二级圆柱齿轮减速器的设计

成都理工大学工程技术学院本科毕业论文闭角U形件弯曲模设计作者姓名闻亮指导教师周立华专业名称机械工程及自动化成都理工大学工程技术学院二OO六年六月摘要I摘要我国模具工业的发展之快有目共睹。加入WTO后，各行业大批境外企业进入我国市场，使作为支持工业的模具工业也迎来了新一轮的发展机遇，同时也面临着国外先进技术和高品质制品的挑战。模具工业中，冲压模具的比重达50并且还有逐步增大的趋势。这样对冲压模具的设计者的要求也越来越高。本文研究冲压模具中的闭角弯曲模的模具设计。本文首先简要介绍了我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。然后针对模具工业中的闭角弯曲模具（冷冲压）进行了详细的研究，通过对闭角弯曲件的冲裁和弯曲工艺性进行分析、拟定方案、计算数据、最终选定了冲压设备和并进行模具零件的设计，完成闭角弯曲件模具的设计。关键词冲压模具闭角弯曲模冲压方案模具设计摘要IIABSTRACTTHEDEVELOPMENTOFMOLDPROFESSIONISOBVIOUSTOALLQUICKLYINOURCOUNTRYAFTERJOININGWTO,VARIOUSPROFESSIONSLARGEQUANTITIESOFOUTOFCOUNTRYENTERPRISESINRUSHING,CAUSESTHESUPPORTINDUSTRYMOLDPROFESSIONTHERECENTTURNOFDEVELOPMENTOPPORTUNITY,ATTHESAMETIMEALSOFACESOVERSEASADVANCEDTECHNICALANDTHEHIGHQUALITYPRODUCTCHALLENGEINTHEMOLDPROFESSION,THERAMMINGMOLDPROPORTIONREACHES50ANDALSOHASINCREASESGRADUALLYLIKETHISMOREANDMOREISALSOHIGHTOTHERAMMINGMOLDDESIGNREQUESTINPAPERRESEARCHRAMMINGMOLDCLOSEDBEVELBENDINGDIEDESIGNTHEPAPERFIRSTBRIEFLYINTRODUCEDOURCOUNTRYMOLDINDUSTRYDEVELOPMENTWILLFACETHENEWOPPORTUNITYANDTHECHALLENGETHENHASCONDUCTEDTHEDETAILEDRESEARCHINVIEWOFINTHEMOLDINDUSTRYINCOLDRAMMINGCLOSEDBEVELCURVINGMOLD,THROUGHTHEMOLDCRAFTANALYSIS,DRAWSUPTHEPLAN,THEDATACOMPUTATION,CHOOSESTHERAMMINGEQUIPMENTANDTHEMOLDCOMPONENTSDESIGN,FINALLYCOMPLETESTHECLOSEDBEVELCURVINGMOLDTHEDESIGNKEYWORDSRAMMINGMOLD，CLOSEDBEVELBENDING，DIERAMMINGPLAN，MOLDDESIGN目录III目录摘要ABSTRACT目录1绪论111模具工业发展情况112设计任务12拟定方案321工艺性分析3211冲裁的工艺性3212弯曲的工艺性422拟定方案53数据计算731尺寸计算7311展开尺寸的计算7312公差的计算8313排样和搭边932选定冲压设备10321冲裁部分计算10322弯曲部分计算11323选择压力机124模具设计1541V型模具参数的确定15411弯曲模的圆角半径15412模具工作部分深度15413回弹角的确定16目录IV42U型模具参数的确定17421凸凹模间隙的计算17422凸凹模尺寸的计算1843模具零件设计1944模具的运动分析20总结22致谢24参考文献25附件261绪论11绪论11模具工业发展情况八十年代以来，中国模具工业发展十分迅速。在新世纪来到之际，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。回顾以往，展望未来，我们满怀信心期待模具技术在“十五”期间有更快的发展。