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常州工學院機電工程學院 畢業(yè)設計用紙 KC021-1 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目：Z型彎曲摸和三通管塑件注射摸的設計 二級學院（直屬學部）： 常州工學院 專業(yè)：機械設計制造及自動化 班級： 06機電221 學生姓名： 顧泉泉 學號： 指導教師姓名： 惲達明 職稱： 副教授 評閱教師姓名： 職稱： 年 月 摘 要 本次設計的內容Z型彎曲模和三通管塑件注射模。 Z型彎曲模具設計制造V形支架的詳細過程及最優(yōu)加工方案,該套模具由比較普遍的模具。根據對形狀、尺寸、材料、公差精度等級等彎曲工藝的分析確定了彎曲工藝方案，通過對生產批量等問題的研究得到經濟可行的設計方案。因此，本文設計的模具完全可以彎曲出合格零件，并符合經濟性特點。 三通管，其結構簡單表面粗糙度要求不高。所選材料為ABS，ABS是非結晶聚合物，不透明、無毒、無味及微黃的墊塑性樹脂?？扇紵紵徛矣刑厥獯碳の?，密度1.02——1.20g/ cm3。ABS具有三種成分的綜合性能丙烯晴使ABS具有一定的強度、硬度、耐化學性、耐油性級耐熱性。丁二烯使ABS具有彈性，良好的沖擊強度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有優(yōu)良的介電性能、光澤和良好的成型加工性能。因此，ABS是一種具有堅韌、質硬和剛性的工程塑料。通過控制三種成分的比例可以改變ABS的性能。ABS具有突出的力學性能和良好的綜合性，堅固、堅韌、堅硬，是重要的工程塑料，用途廣泛。設計的注射模為一出四腔的單分型注射模,即一次成型四只塑件,具有生產效率高、質量好，原材料利用率高等特點。由于本塑件結構簡單,澆注系統(tǒng)凝料修整方便，故采用單分型面注射模。 關鍵詞： 生產率 模具壽命 精度高 質量 利用率 成型模具結構 凸模 沖壓力 Abstract The design of the contents of Z-bending die and three pieces of plastic injection mould. Z-bending die V-shaped stent design and manufacture of the detailed process and the optimal processing programme, which sets common mold from the mold. According to the shape, size, material, tolerance levels, such as bending the accuracy of the analysis of the bending of the programme, through the production volume and other issues of economic feasibility study by the design of the programme. Therefore, this design can bend the mold to pass parts, and in line with economic characteristics. Three of its simple structure and surface roughness Yaoqiubugao. Selected materials for ABS, ABS non-crystalline polymers, transparent, non-toxic, tasteless and Wei Huang of the pad plastic resin. Can burn, but burning slow and stimulate a special flavor, density 1.02 - 1.20 g / cm3. ABS has three components of the comprehensive performance of acrylamide, sunny ABS to have a certain strength, hardness, chemical resistance, oil level of heat resistance. ABS flexibility to butadiene, a good impact strength and cold resistance. Styrene ABS will have excellent dielectric properties, shiny and forming a good performance. Therefore, ABS is a kind of resilience, hard and rigid quality of engineering plastics. By controlling the ratio of three ingredients can change the ABS performance. ABS has highlighted the good mechanical properties and the comprehensive, strong, tenacious, hard, it