拉深模大學(xué)本科方案設(shè)計(jì)書1

1、1引言1.1沖壓模具在國民經(jīng)濟(jì)中的地位及作用模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的 流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低， 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的 高低是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì) 量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。 早在1989年3月中國政府頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中，將模具列為機(jī) 械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分

2、，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模 具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛 的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60%90%的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生 產(chǎn)加工。模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上。 汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)， 在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，這一市場(chǎng)占整個(gè)模具市場(chǎng)一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)五大 支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā) 展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。 汽車基本車型不斷增加，2005年將達(dá)到 170種。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時(shí)約有80%的模具需要更換

3、。 中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國摩托車共有14種排量80多個(gè)車型，1000多個(gè)型號(hào)。單輛摩托車約有零件2000種，共計(jì)5000多個(gè)，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。 一個(gè)型號(hào)的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價(jià)值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通 訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場(chǎng)。目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。 中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動(dòng)成本低，只要配備一些先進(jìn) 的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會(huì)有 很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有

4、著特 別重要的意義。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展， 許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。 而且沖壓加工也得到廣泛的應(yīng)用。幾乎遍布個(gè)領(lǐng)域：汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、 航空、航天、家電及輕工業(yè)等行業(yè)。而這些領(lǐng)域所應(yīng)用的沖壓制品，都是要通過沖壓模 具來生產(chǎn)的。沖壓模具是沖壓制品社會(huì)化大量生產(chǎn)中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，理所當(dāng)然的 沖壓技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。沖壓模具水平提高的同時(shí)，也提高國家的國際地位。因?yàn)槲褰饦I(yè)發(fā)展的快慢，需要 沖壓模具的支持，只有沖壓模具的發(fā)展才能帶動(dòng)五金業(yè)的迅速發(fā)展，才能帶動(dòng)其他行業(yè) 的迅速

5、發(fā)展，才能提高國家的工業(yè)發(fā)展，特別是重工業(yè)的發(fā)展，所以說沖壓模具的發(fā)展 在一定基礎(chǔ)上促進(jìn)著國家的國際地位的提高。比如：汽車業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空業(yè)、航天業(yè)等 其他很多行業(yè)都需要大量的五金件，而沖壓模具是這些制件高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)的基本 保證。沖壓模具的研究不但是一項(xiàng)艱苦而光榮的工作，也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)性很高的工作，當(dāng)對(duì) 一件事的執(zhí)著，并且全身心的投入進(jìn)去的時(shí)候，你才能體會(huì)到其中的樂趣。1.2沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材 料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。(1) 沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的

6、研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對(duì)沖壓成形理論的研究 非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯 料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善， 近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計(jì)算機(jī) 模擬技術(shù)，即利用有限元(FEM等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析 結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計(jì) 算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi) 用，也縮短了制模具周期。(2) 沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件在沖模的設(shè)計(jì)

7、制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、 精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多 功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控 自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAMfe術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄 板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模 的技術(shù)水平。目前，50個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到 2微米，多功能級(jí)進(jìn)

8、模不僅 可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計(jì)出達(dá)到國家水平 的精度達(dá)到25微米,總壽命達(dá)1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆 蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國際水平，但在制造方法手段方面 已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、 制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。(3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效 率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要， 目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多

9、工位、多功能、高速和數(shù)控方向 發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的 沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在 高速自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成定、轉(zhuǎn)子 鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá)97%公稱壓力為250KN的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá) 2000次/min以上。在多功能壓力機(jī)方面，日本田公司 生產(chǎn)的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時(shí)間就可完成自動(dòng)換模、換料和 調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時(shí)間內(nèi)，

10、加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的 410倍,并能進(jìn)行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等 多種作業(yè)。模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量 生產(chǎn)，沖模零件既具有一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有 實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模 具成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進(jìn)工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程 度已達(dá)70%80%模具廠只需設(shè)計(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)廠購買，使 生產(chǎn)效率大幅度提高。2彎曲件的工藝性分析及沖壓工藝方案2.1結(jié)構(gòu)與尺寸分析彎曲件的形狀彎曲件的形狀應(yīng)盡可能對(duì)稱，彎曲半徑左

