机械毕业设计34湖南工学院Z型弯曲件设计

湖 南 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书 模具设计与制造 专业 04 级 0406 班 题 目 Z型弯曲件 姓 名 唐 龙 指导老师 李良喜 1 目 录 前言 第一部分 设计题目 2 第二部分 弯曲工艺分析 4 第三部分 主要工艺参数计算 5 第四部分 排样与定距设计 6 第五部分 弯曲模工作部分尺寸计算 8 第六部分 冲压设备的选择 9 第七部分 模具的总体结构 10 第八部分 主要零部件的设计及选择 11 第九部分 模具制造装配要点 16 第十 部分 设计体会 17 第十一部分 参考文献 18 2 第一部分：设计题目 设计模具名称：弯曲模 工件名称： Z 型件 生产批量：大批量 材料： Q235 料厚 1.5 工件简图：如图下所示： 3 设计要求： (1)对模具： a) 必须保证操作安全、方便。 b)便于搬运、安装、紧固到冲床上方便、可靠 c)生产批量为大批量生产。 d)冲模零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。 e)保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低、模具寿命长。 f)保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。 (2)对图纸： a)总装配图一张。 b)模具零件图（凸、凹模）。 (3)对说明书： a)计算过程详细、完全。 b)内容条理清楚，按步骤书写。 c)资料数据充分，并表明数据出处。 d)公式的字母含义应标明，有时还应标明公式的出处。 e)说明书用计算机打印出来。 第二部分：弯曲工艺分析 1对 弯曲 制件 由零件图可见，该 弯曲 件外形简单，精度要求不高，工件厚度 1.5。此工件可用一次单工序模 弯曲 ，定位较为容易，且定位精度易保证。 2对制件材料 材料为碳素结构钢，其抗剪强度为 275-392MPa，抗拉强度为353-500MPa，屈服强度为 245MPa， 弹性模量为 20610 3MPa. 模具的工艺分析： 在压力机滑块一次行程 弯曲 制成工件。 4 该 模具属于单工序 弯曲 ，操作安全、不易于自动化，包括自动送料、自动出件、自动叠片，工件和废料均往下漏，因而不易采用高速压力机生产，冲压精度高，生产效率一般。 第三部分：工艺计算 弯曲 工件的毛坯尺寸计算 根据原始数据可得 t =1.5 r =4 所以 r/t =4/1.5 = 2.67 0.5 所以 根据冲压工艺及模具设计 P180 公式 3-46 得 L= l1 + l2 + l3 + (r+kt) = 10+10+32+3.14(4+1.5k) = 66.448 mm 式中 l1 l2 l3 直边区长度 r 弯曲中心角 k 中性层内移系数值。取 0.4 冲压工艺及模具设计 P180 表 3-9 t 弯曲件厚 （二）、压力中心 如图所示 5 x0 = 20 y0 = 8 所以，压力中心坐标 x0 = 20 ， y0 = 8 作为设计模具的参数。 （三）、弯曲力计算 弯曲力受材料力学性 能，零件形状与尺寸，弯曲方式，模具结构形状与尺寸等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确计算。因此，在生产中均采用经验公式估算弯曲力。 F = （ 0.65 0.8） Bt2 b/rp +t = 0.7 16 1.5 1.5 400/（ 4+1.5） =1832.73 N 式中： B 弯曲线长度（ mm） t 板料厚度（ mm） b 材料抗拉强度（ MPa） rp 弯曲凸模圆角半径（ mm） 6 第四 部分： 排样与定距设计 排样图 1. 弯曲 件在板料、条料或带料上的布置为排样。排样是否合理，直接影响到材料的利用率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全，既排样是设计模具的一个标准。 排样图中只有一个工位，落料。分析工件外形，并为了节约材料，采用直排，条料的边缘作为工件的边缘，完全取搭边成为无废料排样，进行下料。如图 第五 部分： 弯曲模具工作部分尺寸 一、 凸模与凹模的圆角半径 1、 凸模圆角半径 弯曲件的相对弯曲半径 r/t较小时，凸模角半径 rp可取弯曲件的内弯曲半径 r，但不能小于允许的最小弯曲半径。如果 r/t 值小于最小相对弯曲半径，应先弯成较大的圆角半径，然后再用整形工序达到要求的圆角半径。