is important to engineering plastics and widely used. Injection Mould designed for a four-chamber single-injection type, that is, forming a four plastic parts, with high efficiency, good quality, high utilization of raw materials. As the plastic parts of simple structure, pouring condensate system for dressing materials, the single type of injection mould. Keywords： productivity die life of high precision, quality, efficiency 目 錄 引言………………………………………………………………………7 第一篇 Z型彎曲模的設計…………………………………………… 8 第一章 彎曲工藝與彎曲模具設計………………………………………8 1.1彎曲凸、凹模圓角半徑與凹模深度…………………………………8 1.2 彎曲卸載后彎曲件的回彈……………………………………………9 1.2.1 回彈現象……………………………………………………………9 1.2.2 影響回彈的主要因素………………………………………………9 1.3 彎曲成形工藝設計……………………………………………………10 1.3.1減少回彈量的措施…………………………………………………10 1.3.2 彎曲力的計算………………………………………………………11 1.4彎曲模具設計…………………………………………………………11 1.4.1 彎曲模結構設計應注意的問題……………………………………11 1.4.2 彎曲模工作部分尺寸的設計………………………………………12 第二章 彎曲變形過程及變形特點………………………………………13 2.1彎曲變形過程…………………………………………………………13 2.2板料彎曲的塑性變形特點彎曲的塑性變形特點……………………………………………………………………………13 2.3彎曲時變形區(qū)的應力和應變狀態(tài)……………………………………14 第三章 設計的參數和計算……………………………………………17 3.1 彎曲?！?7 3.2 模具總體設計………………………………………………………19 3.3 模具主要零部件設計………………………………………………19 3.4 選定設備……………………………………………………………20 3.5 繪制模具總圖………………………………………………………20 3.6 卸料橡膠的設計計算………………………………………………22 第二篇 三通管注射模的設計…………………………………………23 第一章 塑件分析…………………………………………………………23 第二章 注射機的選擇及工藝參數的校核……………………………25 第三章 模具總體方案的確定……………………………………………26 3.1分型面的確定……………………………………………………26 3.2澆注系統(tǒng)的形式…………………………………………………26 3.2.1 主澆道設計原則………………………………………………26 3.2.2 分澆道設計原則………………………………………………26 3.2.3 澆口的設計原則………………………………………………27 3.2.4 澆口位置的選擇………………………………………………27 3.3 側向抽芯機構……………………………………………………28 3.4 脫模機構…………………………………………………………28 3.5溫度調節(jié)系統(tǒng)……………………………………………………29 3.6成型零件的結構設計……………………………………………29 3.6.1 凹模的結構設計………………………………………………29 3.6.2 凸模的結構設計………………………………………………29 第四章 成型零件工作尺寸計算…………………………………………30 結論…………………………………………………………………………31 致謝…………………………………………………………………………32 參考文獻……………………………………………………………………33 裝 訂 線 引 言 一．彎曲工藝概述 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，在沖壓零件生產中應用較普遍。 彎曲工藝是靠模具與彎曲設備完成加工的過程，一般的彎曲加工，每分鐘一臺彎曲設備可生產零件的數目是幾到幾十件。所以它的生產率高，操作簡便，便于實現機械化與自動化。彎曲產品的尺寸精度是由模具保證的，質量穩(wěn)定，一般不需再經機械加工即可使用。 因此，在現代工業(yè)生產中得到廣泛應用。 二．彎曲常用材料 如果彎曲件的材料具有足夠的塑性，屈強比小，屈服點與彈性模量的比值小，則有利于彎曲成形和工件質量的提高。如軟鋼、黃銅和鋁等材料的彎曲成形性能好。而脆較大的材料，如磷青銅、鈸青銅、彈簧等，則最小相對彎曲半徑大，回彈大，不利于成形。 三．注射模概述 三通管塑件是一個結構簡單表面粗糙度要求不高的塑件。所選材料為ABS，ABS是非結晶聚合物，不透明、無毒、無味及微黃的墊塑性樹脂?？