塑料闸瓦钢背的弯曲模设计-本科论文

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1、设计任务书设计题目：塑料闸瓦钢背的弯曲模设计设计要求：1 确定合理的冲压工艺方案。2 选择合理的模具结构形式。3 进行必要的工艺计算。4 选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸。5 选择压力机的型号或验算已选的压力机。6 绘制模具的总装图及零件图。设计进度要求：第一周：查阅、收集资料。第二周：工件工艺分析及冲压方案的确定。第三周：模具结构的主要设计及整体设计。第四周：模具其它零部件设计。第五周：画装配图及冲压设备的选择。第六周：校核、修改、提交论文。第七周：论文答辩。指导教师（签名）： 摘 要塑料闸瓦钢背俗称刹车片，用于各种车辆。每辆车上16个。材料为Q235，厚度。我所设计的模具是弯曲模，属

2、于冲压模具的一种，这套模具突出了弯曲模的特点，这里主要探讨的是根据工件批量大的特点，经过改进的一种高效率的模具，即采用能一次成形的转轴式压弯模。该模具的一个特点是凸模部分是组合式的活动凸模，即中间有一块带有双斜面，为固定式，两边各有一块带斜面的活动凸模，这样当模具开启时，活动凸模会自动下降，由于斜面的作用，凸模的宽度就会缩小，工件很容易取下。凹模是转轴式的，左右两件对称。这种形状的凹模也不应该制成整体而应是组合的，且镶有凹模镶块，以便于机械加工。另外镶块部分容易磨损，这样便于更换又节省材料。关健词：闸瓦钢背，活动凸模，弯曲模目 录1 弯曲工艺性分析及方案的确定12 弯曲件的结构工艺性分析32.

3、1 最小弯曲半径的确定33 改进零件的结构设计63.1 采用热处理工艺64 弯曲工艺力的计算74.1 自由弯曲时的弯曲力的计算74.2 校正弯曲时的弯曲力94.3 顶件力或压料力94.4 压力机吨位的确定95 毛坯尺寸及回弹量的计算的计算105.1 毛坯尺寸105.2 确定毛坯的尺寸115.3 回弹量的计算136 弯曲模主要工作零件结构参数的确定156.1 弯曲凸模和凹模的圆角半径156.2 凹模工作部分深度156.3弯曲凸、凹的间隙167 弯曲件弯曲工序的安排188 模具总体设计198.1 模具主要零部件的设计198.2 弯曲设备的选择218.3 绘制模具总图218.4 绘制模具非标准零件图

4、228.5 模具类型的选择228.6定位方式的选择238.7卸料、和出件方式的选择239 模具材料的选用及模具零件加工工艺249.1 模具材料的选用249.2 模具零件的加工工艺2410 模具的装配与调试2510.1 模具的装配2510.2 模具的调试25总结与致谢27参考文献28171 弯曲工艺性分析及方案的确定图1.1 零件图工件名称：塑料闸瓦钢背生产批量：大批生产材 料：板料Q235材料厚度：t=3mm该工件属于燕尾形弯曲设计。此工件大体上只有弯曲、翻边和修边三个工序。材料为Q235钢，具有良好的冲压性能，适合弯曲。由于工件是燕尾形状的，结构相对复杂。因为该工件属于机车刹车制动系统零件，

5、因此它的外形尺寸要求比较严格，其尺寸根基图纸上标注的尺寸为准。为了保证工件的外形尺寸应避免二次弯曲，所以本设计采取转轴式弯曲模，一次加工出所需燕尾形零件。从图纸上的标注来看,该工件厚度为3mm,该工件有两个两种不同尺寸的梅花形孔，但是本工序主要完成燕尾形弯曲工艺，所以在保证它的外形的平直度，以及各种尺寸、精度要求的前提下冲出燕尾形工件所要求的两个不同尺寸梅花形孔。最后对工件整体外形要求进行修正，从而达到工件的图纸所要求的内容。本工件的断面是燕尾形的，确定工艺方案为弯曲-翻遍-修边三个工序。但是本工序主要完成弯曲工艺，达到如图1.1所示燕尾型工件。根据零件图纸要求和冲压工艺的分析：方案一：采用单

6、工序模生产；方案二：采用复合模生产；方案三：采用级进模生产；方案四：采用通用弯曲模生产。表1.1单工序模、复合模、级进模的优缺点比较模具种类比较项目单工序模复合模级进模冲件精度较低高一般生产效率较低较高高生产批量适合大、中、小批量适合大批量适合大批量模具复杂程度较易较复杂复杂模具成本较低较高高模具制作精度较低较高高模具制造周期较快较长长模具外形尺寸较小中等较大冲压设备能力较小中等较大工作条件一般较好好此表选自马正元编冲压工艺与模具设计通用弯曲模：对于小批量生产或试制生产的零件适用，因为生产量小、品种多而且形状尺寸经常改变，所以在大多数情况下不能使用专用模具。如果用手工加工，不仅会影响零件的加工