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50，塑料模具约占33，压铸模具约占6，其它各类模具约占11。模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。本次毕业设计即是设计冲压模具。12设计任务任务是设计闭角U形件弯曲件的模具，闭角U形件为弯曲角小于90的U形件。常见的这类零件有文件夹、燕尾型工件的保护套。该类零件形状复杂，难于用机加法进行生产；采用塑性成型方法比较方便可靠，而且生产效率高、成本低，但是需要设计相应的模具。由于闭角U形件两侧边和底边的夹角小于90，弯曲时如何设计模具是使两侧边紧贴弯曲凸模形成一定的弯角以及弯曲后如何取件是设计该副模具的技术难点。此次设计即是设计一套闭角弯曲模。模具零件图及要求如下页1绪论22拟定方案3表21材料的力学性能2拟定方案21工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压加工中的难易程度。冲压工艺性的好坏直接影响到冲压件的质量、模具寿命、材料消耗、生产率和冲压成本。甚至直接影响到冲压工艺的实施。因此，冲压中应尽可能提高冲压件的工艺性。211冲裁的工艺性上一章讲诉设计任务是设计闭角弯曲件的模具，此零件材料是Q235，Q235的各项力学性能如下材料名称牌号材料状态力学性能抗剪强度抗拉强度B屈服点S伸长率10（）/MPA普通碳素刚Q235未退火3043734324612352125使板料分离的冲压工艺叫冲裁。冲裁过程是瞬间完成的。为了控制冲裁件的质量，就需要对冲裁的三个阶段进行控制。而冲裁过程是很复杂的，冲裁变形区为凸、凹模刃口连线的周围材料部分，其变形性质是以剪切变形为主，还伴随拉伸、弯曲和横向挤压等变形。要认真分析冲裁的各个方面。1冲裁件的形状应尽可能设计的简单、对称，使排样时废2拟定方案4料尽量减少，此工件总体成矩形，满足要求。2冲孔尺寸应不易过小，否则凸模强度不够，易折断。表22冲孔的最小直径材料牌号孔的直径DQ235DT如表11所示孔的直径不小于板厚，此零件孔直径5MM大于板厚1MM，满足要求。3带孔的板料在弯曲时，冲孔件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离A不能过小，否则容易破裂，而且孔的边缘容易产生膨胀或歪扭变形。表23孔到边缘和孔间距的最小距离材料牌号Q235孔到边缘距离AT孔间距离AT孔到边缘距离375MM孔间距离135MM均远大于板厚1MM，满足要求。212弯曲的工艺性弯曲件的尺寸精度与板料的力学性能、板料的厚度、模具结构和模具精度、工艺的数量和工艺的先后次序以及工件本身的尺寸等因数有关。1因为该工件各尺寸无特殊要求，弯曲件的精度要求不高，按IT12精度确定。2弯曲件的形状弯曲件左右对称、可以不用压料板和定2拟定方案5位销等定位压料零件，但是为了进一步提高零件精度，弯曲时利用零件上的孔可以进行定位。3弯曲件的弯曲半径主要为了防止如果工件半径过小在弯曲时拉应力达到或超过材料的抗拉强度，使材料外部出现断裂致使工件报废。因此弯曲时不能小于最小圆角半径R。该工件材料为Q235。查表如下材料及牌号退火或正火的冷作硬化的弯曲线位置Q235同中硬刚20、30、45垂直碾压方向平行碾压方向垂直碾压方向平行碾压方向T80T51T51T52上表中，T为板料厚度，由此可得出零件的弯曲半径R3符合此要求。4弯曲件的孔边距离MMT2时TS满足工艺要求。由上分析可知由于零件的形状、尺寸大小、以及材料的选取能够符合冲压工艺的要求，并且冲压工艺性较好，加工容易能够满足零件的要求。22拟定方案根据冲压弯曲件的特点、生产批量、以及现有设备和生产能力等的关系，冲制一个带孔的零件，一般需要经过落料、冲孔等几道工序才能完成。根据此零件的加工要求应有冲孔、落料、弯曲三步。有四种可行的方案方案一冲孔落料弯曲表24许用最小弯曲半径2拟定方案6此方案冲孔落料弯曲分三步进行，这些工序如果采用单工序模，则每一道工序要一副模具。模具、冲压设备和工人都要增加，各道工序间的半成品运输也会增多。而采用多工序模就可以克服以上缺点。冲孔工序是在板材上冲两个孔，落料工序是冲裁下矩形的板材，冲孔落料都比较简单，冲孔最先完成可以作为落料的定位装置，其中冲孔落料可以设计成连续模，连续模就是多工序模的一种。弯曲作为后一道工序，并且孔还可以为其定位。