彎墊板彎曲模設計

PAGE1課程設計課程名稱沖壓工藝及沖模設計題目名稱彎墊板彎曲模具設計專業(yè)班級材控學號學生姓名指導教師2013年11月6號一、零件分析 11.1零件工藝性分析 11.2彎曲成形分析 1二、回彈 22.1回彈的原因及表現(xiàn)形式 22.2回彈的影響因素 22.3回彈值的確定 32.4提高精度的措施（減小回彈） 32.4.1改進彎曲件的設計 32.4.2采取適當?shù)膹澢に?32.4.3正確設計彎曲模 4三、毛坯尺寸計算 6四、彎曲力及設備選擇 64.1彎曲力計算 64.2壓力機選用 6五、彎曲模具設計 75.1成形零件設計 75.1.1結構設計 75.1.2尺寸計算 85.1.3結構形式及固定形式 95.2定位零件 95.3卸料、頂件、推件零件 105.4模架及零件 115.4.1模架 115.4.2導向裝置 125.4.3上、下模座 125.5其他支撐零件 135.5.1模柄 135.5.2緊固件 135.5.3橡膠 13六、校核 146.1滑塊行程校核 146.2模具高度校核 14七、參考文獻 14PAGE15一、零件分析1.1零件工藝性分析零件圖如右：名稱：彎墊板材料：10板厚：1.5工作精度：IT10分析：零件先進行沖裁再進行彎曲，彎曲角為90°，彎曲角度偏差為，10號鋼為碳素結構鋼，精度要求高，因此對其進行退火，材料為軟材料，塑性好。1.2彎曲成形分析①彎曲半徑彎曲半徑r不能小于該工件材料的最小彎曲半徑rmin，否則將產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象，查參考文獻【2】表3-3，得10號鋼在退火狀態(tài)下的最小彎曲半徑rmin=0.1t=0.15mm,所以t＞0.15mm。②形狀彎曲件形狀簡單，無缺口；形狀不對稱，為了避免板料與模具之間的摩擦阻力不均而產(chǎn)生工件側移，在設計模具結構時應考慮增設壓料板，或增加工藝孔定位。③直邊高度為了保證彎曲件的直邊部分平直，直邊高度h=16mm＞3t=4.5mm（t為板厚），滿足要求。④孔的位置彎曲預先沖好孔的毛坯時，如果孔位于彎曲變形區(qū)內(nèi)，則孔形將直接受彎曲變形的影響而畸變。為了避免該缺陷，必須使孔處于彎曲變形區(qū)以外，當板厚t＜2mm時，應滿足：從孔邊到彎曲半徑r中心的距離l1=（16-6-3-1.5-r）mm=（5.5-r）mm＞t=1.5mm，所以r＜3mm；l2=（22-11-6-1.5-r）mm=（3.5-r）mm＞t=1.5mm，所以r＜2mm。⑤工藝孔與工藝槽為了防止在尺寸突變的尖角處出現(xiàn)撕裂，應改變彎曲件形狀，使突變處離開彎曲線，下圖應滿足：尺寸突變處到彎曲半徑中心距離S≥r，由彎曲件圖得S=2-1.5-r≥r，所以r≤0.25mm?；蛘咴诔叽缤蛔兲庮A沖出工藝孔、工藝槽。⑥定位工藝孔彎曲件形狀復雜或需要多道彎曲時，為了使毛坯在彎曲模內(nèi)定位準確，可在彎曲件上設置定位工藝孔，本彎曲件由沖裁得來，已有沖孔可進行定位。⑦板料寬度板料寬度B與板厚t之比B/t＞3，說明其為寬板彎曲，橫截面幾乎不變，仍為矩形。綜上所述，本彎曲件材料利于彎曲，因其精度等級較高，設計其彎曲半徑r=0.25mm，不在沖裁件上設計彎曲工藝孔或工藝槽，彎曲工藝性好。二、回彈2.1回彈的原因及表現(xiàn)形式彎曲變形和所有的塑性成形工藝一樣，均伴有彈性變形。