7、精度，增加劳动强度，而且延长了产品的制造周期，增加了产品的成本。解决这样情况的有效途径是采用通用弯曲模，显然燕尾形闸瓦钢背不适用通用弯曲模的生产特点。这种燕尾型一般分两次弯成，先弯成四个直角边槽型件，然后再侧弯成燕尾型，这就需要两套模具，生产效率低。考虑该工件的批量较大，因此应该尽量设计一种生产效率较高的模具。本方案就是采用了能一次成形的转轴式压弯复合模。2弯曲件的结构工艺性分析弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、精度、材料以及技术要求是否符合弯曲加工的工艺要求。具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲的工艺过程及模具的结构，提高工件的质量。弯曲件的精度受坯料定位、偏移、翘曲和回弹等因素的影响，弯

8、曲的工序数目多，精度也低。一般弯曲件的经济公差等级在IT13级以下，角度公差大于15长度的未注公差尺寸的极限偏差见表1.1。表1.1弯曲件未注尺寸的长度尺寸极限偏差长度尺寸L36618185050120120260260500 材料厚度t20.30.40.60.81.01.5240.40.60.81.21.52.040.81.01.52.02.5如果弯曲件的材料有足够的塑性，屈服比（）小，屈服点与弹性模量的比值（）小，则有利于弯曲件和工件质量的提高。弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则要多次弯曲，增加弯曲工序数；也不易于过大，因为过大时受到回弹的影响，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。

9、一般要求弯曲件的形状对称，弯曲半径左右一致，则弯曲是坯料受力平衡而无滑动。如果不对称，由于摩擦阻力不均匀，坯料在弯曲过程中会产生滑动，造成偏移。在局部弯曲某一段边缘时，为避免弯曲根部撕裂，应减小不弯曲部分的长度，使其退出弯曲线外。如果弯曲件的长度不能减小，应在弯曲部分与不弯曲部分之间切槽或在弯曲前冲出工艺孔。2.1最小弯曲半径的确定弯曲时，弯曲半径愈小，板材外表面变形程度愈大，如果弯曲半径过小，则板材的外表面将超过材料的最大许可变形程度而发生裂纹。因此，弯曲工艺受到最小弯曲半径的限制。所以工件上的弯曲半径无特殊要求时，应尽量取大一些，不要小于最小弯曲半径，最小许可弯曲半径由表1.2。表1.2可

10、弯曲半径材料退火状态冷作硬化状态弯曲线位置（与纤维方向）垂直平行垂直平行08、10、Q2150.1t0.4t0.4t0.8t20、Q2350.2t0.5t0.6t1.2t45、Q2551t2t1t1.7t65Mn、T71t2t2t3t1Cr18Ni91t2t3t4t半硬黄钢 0.1t0.4t0.5t1.2t软黄钢0.4t0.8t纯铜1t2t铝0.5t1t硬铝2t3t3t4t磷青铜1t3t注：1.当弯曲线与纤维方向成一定角度时，可采取垂直和平行纤维方向二者的中间值；2.再冲裁或剪裁后没有退火的毛坯弯曲时，应作为硬化的金属选用；3.弯曲时应使有毛刺的一边处于弯角内测；4.表中t为板料厚度；5.最小

11、弯曲半径与材料性能、材料热处理状态有关；6.当弯曲线与板料纤维方向夹角在0和90之间时，应视角度的大小，取表1.2与平行之间的适宜数值。顺纤维反向的塑性指标高于垂直纤维反向的塑性指标，由燕尾形零件可知。所以最小许可弯曲半径取1.5mm。当弯曲工件的弯曲角小于90时，可将表1.2的数值乘以表1.3的修正系数。表1.3曲半径修正系数弯 曲 角修 正 系 数901.060-901.3-1.145-601.5-1.3由图示燕尾形工件可知，弯曲角为55，所以最小许可弯曲半径为1.5x1.5=2.25mm。3改进零件的结构设计3.1采用热处理工艺Q235是低碳钢，含碳量在0.12% -0.2%之间，它不对

12、含碳量做太大要求，相当于老牌号的A3钢，一般说来是不用热处理的，是一种出厂时就保证机械性能的结构钢，其化学成份与20#钢相近，可以参考20#的热处理工艺，一般说来，可以渗碳淬火后使用。淬火是将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间，随后放进淬火介质中快速冷却得操作过程。目的是为了改变钢的力学性能，提高钢的硬度和耐磨性，增加模具的使用寿命。Q235一般热处理是渗碳淬火加回火，热处理后硬度最大能达到HRC62，但是渗碳后工件变形较大，改善促使可以渗氮处理。若采用渗氮处理，硬度和渗碳差不多，但变形会稍有改善。3.2从模具结构采取措施弯曲模得结构主要取决于弯曲件的形状及弯曲工序的安排。最简单的弯曲模只有