11、右一致，以防止彎曲變形時(shí)壞料受力不均 勻而產(chǎn)生偏移。有些雖然形狀對(duì)稱，但變形區(qū)附近有缺口的彎曲件，若在壞料上先將近 缺口沖出，彎曲時(shí)會(huì)出現(xiàn)叉口現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)難以成形，這時(shí)應(yīng)在缺口處留連接帶，彎曲 后再將連接帶切除。為了保證壞料在彎曲模內(nèi)準(zhǔn)確定位，或防止在彎曲過程中壞料的偏 移，最好能在壞料上預(yù)先增添定位工藝孔。如圖2-1彎曲件所示，該彎曲件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，彎曲半徑左右一致，形狀對(duì)稱，減少工序數(shù)目，提高模具壽命，降低成本。變形區(qū)附近沒有缺口，不必留連接帶，以沖孔 為壞料在彎曲模內(nèi)定位孔，故不必預(yù)先增添定位工藝孔的彎曲件彎曲件的相對(duì)彎曲半徑彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t應(yīng)大于最小相對(duì)彎曲半徑（見表4-3）

12、，但也不宜過大 因?yàn)橄鄬?duì)彎曲半徑過大時(shí)，受到回彈的影響，彎曲件的精度不易保證。根據(jù)彎曲件的結(jié)構(gòu)與尺寸可知，彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t=2/3=0.67,查表4-3得最小相對(duì)彎曲半徑r min /t=0.5,故彎曲件的相對(duì)彎曲半徑符合要求。彎曲件的彎邊高度彎曲件的彎邊高度不宜過小，其值應(yīng)為h>葉2t o當(dāng)h較小時(shí)，彎邊在模具上支持的長(zhǎng)度過小，不容易形成足夠的彎矩，很難得到形狀準(zhǔn)確的零件。當(dāng)零件要求h<r+2t時(shí),則需預(yù)先在圓角內(nèi)側(cè)壓槽，或增加彎邊高度，彎曲后再切除。如果所彎直邊帶有斜角， 則在斜邊高度小于葉2t的區(qū)段不可能彎曲到要求的角度，而且此處也容易開裂，因此 必須改變零件的形狀

13、，加高彎邊尺寸。根據(jù)圖2-1彎曲件所示，彎邊高度h=27 mm,葉2t=8 mm,符合h>r+2t的要求。彎曲件的孔邊距離帶孔的板料彎曲時(shí)，如果孔位于彎曲變形區(qū)內(nèi)，則彎曲時(shí)孔的形狀會(huì)發(fā)生變形，因 此必須使孔位于變形區(qū)之外。一般孔邊到彎曲半徑r中心的距離要滿足以下關(guān)系。當(dāng) t<2 mm 時(shí)，L>t當(dāng) t > 2 mm時(shí)，L< 2t如果上述關(guān)系不能滿足，在結(jié)構(gòu)許可的情況下，可在靠變形區(qū)一側(cè)預(yù)先沖出凸緣形 缺口或月牙形槽，也可在彎曲線上沖出工藝孔，以改變變形范圍，利用工藝變形來保證 所需孔不產(chǎn)生變形。根據(jù)圖2-1彎曲件所示，材料厚度t=3 mm該零件符合：當(dāng)t >

14、2 mniM,LW2t丄=25.5 mm,2t=6 mm故符合一般孔邊到彎曲半徑r中心的距離。2.2精度分析彎曲件的精度是由彎曲模具的制造精度決定的，分析彎曲件的精度可以確定彎曲模 具的制造精度，為選用模架類型提供依據(jù)。彎曲件的精度受壞料定位、偏移、回彈、翹 曲等因素的影響，彎曲的工序數(shù)目越多，精度也越低。對(duì)彎曲件的精度要求應(yīng)合理，一 般彎曲件長(zhǎng)度的尺寸公差等級(jí)在IT13級(jí)以下，角度公差大于15°。彎曲件長(zhǎng)度未注公差 的極限偏差見表4-6 ：；彎曲件角度的自由公差見表4-7門。根據(jù)圖2-1彎曲件所示及設(shè)計(jì)題目要求，未注公差按 IT14級(jí)確定。2.3材料分析彎曲件的材料，要求具有足夠的

