毕业设计（论文）-冲压弯曲成型机构及自动上料装置设计.doc

黑龙江工程学院本科毕业设计本科学生毕业设计冲压弯曲成型机构及自动上料装置设计 院系名称： 机电工程学院 专业班级： 机械09-12班 学生姓名： 指导教师： 职 称： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院二一三年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeStamping forming mechanism and automatic feeding device designCandidate：Zhao WeidaSpecialty：Construction MachineryClass：09-12Supervisor：Associate Prof. Liu YanjuanHeilongjiang Institute of Technology2013-06Harbin摘 要本文主要研究推版式送料装置,推板式送料装置适用于中、小尺寸形状简单的平板毛坯送进，结构简单、加工方便、通用性强、制造成本低。它可以在较高速度的压力机上应用。但由于采用弹簧驱动推板进行送进，送料行程较短，不适于需较大送料行程的压力机自动生产的要求。本文研究平面连杆机构以及推板装置，用以实现较大的送料行程。该机构的运动特性与压力机滑块的运动特性相关，即送进的初始与结束阶段速度较慢，符合冲压生产的要求。与摆动式圆形件一次成形弯曲模配合,从而实现冲压弯曲成型机构的自动上料.关键词：连杆机构；滑块；弯曲模；一次成型；自动上料ABSTRACTThis article main research push format feeding device, the push plate feeding device is suitable for medium and small size shape flat workpieces into simple, simple structure, convenient processing, versatility, low manufacturing cost. It can be applied in high speed presses. But because it is spring-loaded to push board, shorter feeding schedule, not suitable for need larger feeding schedule automatic press production requirements. In this paper, we study planar linkage and push plate device, in order to achieve larger feeding schedule. Movement characteristics of the institutions associated with the movement characteristics of press ram, is sent to a slower initial and end stage, accord with the requirement of stamping production. A forming bending die with oscillating circular pieces of coordination, so as to realize the automatic feeding of stamping bending forming mechanism. Key words: Connecting rod mechanism；The slider t；Bending die；ly Fashioned；Automatic feeding 目 录摘要Abstract第1章 绪论11.1课题研究目的及意义11.2冲压技术简介11.2.1冲压技术在机械制造中的地位11.2.2现代冲压加工发展趋势21.2.3 国内外冲压技术发展状况21.2.4冲压机床的自动上料装置31.3研究设想4第2章 弯曲模具设计62.1工件工艺性分析62.1.1弯曲件精度62.1.2弯曲件的结构工艺性62.2工艺方案的分析确定82.3弯曲模结构设计及模具结构的确定82.3.1弯曲模结构设计应注意的问题82.3.2圆形件弯曲92.4毛坯尺寸计算122.4.1弯曲中性层位置的确定132.4.2弯曲件毛坯展开尺寸长度计算132.5力的计算142.5.1弯曲力的计算142.5.2回弹计算152.5.3压力机公称压力的确定162.6弯曲模工作部分设计计算162.6.1凸模、凹模的圆角半径162.6.2凹模深度162.6.3凸凹模间隙172.6.4弯曲模工作部分尺寸的计算与公差172.7模架的选择192.8主要零部件设计202.8.1凸模的设计202.8.2凸模支架的设计202.8.3成形滑板的设计222.8.4摆块的设计222.8.5摆块上拉簧的选择222.8.6弹性顶件装置232.8.7卸料装置232.9压力机的选择232.10模具闭合高度242.11本章小结24第3章 