磁轭弯曲模设计.doc

冲压工艺及模具设计课程设计设计说明书“磁轭”零件冲压工艺及模具设计起止日期： 2011 年 1 月 3 日 至 2011 年 1 月 18 日学生姓名李小娟班级材料072学号07405300207成绩指导教师(签字)胡成武机械工程学院（部）2010年1月16日目录第1章 制件工艺分析11.1 冲裁工艺分析11.1.1 冲裁件孔的最小尺寸11.1.2 最小孔距、孔边距11.1.3 精度21.1.4 粗糙度21.2 弯曲工艺分析21.2.1 弯曲圆角半径21.2.2 弯边长度21.2.3 工艺缺陷2第2章 工艺方案确定4第3章 任务分配5第4章 计算毛坯尺寸6第5章 计算各工序冲压力和选择冲压设备75.1 自由弯曲力75.2 校正弯曲力75.3 压料力75.4凹模顶料力的计算75.5 选择冲压设备8第6章 凸、凹模尺寸的计算96.1 凸、凹模间隙值的计算96.2 凸、凹模横向尺寸96.3 凹模圆角半径106.4 凹模工作部分深度11第7章 其它标准件及非标准件的设计或选取127.1 模架的选取127.2 导柱的选取137.3 导套的选取137.4 凸模模柄147.6 凹模的设计147.7 凸模的设计147.8 顶板的设计157.9 推杆的设计157.10 闭合高度15第8章 模具总体结构设计16参考文献17致谢18I第1章 制件工艺分析技术要求：厚度为2.5mm 材料为10钢大批量生产1-1 产品图1.1 冲裁工艺分析1.1.1 冲裁件孔的最小尺寸 冲裁件上孔的尺寸受到凸模强度的限制，不能太小。查表3-9【1】可知，有导向凸模冲孔的最小尺寸。而该零件的最小冲孔尺寸为 ，故能满足工艺性。1.1.2 最小孔距、孔边距冲裁件的孔与孔，孔与边缘之间的距离为，受模具强度和冲裁件质量的限制值不宜过小，宜取, 必要时取，而该零件的最小孔间距为，孔边距为，均能满足工艺性要求；1.1.3 精度冲裁件的经济精度不高于IT11级，最高可达IT8IT10级，冲孔比落料的精度约高一级。本制件尺寸公差按IT14级取。1.1.4 粗糙度冲裁件的断面粗糙度一般为，本制件的断面粗糙度为。1.2 弯曲工艺分析1.2.1 弯曲圆角半径在弯曲的过程中，弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径，以免产生裂纹，但也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证，根据零件的总体要求，按退火状态及平行纤维，零件的最小弯曲半径为，而该零件的最小弯曲半径为。因此能满足工艺性的要求。1.2.2 弯边长度弯曲件的弯边长度不宜过小，过小时，弯边在模具上的支持长度过小，不容易形成足够的弯矩，将产生不规则变形，很难得到形状准确的零件。为避免此情况其值取，而该零件的弯曲最小直边长度为，所以满足工艺性要求。1.2.3 工艺缺陷 弯曲变形中伴有弹性变形。弯曲卸载后，由于中性层附近的的弹性变形及内、外层总变形中弹性变形部分的恢复，使的弯曲件的弯曲中心角和弯曲半径变得和模具尺寸不一致。这种现象叫回弹，主要发生在弯曲变形结束后的卸载过程。影响因素有以下几点：1）材料的力学性能 材料的屈极点越高，弹性模量E越小，弯曲回弹也越大。2）相对弯曲半径 相对弯曲半径越大，回弹越大。3）弯曲中心角 弯曲中心角越大，回弹角越大。4）弯曲方式及校正力大小 自由弯曲的回弹角比校正弯曲回弹角大；校正力越大，回弹值越小。5）模具间隙 间隙小，回弹减小。当间隙较大时，材料处于松动状态，回弹越大。零件的材料、形状已经确定，只有通过改变模具的间隙、弯曲方式及校正力的大小来减小回弹。对于厚度在0.8mm以上软材料，弯曲半径又不大时，可把凸模作成局部凸起如图1-2，以便对弯曲变形区进行局部整形来减小回弹。还可通过增大校正力；适当减小模具间隙。1-2 局部整形克服回弹第2章 工艺方案确定根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案;（1） 落料弯曲冲孔；单工序模； （2） 落料冲孔弯曲；单工序模；（3） 冲孔落料弯曲；级进模；（4） 落料冲孔弯曲；复合模；（5） 落料弯曲冲孔；复合模+单工序模；（6） 落料冲孔弯曲；复合模+单工序模；方案（1）（2）均需要三套模具，由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案（3）只需一套模具，由于制件的结构尺寸较大，必然会使连续模具的尺寸变的很大，另外连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不宜采用该方案。