15、塑性，屈彈比 Cs/E和屈強(qiáng)比匚s/ .b小。足夠的塑 性和較小的屈強(qiáng)比能保證彎曲時(shí)不開裂，較小的屈彈比能使彎曲件的形狀和尺寸準(zhǔn)確。 最適宜于彎曲的材料有軟鋼、黃銅和鋁等。根據(jù)材料20為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，已退火，抗剪強(qiáng)度.b =275392MPa，抗拉強(qiáng)度6 =353 500MPa，屈服點(diǎn)二s =245MPa，伸長(zhǎng)率、：10 =25%，彈性模量 E = 206 10 3 MPa （查表1-31 ），此材料具有良好的彈性和塑性，其彎曲加工性較好。根據(jù)以上分析，該零件的工藝性較好，可以進(jìn)行彎曲工。2.4沖壓工藝方案由于彎曲件的的種類很多，形狀繁簡(jiǎn)不一，因此彎曲模的結(jié)構(gòu)類型也是多種多樣的。 常見的彎曲

16、模結(jié)構(gòu)類型有：?jiǎn)喂ば驈澢?、?jí)進(jìn)彎曲模、復(fù)合彎曲模和通用彎曲模等。 簡(jiǎn)單的彎曲模工作時(shí)只有一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)，復(fù)雜的彎曲模除垂直運(yùn)動(dòng)外，還有一個(gè)或多個(gè) 水平動(dòng)作。因此，彎曲模設(shè)計(jì)難以做到標(biāo)準(zhǔn)化，通常參照沖裁模的一般設(shè)計(jì)要求和方法， 并針對(duì)彎曲變形特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于零件屬于中批量生產(chǎn)，若采用級(jí)進(jìn)彎曲模，雖然生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜且 模具強(qiáng)度不能保證。若采用復(fù)合彎曲模，沖出的零件精度和平直度較好，生產(chǎn)效率高，但 模具成本高，精度低，因此采用單工序彎曲模，且便于操作。根據(jù)以上分析，該零件采用 單工序彎曲工藝方案。2.5本章小結(jié)本章主要介紹彎曲零件的工藝性分析。通過對(duì)彎曲件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度、材料等 的

17、分析，以便選擇最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的彎曲方式來進(jìn)行加工。彎曲工藝方案的確定對(duì)彎曲 件的質(zhì)量與精度、彎曲加工的生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)效益、模具的使用壽命與操作安全等都有著 密切的關(guān)系，是設(shè)計(jì)制造模具和指導(dǎo)彎曲生產(chǎn)的依據(jù)，同時(shí)也為下步的設(shè)計(jì)做基本的準(zhǔn) 備。3彎曲?？傮w結(jié)構(gòu)方案3.1模具類型該零件在落料和沖孔兩個(gè)基本工序基礎(chǔ)上進(jìn)行彎曲，可采用的彎曲方案有單工序彎 曲模、復(fù)合彎曲模和級(jí)進(jìn)彎曲模和通用彎曲模等：(1) 單工序彎曲模的分析：零件屬于中批量生產(chǎn)，如果采用單工序彎曲效率高，便于 操作，模具精度要求低，成本低。(2) 級(jí)進(jìn)彎曲模的分析：若采用級(jí)進(jìn)彎曲模的話，雖然可以提到生產(chǎn)率，但是增加 了制造的成本。因?yàn)闃O進(jìn)彎

18、曲模需要側(cè)刃來定位，這個(gè)要求的精度是很高的，且它的加 工費(fèi)很貴，設(shè)計(jì)也比較復(fù)，增加了制造成本。(3) 復(fù)合彎曲模的分析：沖出的零件精度和平直度較好，生產(chǎn)效率也高，操作方便,減 少了制造成本，通過設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)零件的彎曲工藝方案，采用單工序彎曲模。3.2操作與定位方式為保證條料的正確送進(jìn)和毛坯在模具中的正確位置，彎曲合格零件，須選擇合適的 定位方式。條料的定位方式可分為：固定擋料銷定距、活動(dòng)導(dǎo)料銷定距、始用擋料銷定 距、側(cè)刃定距四種方式。固定擋料銷：此種方式安裝在凹模板上，銷孔距凹?？纵^近，會(huì)削弱凹模的強(qiáng)度， 廣泛用于沖壓中、小型沖件。活動(dòng)擋料銷：特點(diǎn)與固定擋料銷相似，多用于復(fù)合模。始

