U型弯曲件模具设计

U形弯曲件模具设计一、零件工艺性分析工件图如下图所示弯曲件：材料A3扁钢，料厚6mm。其工艺性分析内容如下：1.材料分析 A3钢为优质碳素结构钢，具有良好的弯曲成形性能，其又俗称Q235-A钢。2.结构分析1)零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径r min=0.5t=3mm，而零件弯曲半径r=5mm3mm，故不会弯裂。2)另外，由图可知弯边高度H为31mm，H2t，故也满足工艺要求。3）同时，由于t=6mm,故要求S1.5t+r，S=27-13/2-6=14.5mm，1.5t+r=14mm，所以S1.5t+r，满足工艺要求。零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径r/t=0.834mm，故可取=2t=12mm。（二）U型弯曲模的间隙U型弯曲模的凸模与凹模之间的单面间隙Z/2，对弯曲件回弹及表面有影响。间隙小则回弹小，间隙过小时会使工件的表面擦伤或厚度变薄。间隙越大，回弹也越大。由手册得Z/2=+Ct C为间隙系数取0.03，对于工件精度要求较高时，其间隙应适当缩小，在此取Z/2=t=6mm。 同时设Z/2t=n，为公称料厚，为保证合理的回弹，需要采用合理的措施使n值不超过一定的范围，由B=45mm，S=30mm，t=6mm，查手册得n为00.03，所以n的范围是00.18mm，如果材料厚度公差超过0.18mm是不允许的。（三）U型弯曲模工作部分尺寸计算 1、工件部分尺寸没有给出精度，可按IT10IT14级精度补标尺寸公差，其补充标注如下图所示： 2、弯曲凸、凹模工作部分尺寸计算 由工件图可知，弯曲件标注内形尺寸，设计基准为凸模，则 = mm，= mm。，可按IT7IT9级取值，取凸模为IT7级，凹模为IT8级，并由公差是手册查得其公差，为弯曲件公差。六、回弹确定 弯曲件从模具中取出后，由于弯曲时存在着弹性变形，结果使工件的角度和圆角半径发生变化，与模具相应形状不一致。在弯曲过程中塑性变形总伴随有弹性变形，特别是相对弯曲半径较大时，内、外层进入塑性变形状态，中性层附近的材料仍处在弹性变形状态，卸载后弯曲件的弯曲半径和弯曲角度发生了变化。 当弯曲半径r5t 时回弹后弯曲中心角发生了变化，而弯曲半径的变化很小，一般不予考虑。由手册得：=-，为回弹后夹角的变化量，由于很小可以忽略不记。七、冲模零件的设计、选择与计算（一）凸模 材料可取Cr121、设计计算与校核d=18.26mm，t=6mm，凸模强度按下式计算： = ，t冲件材料厚度，为6mm d凸模凸模直径 为18.26mm 冲件材料的抗剪强度，为320Mpa 凸模刃口接触应力 凸模平均压应力 凸模材料许用应力，对于常用钢材料可取18002200Mpa。 经计算得=761Mpa，故满足强度要求。对于无导向凸模最大允许长度=，E凸模材料弹性模量，对于活性钢材料可取E=210000Mpa，经计算得=47.48mm。 凸模强度校核： 即8mm，由前面叙述d可知d。为冲压材料的抗拉强度取450Mpa，为材料的抗拉极限强度取1350N/。 2、 综合上述结果并参照设计手册选择：整体式凸模并采用上端开孔，插入圆柱销以承受卸料，其结构形状为阶梯式矩形凸模。3、凸模D=20mm，d=20mm，长度L=85mm，B =72mm，b =70mm详图参见凸模零件图。（二）凹模 材料可取Cr121、凹模壁厚l 凹模壁厚是指凹模刃口与外缘的距离， 冲件料宽为45mm，由手册得凹模壁厚至少为为45mm，在此为了工艺性要求选70mm。2、凹模宽度b 凹模厚度b可根据冲财力P选择，由手册可取h为35mm。3、凹模高度 放置于下模座后的高度，其高度可取54mm。4、强度校核 1）式中弯曲应力计算值，许用弯曲应力对于Cr12，取300500（N/）， H凹模厚度，ab下模座长方孔尺寸为45mm30mm。经计算得=301.29N/故，所以满足要求。 2） 凹模最小厚度，在此取为400 N/，经计算得=25.17mm，由前面计算知H为29mm大于25.17mm，故满足要求。 5、综上计算结果并结合设计手册选择：采用矩形凹模，由两部分组成，采用四个螺钉连接固定在下模座上。详图参见零件图。（三）弯曲模凸凹模综合结构尺寸凹模深度要适当。若过小，则工件两端的自由部分太多，弯曲件回弹大，不平直，影响零件的质量；若过大，则消耗模具钢材，且需较长的压力机行程。如下图所示：由L=42mm，t=6mm，可取=5mm，=12mm，h=22mm。（四）弹顶装置中弹性元件的计算由于该零件在成型过程中需压料和顶件，所以模具采用弹性顶件装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：1）确定橡胶垫的自由高度 认为自由状态时，顶件板与凹模平齐，所以=30mm由上两个公式取=108mm。