滚动轴弯曲模设计
滚动轴弯曲模设计,滚动,转动,弯曲,曲折,设计
第 0 页 共 33 页 第 1 章 绪论 模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工 业已摆脱从属地位,发展为独立的行业。日本工业界认为:“模具工业是其它工业的先 行工业,是创造富裕社会的动力”。美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石”。 在德国模具被冠以 “金属加工业中的帝王”之称。 模具作为提高生产率,减少材料和消耗,降低产品成本,提高产品质量和市场占 有率的重要手段,已越来越受到各行业部门的重视。目前世界上模具工业的年产值约 680 亿美元。我国 2004 年模具产值为 530 亿元,模具出口 4.91 亿美元,同时还进口 18.31 亿美元。中国已经成为世界上净出口模具最多的国家。但大型多工位级进模具, 精密冲压模具,大型多型腔精密注塑模,大型汽车覆盖件模具等虽已能生产,但总体 技术水平不高,与国外先进国家相比,仍有很大差距。改革开放以来,随着国民经济 的发展,市场对模具的需求量不断增长。 近年来,模具工业一直以 15%左右的速度发展,模具工业企业的所有制也发生了巨 大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。到 目前为止,中国约有模具生产厂家 2 万家,从业人员有 50 多万人,全年模具产值高达 450 亿元以上。 中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性,东南沿海地区发展快于中西部 地区,南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角州和长江三角地区, 其模具产值占全国的三分之二以上。 而在模具制造领域中占有重要地位的冲压模具生产技术与工业发达国家相比还相 当落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺、模具标准化、模具设计、模具 制造工艺及设备方面与工业发达国家相比还有相当大的差距,导致我国模具在寿命、 效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家相比差距还很大。随着工业产品质 量的不断提高,冲压产品生产正呈现多品种、少批量、复杂、大型、精密、更新换代 速度快等特点,冲压模具正向高效、精密、长寿名、大型化方向发展。为适应市场的 变化,随着计算机技术和制造技术的迅速发展,冲压模具设计与制造技术正由手工设 计、依靠人工经验和常规机械加工技术向计算机辅助设计、数控切削加工、数控电加 工为核心的计算机辅助设计与制造技术转变。近年来许多模具企业加大了用于技术进 第 1 页 共 33 页 步的投资力度,技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD,并陆续开始使用 UG、PRO/ENGINEER 等国际通用软件。以汽车覆盖件模具为代表 的大型冲压模具的制造技术已取得了很大进步,东风汽车公司模具厂、一汽模具中心 等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外,许多研究机构和大专院校开展模具 技术的研究和开发。经过多年的努力,在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步, 在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 未来冲压模具的发展方向:模具技术的发展应该为适应模具产品交货期短、精度 高、质量好、价格低、的要求服务。达到这一要求急需发展的如下几项: (1)全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术条件已基本成熟,各企业加大 CAD/CAE/CAM 技术培训和技 术服务的力度,进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAE/CAM 技术跨地区、跨行业、跨企业,跨院所地在整个行业中推广成为可能,实 现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工,大幅度提高了加工效率,并获得了极高的表面 光洁度。