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河 南 工 學 院 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 李仲士 學 號 141304410 指導教師 翟德梅 課題名稱 彈性夾彎曲工藝及模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負責人 年 月 日 河 南 工 學 院 畢業(yè)設計任務書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 學 生 姓 名 李仲士 學 號 141304410 論 文 題 目 彈性夾彎曲工藝與模具設計 起 迄 日 期 2017 年 02 月 13 日 04 月 27 日 指 導 教 師 翟德梅 2017 年 02 月 13 日 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 1 本畢業(yè)設計 論文 課題來源及應達到的目的 畢業(yè)設計題目來源于企業(yè)生產(chǎn) 通過畢業(yè)設計培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論 專 業(yè)知識及基本技能來分析和解決實際問題的能力 在完成該課題之后 熟練掌握沖壓工 藝生產(chǎn)和相關設計手冊的使用 能獨立完成一套模具的設計和主要零件的加工工藝的編 制 能夠運用三維設計軟件獨立完成模具裝配圖及零件圖的繪制 2 本畢業(yè)設計 論文 課題任務的內容和要求 包括原始數(shù)據(jù) 技術要求 工作要求等 數(shù)據(jù)如圖所示 材料硅錳青銅 板厚 1mm 大批量生產(chǎn) 未注公差尺寸精度 IT14 工作要求 1 彈性夾的結構工藝分析及模具設計 2 繪制模具裝配圖及模具零件圖 裝配圖 1 張 A1 零件圖 3XA4 1A3 3 編寫設計說明書一份 4 編寫主要零件加工工藝卡片 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領導 年 月 日 機械加工工藝過程卡 產(chǎn)品型號 零 部 件圖號 02 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品名稱 凸模 零 部 件名稱 凸模 材料牌號 Cr12 毛 坯 種 類 棒料 毛坯 外型 尺寸 20 備注 分別制造 工時 工序號 工序名稱 工 序 內 容 車間 工段 設備 工 藝 裝 備 準終 單件 1 下料 20 長 65mm 金工 普通 鋸床 0 5 2 車 14 金工 空氣 錘 2 3 磨 磨外圓及相鄰兩端面 金工 2 4 熱處理 淬火 回火 58 62HRC 金工 7 5 平磨 磨上下兩平面 表面粗糙 度值應小于 Ra0 8 金工 2 6 研光 是工作表面光潔 金工 標記 記數(shù) 更改文 件號 簽字 日期 標記 設計 日期 審核 日期 標準化日 期 會簽 日期 機械加工工藝過程卡 產(chǎn)品型號 零 部 件圖號 09 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品名稱 凹模 零 部 件名稱 凹模 材料牌號 Cr12 毛 坯 種 類 板料 毛坯 外型 尺寸 160 125 28 備注 凸模配制 工時工序號 工序名稱 工 序 內 容 車間 工段 設備 工 藝 裝 備 準終 單件1 劃線 鉗工按型孔及其他安裝孔 劃線 金工 1 2 鉗工 鉆出穿絲孔 金工 0 5 3 插 銑 銑 50 60 孔 金工 7 4 鉗工 加工螺孔 金工 2 5 熱處理 淬火 回火 58 62HRC 金工 7 6 平磨 磨上下兩平面 表面粗糙 度值應小于 Ra0 8 金工 2 7 電火花 切割凹 模 按圖樣編制切割程序 并 將程序打成紙帶 將紙帶 輸入計算機 金工 8 研光 是工作表面光潔 金工 設 計 日 期 審核 日期 標準化日 期 會簽 日期 標記 記數(shù) 更改文 件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更該 文件 號 彈性夾彎曲工藝及模具設計 摘 要 沖壓模具作為制造產(chǎn)品 或半產(chǎn)品 的一種工具 其作用是完成某種工藝 模具設 計必須滿足工藝要求 最終滿足產(chǎn)品的形狀 尺寸和精度的要求 因此沖壓設計師必須 掌握沖壓工藝 包括沖壓工藝的分類 各種工藝計算 工藝制訂等基礎知識 而后才可 以選擇模具的類型 進行模具設計 使模具的類型表面質量 尺寸精度結構及尺寸等滿 足工藝及產(chǎn)品的要求 冷沖壓工藝大致分兩類 分離工序和成型工序 分離工序的目的是在沖壓過程中將 沖壓件與板料按一定的輪廓線進行分離 分離工序又可分為落料 沖孔和剪切等 成型 工序的目的是使沖壓毛胚在不破壞其完整性的條件下產(chǎn)生塑性變形 并轉化成產(chǎn)品所需 要的形狀 成形工序又分為彎曲 拉深 翻邊 翻孔 