彎曲卸載后，由于中性層的附近的彈性變形以及內(nèi)、外層總變形中彈性變形部分的恢復，使彎曲件的彎曲中心角和彎曲半徑變得和模具尺寸不一致的現(xiàn)象稱為回彈?；貜棳F(xiàn)象產(chǎn)生于彎曲變形結束后的卸載過程，表現(xiàn)形式有兩種：曲率半徑變大和彎曲中心角減小。2.2回彈的影響因素影響回彈的因素有：①材料力學性能材料的屈服強度越高，彈性模量E越小，彎曲變形的回彈越大。本彎曲件材料為10號鋼，查參考文獻【2】得=206MPa，E=194x103MPa。②相對彎曲半徑r/t相對彎曲半徑r/t越小，彎曲變形區(qū)的總切向變形程度增大，塑性變形部分在總變形中所占的比例增大，而彈性變形部分所占的比例相應減小，因而回彈值減小，本彎曲件r/t=0.17,。③彎曲中心角α彎曲中心角α越大，表示彎曲變形區(qū)的長度越長，回彈累計值越大，故回彈角Δα越大，但對彎曲半徑的回彈影響不大，本彎曲件的彎曲中心角α=90°。④彎曲方式及校正力大小自由彎曲的回彈角要比校正彎曲大，因為校正彎曲時，材料受到凸、凹模的壓縮作用，不僅使彎曲變形區(qū)毛坯外側的拉應力有所縮小，而且在外側靠近中性層附近的切向也出現(xiàn)和毛坯內(nèi)側切向一樣的壓縮應力。校正力越大，回彈值越小。⑤工件形狀U形件的回彈小于V形件。復雜形狀彎曲件，若一次彎曲成形，由于在彎曲時各部分材料相互牽制及彎曲件表面與模具表面之間摩擦力的影響，因而改變了彎曲件彎曲時各部分材料的應力狀態(tài)，這樣使回彈困難，回彈角減小。⑥模具間隙在彎曲U形件時，模具凸、凹模間隙對彎曲件的回彈有直接的影響。間隙越小，回彈越小。2.3回彈值的確定回彈值可由理論計算得到，但計算方法繁復，在實際彎曲時影響回彈值的因素較多，而且個因素相互影響，因此計算結果往往不準確，在生產(chǎn)實踐中一般采用經(jīng)驗值。2.4提高精度的措施（減小回彈）由于彎曲件在彎曲過程中總存在著彈性變形，所以要完全消除彎曲件的回彈是不可能的。為了提高彎曲件的精度，必須采用一些必要的措施來減小或補償由于回彈產(chǎn)生的誤差。2.4.1改進彎曲件的設計①在彎曲變形區(qū)壓制加強筋，以提高零件剛度來減小回彈；②選用屈服極限低而彈性模量大的材料進行彎曲。本彎曲件形狀已定，材料也確定，因此不從此方面考慮。2.4.2采取適當?shù)膹澢に嚔儆眯Ｕ龔澢孀杂蓮澢鷱澢υ酱?，回彈值越小，校正彎曲的彎曲力遠大于自由彎曲，因此采用校正彎曲。②對冷作硬化的硬材料，先進行退火，使其屈服極限降低后再進行彎曲。對回彈較大的材料，必要時可采用加熱彎曲。本彎曲件材料為10號鋼，退火處理，軟材料。③采用拉彎工藝相對彎曲半徑非常大的彎曲件，采用普通的彎曲方法，由于毛坯大部分都處于彈性變形狀態(tài)，彎曲后產(chǎn)生很大的回彈，有的甚至無法彎曲成形，這時就必須采用拉彎工藝，如下圖：其特點是在彎曲的同時使板料承受一定的拉伸應力，拉伸應力的數(shù)值應使彎曲件內(nèi)表面的合成應力大于材料的屈服極限，因而工件的整個橫截面上均處于塑性拉伸變形范圍，起內(nèi)、外切向應力方向一致，可以大大減小工件的回彈。2.4.3正確設計彎曲模①10號鋼為軟材料，其回彈角Δα＜5°，可在凸?；虬寄Ｉ献龀鲅a償角，并減小凸、凹模之間間隙來克服回彈。如下圖：②對于厚度在0.8mm以上的軟材料，彎曲半徑又不大時，可把凹模做成局部凸起，以便對彎曲變形區(qū)進行局部整形來減小回彈。如下圖：③對于較硬材料，彎曲半徑r＞t時，根據(jù)回彈值，對模具工作部分的形狀和尺寸進行修正。