另外,还可以加工高硬度模块,还具有温升低,热变形小等优点。高速铣削 加工技术的发展,对汽车,家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已 向更高的敏捷性,智能化,集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的 诸多功能。大大的缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统,可快速安装在 已有的数控机床及加工中心,实现快速采集,自动生成各种不同数控系统的加工程序, 不同格式 CAD 数据,用于模具制造业的“逆向工程” 。模具扫描系统已在汽车,摩托车。 (4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成技术,这是一种替代传统的用成型电极加 工型腔的新技术,它是用高速旋转的简单的管状电极做三维或二维轮廓加工,因此不 再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使 用这种技术的机床在模具加工中的应用,预计这一技术将得到快速的发展。 第 2 页 共 33 页 (5)提高模具的标准化程度 我国的模具标准化程度在不断提高,估计目前我国模具的标准件使用的覆盖率达 到 30%左右,而国外的达到了 80%左右。 (6)优质材料及先进的表面处理技术 选用优质的钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命显得十分必要。模 具热处理和表面的处理的发展方向是真空热处理。模具表面处理应完善并发展先进的 气相沉积技术、等离子喷涂技术等。 (7)模具研磨抛光将智能化、自动化 模具表面的质量对模具的使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,抛光 研磨智能化、自动化替代现有的手工操作,以提高模具的表面质量。 (8)模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合;并配有随 行的定位夹具,有完整的机具、刀具数据库;完整的数控柔性同步系统;质量监测系 统。 作为一名未来的模具设计者,这次冷冲模具的设计,就是我进行真实模具前的一 次演练,是我自己对三年大学生活所学知识的一次综合应用,使我将三年所学知识连 贯起来,在老师的指导下,进一步认识到自己的不足,近而加以巩固。这次设计使我 对冲压模具有了更深刻的认识,认识到了冲压模具的重要性,让我对自己将要从事的 工作充满了信心。我以后一定会尽自己最大的努力,在模具制造和设计行业作出自己 的贡献,为我国的模具事业的发展贡献自己的力量。 第 2 章 零件工艺性分析 零件简图:如图 2-1 所示; 零件名称:闭角 U 形弯曲件; 材料:Q235; 第 3 页 共 33 页 材料厚度:1mm; 大批量生产 图 2-1 闭角弯曲件 2.1 零件结构工艺性分析 此零件为一个简单的小于 90的 U 形件,也称其为闭角弯曲件,其弯曲圆角半径 r 为 0.6mm,材料选择普通碳素钢 Q235,板厚为 1mm。其工艺性主要包括弯曲件的精度、 圆角半径、板料的纤维方向与弯曲线夹角、弯曲的直边高度、其他工艺性等。 2.1.1 弯曲精度 弯曲件为薄板,短边,取弯曲精度 IT14 级。弯曲件的精度,由于零件图上对这方 面都没有确定,这样的制件可以设精度为 IT14 级,这样精度一般的制造精度都可以满 足要求。 其弯曲件长度的自由公差为0.3;弯曲件的角度的自由公差为 。0326 2.1.2 弯曲圆角半径 根据材料和板厚查的此工件允许的最小圆角半径 其值小于圆角半径mr48.0in 0.6mm,避免了板料外层断裂致使工件报废。 第 4 页 共 33 页 2.1.3 板料的纤维方向与弯曲线夹角 Q235 钢属于轧制板材,在弯曲时各方向的性能是有差别的,纤维的方向就是轧制 的方向,所以弯曲线最好与纤维线垂直,弯曲时不易开裂,此制件符合此工艺性要求。 2.1.4 弯曲的直边高度 一般弯曲件为了避免稳定性不好,要求直立部分高度 H2.5t,很显然此零件符合工 艺性要求。 