此方案是把三道工序分开（或者是冲孔落料用连续模和弯曲两个工序）这个方案工序较多都不很复杂，或者作成连续模较复杂，不适宜。方案二落料冲孔弯曲此方案落料冲孔弯曲也是分三步进行，这些工序如果采用单工序模，则每一道工序要一副模具。模具、冲压设备和工人都要增加，各道工序间的半成品运输也会增多。而且落料最先进行，冲孔排在后面没法为落料定位，虽说这两道工序都不复杂，但是工序多了浪费了时间，不适宜。方案三落料冲孔弯曲此方案分两步进行，落料冲孔用一套模具，落料冲孔都较容易，共用一套模具也不难实现，弯曲另外使用一套模具，正好孔可以为弯曲定位，这样分步加工即不复杂也容易实现。方案四落料冲孔弯曲此方案三道工序在一套模具中实现，虽然模具变的最少但是因为一套模具要完成三道工序难度较大，不适宜。综合上面四套方案，第三个方案即不复杂，工序也不算多，为加工这个零件的首选方案。3工艺数据计算73工艺数据计算31尺寸计算311展开尺寸的计算工件在冲裁时为了能够准确的下料，使工件最终能够达到零件的加工要求，以及确定模具的结构尺寸。因此必须进行展开尺寸的计算。零件的简图如下设计要求材料Q235厚度1MM批量生产在板料弯曲时，弯曲件毛坯展开尺寸的准确与否，直接关系到所弯曲工件的尺寸精度。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。根据公式2COT2180180TRTXRLLL注X中性层系数R内圆角半径T板厚板件弯曲角表31中性层系数X值TR板厚中性层参数3MM图31零件图单位MM3工艺数据计算8中性层参数046MML45616879291565612178784237912463180102143121787813278COT2146031807818014322478TAN8MMLL912322在机械设计手册中查得该尺寸所在的尺寸范围内按精度等级按12IT，表32外型的公差外形基本尺寸/MMIT12/MM长度220520宽度33300其偏差分别为MM300和MM520。因此在进行冲裁下料时其尺寸应为为了保证弯曲的质量，宽裁减成（32912030）MM，板料裁减成长为（220052）MM。因为此工件长度和宽度方向要求不高只是对孔和闭角角度有一定要求，所以长度和宽度按IT12级精度确定。312公差的计算尺寸公差是指允许尺寸的变动量。标准公差等级的选用是一项重要的，同时又是一项比较困难的工作，因为公差等级的高低直接影响产品的使用性能和加工的经济性。公差等级过低，产品质量得不到保证；公差等级过高，将使制造成本增加。所以，必须要考虑矛盾的两方面，正确合理的选用公差等级。选用公差等3工艺数据计算9级的原则是在充分考虑使用要求的前提下，考虑工艺的可能性，尽量选用精度较低的公差等级。外形与内孔的公差值表33外形与内孔的公差值零件尺寸长220MM（150300）零件板厚1MM外形的公差值052MM孔距尺寸上下偏差表34孔距尺寸上下偏差孔距尺寸L135MM零件板厚1MM孔距尺寸上下偏差值150MM孔外边缘轮廓偏移的极限偏差MM040孔中心与边缘距离偏差MM20313搭边和排样搭边就是在排养时制作件之间以及制件与条料侧边之间多余的料。搭边料为废料，但在工艺上能起很大的作用能补偿定图32孔距尺寸上下偏差图33孔中心与边缘距离偏差3工艺数据计算10位误差，使条料在进送时有一定的刚度，便于送料。搭边值的留量与板料厚度，材料种类，制件形状，冲模结构和送料形式有关，搭边值的留量太大，浪费材料，太小，工件易产生毛刺，有时会损坏刃口，降低模具寿命。搭边值根据材料要求查表如下材料厚度T矩形件边长L50或圆角R10252010154模具设计17角区的符合。弯曲件的回弹角表42U形件弯曲时的回弹角材料的牌号TR凹模和凸模的单边间隙Z回弹角Q235310T3由于影响弯曲回弹的因数很多，而且各因数又相互影响，因此，计算回弹角比较复杂，也不准确。在生产中一般按经验数表或力学公式计算出回弹值。已知531/3/TR，弯曲半径的回弹值不大，因此，只考虑角度回弹，经查表得351，弯曲时选用得材料硬度不大，另外此零件采取校正弯曲、减小凸凹模间隙和将凹模两侧分别作出等于回弹量的斜度，可以把回弹角控制在5142U型模具参数的确定421凸凹模间隙的计算对于V型弯曲件，凸模和凹模之间的间隙由调节压力机的装模高度来控制。