2）确定橡胶垫的横截面积查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%15%时的单位压力为0.5MPa，所以 3）确定橡胶垫的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫应为圆筒形，中间开有圆孔以避让螺杆。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为17mm，则其直径D为 4）校核橡胶垫的自由高度=0.96橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85108=92mm。八、其他零件的选择与计算 （一）模柄的选择由弯曲件的工艺过程、凸凹模的形状特征及其相关尺寸可根据设计手册选用：模柄材料为Q275，选择槽行模柄，B=20mm，=60mm，d=40mm，高度H=100mm。详细形状及相关尺寸见零件图。（二）下模座的选择 下模座材料选用HT200，结合设计手册选择，下模座的基本尺寸F=50mm，H=45mm，=290mm，=150mm，h=54mm，L=100mm，其相关尺寸及结构型式参见其零件图。（三）定位板的选择由设计手册及模具总体结构工艺可选择矩形定位板，其基本尺寸LBH为140mm63mm6mm，其中L为定位板长度，B为定位板宽度，H为定位板厚度。（四）几个重要螺钉及销钉的选择1、顶料螺钉的选择 由前述模具相关零件的设计选择，可选用标准卸料螺钉，其相关尺寸见设计手册，可选用M10，个数2个。2、连接弹顶装置中的螺杆选择 由前述部分可以选择M10，个数1个。3、螺杆配合的螺母选择 由配合关系可以选择M10，个数1个。4、连接定位板与下模座的螺钉选择由下模座相关要求可选择M10，个数4个。5、连接下模座与凹模的螺钉 根据相关下模座的相关工艺性要求，可选用M12，个数4个。6、连接定位板与下模座圆柱销钉选择 在此选用M8，个数4个。7、连接凸模与模柄的圆柱销钉选择 选用M10，个数2个。九、设计总结通过十几天的辛苦奋斗，终于完成了这次的课程设计。通过这次课程设计，把先修课程（机械制图，机械制造，机械设计，冷冲压与塑料成型机械，模具工艺学，模具材料与热处理，冷冲压模具设计资料与指导，冷冲压工艺与模具设计）中所学到的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用。使这些知识得到巩固发展，初步培养了我冷冲压模具设计的独立工作打下良好基础，树立正确的设计思路。 在这短短的十几天里，从白纸到完成模具总装图，零件图，设计说明书。学到很多原本学到的但不是很懂的知识，了解了一些设计的原理和过程。例如，冲裁模具设计一般步骤：（1）冲裁件工艺性分析；（2）确定冲裁工艺方案；（3）选择模具的结构形式；（4）进行必要的工艺计算；（5）选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸；(6)选择压力机的型号或验算已选的压力机;(7)绘制模具总装图及零件图；还有更多的知识，在这里不做过多的叙述。虽然在这次设计过程中遇到很多问题与麻烦，但通过辅导老师的耐心教导和帮助，克服了这些困难。在此，我向一直关心支持我的各位辅导老师道一声：谢谢！在这次设计中，我总结了：要学会亲自去尝试，不要害怕失败。失败也是一份财富，经历也是一份拥有。此外，这次设计过程中还有许多不如意和不完善的地方，通过这次的经历，希望以后会越做越好！十、参考文献 1、模具设计与制造简明手册 冯炳尧，韩泰荣，蒋文森编。上海科学技术出版社出版。 2、几何量公差与检测 甘用立主编。上海科学技术出版社出版。 3、冲压成形工艺与模具设计 李奇涵主编。科学出版社出版。 4、机械工程图学 侯洪生主编。科学出版社出版。 5、AutoCAD2006工程绘图教程 曾令宜主编。高等教育出版社出版。 6、冷冲压工艺与模具设计 杜东福主编。湖南科学技术出版社出版。 7、现代冷冲模设计基础实例 欧阳波仪主编。化学工业出版社出版。 8、塑性成形工艺及设备 夏巨嵁主编。机械工业出版社出版。 9、冲压工艺与模具设计 成虹主编。电子科技大学出版社出版。 10、实用模具技术手册 陈锡栋，周小玉主编。机械工业出版社出版。 11、冲模技术 涂光祺主编。机械工业出版社出版。 12、冲压模具设计与制造 徐政坤主编。化学工业出版社出版。 13、冷冲压模具设计与制造 张钧主编。西北工业大学出版社出版。 14、冲压工艺与模具设计 姜魁华主编。机械工业出版社出版。