推件板送料总体设计253.1推件板送料方案分析253.2推板式送料装置工作原理253.3送料方向的控制263.4送料步距的控制263.5本章小结28第4章 冲压模具零部件技术要求294.1零件的技术要求294.2模架技术要求304.3本章小结30结论31参考文献32致谢33第1章 绪 论1.1 课题研究目的及意义设计目的：机械设计制造行业是国家的核心行业，在现代工业生产自动化领域里，材料的搬运，机床送料，整体的装配等实现自动化是非常必要的。在一个冲压作业循环中，从送料、起动、压力机行程作业、卸件这四个环节中，压力机滑块一个行程的时间只占一个作业循环时间的10%24%，压力机空运转时间占90%75%，它与冲压作业类别、模具结构、冲压材料状况、工人操作的熟练程度有关。采用自动送料装置后，可使压力机的行程次数利用率达到80%90%，生产效率提高23倍。设计意义：推板式送料装置适用于中、小尺寸形状简单的平板毛坯送进，结构简单、加工方便、通用性强、制造成本低。它可以在较高速度的压力机上应用。由于实现了自动化，使工人不用近距离操作，更加安全，因而使用该设备配，对提高工作效率，减轻劳动强度，节省人力，实现冲压作业自动化具有重要意义。1.2冲压技术简介冲压工艺大致可分为分离工序和成形工序（又分为弯曲、拉伸、成形）两大类。分离工序实在冲压过程中使冲压件与坯料沿一定的轮廓线相互分离，同时冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求；成形工序是使冲压坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应满足尺寸公差等方面的要求。按照冲压时的温度情况有冷冲压和热冲压两种方式。这取决于材料的强度、塑性、厚度、变形程度以及设备能力等，同时应考虑材料的原始热处理状态和最终使用条件。冷冲压：金属在常温下的加工，一般适用于厚度小于4mm的坯料。有点是不需加热、无氧化皮、表面质量好，操作方便，费用较低。缺点是有加工硬化现象，严重时使金属失去进一步变形能力。冷冲压要求坯料的厚度均匀且波动范围小，表面光洁、无斑、无划伤等。热冲压：将金属加热到一定的温度范围的冲压加工方法。有点是可消除内应力，避免加工硬化，增加材料的塑性，降低变形抗力，减少设备的动力消耗。1.2.1冲压技术在机械制造中的地位 冲压是金属塑性成形加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以也称为板料成形。冲压能够制造尺寸很小的仪表零件，又能制造诸如汽车大梁、压力容器封头一类的大型零件；既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能制造精密和复杂形状的零件。冲压具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点，因此在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器生产和发展具有十分重要的意义。2.1.2现代冲压加工发展趋势制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。开发并应用CAD/CAM系统，在发展高、新制造技术和模具、装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。推广应用数控冲压等设备，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。要想提高生产率，就必须提高生产的自动化程度，自动送料机构就是为实现生产中送料工序自动化而设计的一种专用机构。自动送料机构可将冲压料或冲压件经过定向机构，实现定向排列，然后顺序地送到机床或工作地点。这在自动化成批大量的生产中显然是实用的，不但可把操作人员从复杂而繁重的劳动中解脱出来，而且对保证安全生产也是一种行之有效的方法。1.2.3国内外冲压技术发展状况目前，国内拥有大量的冲压机床，但大多需工人脚踏制动器，用手或手持工具把工件送入模具工作区。这种生产方式时常出现工人手部受伤等问题，这就给冲压生产带来了极大的安全隐患！