19、用擋料銷：多用于級(jí)進(jìn)模在開始定位時(shí)的擋料定位。側(cè)刃裝置：多用于級(jí)進(jìn)模的精確定位。根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求及實(shí)際情況，該彎曲模為中型彎曲件，模具類型為單工序彎曲模， 故選擇定位板的定位方式。3.3出件方式為保證下次彎曲正常進(jìn)行，須設(shè)計(jì)卸料零件將彎曲后卡箍的彎曲件卸掉。常用的卸 料方式有固定卸料裝置、彈性卸料裝置、廢料切刀卸料裝置三種。由于該彎曲件是采用單工序彎曲模的薄材料彎曲，因此，卸料方式適合采用彈性卸 料裝置。彎曲件的出件方式可分為上出件和下出件。為了便于操作、提高生產(chǎn)率，彎曲件由 與下模座連接的彈頂器通過頂桿和頂板把卡在凹模中的彎曲件頂出凹模面，彎曲時(shí)頂板能始終壓緊坯料，因此彎曲件底部平整，從而形

20、成出件過程。故采用彈性上出件方式，選用彈性頂件裝置為出件裝置。3.5本章小結(jié)本章主要是確定彎曲模具總體結(jié)構(gòu)方案。在彎曲工藝方案確定以后，根據(jù)沖件的形 狀特點(diǎn)、精度要求、生產(chǎn)批量、模具制造條件、操作與安全要求，以及利用現(xiàn)有設(shè)備的 可能，確定彎曲工序所用彎曲模的總體結(jié)構(gòu)方案。對(duì)模具作出通盤的考慮和總體結(jié)構(gòu)上 的安排，既是模具零部件設(shè)計(jì)與選用的基礎(chǔ)，又是繪制模具總裝圖的必要準(zhǔn)備。對(duì)彎曲 模的類型進(jìn)行的分析比較，初步確定了該零件的模具類型與結(jié)構(gòu)，為下步直接選用標(biāo)準(zhǔn) 件做好準(zhǔn)備。4彎曲模工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算4.1彎曲件的展開尺寸為了確定彎曲前壞料的形狀與大小，需要計(jì)算彎曲件的展開尺寸。彎曲件展開尺寸的計(jì) 算基

21、礎(chǔ)是應(yīng)變中性層在彎曲前后長(zhǎng)度保持不變。t 材料厚度；彎曲中性層位置的確定根據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件中性層的展開長(zhǎng)度。由于在塑 性彎曲時(shí)，中性層的位置要發(fā)生位移，所以，計(jì)算中性層展開長(zhǎng)度，首先應(yīng)確定中性層 位置。中性層位置以曲率半徑 P表示（見圖表4-31 1）常用下面經(jīng)驗(yàn)公式確定：J = r xt式中r 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑；x中性層位移系數(shù)，見表4-8 U彎曲件展開尺寸計(jì)算彎曲件的展開長(zhǎng)度等于各直邊部分長(zhǎng)度與各圓弧部分長(zhǎng)度之和。直邊部分的長(zhǎng)度是不變的，而圓弧部分的長(zhǎng)度則需考慮材料的變形和中性層的位移。1. r/t >0.5的彎曲件r/t >0.5的彎曲件由于變薄

22、不嚴(yán)重，按中性層展開的原理，坯料總長(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和（見表 4-32 1 ：，即L z=| 1+1 2 + 18：0(r xt)式中L z坯料展開總長(zhǎng)度，mma 彎曲中心角2. r/t <0.5的彎曲件對(duì)于r/t <0.5的彎曲件，由于彎曲變形時(shí)不僅零件的圓角變形區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重變薄，而 且與其相鄰的直邊部分也產(chǎn)生變薄，故應(yīng)按變形前后體積不變條件來確定坯料長(zhǎng)度。通 常可采用表4-9 1所列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。3鉸鏈?zhǔn)綇澢?duì)于r/t =0.63.5的鉸鏈件(見圖4-33 1叭 通常采用推圓的方法(見圖 4-55】) 成形，在卷圓過程中板料有所增厚，中性層發(fā)生外移，故其坯

