U形件弯曲模设计说明书.docx
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U形件弯曲模设计说明书
课程设计
课 题：
保温瓶内胆底工艺
设计时间：
2011年12月
班 级：
08机制
（2）班
学号：
08530056
姓 名：
蔡毅
指导教师：
尹成龙
前言
一、弯曲的概念与应用
金属材料被弯成一定形状和角度的零件的成形方法称为弯曲。
弯曲是冲压生产中应用广泛的一种工艺，可用于制造大型结构零件，，如飞机机翼、汽车大梁等，也可用于生产中小型机器及电子仪器仪表零件，如铰链、点子元器件等。
根据弯曲件的不同要求和生产批量的大小，有各种不同的弯曲方法。
最常用的是以弯曲模具在通用压力机上进行压弯，此外也有在折弯机、滚弯机、拉弯机上进行的折弯、滚弯、及拉弯。
前言·····················································2
设计任务书···············································5
U形件弯曲模
第一章工艺分析········································6
1.1材料分析··········································6
1.2结构分析··········································6
第二章工艺方案拟定····································7
2.1毛坯展开··········································7
2.2方案确定···········································8
第三章弯曲工艺计算····································8
3.1冲压力计算········································8
3.2模具工作部分尺寸计算······························9
第四章模具总结构形式确定·····························12
第五章冲压设备的选择·································12
第六章拉伸模模架及零件设计···························13
6.1后侧导柱模架的选用································13
6.2其它零件结构·····································13
第七章模具制造工艺过程·······························16
7.1凹模制造工艺过程·································16
7.1凸模制造工艺过程·································16
第八章模具各部分零件参数·····························16
第九章橡胶垫的选用···································17
第十章总工程图·······································18
总结·················································19
致谢信···············································20
参考文献·············································22
附录·················································23
U形件拉伸模具设计
如图所示的拉伸件，其材料为SVS304，料厚0.6mm，板宽40mm。
图1
一、工艺性分析。
1、材料分析。
该工件所用材料SVS304是常用的冲压材料，，塑性较好，适合冲压加工。
2、结构分析。
该工件结构简单，形状对称，适合弯曲。
工件弯曲半径为6mm，查表3.1（垂直于纤维），查表rmin=0.1t=0.6mm，即能一次弯曲成功。
工件的弯曲直边高度为36-5-6=25mm，远大于2t，因此可以弯曲成功。
该工件是一个弯曲角度为90o的弯曲件，所有尺寸精度均未标注公差，而当r/t<5时，可以不考虑圆角半径的回弹，所以该工件符合普通弯曲的经济精度要求。
3、结论。
该工件的弯曲工艺性良好，适合进行弯曲加工。
二、工艺方案的拟定。
1、毛坯展开。
如图所示：
图2
毛坯总长度等于各直边长度加上各圆角展开长度，即：
L=2L1+2L2+L3
由图1可得
L1=（36－6－5）mm=25mm
L2=1.57（r＋xt）=1.57（6+0.33×5）mm=12.0105mm（x查表1可得）
L3=（58－2×6－2×5）mm=36mm
于是可得
L=50+24.021+36=110.021≈110mm
r/t
0.1
0,2
0.3
0.4
o.5
0.6
0.7
0.8
1.0
1.2
x
0.21
0.22
0.23
0.23
0.25
0.26
0.28
0.30