④采用橡膠、聚氨酯軟凹模代替金屬凹模，用調(diào)節(jié)凹模壓入軟凹模深度方法來控制回彈。如下圖：⑤在彎曲件的端部加壓，可以獲得精確的彎邊高度，并由于改變了應力狀態(tài)而減小回彈。如下圖：三、毛坯尺寸計算零件彎曲半徑r=0.25mm＜0.5t=0.75mm，由于彎曲變形區(qū)變薄嚴重，斷面畸變大，只能用彎曲前后等體積相等原則來計算毛坯長度。彎曲變形時，不僅在毛坯的圓角變形區(qū)產(chǎn)生變薄，而且與其相鄰的直邊部分也產(chǎn)生一定程度的變薄，修正后公式為：=（22-1.5）+（16-1.5）+（0.4~0.6）*1.5=（35.6~35.9）mm四、彎曲力及設備選擇4.1彎曲力計算本彎曲件采用校正彎曲，校正彎曲力計算公式為：式中：——校正彎曲應力（N）；A——校正部分投影面積（mm2）；P——單位面積校正力（MPa），查參考文獻【1】，10號鋼的P為（40~60）MPa。估計計算得=（40~60）MPa*（1/2*π*11+22*11）mm2=（17282.7~25924.0）MPa4.2壓力機選用對于校正彎曲，其彎曲力要比自由彎曲大得多，而且在彎曲彎曲過程中，兩者不重疊。因此，選擇壓力機時，以校正彎曲為依據(jù)即可，即：F壓機≥F校，選用JB23-40壓力機。五、彎曲模具設計5.1成形零件設計5.1.1結構設計結構設計應注意的問題：1.模具結構應能保證坯料在彎曲時不發(fā)生偏移；2.模具結構不應妨礙坯料在合模過程中應有的轉動和移動；3.模具結構應能保證彎曲時產(chǎn)生的水平方向的錯移力得到平衡。本彎曲件精度要求較高，采用校正彎曲，有兩種方案如下：（方案一）方案一采用了類似U形件彎曲的方法。有壓料板及定位銷，可以防止彎曲時毛坯的滑動，彎曲精度高，邊長公差可達±0.1mm，這是其他形式的彎曲模達不到的，而且使用了端部加壓。要提高精度，還可在凸模上補償回彈角。（方案二）方案二為通用V形件彎曲模，采取了端部加壓的方式，可以獲得精確的彎邊高度，并有頂桿裝置，可以防止毛坯側移。要進一步提高精度，還可在凸模上補償回彈角。綜合考慮，本彎曲件精度要求較高，且直邊長度不一樣，需有防側移裝置。在滿足精度要求下，方案一凸模比方案二更易制造，且凹模鑲塊也更易制造，從經(jīng)濟性來說，方案一更合適，因此采用方案一。5.1.2尺寸計算①凸模圓角半徑當工件的相對彎曲半徑ｒ/ｔ較小時，凸模圓角半徑取等于工件的彎曲半徑ｒ，但不應小于最小彎曲半徑值rmin。所以，凸模圓角半徑=r=0.25mm。②凹模圓角半徑凹模兩邊的圓角半徑應一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。t≤2mm時，＝（3～6）ｔ=（4.5~9）mm，取=6mm。③凹模工作部分深度如右圖，查參考文獻【1】表4-8得ho=4mm。④凸模與凹模之間的間隙V形彎曲模的凸、凹模間隙是靠調(diào)整壓機的閉合高度來控制的，設計時可以不考慮。本彎曲件為V形件，但設計類似U形件，因此按U形件計算。U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按下式計算：式中Z——凸、凹模之間的單面間隙；C——間隙系數(shù)，查參考文獻【1】表4-10，得C=0.05；所以單面間隙Z=（1.5+0.05*1.5）=1.575mm。