托架弯曲模具设计说明书

第1页共21页新余学院课程设计任务书学号1101240112学生姓名付天成专业材料成型及控制工程课程设计题目托架的弯曲模具设计研究主要内容及基本要求一、设计内容：1、设计一幅弯曲模，完成下图托架零件（生产批量：2万件/年）的弯曲。材料：08冷轧钢板，料厚t=1.5mm，,其未注公差尺寸精度等级为IT14，编制冲压工艺方案并完成模具结构的设计。托架的零件图2．模具整体方案设计：包括零件的工艺分析、模具类型的确定、压力中心计算、毛坯尺寸计算、压力机选择等。3．模具整装配图和模具重要零件选用与设计。4．撰写此模具设计说明书第2页共21页二、技术要求：1、要求每位学生完成模具整体装配图1张，2、主要零件（凸模、凹模、凸凹模等）图3－5张3、详细的设计计算过程4、有关零件的选用依据及过程5、课程设计说明书（不少于5千字）主要参考资料1、学校图书馆的中文电子期刊2、《冷冲模设计》，丁松聚主编3、《冷冲压工艺与冲模设计》，杨关全、匡余华主编4、《模具制造工艺》，黄毅宏、李明辉主编5、相关网站资料查寻进程计划课程设计时间2013年12月16日—2013年12月20日第一阶段（2013年12月16日）完成课题的初步规划第二阶段（2013年12月17日）完成模具的总体结构设计第三阶段（2013年12月18日）完成模具的有关计算第四阶段（2013年12月19日）完成模具的有关零部件的选择设计第五阶段（2013年12月19、20日）完成总装配图的绘制，并完成答辩。毕业设计(论文)工作指导小组(或教研室)审核意见毕业设计（论文）工作指导小组组长（或教研室主任）签名：年月日第3页共21页签名学生签名：年月日指导教师签名：年月日第4页共21页前言改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性本设计是在老师的指导下，按企业里的格式及顺序进行编写的。其中的一些数据都是按照“冲压模具及设备”及“互换性与技术测量”上的表查得的标准数据，而图也是遵循“机械制图”上的标准画法画的。本设计以够用为准，着重的考虑它的应用性、实用性及综合性。本设计对冲压的工艺、模具的设计、材料的分析等都一一的进行了分析及介绍。根据考虑合理的工艺编制、实现高速化、自动化、提高材料利用率降低材料成本等一些因素，以降低冲压的成本及模具的费用，提高效率。根据企业要求及冲压成型工艺及模具设计的工程技术的要求，设计出企业所需要的、简单的、应用性好的模具模具及产品。第5页共21页1.冲压件的工艺分析1.1结构工艺性分析根据零件的结构形状和批量要求，可采用落料,冲孔,弯曲三道工序，这里只考虑弯曲工序。1.弯曲件的形状由冲压件给的零件图知，弯曲件的形状对称，变形区附近没有缺口，弯曲半径左右一致，偏移量较小，适合于弯曲，为了保证坯料在弯曲模内准确定位，减小在弯曲过程中坯料的偏移，尽量增添工艺孔，但本冲压件形状对称，规则，不需要工艺孔。2.弯曲件的相对弯曲半径弯曲件的相对弯曲半径r/t𝑟𝑚𝑖𝑛/t,查表5-3知08冷作硬化状态时垂直纤维方向的最小相对弯曲半径为0.4，平行纤维方向的最小相对弯曲半径为0.8，由图纸知r=1.5,t=1.5,所以r/t=1𝑟𝑚𝑖𝑛/t,满足要求。3.弯曲件的弯边高度弯曲件的弯边高度不宜过小，应满足hr+2t,h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易形成足够的弯矩，很难得到形状准确的零件，由本冲压件图知弯边高度有2种，①ℎ1=14.714.5,ℎ2=101.5+2×1.5,②ℎ1=28.54.5,本冲压件满足条件，所以本冲压件适合于弯曲。