如果能把他们改造成半自动货全自动机床，将会充分发挥机床的潜在力量，这是一个具有重大意义的事情，而在机床上安装自动送料机构，这将大大提高冲压的生产效率，实现冲压的完全自动化。近年来，我国汽车制造业飞速发展，面对这一形式，我国的板材加工工艺及相应的冲压设备都有了长足的进步，有重型机械压力机及其覆盖件生产线、大型多工位压力机，数控板冲、剪、折机床及柔性加工生产线，无模多点成形压力机，高速压力机等国外冲压机床开始采用伺服电机+数控的方式进行控制。中国冲压机床行业经过技术引进、合作生产及合资等多种方式的运作，快速地提升了我国冲压设备整体水平。今年设计制造的许多产品，其技术性指标已经接近或达到世界先进水平，在宜人性方面也取得了长足进步。但与国内产品与国外名牌产品的差距并无明显缩短。一次，我国冲压设备行业和企业需以战略的思路和有效的措施应对当前的机遇和挑战。1.2.4冲压机床自动上料装置冲压机床的自动送料装置按送进材料的形式分为送料装置与上件装置。常见的送料机构形式有五种：钩式送料机构凸轮钳式送料机构杠杆送料机构夹持送料机构辊轴送料机构推板式送料机构其中辊式送料装置适用于扁平料的输送，夹持式送料装置结构相对复杂、价格较高，不适用于我国众多的中小企业。随着近代工业的发展，以冲模为中心的电子计算机控制全自动冲压加工系统的研制十分必要。现在已经出现了全自动冲压加工生产线、冲压加工中心、全自动落料冲床、自己备有薄板上料和卸料的电子计算机数控转塔式冲床以及其他自动冲压系统。这种系统必须配备相应的高质量、高效率的冲模。自动模中的送料、出件等装置主要由模具本身的运动部分来驱动（一般是上模）。还可以由压力机的曲轴或滑块来驱动，也可由由单独的驱动装置（如机械、液压、气压等）来驱动。自动模的送料、卸件、出件的动作最大特点是周期性间歇地与冲压工艺协调进行。实现周期性动作的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、定向离合器、平面连杆机构等。自动模的自动化装置就是自动模的驱动装置。通过周期性动作机构使自动化装置的工作零件产生周期性的工作，这就是自动上料装置。 1.3研究设想 . 推板式送料装置适用于中、小尺寸形状简单的平板毛坯送进，结构简单、加工方便、通用性强、制造成本低。它可以在较高速度的压力机上应用。但由于采用弹簧驱动推板进行送进，送料行程较短，不适于需较大送料行程的压力机自动生产的要求。本文研究平面连杆机构以及推板装置，用以实现较大的送料行程。该机构的运动特性与压力机滑块的运动特性相关，即送进的初始与结束阶段速度较慢，符合冲压生产的要求。 第2章 弯曲模具设计2.1工件工艺性分析工件的形状如图2.1所示：图2.1工件图材料为H62（半硬），厚度t=1mm，大批量生产，年产量约为100万件。制件尺寸精度为IT14级。此工件属于卡箍类工件，属于普通冲压件。此制件属于弯曲件，弯曲件的工艺性是指弯曲件的结构形状、尺寸精度要求，材料选用及技术要求是否适合于弯曲加工的工艺要求。2.1.1弯曲件精度弯曲件的精度要求应合理。根据文献1表4-5弯曲零件角度偏差和表4-6弯曲零件的直线尺寸公差可知：表2.1 弯曲零件的直线尺寸公差板料厚度t/mm尺寸b/mm尺寸A精度等级1100IT12IT13而该弯曲件尺寸精度为IT14级，所以能达到此精度要求。2.1.2弯曲件的结构工艺性1弯曲件的弯曲半径弯曲件的弯曲半径不能小于该工件材料的最小弯曲半径。对于一定厚度的材料，弯曲半径愈小，外层材料的伸长率愈大，边缘材料的伸长率达到并超过材料的伸长率后，就会导致弯裂，造成废品。在保证毛坯最外层纤维不发生破裂的前提下，所能获得的弯曲零件内表面最小圆角半径与材料厚度的比值称为最小相对弯曲半径。（1）最小弯曲半径的近似理论值确定由文献1公式（4-22）与（4-23）：考虑材料变薄，则 （2.1）不考虑材料变薄，取，则 （2.2）式中 最小弯曲半径（mm）； 最大断面收缩率；变薄系数。（2）最小弯曲半径的经验值确定由于影响最小弯曲半径大小的因素很多，因此按公式（2.1）和（2.2）计算结果与实际的有一定的误差，在实际生产中主要是参考经验数据来确定各种材料的最小弯曲半径。根据文献1表4-2各种金属材料在不同状态下的最小弯曲半径的数值。可知如表2.2所示：表2.2 最小弯曲半径材料正火或退火的硬化的弯曲线方向与轧制方向平行与轧制方向垂直与轧制方向平行与轧制方向垂直黄铜H6200.30.40.8查得实际弯曲半径最小弯曲半径，所以在弯曲变形区外表面不能产生拉裂，造成废品。2弯曲件的形状该弯曲件的形状对称，左右一致，可避免板料与模具之间的摩擦阻力不均而产生工件侧移。3弯曲件直边高度为了保证弯曲件的直边部分垂直，其直边高度h一般那个不小于2t，最好大于3t。若h2t，则必须在弯曲圆角处预先压槽后再弯曲，或加长直边部分，待弯曲后再切掉多余部分。4弯曲件上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。