脹形 擴孔等 冷沖壓模具是沖壓生產(chǎn)的主要工藝設備 沖壓件的表面質量 尺寸精度 生產(chǎn)率以及經(jīng) 濟效益等 與模具結構及設計是否合理關系極大 關鍵詞 工藝計算 工藝制訂 表面質量 尺寸精度 Bending process and mold design of elastic clamp Abstract Hurtle a kind of tool of press the molding tool conduct and actions manufacturing product or the half product its function is to complete a certain craft Therefore hurtling to press designer must control to hurtle to press the craft the classification various craft calculation craft that includes to hurtle to press the craft establishes etc the foundation knowledge just can choose the type of the molding tool and then carry on the molding tool design make the type structure and size etc of the molding tool satisfy the request of the craft and product Cold hurtle to press the craft to divide mostly two type Separate the work preface and model the work preface Purpose that separates the work preface is at hurtle to ran over the distance lieutenant general to hurtle to press the piece and planks to anticipate to press certain outline line to carry on the separation Separating the work preface can is divided in to fall to anticipate again blunt bore and shear to slice etc The purpose that models the work preface is to make hurtle to press the hair the creation transforms under the condition of not break its integrity and convert the shape that product need Take shape the work preface and is divided into the flection and pull deep turn over the side turn over the bore bulge form and expand the bore etc Cold hurtle to press the molding tool is main craft equipments that hurtles to press to produce Hurtle the surface quantity size accuracy rate of production and the economy performance etc of press the piece with the molding tool structure and designs whether the reasonable relation is biggest Keyword the craft calculation craft establish surface quantity size accuracy 河 南 工 學 院 畢 業(yè) 設 計 評 語 學生姓名 李 仲 士 班級 MJ144 學號 141304410 題 目 彈 性 夾 彎 曲 工 藝 及 模 具 設 計 綜合成績 指導者評語 1 李仲士同學工作態(tài)度基本認真 基本能完成畢業(yè)設計任務 2 該同學查閱了國內有關彎曲模具設計與制造方面的相關文獻資料 制訂 出了基本合理的彎曲工藝及模具結構 3 該同學設計說明書內容基本完整 計算基本正確 格式基本規(guī)范 4 該同學裝配圖 零件圖設計基本合理 圖紙表達基本準確 5 建議該同學成績評定 及格 6 可以提交答辯 指導者 簽字 年 月 日 畢 業(yè) 設 計 評 語 評閱者評語 1 李仲士同學的設計任務來自生產(chǎn)實際 