毕业论文弯曲模具设计
弯曲模具设计
图1所示为弹簧片,材料45,钢,厚度1.5mm,年产量为5万件,要求编制该零件的冲压工艺
方案
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。
1. 冲压件的工艺
分析
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(1).根据零件的使用条件和技术要求进行工艺分析
该零件为弹簧片,以孔定位,两侧的圆弧位置是该零件的保护重点。另外该,6
零件外观要求不高,只须平整。
(2)根据零件形状、尺寸和要求进行分析
该零件端部四角为尖角,若采用落料工艺,则工艺性较差,根据该零件使用和装配情况,为了改善落料的工艺性,故将四角改为圆角,取圆角半径为2mm;
图1 弹簧片
该零件“腿”较长,若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹,则可以得到形状和尺寸比较准确的零件;
腰圆孔边至弯曲半径为12.5mm,大于材料的厚度(1.5mm),从而腰圆孔位于变形区之外,弯曲不会引起孔变形,故该孔可在弯形前冲出。
1
2. 确定工艺方案
(1) 冲压工艺类型和工序顺序的选择
冲压该零件需要的基本工序和顺序有剪裁或落料、冲腰圆孔、一次弯曲、二次弯曲。
(2) 工序组合及其方案比较
1>弯曲变形的方法及比较
该零件弯曲变形的方法可采用图2的任何一种。
a.一副模具成型 b. .两副模具成型 c两模具成型
图2
第一种方法:如图2(a)所示,其优点是用一副模具成形,可以提高生产效率,减少设备和操作人员。缺点是毛坯的整个面积几乎参与激烈的变形,零件
表
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面擦伤严重,起且擦伤面积大,零件的形状和尺寸都不明确,弯曲处变薄严重,这些缺点将随零件“腿”的增加和“腿”的长减少而愈加明显。
第二种方法:如图2(b)所示它先用一副模具弯曲端部两角,然后在另一副模具上弯曲两“脚”的两圆弧。这明显比第一种的弯曲变形的激烈程度缓和得多,但回弹现象还是严重,且增加了模具、设备和操作人员。
第三种方法:如图2(c)所示它先用一副弯曲两“脚”的两圆弧,然后在另一副模具上模具弯曲端部。这明显比第一种的弯曲变形的激烈程度缓和得多,但回弹现象还是严重,且增加了模具、设备和操作人员,模具的制造难度也较前二种方法难。
2
2>工序组合方案比较
根据冲压该零件的基本工序和弯曲成形的不同方法,可以作出下列各种组合方案。
方案一:落料与冲腰圆孔复合、弯曲直角与弯曲半圆弧。其优点是工序较集中,占用设备和人员少,但回弹难于控制,尺寸和形状不精确,表面擦伤严重。
方案二:落料与冲腰圆孔复合、弯曲直角、弯曲半圆弧。其优点是模具结构简单,投产快,但回弹还是难于控制,尺寸和形状不精确,而且工序较多,占用设备和人员较多。
方案三:落料与冲腰圆孔复合、弯曲半圆弧,弯曲连续直角。其缺点是模具结构复杂,安装、调试和维修困难,制造周期长。
综上所述,该零件虽然对表面外观要求不高,方案二能够满足这仪要求。其冲压工序如下:冲孔,冲废料,第一次弯曲(弯曲端部直角并弯曲两圆弧的小弧度),第二次弯曲(弯曲两圆弧)
3. 工 艺 计 算
(1) 计算毛坯展开尺寸
毛坯展开尺寸按图3算
毛坯展开长度 L=2(l+l+l)+l 式中:l =25mm l=2.5mm 124334
,r,xtll和按()计算 0212
llll 3124
图3
3
其中,圆角半径r分别为1mm和5mm,材料厚度t=1.5mm,中性层位置
xx系数按r/t中性层相关表查取。当r=1mm时,取=0.27,当r=5mm时,取00
x=0.41 0
将以上数值代入上式得
,, L=2(l+l+l)+l =2×<(5+0.41×1.5)+(1+0.27×1.5)124322
+2.5>+25=69.67
考虑到弯曲时材料略有伸长,故取毛坯展开长度L=70mm
对于精度要求较高的弯曲件,还要通过试弯后进行修正,以获得准确的展开尺寸。
(2) 确定排样方案和计算材料的利用率
1?确定排样方案