23、料長(zhǎng)度Lz=|+1.5：(葉 x+r 1+5.7葉4.7式中l(wèi)直線段長(zhǎng)度； r鉸鏈內(nèi)半徑；X1中性層位移系數(shù)，見表 4-10 1丄根據(jù)設(shè)計(jì)題目，r/t =2/3=0.67>0.5, l 1=25mm, l 2 =56mm,r=2mm,t=3mr故L z =l 1+l 2 +0 (r xt)180兀90°=2x25+56 (2+0.28x3)1800=114.92(mm)由以上所得彎曲件的展開長(zhǎng)度為114.92mm彎曲前的沖裁件零件圖如4-1所示。114.92/圖4-1沖裁件4.2彎曲力的計(jì)算及初選壓力機(jī)彎曲力是設(shè)計(jì)彎曲模和選擇壓力機(jī)的重要依據(jù)之一，特別是在彎曲坯料較厚、彎曲線

24、較長(zhǎng)、相對(duì)彎曲半徑較小、材料強(qiáng)度較大的彎曲件時(shí)，必須對(duì)彎曲力進(jìn)行計(jì)算。彎曲力的計(jì)算(1) 彎曲力根據(jù)U形件彎曲力公式(4-13)1及彎曲件零件圖，r=2mm,t=3mm,K為安全系數(shù)， 一般取K=1.3,B是彎曲件的寬度B=20mm,查表1 31 可得二450MPa，代入U(xiǎn)形件彎 曲力公式(4-13) 1可得匚0.7KBt2；：b卜自= 0.7 1.3 20 3：450=14742 (N)(2) 頂件力若彎曲模有頂件裝置或壓料裝置，其頂件力Fd (或壓料力Fy )可以近似取自由彎曲力的30%-80%即Fd(Fy) = (0.3-0.8)F 自=(0.3 0.8)14742=4422.6 117

25、93.6(N)(4) 總彎曲力F 三=F自 +Fd = 14742N+ 11793.6N = 26535.6N"27kN壓力中心的計(jì)算對(duì)于有壓料的自由彎曲，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)為P= (1.6 1.8 ) F z=( 1.6 1.8 ) X 27= 43.2 48.6 ( kN)初選壓力機(jī)根據(jù)已確定的卸料和出件方式，對(duì)于淺彎曲沖壓工序，壓力機(jī)的公稱壓力P應(yīng)大于或等于總彎曲力的1.11.3倍P(1.11.3)F工P (1.1 X271.3 X27) KN P >29.7 35.1( KN)根據(jù)公稱壓力選用型號(hào)為JG23-40的壓力機(jī)。4.3凸、凹模工作部分的尺寸彎曲模工作零件的設(shè)計(jì)

26、主要是確定凸、凹模工作部分的圓角半徑、凹模深度、凸、 凹模間隙、橫向尺寸及公差等，凸、凹模安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與沖裁凸、凹基本相同。 彎曲凸、凹模工作部分的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 4-2所示。圖4-2 彎曲凸、凹模工作部分的結(jié)構(gòu)及尺寸凸模圓角半徑rp當(dāng)彎曲件的相對(duì)半徑r/t <5&且不小于rmin /1 (見表4-3 時(shí)，凸模的圓角半 徑取等于彎曲件的圓角半徑，即rp = r。若r/t <佔(zhàn)/t,則應(yīng)取心 > 仏，將彎曲件先彎 成較大的圓角半徑，然后采用整形工序進(jìn)行整形，使其滿足彎曲件圓角半徑的要求。當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t > 10時(shí)，由于彎曲件圓角半徑的回彈較大，

27、凸模的圓 角半徑應(yīng)根據(jù)回彈值作相應(yīng)的修正(參見1第四章第二節(jié))。根據(jù)彎曲件零件可知，查表 4-3仃可得，rmin /t=0.5,r/t=2/3=0.67<0.58,且不小于rmin/t ,由以上條件可知，凸模的圓角半徑取等于彎曲件的圓角半徑，即rp = r=2mm凹模圓角半徑rd凹模圓角半徑rd的大小對(duì)彎曲變形力、模具壽命、彎曲件質(zhì)量等均有影響。凹模 圓角半徑rd過小時(shí)，坯料拉入凹模的滑動(dòng)阻力增大，易使彎曲件表面擦傷或出現(xiàn)壓痕， 并增大彎曲變形力和影響模具壽命；rd過大時(shí)，又會(huì)影響坯料定位的準(zhǔn)確性。生產(chǎn)中， 凹模圓角半徑rd通常根據(jù)材料厚度選取。t < 2mm寸，rd = （36）