工作量大小適中 基本能夠完成 本任務的設計 模具結構基本合理 裝配圖和零件圖表達存在一些細節(jié)問題 設 計說明書內容基本完整 格式基本規(guī)范 2 建議成績評定 及格 3 可以提交答辯 評閱者 簽字 年 月 日 答辯委員會 小組 評語 答辯委員會 小組 負責人 簽字 年 月 日 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 畢業(yè)設計題目 彈性夾彎曲工藝及模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 144 學生姓名 李仲士 學 號 141304410 指導教師 翟德梅 2017 年 4 月 20 日 目 錄 1 緒 論 1 2 沖壓件工藝分析 3 2 1 彎曲件工藝性分析 3 2 2 彎曲件的毛胚尺寸計算 3 2 3 彎曲方案選擇 5 3 彎曲過程中的相關計算 6 3 1 彎曲力的計算 6 3 2 校正彎曲時的彎曲力 6 3 3 頂件力的計算 6 4 壓力機的確定 7 4 1 壓力機確定 7 4 2 彎曲回彈 7 5 模具的總體設計 9 5 1 模具的結構設計 9 5 2 模具類型的選擇 9 5 3 定位方式的選擇 9 5 4 頂件和出件方式的選擇 10 5 5 導向方式的選擇 10 6 主要零部件的設計 11 6 1 凸凹模間隙 11 6 2 凸模的設計 11 6 3 座架的設計 12 6 4 凹模的設計 13 6 5 固定板的設計 15 6 6 下模座的設計 15 6 7 其它零部件的選擇 16 7 模具的總裝圖及裝配調試 17 7 1 模具的總裝圖 17 7 2 模具的安裝 18 7 3 模具的調試 18 8 工作零件的加工工藝 20 結 論 21 致 謝 22 參考文獻 23 河南工學院畢業(yè)設計說明書 0 1 緒 論 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè) 是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備 先進國家的 模具 工業(yè)已擺脫從屬地位 發(fā)展為獨立的行業(yè) 日本工業(yè)界認為 模具工業(yè)是其 它工業(yè) 的先行工業(yè) 是創(chuàng)造富裕社會的動力 美國工業(yè)界認為 模具工業(yè)是美國工 業(yè)的基 石 在德國模具被冠以 金屬加工業(yè)中的帝王 之稱 在我國 1998 年 3 月在 國務院關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定 模具被列為機 械工業(yè)技術改造序列的第一位 生產(chǎn)和基本建設序列第二位 把發(fā)展模具工業(yè)擺在 發(fā)展 國民經(jīng)濟的重要位置 目前 我國沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的 40 以上 處 于主導 地位 經(jīng)調查 全國模具行業(yè)從業(yè)人員的崗位分布情況大致如下 從事模 具設計 模 具工藝過程實施 產(chǎn)品質量檢驗和監(jiān)督工作的人員占總數(shù)的 42 其 次是具體生產(chǎn)設 備的操作 模具的制作 調試和維修 從事這類工作的是智能型 的操作人員 占總數(shù) 的 26 三是從事生產(chǎn)組織 技術指導和技術管理工作的人 員 占總數(shù)的 14 四是從 事模具營銷工作和售后技術服務的人員 占總數(shù)的 9 五是個體 行政管理人員 占 總數(shù)的 9 沖壓是一種先進的少無切削加工方法 具有節(jié)能省材 效率高 產(chǎn)品質量好 重 量輕 加 工成本低等一系列優(yōu)點 在汽車 航空航天 儀器儀表 家電 電子 通訊 軍 工 日用品等 產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應用 據(jù)統(tǒng)計 薄板成型后 制造了相當于 原材料的 12 倍 的附加值 在國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中 與其相關的產(chǎn)品占四分之一 在 現(xiàn)代汽車工業(yè)中 沖 壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的 59 沖壓是在室溫下 利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力 使其產(chǎn)生分離 或 塑性變形 從而獲得所需零件的一種壓力加工方法 在沖壓過程中 將材料加 工成零 件的一種特殊工藝裝配 稱為沖壓模具 沖模是在實現(xiàn)沖壓加工中必不可 少的工藝裝 配 與沖壓件是 一模一樣 的關系 若沒有符合要求的沖模 就不 能生產(chǎn)出合格的 沖壓件 沒有先進的模具 先進的沖壓成型工藝就無法實現(xiàn) 在 沖壓零件的生產(chǎn)中 合理的成形工藝 