2.1.5 其他工艺性要求 此弯曲件的形状和尺寸对称,零件的圆角 ,保证了尺寸精度,并且在制件中21r 间设置了定位工艺孔,这样可以防止弯曲时毛坯偏移造成质量不稳定,确保了工艺性 要求。 2.2 零件冲压工艺性分析 从制件图上可以看出,必须先通过落料冲工艺孔,然后再进行弯曲,需要两套模 具,很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸,所以在此主要对弯曲工艺进行分析。 此弯曲件是小于 90的 U 形件,且材料厚度比较小,所以不能采用一般的 U 形弯 曲模,可以采用滚轴式的凹模,使制件一次成形,能够保证工件质量,还能减小回弹。 第 3 章 弯曲回弹的影响 弯曲过程中的回弹现象是一个影响弯曲件精度的重要问题,所以在这里单独来分析 其影响。 影响弯曲回弹的因素比较多,包括材料的力学性能、相对弯曲半径、弯曲中心角 的大小、弯曲方式及弯曲模、工件的形状等。它主要有曲率减小,弯曲中心角两种表现 形式,但当相对弯曲半径小于 5 时,卸载后弯曲件圆角半径变化很小,可以不予考虑,而 仅考虑弯曲中心角的回弹变化。此模具就属于本类型。 在实际生产中,由于材料的力学性能和厚度的波动等,要完全消除弯曲件的回弹是 第 5 页 共 33 页 不可能的,但可以采取一些措施来减小或补偿回弹所产生的误差,以提高弯曲件的精度。 在此设计弯曲模时应该多加注意,由于此材料较软(Q235),其回弹角小于 5,在模具 上作出补偿并采用较小的凸,凹模间隙。加之一套克服回弹的有效方法,滚轴式凹模,凸 模侧壁给以补偿回弹角。这在以下的设计中会具体体现。 第 4 章 工艺方案的确定 根据制件工艺性分析,其冲压零件需要的基本工序有落料冲孔,一次弯曲,其中 弯曲决定了零件的总体形状和尺寸,因此选择合理的弯曲方法十分重要。 方案一:先用一般 U 形弯曲模完成两直角平行的 U 形工序件,再用斜面凹模缩小 上口间距,弯成闭角形件。 , 方案二:采用一次成型的滚动轴式弯曲模,在凹模侧壁安装可转动的转轴,凹模 镶件随着凸模的下行,板料先被弯成两平行的 U 形过渡件,当工件底部接触到转轴凹 模后,转轴凹模就会转动,成形弯曲件。 方案一模具结构简单,但需要两道工序两副模具,生产效率低,并且保证不了精 度。方案二只需要一副模具就可以完成。提高了生产效率,也保证了精度。尽管模具 结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状简单对称,模具制造并不困难。 综合以上分析,采用第二种方案进行弯曲最好。 第 5 章 主要工艺参数计算 此弯曲模设计的工艺参数计算主要包括制件毛坯尺寸计算,弯曲力的计算及弯曲模 工作部分尺寸设计的计算。 5.1 毛坯尺寸计算 弯曲中性层位置的计算 第 6 页 共 33 页 板料弯曲时应变中性层的长度始终是不变化的,故可根据弯曲后应变中性层的长 度来确定弯曲件的毛坯长度。 实际应用中,通常采用以下经验公式确定弯曲毛坯中性层的长度: = r + xt 式中 r-零件的弯曲内侧半径 t-材料厚度 x-中性层位移系数,查表(手册) 。 由 ,查手册得 x=0.26/0.6/1.rt 代入公式计算得 0.62*18 一般将圆角半径较大时(r0.5t)的弯曲称为有圆角半径的弯曲。 此时,不考虑中性层的变化,其展开长度等于弯曲件直线部分的长度和圆弧部分 的长度之和。其计算要点为: 将工件直边长度 L 直累加得 L 直 将工件弯曲变形部分分别以中性层方法计算并累加。 毛坯展开尺寸等于直线部分长度和弯曲部分的总和。 弯弯弯 LL 此弯曲件属于圆角半径 r0.5t 的弯曲件,变薄不严重,按中性层展开的原理,坯 料总长度等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和 12()80ZLlrxt 式中 坯料展开总长度;Z 第 7 页 共 33 页 a弯曲开口角。 代入公式计算得 3.14*202*70.6(3206).6*18ZL =45.4mm 因为有少许偏移,取值为 46mm,宽度尺寸为 10mm,故毛坯尺寸为 。4610m 5.2 弯曲件回弹值的计算 大变形程度(rt5)时的回弹值大变形程度,圆角半径回弹小,不必计算,计算 凸模角度。 (1)因为 a=60 a查表得到a 90的值 b计算回弹角。 90 c.计算凸模中心角。 =58.7t 式中 r弯曲件的圆角半径,mm; t弯曲件材料的厚度,mm; at凸模的圆角部分的中心角,() a弯曲件的中心角,(); 一弯曲件的弯角,() (2)校正弯曲时的回弹值 第 8 页 共 33 页 a. 查表得到a 90的值 b计算回弹角 90 c. 将回弹角进行修正 =0.16*1.3=0.2jK d计算凸模中心角 =59.8tj 式中 校正弯曲时的回弹角;j K修正系数,查表得 0.16。 (4) 工件回弹问题的解决 当工件精度要求不高或校正弯曲时,生产中常采取调整凸凹模间隙的方法解决工 件回弹问题。设计弯曲模结构时,把凹模做成可调式。 5.3 弯曲力的计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的依据。 弯曲力的理论计算可以从塑性弯矩和外力弯矩相等的条件求得。但由于弯曲力受 材料性能,零件形状,弯曲方法,模具结构等多种因素的影响,用理论公式来计算不 但计算复杂,并且也不一定准确。因此在生产中经常采用经验公式计算,作为设计工 艺过程和选择设备的依据。 5.3.1 自由弯曲时的弯曲力 20.7bKBtFr自 式中:F自由弯曲在冲行程结束时的弯曲力; B弯曲件的宽度; T弯曲材料的厚度; R弯曲件的内弯曲半径; 材料的抗拉强度 450MPa;b 第 9 页 共 33 页 K安全系数,一般取 K=1.3。 代入公式计算得 20.7*130*45.62594FN自 5.3.2 校正弯曲时的弯曲力 校正弯曲时,校正力比压弯力大得多,而且两个力先后作用。因此,若采用校正 弯曲时,一般只计算校正力,V 形件和 U 形件均按下式计算: F 校 =Ap 式中 F 校 校正弯曲时的弯曲力 A校正部分垂直投形面积 p单位面积上的校正力。 由制件可知校正为内角弯曲半径部分,其投影面积为 ,单位232*10Am 面积上的校正力查表取 110MPa。 代入公式计算得 320*15.KFN校 5.3.3 压弯时的顶件力和卸料力 对于设有顶件装置的弯曲模,顶件力值 可按自由弯曲力的 3080%选取,即DF0.38DF自 取值为 0.7,代入得 0.7*259.416DFN 5.3.4 弯曲时压力机吨位的确定 自由弯曲时,压力机吨位 F 机为 第 10 页 共 33 页 1.23YFF自压 机 ( ) ( ) 取值为 1.3,代入得 1.3*179.656N压 机 ( 2.4) 对于校正弯曲,由于校正弯曲力比顶件力大的多,故顶件力可以忽略,即 1.23FF校压 机 ( ) 取值为 1.3,代入计算锝 1.3*5248KN压 机 5.3.5 初选压力机 (1)公称压力的选择 选择压力机时,要根据模具结构来确定,当施力行程较大时 (5060) 即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的0P校 5060。校正弯曲时,更要使额定压力有足够的富余,一般压力机的公称压力要 大于校正弯曲力的 152 倍,在本例中取了 1.8 倍,即 公称压力 P0=1.8*45.882.4(kN) 初选压力机的公称压力为 100kN,即 J2310 型压力机。 (2)行程次数 选择用于弯曲的压力机的行程次数主要考虑以下因素 考虑操作方式(进、出料速度的快慢); 弯曲时,金属变形需要过程限制了行程次数增加; 依据上述因素综合分析,J2310 型压力机的行程次数选择了 120 次min。 (3)滑块行程(S) 滑块行程是指滑块的最大运动距离,即曲柄旋转一周,上死点 至下死点的距离。其值为曲柄半径的两倍:S2R 选择用于弯曲的压力机的滑块行程主要考虑以下因素: 要保证毛坯放进和工件取出,应使滑块行程大于工件高度的两倍以上,S=2R 第 11 页 共 33 页 该件为大批量,需要以限制行程来增加行程次数,提高生产效率。 J2310 型压力机的滑块行程为 45mm,大于工件高度的两倍,满足电极板弯曲时 的冲压行程。即 S2HI 452*6.1 (4)闭合高度 压力机的闭合高度是指滑块在下死点时,滑块底面到工作台上平面 之间的距离。 压力机的闭合高度可以通过调整连杆长度来改变其大小,将连杆凋至圾短时, 闭合高度最大,称最大闭合高度。将连杆调至最长时,闭合高度最小,称最小闭合高 度。 J2310 型压力机的最大闭合高度为 180mm,连杆调节量为 35mm,故最小闭合高度 为 145mm。 当压力机工作台面上有垫板时,用压力机的闭合高度减去垫板厚度,就是压力 机的装模高度,没有垫板的压力机,其装模高度与闭合高度相等。 