当弯曲件的相对弯曲半径 r/t 较大且 7 精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。 由于影响 rmin/t 的因素很多， rmin/t 值的理论计算公式并不实用。所以在生产中主要参考经验数据来确定 rmin/t值。由冲压工艺与模具设计表 3-2可查得： Q235 最小相对弯曲半径 rmin/t=2.5 2、 凹模圆角半径 3、 凹模的圆角半径 rd 不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。对称 压弯时两边凹模圆角半径 rd应一致，否则毛坯会产生偏移 rd值通常按材料厚度 t 来选取 t=1.5mm 2mm 时 rd=（ 3 6） t 取 rd=6 二、 凹模深度 凹模的工件深度将决定板料的进模深度，对于常见的弯曲件，弯曲时不需全部直边进入凹模内。只有当直边长度较小且尺寸精度要求高时，才使直边全部进入凹模内，凹模深度过大，不仅增加模具的消耗，而且将增加压力机的工作进程，使最大弯曲力提前出现。中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工，最大弯曲力提前出现，对压力机是很不利的。凹模深度过小，可能造成 弯曲件直边不平直，降低其精度。因此，凹模深度要适当。由冲压工艺与模具设计表 3-17 可得 L1=14+4=18 L2=40 三、 弯曲模凸凹模间隙 8 弯曲 Z 形时，必须选择适当的凸凹模间隙。间隙过大 ,会造成 U 形件两边不半径 ,上宽下窄 ,降底工件的尺寸精度 , 间隙过小 ,使弯曲力增大 ,直边壁厚变薄 ,容易擦伤工作表面 ,加速凹模的磨损 ,降低凹模使用寿命 ,弯曲凸、凹模间隙是指单边间隙。为了能顺利地进行弯曲，间隙值应梢大于板料的厚度。同时应考虑下列因素的影响，弯曲件宽度较大时，受模具制造与装配误差的影响，将加大间隙的不均 匀程度，因此间隙值应取大些。宽度较小时间隙值可以取小些，硬材料则应取大些，弯曲件相对弯曲半径 r/t 较小时可以取大些。此外还应考虑弯曲件尺寸精度和板料厚度偏差的影响 综上所述，对于尺寸精度高要求一般的弯曲件板料为黑色金属时，单边 Zb可按下式计算： Zb= tmax +Ct =1.52+0.05 1.5 =1.577 取单边间隙为 1.58mm 式中： tmax 板料最大厚度 C 间隙系数，见表 3-18 T板厚公称值 四、 凸、凹模工作尺寸 弯曲凸、凹模 工作尺寸的计算与工件尺寸的标注形成有关。一般原则是：当工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在 9 凸模上，当工件标注内行尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上，并来用配作法制模。 综上所述： Ld=（ L-0.75 ） 8d =(40-0.75 0.1) 00.03 =39.9900 0.03 式中 Ld 凸模宽度基本尺寸 L工件横向基本尺寸 工件横向尺寸公差 d凸模制造偏差，一般 取 IT79 级，或取工件公差的 1/3、1/4。 第六部分：冲压设备的选择 因工件是大批量生产，精度要求不高冲裁力较小则选用通用压力机，通用机身又分开式和闭式两种，开式机身的钢性教弱，适用中小型冲压加工，而闭式机身适用于大中型冲压加工。 选用开式双柱可倾压力机 JA23 630A 其参数如下： 公称压力 630KN 外形尺寸 1335x1112x2120 滑块行程 120mm 行程次数 70/min 最大闭合高度 360mm 10 最大装模高度 220mm 连杆调节长度 55mm 工作台尺寸 480 710mm 垫板厚度 90mm 电动机功率 2.20KW 模柄孔尺寸 50 70 机床总重量 1780kg 第七部分：模具的总体结构 模具采用中间导柱模架，模具由上模板、凸模固定板及卸料板组成。卸料方式才用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。 模具结构如下图所示 1.下模板 2.凹模 3.导柱 4.导套 5.上模板 6.螺钉 7.螺钉 8.落料凸模 9.凸缘模柄 10.螺钉 11.凸模固定板 12.垫板 13.圆柱销 14.冲孔凸模 15.橡胶块 16.弹压卸料板 17.定位销 18.导尺 11 第八部分 主要零部件的设计及选择 1 凸模的固定方法 凸摸在上模的正确固定应该是既保证凸摸工作可靠和良好的稳定性，还要使凸摸在更换或修理时，拆装方便。