托架的弯曲模具设计.docx

课 程 设 计 说 明 书题目：托架的弯曲模具设计二级学院机械工程学院年级专业材料成型及控制工程学 号1101240112学生姓名付天成指导教师黄小英教师职称教授目 录设计任务书1前言41.冲压件的工艺分析51.1 结构工艺性分析51.2 精度分析51.3 材料分析62.工艺方案的确定7 2.1 工艺设计内容方案72.2 方案分析73.有关工艺计算93.1 排样计算93.2 弯曲件的展开尺寸计算93.3 计算各工序冲压力103.4 压力中心的确定113.5 压力机标称压力的确定113.6 回弹值的确定12 3.7 弯裂12 3.8 偏移124.托架弯曲模具参数计算134.1 凸模与凹模工作部分尺寸计算135.模具结构和模具零件的选择及确定14 5.1 定位零件14 5.2 卸料和出件装置145.3 模架及其零件14 5.4 上下模座14 5.5 其他支撑和固定零件15 5.6 紧固件156.绘图16 6.1 零件图16 6.2 装配图177.模具的工作原理及使用说明18 7.1 工作原理18 7.2 生产注意事项188.设计小结209.参考文献21新余学院课程设计任务书学 号1101240112学生姓名付天成专业材料成型及控制工程课程设计题目托架的弯曲模具设计研究主要内容及基本要求一、设计内容：1、设计一幅弯曲模，完成下图托架零件（生产批量：2万件/年）的弯曲。材料：08冷轧钢板，料厚t=1.5mm，,其未注公差尺寸精度等级为IT14，编制冲压工艺方案并完成模具结构的设计。托架的零件图2模具整体方案设计：包括零件的工艺分析、模具类型的确定、压力中心计算、毛坯尺寸计算、压力机选择等。3模具整装配图和模具重要零件选用与设计。4撰写此模具设计说明书二、技术要求：1、要求每位学生完成模具整体装配图1 张，2、主要零件（凸模、凹模、凸凹模等）图35张3、详细的设计计算过程4、有关零件的选用依据及过程5、课程设计说明书（不少于5千字）主要参考资料1、 学校图书馆的中文电子期刊 2、冷冲模设计，丁松聚主编 3、冷冲压工艺与冲模设计，杨关全、匡余华主编 4、模具制造工艺，黄毅宏、李明辉主编5、 相关网站资料查寻进程计划课程设计时间2013年12月16日2013年12月20日第一阶段（2013年12月16日）完成课题的初步规划第二阶段（2013年12月17日）完成模具的总体结构设计第三阶段（2013年12月18日）完成模具的有关计算第四阶段（2013年12月19日）完成模具的有关零部件的选择设计第五阶段（2013年12月19、20日）完成总装配图的绘制，并完成答辩。毕业设计(论文)工作指导小组(或教研室)审核意见毕业设计（论文）工作指导小组组长（或教研室主任）签名： 年 月 日签名学生签名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日前言改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求 量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性本设计是在老师的指导下，按企业里的格式及顺序进行编写的。其中的一些数据都是按照“冲压模具及设备”及“互换性与技术测量”上的表查得的标准数据，而图也是遵循“机械制图”上的标准画法画的。本设计以够用为准，着重的考虑它的应用性、实用性及综合性。本设计对冲压的工艺、模具的设计、材料的分析等都一一的进行了分析及介绍。根据考虑合理的工艺编制、实现高速化、自动化、提高材料利用率降低材料成本等一些因素，以降低冲压的成本及模具的费用，提高效率。根据企业要求及冲压成型工艺及模具设计的工程技术的要求，设计出企业所需要的、简单的、应用性好的模具模具及产品。 1.冲压件的工艺分析1.1 结构工艺性分析根据零件的结构形状和批量要求，可采用落料,冲孔,弯曲三道工序，这里只考虑弯曲工序。