弯曲模设计.doc

弯曲模设计与制造一、 零件工艺分析工件托架如图所示，材料08冷轧钢板、料厚1.5mm。生产批量，2万件/年。其工艺分析内容如下： 1、材料分析 08冷轧钢含碳量低，强度低，塑性好，具有良好的冲压弯曲成型性能。 2、结构分析零件结构简单，左右对称，对弯曲成性较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径r=0.4t=0.6mm,而零件弯曲半径r1.5mm0.6mm，故不会弯裂。另外，零件上的孔位于变形区之外和弯曲件中心区域，所以弯曲时孔不会变形，所以可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径r/t=1.5/1.5=11.5，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用较正弯曲来控制角度回弹。 3、精度分析 零件上有3个尺寸公差要求，由公差表差得其公差等级要求属于IT9.其余为未标注公差尺寸也均按IT14选取。所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。 4、由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。二、 工艺方案的方案 零件为U形四直角弯曲件，该零件的生产包括冲孔、落料和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔，再弯曲，然后再冲孔，采用四套单工序模生产。 方案二：先落料冲孔复合冲压，后弯曲，再冲孔，采用复合模和单工序弯曲模生产，简单冲孔模。 方案三：先冲孔落料连续冲压，后弯曲，再冲孔，采用级进模和单工序弯曲模生产。 方案一模具结构简单，需要四道工序、四套模具，生产效率较低。 方案二需三副模具，采用复合模生产只冲裁中心10孔，弯曲后再冲裁4x5孔，并且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，生产效率较高。宜采用复合冲压工序。 方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。其模具制造、安装较复合模略复杂。但弯曲时由于孔边与直壁的距离不满足LR+0.5t，所以零件受冲孔凸模水平推力会折断。 通过以上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。三、 零件工艺计算1、 弯曲工艺计算坯尺寸计算 对于r0.4t有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，可查得中性层位移系数x0.41，所以坯料展开长度为 L=2x7.5+2x25.5+22+2(1.5+0.41x1.5)101.4mm由于零件宽度尺寸为30mm，故毛坯尺寸应为101.4mmX30mm，两孔中心距为91.4mm。弯曲件平面展开图如图所示： 弯曲力计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力F和顶件力F为 F=Ap=28x30x80N67.2KF=（0.30.8）F=0.5x(0.7xKbt)/(r+t) =0.5x(0.7x1.3x30x1.5x400)/(1.5+1.5) 4.1K F冲压行程结束时的自由弯曲力对于校正，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般F可以忽略，即F F生产中为安全起见，取F 1.8F=1.8x67.2K=120.96 K121 K,根据压弯力大小，初选设备为JH23-16。 2、冲孔落料连续模工艺计算刃口尺寸计算 该零件属于一般冲孔-落料件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸30mm、R2mm，101.4mm由落料获得，10mm、4x5mm、15mm、36mm由冲孔同时获得。查的凸、凹模最小间隙Z=0.132mm,最大间隙Z=0.240mm。所以Z- Z=(0.240-0132)mm=0.108mm。落料件尺寸的基本计算公式为 D=( D-X) D=( D- Z)凸模制造公差=0.0432mm，凹模制造公差=0.0648mm。将以上各值代入-Z- Z。检验不等式成立，其中磨损系数取1。3030 D=（30-1x0.084）mm29.916mm D=(29.916-0.17)mm29.746mmR2R2 D=（2-1x0.04）mm1.96mm D= (1.96-0.17) mm1.76mm101.4101.4 D=（101.4-1x0.14）mm101.26mm D=(101.26-0.17)mm101.09mm冲孔基本计算公式为 d=(d+ X) d=(d+ Z)凸模制造公差=0.0432mm，凹模制造公差=0.0648mm。将以上各值代入-Z- Z。检验不等式成立，其中磨损系数取1。 10 d=(10+1x0.03)mm10.03mm d=（10.03+0.17）mm10.2 mm 4x5 d=(5+1x0.03) mm5.03mm d=（5.03+0.17）mm5.22mm孔心距计算公式为L=L/8（150.12）mm、（360.18）mm, (91.40.435)mm。因为四个孔两两对称并且同时冲出，所以凹模型孔中心距为 L=(150.12/4)mm=(150.03)mm L=(360.18/4)mm=(360.045)mm L=(91.40.435/8)mm=(91.40.054)mm3、排样方式分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有如图所示两种a) 横排 横排方式，经查的零件之间的搭边值a=1.5mm，零件与条料侧边之间的搭边值a=1.8mm。 b) 纵排纵排方式，经查的零件之间的搭边值a=1.8mm，零件与条料侧边之间的搭边值a=2mm。比较两种方案如图a方案是少废料排样，显然材料利用率高但条料宽度过窄，剪板时易造成条料变形和卷曲，影响条料的定位误差，工件精度不易保证。所以应采用b所示方案。现选用规格为1.5mmX1000mmX1500mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。