模具的闭合高度是指压力机滑块在下止点位置时,模具上模座上平面至下模座 下平面之间的距离。它与压力机的配合应该遵守下列关系 maxmin5101801407ddHH 如果压力机上不设置垫板,模具闭合高度 H 在 155175mm 之间。加上垫板,模具 闭合高度 H 将减小。 式中 H MAX。压力机的最大闭合高度,mm; HMIN压力机的最小闭合高度,mm; H 模具的闭合高度,mm; Hd压力机垫板厚度,mm。 (5)工作台面尺寸 压力机工作台尺寸应大于下模周界 5070mm。J2310 型压力 第 12 页 共 33 页 机的工作台尺寸(前后 X 左右)为 240mmx370mm。那么,设计时模具的下模座(宽 X 长)不 要超过 240mmx370mm。 (6)模柄孔尺寸 直径 X 深度为 30mmX55mm,那么,设计时模具的模柄尺寸要与模 柄孔尺寸匹配。 5.4 弯曲模工作部分设计的计算 弯曲模工作部分尺寸主要指凹模圆角半径、凸模圆角半径和凹模的深度。U 形件弯 曲模,还有凸、凹模之间的间隙及模具横向及深度尺寸。 5.4.1 凸模圆角半径 Tr 当弯曲件 r10 时,凸模圆角半径 rt为 13tsrrEt 当弯曲件 r 较小时,凸模圆角半径为 minttr但 此工件的弯曲圆角半径较小但不小于工件材料所允许的最小弯曲半径,故凸模圆角 半径 可取弯曲件的内弯曲半径 r0.6mm。I r 5.4.2 凹模圆角半径 Ar 凹模圆角半径不能过小,以免增加弯曲力,擦伤工件表面。此件两边弯曲高度相 同,属于对称弯曲,凹模两边圆角半径 r,应取大小一致。 凹模圆角半径 ra一般按材料厚度 t 来选取。 24tmt:362aartt 该工件厚度 t1mm,故凹模圆角半径 r=5t=5mm。 5.4.3 凹模深度的计算 Ar 第 13 页 共 33 页 凹模深度要适当,凹模深度过小坯料两端未受压部分太多,工件回弹大且不平直, 影响工件质量。若过大,则浪费模具钢材,且需冲压有较大的工作行程。所以根据经 验数字查表得此形弯曲模的凹模深度为 。ml15 5.4.4 凸、凹模间隙的计算 弯曲凸、凹模之间的单边间隙用 C 来表示。 U 形件弯曲 对于钢板 C =(1.051.15)t 对于有色金属板料 C =(l1.1)t 凸、凹模间隙是靠调节压力机的闭合高度来实现的,不必在设计及制造模具时考 虑。 此制件为特殊的 U 形件,材料为一般钢板,可以按照一般 U 形件弯曲标准计算。 弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按按下式计算: +tCKt 式中: C弯曲模凸、凹模单边间隙; 工件材料厚度,其值为 1mm;t 材料厚度的正偏差,其值为 0.025; K间隙系数,查表为 0.05。 代入公式计算 10.25.*17Cm 很显然凸、凹模间隙符合要求。 5.4.5 凸、凹模尺寸的计算 弯曲件宽度尺寸标注在外侧时应以凹模为基准,先确定凹模尺寸。考虑到模具磨 第 14 页 共 33 页 损和工件回弹的影响, 凹模宽度尺寸: 75.0(maxLAA0) 弯曲件宽度尺寸标注在内侧时则应以凸模为基准,先确定凸模尺寸。同理若考虑 模具磨损和工件的回弹影响,凸模宽度尺寸: 25.0(LT0)T 此制件尺寸标注在外侧,如 5-1 图所示: 图 5-1 标注外形的弯曲件 所以选择第一组公式进行计算: 凹模尺寸 75.0(maxLAA0) 凸模尺寸 0)(TZAT 式中: 、 凸凹横向尺寸;L 弯曲件横向的最大极限尺寸;max 弯曲件横向的尺寸公差; 第 15 页 共 33 页 、 凸、凹模的制造公差, 采用 IT8 级, 采用 IT9 级。T T 经查表 ; ;m62.0Tm039.062. 代入上述公式得 0.620.62175*38AL0.390.391852*7TLm 所以根据制件尺寸计算得到凸模尺寸为 ;凹模尺寸为 。0.623185m 0.3927m 第 6 章 模具总体设计 6.1 模具类型的选择 有弯曲工艺分析可知,该制件的成型工艺过程可分为包括下料和弯曲两道工序, 下料工序的模具比较简单,或者也可以根据生产车间的实际情况对已有的剪切模具进 行相应的调整,下料工序的模具问题很容易解决。所以,本设计只对弯曲这道工序进 行设计,该模具的类型为单工序弯曲模。 6.2 定位方式的选择 因为该制件由平板弯曲制造而成,并且为小于 90 的 U 型件。