为了避免产生该缺陷，必须使孔处于变形区以外，如图2.2所示，从孔边到弯曲半径r中心的距离根据料厚不同取：mm，；mm，。该工件如图2.3所示，mmmm。所以孔位不位于弯曲变形区内，不必担心孔形受弯曲变形的影响而畸变。图2.2弯曲件孔边距图2.3工件孔边距综上述分析：该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，大批量生产，属于普通冲压件。根据制件的材料厚度，形状及尺寸，在进行冲压工艺设计和模具设计中，但应特别注意以下几点：（1）该制件为圆形弯曲件，因此在设计时，应注意弯曲时的回弹。（2）制件较小，从安全考虑，要采取适当的送件、取件方式。2.2工艺方案的分析确定工艺方案分析，根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔和弯曲三个工序。但由于设计题目研究主要方向是圆形件弯曲模具设计，所以下面将对弯曲作为重点进行方案分析和确定。2.3弯曲模结构设计及模具结构的确定2.3.1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： （1）毛坯应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。 （2）弯曲毛坯的定位要准确、可靠，尽可能采用水平放置。当采用多道工序弯曲时，各工序尽可能采用同一定位基准。 （3）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。（4）应避免材料在弯曲过程中弯薄或弯曲变形区发生畸变。（5）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。 （6）对于某些尺寸小、材料、形状较复杂的弹性接触件，最好采用一次复合弯曲成形较为有利，如采用多次弯曲，则定位不易准确，操作不方便，同时材料经过多次弯曲也易失去弹性。（7）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。（8）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。 （9）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。 （10）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。 （11）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圆筒形件弯曲模。2.3.2圆形件弯曲圆形件的弯曲方法根据圆的不同直径而各有不同。圆形件弯曲的弯曲方法可分为三类： 1对于圆形件直径mm的小圆，其弯曲方法是一般先将毛坯弯成U形，然后再弯成圆形。模具结构见图 2.4a、b。若工件圆度不好，可以将工件套在芯棒上，在第二副弯曲模（图b）中连压几次进行整形。a)首次弯曲 b)二次弯曲图2.4小圆弯曲模具 图2.5小圆一次弯曲模具由于工件小，分两次弯曲操作不便，故也可以采用图2.5所示的小圆一次弯曲模，它适用于软材料和中小直径圆形件的弯曲。其工作原理：毛坯以凹模固定板1的定位槽定位。当上模下行时，芯轴凸模5与凹模2首先将毛坯弯成U形。上模继续下行时，芯轴凸模5带动压料板3压缩弹簧，由上凹模4将工件最后弯曲成形。上模回程后，工件留在芯轴凸模上。拔出芯轴凸模，工件自动落下。该结构中，上模弹簧的压力必须大于首先将毛坯压成U形时的压力，才能弯曲成圆形。2对于圆形件直径 mm的大圆，其弯曲方法是一般先将毛坯弯成波浪形，然后再弯成圆形，模具结构如图2.6所示。波浪形状由中心的三等分圆弧组成，首次弯曲的波浪形状尺寸，必须经实验修正。图2.6 较大圆形件弯曲模3对于圆型件直径d为10mm20mm，可以采用摆动式凹模结构的弯曲模一次弯成，如图 2.7 所示。1凹模块 2销轴 3凸模 4支撑图2.7 摆块式弯曲模其工作原理：毛坯先由两侧定位板以及凹模1上端定位，弯曲时凸模3先将坯料压成U形，然 后凸模继续下行，下压凹模块的底部，使凹模块绕销轴向内摆动，将工件弯成圆形。弯曲结束后，向右推开支撑4，将工件从凸模上取下。这种方法卸料方便，生产效率较高。这里就采用这种方法并根据实际情况做出调整，夹环的主要形状是圆管。上模的零件为轴形凸模通过凸模支架、凸模固定板，连接在一起。毛坯放在成形夹块的凹槽内定位。上模下行时，先将毛坯弯成U形并压出底部一凹圆。上模座继续向下移动，弹簧被压缩，装于下模座上的两块摆块摆动，使装有滑轮的活动成形夹块分别向中间移动，将U形件两侧边向里弯曲成形，凹模和成形夹块弯曲成圆形。当上。