1.弯曲件的形状由冲压件给的零件图知，弯曲件的形状对称，变形区附近没有缺口，弯曲半径左右一致，偏移量较小，适合于弯曲，为了保证坯料在弯曲模内准确定位，减小在弯曲过程中坯料的偏移，尽量增添工艺孔，但本冲压件形状对称，规则，不需要工艺孔。2. 弯曲件的相对弯曲半径弯曲件的相对弯曲半径r/trmin/t,查表5-3知08冷作硬化状态时垂直纤维方向的最小相对弯曲半径为0.4，平行纤维方向的最小相对弯曲半径为0.8，由图纸知r=1.5,t=1.5,所以r/t=1rmin/t,满足要求。3.弯曲件的弯边高度弯曲件的弯边高度不宜过小，应满足hr+2t,h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易形成足够的弯矩，很难得到形状准确的零件，由本冲压件图知弯边高度有2种，h1=14.714.5,h2=101.5+21.5, h1=28.54.5,本冲压件满足条件，所以本冲压件适合于弯曲。4.弯曲件的孔边距离带孔的板料弯曲时，如果孔位于弯曲变形区，则弯曲时孔的形状会发生变形，因此必须使孔位于变形区之外，孔弯曲半径r中心的距离要满足以下关系：Lt由本冲压件知t=1.5mm，L=6满足L1t，L2=00.5,所以展开尺寸长度为Lz=L1+L2+180=L1+L2+180（r+xt）式中L坯料展开总长度（mm）；弯曲中心角（）由上图知L=(L1+L2+L3+L4+L5) 2=(11+29+9.5+3.14901801.982) 2=113.4344mm113.4mm3.3 计算各工序冲压力弯曲力的计算1.自由弯曲时的弯曲力形件弯曲力 式中 F-由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力 B-弯曲件的宽度 t-弯曲件材料厚度 -材料的抗拉强度 a-系数，其值见表5-11 c-系数，其值见表5-12由图纸可知，B=32 t=1.5 查表2-3可知，取 =400MPa查表5-11可知，a=0.6070.680，取a=0.65查表5-12可知，取c=0.570 F=2.4Btac =2.4321.54000.650.570 =17072.64N2.顶件力或压料力由于本弯曲模有顶件装置或压料装置，其顶件力FD(FY)可以近似取自由弯曲力的3080，即 FD（FY）=（0.30.8）F=（0.30.8）17072.64=5121.7913658.11；取15000N工序1：（冲12mm孔与落料复合） F=Lt=22619.47N工序2：弯曲力计算，工序3.（45mm孔）F=Lt=9424.78N 3.4 压力中心的确定如图3-2所示，冲压力的合力的作用点称为冲模的压力中心。冲模的压力中心应与压力机滑块中心重合，否则冲压时会产生偏斜，导致模具和压力机急剧磨损。对于简单形状冲裁及形状简单而对称的工件，如圆形、正多边形、矩形等，其冲裁时的压力中心即工件的几何中心。由于这里研究的工件为对称形式，压力中心就在12mm孔上。故不需考虑不规则形状冲裁的压力中心的求法。确定了压力中心之后，在进行模具的装配时必须使模柄和压力中心在一条竖直线上，这样才不会产生弯矩，使模具磨损图3-2 零件的压力中心3.5 压力机标称压力的确定本零件各工序中只有冲裁和弯曲两种冲压工艺方法，且冲压力均不太大，故均选用开式可倾式压力机，根据弯曲力小选用J23-16.其规格如下：公称压力为160KN，滑块行程为55mm，滑块行程次数位 120次/min，最大封闭高度为 220mm，封闭高度调节量为 45mm，滑块中心至床身距离为 160mm，立柱距离为 220mm，工作太尺寸前后为300mm，左右为 450.3.6 回弹值的确定 自由弯曲时的回弹值,由于本弯曲件r/t=158,为大变形程度，弯曲件的圆角半径回弹量很小，可以不予考虑，只需确定角度的回弹值，由冲压模具及设备表5-4知90=23.7 弯裂最小相对弯曲半径,设中性层位置在半径为=r+t/2=2.25处，且弯曲后厚度保持不变，则R=r+t=3，且有外=12rt+1=1/3,将外以材料断后伸长率代入，则r/t转为rmin/t,且有rmin/t=1-2=1，由于本弯曲件的弯曲半径大于最小弯曲半径，满足要求。