0.32
0.33
r/t
1.3
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
≥8.0
x
0.34
0.36
0.38
0.39
0.40
0.42
0.44
0.46
.048
0.50
表1
2、方案确定。
由图1分析看出，该产品需要的基本冲压工序为落料、弯曲。
根据上述分析结果，生产该产品的工艺方案为先落料，再弯曲。
三、弯曲工艺计算。
1、冲压力的计算。
（1）弯曲力的计算。
弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸、材料的力学性能、凹模支点间的间距、弯曲半径及凸凹模间隙等因素有关，而且与弯曲方法也有很大的关系。
生产中常用经验公式进行计算。
1）弯曲力由式得
FZ=0.7Kbt2σb/r+t=0.7×1.3×40×5×5×400/6+5=33091N
式中：
FZ——材料在冲压行程结束时的弯曲力，N；
b——弯曲件的宽度,mm；
t——弯曲材料的厚度，mm；
——弯曲件的内弯曲半径，mm；
——材料强度极限，Mpa；
——安全系数，一般取
＝1.3。
（2）顶件力的计算。
对于设置顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力（或压料力）
（或
）可近似取自由弯曲力的30~80%，即
FD=（0.3～0.8）FZ
1）顶件力由式得
FD=0.6FZ=0.6×33091N≈19855N
（3）压力机公称压力的确定。
对于有弹性顶件装置的自由弯曲压力机吨位可按下式计算：
F设=（1.1～1.2）（Fz＋Fd）
F设——压力机公称压力，N
1）公称压力由式得
F设=（1.1～1.2）×（33091＋19855）N=（1.1～1.2）52946N,即F设=63000N=63KN,该工件不需要考虑圆角的回弹，故不需要用校正弯曲来控制回弹，所以选用63KN的开式压力机。
2、模具工作部分尺寸计算。
（1）凸、凹模间隙计算。
由式由c=（1.05～1.15）t可取c=1.1t=5.5mm。
（2）凸凹模宽度尺寸。
弯曲工序中，凸、凹模的宽度尺寸根据弯曲工件的标注方式不同，可根据下列情况分别计算。
1）标注外形尺寸的弯曲件应以凹模为基准，首先设计凹模的宽度尺寸。
①当工件标注成双向偏差时：
凹模宽度
②当工件标注成单向偏差时：
凹模宽度
在工件标注外形尺寸的情况下，凸模宽度应按凹模宽度尺寸配制，并保证单边间隙为c，即
2）标注内形尺寸的弯曲件应以凸模为基准，首先设计凸模的宽度尺寸。
①当工件标注成对称偏差时
凸模宽度
②当工件标注成单向偏差时
凸模宽度
在工件标注内形尺寸的情况下，凹模宽度应按凸模宽度尺寸
行配制，并保证单边间隙为c，即
在式中，
——弯曲凸、凹模宽度尺寸，mm；
——弯曲件外形或内形基本尺寸，mm；
C——弯曲模单边间隙，mm；
——弯曲件尺寸公差，mm；
——凸、凹模制造公差，一般取（1/3～1/4）Δ
由于工件标注在外形上，因此以凹模为基准，先计算凹模宽度尺寸，由GB/T15055-2007查得：
基本尺寸为58mm，板厚5mm的弯曲件未注公差为±0.8mm，则由式：
凹模宽度：
=
mm=
mm
凸模宽度：
=
mm=
mm
（3）凸、凹模圆角半径的确定。
1）凸模圆角半径。
在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径
较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即
。
2）凹模圆角半径。
凹模圆角半径的大小影响弯曲力、弯曲件质量与弯曲模寿命，凹模两边的圆角半径应一致且合适，过小，弯曲力会增加，会刮伤弯曲件表面，模具的磨损加大；过大，支撑不利，其值一般根据板厚取或直接查表。
t≤2mm时，rd=（3～6）t
t=2～4mm时，rd=（2～3）t
t=≥4mm时，rd=2t
rd由表查得为8mm。
（4）凹模工作部分深度。
过小的凹模深度会使毛坯两边自由部分过大，造成弯曲件回弹量大，工作不平直；过大的凹模深度增加了凹模尺寸，浪费模具材料，并且需要大行程的压力机，因此模具设计中，要保持适当的凹模深度。
该产品零件为弯边高度不大且两边要求平直的U形弯曲件，则凹模深度应大于零件的高度，且高出值h0=5mm。
查表得凹模工作部分深度为20mm如下图所示：
四、模具总体结构形式确定。
为操作方便，选用后侧滑动导柱模架，毛坯利用凹模上的定位板定位，刚性推件装置推件，顶件装置顶件，并同时提供顶件力，防止毛坯窜动。
五、冲压设备的选择。
因为此工件需大批量生产，精度要求不高，因压力机公称压力算得为63KN，故选用63KN的压力机，为JA23－63A。
其参数如下：
公称压力63KN
滑块行程50mm
行程次数160/min
最大闭合高度170mm
六、弯曲模模架及零件设计。
1、后侧导柱模架的选用。
标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以因首先计算凹模周界的大小。
查表的凹模周界大小为200mm×160mm。
模具采用后侧导柱模架，查的模架的规格为，上模座：
210mm×195mm×45mm；
下模座210mm×195mm×55mm；