模座回程时，弹簧使成形夹块复位。上模回程后，环形件留在芯轴凸模上，手工取出。这种弯曲方法的缺点是弯曲件上部得不到校正，回弹较大。图2.8 滑板弯曲模还可以采用滑板式圆形件弯曲模，一次弯曲成形，如图2.8所示。其工作原理：如图2.8所示，冲压前，在橡胶板、拉簧、限位块和限位销作用下，成形滑板和浮动模块均处于各自的初始极限位置，顶杆在弹簧和浮动模块作用下，处于其上极限位置，其上端与置放毛坯（预制坯）的平面平齐。将毛坯放在浮动模块的凹槽内定位。上模下行时，并与成形滑板一起将毛坯弯成U形。在此过程中：模芯与顶杆始终夹住毛坯（夹持力为弹簧的张力），使其不错移，弹簧被压缩；橡胶未被压缩（模具装配时的预压变形除外），浮动模块，和成形滑板静止不动，处于初始位置。上模继续下行，推着浮动模块，下移（橡胶被压缩），使摆块摆动，推动成形滑板向中心移动，将工件压弯成形。上模随压力机滑块抬起，橡胶的弹顶力使成形滑板和浮动模块，恢复到模具工作前的位置（初始位置），工件留在模芯上。拔出模芯，工件自行脱落。因为工件的直径为14mm，故采用摆动式模具。2.4毛坯尺寸计算2.4.1弯曲中性层位置的确定在板料弯曲时，弯曲件毛坯展开尺寸准确与否，直接关系到所弯件的尺寸精度，而弯曲中性层在弯曲变形的前后长度不变，因此可以用中性层长度作为计算弯曲部分展开长度的依据。在实际生产中为了便于计算，板料弯曲时一般用经验公式确定中性层的曲率半径。由文献2，公式(2.3-27)： （2.3）式中中性层的曲率半径(mm)； r 弯曲半径(mm)；x 中性层系数；t 料厚。根据文献2表2.3-1应变中性层的位移系数值；表2.3 中性层系数的值rt0.10.20.30.40.50.60.70.711.2 x 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.3 0.33 rt1.31.522.534567x 0.34 0.36 0.38 0.39 0.4 0.42 0.44 0.460.48 0.5由于本工件的r/t为7，故查表2.3可知中性层系数为0.48。故中性层的曲率半径mm。2.4.2弯曲件毛坯展开尺寸长度计算确定了中性层的位置后，就可进行弯曲件毛坯展开长度的计算。一般将r0.5t的弯曲称为有圆角半径弯曲；而将r0.5t的弯曲称为无圆角半径的弯曲。而该工件相对弯曲半径为可见，工件属于有圆角半径的弯曲件，且圆角半径较大。有圆角半径的弯曲件，毛坯展开尺寸是根据弯曲前、后应变中性层长度不变的原则进行计算的。弯曲件毛坯长度等于直线部分的长度和弯曲部分应变中性层展开长度之和。由文献2公式（2.3-43）和（2.3-43） （2.4）式中L 弯曲件毛坯展开长度（mm）；弯曲件各直线段长度之和（mm）；弯曲件各弯曲部分（圆弧部分）应变中性层展开长度之和（mm）。圆弧部分应变中性层展开长度按下式计算， 13 （2.5）式中圆弧部分应变中性层展开长度（mm）；r 弯曲半径（mm）；x 中性层系数；t 料厚（mm）；应变中性层的曲率半径（mm）；弯曲中心角（），（见文献2 图2.3-19 弯曲角与弯曲中心角的关系）；弯曲角（）。根据公式（2.4）、（2.5）可以计算出弯曲件毛坯展开长度为78.56mm。由此可以确定弯曲模具的毛坯外型尺寸为78.5618mm2。2.5力的计算2.5.1弯曲力的计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的主要依据。特别是在弯曲板料较厚、弯曲线较长、相对弯曲半径较小、材料强度较大，而弯曲设备吨位与功率有限的情况下，必须对弯曲力进行计算。该工件的弯曲变形分三步，第一步是U形弯曲，第二步是成圆弯曲，第三步两边的弯曲。第一步弯曲的弯曲力采用自由弯曲力计算。为了提高弯曲件的精度，减少回弹，在弯曲的终了阶段对弯曲件采用校正弯曲，因此第二步与第三步采用校正弯曲计算。根据文献2，公式（2.3-37）和公式（2.3-38）计算：第一步弯曲的弯曲力可用公式 F= （2.6）式中F自由弯曲力（N）；B 弯曲件的宽度（mm）；t 弯曲件的厚度（mm）；r 弯曲件的内圆角半径（mm）；材料的抗拉强度（MPa）；K安全系数，一般取K=1.3。查文献3，表2-3冲压常用金属材料的力学性能14查得黄铜的力学性能表2.4所示。表2.4 黄铜的力学性能材料名称牌号材料的状态力学性能抗剪强度 抗拉强度屈服强度伸长率（%）/MPa黄铜H62软（M）25529435半硬（Y2）29437319620硬（Y）41241210自由弯曲近似计算，式中的强度极限=373MPa，则弯曲力为：F=763.72N第二步、第三步弯曲的弯曲力按公式=AP （2.8）式中 F校校正弯曲时的弯曲力； A校正部分的垂直投影面积（mm）； P单位面积上的校正（MPa）。查文献2表2.3-4单位校正力 P值，选取P =30MPa。