3.8 偏移 由于本弯曲件结构对称，弯曲凸凹模结构对称，产生偏移量比较小，由于本弯曲件的偏移量小，形状结构比较对称，所以在本弯曲件的中心设一个定位销。4. 托架弯曲模具参数计算4.1 凸模与凹模工作部分尺寸计算1）凸模工作部分尺寸计算凸模圆角半径根据定义知道当弯曲件的相对弯曲半径r/t5时，且不小于/，凸模圆角半径等于弯曲件的圆角半径。）凹模工作部分尺寸计算凹模圆角半径rd在生产中凹模圆角半径通常根据冲压件厚度取值时，rd=（）t=4.59。3)凹模深度尺寸的计算凹模深度l0查表5-16知，l0=20mm2、凸、凹模间隙的确定根据公式tmin+nt查冲压模具及设备表5-17可知凸、凹模间隙系数n=0.05所以Z=1.5+0.051.5=1.575。3、凸、凹模横向尺寸1）计算弯曲件外形尺寸Ld=（Lmax-0.75）0d Lp=(Ld-2Z)-p0 2）标注弯曲件内形尺Lp=（Lmin+0.75）-p0 Ld=(Lp+2Z)0dLp、Ld弯曲凸、凹模横向尺寸；Lmin、Lmax弯曲件的横向最大、最小极限尺寸；弯曲件的横向公差d、p弯曲凸、凹模制造公差。取凸模精度取IT9级，凹模精度取IT8级。 Z凸凹模单边间隙，取1.537525为内形尺寸，由于本弯曲件采用配作法加工，故以凸模为基准，配作凹模，间隙取在凹模上；Lp=（25+0.750.6）=25.45Ld=(25.45+2Z)=(25.45+21.5375) =28.535.模具结构和模具零件的选择及确定5.1 定位零件1)、挡料销 根据冲裁模结构可知，固定挡料销广泛用于冲压中小型冲压件的挡料定距。所以该托板适合用固定挡料销。选用标准件GB6992）、导料销 固定式导料销与固定式挡料销基本一样，可从标准中选用。选用GB/T7648.2-20085.2 卸料和出件装置1）、卸料装置 根据冲压件图可知，采用刚性卸料装置。2）出件装置 推件装置：根据冲裁模结构可知，采用刚性顶件装置。5.3 模架及其零件（1）、模架 冲裁模模架已经标准化，根据冲裁模结构可知，选用导柱模模架。由冲压件图可知，选用后侧导柱模架。（2）、导向零件 导向零件一般都采用对上下模进行导向，以保证上模相对于下模的正常运动。导向零件有导柱、导套、导板，并都已标准化。根据冲裁模结构可知，选用A型可卸导柱，A型导套。 导套型号：A25H69038 GB/T2581.6导柱型号：A25H5180 GB/T2581.15.4 上下模座 设计冲模时，模座的尺寸规格一般根据模架类型和凹模周界尺寸从标准中选取。凹模尺寸：L=160mm,B=100mm模具闭合高度H=190225mm,模架160100GB/T2581.3,后侧导柱上模座型号为：16010040后侧导柱下模座型号为：16010050模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装确定，所以设计的模座必须和所选压力机工作台和滑块的有关尺寸相配合，并进行必要的校核。上下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求0.01mm以下。模座材料根据工艺要求和模座的重要性作用，一般选用HT200或HT250.也可选用Q235或Q255.5.5 其它支撑和固定零件（1）、模柄模柄的结构形式较多，并已标准化。根据模具大小、上模结构、模架类型及精度等确定模柄的结构类型，选用压入式模柄，生产中最常用。选用GB700.