导柱28mm×200mm；
导套28mm×110mm×43mm。
2、其它零件结构。
垫板：
此模具中需采用垫板，垫板厚度h=10。
材料选用45钢，热处理43～48HRC。
凸模固定板：
凸模固定板与凸模采用过渡配合关系，平面尺寸与凹模外形尺寸相同。
固定板的厚度为16mm。
材料选用Q235钢。
定位板：
定位板尺寸与毛坯的长度尺寸有关，其外形尺寸与凹模尺寸相同。
材料选用45钢，热处理43～48HRC。
顶件板：
顶件板尺寸与凹模孔相配合，平面尺寸与凹模内形尺寸相同。
材料选用45钢，热处理43～48HRC。
模柄：
模具采用材料为A3的压入式模柄GB/T2862.1—81根据设备的模孔尺寸，应选用规格为A32×95的模柄。
销钉：
模具的销钉选用圆柱销GB/T119.1，根据设备尺寸分别为：
销Ø6×20，销Ø10×50，销Ø12×60。
材料选用35钢，热处理28～38HRC。
不经表面处理的圆柱销。
镙钉：
模具采用圆柱头内六角螺钉GB/T70.1，根据尺寸分别为：
螺钉M12×85,螺钉M10×71,螺钉M8×38,螺钉M12×64,螺钉M10×122,材料为35钢，热处理：
硬度28～38HRC表面氧化。
导柱：
模具导柱选用直径d=28mm,长度h=200mm的A型导柱。
材料为20钢，热处理：
渗碳深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC。
导柱A28×200GB2861.1—90。
导套：
模具导套选用内径d=28mm,长度L=100mm,外径D=43mm的A型导套。
材料为20钢，热处理：
渗碳深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC。
导套28×110×43GB2861.6。
上模座：
模具上模座选用后侧导柱上模座，根据凹模边界L=200mm，B=160mm，查表可得，材料为HT200的后侧导柱上模座：
上模座210×195×45GB/T2855.5·HT200。
下模座：
模具下模座选用后侧导柱下模座，凹模边界L=200mm，B=160mm，查表可得，材料为HT200的后侧导柱下模座：
下模座210×195×55GB2855.6·HT200。
凸模：
模具凸模的结构形式及尺寸如下图所示。
材料选用Cr12，热处理56～60HRC。
凸模
凹模：
模具凹模的结构形式及尺寸如下图所示，材料选用Cr12，热处理56～60HRC。
凹模
七、模具制造工艺过程。
1、凹模制造工艺过程。
下料——锻造——正火——机加工（粗）——调质——机加工（精）——淬硬58HRC——磨削
2、凸模制造工艺过程。
下料——锻造——正火——机加工（粗）——调质——机加工（精）——淬硬60HRC——磨削
正火：
作为预先热处理，目的是消除锻件内应力，细化晶粒，改善切削加工性。
调质：
获得回火索氏体，具有较好的综合力学性能，为表面淬火做好组织准备。
淬硬：
作为最终热处理，使工作表面得到高的硬度、耐磨性和疲劳强度，使零件消除应力，防止磨削和产生裂痕，并保持高硬度和耐磨性。
八、模具各部分零件参数。
上模座HT200长210mm，宽195mm，厚45mm
凸模垫板45刚长160mm，宽80mm，厚10mm
凸模固定板Q235钢长160mm，宽80mm，厚16mm
定位板45钢长180mm，宽80mm，厚10mm
凹模Cr12长180mm，宽80mm，厚55mm
顶件板45钢长57.2mm，宽46mm，厚10mm
上垫板45钢直径170mm，厚15mm
下垫板45钢直径200mm，厚20mm
模具闭合高度H=199mm
九、橡胶垫的选用。
1.为保证橡胶垫不过早失去弹性而损坏，其允许的最大压缩量不得超过自由高度的45%，一般取H总=（0.35～0.45）H自由。
橡胶垫的预压缩量一般取自由高度的10%～15%。
H工作=H总—H预
故工作行程：
H工作=H总-（0.1～0.15）H自由
由工作行程可计算出橡胶垫高度：
H自由=H工作÷（0.25～0.30）
式中H自由———橡胶垫自由状态下多的高度
H工作———所需工作行程
2.橡胶垫产生的力
F=Ap
式中F——压力
A——橡胶垫横截面积
P——与橡胶垫压缩量有关的单位压力
橡胶垫压缩量%
单位压力P/MPa
橡胶垫压缩量%
单位压力P/MPa
10
0.26
25
1.06
15
0.50
30
1.52
20
0.70
35
2.10
十、总工程图
1、上模座2、11、15、18、21、螺钉3、模柄4止动销
5、14、销钉6、导套7、垫板8、导柱9、凸模固定板
10、定位板12、凹模13、下模座16、上垫板17、橡胶
19、下垫板20.、顶杆22、凸模23、顶件板
主要参考文献
张信群主编AutoCAD合肥工业大学出版社
张信群主编机械制图合肥工业大学出版社
张信群主编互换性与测量技术北京航空航天大学出版社
张荣清主编模具设计与制造高等教育出版社
王孝培主编冲压手册机械工业出版社
郝滨海主编冲压模具简明设计手册化学工业出版社
梅伶主编模具课程设计与指导机械工业出版社
王芳主编冷冲压模具设计与指导机械工业出版社
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