毕业设计毕业论文弯曲成型模设计制造毕业论文.docx
- 文档编号:15690055
- 上传时间:2023-07-06
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:246.86KB
毕业设计毕业论文弯曲成型模设计制造毕业论文.docx
《毕业设计毕业论文弯曲成型模设计制造毕业论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计毕业论文弯曲成型模设计制造毕业论文.docx(26页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
毕业设计毕业论文弯曲成型模设计制造毕业论文
锯钮导套弯曲模的设计制造
)
指导教师:
周文学
一、前言
模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。
在汽车、电机、仪表、电器、通信、家电和轻工艺的要求越来越迫切,精度要求越来越高,结构越来越复杂。
用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。
模具生产技术的高低,已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。
目前国内外模具工业发展很快,其产值已超过机床工业的产值。
美国工业界认为“模具工业是美国的工业基石”,德国产业界则认为它是所有工业的“关键产业”。
我国模具工业作为一个独立的,新型的工业,正处于飞速发展阶段,已成为国民经济的基础工业之一,其发展前景十分广阔。
据预测,未来我国将成为世界制造中心,这更加给模具工业带来前所未有的发展机遇和空间。
但由于我国模具工业起步较晚,底子薄,“九五”期间虽有较快发展,但与发达国家相比差距相当大,许多还需要进口,模具制造高技能人才也供不应求,为加快我国模具工业的发展,基本任务之一就是加快以人才的培养,普及选进的模具设计与制造技术,培养模具专业高级人才。
我在参加模具制造生产实习的过程中,拆装过学校自制的两副弯曲模。
这两副是生产锯钮导套的第一次弯曲和第二次弯曲模,我发现这两副模具虽然能生产出合格的产品,但效率不高。
怎样才能提高生产效率呢?
这次毕业设计我选择了锯钮导套弯曲模设计这个内容,目的就是要解决这个问题。
二、设计任务分析
产品名称:
锯钮导套
生产批量:
大批量
材料:
Q235,料厚2mm。
产品简图:
如图1
这是手用钢锯架的零件之一,主要用于前后锯钮的固定和导向。
产品的使用功能要求零件弯曲后4-φ4孔在同一条轴心线上;8×8方孔尺寸是未注公差,按配套的锯钮尺寸导套方孔应取8
×8
。
由于4-φ4孔是上道工序完成的,本道工序的模具设计重点应保证4-φ4孔的轴对称,方孔的尺寸精度及产品的脱模卸料方便等方面。
我们首先对弯曲件的工艺性进行分析。
弯曲的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、精度、材料等是否符合弯曲工艺的要求,具有良好工艺性的弯曲件能简化弯曲工艺过程,提高弯曲件的精度并有利于模具的设计制造。
弯曲件的工艺性主要包括弯曲件的精度和弯曲件的结构工艺性,还有弯曲件的质量分析三方面。
(一)弯曲件的精度
弯曲件的精度要求应合理。
影响弯曲件的因素很多,如材料厚度公差、材料性质、回弹、偏移等对于精度要求较高的弯曲件,必须减小材料厚度公差,消除回弹,但这在某些情况下在一定的困难,因此,弯曲件的尺寸精度一般在IT13级以下。
查表得:
弯曲件的长度尺寸极限偏差为±0.6(mm)。
(二)弯曲件的结构工艺性
1、弯曲件的弯曲半径不应小于材料的许可最小弯曲半径,否则会产生弯裂。
若工件要求的弯曲半径很小时或要求清角时,可分两次弯曲。
第一次弯曲成较大的半径,第二次再接工件要求的弯曲半径进行弯曲。
2、弯曲件的直边高度
当弯曲成90度角时,为了保证工件的弯曲质量,必须满足弯曲件的直边高度大于2t(t为材料厚度)。
3、弯曲件的孔边距
带孔的材料在弯曲时,如果孔位于弯曲区附近,则弯曲时孔的形状会发生畸变,为了避免这一缺陷的产生,必须使孔位于变形区之外。
孔边到弯曲半径中心的距离(s)为:
t<2mm时,s≥t
t≥2mm时,s≥2t
4、弯曲件的形状与尺寸的对称性
弯曲件的形状与尺寸可能对称、高度也不应相差太大。
对于形状对称的弯曲件,圆角半径应成对相等设置,以保证坯料受力平衡无滑动。
(三)弯曲件的质量分析
1、弯裂