故校正弯曲计算，=AP=182530=13500N。在弯曲过程中，毛坯沿凹模圆角处滑移时，会受到摩擦力，由于毛坯各边所受的摩擦力不等产生偏移。虽然该工件为对称图形，但为了克服偏移，采用弹性顶件装置。工作时，毛坯的一部分被压紧不能移动，另一部分则逐渐弯曲成形。在自由弯曲时，设有弹性顶件装置，其顶件力可近似于自由弯曲力的30%80%，即根据文献3公式（2.3-39）计算： （2.9）式中顶件力（N）；自由弯曲力（N）；系数，根据文献2表2.3-5 系数K值查取，查取=0.1。故顶件力的计算，N。2.5.2回弹计算在材料弯曲变形结束，工件不受外力作用时，由于弹性恢复，使弯曲件的角度弯曲半径与模具的形状尺寸不一致，产生回弹现象。相对弯曲半径愈小，回弹值愈小；反之，对弯曲半径愈大，回弹值愈大。该工件比值较大，故弯曲的回弹不能忽略。采用上述施加校正力的方法取消回弹，回弹已很小，能满足工件要求，且采用摆动式凹模、兼有校正作用的分块式凹模，不仅可以一次弯曲出较复杂的工件。而通过调整凸模下死点的位置，能增强变形区的压应力，从而减少回弹角。所以不再采去其他措施，也不再作回弹计算，只在试模时进行修正。2.5.3压力机公称压力的确定根据文献2公式(2.3-40)和公式(2.3-42)计算：对于有弹性顶件装置的自由弯曲按下式计算： （2.10）对于校正弯曲按下式计算： （2.11）式中压力机公称压力（N）。考虑到摆块摆角问题，和两摆块向内施加校正力，在摆块设计时可知摆角为。故算得KN所以在选压力机时，压力机的公称压力一定大于64.5KN。2.6弯曲模工作部分设计计算2.6.1凸模、凹模的圆角半径1、凸模圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径。2、凹模圆角半径凹模圆角半径不能过小，否则弯矩的力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑进时阻力增加弯曲力，并使毛坯表面擦伤。对称压弯件两边的凹模圆角半径应一致，否则压弯时毛坯会产生偏移。实际生产中，凹模圆角半径通常根据材料的厚度t选取，当mm时，。故取mm。2.6.2凹模深度弯曲凹模深度要适当。若过小，则工件两端的自由部分太多，弯曲件回弹大、不平直，影响零件质量；若过大，则多消耗模具钢材，且需较大的压力机行程。根据文献2图2.3-53（c）弯曲模具的结构尺寸图画出该模具的弯曲凹模深度的示意图2.9。图2.9弯曲凹模深度的示意图mm查文献2表2.3-18弯曲U形件的凹模深度（mm）。查得=15mm。 2.6.3凸凹模间隙模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是影响模具寿命诸因素中最主要的因素之一。冲压过程中，凸模与被冲工件之间，凹模与工件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重。所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并减缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。U形件的弯曲，必须选择适当的间隙。间隙的大小对于工件质量和弯曲力有很大影响。间隙越小，弯曲力越大。间隙过小，会使工件壁变薄，并降低凹模寿命。间隙过大，则回弹越大，还会降低工件精度。间隙值按下式确定。凸模、凹模单边间隙C一般可按下式计算： （2.12）式中C弯曲模凸、凹模单边间隙（mm）；t工件材料厚度（mm）；工件材料厚度的正偏差，可按文献2表1.3-42铜板厚度的极限偏差查取，取得mm；x间隙系数，可按文献2表2.3-19 U型件弯曲模凸、凹模的间隙系数x值，故取根据公式（2.12）算得 mm2.6.4弯曲模工作部分尺寸的计算与公差由于弯曲件尺寸的标注和尺寸的允许偏差不同，所以凸、凹模工作部分尺寸的计算也不同。一般原则是：工件标注外形尺寸则模具以凹模为基准件，间隙取在凸模上。23反之，工件标注内形尺寸，则模具以凸模为基准件，间隙取在凹模上。1.弯曲模工作部分尺寸的计算，根据文献1计算公式（4-47）、（4-48）、（4-49）计算。当工件的标注为内形时，则：当工件为双向偏差时，凸模尺寸为 （2.13）当工件为单向偏差时，凸模尺寸为 （2.14）18凹模尺寸为 （2.15）式中 凸模宽度（mm）； 凹模宽度（mm）； L 弯曲件的基本尺寸（mm）； 弯曲件宽度的尺寸公差。凸模和凹模的制造偏差，一般取IT9级。查文献4 表3.2标准公差数。表2.5 标准公差数（摘自GB/7800.3-1998）公差等级基本尺寸单位03361018mmIT140.250.30.43mmIT9253043m由式（2.13）、（2.14）、（2.15）可计算出mmmm mmmm2.