13、一个垂直动作；复杂的弯曲模除了垂直运动外，还有一个乃至多个水平动作。由于这种燕尾形闸瓦钢背一般需要两次弯曲，先弯成四个直角边槽型件，然后再侧弯成燕尾型，这就需要两套模具，生产效率低，不适用大批量生产加工，为了弥补这个缺陷就设计了转动轴弯曲模，改进固定凹模为转动轴形凹模。另外从模具结构上采取的措施也可减小凸模与工件的接触区，使压力集中于角部。4弯曲工艺力的计算4.1自由弯曲时的弯曲力的计算弯曲力是选择压力机和设计模具的重要依据之一。由于弯曲力受材料性能、零件形状、弯曲方法、模具结构等多种因素的影响，很难用理论分析的方法进行准确的计算，所以在生产中常采用经验公式计算。为了选择压力机和设计模具，必须

14、计算弯曲力。影响弯曲力的因素很多，若要进行精确的计算是很复杂的，这里只是进行大略计算，不考虑校平。按公式 式中 弯曲件的宽度（mm）； 弯曲件的厚度（mm）； 弯曲件的内弯曲半径（mm）； 材料的抗拉强度（mm）； 安全系数，一般取k=1.3； 系数，其值见表1.4； 系数，其值见表1.5。表1.4之值伸长率20253035404550100.4160.3790.3370.3020.26502330.20480.4340.3980.3610.3260.2880.2570.22760.4590.4260.3920.3580.3210.2900.25940.5020.4670.4370.4070.

15、3710.3410.31220.5550.5520.5200.5070.4700.4450.41710.6190.6150.6070.6800.5760.5600.5400.50.6900.6880.6480.6800.6780.6730.6620.250.7040.7320.7460.7600.76907640.764表1.5之值10864210.51.200.1300.1510.1810.2450.3880.5700.7651.150.1450.1610.1850.2620.4200.6050.8221.100.1620.1840.2140.2900.4600.6750.8301.080.

16、1700.2000.2300.3000.4900.7100.9601.060.1800.2070.2500.3220.5200.7551.1201.040.1900.2220.2770.3600.5600.8351.1301.020.2080.2500.3530.4100.7600.9901.380注：间隙系数为凸凹模间隙；一般有色金属介于1.0与1.1之间；对于黑色金属介于1.05与1.15之间。一般取1.3。按公式 式中 有表1.4查出为0.65 有表1.5查出为0.8 所以 4.2校正弯曲时的弯曲力如果弯曲件在冲压行程结束时受到模具的校正，则校正力为：式中 校正弯曲力； 校正部分投影面积

17、； 单位校正力其值见表1.6。表1.6 单位校正力值 材料材料厚度1336610铝1520203030404050黄铜203030404060608010、15、20铜3040406060808010025、30铜4050507070100100200所以 =4253134.3顶件力或压料力若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力可近似取自由弯曲力的30%80%，即所以 4.4压力机吨位的确定对于有压料的自由弯曲 对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力或压料力大的多故或可以忽略，即。所以=803646根据弯曲力的大小，初步考虑使用1000压力机压制。8.3绘制模具总图图8.5模具总图8.4绘制模

18、具非标准零件图图8.6凸模图8.7凹模8.5模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合弯曲模冲压，因冲制的板料外形要求时剖面是燕尾形的，而且对其平直度和外形尺寸要求较高，所以采用转轴式活动凹模复合模。8.6定位方式的选择因为该模具使用的是条料，而且条料弯曲后是两侧对称的，所以定位采用定位销定位。定位销定位的作用防止两工件之间的相对移动，使模具相邻两部分准确定位。8.7卸料、和出件方式的选择因为最后一道工序整形结束后工件是在凸模上的，工件由推件板推出，采用带有双斜面的活动凸模卸料。这样当模具闭合时，凸模宽度增大，工件紧贴凸模；当模具开启时，由于斜面的作用，凸模宽度缩小，工件就会很容易的卸下。9模

19、具材料的选用及模具零件加工工艺9.1模具材料的选用凸凹模材质应具有较高硬度、高耐磨性、高淬透性，热处理变形小，形状简单的凸、凹模一般用T10A、CrWMn等，形状复杂的凸、凹模一般用Cr12、Cr12MoV、W18Cr4V等，热处理后的硬度为5862。凸、凹模精度主要根据弯曲件精度决定，一般尺寸精度在IT6IT9，工作表面质量一般要求较高，尤其凹模圆角处（表面粗糙度值为0.80.2）。凸、凹模淬火有时在试模后进行，以便试模后的修模。凸、凹模圆角半径和间隙的大小、分布要均匀。9.2模具零件的加工工艺序号工序名称工序内容1备料2热处理退火3车削按图车削外形4热处理调质5磨端面工作端留单边余量0.3