在弯曲过程中,弯曲件的外层受到拉应力。
弯曲半径愈小,拉应力愈大。
当弯曲半径小到一定程度时,弯曲件的外表面将超过材料的最大许可变形程度而出现开裂,形成废品,这种现象称为弯裂。
通常将不致使材料弯曲时发生开裂的最小弯曲半径的极限值称为材料的最小弯曲半径,将最小弯曲半径与板料厚度之比称为最小相对弯曲半径。
不同有材料在弯曲时都有最小弯曲半径,一般情况下,不应使零件的圆角半径等于最小弯曲半径,应尽量取得大些。
2、回弹
金属板料在塑性弯曲时,总是伴随着弹性变形。
当弯曲变形结束、载荷去除后,由于弹性恢复,使制件的弯曲角度和弯曲半径发生变化而与模具的形状不一致,这种现象称为回弹。
模具间隙对回弹值有直接影响。
间隙大,材料处于松动状态,回弹就大;间隙小,材料被挤紧,回弹就小。
3、偏移
弯曲过程中坯料沿长度方向产生移动,使成形后的工件两直边不符合图样要求的现象称为偏移。
防止偏移的措施:
①采用压料装置,使毛坯在压紧的状态下弯曲成型。
②模具设计要合理,制造要准确,间隙调整要对称。
③可利用工件上的孔或设计工艺孔,用定位销插入孔内进行弯曲,使毛坯无法移动。
锯钮导套的弯曲只要在模具设计时根据上述的规律采取适当的措施就可以顺利进行。
三、方案的选定
根据以上分析可以有三个方案可以采用:
一是先U形弯曲,再V形弯曲的单工序法;二是采用复合弯曲,一次完成;三是先弯曲U形,后弯曲V形的连续弯曲。
第一种方案需要两副模具二道工序完成,生产率低;第二种方案可保证工件尺寸精度的要求,生产率也高,但模具结构复杂,成本费用高、维修不方便;第三种方案可保证工件尺寸精度的要求,生产率高,而且模具简单操作方便,故采用第三种方案。
四、模具的详细设计
(一)主要参数的计算
1、工件的展开长度(按图2计算)
确定原则是毛坯长度应等于弯曲后弯曲零件中性层的长度。
中性层的确定:
中性层是确定弯曲件毛坯长度的依据,在变形程度较小时,一般是位于板厚的中间,当变形量增大时塑性变形成分增至很多;则中性层位置内移,使外层拉伸区大于内层压缩区。
板料厚度变薄;毛坯的总长度增大。
相对弯曲半径越小,中性层内移越大,板料变薄越严重。
具体计算公式如下:
P=R+Kt(4-1)
式中:
P=中性层半径(mm);
R=弯曲件内弯半径(mm);
K=中性层系数;
T=板料厚度(mm)。
中性层系数
R/T
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
K
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
R/T
1
1.5
2
2.5
3
4
5
75
K
0.31
0.36
0.37
0.40
0.42
0.44
0.46
0.5
图中零件中各点弯曲半径为1.2mm,板料厚度2mm,R/T=0.6,查表得K=0.26
P=R+kt=1.2+0.26×2=1.72(mm)
圆角区的展开长度A:
A=π(R+kt)α(4-2)
=1.72×0.5π
≈2.7(mm)
工件的展开长度:
L=29.7×2+4×2+8×2+2.7×3
=91.5(mm)
第一道和第二道工序工件的基本尺寸见图3所示。
2、弯曲力计算
弯曲力是指弯曲件在完成预定弯曲时所需要的压力机施加压力。
弯曲力不仅与材料的力学性能、厚度、相对弯曲半径、模具间隙等有关,还与摩擦系数、弯曲角大小、弯曲方式有着直接的影响。
设计制造时很难在理论上精确计算,故一般均为理论基础上经过实际试验获得的经验公式。
弯曲一般分自由弯曲和校正弯曲;按弯曲形状可分V形件、U形件弯曲。
自由弯曲就是冲压行程结束,即可回程的弯曲力所用的压力。
具体公式如下:
V形弯曲件:
F1=0.6KBT2/R+T(4-3)
U形弯曲件:
F1=0.7KBT2/R+T(4-4)
式中:
F1——自由弯曲力(N)
B——弯曲件宽度(mm);
T——板料宽度(mm);
R——弯曲内半径(mm);
B——材料抗拉强度(Mpa);
K——安全系数,一般取K=1.3。
σb为材料的抗拉强度,查表得为400
自由弯曲力:
此工件因为是中间弯曲工序,一般可以按自由弯曲计算,可能会有回弹,不需要校正弯曲力。
V形件:
=(0.6×1.3×20×2×2×400)÷(1.2+2)=7800(N)
U形件:
F=(0.7×1.3×20×2×2×400)÷(1.2+2)=9100(N)
总弯曲力:
F总
3、排样
毛坯长为91.5(mm),宽为20(mm),厚度为2(mm)为了生产效率,此凹模上放置四个工件,工序过程如图4所示:
4、工序压力的计算,压力机的选用
压料力
压料力可近似取自由弯曲力的30%~80%
即:
FQ=(0.3~0.8)F
FQ为压料力,F自由弯曲力。
V形件FQ=0.8×7800=6240(N)
U形件FQ=0.8×9100=7280(N)
确定压力机吨位
F机≥F自+FQ
≥7800+9100+6240+7280
≥30420(N)
30420(N)≈3.104(吨)×4=12.416(吨)×1.3=16.1408T
冲压设备的选用
弯曲加工于成形后期,冲头或多或少发生“靠底挤压”现象,导致冲头负荷突然急剧上升,因此,为了避免机械加工末期速度大幅降低,突然停顿而导致破坏起见,设备上选用上通常都采取放宽方式,而选择标称容量在加工负荷两倍以上的压机或弯床,来施行弯曲加工,这在设备选用时,宜特别留意。
冲压设备的选择主要是根据冲压性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。
冲压生产中常用的设备种类很多,所以选用冲压设备时要考虑冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序;冲压设备的压力和功率是否满足完成工序的需要;冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适应完成工序所用的模具;冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等等。
根据此模具的封闭高度,应选用下列开式可倾工作台压力机。
标称压力:
25吨;
封闭高度调节量:
70(mm);
模柄孔φ50×70。
此压力机的特点:
价格便宜,具有三面敞开的操作空间,操作方便,容易安装机械化上料、取件装置。
但角刚度较差,工作时床身的角度变形会导致冲模间隙分布不均,降低冲模的寿命和冲裁件的质量,因而适宜于精度要求不太高的冲压件生产和中、小型弯曲件。
(二)模具结构的设计
图5
1、下模板;2、凹模垫板;3、凹模;4、凹模顶料弹簧;5、顶料销;6、顶料板;
7、上模退料销;8、第一次弯曲凸模;9、上模退料弹簧;10、凸模固定板;11、上模底板;12、模柄;13、固定销;14、第二次弯曲凸模;15、导柱、导套。
模具结构简图如图5所示:
模具的上模由上模座、凸模(U形凸摸、V形凸摸)和模柄组成,为了防止模柄的转动要按装上防转销,否则将无法进行正常的加工。
下模由下模座、凹摸(U形凹摸、
V形凹摸)组成,且在第一道工序的加工中,凹模要安装档料板、顶料板、推杆及弹簧,挡料板是用来确保坯料在凹模上的正确位置,以便于有效的进行冲压加工,提高工件的加工精度。
顶料板是为了使工件对称,采用顶料措施。
凹模中间的顶料杆和弹簧组成项料装置,以便于压弯后将工件顶出,这样能快速安全的取下工件,有效的提高工作效率。
模具采取适当缩小凸模的尺寸,这样能使模具在加工时,凸模和工件之间留有一定的间隙,工件不会被卡主,有利于取下工件。
模具在工作时,第一步弯曲成U形,第二步弯曲成型,每次冲压生产四个产品。
第一步弯曲成U形:
坯料放在在凹模的槽和挡料板之间,板料被压弯,待第一次弯曲成形后,凸模随模柄回程,脱料通过退料装置实现:
工件在弹簧的作用下,通过顶料杆将其从凹模中顶出模外,这样完成第一次弯曲的加工。
第二步弯曲成型:
把弯曲好的U形件放在第二道工序的凹模处,待弯曲成形后,脱料采用手工的方法进行。
因为凸模和成形零件间留有一定间隙,而且由于回弹的作用,工件不会在凸模上卡紧,所以就可以把零件轻松取下。
(三)模具主要零件的设计
1、凸凹模之间的的间隙
对于V形件,凸模和凹模之间的间隙是靠调节压力机的闭合高度来控制的,不需要在设计和制造模具时考虑。
对于U形件弯曲件,凸模与凹模之间的间隙值对弯曲件的回弹、表面质量和弯曲力均有很大的影响,间隙值过小,需要的弯曲力大,而且会使零件的边部壁厚减薄,同时会降低凹模的使用寿命。
间隙值过大,弯曲件的回弹增加,工件的精度难以保证。
U形件弯曲凸、凹模工作部分尺寸的确定与弯曲件的尺寸标注有关。
一般的原则是:
工件标注外形尺寸时,模具以凹模为基准,间隙取在凸模上。
反之,工件标注内形尺寸时,模具以凸模为基准,间隙取在凹模上。
本例的工件标注为内形尺寸,即模具以凸模为基准,间隙取在凹模上。
U形弯曲凸、凹模单边间隙值:
查表得系数c为0.07
Z=t+△+ct(4-5)
式中:
Z-------弯曲凸模和凹模之间的单边间隙(mm);
t-------材料厚度的基本尺寸(mm);