先進的模具 高效的沖壓設備是比不可少 的三要素 沖壓工序根據(jù)材料的變形特點可分為分離工序和成形工序兩類 分離 工序是 指坯料在沖壓力作用下 變形部分的應力達到強度極限 b d 使坯料產(chǎn)生塑 性變形 成為具有一定形狀 尺寸與精度制件的加工工序 成形工序主要有彎曲 拉 深 翻邊 旋壓等 彎曲是將板料 型材 管材或棒料等按設計要求彎成一定的角 度和一定的曲 率 形成所需形狀零件的沖壓工序 它屬于成形工序 是沖壓基本工序 之一 在 沖壓零件生產(chǎn)中應用較普遍 并且占有很大的比重 由于彎曲成形所用的工 模 具及設備不同 形成各種不同的彎曲方法 如壓彎 折彎 滾彎 拉彎 繞彎等 河南工學院畢業(yè)設計說明書 1 等 盡管各種彎曲方法不同 但其彎曲過程及特點具有共同的規(guī)律 最典型的兩 種 V 型彎曲和 U 型彎曲 彎曲所使用的模具叫彎曲模 它是彎曲過程中必不可少的工藝 裝備 開始彎 曲時 板料的彎曲內側半徑大于 凸模的圓角半徑 曲率的比較 開始 曲率小 r 1 隨著凸模的下壓 板料的直徑與凹模 V 形表面逐漸靠緊 彎曲內 側半徑 逐漸減小 同時曲率逐漸變大 半徑減小的同時彎曲力臂也逐漸減小 力臂為 凹 模與工件的兩接角邊點間的距離 當凸模 板料與凹模三者完全壓合 板料的內 側彎曲半徑及彎曲力臂達到最小時 彎曲過程結束 彎曲生產(chǎn)是靠模具與設備完成加 工過程 所以它的生產(chǎn)率高 而且由于操作簡 便 也便于實現(xiàn)機械化和自動化 利 用模具加工可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的 形狀復雜的零件 彎曲產(chǎn)品 的尺寸精度是由模具保證的 所以質量穩(wěn)定 一般不需要經(jīng)過機械加工 便可使用 彎曲加工一般不需要加熱毛坯 也不像切削加工那樣大量切削材料 所以它 不但節(jié)能 而且節(jié)約材料 彎曲產(chǎn)品的表面質量較好 使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制 板材或 帶料 在彎曲過程中材料表面不受破壞 因此彎曲工藝是一種比較好而且成 本低的加工工藝 用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還 具有重量輕且剛性好的特點 2 沖壓件工藝分析 2 1 彎曲件工藝性分析 彎曲件的精度 由于零件圖上對這方面都沒有確定 這樣的制件可以設精度為 IT14 級 這樣精度一般的制造精度都可以滿足要求 彎曲件的結構 彈簧鋼的最小彎曲半徑為 1 3t 0 96mm 可以滿足彎曲的最小半 徑的要求 工件形狀是完全對稱的 對于彎曲來說是比較容易達到的 因為最小彎曲 半徑小于各個部分的尺寸圓角的尺寸 也容易彎曲得到 還有彈簧鋼的彎曲性能優(yōu)良 綜上所述 此工件的彎曲工藝良好 河南工學院畢業(yè)設計說明書 2 圖 2 1 彈性夾 2 2 彎曲件的毛胚尺寸計算 工件圖給出的工件圖的尺寸不足以確定工件的形狀 所以工件的尺寸需要具體的 確定一下 以下尺寸是我根據(jù)圖形中的位置大致確定的 所以以下的尺寸確定未免會 有不合理的地方 此尺寸的確定僅供設計所用 僅供參考 我對尺寸的確定 由工件圖我們可以看出制件的尺寸只有圓角半徑 R1 和 R2 可以 先定下來 首先 先設定下面圓弧的圓心距離中心線的距離為 0 4mm 接著 設這個 中心距下面的水平面為 1mm 然后 在確定上面的尺寸時 我依據(jù)鋼絲直徑為 0 6mm 半徑為 R1mm 和 R2mm 的圓弧相切 還包括其它的一些尺寸和規(guī)定 如為了計 算方便我把四個半徑為 R1 的圓角的中心放到了 如圖所示的位置 且讓內表面的三個 圓角位于一個豎直線上 最終確定的尺寸如下圖 尺寸確定 工件長度的確定 由工件圖的尺寸 可以得到坯料的直徑為 0 6mm 比較小 但是相對與工件的其他的尺寸而言已經(jīng)是很大了 所以工件的長度必須按照制件的中 性層進行計算 其具體的尺寸計算過程和毛坯長度的計算如下所示 根據(jù)即得的設定計算各個部分的尺寸 各個圓心之間的距離如圖所示 現(xiàn)在我們 來確定各個圓心的豎直的高度 下面所說的尺寸分別代表的下圖所屬的尺寸 ma25 34106 32 b9 8 c 2 圖 3 其它尺寸的確定 河南工學院畢業(yè)設計說明書 3 圖 2 2 各部分高度尺寸的確定 根據(jù)以上得到的彈性夾的各部分尺寸 可以確定鋼絲的總長 L 計算時要根據(jù)中 性層進行計算 以下所用的字母分別表示的圖 5 彈性夾的中性層的尺寸確定 根據(jù)上 一步算出的尺寸即各部分的高度 利用等比定理可以算出中性層與圓心連線的交點的 高度 再算出各個的圓心角 下面就是根據(jù)圓心角算各個部分的弧長 10987654321 LLL 總 2 4 1 381 2 553 1 444 2 553 4 553 0 681 2 585 33 424 34mm 2 3 彎曲方案選擇 根據(jù)制件的形狀分析其彎曲方案可以采用以下兩種方案 第一 采用鋼絲直接送進 