U形彎曲模具設計(U形件沖壓模具)
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塑性加工工藝及模具設計課程設計
計算說明書
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目錄
一、彎曲件工藝性分析 1
1.1最小彎曲半徑 1
1.2彎曲件直邊高度 1
1.3孔邊距離 1
二、設計方案的確定 2
2.1彎曲件工藝分析 2
2.2中性層位置曲率半徑 2
2.3彎曲件毛坯長度計算 2
2.4彎曲力的計算及設備的選擇 3
2.4.1彎曲件結構和精度分析 3
2.4.2校正彎曲力的計算 3
2.4.3彎曲時壓力機的選擇 4
三、彎曲模工作部分的設計 4
3.1凸凹模間隙 4
3.2 凸凹模寬度尺寸 4
3.3凸、凹模圓角半徑和凹模深度 5
3.3.1凸凹、模圓角半徑 5
3.3.2凹模工作部分深度L 5
四、模具零件材料的選取 6
五、模具成形零件的設計 6
5.1凸模的設計 6
5.2 凹模的設計 8
5.3其他主要零件的尺寸設計 9
六、制定成形零件加工工藝卡 9
七、模具總裝 11
7.1模具三維裝配圖 11
7.2模具總裝工程圖 13
一、彎曲件工藝性分析
如下圖1-1所示的零件,材料為08F,材料厚度為2mm,零件寬度30mm。
圖1-1 零件圖
1.1最小彎曲半徑
在保證外層纖維不發(fā)生破壞的條件下,所能彎曲零件內表面的最小圓角半徑,稱作彎曲件的最小彎曲半徑,表示彎曲時的成形極限查表1-1知rmin/t的值在0.1~0.4之間,故r=3mm滿足最小彎曲半徑的要求。
表1-1最小相對彎曲半徑 單位(mm)
1.2彎曲件直邊高度
彎曲件的彎曲邊高度不宜太小,h>2t,如彎曲邊高度太小,則難以形成足夠的彎矩,該零件的直邊高度為h=45mm>2t,所以直邊高度滿足彎曲要求。
1.3孔邊距離
如果彎曲毛坯上有預先沖制的孔,為使孔型不發(fā)生變化,必須使孔置于變形區(qū)之外,即孔邊距L應符合以下關系:
當t<2mm時,L>=t;t>=2mm,L>=2t,因為該零件無孔,所以滿足要求。
二、設計方案的確定
2.1彎曲件工藝分析
該彎曲件為U形彎曲對稱件,尺寸無精度要求,材料是08F,所以可以采用U形彎曲模一次彎曲成形,查下表2-1可知零件長度自由公差為±0.8mm。
表2-1彎曲件長度的自由公差 單位(mm)
2.2中性層位置曲率半徑
中性層位置曲率半徑可由下列公式:
(2-1)
為應變中性層的曲率半徑(mm);
為彎曲件內表面的圓角半徑(mm);
為彎曲件中性層位移系數(shù)(mm);
為板料厚度(mm)。
查表下表2-2,取0.36,則
=3+0.36×2=3.72mm。
表2-2中性層位移系數(shù)值
2.3彎曲件毛坯長度計算
有零件圖可知r=3mm>0.5t=1,為圓角半徑較大的彎曲件。根據(jù)中性層在彎曲過程中長度不變的結論,其展開長度等于彎曲件直線部分的長度和圓弧部分的長度之和,即
(2-2)
當α=90°
(2-3)
LZ為直邊長度(mm),LZ=;
LW為彎曲部分展開長度(mm);
α為彎曲件中心角(°);
為應變中性層的曲率半徑(mm);
為彎曲件內表面的圓角半徑(mm);
為彎曲件中性層位移系數(shù)(mm);