20、6车削按零件图车削内外形，留单边余量0.3，其余车至尺寸。7热处理按热处理工艺,淬火,回火到5862 。8钳工精修全面达到设计要求9检验10模具的装配与调试10.1模具的装配序号工序工艺说明1凸、凹模预配a) 装配前仔细检查凸模形状及尺寸，是否符合图纸要求尺寸精度；b) 将凸模与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。2凸模装配a) 以凸模镶块定位，将凸模压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固，用连接板固定在凸模座上；3装配上模a) 预装上模，划出与凸、凹模固定板相应螺孔、削孔位置并钻铰螺孔、销孔。用螺钉将垫板、固定板、上模座等连接在一起，但不要拧紧；b) 复查凸、凹模

21、间隙并调整合适后，紧固螺钉；c) 切纸检查，合适后打入销钉。4装配下模a) 在下模座上划中心线，按中心预装凹模；b) 在下模座上，用已加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔、攻丝；c) 将凹模座、凹模转轴、推件板、复原重锤、顶柱、装在一起，并用螺钉固定。5试冲与调整装机试冲并根据试冲结果作相应调整。本模具的装配以固定凸模镶块为基准件。先装上模，再装下模。装配后应保证间隙均匀，并调整间隙、返修。10.2模具的调试模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给与纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中生产出合格的制件为止。拉深模在试

22、冲过程中常见的问题及调整方法见下表。 弯曲模调整方法存在问题产生原因调整方法制件产生回弹弹性变形的存在1) 改变凸模的形状和角度大小2) 增加凹模型槽的深度3) 减小凸、凹模之间的间隙4) 增加校正力或使校正力集中在角部变形区制件底部平面不平1) 压料力不足2) 顶件用顶杆的着力点分布不均匀，将制件底面顶变形1) 增大压料力2) 将顶杆位置分布均匀，顶杆面积不可太小弯曲变形部分有裂纹1) 弯曲半径太小2) 材料的纹向与弯曲线平行3) 毛坯有毛刺的以免向外4) 材料的塑性差1) 加大弯曲半径2) 将板料退火后在弯曲或改变落料排样3) 使毛刺在弯曲的内侧4) 将板料进行退火处理或改变材料制件表有擦

23、伤1) 凹模的内壁和圆角处表面不光，太粗糙2) 板料被粘附在凹模表面1) 将凹模内壁与圆角修光2) 将凹模进行化学热处理，如氮化处理或激光表面强化等制件尺寸不足1) 间隙过小，将材料挤长2) 压料装置的力过大，将材料挤长1) 加大间隙2) 减小压料装置的压力3) 落料尺寸应在弯曲模试冲后去确定总结与致谢我的设计是三年来学习过程中涵盖面最广的一次设计，它不仅体现了我对模具的设计，更重要的是对我三年来所学知识应用到了实践，设计的目的主要是培养我们运用所学理论知识和专业知识来分析和解决模具设计中所出现的一系列问题。通过这次设计，我学会了如何对进行合理分析。同时，在本次设计过程中同时了解了如何编写技术

24、文件，正确使用设计手册。更培养了我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作态度。在此特别感谢我的指导老师和专业老师，本文是在得到和老师的精心指导下完成的。两位张老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。使我不仅学会了全新的思想观念，领会了思考问题的方式，而且掌握了学习研究的方法。在此，向两位张老师致以诚挚的谢意！要感谢的还有我的几位好室友好同学，从毕业设计的选题、方案设计到实际操作、论文的完成，我们共同讨论，一起钻研，击破重重困难，保证了毕业设计的顺利完成！再次衷心感谢同我一起走过大学三年的师长和同学们，并祝福他们学业有成、身体健康、工作顺利、百事可乐。最后感谢评阅老师在百忙之中阅读我的毕业论文，多谢。2008年11月参考文献1马正元、韩啓. 冲压工艺与模具设计. 机械工业出版社, 20002郑可锽、 实用冲压模具设计手册. 宇航出版社, 20033刘建超、张宝忠. 冲压模具设计与制造. 高等教育出版社, 20044杨占尧.、冲压模具图册. 高等教育出版社, 20045陈炎嗣、郭景仪. 冲压模具手册. 北京出版社, 20016王芳主、 冷冲压模具设计指导. 机械工业出版社, 20047姜奎华、 冲压工艺与模具设计. 机械工业出版社, 20058张如华、赵向阳. 冲压工艺与模具设计. 清华大学出版社, 2001