扇紵紵徛矣刑厥獯碳の?，密度1.02——1.20g/ cm3。ABS具有三種成分的綜合性能丙烯晴使ABS具有一定的強度、硬度、耐化學性、耐油性級耐熱性。丁二烯使ABS具有彈性，良好的沖擊強度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有優(yōu)良的介電性能、光澤和良好的成型加工性能。因此，ABS是一種具有堅韌、質硬和剛性的工程塑料。通過控制三種成分的比例可以改變ABS的性能。ABS具有突出的力學性能和良好的綜合性，堅固、堅韌、堅硬，是重要的工程塑料，用途廣泛。 四．注射模設計原則 1、分型面的選擇 2、澆注系統(tǒng)的形式包括： ①主澆道設計原則 ②分澆道設計原則 ③澆口位置的選擇 ④澆口的設計原則 3、側向抽芯機構 4、脫模機 5、溫度調節(jié)系統(tǒng) 第一篇 Z形彎曲模的設計 第一章 彎曲工藝裝 訂 線 與彎曲模具設計 裝 訂 線 彎曲模的結構設計 彎曲模結構設計注意事項 因????? 素 注??????? 意??????? 事??????? 項 模具結構的復雜程度 ? 模具結構是否與沖件批量相適應 模???? 架 ? 對稱模具的模架要明顯不對稱，以防止上、下模裝錯位置 對稱彎曲件 ? 對稱彎曲件的凸模圓角和凹模圓角應分別作成兩側相等 ? 小型的一側彎曲件，有時可用同時彎兩件變成對稱彎曲，以防止沖件滑動，沖件在彎后切開 毛 坯 位 置 ? 落料斷面帶毛刺的一側，應位于彎曲內側 彎曲件卸下 ? U形彎曲件校正力大時，也會貼住凸模，需要卸料裝置 校正彎曲 ? 校正力集中在彎曲件圓角處，效果更好，為此對于帶頂板的U形彎曲模，其凹模內側近底部處應做出圓弧，圓弧尺寸與彎曲件相適應 安全操作 ? 放入和取出工件，必須方便、安全 便于修模 ? 彈性材料的回彈只能通過試模得到準確數值，因而模具結構要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改 提高彎曲件的精度 ? 提高彎曲件精度的工藝措施有減少回彈、防止裂紋以及克服彎曲件偏移 彎曲工藝 彎曲工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料彎曲。彎曲不僅可以加工金屬板料，而且可以加工非金屬板料。彎曲加工時，金屬板料在模具的作用下，于其內部產生使之變形的內力。當內力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產生與內力的作用性質相對應的變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。 1.1彎曲凸、凹模圓角半徑與凹模 ? 1.凸模圓角半徑? 一般情況下，凸模圓角半徑取等于或略小于工件內側的圓角半徑R，對于工件圓角半徑較大（R/t＞10），而且精度較高時，則應進行回彈計算。 ? 2.凹模進口圓角半徑? 當凹模進口圓角半徑過小時，彎矩的力臂減小，坯料沿凹模圓角滑進時的阻力增大，從而增加彎曲力，并使毛坯表面擦傷。在生產中，可按材料厚度，決定凹模圓角半徑（表1-1）。 表1-1 凹模進口圓角半徑RA??? （mm） 材 料 厚 度 t RA ≤2 （3～6）t ＞2～4 （2～3）t ＞4 2t ? 3.凹模深度? 凹模深度過小，毛坯兩邊自由部分太多，彎曲件回彈大，不平直。但凹模深度增大，消耗模具鋼材多，且需要壓力機有較大的工作行程。 1.2 彎曲卸載后彎曲件的回彈 1.2.1 回彈現象 常溫下的塑性彎曲和其它塑性變形一樣，在外力作用下產生的總變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。當彎曲結束外力去除后，塑性變形留存下來，而彈性變形則完全 消失，彎曲變形區(qū)外側因彈性恢復而縮短，內側因彈性恢復而伸長，產生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應尺寸不一致的現象。這種現象稱為彎曲回彈（簡稱回彈）。 1.2.2 影響回彈的主要因素 一 ． 材料的力學性能 ??? 材料的屈服點σS愈高，彈性模量 E 愈小，彎曲變形的回彈也愈大。因為材料的屈服點σS愈高，材料在一定的變形程度下，其變形區(qū)斷面內的應力也愈大，因而引起更大的彈性變形，所以回彈值也大。而彈性模量 E 愈大，則抵抗彈性變形的能力愈強，所以回彈值愈小 。 二 ． 相對彎曲半徑 r / t ??? 相對彎曲半徑 r / t 愈小，則回彈值愈小 。因為相對彎曲半徑 r / t 愈小，變形程度愈大，變形區(qū)總的切向變形程度增大，塑性變形在總變形中占的比例增大，而相應彈性變形的比例則減少，從而回彈值減少 。反之，相對彎曲半徑 r / t 愈大，則回彈值愈大 。這就是曲率半徑很大的工件不易彎曲成形的原因。 三 ． 彎曲中心角α ? 彎曲中心角α愈大，表示變形區(qū)的長度愈大，回彈累積值愈大，故回彈角愈大，但對曲率半徑的回彈沒有影響。 四 ． 模具間隙 ??? 彎曲模具的間隙愈大，回彈也愈大。所以板料厚度允差愈大， 回彈值愈不穩(wěn)定 。 五 ． 彎曲件形狀 ?? U 形件的 回彈由于兩邊互受牽制而小于 V 形件 。形狀復雜的彎曲件一次彎成時，由于各部分相互牽制以及彎曲件表面與模具表面之間的摩擦影響，改變了彎曲件各部分的應力狀態(tài)（一般可以增大彎曲變形區(qū)的拉應力），使回彈困難，因而回彈角減小。 六 ． 彎曲方式 ??? 