根据零件的形状选用合理的方案,以降低零件的材料消耗工艺定额和提高材料的利用率。
该零件采用落料与复合冲压,毛坯形状为矩形长度方向和尺寸较大,为了便于送料,采用单排排样方案见图4
图4弹簧片排样方案
查表搭边值a和b得a=2mm,b=1.8mm
2?确定板料规格和裁料方式
根据条料的宽度尺寸,选择合适的板料规格,使剩余的边料越小越好。该零件宽
4
度为72mm 以选择1.5mm×940mm×1480mm板料规格为宜。 裁料方式既要考虑所选板料规格冲制零件数量,又要考虑裁料操作的方便性,该零件以纵裁下料为宜。对较为大型的零件,则着重考虑冲制零件的数量,以降低零件的冲制费用。
3?计算材料消耗工艺定额和材料利用率
根据排料计算,一张钢板可冲制的零件数量为n=13×107=1391(件)
一张钢板的质量 G= 一张钢板冲制零件的数量
材料消耗工艺定额
1.5,940,1480,0.00000785 ==0.01178(kg) 1391
4. 工序冲压和选择冲压设备
(1) 第一道工序——落料冲孔
PP本工序冲压力包括冲裁力,卸料力和推件力P,按图9的结构形式,系采p31
P用打杆在滑块快回到最高位置时将工件直接从凹模内打出,故不考虑顶件力 2
冲裁力
P, =Lt(或1.3Lt) ,pb
,查表取=600Mpa b
LL剪裁长度L按图8所示的尺寸计算,即L=+ 12将图示尺寸代入L计算公式可得
LL=2(68-2×2+12-2×2)+2×2=157(mm) =2×3=19(mm) ,,21
因此 L=157+19=176mm
P,将以上数值代入冲裁力计算公式可得:=Lt=176×1.5×600=158400(N) pb
落料卸料力
‘PPKK,L==t P333b1
‘PKK式中:——卸料力系数,由相关表查取;=0.04 ——落料力(N) P33
将数值代入卸料力公式得
5
P=0.04×176×1.5×600=6336(N) 3
‘‘P,冲孔推件力=n=nt PKKLPb1111
式中: =0.055 n=5; K1
将以上数值代入推件力计算公式可得:=5×0.055×19×1.5×600=235(N) P1
PP第一倒工序总冲压力 =++=158400+6336+941 =168382N?PPp3z1
168KN
选择冲压设备时着重考虑的是公称压力、装模高度、滑块行程、台面尺寸等。
根据第一道工序所需的冲压力,选用公称压力为350KN的压力机就完全能够满足使用要求。查压力机相关表,选取JC23-35压力机。
计算压力中心:由于工件式对称件,所以压力中心就是工件的几何中心。
(2) 第二道工序——一次弯形(见图4)
本工序的冲压力包括预弯两角和两圆弧,校正两角及压料力等,这些力并不是同时发生或达到最大值的,最初只有压弯力和预压弯力,滑块下降到一定位置时开
P始压弯两角,最后进行校正弯曲,故本工序最大冲压力只考虑正弯曲力和压2
P料力。 y
P校正弯曲力 =Aq 2
查相关表,取q=100Mpa
22A=(30+28)×12-=689.72() 2,mm
P校正弯曲力= Aq=689.72×100=68972(N) 2
PP压料力为自由弯曲力的30%~80% y1
2,BtbP自由弯曲力 = 1r,t
式中:B=12 mm(弯曲件宽度)
,t=1.5mm(弯曲件厚度)=600Mpa(抗拉强度) r=1mm(弯曲件内弯曲半径) b
P将以上数值代入表达式,得 1
6
212,1.5,600P==6480(N)取=50%得 PPy111,1.5
P压料力 =50%×6480=3240N y
P则第二道工序的总冲压力 =+=68972+3240=72212(N)?72(KN) PPyz2
根据第二道工序所需的冲压力,选用公称压力为JC23-35的压力机完全能够
满足要求。
(3) 第三道工序——两次弯形(见图5)
P本工序仍然需要压料,故冲压力包括自由弯曲力P和压料力 y1校正弯曲力 P= Aq=6.5×12×100=7800(N) 1
PP压料力 =50%=50%×15600=3900(N) y1
PPP则第三道工序的总冲压力 =+=7800+1900=9700(N) yz1