△-----材料厚度的上偏差(mm);
c-------间隙系数。
已知:
t=2mm;查表得:
△=0.02;c=0.07;
Z=t+△+ct
=2+0.02+0.07×2
=2.16mm。
2、凸模的设计
第一次弯曲凸模的结构如图6所示:
凸模工作部分的计算:
由于工件要求的是上偏差,凸模的尺寸按下列公式计算:
Lp=(L+
)
(4-6)
式中:
Lp--------凸模工作部分尺寸;
L-----工件公称尺寸;
δp----凸、凹模制造公差,采用IT7~IT9级。
Δ----工件公差;
Lp=(16.7+
)
=16.77
第二次弯曲凸模的结构如图7所示
图7
凸模的工作部分Lp是根据产品的尺寸要求确定的,即
Lp=(L+
)
=(8+
)
=8.075
图8
2、凸模的固定形式见图8所示。
2、凹模的设计
其计算公式按4-7所示。
凹模工作部分的计算:
Ld=(Lp+2Z)
(4-7)
式中:
Ld--------凹模工作部分尺寸;
Lp--------凸模工作部分尺寸;
Z--------弯曲凸模和凹模之间的单边间隙(mm);
----凹模制造公差,采用IT7~IT9级;
Ld=(16.77+2×2.16)
=21.09
图9
凹模圆角半径:
凹模圆角半径的大小对弯曲力和工件质量均有影响。
凹模的圆角半径过小,弯曲时坯进入凹模的阻力增大,工件表面容易产生擦伤甚至出现压痕。
凹模的圆角半径过大,坯料难以准确定位。
为了防止弯曲时毛坯产生偏移,凹模两边的圆角半径应一致。
对于V形件的弯曲凹模,其底部可开退刀槽或取圆角的半径r凹=(0.6~0.8)(r凹+t)(4-8)
凹模工件部分的深度:
凹模工件部分的深度要适当。
若深度过小,则工件两端的自由部分较长,弯曲零件回弹大,不平直。
若深度过小,则浪费模具材料,而且压力机需要较大的行程。
本模具的凹模深度是工件弯曲的深度加上退料板的厚度:
H=10+6=16mm,凹模的结构如图10所示。
凸模高度h的确定:
图10
h1为工件高度41.5mm,h2为凸模固定板的厚度20mm
U形凸模的高度:
H=11.42mm+33.85mm+25mm=70.27mm
V形凸模的高度:
h=h1+h2+5mm=41.5mm+20mm+5mm=66.5mm
(四)模具标准件零件的选择
此模具的标准件零件为模架、内六角螺钉、圆柱销及弹簧,按国家标准选用:
后侧导柱模架GB2851.3-81
压入式模柄GB2862.1-81
上模座GB2855.5-81
下模座GB2855.6-81
导柱GB2861.1-81
导套GB2861.6-81
弹簧GB2861.11-81
内六角螺钉GBT70.1-2000
圆柱销GBT119.2-2000
(五)零件材料的选择
此模具的模架、内六角螺钉、圆柱销及弹簧,按国家标准选用:
零件材料明细表如表三所示:
表三
序号
名称
代号
材料
1
后侧导柱模架
GB2851.3-81
2
压入式模柄
GB2862.1-81
3
上模座
GB2855.5-81
4
下模座
GB2855.6-81
5
导柱
GB2861.1-81
6
导套
GB2861.6-81
7
弹簧
GB2861.11-81
8
内六角螺钉
GBT70.1-2000
9
圆柱销
GBT119.2-2000
10
凸模
Cr12
11
凹模
Cr12
12
凸模固定板
45钢
13
顶料板
45钢
14
挡料板
45钢
15
推杆
45钢
五、模具主要零件的制造及装配
(一)凸模的制造见(表一)
表一
凸模的制造工艺
序号
工序名称
工序内容
1
备料
2
锻造
锻成35mm×90mm×75mm的矩形毛坯
3
热处理
退火
4
铣(或刨)
铣(或刨)六面至厚度70mm
5
平磨
磨削上、下两面,留单面余量0.2mm并磨出相邻两侧面,保证各面相互垂直
6
热处理
淬火、回火至HRC58~62
7
平磨
磨削上、下两面至尺寸并磨出相邻两侧面
8
线切割
加工出凸模外形并留单面研磨余量0.05mm
9
钳加工
1、研光线切割加工面
2、检验
这副模具的主要零件都比较简单,我们采用电火花线切割加工。
由于电极丝在切割过程中,不与工件接触,进行连续运动,因此,其单位长度上的损耗小,所以切割面积不大的工件时,因电极损耗引起的加工误差则很小,甚至可忽略。
而且电火花线切割的自动化程度高,成形加工周期短,成本低等。
V形凸模电火花线切割加工的程序根据图10编制:
图11
AbBB69000B69000GyL4
BcB3000B2650B3000GxL3