為板料厚度(mm)。
計算得L=Lw+Lz=211.68mm,
2.4彎曲力的計算及設備的選擇
2.4.1彎曲件結構和精度分析
如圖1-1所示,零件結構簡單,左右對稱,全部尺寸采用公差IT14,精度要求較低,,普通彎曲即可達到要求。零件的相對彎曲半徑R/t=3/2/=1.5mm<5,卸載后彎曲件的圓角半徑變化很小,一般采用校正彎曲和彈性壓料裝置來消除由角度回彈引起的誤差。
2.4.2校正彎曲力的計算
校正彎曲力計算公式
F較=AP0 (2-4)
A為彎曲件校正部分在與校正方力方向垂直的面上的投影面積(mm2);
P0為單位校正力(Mpa)。
查得材料08F的P0=40Mpa,帶入數(shù)據(jù)計算得F較=144KN。
2.4.3彎曲時壓力機的選擇
對于有彈性頂件裝置的自由彎曲:
F壓機≥(1.1~1.2)F較 (2-5)
F壓機≥158.4
所以初步選用上表中的J23-16F型號的壓力機。
J23-16F型號的壓力機其標稱壓力為160KN,最大封閉高度為205mm,模柄空直徑為φ30mm,滑塊行程70mm,工作臺尺寸前后300mm,左右45mm。
三、彎曲模工作部分的設計
3.1凸凹模間隙
彎曲模凸、凹模之間的間隙指單邊間隙,用c表示。對于U形彎曲件,凸、凹模之間的間隙指對彎曲件回彈、表面質量和彎曲力均有很大的影響,間隙越大,回彈越大,工件的精度也越低;間隙過小,會使零件壁部厚度減薄,降低模具的使用壽命。凸、凹模單邊間隙c一般可按下式計算:
C=(1.05~1.15)t (3-1)
坯料t=2mm,所以,C≈2.2mm。
3.2 凸凹模寬度尺寸
(1)標注外形尺寸的彎曲件,應以凹模為基準
由于零件沒有標注公差,所以去IT14級進行計算。
工件L=120mm,查表得?=0.87mm,取δd=?/4,所以
凹模寬度
(3-2)
凸模寬度應按凹模寬度尺寸配制,并保證單面間隙為c。即
(3-3)
LP、Ld為彎曲凸模、凹模寬度尺寸(mm);
L為彎曲件外形或內形基本尺寸(mm);
c為彎曲模單邊間隙(mm);
Δ為彎曲件尺寸公差(mm);
Δ′為彎曲件偏差(mm);
δp、δd為彎曲凸模、凹模制造公差。
代入數(shù)據(jù)計算得Ld=119.30+0.218mm
求得Lp=117.1-0.2180mm
3.3凸、凹模圓角半徑和凹模深度
3.3.1凸凹、模圓角半徑
當彎曲件的內側彎曲半徑為r時,凸模圓角半徑應等于彎曲件的彎曲半徑,即rp=r=3mm。
凹模圓角半徑不宜過小,以免彎曲時擦傷材料表面,或出現(xiàn)壓痕,或使彎曲力增加,使模具使用壽命降低。同時凹模兩邊的圓角半徑rd 應一致,以防止彎曲時板料的偏移,通常rd可根據(jù)板料厚t選取或直接查教材表3-5。查表取rd為6mm。
3.3.2凹模工作部分深度L
過小的凹模深度會使毛坯兩邊自由部分過大,造成彎曲件回彈量大,工件不平直;過大的凹模深度增大了凹模尺寸,浪費模具材料,并且需要大行程的壓力機,因此,模具設計中,要保持適當?shù)陌寄I疃龋鶕?jù)零件尺寸,由教材表3-5。取L為20mm。
四、模具零件材料的選取
模具材料的選取一般原則為:要有足夠的使用性能;良好的工藝性—好的淬透性、耐回火性高、熱處理變形??;合理的經濟性能。應考慮到的因素:模具的工作條件—受力狀態(tài)、工作溫度、腐蝕等;模具工作性質及其加工手段,模具熱處理要求等。