凹模厚度的确定凹模厚度的确定见式（2.16）， H=Kb （2.16）式中H凹模厚度(mm)；K因数；b冲压件的最大外形尺寸(mm)。凹模壁厚（指凹模刃口与外边缘的距离）的确定公式19 小凹模 c=(1.52)H （2.17）表2.6 因数K的值t/mmb/mm0.51233501000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.22工件的最大外形尺寸为78.56mm，由表2.3可以查出因数K的值为0.22。故由公式（2.16）计算得出H=0.2278.56=17.28mm，取H=20mm，由式（2.17）计算得出c=30mm，c值一般取3040mm，所以不冲突，选择30mm即可。L=78.56+2c=138.56mmB=18+2c=78mm凹模的技术要求：凹模的主要型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应该保持平行。为了提高模具寿命和冲压件精度，凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为Ra=0.80.4m。底面和销孔的Ra=1.60.8m，凹模的材料与凸模一样，其热处理硬度应略高于凸模，达到6064HRC。2.7模架的选择对角导柱模架，导柱的布局是对称的。而且能纵、横都能送料。从安全角度考虑，在操作者右手边的那个导柱应设置在后面。对角导柱模架的两个导柱间距离较远，在导柱、导套间同样间隙的条件下，这种模架的导向精度较高。选取对角导柱模架，根据标准凹模周界尺寸查文献2即可得到对角导柱模架的零件尺寸，详情见下表2.7。 表2.7 对角导柱模架标准零件 （mm）L200B125最小闭合高度160最大闭合高度190上模座20012535下模座20012540导柱25150、28150导套258533、288533上模座的具体结构和尺寸查文献2即可确定，而下模座的具体结构和尺寸查文献2可确定。导套的具体结构和尺寸文献2可以确定。模柄选用带台阶的压入式模柄，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。查文献2综合考虑最后选取200mm125mm的标准模架。2.8主要零部件设计2.8.1凸模的设计 凸模采用轴形凸模，用过盈配合装在凸模支架上。凸模的前端做成轴形，其目的是为了便于与凸模支架连接。凸模后端的底部加工成与零件相同的形状，上方是长方体，其目的是加强芯轴凸模的稳定性。工件手工从凸模取出。其尺寸由零件来确定，根据凸模工作部分尺寸计算，确定凸模尺寸。见图2.10所示图2.10 凸模2.8.2凸模支架的设计 支架的作用是固定芯轴凸模，并承受工作时弯曲变形的载荷。上方设计成矩形，经电焊焊劳后经钳工修整。嵌入在凸模固定板上，支架两侧立板用于定位，缓解压力。当芯轴凸模安装到支架上时，要求凸模定位准确，否则凸模下方的凹槽将无法与芯子相配合。见图2.11所示图2.11 支架282.8.3成形滑板的设计成形夹块的设计主要依据工件的尺寸来确定，工件的外圆直径为16.36mm,所以成形夹块与工件相接触部分的半径尺寸为8.18mm，其长度是由模具的整体结构来确定的。成形夹块与工件相接触的表面精度要求比较高。形状如图2.12所示：图2.12 成形滑板2.8.4摆块的设计凹模摆块所受的力是由凸模通过工件传递的，在随凸模下摆动时所受的横向力逐渐增加，到下止点为止时，作用于工件的横向力达到最大值。此时，凸模中心线与摆块轴线在同一水平面上。若凸模继续下行，则横向力将减小。此时横向力的大小取决于两摆块轴之间的零件和坯料，是纯在间隙还是过盈量。如果是纯在间隙，横向力z则等于工件的弯曲变形力；若有过盈量，则横向力将急剧增大，较小时对工件产生较正力，在大将损坏模具。而校正力在圆管形弯曲模中作用并不明显。因此模具不设置过盈量，并允许有间隙，间隙值小于0.1 mm。运用几何计算，和作图的方法确定摆块的形状。如图2.13所示:21图2.13 摆块2.8.5摆块上拉簧的选择对弹簧的基本要求是：（1）芯轴凸模和芯子将工件夹住，凸模开始下行时的夹紧力必须大于弯曲力。（2）保持大于弯曲力的夹紧力（3）凸模达到下止点时才开始与凸模连接架有相对运动，摆块开始推动成形滑块向中间运动。凸模到达下止点后两边的成形滑块再向中间运动11.2mm。故摆块中的弹簧材料为65Mn，其特点为许用应切力大，选为类弹簧，材料直径为1.6mm，弹簧的外径为10mm。即拉伸弹簧规格为L A 1.610 左 GB/T2087。2.8.6弹性顶件装置弹性顶件装置中的弹性元件常使用弹簧与橡皮。在选用时都必须同时满足冲裁工艺（包括力和行程）和冲模结构的要求。