第三道工序所需的冲压力很小,若单从这一角度考虑,所选的压力机就小,滑块
行程远不能满足本工序的加工需要。该工序宜选用滑块行程较大的350KN压力
机。
查表取JC23-35压力机。
5. 计算凸凹模刃口尺寸
(1) 落料冲孔复合模
本制件形状简单,可采用配作法计算。
由图可知,68mm、12mm、R2 由落料获得, R3由冲孔同时获得,查表,
ZZ=0.170mm =0.240mm maxmin
制件尺寸未标注公差,按IT14级确定公差值查表: 0006812,6mm、mm、 ,,0.43,0.360.74
当IT=14时x=0.5
,0.25,(A,x,)A落料凹模尺寸 计算公式= maxA
,0.185,0.25,0.74A == (68,0.5,0.74)67.63A1
,0.25,0.43,0.1075A == (12,0.5,0.43)11.785A2
7
落料用的凸模刃口尺寸按凹模实习尺寸配制保证,最小间隙0.170mm。
0d冲孔凸模尺寸 = (d,x,)tmax,0.25,
006.18d == (6,0.5,0.36),0.09t,,0.250.36
(2) 弯曲凸凹模工作部分
由于第一次弯曲是过渡尺寸,所以只计算最终弯曲。 根据零件图要求,零件标注内形尺寸,查表得30mm,IT14级,?=0.52,30?
0.26mm
,,,、=IT7~IT9,取IT7,=0.021。 凸凹凸
10当零件标注双向偏差时,凸模计算公式 B,(B,,)凸,,凸2
10030.13 =(mm) B,(30,,0.26),0.021凸,,凸2
凸、凹模间隙
t,ct,t,,,ct, Z=1.5+0.07+0.08×1.5=1.69(mm) max
, =0.07 ,C=0.08(查相关表) 凹模尺寸按凸模尺寸配制,保证单面间隙1.69mm。 6. 模具结构设计
(1) 落料冲孔复合模
1?落料凹模结构尺寸
凹模厚度为 H=Kb(?15mm)
式中:K——系数,查表取K=0.24
H=0.24×68=16.32(mm) 取H=16mm 凹模壁厚为 C=(1.5~2)H (?16~30mm) 取 C=1.8×20=36(mm)
得落料凹模周界尺寸L×B×H
L=68+2×C=68+2×36=140(mm)
B=12+2C=12+2×36=84(mm)
H=20(mm)
根据冲模组合尺寸的有关
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
,选择复合矩形原凹模组合尺寸
8
160×100×180~230 2?冲孔凸模结构尺寸
h,h,h凸模长度 L==20+16+5=41mm 123
3?弹簧或橡胶的选择
由于这副模具所需的卸料力较大,如果选用弹簧,即使使用8个弹簧,每个弹簧
所承担的负荷也将达到
F6336卸, F==792(N) 预n8
因此选用橡胶作为卸料弹性元件,确定卸料橡胶。
H自确定橡胶的自由高度
L工hHL = (=t+1=1.5+1=2.5 =5(mm)) ,h工自修模修模0.25~0.30
2.5H==15(mm) ,5自0.25
LH预装确定和
LH =(0.10~0.15)=0.15×15=2.25(mm) 预自
HLH =-=15-2.25=12.75(mm) 预自装
确定橡胶横截面积A,
6336F2 A===12672() mmq0.5
2而实际橡胶面积=18835.6 (mm),见设计结构图。 A实
,A,满足要求。 A实
(2) 第二次弯曲模
1. 凸模圆角半径
?r/t= 1/1.5=0.67,10,不考虑回弹; r?=r=1(mm) T
2. 凹模圆角半径
9
t?2mm时,=(3~6)t rA
取 =4t=4×1.5=6(mm) rA
3. 弯曲凸凹模工作部分
由于第一次弯曲时过渡尺寸,所以只计算最终弯曲。 根据零件图要求,零件标注内形尺寸,查相关表得30mm,IT14级,?=0.52,
30?0.26mm
,,,、=IT7~IT9,取IT7,=0.021。 凸凹凸
10当零件标注双向偏差时,凸模计算公式 B,(B,,)凸,,凸2
10030.13 =(mm) B,(30,,0.26),0.021凸,,凸2