28、 tt=2 4mm寸，rd= （23） tt>4mm時(shí)，rd =2t另外，凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)坯料會(huì)發(fā)生偏移。根據(jù)已知條件，t=3mm所以rd = （23） t=69mm凹模深度I。凹模深度Io過小，則坯料兩端未受壓部分太多，彎曲件回彈大且不平直，影響其 質(zhì)量；凹模深度Io若過大，則浪費(fèi)模具鋼材，且需壓力機(jī)有較大的工作行程。V形件彎曲模：凹模深度Io及底部最小厚度h值可查表4-14但應(yīng)保證凹模開口 寬度La之值不能大于彎曲坯料展開長(zhǎng)度的 0.8倍。U形件彎曲模：對(duì)于彎邊高度不大或要求兩邊平直的U形件，則凹模深度應(yīng)大于彎曲件的高度，可查表4-15 1丄對(duì)于彎邊高度較大，而

29、平直度要求不高的 U形件，可查表 4-16 11根據(jù)設(shè)計(jì)題目可知，彎曲件為U形件，對(duì)于彎邊高度不大或要求兩邊平直的 U形件， 則凹模深度應(yīng)大于彎曲件的高度，采用如圖 4-2所示的凹模形式，查表4-15 1 ，U形件 彎曲凹模h0=5mm凸、凹模間隙彎曲V形件時(shí)，凸、凹模間隙是由調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來控制的，模具設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮。對(duì)于u形類彎曲件，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)當(dāng)確定合適的間隙值。間隙過小，會(huì)使彎 曲件直邊料厚減薄或出現(xiàn)劃痕，同時(shí)還會(huì)降低凹模壽命，增大彎曲力；間隙過大，則回 彈增大，從而降低了彎曲件精度。生產(chǎn)中，u形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按 如下公式確定。彎曲有色金屬時(shí)Z=tmin *

30、Ct彎曲黑色金屬時(shí)Z=tmax Ct式中 Z彎曲凸、凹模的單邊間隙；T彎曲件的材料厚度(基本尺寸)；tmin、tmax 一一彎曲件材料的最小厚度和最大厚度；c間隙系數(shù)，可查表4-17 11根據(jù)已知條件，彎曲件的材料為20,是黑色金屬，最大厚度t=tmax=3mm,查表4-17 11得，c=0.04,故Z=tmaxCt=3+0.04x3=3.12(mm)由上可得，彎曲凸、凹模的單邊間隙 Z=3.12mm4.4.5 U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差確定U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差的原則是：彎曲件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，應(yīng)以 凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上；彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取

31、在凹模上；基準(zhǔn)凸、凹模的尺寸及公差則應(yīng)根據(jù)彎曲件的尺寸、公差、回彈情況以及模 具磨損規(guī)律等因素確定。(1)彎曲件標(biāo)注外形尺寸時(shí)Ld =(Lmax _0.75 ) 0dLp = (Ld -2Z)玄(2)彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)Ld 二(Lmin 0.75 ：) 土Ld 二(Lmin - 2Z) OP式中Ld、Lp彎曲凸、凹模橫向尺寸；Lmax、Lm. 一一彎曲件的橫向厶 彎曲件橫向的尺寸公差；“、-:p彎曲凸、凹模的制造公差，可采用IT7IT9級(jí)精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級(jí)，但要保證；d P2 tmax的值在最大允許間隙范圍以內(nèi)；Z凸、凹模單邊間隙。當(dāng)彎曲件的精度要求較高時(shí)，其凸、凹?？梢?/p>

32、采用配作法加工。根據(jù)設(shè)計(jì)題目所給條件可知，未注公差按IT14級(jí)確定，U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及 公差為60帶o4.4本章小結(jié)本章主要是對(duì)彎曲模具工藝與設(shè)計(jì)方面進(jìn)行計(jì)算。對(duì)彎曲件的設(shè)計(jì)與計(jì)算，確定彎 曲件的彎曲工序，并計(jì)算彎曲力與總彎曲力，為初步選定壓力機(jī)的類型與規(guī)格作好鋪墊， 最后根據(jù)彎曲件形狀與尺寸精度要求，確定凸、凹模刃口尺寸及其公差，進(jìn)而為后面的 凸、凹模設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本章是設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，從總體方面，全方位、全 面地考慮模具的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，提供重要的依據(jù)。5彎曲模主要零部件的設(shè)計(jì)與選用5.1凹模結(jié)構(gòu)尺寸及固定形式凹模結(jié)構(gòu)形式凹模的結(jié)構(gòu)形式較多，按外形可分為標(biāo)準(zhǔn)凹