cdB6420B5000B6240GxL4
deB6240B5000B6240GxL1
efB3000B2650B3000GxL2
fgBB64000B64000GyL1
gaB5000BB5000GxL3
aABB6000B6000GyL1
(2)U形凸模电火花线切割加工的程序根据图11编制:
AbBB60000B60000GyL4
bcB7070B7070B7070GxL4
cdBB4000B4000GyL4
deB20000BB20000GxL4
efBB4000B4000GyL1
fgB7070B7070B7070GxL1
图12
ghBB55000B55000GyL2
haB30000BB30000GyL3
aAB6000B6000B6000GyL1
表二
(二)凹模的制造工艺见表二
序号
工序名称
工序内容
1
备料
2
锻造
锻造165mm×90mm×45mm的矩形毛坯
3
热处理
退火
4
铣(或刨)
铣(或刨)六面,留单面磨削余量0.5mm
5
平磨
磨削上、下两面及相邻两侧面,留单面磨削余量0.3mm
6
钳加工
1、按图样划线
2、钻4-M7.9的螺孔
3、钻2-ф11.9mm的孔
4、铰2-ф12的销孔
5、攻4-M8的螺纹孔
6、按图样在a、g钻穿丝孔
7
热处理
淬火、回火至HRC60~64
8
平磨
磨削上、下两面及相邻两侧面至尺寸
9
线切割
割出凹模型孔并留单面研磨余量0.05mm
10
钳加工
1、研光线切割加工面
2、检验
凹模圆角半径:
凹模圆角半径的大小对弯曲力和工件质量均有影响。
凹模的圆角半径过小,弯曲时坯进入凹模的阻力增大,工件表面容易产生擦伤甚至出现压痕。
凹模的圆角半径过大,坯料难以准确定位。
为了防止弯曲时毛坯产生偏移,凹模两边的圆角半径应一致。
本模具的凹模圆角半径取与工件相适应的角度度数值。
对于V形件的弯曲凹模,其底可开退刀槽。
电火花线切割加工的程序根据图12编制:
图13
AB165000BB165000GxL1
bcBB400000B400000GyL2
cdB5000BB5000GxL3
deBB2000B2000GxL4
efB35000BB35000GxL3
fgB4240B4240B4240GxL3
ghBB17000B17000GyL4
hiB24000BB24000GxL3
ijBB17000B17000GyL2
jkB4240B4240B4240GxL2
klB35000BB35000GxL3
lmBB2000B2000GyL2
mnB5000BB5000GxL3
noB7070B7070B7070GxL3
opBB4000B4000GyL4
pqB3000BB3000GxL3
qrB5656B5656B5656GxL3
rsBB4000B4000GyL4
stB3000BB3000GxL3
tuBB4000B4000GyL2
uvB5656B5656B5656GxL2
vwB3000B3000B3000GxL3
wxBB4000B4000GxL2
xyB7070B7070B7070GxL2
yzB21000BB21000GxL2
zaBB40000B40000GyL4
aAB6000BB6000GxL2
(三)凸模固定板
图14
凸模固定板用于将两个凸模固定在上模座上,线切割加工的程序按图13编制。
凸模固定板电火花线切割加工的程序:
先打钼丝孔:
a.g
abB25000BB5000GxL1
bcBB4000B4000GyL2
cdB5000BB5000GxL3
deBB8000B8000GyL4
efB5000BB5000GxL1
fbBB25000B25000GyL2
baB25000BB25000GxL3
先暂停,拆掉钼丝,开始:
agB67500BB67500GxL1
再暂停,穿回钼丝,开始:
ghB15000BB15000GxL1
hiBB40000B40000GyL2
ijB30000BB30000GxL3
jkBB80000B80000GyL4
klB30000BB30000GxL1
lhBB40000B40000GxL1
hgB15000BB15000GxL3
割外形:
ACB165000BB165000GxL1
CDBB100000B100000GyL2
DEB160000BB160000GxL3
EBBB100000B100000Gy
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 毕业论文 弯曲 成型 设计 制造