该模具为防止偏移采用顶件式弹顶装置，所以弹顶装置仅仅是将坯料压紧的状态下逐渐弯曲成形，承担的载荷很小，而其行程比较大，因而适宜选用圆柱行弹簧。根据文献5选取压缩弹簧规格YA 21665-2 右 GB/T2089-1994。2.8.7卸料装置 卸料的过程为：当工件弯曲成形后，上模座带动凸模向上运动，成形滑块在弹簧的作用下复位，当到达指定高度时，工人将芯轴凸模从支架中拔出，工件将脱落。2.9压力机的选择 根据所要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的表面质量。可是，由于它提供了非常方便的操作条件和非常容易实现机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。对于大中型冲压件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机，其中有一般用途的通用压力机，也有太面较小而刚度较大的专用压力机、精压机等。在大型拉深件的生产中，应尽量选用双动拉深压力机，因其可使所有模具结构简单，调整方便。在小批量生产中，尤其是大型厚板冲压件的生产多采用液压机。液压机没有固定的行程，不会因为板料厚度变化而超载，而且在需要很大的施力行程加工时，与机械压力机相比具有明显的优点。但是，液压机的速度小，生产效率低，而且零件的尺寸精度有时候不稳定。在大批量生产或者形状复杂零件的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机。考虑力的要求和对模具闭合高度的初步估算，为了安全起见，初选公称压力为160KN的开式压力机，型号为J23-16，相关参数见下表。表2.8 JC23-16压力机部分参数型号J23-16标称压力/KN160滑块行程/mm70行程次数/（次/min）115连杆调节长度/mm60最大装模高度/mm220工作台尺寸/（mmmm）300450模柄孔尺寸/（mmmm）30502.10模具闭合高度 应该满足 mmmm的要求。式中最小装模高度(mm)；最大高度(mm)；垫板厚度(mm)。考虑到模具下要放置橡胶使模具复原到初始状态，故应有一定的高度放置橡胶。为确定垫板的高度，故对橡胶高度进行计算。根据文献5表3-9橡胶计算公式，算得冲模装配好以后橡皮的高度为33.43mm。故预取垫板厚度为40mm。经过初步估算，本弯曲模的模具闭合高度为175mm，mm=130mm，mm=175mm由于130mm175mm175mm，所以满足要求。2.11本章小结本章根据零件的材料、结构特点、性能、批量、弯曲特征等因素，确定了该工件的生产工艺，进行了工件弯曲部分的模具设计。因为工件的弯曲类型为圆形弯曲，外形形状简单，成形要求高。所以模具的设计就相对复杂，模具的结构也相对复杂。在设计的过程中主要注意的问题为轴形凸模一定要固定好而且要有较高的平行度，弹簧欲紧力要大于弯曲力，这样工件才能夹紧。该模具结构设计合理、开发成本低、装配、调试周期短。31第3章 推件板送料总体设计3.1推件板送料方案分析该工件由弯曲成型完成，所以要计算工件毛坯的外型尺寸就需要对弯曲件毛坯展开长度进行计算并设计其推件板送料工作原理。最后根据所计算出来的数据选择出压力机、模板、模架、垫板以及固定板等标准件。然后确定出模具的定位装置、推件装置、固定方式以及其他零部件。最后完成整个弯曲模具的结构设计，绘制出装配图和零件图。3.2推板式送料装置工作原理将工序件自动送到下道冲压工序的模具进行冲压（在一定时间内不需要人工进行操作而自动完成冲压工作）这种送料装置统称为自动送料装置。由于工序件的形状多种多样，因而送料装置的形式很多。它需要一些辅助装置来组装送料系统。即把待加工的工序件装入料斗中，然后经过配出机构（包括分配机构和定向机构）使工序件具有正确的方位，并且连续不断地排列经过料槽进入送料装置，再由送料装置送到模具上进行冲压。自动模中的送料、出件等装置主要由模具本身的运动部分来驱动（一般是上模），还可以由压力机的曲轴或滑块来驱动，也可以由单独的驱动装置（机电、液压、气压等）来驱动。自动模的送料、卸件、出件的动作最大特点是周期性间歇地与冲压工艺协调进行。除机械手外，实现周期性动作的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、定向离合器、平面连杆机构。这里采用推板式送料装置, 可使压力机的行程次数利用率达到80%左右，生产效率大大的提高。推板式送料装置适用于中、小尺寸形状简单的平板毛坯送进，结构简单、加工方便、通用性强、制造成本低。它可以在较高速度的压力机上应用。由于实现了自动化，使工人不用近距离操作，更加安全，因而使用该设备配，对提高工作效率，减轻劳动强度，节省人力，实现冲压作业自动化具有重要意义。推板式送料装置的工作原理如图3.1。将已整理定向