彎曲力的大小不同使得 回彈值亦有所不同 。校正彎曲時，校正力愈大，回彈愈小，因為校正彎曲時校正力 比自由 彎曲時的彎曲力大得多，使變形區(qū)的應力應變狀態(tài)與自由彎曲時有所不同。極大的校正彎曲力迫使變形區(qū)內側產生了切向拉應變，與外側切向應變相同，因此內外側纖維都被拉長。 卸載后，變形區(qū)內外側都因 彈性恢復而縮短，內側回彈方向與外側相反，內外兩側的回彈趨勢相互抵消，產生了減小回彈的效果。例如V形件校正彎曲時，相對彎曲半徑r / t < 0.2 ～0.3，則角度回彈量Δα可能為零或負值。 1.3 彎曲成形工藝設計 圓角半徑 r < 0.5 t 的彎曲件 這類彎曲件的毛坯展開長度一般根據彎曲前后體積相等的原則，考慮到彎曲圓角變形區(qū)以及相鄰直邊部分的變薄等因素，采用經過修正的公式進行計算。 1.3.1減少回彈量的措施 彎曲加工必須要發(fā)生回彈現象。要完全消除回彈是極其困難的，但可以從模具設計和產品設計等方面來減少甚至消除回彈。 模具設計中可采取補償法和校正法 補償法 預先計算或試驗出工件彎曲后的回彈量，在設計模具時，使工件的變形超過原設計的變形，是沖壓工件回彈后得到所需的形狀。在設計凸模或凹模時可根據已確定的回彈角減少模具的角度做出補償（見圖 ）對于（見圖 ）所示的情況可采取兩種措施：可是凸模向內側傾斜，形成角 ；或使凸模、凹模單邊間隙小于材料厚度，凸模將板料壓入凹模后，利用板料外側與凹模的摩擦力使板料的兩側都向內貼緊凸模，從而實現回彈的補償。 對于r/t<5的彎曲件，可參考以上各數值用補償法來設計彎曲凸、凹模的角度，對于r/t>10的彎件，由于彎曲半徑比較大，回彈量大。彎曲件的圓角半徑和彎曲角均有較大的變化，彎曲凸模的圓角半徑 r凸和彎曲角α凸，可按如下公式計算， 即 1 r凸=----------------- 1/r+3σs/Et a凸=180°－r/ r凸(180°－α凸) r凸 ——凸模的圓角半徑，mm r ——彎曲件的內圓角半徑，mm α凸 ——凸模的彎曲角度，（°） α ——彎曲件的彎曲角度，（°） σs ——彎曲件材料的屈服極限，MPa E ——彎曲件材料的彈性模量，MPa t ——彎曲件材料的厚度，mm 對于一般材料如Q215、Q235、10、20鋼，當角度回彈量小于5°，且工件材料厚度公差較小時，可將凸模側面加工成斜面，其角α≥2°，而凹模與凸模之間的間隙值取最小料厚，以此來減少回彈量。 1.3.2 彎曲力的計算 ??? 為了選擇彎曲時所需用的壓力機和進行模具設計，需要計算確定彎曲力。影響彎曲力的因素很多，如材料的性能、工件形狀尺寸、板料厚度、彎曲方式、模具結構等等此外，模具間隙和模具工作表面質量也會影響彎曲力的大小。 因此，理論分析的方法很難精確計算。在生產實際中，通常根據板料的機械性能以及厚度、寬度，按照經驗公式進行計算。 自由彎曲時的彎曲力 ： V形彎曲件： 式中：FV自— 沖壓行程結束時，不經受校正時的自由彎曲力(N)； B — 彎曲件的寬度（ mm ）； t— 彎曲件的厚度（ mm ）； r — 內圓彎曲半徑（等于 凸 模圓角半徑）（ mm ）； — 彎曲材料的抗拉強度（ MPa ）； K— 安全系數，一般取 1.3 。 ???從公式中可以看出，對于自由彎曲，彎曲力隨著 材料的抗拉強度的增加而增大，而且彎曲力和材料的寬度與厚度成正比。增大凸模圓角半徑雖然可以降低彎曲力，但是將會使彎曲件的回彈加大。 1.4 彎曲模具設計 ? 1.4.1 彎曲模結構設計應注意的問題 ?? 進行彎曲模的結構設計時，應注意以下幾點： 一. 毛坯放置在模具上必須保證有正確可靠的定位。當工件上有 孔而且 允許用其作為定位孔時，應盡量利用工件上的孔定位， 若工 件上無孔但允許在毛坯上沖制工藝孔時，可以考慮在毛坯上設計出定位工藝孔。當工件上不允許有工藝孔時，應考慮用定位板對毛坯外形定位。同時應設置壓料裝置壓緊毛坯以防止彎曲過程中毛坯的偏移。 二、當采用多道工序彎曲時，各工序盡可能采用同一定位基準。 三、設計模具結構應注意放入和取出工件的操作要安全、迅速和方便。 四、彎曲 凸 、凹模的定位要準確，結構要牢靠，不允許有相對轉動、位移。 五、對于對稱彎曲件，彎曲模的 凸 模圓角半徑和凹模圓角半徑應保證兩側對稱相等，以免彎曲時毛坯發(fā)生滑動、偏移。 六、彈性材料的準確回彈 值需要 通過試模對 凸 、凹模進行修正確定，因此模具結構設計要便于拆卸。 七、由于 U 形彎曲件校正力大時會貼附 凸 模，所以在這種情況下彎曲 模需設計 卸料裝置。 八、結構設計應考慮當壓力機滑塊到達下極點時，使工件彎曲部分在與模具相接觸的工作部分間得到校正。 九、設計制造彎曲模具時，可以先將 凸 模圓角半徑做成最小允許尺寸，以便試模后根據需要修整放大。 十、為了盡量減少工件在彎曲過程中的拉長、變薄和劃傷等現象，彎曲模的凹模圓角半徑應光滑， 凸 、凹模間隙要適當，不宜過小。 十一、當彎曲過程中有較大的水平側向力作用于模具上時，應設計側向力平衡擋 1.4.2 彎曲模工作部分尺寸的設計 凸 模圓角半徑 ???? 當彎曲件的相對彎曲半徑 r / t 較小時，取 凸 模圓角半徑等于或略小于工件內側的圓角半徑 r ，但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑 r min 。若彎曲件的 r / t 小于最小相對彎曲半徑，則應取 凸 模圓角半徑 r t > r min ，然后增加一道整形工序，使整形模的 凸 模圓角半徑 r t = r 。 