b、裁成宽105mm,长1500mm的条料，则一张板料能出的零件总个数为 (1000/105)x(1500/32)9x46=414b、裁成宽105mm,长1000mm的条料，则一张板料能出的零件总个数为 (1500/105)x(1000/32)14x31=434比较以上两种方法，应采用b的裁剪方案，可以得到更多的零件个数。排样图如图所示：计算每个零件的面积A=(101.4-2)x(30-4)+2x2x(101.4-4)+2x(30-4)+x2-4x2.5-x52881.56mm 则材料利用率为=(nxA)/(LxB)x100%=(2881.56x434)/(1000x1500)x100%83.37% 4、冲压力计算 课程中零件的落料周长为259.36mm，冲孔周长为31.4mm，材料 厚度为1.5mm，08冷轧钢的抗剪强度取300Mp,冲裁力基本公式F=KLt。则冲裁零件所需落料力 F=1.3x259.36x1.5x300151.73K 冲孔力 F=1.3x31.4x1.5x30018.37K模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力F为 F=NK( F+ F)=4X0.05X(151.73+18.37)34K计算所需总冲压力F=F+F+F =151.73+18.37+34=205K初选设备为J23-25。 5、压力中心计算零件外形为对称，中间为圆孔所以该零件的压力中心可认为就是该零件的外形中心线的交点。四、冲压设备的选用 1、落料-冲孔复合模模设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机J23-35，其主要技术参数如下: 公称压力 250K 滑块行程 65mm 最大闭合高度 270mm 闭合高度调节量 55mm 滑块中心线到机床身距离 200mm 工作台尺寸 370mmX560mm 工作台孔尺寸 200mmX290mm 模柄孔尺寸 40mmX60mm 垫板厚度 50mm2、弯曲设备的选用 根据弯曲力的大小，选取开始双柱可倾压力机J23-16，其主要技术参数如下： 公称压力 160K 滑块行程 55mm 最大闭合高度 220mm 闭合高度调节量 45mm 滑块中心线到机床身距离 160mm 工作台尺寸 300mmX450mm 工作台孔尺寸 160mmX240mm 模柄尺寸 40 mmX60mm 垫板厚度 40mm五、模具零部件结构的确定 1、冲孔落料连续模零部件设计 1）标准模架的选用 标准模架选用的依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算周界的大小。由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度 H=KxKx =1.3x1.37x 46mm 凹模壁厚 C=(1.52)H=(1.52)x54 =1.8x46=82.8mm所以，凹模的总长L=（101.4+2x82.8）=267mm,凹模的宽度B=（30+2x82.8）=195.6mm。模具采用后侧导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为:上模座315mmX200mmX50mm,下模座315mmX200mmX65mm，导柱35mmX150mm,导套35mmX125mmX48mm。 2）其他零部件结构 凸模固定板与凸模采用过渡配合关系，厚度取凹模厚度的0.60.8倍，即37mm，平面尺寸与凹模外形尺寸相同。 卸料板厚度与卸料力大小、模具结构等因素有关，取其值20mm。 垫板一般取412mm，取8mm。 凸凹模固定板等于凹模厚为45mm。 导料板高度查表取6mm，挡料销高度取4mm。 模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A50x100mm的模柄。2、 弯曲模主要零部件设计 根据工件的材料形状和精度要求等，弯曲模采用非标准模架。下模座的轮廓尺寸255mmX110mm.（1）：工作部分结构尺寸设计1）凸模的圆角半径。在保证保证最小弯曲半径值的前提下，同时满足该模具的设计技术要求，零件的相对圆角半径r/t较小时，凸模圆角半径等于零件的弯曲半径，即 。2）凹模的圆角半径。凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时胚料会发生偏移。根据材料厚度取r=（23）t=3mm4.5mm，取r=4mm。3）凹模深度。 凹模深度。对于V型件而言，因为其目的是为了减小零件的弯曲回弹，提高零件精度，所以对模具弯曲深度要求不高，其弯曲角度为120度和90度，底座最小厚度取22mm；对于第二次弯曲而言，即为U型件最终成型部分就应该考虑凹模深度，凹模深度过小，则胚料两端未受压部分太多，零件回弹大且不平直，影响其质量；深度过大，则浪费模具钢材，且需压力机有较大的工作行程。该零件U型部分为第二次弯曲，凹模零件深度应大于零件的高度，且高出值为h=4mm。4）凸凹模的间隙。在第一次弯曲时，因为是V型件，所以凸、凹模间的间隙即为板料厚度，即1.5mm，在第二次弯曲成形时，根据U型件弯曲凸、凹模单边间隙的计算公式得：Z=tmax+ct=1.5+0.11+0.05x1.7=1.7mm。5）托架的凸凹模横向尺寸及公差。零件标注內形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。因此，凸、凹模的横向尺寸为：LT=(Lmin+0.75)0-T =(24.48+0.75X0.52)0-0.06=24.870-0.06LA=(LT+2Z) 0A =(24.87+2X1.7)0+0.084=28.270+0.084。（2）、谈定装置中弹性元件的计算 由于该零件在成型过程中需压料和顶件，所以模具模具采用弹性顶件装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：1）、确定橡胶垫的自由高度H0对于V型件：确定橡胶垫的自由高度H0H0=(3.5-4) H工 认为自由状态时，顶件板与凹模平齐，所以H工=h0+h=4+30=34mm由上式可得H0=(3.5-4) H工=3.5x344x34=119136=120mm对于U型件H0=(3.5-4) H工 H工=h0+h+Ra=4+4+30=38mm 由上两个公式取H=140mm 2）、确定橡胶垫的横截面积A对于V型件A=FD/P对于U型件A= FD/P查得圆筒型橡胶垫在预压力为0.10.15时的单位压力为0.5MPa，所以 对于V型件A=FD/P=7000/0.5=14000mm2对于U型件A=FD/P=7000/0.5=14000mm2 3）确定橡胶垫的平面尺寸。根据零件的形状特点