采用切斷彎曲復合模 在彎曲以前把鋼絲切斷 mL4 2 03 124 021 8 arcsin2 413654 mL276 13 081 arcsin65 mL257 3 291 arcsin87 603 9 m52 10 河南工學院畢業(yè)設計說明書 4 第二 采用切斷 彎曲單工序模 方案對比 方案一的設計可以減少一套模具 但同時增加了沖裁機構的設計 使 模具的設計難度增加 成本的降低程度也不大 因為制件的結構原因 在加工的過程 中不可能實現(xiàn)自動的卸料 在工作的過程勞動的強度也不會降低 而且給送料帶來了 很多的麻煩 所以加工的效率也不會增加 方案二的設計雖然需要再增加一套模具 但是這一套模具的設計很簡單成本不會 太高 甚至可以用其他的一些工具對鋼絲進行切斷 不用模具 而且使模具的設計簡 單化 加工過程中的勞動強度也有所降低 綜合以上分析 采用第二種方案進行彎曲 3 彎曲過程中的相關計算 3 1 彎曲力的計算 彎曲力是選擇壓力機和設計模具的重要依據(jù)之一 由于彎曲力受材料性能 零件 形狀 模具結構等多種因素的影響 很難用理論分析的方法進行準確的計算 所以我 按照生產(chǎn)中常采用的經(jīng)驗公式進行計算 具體如下 根據(jù)彎曲件的形狀選取 U 形件的彎曲力計算公式進行計算 具體如下 1 自 由彎曲時的彎曲力 tr b0 7KBF 其中 F 沖壓形程結束的自由彎曲力 N K 安全系數(shù) 一般取 K 1 3 B 彎曲件的寬度 0 6mm t 彎曲材料的厚度 0 6mm r 彎曲件的內彎曲半徑 R2mm 河南工學院畢業(yè)設計說明書 5 b 材料的強度極限 1000MPa 0 7 1 3 0 6 0 6 1000 2 0 6 tr b0 7KBF 126N 3 2 校正彎曲時的彎曲力 校正彎曲時的校正力比壓彎力大得多 且兩個力先后作用 所以 校正彎曲時 一般只計算校正力 公式如下 F 校 Ap 式中 F 校 校正彎曲時的彎曲力 N A 校正部分的垂直投影面積 6 0 6 3 6 2 p 單位面積上的校正力 120MPa F 校 Ap 3 6 120 432N 3 3 頂件力的計算 FD 0 5 F 122 0 5 61N 4 壓力機的確定 4 1 壓力機確定 自由彎曲時 壓力機噸位 F 機為 F 壓機 1 2 F 校 FD 1 2 493 591N 2 壓力 機的選定 根據(jù)壓力的計算和壓力機的型號 可選的壓力機為及可以滿足壓力的要求 J23 3 15 具體的參數(shù)如下表 表 4 1 壓力機的參數(shù)表 J23 3 15 壓力機參數(shù)表 公稱壓力 31 5KN 滑塊行程 25mm 滑塊行程次數(shù) 200 次 min 最大閉合高度 120mm 最大閉合高度 120mm 封閉高度調節(jié)量 25mm 河南工學院畢業(yè)設計說明書 6 滑塊的中心線至 床身的距離 90mm 立柱距離 120mm 連桿調節(jié)長度 25mm 墊板尺寸 厚度 30mm 前后 160mm 前后 90mm 工作臺 尺寸 左右 250mm 工作臺孔 尺寸 左右 孔徑 120mm 1 10mm 模柄孔尺寸 25mm 40mm 最大傾斜角度 45 4 2 彎曲回彈 影響彎曲回彈的因素比較多 包括材料的力學性能 相對彎曲半徑 彎曲中心角 的大小 彎曲方式及彎曲模 工件的形狀 由于彈簧鋼的彎曲性能比較好 而本制件 的形狀和對于彎曲回彈的影響很不容易分析 在圓角 R2 向外回彈的同時 圓角 R1 對 它們的回彈作了相應的減少 還有彎曲的方式 我采用了擺塊形式 校正彎曲對于制 件的影響不容易分析 所以對回彈值的確定不可能做得十分準確 對于回彈角的計算十分的困難 因為影響回彈的因素比較多 而且本制件的彎曲 是比較復雜的 成型過程中的彎曲回彈分析不容易進行 再一方面純理論的計算對實 際的影響意義也不大 我計算的時候根據(jù)經(jīng)驗進行了分析 因為制件的形狀分析可知 他們的回彈可以相互抵消 雖然抵消的程度不可能完全 但是對制件的尺寸的影響不 會太大 所以對于制件成型后的回彈對制件精度的影響在設計的過程中先不于考慮 對其合理性可以在試模時候加以修整 根據(jù)試模的結果進行進一步的調整 河南工學院畢業(yè)設計說明書 7 5 模具的總體設計 5 1 模具的結構設計 圖 5 1 裝配圖 5 2 模具類型的選擇 有彎曲工藝分析可知 該制件的成型工藝過程可分為包括下料和彎曲兩道工序 下料工序的模具比較簡單 或者也可以根據(jù)生產(chǎn)車間的實際情況對已有的剪切模具進 行相應的調整 下料工序的模具問題很容易解決 所以 本設計只對彎曲這道工序進 行設計 該模具的類型為彎曲模 5 3 定位方式的選擇 因為該制件由 0 6 彈簧鋼絲經(jīng)彎曲制造而成 彎成的零件形狀完全對稱 壓力 的中心也在中心處 本方案采用的是單工序彎曲模 坯料的放入采用人工 所以該制 河南工學院畢業(yè)設計說明書 8 件的定位采用的是兩邊的銷釘進行長度定位和溝槽進行定位 每次加工時只需將剪好 的鋼絲條料放入溝槽中 靠兩邊的銷釘就可以保證條料的準確定位 這樣的定位比較 方便 