4.弯曲件的孔边距离带孔的板料弯曲时，如果孔位于弯曲变形区，则弯曲时孔的形状会发生变形，因此必须使孔位于变形区之外，孔弯曲半径r中心的距离要满足以下关系：L≥t由本冲压件知t=1.5mm，L=6满足𝐿1≥t，𝐿2=01.5,故孔位于变形区域内在弯曲时易变形，所以4×𝜑50+0.03应在弯曲后冲裁，这样还可以保证孔距36mm的尺寸，φ10离孔距圆角变形区距离L=6mm在弯曲变形区域外弯曲时不变形。5.避免弯边根部开裂由于本冲压件结构对称，形状简单，没有局部弯曲的部分，所以不会产生弯曲根部撕裂。6.弯曲件的尺寸标注弯曲件的尺寸标注不同，会影响冲压工序的安排，由于本冲压件采用的是先弯曲后冲孔，所以采用，《冲压模具及设备》图5-30的第二种方法标注。1.2精度分析弯曲件的精度受坏料定位、偏移、回弹、翘曲等因素的影响，弯曲件的工序数目越多，精度越低。一般弯曲件长度的尺寸公差等级在IT13级以下，角度公差在15'。由本零件图知弯曲件长度未标注尺寸公差的极限偏差由《冲压模具及设备》表5-6知，32−0.60，36−0.60，50−0.60，2500.6，由《互换性与技术测量》表第6页共21页2.3知精度等级为IT14级，孔的公差等级为IT9级，满足要求，所以适合于弯曲。1.3材料分析弯曲件的材料，要求有足够的塑性，屈弹比s/E和s/t小。查表2-3知08的抗拉强度b=324～441,取b=330屈服点s=196MPa弹性模量E=186MPa,屈弹比s/E=196/186=1.05,屈强比s/b=196/330=0.59,屈弹比和屈强比都足够小，所以08适合弯曲。第7页共21页2.工艺方案的确定2.1工艺设计内容方案1.工序类型2.工序次数3.工艺组合方式1.工序类型从零件的结构和形状可知，所需基本工序为冲孔、落料、弯曲三道工序类型。2.工序次数由图纸知弯曲件工序次数为三次，冲孔、落料、弯曲。3.工艺组合方式方案一：冲φ12mm孔与落料复合弯两外角并使两内角预弯45°弯两内角冲4×φ5mm孔。方案二：冲φ12mm孔与落料复合弯两外角弯两内角冲4×φ5mm孔。方案三：冲φ12mm孔与落料复合弯四角冲4×φ5mm孔。方案四：冲φ12mm孔、切断与弯两外角级进冲压弯两内角冲4×φ5mm孔。方案五：冲φ12mm孔、切断与弯四角级进冲压冲4×φ5mm孔。方案六：全部工序合并，采用带料级进冲压。落料冲φ20mm孔弯两外角弯两内角冲4×φ5mm孔。2.2方案分析方案一：优点是模具结构简单，寿命长，制造周期短，投产快；零件能实现校正弯曲，故回弹容易控制，尺寸和形状准确，且坯料受凸凹模的阻力小，因而表面质量也高；除工序1以外，各工序定位基准一致且与设计基准符合，操作也比较方便。缺点是工序分散，需用模具、设备和操作人员较多，劳动量较大。方案二：具有方案一的优点，但是零件回弹不容易控制，形状和尺寸不太准确，可能达不到客户要求，同时也具有方案一的缺点。方案三：工序结构比较集中，占用设备和人员少。但弯曲摩擦大，模具寿命低，零件表面有划伤，厚度有变薄同时回弹也不易控制，尺寸和形状不太准确。方案四：工序集中，采用了切断冲孔与弯曲两外角同时在一副级进模上完成的工艺，便于现场管理。但模具结构复杂，制造成本高，工艺要求高，模具维修费用昂贵。方案五：工序比方案三方案四还集中，工艺路线短，但每道工序内容多优于方案三方案四。但模具技术含量更高，制造成本更高。方案六：采用了工序高度集中的级进冲压方式，生产效率高，需要的人力物力都比较少。