當彎曲件的相對彎曲半徑 r / t 較大（ r / t > 10 ），精度要求較高時，必須考慮回彈的影響，根據回彈值的大小對 凸 模圓角半徑進行修正。 第二章 ? 彎曲變形過程及變形特點 2．1 彎曲變形過程 ? ??在壓力機上采用壓彎模具對板料進行壓彎是彎曲工藝中運用最多的方法。彎曲變形的過程一般經歷彈性彎曲變形、彈-塑性彎曲變形、塑性彎曲變形三個階段。板料從平面彎曲成一定角度和形狀，其變形過程是圍繞著彎曲圓角區(qū)域展開的，彎曲圓角區(qū)域為主要變形區(qū)。 ??????????????????????????????? ? ??彎曲變形程度可以用相對彎曲半徑 r/t表示，t為 板 料的厚度。 r/t越小，表明彎曲變形程度越大。一般認為當相對彎曲半徑r/t>200時，彎曲區(qū)材料 即開始進入彈-塑性彎曲階段，毛坯變形區(qū)內（彎曲半徑發(fā)生變化的部分）料厚的內外表面首先開始出現塑性變形，隨后塑性變形向毛坯內部擴展。在彈-塑性彎曲變形過程中，促使材料變形的彎曲力矩逐漸增大，彎曲力臂L繼續(xù)減小，彎曲力則不斷加大。 凸模繼續(xù)下行，當相對彎曲半徑 r/t<200時， 變形由彈 -塑性彎曲逐漸過渡到塑性變形。這時彎曲圓角變形區(qū)內彈性變形部分所占比例已經很小，可以忽略不計，視板料截面都已進入塑性變形狀態(tài)。最終，B 點以上部分在與凸模的V形斜面接觸后被反向彎曲，再與凹模斜面逐漸靠緊，直至板料與凸 、凹模完全貼緊。 若彎曲終了時， 凸模與板料、凹模三者貼合后凸模不再下壓，稱為自由彎曲。若凸模再下壓，對板料再增加一定的壓力，則稱為校正彎曲,這時彎曲力將急劇上升。 校正彎曲與自由彎曲的 凸模下止點位置是不同的，校正彎曲使彎曲件在下止點受到剛性鐓壓 ，減小了工件的回彈。 2．2 板料彎曲的塑性變形特點 ? ??為了觀察板料彎曲時的金屬流動情況，便于分析材料的變形特點，可以采用在彎曲前的板料側表面設置正方形網格的方法。通常用機械刻線或照相腐蝕制作網格，然后用工具顯微鏡觀察測量彎曲前后網格的尺寸和形狀變化情況。 彎曲前，材料側面線條均為直線 , 組成大小一致的正方形小格，縱向網格線長度aa =bb。彎曲后，通過觀察網格形狀的變化，以看出彎曲變形具有以下特點： 一 ． 彎曲圓角部分是彎曲變形的主要區(qū)域 可以觀察到位于彎曲圓角部分的網格發(fā)生了顯著的變化，原來的正方形網格變成了扇形。靠近圓角部分的直邊有少量變形，而其余直邊部分的網格仍保持原狀，沒有變形。說明彎曲變形的區(qū)域主要發(fā)生在彎曲圓角部分。 二 ． 彎曲變形區(qū)內的中性層 ?? 在彎曲圓角變形區(qū)內，板料內側（靠近 凸 模一側）的縱向網格線長度縮短，愈靠近內側愈短。比較彎曲前后相應位置的網格線長度，可以看出圓弧 為最短， 遠小于彎曲前的直線長度 ，說明 內側材料受壓縮。而板料外側（靠近凹模一側）的縱向網格線長度伸長，愈靠近外側愈長。最外側的圓弧長度為最長，明顯大于彎曲前的直線長度 ，說明外側材料受到拉伸。 ??? 從板料彎曲外側縱向網格線長度的伸長過渡到內側長度的縮短，長度是逐漸改變的。由于材料的連續(xù)性，在伸長和縮短兩個變形區(qū)域之間，其中必定有一層金屬纖維材料的長度在彎曲前后保持不變，這一金屬層稱為應變中性層（見圖 3-3 中的 O-O 層）。 應變中性層長度的確定是今后進行彎曲件毛坯展開尺寸計算的重要依據。當彎曲變形程度很小時，應變中性層的位置基本上處于材料厚度的中心，但當彎曲變形程度較大時，可以發(fā)現應變中性 層向材料內側移動， 變形量愈大 ，內移量愈大 。 三 ． 變形區(qū)材料厚度變薄的現象 ? ??彎曲變形程度較大時，變形區(qū)外側材料受拉伸長，使得厚度方向的材料減?。蛔冃螀^(qū)內側材料受壓，使得厚度方向的材料增厚。由于應變中性層位置的內移，外側的減薄區(qū)域隨之擴大，內側的增厚區(qū)域逐漸縮小，外側的減薄量大于內側的增厚量，因此使彎曲變形區(qū)的材料厚度變薄。 變形程度愈大，變薄現象愈嚴重。變薄后的厚度 t′ =ηt,（η是 變薄系數，根據實驗測定， η 值總是小于 1 ）。 四 ． 變形區(qū)橫斷面的變形 ? ??板料的相對寬度 b/t （ b 是板料的寬度， t 是板料的厚度）對彎曲變形區(qū)的材料變形有很大影響。一般將相對寬度 b/t >3 的板料 稱為寬板 ，相對寬度 b/t ≤ 3 的稱為窄板。 ? ??窄板彎曲時，寬度方向的變形不受約束。由于彎曲變形區(qū)外側材料 受拉引起 板料寬度方向收縮，內側材料受壓引起板料寬度方向增厚，其橫斷面形狀變成了 外窄內 寬的扇形。變形區(qū)橫斷面形狀尺寸發(fā)生改變稱為畸變。 ?? 寬板彎曲 時，在寬度方向的變形會受到相鄰部分材料的制約，材料不易流動，因此其橫斷面形狀變化較小，僅在兩端會出現少量變形，由于相對于寬度尺寸而言數值較小，橫斷面形狀基本保持為矩形。 雖然寬板彎曲 僅存在少量畸變，但是在某些彎曲件生產場合，如鉸鏈加工制造，需要 兩個寬板彎曲 件的配合時，這種畸變可能會影響產品的質量。當彎曲 件質量 要求高時， 上述畸變可以采取在變形部位預做圓弧切口的方法加以防止。 2.3 彎曲時變形區(qū)的應力和應變狀態(tài) ? ??板料塑性彎曲時，變形區(qū)內的應力和應變狀態(tài)取決于彎曲變形程度以及彎曲毛坯的相對寬度 b/t。如圖所示，取材料的微小立方單元體表述彎曲變形區(qū)的應力和應變狀態(tài), σ θ 、 ε θ表示切向 (縱向、長度方向) 應力、應變，σ r 、 ε r 表示徑向（厚度方向）的應力、應變， σ b 、 ε b 表示寬度方向的應力、應變。