方案（4）只需一套模具，采用复合模冲裁，其模具结构虽然没有连续模复杂，但是要完成三道工序的复合模制造也比较困难，而且该零件有许多圆孔，这必然给设计带来不可预知的困难，甚至有可能产生干涉，故也不宜采用。方案（5）需两套模具，但是如果弯曲工序在前面，将会使冲裁模变得复杂，而本设计也并没有对孔距的精度做要求，生产效率也比较低，因此该方案也不宜采用。方案（6）需两套模具，两套模具结构都比较简单，模具的轮廓较小，制造也容易，采用落料冲孔复合模，生产效率也高，适用于大批量生产，适合于该工件的生产。根据上述分析，采用方案（6），即落料冲孔复合模和弯曲模组合。第3章 任务分配由于本设计是采用小组两个人进行设计，对于弯曲模部分的设计由本组另外一个成员完成，这里只对弯曲模进行设计计算。经计算，对于弯曲模所需要的毛坯如下图3-1和3-2所示。图3-1 弯曲毛坯二维图 图3-2 弯曲毛坯三维图第4章 计算毛坯尺寸对于形状比较复杂，或尺寸精度要求高的弯曲件，在初步确定毛坯长度后，还需要反复试弯，不断修正，才能最后确定合适的毛坯长度。具体方法是先制造弯曲模，经过试弯修正，确定毛坯尺寸后再制造落料模。该零件的毛坯展开尺寸可按式下式计算： 图4-1 弯曲件尺寸式中 板料厚度；，,如上图4-1所示，得毛坯宽度方向的计算尺寸同理，可计算出其他部位尺寸，最后得出如下图4-2所示的弯曲毛坯的形状和尺寸。图4-2 弯曲件毛坯尺寸第5章 计算各工序冲压力和选择冲压设备冲压力，包括自由弯曲力，校正弯曲力和压料力（或推件力）。5.1 自由弯曲力式中 k安全系数；b弯曲件宽度；r弯曲半径；抗拉强度。对于10钢：；则自由弯曲力， 5.2 校正弯曲力冲压件在行程终了时受到的校正弯曲力，可按近似计算。加固板冲压件首次弯曲的投影面积查表得单位校正力，代入上式得5.3 压料力取系数0.5，则， 5.4凹模顶料力的计算因为凹模的尺寸相对较小，而因为各方面的因素压力机却不得不选用过大的压力机，故将凹模直接连接在凹模顶出杆上，以增加缓冲，进而降低凹模所受压力，增加安全系数。取计算系数为0.5则5.5 选择冲压设备由弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和压料力大得多。因此，来选择压力机。现取系数1.2，则开式压力机规格表可得，可选用公称压力为63KN的开式可倾压力机。如下表5-1。表5-1 压力机参数公称压力63滑块行程50滑块行程次数160最大封闭高度170封闭高度调节量40滑块中心线至床身距离110立柱间距离160床身最大可倾角 30工作台孔尺寸左右150模柄孔尺寸直径30前后70深度50直径110垫板厚度尺寸30工作台尺寸左右315发生公称压力时滑块距下死点距离35前后200第6章 凸、凹模尺寸的计算分析零件的外形可知，该工件的成形过程应为：通过凸模及压力机的作用将其弯曲为U形。6.1 凸、凹模间隙值的计算凸凹模间隙按照U形件的标准来选取，则式中 Z弯曲凸模与凹模的单面间隙（mm）； 材料厚度的最大尺寸（mm）; n间隙系数，查表4-10【1】得n=0.04；由工件得根据上式得6.2 凸、凹模横向尺寸模具宽度尺寸计算基准原则：弯曲件宽度尺寸标注在外侧时，应以凹模为基准，即先确定凹模尺寸，凸模尺寸按凹模配置，必须保证单边间隙Z。弯曲件宽度尺寸标注在内侧时，应以凸模为基准，即先确定凸模尺寸，凹模尺寸按凸模配置，必须保证单边间隙Z。观察给出的原始零件图6-1，在原始零件图的尺寸标注标准在零件皆标准在零件的外侧，故应先计算出凹模尺寸，然后依照凹模尺寸配置凸模尺寸。因工件的A（）尺寸有标准公差，工件的公差等级为IT14，,基本尺寸L=42mm，则凸凹模精度为IT7，查冲压常用公差配合表，因工件厚度小于3mm，故凸凹模制造公差为，则6-1 弯曲件尺寸形式如上图弯曲件为单向偏差，凹模宽度尺寸 凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证单边间隙Z，即 凸模与凹模的圆角半径和凹模深度凸模圆角半径弯曲件的弯曲半径不小于时，凸模的圆角半径一般取弯曲件的圆角半径【1】。本设计，则凸模圆角半径为0.2mm6.3 凹模圆角半径凹模圆角半径的大小对弯曲力和工件表面产生质量均有影响。