但模具的结构比较复杂，安装，调试、维修比较困难，制造周期长，使用于大批量生产。综上所述：方案四五要求的模具结构比较复杂，考虑到制造成本比较高，所以不第8页共21页适合本弯曲件的选用，方案六虽然生产效率高，但模具结构复杂，运作量很大，消耗的人力比较大，由于本弯曲件结构简单，所以也不适合选用，方案一比较浪费人力物力，所以也不适合于本弯曲件的选用。所以选用方案三。第9页共21页3．有关的工艺计算3.1排样设计为了保证零件的精确、条料的强度和刚度，便于手工送料，采用单排有废料排样，据《冲压工艺与模具设计》搭边a和α1数值表查得：a=1.5mm，α1=1.8mm。一个步距内的材料利用率；%3.89%1006.17951.11354.786.1795%100BSA排样图如图3-1所示：图3-1排样图3.2弯曲件的展开尺寸计算1.弯曲中性层位置的确定有公式ρ＝r＋xt式中r—弯曲件的内弯曲半径；r=1.5t—材料厚度；由图知t=1.5x—中性层位移系数；由《冲压模具及设计》表5-8知x=0.32ρ＝r＋xt=1.5+0.32×1.5=1.982.弯曲件展开尺寸计算由于r/t=10.5,所以展开尺寸长度为𝐿𝑧=𝐿1+𝐿2+𝜋𝛼180ρ=𝐿1+𝐿2+𝜋𝛼180（r+xt）式中L—坯料展开总长度（mm）；α—弯曲中心角（°）第10页共21页由上图知L=(𝐿1+𝐿2+𝐿3+𝐿4+𝐿5)×2=(11+29+9.5+3.14×90°180°×1.98×2)×2=113.4344mm≈113.4mm3.3计算各工序冲压力弯曲力的计算1.自由弯曲时的弯曲力形件弯曲力acFbt2.4B式中F----由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力B------弯曲件的宽度t------弯曲件材料厚度b----材料的抗拉强度a------系数，其值见表5-11c------系数，其值见表5-12由图纸可知，B=32t=1.5查表2-3可知，取b=400b∕MPa查表5-11可知，a=0.607～0.680，取a=0.65查表5-12可知，取c=0.570F=2.4Btbac=2.4×32×1.5×400×0.65×0.570=17072.64N2.顶件力或压料力第11页共21页由于本弯曲模有顶件装置或压料装置，其顶件力𝐹𝐷(𝐹𝑌)可以近似取自由弯曲力的30％～80％，即𝐹𝐷（𝐹𝑌）=（0.3～0.8）F=（0.3～0.8）17072.64=5121.79～13658.11；取15000N工序1：（冲φ12mm孔与落料复合）F=Ltb=22619.47N工序2：弯曲力计算40KN503225Aq校F，60KN1.5FF校压力机工序3.（4×φ5mm孔）F=Ltb=9424.78N3.4压力中心的确定如图3-2所示，冲压力的合力的作用点称为冲模的压力中心。冲模的压力中心应与压力机滑块中心重合，否则冲压时会产生偏斜，导致模具和压力机急剧磨损。对于简单形状冲裁及形状简单而对称的工件，如圆形、正多边形、矩形等，其冲裁时的压力中心即工件的几何中心。由于这里研究的工件为对称形式，压力中心就在φ12mm孔上。故不需考虑不规则形状冲裁的压力中心的求法。确定了压力中心之后，在进行模具的装配时必须使模柄和压力中心在一条竖直线上，这样才不会产生弯矩，使模具磨损图3-2零件的压力中心3.5压力机标称压力的确定本零件各工序中只有冲裁和弯曲两种冲压工艺方法，且冲压力均不太大，故均选用开式可倾式压力机，根据弯曲力小选用J23-16.其规格