（2）、凸模固定板，垫板及导料板 凸模固定板和垫板的轮廓形状及尺寸均已标准化，可根据上述尺寸确定原则，凸模固定板厚度为10mm，垫板厚度为6mm。导料板厚度为4.5mm。从相应标准中选用。垫板选用GB6995.6紧固件冲模中用到的紧固件主要是螺钉和销钉，螺钉和销钉都以标准化。模具设计时，螺钉和销钉的选用应注意以下几点:1)、同一组合中，螺钉的数量一般不少于3颗。2）、螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺大小和凹模厚度等条件确定。3）、螺钉之间，螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距凹模刃口及外边缘的距离，均不宜过小。4）、各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。综上所述：螺钉选用4GB/T70-2000,销钉选用5GB/T199-2000.6.绘图6.1 零件图（1）.弯曲凸模零件图（2）.弯曲凹模零件图6.2 装配图7.模具的工作原理及使用说明7.1 工作原理模具由上模座、凸模、凸模固定板、凸模垫板、销钉、螺钉、凹模、凹模垫板、顶件块、推杆、下模座、紧固螺钉等组成。模具的工作过程：开启模具后，将板料放在凹模上，通过定位销可靠定位，并通过顶板上定位销与板件上的中间孔配合固定，防止在弯曲时板件移动，凸模下行完成弯曲工艺。当行程终了时，凸模回程，顶料件将弯曲件顶出，完成一个工作流程。 7.2 生产注意事项1、模具的安装和搬运 冲模的使用寿命、工作安全和冲件质量等与冲模的正确安装有着极大的关系。 1）冲模应正确安装在压力机上，使模具上下部分不发生偏斜和位移，这样可以保证模具有较高的准确性，避免产生废品。而且可保证模具寿命。 2）模具安装时，将带有导向的模具，上下应同时搬到工作台面上。由于大型模具在工作台面上不便移动，应按材料的送料方向、产品的取出方式、气垫顶杆孔的位置等尽量准确定位。 先固定上模，然后根据上模的位置固定下模。 3）固定上模的方法有压板压紧、螺钉紧固、燕尾槽配合和模柄固定等。对中小型模具，最常用的方法是模柄固定。模柄装入曲柄压力机模柄孔后，采用模柄夹持器来固定。夹紧模柄时，旋紧夹持器上两螺母，再用方头螺钉顶紧模柄。 4）凡大型模具用模柄固定时，为增强固定的可靠性，制成带固定斜面的模柄把用固定螺钉紧固，或模具的上模座用吊挂螺丝安装。 5）当模柄外形尺寸大小模柄孔尺寸时，禁止用随意能够得到的铁块、铁片等杂物作为衬垫，必须采用专门的开口衬套或对开衬套。 6）固定下模的方法主要有螺钉固定和压板固定。螺钉固定准确可靠，但增加了冲模制造工时，且装拆冲模也不方便，适用于大、中型冲模。特别注意的是在安装下模座时，不要将废料孔堵住。 7）在冲压生产过程中，由于压力机的振动，可能引起固定冲模的坚固零件松动，操作者必须随时注意和检查各紧固零件的工作情况。 8）对于笨重的冲模，为了便于安装和搬运，应设置起重吊钩，通常采用螺栓吊钩或焊接吊钩等. 2、模具的使用注意事项 1）、使用模具前，应检查模具是否完好，所用的模具名称、编号和基本结构是否与工艺规程一致。有导向装置的模具，检查其润滑是否良好。并清除模具表面油污、赃物。2）、冲压用毛坯表面要洁净，并均匀涂抹润滑剂。3）、定期检查压力机，保证其精度和完好状态。4）、定期进行维护性修理。 3、压力机应具有安全保护装置 压力机安全装置应具有下列各项中的某一项功能，以杜绝人身事故的发生。 1）压力机滑块运行期间，人体的任一部分不会进入危险区。2）滑块下行程时，当人体的任一部分进入危险区之前，滑块能停止下行程或停于下死点之前。3）滑块下行程时，能将进入危险区的人体某一部分推出。4）滑块下行程时，能将进入危险区的操作者手臂拉出。5）当操作者双手脱离启动离合器的操纵按钮（或操纵手柄）后，直到伸进危险区之前，滑块能停止下行程或