從圖中可以看出， 對于寬板彎曲 或窄板彎曲，變形區(qū)的應力和應變狀態(tài)在切向和徑向是完全相同的，僅在寬度方向有所不同。 一. 應力狀態(tài) ? ??在切向：外側 材料受拉 ，切向應力 σ θ 為正；內側材料受壓，切向應力 σ θ 為負。 切向應力為絕對值最大的主應力。外側拉應力與內側壓應力間的分界層稱為應力中性層，當彎曲變形程度很大時 也有向內側移動的特性。 ?? 應變中性層的內 移總是 滯后于應力中性層，這是由于應力中性層的內移，使外側拉應力區(qū)域不斷向內側壓應力區(qū)域擴展，原中性層內側附近的材料層由壓縮變形轉變?yōu)槔熳冃危瑥亩斐闪藨冎行詫拥膬纫啤? ? ??在徑向：由于變形區(qū)各層金屬間的相互擠壓作用，內側、外側同為受壓，徑向應力 σ r 均為負值。 在 徑向壓 應力 σ r 的作用下，切向應力 σ θ 的分布性質產生了顯著的變化，外側拉應力的數值小于內側區(qū)域的壓應力。只有使拉應力區(qū)域擴大，壓應力區(qū)域減小，才能重新保持彎曲時的靜力平衡條件，因此應力中性層必將內移 相對彎曲半徑 r/t越小，徑向壓 應力 σ r 對應力中性層內移的作用越顯著。 ? ??在寬度方向：窄板彎曲時，由于材料在寬度方向的變形不受約束，因此內、外側的應力均接近于零。 寬板彎曲 時，在寬度方向材料流動受阻、變形困難，結果在彎曲變形區(qū)外側產生阻止材料沿寬度方向收縮的拉應力， σ b 為正，而在變形區(qū)內側產生阻止材料沿寬度方向增寬的壓應力， σ b 為負。 ? ??由于窄板彎曲 和寬板彎曲 在 板寬方向 變形的不同，所以窄板彎曲的應力狀態(tài)是平面的， 寬板彎曲 的應力狀態(tài)是立體的。 ???????????????????? ?二 ． 應變狀態(tài) ? ??在切向：外側材料受拉 ，切向應變εθ為正，內側材料受壓縮，切向應變εθ為負，切向應變εθ為絕對值最大的主應變。 ? ? ? ? ??在徑向：根據塑性變形體積不變條件 條件 ： εθ + εr + εb = 0 ， εr 、εb 必定和最大的切向應變εθ符號相反。因為彎曲變形區(qū)外側的切向主應變εθ為拉應變，所以外側的徑向應變εr為壓應變 ；而變形區(qū)內側的切向主應變εθ為壓應變 ，所以內側的徑向應變ε r為拉應變。 ? ??在寬度方向：窄板彎曲時，由于材料在寬度方向上可自由變形，所以變形區(qū)外側應變εb 為壓應變 ；而變形區(qū)內側應變 εb 為拉應變。寬板彎曲時， 因材料 流動受阻，彎曲后板 寬基本不變。故內外側沿寬度方向的應變幾乎為零（ εb ≈ 0），僅在兩端有少量應變。 ? ??綜上所述，可以認為窄板彎曲的應變狀態(tài)是立體的，而寬板彎曲的應變狀態(tài)是平面的。????????? ? ? ??由于寬板彎曲 時，沿寬度方向上的變形區(qū)外側為拉應力（σ b 為正）； 內側為壓應力 （σ b 為負），在彎曲過程中，這兩個拉壓相反的應力在彎曲件寬度方向（即橫斷面方向）會形成力矩 MB。彎曲結束后外加力去除，在寬度方向將引起與力矩 MB方向相反的彎曲形變，即弓形翹曲。對于彎曲寬度相對很大的細長件或寬度在板厚10倍以下的彎曲件，橫斷面上的翹曲十分明 顯，應采用工藝措施予以解決。 第三章 彎曲件的設計 3.1彎曲模 如圖3-1所示零件為Z形彎曲模件，材料為Q195，厚度t=2mm。 圖3-1Z形彎曲模件工序簡圖 設計步驟：（1）分析零件的沖壓工藝性并確定工藝方案 彎曲模沒有固定的結構型式，有可能設計得很簡單，也可能設計得很復雜，這需要根據工件的材料性能、形狀、精度要求和產量進行綜合分析，確定模具結構型式。本工件的斷面是Z形彎曲模件，其表面還要翻出兩種尺寸的若干梅花形孔，確定工藝方案為彎曲一翻邊一修邊三個工序。本工序主要完成彎曲工藝，達到如圖2-10所示的燕尾形工件。 這種燕尾形一般分兩次彎成，先彎成四個直角槽形件，然后再側彎成燕尾形，這就需要兩套模具，生產效率低?？紤]該工件的批量較大，因此應該盡量設計一種效率較高的模具，本方案就是采用了能一次成形的轉軸式壓彎模。 （2）進行必要的計算 1)毛坯尺寸 計算毛坯尺寸分析如圖3-2所示 圖3-2 計算毛坯尺寸分 展開料寬度： L=l1+l2+l3+0.6t L=(28-2*2)+(5-2)+(5-2)+0.6*2mm=31.2mm 取為32mm。長度尺寸為70mm。故毛坯尺寸為32mm×70mm。 2) 彎曲力計算 影響彎曲力的因素很多，若要進行精確的計算是很復雜的，這里只是進行 大略計算，不考慮校平。 0.6KBt σb 按公式 F=————— =30576N R+t 式中 F自為自由彎曲在沖壓行程結束時的彎曲力； B為彎曲件的寬度； t 為彎曲材料的厚度； r 為彎曲件的內彎曲半徑； σb為材料的抗拉強度； K為安全系數，一般取K=1.3。 所以 F＝1.3*0.6*70*4*350/0.5+2N=30576N 3.2 模具總體設計 根據壓彎力的大小，初步考慮使用1000kN油壓機壓制，模具結構草圖如圖2-3所示，主要由上模板、凸模、轉軸式凹模、下模板、墊板等組成。 初步計算模具閉合高度 H模 =169mm 凹模座的外廓尺寸約計為169mm×200mm。 圖2-3 模具結構草圖 3.3要零部件的設計 圖3-4 閉合時的工件的圖形 根據彎曲件的需要設計出凸模、活動凸模、頂壓塊和反側壓板，達到所需要的尺寸和技術要求。