33、模和板狀凹模；按結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲 拼式；按刃口形式也有平刃和斜刃。根據(jù)彎曲件的形狀及尺寸分析，經(jīng)分析比較，宜鑲 嵌式凹模。凹模輪廓尺寸的確定凹模輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 LX B (長(zhǎng)X寬)及厚度尺寸H。根據(jù)彎曲件形狀較簡(jiǎn)單且呈對(duì)稱形。凹模圓角半徑rd = （23） t=69mn,查模具設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)2 取L x B XH = 95mrX 60mnX 85mm如凹模板圖5-1所示。2AB 仿RdA-A圖5-1凹模凹模材料的選用根據(jù)彎曲件料厚t=3mm生產(chǎn)批量為中批量，形狀也較簡(jiǎn)單，查表8-3“ ，凹模的材料選用T7A工作部分熱處理淬硬5456HRC凹模的固定凹模多采用螺釘和銷釘定位固定

34、，但要保證螺孔間、螺孔與銷孔間及螺孔或銷孔與凹模刃口間的距離不能太近，否則會(huì)影響模具壽命。一般螺孔與銷孔間、螺孔或銷孔與凹模刃口間的距離取大于兩倍孔徑值，其最小許用值可參考表3-27此5.2出件裝置出件裝置類型的選擇出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料，根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，其出件裝置利用彈 頂器將彎曲件從凹模頂出。頂件裝置的設(shè)計(jì)頂件裝置一般是彈性的，其基本零件是頂件塊、頂桿和彈頂器。 頂件塊：頂件塊工作時(shí)與凹?？卓谂浜喜⒆飨鄬?duì)運(yùn)動(dòng)，在模具處于閉合狀態(tài)時(shí)， 其背后應(yīng)有一定空間，以備修模和調(diào)整的需要；模具處于開戶狀態(tài)時(shí)，必須順利復(fù)位， 且工作面應(yīng)調(diào)出凹模平面0.20.5mm以保證可靠頂件；凹模得凸模

35、的配合應(yīng)保證順利 滑動(dòng)，一般與凹模的配合為間隙配合， 頂件塊的外形配合面可按h8制造，與凸模的配合 右呈較松的間隙配合，根據(jù)料厚取適當(dāng)間隙。 頂桿:查模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)2】，取頂桿8 X 75 GB2867.3-81。 彈頂器:彈頂器可做成通用的，其彈性元件可以是彈簧或橡膠。其一般也是配有 的，不用再進(jìn)一步選擇。5.3定位零件的選用定位銷的設(shè)計(jì)根據(jù)沖裁件的形狀，利用沖孔的有得位置設(shè)置定位銷，所以本設(shè)計(jì)用定位銷進(jìn)行定 位：查表3-32 1知,定位銷高度h=5,根據(jù)表8-4 選取材料為45鋼,數(shù)量為1,查標(biāo)準(zhǔn) GB2866.11-81,如圖5-3定位銷所示：圖5-3定位銷定位板的設(shè)計(jì)根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)

36、，主要利用定位銷與定位板保證沖裁件在在凹模內(nèi)定位，定位銷一般設(shè)兩個(gè)，它的外型基本和擋料銷一樣，也可以從標(biāo)準(zhǔn)中選用，本設(shè)計(jì)取用栢的，數(shù)量是兩個(gè)，基本尺寸和擋料銷一樣定位板數(shù)量也為兩個(gè)，其基本尺寸形狀如圖5-4定位板所示：60:rZl1 115.4模柄的選用由壓力機(jī)的型號(hào)JG23-40可查得模柄孔的直徑為50,深度為70,由裝配要求,模柄與 模柄孔配合為H7/m6并用銷釘定位固定。一般模柄直徑應(yīng)與模柄孔直徑相等，模柄長(zhǎng)度 比模柄孔深度小510mm操作方便且裝卸簡(jiǎn)單，根據(jù)模具大小、上模結(jié)構(gòu)、模架類型及 精度等確定模柄的結(jié)構(gòu)類型，因此選用槽形模柄較合理，所以根據(jù)模具設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 手冊(cè)GB2862.2-81取G50X 95,得圖5-5所示：5.5總裝圖圖5-6模具總裝圖1模柄2.上模座 3.銷