加工也十分的容易 對于這類模具非常的實用 5 4 頂件和出件方式的選擇 對頂件的設計 制件的結構形狀決定了成型的制件一定是包在凸模上 根據(jù)模具 的結構形狀可知 有擺塊包著制件 上模回程時兩擺塊要分開 這里我設計在擺塊的 下面安裝一個頂銷 利用安裝在模座上的彈簧使擺塊分開 對出件方式的選擇 如果 設計自動的出件裝置結構復雜 制作成本高 不經(jīng)濟 對于本套模具設計采用的是手 動出件 勞動強度稍大 但節(jié)省了制造成本和模具的平時維修的工時和費用 5 5 導向方式的選擇 因為本套模具所成型的制件的精度的要求不高 設計時無需采用導柱與導套 其 定位靠在壓力機上安裝時調整來定位 保證制件的質量 6 主要零部件的設計 6 1 凸凹模間隙 零件的設計說先要計算彎曲模工作部分的尺寸 前面已經(jīng)進行了計算 在進行下 一步計算以前 要先計算出凸凹的間隙 凸凹模的間隙對于 V 形彎曲模來說 凸凹模 間的間隙是靠壓機的閉合高度來控制 設計時不用考慮 對于 U 形件彎曲模 則應選 河南工學院畢業(yè)設計說明書 9 擇適合的間隙 本套模具也應對間隙進行設計 間隙的大小直接決定了制件的精度 間隙過小 會使工件彎邊厚度變薄 降低凹模壽命 增大彎曲力 間隙越大 回彈就 越大 制件的精度就越低 我采用以下的計算公式進行計算 Z tmax Ct t Ct 式中 Z 彎曲模凸模與凹模的雙邊間隙 t 材料厚度的基本尺寸 材料厚度的上偏差 C 間隙系數(shù) 查表可得 0 05 Z t ct 0 6 0 05 0 6 0 63mm 則凸凹模上的相應尺寸都要相應的增加或減少 0 015mm 模具的總體結構的設計 對于上模直接設計成一塊 方便安裝 下模部分 成形 擺塊 用銷釘固定在座架上 具體如下簡圖 6 2 凸模的設計 由以上計算可知凸模的工作部分的尺寸 又有本套模具設計的結構 本套模具要 求的精度又不是太高 凸模的尺寸比較小 如果把凸模另外設計一塊的話 在模柄上 的固定的設計比較復雜 為了進一步簡化模具的結構 我把凸模和模柄加工到一起 根據(jù)所選壓力機的參數(shù) 得到模柄孔的尺寸為 25mm 深度為 40mm 對凸模上半部分的 設計為直徑為 25mm 高度為 30mm 在下面設置一個直徑為 35mm 的圓來使凸模固定在壓 力機上 高度為 10mm 為如圖所示 圖 6 1 凸模尺寸 河南工學院畢業(yè)設計說明書 10 6 3 座架的設計 由模具的設計的總體結構可知 成形擺塊要在座架中旋轉 成形擺塊的內形尺寸 有零件的尺寸和間隙值可以確定 而外形尺寸要根據(jù)座架中的尺寸來定 所以我們首 先要設計出座架 然后根據(jù)座架里面的尺寸和拔模的要求 來確定成形擺塊中的與座 架相配合的尺寸 設計的過程中我采用了縣設計座架后設計成形擺塊的方法 而事實 上也可以先設計成形擺塊再設計座架的方法 因為其尺寸的確定沒有什么依據(jù) 我們 可以先根據(jù)制件的外形尺寸和設計的要求 來大致確定座架的外形尺寸 寬度根據(jù)凸 模的尺寸來確定 通過頂件銷的圓孔的直徑為 10mm 長度為 80mm 高度為 38mm 厚度 為 24mm 對于座架中的圓弧的尺寸要和成形擺塊的設計結合到一起來設計 要求成形 擺塊在座架中轉動的部分為兩個圓相切 經(jīng)過多次的試驗和不斷的調整最后得到以下 的尺寸 兩圓弧的半徑分別為 R5 5mm 和 R19mm R5 5mm 的圓弧與下平面相切 圓心距 中心線的距離為 12mm R19mm 的圓心距下平面為 10mm 距中心線的距離為 0 mm 其它 的尺寸具體如下圖 圖 6 2 擺塊 圖 6 3 座架尺寸 6 4 凹模的設計 由以上計算可知凹模的工作部分的尺寸為如圖所示 河南工學院畢業(yè)設計說明書 11 圖 6 4 成形擺塊成形面尺寸的確定 根據(jù)模具結構的設計和模具的工作過程的要求 可以看出凹模的設計不僅要保持 上面的尺寸 還要保證成形擺塊能在座架上轉動 以 6mm 的圓的中心線為中心軸轉 動 外形兩圓弧的尺寸分別為 R5 5mm 和 R19mm R5 5mm 的圓心與座架重合 而 R19mm 的圓心就要計算了 保證零件可以拔出來 同時成形擺塊要轉動 在下面還要留出一 定的距離 保證制件拔出的時候 兩擺塊不相撞 在對此部分的設計時 下面流出的 距離應避免相撞 也可以通過在下面作倒角來保證 現(xiàn)在我來計算要將零件拔出凹模需要轉動的角度 根據(jù)圖上我們可以看出凹模只 要能轉到 c 點的位置就可以將制件拔出 要保證當擺塊轉到 C 點時下面的低點不能超 過中心線 要使擺塊的轉動角度能使制件拔出 具體的計算方法為 78 01825 cos21 63 922 o731 o 0 由以上的計算可以確定要將成型好的制件拔出凹模需要轉動的角度為 ooo6 1 8 50 兩成形擺塊要做成兩瓣的 他們之間的間隙為取 2mm 我們現(xiàn)在來驗證這個數(shù)值 能不能滿足凹模不相撞的條件 就要滿足下圖 10 所示 角要大于 11 6o 下面我們 進行驗算 976 015 2sin1 84 i22 O471 O 63 12 o1 2 可以滿足要求 即取兩瓣成形擺塊之間的距離為 