凹模圆角半径过小，坯料弯曲时进入凹模的阻力增大，工件表面产生擦伤甚至压痕。凹模圆角半径过大，影响坯料定位的准确性。凹模两边的圆角半径应一致，以免弯曲时工件产生偏移。在生产中，凹模圆角半径一般取决于弯曲件材料的厚度：当时，；当时，；当时，；本设计中,取6.4 凹模工作部分深度凹模工作部分深度要适当。若深度过小，则工件弯曲成形后回弹大，而且直边不平直。若深度过大，则模具材料消耗大，而且压力机需要较大的行程。弯曲U形件时，若弯曲高度不大或要求两边平直，则凹模深度应大于零件高度。如果弯曲件边长较大，而对平直要求不高时，可采用凹模深度小于零件高度如下图6-2所示。凹模工作部分深度值查表4-9【1】得：。6-2 弯曲模结构尺寸 第7章 其它标准件及非标准件的设计或选取依照上面计算的各个值，初步选取各个标准件，校核标准件的尺寸之和是否适合于压力机等。各个非标准件的详细尺寸及外形见装配图及各个零件图。7.1 模架的选取本设计中，因所欲成形工件的外形尺寸较小，且壁厚只有1mm，故初定选用后侧导柱模架。另由以上计算结果初步选用凹模周界L=160mm、B=100mm闭合高度H=140170mm。材料为HT210，I级精度的后侧导柱模架标记为：模架 160100160195 I G/T2851.3B1HT210则组成模架的各个部分的尺寸为上模座尺寸为16010035下模座尺寸为16010040，如下图8-1所示7-1 下模座尺寸7.2 导柱的选取导柱尺寸为25150如下图8-2所示8-2导柱尺寸7.3 导套的选取导套尺寸为256038如下图8-3所示7-3导套尺寸7.4 凸模模柄选用国标为GB2862.3-81的B型模柄，标记为：直径d=30mm、H88mm、材料为Q235的B型圧入式模柄模柄B3088 GB2862.3-81A3如下图8-4所示7-4模柄尺寸7.6 凹模的设计凹模与下模座用螺钉和销钉连接在一起，经计算取凹模平面尺寸为160mm100mm；厚度为46mm。详见零件图7.7 凸模的设计凸模与上模座用螺钉和销钉连接在一起，对于厚度在0.8mm以上软材料，弯曲半径又不大时，可把凸模作成局部凸起（如下图所示），以便对弯曲变形区进行局部整形来减小回弹。取凸模固定部分的平面尺寸为100mm30mm，高度为70mm。厚度为20。详见零件图7.8 顶板的设计根据推出工件需要设计顶板：平面尺寸42mm30mm；厚度为10mm。7.9 推杆的设计根据推出工件需要设计推杆，其尺寸如下图8-5所示7-5推杆尺寸7.10 闭合高度模具闭合高度应为上模座、下模座、凸模、顶板、工件等高度的总和，即弯曲时凸模进入凹模的深度,可根据生产现场调整，可略有增减，以保证能生产出合格的产品为准。所选压力机闭合高度，满足连接用的内六角螺栓及圆柱销按GB30-76分别选取凸凹模处所用的螺栓。凸模处选用d12mm，螺柱长L=35mm的内六角螺栓。凹模处选用d=20mm，螺柱长L=70的内六角螺栓。其他零件尺寸见装配图。第8章 模具总体结构设计1-下模座 2-导柱 3-顶板 4、8、15-圆柱销 5-凹模 6-凸模 7-推杆 9-导套 10-上模座 11-打杆 12-模柄 13-骑缝销 14、16-螺钉 17-顶料杆参考文献【1】 翁其金、徐新成. 冲压工艺及冲模设计. 北京：机械工业出版社，2004.7【2】 胡成武. 冲压工艺及模具设计课程设计指导书；湖南工业大学出版社，2011.1【3】 梁炳文. 冷冲压工艺手册. 北京：航空航天大学出版社. 2004.3【4】 中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典（第三卷），2002.10【5】 徐学林.互换性与测量技术基础.长沙：湖南大学出版社，2009.07【6】 蔡晓君三维机械设计实用教程北京：机械工业出版社，2005.3【7】 王卫卫. 材料成型设备. 北京：机械工业出版社，2004.8【8】 金清肃. 机械设计课程设计. 武汉：华中科技大学出版社，2007.10致谢弹指一挥间，两个礼拜的精心准备，课程设计终于到了划句号的时候，心头照例该如释重负，但设计过程中常常出现的辗转反侧和力不从心之感却挥之不去。毕业设计创作的过程并不轻松：各种压力的时时袭扰，知识积累的尚欠火候，致使我一次次埋头于图书馆中，一次次在深夜奋力敲打键盘。第一次花费如此长的时间和如此多的精力，完成一套设计作品，