选择应避免充料流产生喷射和蠕动 浇口应开设在塑件断面较厚的部位，有利于熔体流动和补料 浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最少 浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出 浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢靠度 浇口位置的选择应防止料流将型芯或嵌件挤压变形。综上所述，本塑件浇口位置如图(c)所示图c3.3 侧向抽芯机构：根据动力来源不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为手动、机动和 气动（液压）三大类。本塑件采用的是液压抽芯机构。液压抽芯是通过液压缸，活塞及控制系统来实现的。它不仅动作平稳，抽芯动作与模具的开合无关，可以加长抽芯距离。而且还可通过增大液压缸的内径的方法来获得较大的抽芯力。3.4脱模机构推出机构的设计原则：塑件留在动模保证塑件不因推出而变形或损坏保证塑件良好的外观外观可靠。本塑件具有采用推管推出机构的特征，推管推出机构动作均匀可靠，且在塑件上不留下任何推出痕迹。见图（d） 由于此塑件采用的是点浇口，所以采用了二次脱模机构。图d3.5温度调节系统冷却系统设计原则：冷却水孔应尽量多，孔径应尽量大冷却水道至型腔表面的距离应尽量相等浇口处加强冷却降低入水与出水的温度冷却水道要避免接近熔接痕部位冷却水道的大小要易于加工和清理。此模具所采用的冷却系统为直流循环式。这种形式结构简单，加工方便。3.6成型零件的结构设计3.6.1凹模的结构设计：凹模是成型塑件外表面的凹状零件（包括零件的内腔和实体两部分）它的的结构取决于塑件的成型需要和加工与装配的工艺要求，通常可分为整体式和组合式两大类。由于此塑件结构简单副偶一采用整体式凹模。此结构简单，牢固可靠，不易变形，成型塑件的质量较好。3.6.2凸模和型芯的结构设计凸模是指在压缩模中承受或传递压机压力，与凹模有配合段，直接接触塑料，成型塑件表面或上下端面的零件。型芯是指在注射模中成型塑件由较大内表面的凸状零件，它又称主型芯。由于