2mm 河南工學院畢業(yè)設計說明書 12 圖 6 5 擺塊的轉動角度 在彎曲的過程中 首先是凸模部分先壓到彈簧鋼絲 把彈簧鋼絲壓彎 然后繼續(xù) 下降 由凸模把制件壓到成形擺塊的上平面 這樣既可以使壓力機的力更好的用在彎 曲件上 同時也防止了凸模的折斷 經(jīng)過計算將凸模部分和凹模接觸的部分進行結合 并留出一定的間隙即可算出這一部分的尺寸 具體的尺寸這里就不再敘述 最終確定 的尺寸如下圖 圖 6 6 成形擺塊的尺寸圖 6 5 固定板的設計 固定座的作用是固定座架 他的尺寸設計要求與座架的尺寸相互配合 同時還要 河南工學院畢業(yè)設計說明書 13 用它 通過成形擺塊上加工的孔和它上的孔來定位成形擺塊 為了便于裝模和維修 我在上方開了一個槽 槽深為 25mm 固定成形擺塊的銷釘孔的距離為 24mm 同時為了 讓固定座能在模座上固定和定位分別設置了六個螺釘和兩個銷釘 在中間設置了一個 放置頂件的裝置 其直徑為 15mm 具體尺寸為如下圖 圖 6 7 座架尺寸 6 6 下模座的設計 模座的設計要求 除了保證強度以外還應考慮模具在壓力機上的安裝 頂件裝置 的安裝等方面的問題 我選擇的模座的厚度為 35mm 長為 200mm 寬為 110mm 在中 間打一個深為 20mm 的孔直徑為 15mm 還包括螺釘和銷釘孔 6 7 其它零部件的選擇 下面是對其它的次要零件的設計 它們都為標準件 螺釘按 M10 50 GB70 85 選 4 個 另外再選 2 個 M10 40 GB70 85 的螺釘 頂件裝置采用頂裝置 10 16 GB2866 5 81 這個頂件裝置對于這套模具可能不太合適 如果由于過長造成的問題 可以通過改變它的長度或按照這個標屯進行加工即可 彈簧選 1 6 10 35 GB2089 80 的 河南工學院畢業(yè)設計說明書 14 7 模具的總裝圖及裝配調試 7 1 模具的總裝圖 根據(jù)以上的設計可得如下圖所示的模具裝配圖如下 河南工學院畢業(yè)設計說明書 15 圖 7 1 彈性夾擺動彎曲模 1 凸模 2 擋銷 3 成形擺塊 4 座架 5 圓銷 6 固定座 7 頂銷 8 彈簧 9 下模座 10 螺母 11 螺母 12 銷釘 模具的工作過程 本套模具用于彈性夾工件的彎曲 將所需長度的鋼絲 放入座架 3 的槽中定位 上模下行時即凸模 1 下行 凸模先將毛坯壓成 U 形 上模至下極點時 凸模 1 使成形 擺塊 2 旋轉閉合 將鋼絲彎曲成形 上?；厣?成形擺塊在頂銷 6 和彈簧 7 的作用下復位 工件留在凸模 1 上然后 縱向取出 7 2 模具的安裝 上模是一個整體不用在裝配 下模的裝配及試沖如下 1 安裝下模部分 檢查下模各個零件尺寸是否能滿足裝配技術條件 將下模座放在夾板上加好 再 將固定板 座架放在下模座上 保證凸凹模的幾何中心重合 然后夾緊 2 鉆鉸下模銷釘和螺釘孔 在下模座板上劃線 確定螺釘孔 銷釘孔的位置 將下模部分放在鉆床上 根據(jù) 河南工學院畢業(yè)設計說明書 16 具體的要求將螺釘孔 銷釘孔加工出來 并用螺釘和銷釘將下模部分固定 然后 將 彈簧和頂桿裝入下模座和座架內 把成型擺塊裝入座架中 再將座架放入固定板 用 圓銷將成形擺塊固定 最后 打入銷釘上上螺釘 完成下模的裝配 3 配裝凸 凹模部分即試沖 將凸模在壓力機的模柄孔中固定 將下模放在壓力機的工作臺面上 根據(jù)凸模的 位置調整下模的位置 將樣件放夾在凸模上 壓力機下行進行試沖來調整上下模的位 置 然后 放上彈簧鋼絲進行試沖 根據(jù)試沖的情況 在對模具進行修整 直到達到要求為止 將沖好的制件連同模 具一起交付使用或入庫封存 7 3 模具的調試 制件彎曲過程中 由于材料回彈的影響 使彎曲制件在模具中形狀與取出后的形 狀不一致 從而影響制件的形狀和尺寸要求 又因回彈的影響因素較多 很難用設計 計算的方法進行消除 所以 在模具制造時 常用是墓室的回彈值修正凸模 或凹模 為了方便修正凸模和凹模 在試模合格后 才對凸凹模進行熱處理 另外 制件的毛 坯尺寸也要經(jīng)過試驗后才能確定 所以 彎曲模試沖的目的是找出模具的缺陷加以修 整和確定之間毛坯尺寸 由于以上因素 彎曲模的調整工作比一般的沖裁模復雜的多 彎曲模試沖時常出 現(xiàn)的缺陷 產(chǎn)生原因及調整方法如表 表 7 2 彎曲模試沖時的缺陷和調整方法 缺陷 產(chǎn)生原因 調整方法 彎曲件地面不平 1 卸料桿分布不均勻 2 壓料力不夠 1 均勻分布卸料桿或增加卸料桿的 個數(shù) 彎曲件形狀和尺寸不合 格 沖壓件產(chǎn)生回彈造成之間不 合格 1 修改凸模的角度和形狀 2 增加凹模的深度 3 減少凸凹模之間的間隙 4 彎曲前坯料退火 5 增加校正力 河南工學院畢業(yè)設計說明書 17 彎曲件產(chǎn)生裂紋 1 彎曲變形區(qū)內應力超過材 料強度極限 2 彎曲區(qū)外側有毛刺 3 彎曲變形過大 4 彎曲線與板料的纖維方向 平行 5 凸模圓角小 1 更換蘇醒好的材料或將材料退火 2 減少彎曲變形量后將有毛刺邊放 在彎曲內側 3 分次彎曲 首次彎曲用較大的彎 曲半徑 4 更改落料排樣 