（圖3-4） 圖3-5定位螺釘銷 定位零件的設計 根據工件的厚度、長度和寬度，設計出可靠的定位螺釘銷（圖3-5）出來，來提高工件的精度， 3.4 選定設備 該零件所需的彎曲力 F＝30576N 模具閉合高度 H模=169mm 模具外廓尺寸 169mm×200mm 某工廠有1000kN油壓機，其主要力學性能為： 公稱壓力 1000kN 最大裝模高度 600mm 行程 500mm 臺面尺寸 600mm×2000mm 根據模具閉合高度、彎曲力；外廓尺寸等數據選定此設備是合適的。 3.5 繪制模具總圖 總圖如圖3-6所示，圖中零件名稱見表3-1 表3-1 零件明細表 21 螺母 2 45# GB/T6170-86 20 夾板 2 45# 19 螺釘 1 45# GB/T70-85 18 螺釘M8 4 45# GB/T70-85 17 螺釘M10 4 45# GB/T70-85 16 銷釘 1 45# JB/T7649.10 15 凸模 1 T10A 14 壓塊 1 TH200 13 限位螺釘 2 45# JB/T7665.5 12 螺釘M6 2 45# GB/T170-85 11 模柄 1 Q235 JB/T7646.2 10 上模座板 1 HT200 GB/T2855. 7 9 六角螺釘 2 45# GB/T170-85 8 橡膠 3 PVC GB/T2867. 9 7 導套 2 20# GB/T2861. 7 6 凸模固定板 1 45# JB/T7644.1 5 活動凸模 1 T10 4 反側壓板 2 45# 3 頂壓板 1 HT200 2 導注 2 20# GB/T2861.2 1 下模座板 1 HT200 GB/T2855. 6 序號 零件 數量 材料 備注 圖3-6 Z形件彎曲模 3.6膠的設計計算 項目 公式 結果 備注 卸料板工作行程h工 h工=h1+t+h2 6mm h 1為凸模凹進卸料板的高度mm h 2為凸模沖載后進入凹模的深度mm 橡膠工作行程H工 H工=h工+h修 12mm H修 為凸模修磨量，取5mm 橡膠自由高度H自由 H自由=4H工 20mm 取H 工為H自由的25% 橡膠的預壓縮量H預 H預=15%H自由 2mm 一般H預=（10%-15%）H自由 每個橡膠承受的載荷F1 F1=F卸/4 選用3個圓筒性橡膠 橡膠的外徑D D=(d+1.27(F1/p))0.5 25mm d 為圓筒形橡膠的內徑，取d=13mm;p=0.5MPa 校核橡膠自由高度H自由 0.5≤H自由/D=0.54≤1.5 滿足要求 橡膠的安裝高度H安 H安=H自由-H預 18mm 第二篇 三通管注射模的設計 第一章 塑件分析 本人設計的塑件是一個三通管（如圖a所示），其結構簡單表面粗糙度要求不高。所選材料為ABS，ABS是非結晶聚合物，不透明、無毒、無味及微黃的墊塑性樹脂。可燃燒，但燃燒緩慢且有特殊刺激味，密度1.02——1.20g/ cm3。ABS具有三種成分的綜合性能丙烯晴使ABS具有一定的強度、硬度、耐化學性、耐油性級耐熱性。丁二烯使ABS具有彈性，良好的沖擊強度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有優(yōu)良的介電性能、光澤和良好的成型加工性能。因此，ABS是一種具有堅韌、質硬和剛性的工程塑料。通過控制三種成分的比例可以改變ABS的性能。ABS具有突出的力學性能和良好的綜合性，堅固、堅韌、堅硬，是重要的工程塑料，用途廣泛。 ABS的成型特性： （1） 可用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等成型加工方法。 （2） 收縮率小，可制得精密。 （3） 吸濕性較大，成型前應干燥處理。 （4） 流動性中等，溢邊值0.04mm，熔體粘度強烈，依賴于剪切速率，因此模具設計大都采用點澆口形式。 （5） 熔融溫度較低，熔融溫度范圍固定宜采用高料溫，高模溫和高注射壓力，有利于成型。 （6） 澆注系統(tǒng)流動阻力要小注意澆口形式和位置應合理，防止產生熔接痕或減小熔接痕數量。脫模斜度不宜過小。 圖a 此塑件雖然結構簡單，但由于有抽芯，所以考慮用液壓缸抽芯，而用液壓缸抽芯則要考慮液壓缸的定位，在液壓缸的定位上本人考慮在動模一側。而且再抽芯的時候要考慮抽芯距離，由于本模具采用一出四的形式，則要考慮的抽芯距離很長，所以占的面積很大。但液壓缸能使抽芯更平穩(wěn)；其次此模具采用的使推管推出機構，使得模具結構復雜。 由于此模具在澆口設計時采用的使點澆口，所以在澆口處的痕跡很小，使塑件更美觀、更光滑。其次本模具采用二次脫模機構，所以，澆注系統(tǒng)凝料就可用自動脫落。 第二章 注射機的選擇及工藝參數的校核 根據要求注射機的選擇類型為XS—2Y—125。