凸、凹模间隙
t,ct,t,,,ct, Z=1.5+0.07+0.08×1.5=1.69(mm) max
,查表3-11得= 0.07mm表C=0.08mm
凹模尺寸按凸模尺寸配制,保证单面间隙1.69mm (3)弹簧或橡胶的选择
由于这副模具所需的卸料力较大,如果选用弹簧,即使使用6个弹簧,每个弹簧
所承担的负荷也将达到
F3900压F ,,==650(N ) 预n6
因此选用橡胶作为卸料弹性元件,确定卸料橡胶。 1H?确定橡胶的自由高度 自
L工hHL=,h(=t+1=1.5+1=2.5 mm =5mm) 工自修模修模0.25~0.30
2.5H ==5 mm ,5自0.25
2LH?确定和 预装
LH =(0.10~0.15)==0.15×15=2.25(mm) 预自
HLH=-=15-2.25=12.75(mm) 预自装
10
3?确定橡胶横截面积A,
F39002A===7800() mmq0.5
2而实际橡胶面积=8066()计结构图。 mmA实
,A,满足要求。 A实
7. 画装配图
按要求绘制装配图,如图所示。
15
图5冲孔落料模装配图
11
零件明细表 15 45 打料销
14 1 45 HRC56~62 凸模固定板
13 1 Q235 卸料板
12 2 45 推杆
11 2 45 导正销
10 1 45 推板
9 1 45 旋入式模柄
8 1 六角螺钉
7 8 45 HRC40~50 卸料螺钉
6 1 HT200 上模座板
5 2 45 导套 渗碳HRC56~62 4 1 Cr12 HRC58~62 凸模
3 2 45 导柱 渗碳HRC56~62 2 1 Cr12 HRC58~62 凹模
1 1 HT200 下模座板
序号 名称 数量 材料 热处理 备 注
12
弯曲装配图
下模座 导柱 导套 凸模 凹模 凹模固定
板 上模座 8-打料杆模柄10-螺钉 11-凸模固定板 12-打料销
凹模
螺钉3-凹模 导柱 凹模1 凸模
凸模固定板 8-上模座 打料杆 10-模柄 13-弹簧14-压料板 15-顶料杆 16-凹模固定板-导套 下模座
弯曲成形模具装配图
13
8. 编写工艺文件和填写冲压工艺卡
冷冲压工艺卡 产品型号 零部件名称 共 页
产品名称 零部件型号 共 页 弹簧片 材料牌号及规格 材料技术要求 毛坯尺寸 每毛坯可制件数 毛坯质辅助材料
量 工序 工序名称 工序内容 加工简图 设备 工艺装备 工时 1 冲裁 落料冲孔 J23—35 落料冲孔
复合模
2 弯曲 第一次弯形 J23—35 弯曲模
3 弯曲 第二次弯形 J23—35 弯曲模 5 检验
编制 审核 会签
(日期) (日期) (日期)
标处更改文签日标日 记 数 件号 字 期 起 期
14
10编写设计说明书
模具零件加工工艺卡
冲压零件机械加工工艺卡 模具名称 共 页
零件名称 共 页 弹簧片 材料 名称 合金工毛坯尺零件质件数 更改内
具钢 寸 量 容
牌号 T10A 序号 工序内容 加工车间 设备名称编号 工艺装备 工时定额
1 备料车间 锯床 下料:120×112 ,
锻造:256×130×38尺
2 锻造车间 空气C41—250 寸公差均为?2
加热炉 退火:
3 锻造车间 加热炉 检验:
4 锻造车间 粗、半精加工六个面,
5 模具车间 铣床或刨床 虎钳 单面余量为0.3~0.4mm
磨:磨上下平面,两基
模具车间 磨床M7120A 6 准面至平面尺寸
划线:划中心线、各螺
7 模具车间 划线平台 孔‘销孔、型孔轮廓线
加工各孔:各螺钉、销
8 模具车间 立钻Z523 平行平头 钉孔与下模座[配钻配
绞
铣:铣出落料孔洞
9 模具车间 立铣X53K 虎钳 热处理:检验硬度为
10 热处理车加热炉、油槽 60~64HRC
间 磨:精磨上下面,表面
11 模具车间 M7120A 粗糙度达图样要求
电加工:电火花线切割
12 模具车间 电火花线切割工件垫板 冲裁型孔
15
修模:修整型腔 机床
13 检验:按图样检验 模具车间
14 模具车间 H78—1电动抛
光机
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