使彎曲線與板料 纖維方向成一定角度 5 加大凸模圓角 彎曲件表面擦傷或壁厚 減薄 1 凸模圓角過大或表面粗慥 2 板料粘附在凹模內 3 間隙小 擠壓變薄 4 壓料裝置亞料力過大 1 加大凸模圓角 降低表面粗燥度 2 凹模表面鍍鉻或化學處理 3 增加間隙 4 減小壓料力 彎曲件出現(xiàn)撓曲度或扭 轉 中性層內外變化收縮 彎曲 量不一樣 1 對彎曲件進行再校正 2 材料彎曲前退火處理 3 改變設計 將彈性變形設計在于 撓曲度方向相反的方向上 8 工作零件的加工工藝 本套模具彎曲的零件采用的是彈簧鋼 彈簧鋼的彎曲性能比較優(yōu)良 又由于制件 本身的要求精度又不高 所以對模具材料的要求不高 選擇一般的冷作模具鋼就能夠 滿足加工零件的要求 完成對制件的加工 這里我采用 Gr12 鋼 河南工學院畢業(yè)設計說明書 18 該套模具根據(jù)裝配圖可以看出采用的是正裝的模具 僅有彎曲的這一道工序 另 外本套模具的組成也非常的簡單 零件圖中沒有對零件的各個部分的公差做出明確的 規(guī)定 我們這里取制件的公差等級為 IT14 這樣基本上可以說對模具的精度要求不高 屬于一般精度的加工要求 但是根據(jù)凸凹模的形狀可知 利用一般的加工方法難以完 成 凹模的需要采用線切割進行加工 對于凸模采用電火花加工而成 彎曲模的作用是使坯料在塑性變形內發(fā)生彎曲 使坯料產(chǎn)生永久性變形而獲得所 要求的尺寸 由于模具彎曲工作部分的形狀及尺寸精度要求較高 制造時凸 凹模工作表面的 曲線和折線需用事先做好的樣板和給樣件來控制 樣板與樣件的加工精度為 0 05mm 裝配時可按照沖裁模的裝配方法 借助樣件或樣板調整間隙 為了提高之間的表面質量和模具壽命 彎曲模凸 凹模的表面粗慥度要求較低 一般為 Ra 0 4m 結 論 本畢業(yè)設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的 它是對我 們三年來所學課程的又一次深入 系統(tǒng)的綜合性的復習 也是一次理論聯(lián)系實踐的訓 練 它在我們的學習中占有重要的地位 通過這次畢業(yè)設計使我再復習老知識的同時學到了許多新知識 對一些原來一知 半解的理論也有了進一步的的認識 特別是原來所學的一些專業(yè)基礎課 如機械制圖 模具材料 公差配合與技術測量 冷沖模具設計與制造等有了更深刻的理解 使我進 一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中 同時還使我更清楚了模具設計過 河南工學院畢業(yè)設計說明書 19 程中要考慮的問題 如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料 保證工件 的經(jīng)濟性 加工工藝的合理性 在設計的過程中通過沖壓手冊 模具制造簡明手冊 模具標準應用手冊等隊要設 計的問題進行查詢 我了解了通過更多的途徑去了解我要做的設計 使設計更具合理 性 也使我學會了設計過程中對資料的查詢和運用 通過對彈性夾擺塊彎曲模的設計 使我對彎曲模有了深刻的認識 特別是這種帶 有擺塊的彎曲模具的設計 彎曲模的主要零件的加工一般比較復雜 多采用線切割進 行加工 彎曲回彈的影響因素多 不容易從純理論的角度精確的計算出來 多需要在 試模后再進行調整 在模具的設計過程中也遇到了一些難以處理的問題 雖然設計中 對它們做出了解決 但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意 如壓力計算時的公式 的選用 凸凹模間隙的計算 卸件機構選用 兩擺塊之間的距離的調整 都可以進行 進一步的調整 使生產(chǎn)效率提高 因為工件的形狀不規(guī)則對壓力的計算不容易用公式 直接計算 卸件可以采用彈簧彈出制件 兩擺塊之間的距離可以將下面作一個倒角 可以減少兩擺塊之間的距離 由于能力有限 設計中難免有疏漏之處 懇請老師給予指正 致 謝 首先感謝本人的導師翟老師 他對我的仔細審閱了本文的全部內容并對我的畢 業(yè)設計內容提出了許多建設性建議 翟老師淵博的知識 誠懇的為人 使我受益匪 淺 在畢業(yè)設計的過程中 特別是遇到困難時 他給了我鼓勵和幫助 在這里我向 他表示真誠的感謝 感謝母校 河南工學院的辛勤培育之恩 感謝材料工程系給我提供的良好學 習及實踐環(huán)境 使我學到了許多新的知識 掌握了一定的操作技能 我非常慶幸在三年的的學習 生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學 并感 激師友的教誨和幫助 最后 祝老師在今后的日子中笑口常開 事事順心 河南工學院畢業(yè)設計說明書 20 參考文獻 1 趙志偉等 模具發(fā)展現(xiàn)狀 J 模具制造 2007 6 2 4 2 李紹林 馬長福主編 實用模具技術手冊 M 上?？茖W技術出版社 1998 3 陳錫棟 周小玉主編 實用模具技術手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 河南工學院畢業(yè)設計說明書 21