凸模和凹模之间的间隙值对弯曲件回弹、表面质量、和弯曲力均有很大的影响。间隙愈大，回弹增大，工件误差加大，间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，降低凹模寿命。凸、凹模单边间隙Z计算公式为CTTCTTZMAX式中Z弯曲凸、凹模的单边间隙；T材料厚度基本尺寸；材料厚度的上偏差；C间隙系数；4模具设计18当工件的精度要求较高时，其间隙值应适当的减少TZ。在上式中，查表得C105；计算得凸、凹模的单面间隙为0511051CTZMM422凸凹模尺寸的计算弯曲凸模和凹模宽度尺寸计算与工件尺寸的标注有关，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。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。从给出的零件图可知，该模具以凹模为基准件，间隙取在凸模上。计算公式为凹凹（0750MAXLL02凸凹凸）（ZLL式中MAXL弯曲件宽度的最大尺寸；凸L凸模宽度；凹L凹模宽度；弯曲件宽度的尺寸公差；凸凹、凸模和凹模的制造偏差，一般按IT9级选用。以上情况只实用于弯曲件弯曲角度大于等于90的情况，而实际情况是弯曲件的弯曲角度为78小于90所以以上公式并不完全适合此工件，所以凸模比凹模尺寸小得多。从上页图示可以看出图414模具设计19074141538TAN41538TAN4XXXX在机械设计手册中按IT12级查得弯曲件宽度的尺寸公差为021MM。凸、凹模的制造偏差为0043MM。凸、凹模的尺寸为04300021075024750MAX凹凹（LL238430430000430004300595190741205128432322凸凹凸）（XZLL43模具设计板料在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时，会受到凹模圆角处的摩擦力的作用。当板料各边所受的摩擦力不等时，有可能使毛坯在弯曲过程中沿工件的长度方向产生移动，使工件两边的高度不符合要求，这种现象叫做便移。为使制造的工件合格需要一定的措施来制止便移现象，下面有一些措施1）采取压料装置，使毛坯在压紧的状态逐渐弯曲成形，从而防止毛坯的滑动，而且能得到较平整的工件。2）利用毛坯上的孔或设计工艺孔，用定位销插入孔内再弯曲，使毛坯无法移动。3）使不对称形状的弯曲件组合成对称弯曲件弯曲，然后再切开，使板料弯曲时受力均匀，不容易产生便移。4）模具制造准确，间隙调整对称。根据此零件的实际情况，在弯曲时使用定位孔进行弯曲是最简单也是最有效的抑制偏移的方法。4模具设计20模具零件图见附件。44模具的运动过程这套模具的装配图如下4模具设计21图42模具装配图1双头螺柱2螺栓3弹簧4套筒5弹簧6凹模垫板7螺钉8止转销9滚柱10定位销11凹模12零件13凸模14上模座凸模13和上模座14连在压力机滑块上，冲压开始时，送料工把第一步冲裁的零件12（孔已冲制出）手动送到由定位销定位处，然后压力机带动凸模13下行，下行过程中遇到滚柱，把滚柱一边推到与凹模底边平齐，则另一边把零件挤压成闭角。然后凸模上行，由于弹簧3的拉力作用，滚柱转到另一边与凹模竖直边平齐，定位销也由于弹簧5的作用回位，最后手动卸料，等待下一次的弯曲。总结22总结论文简要介绍我国模具行业以及机械行业的发展现状。了解我国冷冲压模具在模具行业中所占的比重，以及冷冲模占据的重要地位。论文首先对模具的冲裁工艺性和弯曲工艺性进行了分析。对模具的设计方案进行了求证。最终通过对四种方案的比较，确定了在剪裁板材的同时冲孔，以孔定位进行弯曲的两套模具完成。然后主要计算了展开尺寸、公差、冲裁力、压板力、推件力，得出冲裁力为32吨，弯曲力（校正弯曲）为528吨，因为考虑到以后可能要加装自动卸件装置，所以选取机械压力机中的曲柄压力机，因为曲柄压力机都有横梁，便于加装卸料装置，选取的压力机型号为J2140和J2163。最后进行了模具零件设计。对整套模具的运动关系进行了系统的分析。最后用CAD绘制了所有的零件图和装配图。总的来说，此次毕业实习及毕业设计完成了任务书规定的各项要求，在学习模具设计和CAD的基础上，进一步学习并实践了模具设计，成功设计出一个功能齐全的闭角U型模具。既学习了不少新的知识和技术，由亲身体验模具设计、开发的过程