⑤凸模與凹模橫向尺寸及制造公差零件尺寸標注在外形（如下圖）：L=22，=0.084，δ=/4=0.021mm計算公式如下：凹模橫向尺寸：凸模橫向尺寸：5.1.3結構形式及固定形式凸模的結構形式：整體式、鑲拼式、階梯式、直通式、帶護套式和快換式等；凸模的固定形式：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定，粘結劑澆注法固定等；凹模的結構形式：整體式、鑲拼式。本模具凸、凹模皆為鑲塊結構，固定皆用一個螺釘，一個圓柱銷進行固定。5.2定位零件定位零件的作用是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。本模具精度要求較高，毛坯件有一直徑為12mm的孔，因此可用圓柱銷進行定位。如下圖：5.3卸料、頂件、推件零件卸料、推件和頂件裝置的作用是當模具完成一次工作時，把零件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便模具繼續(xù)工作。通常，卸料是指把零件或廢料從凸模上卸下來；推件和頂件一般指把零件或廢料從凹模中卸出來。本模具采用頂件裝置。示意圖如下：組成：頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂器。特點：頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠，沖件平直度較高。制造裝配要求：①模具處于開啟狀態(tài)時，必須順利復位，工作面高出凹模平面，以便繼續(xù)沖裁；②模具處于閉合狀態(tài)時，其背后有一定空間，以備修磨和調(diào)整的需要；③與凹模為間隙配合，外形按h8制造；與凸模呈較松的間隙配合，都可根據(jù)板料厚度取適當間隙。5.4模架及零件5.4.1模架模架類型有兩種：導柱模模架和導板模模架。導柱模模架按導柱不同的位置，分為如下四種模架：（對角導柱模架）（后側導柱模架）（中間導柱模架）（四角導柱模架）導板模模架如下圖：特點為：①作為凸模導向用的彈壓導板與下模座以導柱導套為導向構成整體結構。②凸模與固定板是間隙配合，因而凸模在固定板中有一定的浮動量。本設計采用中間導柱模架。規(guī)格為LXB=160X100。（單位：mm）5.4.2導向裝置本設計采用導柱模模架，因此采用導柱導套導向裝置。將導柱、導套做成小間隙配合，為H6/h5時成為一級模架，為H7/h6時稱為二級模架。導柱導套與模座可以采用過渡配合H7/m6代替過盈配合，容易保證導柱與導套的軸線垂直于模座平面，是模架的導向精度只決定于加工精度，而容易制成精密模架。本設計采用較高精度的導向裝置，因此采用過渡配合H7/m6。5.4.3上、下模座模座的選用和設計時應注意以下幾點：（1）盡量選用標準模架，而標準模架的型式和規(guī)格就決定了上、下模座的型式和規(guī)格。（2）所選用或設計的模座必須與所選壓力機的工作臺和滑塊的有關尺寸相適應，并進行必要的校核。（3）模座材料：HT200、HT250、Q235、Q255、ZG35、ZG45等（4）模座的上、下表面的平行度公差一般為4級。（5）上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距精度在±0.02mm以下；安裝滑動式導柱和導套時，其軸線與模座的上、下平面垂直度公差為4級。（6）模座的上、下表面粗糙度為Ra3.2~0.8μm。本設計選用標準模架，因此模座標準參照GB/T2855.10-1990，材料選用HT200。5.5其他支撐零件5.5.1模柄模柄要求：①與壓力