凸凹模常用材料及熱處理要求如下表4-1所示。
表4-1 凸、凹模的常用材料及熱處理要求
沖件情況
選用材料
熱處理
硬度HRC
一般彎曲的凸模、凹模及鑲塊
T10A
淬火
56-60
要求高度耐磨的凸模、凹模及鑲塊
CrWMn
淬火
60-64
形狀復雜的凸模、凹模及鑲塊
Cr12
淬火
生產量大的的凸模、凹模及鑲塊
Cr12MoV
淬火
選取T10A為凸、凹模的材料。
五、模具成形零件的設計
5.1凸模的設計
根據(jù)以上計算尺寸及考慮模具的整體協(xié)調性與可操作性,將模具成形零件凸模設計如下圖5-1。
(b)三維圖
圖5-1 凸模零件圖
5.2 凹模的設計
凹模零件設計如下圖5-2所示。
(b)三維圖
圖5-2凹模零件圖
5.3其他主要零件的尺寸設計
該彎曲模選用無導向裝置的沖模,其上下模間的相對位置是在壓力機上安裝時調整的,工作過程中由壓力機的導軌精度保證,因此裝配時,上、下??梢元毩⑦M行,彼此基本無關。
由于下模座不是標準模座,設計時根據(jù)零件尺寸要求,考慮模具整體協(xié)調性取上模座 200×100×30(mm),凸模固定板 200×100×30(mm),
下模座 300×100×35(mm),模具閉合高度h=177mm,滿足所選壓力機的閉合高度要求。
六、制定成形零件加工工藝卡
1、凹模加工工藝卡如表6-1所示。
表6-1凹模加工工藝卡
工序號
工序名稱
工序內容
設備
1
備料
鋸料φ120x80mm的棒料
鋸床
2
鍛造
鍛成長方體105mmX70mmX50mm
鍛床
3
熱處理
退火
4
粗刨
刨長方體,留單面磨削余量0.5mm
刨床
5
磨平面
磨上下平面和相鄰的兩側面,保證各面的垂直度要求,留單面精磨余量0.3mm
平面磨床
6
鉗工劃線
畫出型孔中心線和各孔的位置線
7
型孔粗加工
鉆孔,粗銑型孔
立式銑床
8
型孔修整
鉗工修整型孔
9
加工螺釘孔和銷孔
按工序6所劃線鉆出2Xφ13.5mm、2Xφ6的螺釘通孔和2Xφ8的銷釘孔
鉆床
10
熱處理
淬火、回火,硬度50~60HRC
11
研磨
研磨螺釘孔和銷釘孔,打到尺寸要求
12
磨上、下平面
磨上下平面打到要求
磨床
2、凸模加工工藝卡如表6-2所示。
表6-2凸模加工工藝卡
序號
工序名稱
工序內容
設備
1
備料
鋸料φ150mmX100mm的棒料
鋸床
2
鍛造
鍛造成長方體毛坯,尺寸為145mX95mmX40mm
鍛床
3
熱處理
退火
4
粗刨
粗刨六面尺寸至140145mX92mX35
刨床
5
磨平面
磨削上下端面及兩相鄰側面,保證相互垂直
平面磨床
6
鉗工劃線
畫出打料桿通孔輪廓線
7
銑圓角
加銑床上用R刀銑出凸模圓角
銑床
8
熱處理
淬火、回火,硬度為50~60HRC
9
磨削端面
磨削兩端面,注意保證端面和側面的垂直度
平面磨床
10
研磨
研磨凸模圓角處及側面,保證與凹模有合理的配合間隙
七、模具總裝
7.1模具三維裝配圖
模具三維裝配圖如7-1所示。
(a)三維裝配圖
(b)爆炸視圖
圖7-1 模具三維裝配圖
7.2模具總裝工程圖
模具二維裝配圖如下圖7-2所示。
13
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