该凸摸的固定方式选用如下图所示的固定方法。 （用 螺钉固定的落料凸模） 2定位板的设计 定位板 的侧壁设计成平直的。 定位板 的内侧与条料接触，外侧与凹模平齐，这样就确定了 定位板 的宽度。条料的宽度为 16mm，凹模的宽度是 72mm。则定位板的宽度为： 12 B 16.4mm 定位板厚度由表 2 22查得为： 5 导料板的长度为： L 14.0 导料板 用螺钉固定在凹模上，采用 45钢制作，热处理硬度为 40 45HRC该导尺如下图所示： 13 3卸料螺钉 该模具选用标准的圆柱头内六角卸料螺钉（ GB2867。 6-81）材料为 45钢热处理 HRC3540。卸料螺钉的设置形式如下图所示，卸料螺钉长度按（ 2-52）计算： L h3 h4 H0 30 20 21.5 71.5 式中 h3 固定板厚度 h4 垫板厚度 H0 预压后弹性元件的高度 4凸模固定板 凸模固定板的外形尺寸与凹模板相同厚度为凹模板厚度的 0.81倍，则凸模固定板厚度为： 14 H1 H0 0.8 1 45 0.8 1 36 45 取凸模固定板厚度为 45，直径按 H7加工精度。 5模架的选择 为保证冲出零件的精度和高稳定的质量，采用模架导 向的导向方式。模架导向不仅能保证上、下模的导向精度而且能提高模具的刚性，延长模具的使用寿命，是冲裁见的质量稳定可靠， 使模具的安装比较容易。模架的类型选用中间导柱 模架。 除简单冲模外，一般冲模多采用带模架的结构。模架的种类很多，要根据模具的精度要求、模具的类别、模具的大小选择合适的模架。 查实用模具技术手册选用的模架型号为： GB/T2851.1-1990 其主要参数为： L:210mm B:130mm H:最大 300mm、最小 180mm H1:30mm H2:30mm 模架如下图所示： 6模柄的选择 模柄有多种型式，要根据模具的结点选用模柄的形式。模柄的直径根据所选用压力机的模柄孔径确定。本模选用模柄跟上模座为一整体结构形式。 如下图所示： 15 16 7、连接螺钉选用内六角螺钉用 45 钢制造并淬火硬度 HRC35 40，定位销钉采用普通圆柱销。 第九部分：模具制造装配要点 凹模板、导尺均是需要淬硬的零件。凹模加工后，在线切割和淬硬以前在模架的上模板上进行 装配。在凹模上画出各个形孔和圆孔的线，并根据计算数据划出压力中心线，使压力中心与下模座的中心线对正。钻、攻螺孔，将下模座、凹模板、导尺进行装配，校正导尺间隙后，钻铰销钉孔，将上述三板固定。钻孔并安装、挡料销，安装乘料板，然后将下模全部拆开，将凹模板和导尺热处理淬硬凹、模钻穿丝孔后进行线切割加工用平面磨床磨平后重新装配。固定在上模板的上模部分，各凹模和凸模、垫片都应淬硬。装配前将凸模淬硬并完成全部加工。垫片在装配前不淬火。装配时将凸模压入凸模固定板，在垫片上钻孔，将外形凸模固定在垫片上，在与卸料板穿在一起 。凸、凹模间隙为 0.18，在凹模型孔中垫 0.1的硬纸片，以确定间隙。将已组装为一体的凸模固定板、凸模、卸料板、垫片一同，并使凸模插入凸模孔上，将上模板同过导柱、导套与下模板装在一起。透过上模板钻、攻螺孔，打入销钉，在钻、攻螺孔，使上模板、垫片、凸模固定板固定。检查无误后，钻、铰销钉孔，打入销钉，再钻、攻螺孔，安装卸料螺钉，上模全部拆开，将垫片淬硬磨平，安装橡胶板，在次装配，完成模具装配。 该模具个部分零件参数如下： 上模座 HT200 厚 30 mm 凸模固定板 45 号钢 厚 25 长 400 宽 140 弹压卸料板 45 号钢 厚 15 长 400 宽 228 导料板 45 号钢 厚 5 长 14.5 宽 16.4 下模座 HT200 厚 30 长 400 宽 228 凹模 Cr12 长 400 宽 228 17 热处理 HRC6064 橡胶厚度 44.5 直径 30 凸模 Cr12 HRC60 64 凸模修磨量为 5 模具闭合高度： H模 183.5mm 第十部分：设计体会 本次设计为课程设计，各项要求均比较严格，为了能更加好的完成设计任务，我从图书馆和网上查阅了大量的冷冲模设计资料。这为我在后来设计阶段省下了不注宝贵的时间表。除了对知识的查阅，我还翻出了大学三年来所学的重点专业知识，重新系统的去学习和撑握，为设计做准备。 尽管做了很好的准备，但在设计过程中却暴露了基础知识不扎实。对许多专业知识还不能自如的运用，对许多概念上的知识、专业术语含糊不清，做不到深刻理解。 模具设计中许多问题的解 决都是通过从实践所得的数据来确定、并适当的做出选择，如：冲裁间隙的确定等。 本次设计的工作量相对于课程设计大了很多，特别对图线的要求。绘