本類型項目為注射量125cm3，螺桿（柱塞）直徑42mm，注射壓力為119MPa，注射行程為115mm，注射時間為6s，注射方式螺桿式，鎖模力900KH，最大成型面積320cm2，模板最大行程300mm，模板最大厚度300mm，最小200mm，拉桿空間260X1.55m，模板尺寸428X450mm，鎖模方式液壓—機械油泵流量100.12L*min-1，壓力6.5MPa，電動機功率10KW，螺桿驅動功率-4KW，加熱功率5WK，機器外形尺寸3.34X0.75X1.55m，機器重量3500KG，模具定位孔尺寸φ10000.054mm，噴嘴球徑SR12，噴嘴孔徑φ4mm，頂出兩側孔徑φ22mm，，孔距230mm,，中心孔徑-— 工藝參數校核： A：最大注射量的校核 Vmax≥Vs/KL 125＞22.5/0.8 B：注射壓力的校核 Pmax≥P 119＞80 C：鎖模力的校核 F≥PqA 900＞30X0.7 D：開模行程校核 S≥H+H2+a+(5-10) 300≥33+54+ E：注射機最大開膛行程與模厚有關的校核 Sk≥Hm+H1+H2+a+(5-10) F：推出機桿的校核 Xs-2Y-125采用兩側雙頂桿機械頂出 G：型腔數目N的確定 N1=KLWmax-Wa/Wj =0.8*60-7/10=4 第三章 模具總體方案的確定 3.1 分型面的選擇 此塑件根據以下四點： ①分型面應便于塑件的脫模 ②分型面的選擇應有利于側向分型與軸芯 ③分型面的選擇應保證塑件的質量 ④分型面的選擇應有利于防止溢料 ⑤分型面的選擇應有利于排氣 ⑥分型面的選擇應盡量使成型零件便于加工 ⑦選擇分型面時，應盡量減小由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸的差異，所以此塑件選擇在圓筒直徑處且最大的截面處為分型面。見圖紙 a—a 3.2 澆注系統(tǒng)的形式： 注射模的澆注系統(tǒng)是指塑件熔體從注射機噴嘴進入模具開始列型腔為此流經的通道。一般澆注系統(tǒng)由主澆道、分澆道、澆吸冷料穴等四部分組成。此澆注系統(tǒng)的設計基本原則： ① 必須了解塑件的工藝性 ② 排氣良好 ③ 防止型芯和塑件變形 ④ 減少榕體流程及塑件耗量 ⑤ 修正方便，并保證塑件的外觀質量 ⑥ 要求熱量及壓力損失最小。 3.2.1主澆道設計原則： ①為了便于凝料從直澆道中拔出，主澆道設計成圓錐形，其錐角α=2o—4o對流動性的塑件α=3o—6o內壁表面粗糙度Ra小于0.63—1.25N m。 ②主澆道和分澆道結合處采用圓角過渡 ③在保證塑件成型良好的條件下，主澆道的長度L盡量短 ④設置主澆道襯套。 3.2.2 分澆道設計原則： ①分澆道的截面形狀尺寸 ②分澆道的布置形式 ③分澆道的斷面和長度設計，應在保證順利充模的前提下，盡量取小，尤其對小型塑件更為重要 ④分澆道的表面不必很光，表面粗糙度為1.63Nm即可，有利于保溫 ⑤當分澆道較長時，在分澆道末端應開設冷料穴，以容納冷料，保證塑件質量 ⑥分澆道與澆口的連接處要以斜面或圓弧過度有利于熔料的流動和填充，否則會引 起反壓力，消耗動能。詳情見圖b 圖b 3.2.3澆口的設計原則： 澆口是連接分澆道和型腔的橋梁。它具有兩個功能：第一，對塑件熔體流入型腔起控制作用；第二，當注射壓力撤銷后，澆口固化，封鎖型腔，使型腔中尚未冷卻固化的塑件不會倒流，澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，它對塑件的質量影響很大，一般情況澆口采用長度很短而截面很長又狹窄的小澆口。 本塑件采用的是點澆口，其特點是：它是一種尺寸很小截面為圓形的直接澆口的特殊形式。開模時，澆口可以自動拉斷，利于自動化操作，澆口去除后殘留痕跡小。但注射壓力損失大，收縮大。塑件易變形。澆口尺寸太小時，料流易產生噴射，對塑件質量不利。適用于成型熔體粘度隨剪切速度提高而明顯降低的塑件和粘度較低塑件。對成型流動性差及熱敏性塑件、平薄易變形及形狀復雜的塑件不利。 3.2.4 澆口位置的選擇 一般情況選擇澆口位置時，具體應考慮如下幾個問題： ① 澆口的尺寸及位置選擇應避免充料流產生噴射和蠕動 ② 澆口應開設在塑件斷面較厚的部位，有利于熔體流動和補料 ③ 澆口位置的選擇應使塑料流程最短，料流變向最少 ④ 澆口位置的選擇應有利于型腔內氣體的排出 ⑤ 澆口位置的選擇應減少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢靠度 ⑥ 澆口位置的選擇應防止料流將型芯或嵌件擠壓變形。綜上所述，本塑件澆口位置如圖(c)所示 圖c 3.3 側向抽芯機構： 根據動力來源不同，側向分型與抽芯機構一般可分為手動、機動和 氣動（液壓）三大類。本塑件采用的是液壓抽芯機構。液壓抽芯是通過液壓缸，活塞及控制系統(tǒng)來實現的。它不僅動作平穩(wěn)，抽芯動作與模具的開合無關，可以加長抽芯距離。而且還可通過增大液壓缸的內徑的方法來獲得較大的抽芯力。 3.4脫模機構 推出機構的設計原則： ① 塑件留在動模 ② 保證塑件不因推出而變形或損壞 ③ 保證塑件良好的外觀 ④外觀可靠。本塑件具有采用推管推出機構的特征，推管推出機構動作均勻可靠，且在塑件上不留下任何推出痕跡。見圖（d） 由于此塑件采用的是點澆口，所以采用了二次脫模機構。 圖d 3.5溫度調節(jié)系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)設計原則： ①冷卻水孔應盡量多，孔徑應盡量大 ②冷卻水道至型腔表面的距離應盡量相等 ③澆口處加強冷卻 ④降低入水與出水的溫度 ⑤冷卻水道要避免接近熔接痕部位 ⑥冷卻水道的大小要易于加工和清理。此模具所采用的冷卻系統(tǒng)為直流循環(huán)式。這種形式結構簡單，加工方便。 3.6成型零件的結構設計 3.6.1凹模的結構設計： 凹模是成型塑件外表面的凹狀零件（包括零件的內腔和實體兩部分）它的的結構取決于塑件的成型需要和加工與裝配的工藝要求，通常可分為整體式和組合式兩大類。由于此塑件結構簡單副偶一采用整體式凹模。此結構簡單，牢固可靠，不易變形，成型塑件的質量較好。 3.6.2凸模和型芯的結構設計 凸模是指在壓縮模中承受或傳遞壓機壓力，與凹模有配合段，直接接觸塑料，成型塑件表面或上下端面的零件。型芯是指在注射模中成型塑件由較大內表面的凸狀零