弯成的零件形状完 全对称,压力的中心也在中心处,本方案采用的是单工序弯曲模,坯料的放入采用人 工,所以该制件的定位采用的是两边的定位板和中心处的定位销进行长度定位和沟槽 进行定位,每次加工时只需将剪好的条料放入沟槽中,靠两边的定位板及定位销就可 以保证条料的准确定位。这样的定位比较方便,加工也十分的容易,并且保证了坯料 在弯曲模内的准确定位,避免弯曲过程中坯料的偏移,提高定位精度。 6.3 卸料出件方式的选择 第 16 页 共 33 页 卸料出件包括顶件和出件两种方式的确定。此工件为小于 90 的 U 形件,其结构 形状决定了成型的制件一定是包在凸模上,根据模具的结构形状可知,有摆块包着制 件,上模回程时两摆块利用安装在模座上的弹簧分开,摆块的下面要安装一个顶板, 利用底部的弹簧带动顶板顶出制件。它的出件方式如果设计自动出件装置结构复杂, 制作成本高,不经济。所以对于本套模具设计采用的是手动出件,劳动强度稍大,但 节省了制造成本和模具的平时维修的工时和费用。 6.4 导向方式的选择 模具属于单工序冲模,结构简单,导向精度要求不高,通过凸、凹模就可以保证, 定位靠在压力机上安装时调整来定位。无需设计导柱和导套,所以采用无导向装置。 模具结构草图如 6-1 图所示: 图 6-1 模具结构草图 第 7 章 模具主要零部件的设计 第 17 页 共 33 页 7.1 凸模部分的设计 弯曲模没有固定的结构形式,此工件结构简单,精度要求不高,所以可以设计比 较简单一些,但一定要把回弹角考虑进去凸模成型部分设置为 58.7。根据制件形状可 以将凸模设计为整体式凸模,对凸模上半部分的设计精度要求不严格,其宽度为 31.85mm,高度为 50mm,长度为 10mm。凸模的下半部分比较复杂,根据制件的外形设 计,其具体尺寸已经在前边计算过,即工作部分尺寸为 ,保证倾斜角度是0.623185m 58.7,圆角半径是 0.6mm,并且斜面大于 6mm,设计值为 12 mm。并且在凸模底部设置 4 的定位孔,如 7-1 图所示: 1.758.74 图 7-1 整体式凸模 7.2 凹模部分的设计 凹模设计成滚动轴式的,来减小回弹,为了成形 60 的角,要求滚轴弯曲成型部分 为 58.7 ,左右两件想对称。这种形状的凹模包括成形凹模和滚轴的设计,根据模具结 构的设计和模具的工作过程的要求,可以看出凹模的设计不仅要保持上面的尺寸,还 要保证成形滚轴能在座架上转动,以 4mm 的圆的中心线为中心轴转动,保证零件可 以拔出来,同时成形转轴要转动,在下面还要留出一定的距离,保证制件拔出的时候, 两滚轴不相撞。 具体尺寸及形状如 7-2 图所示: 第 18 页 共 33 页 图 7-2 转轴式凹模 7.3 上模座及模柄的设计 因为此制件要求精度不高,选择了无导柱装置,所以设计模具时为了进一步简化 模具的结构,将模柄与上模座设计成整体形式的,选择标准模架带柄圆形上模座 (带柄圆形上模座用于无导向系统的单工序冲模以支撑和固定凸模等零件) 。根据所选 压力机的参数,得到模柄孔的尺寸为 30mm 深度为 55mm,上模座的厚度为 35mm,总 高度为 83mm。 由于设计时希望凸模直接压入模座内,所以在上模座的底部切割出于凸模上部尺 寸相匹配的孔。其配合要求为 H7/m6。根据凸模上部的尺寸查手册的其孔口为 31.26mm,压 入深度为 9mm。 7.4 下模座的设计 第 19 页 共 33 页 模座的设计要求,除了保证强度以外还应考虑模具在压力机上的安装、顶件装置 的安装等方面的问题,标准弯曲模模架很复杂,并且加工较困难,对此简单模具使用 性不大,所以自行设计了下模座的大小,选择的模座的厚度为 40mm,长为 160mm,宽 为 80mm。并且在模座上打出必须的螺钉和销钉孔。 7.5 其它零部件的选择 其它的次要零件的设计也很重要,它们都为标准件,螺钉按 M1050 GB70-85 选 4 个,另外再选 2 个 M1040 GB70-85 的螺钉。顶件装置采用弹簧弹顶装置, 1016 GB2866.581(这个顶件装置对于这套模具可能不太合适,如果由于过长造成的问题 可以通过改变它的长度或按照这个标准进行加工即可) 。弹簧选 1.61035 GB208980 的。 第 8 章 设备的选定 根据前边弯曲力及压力机吨位的计算,确定选开式可倾压力机 J23-10 模具闭合高度 mH165模 模具外廓尺寸 0 此时 开式可倾压力机,主要力学性能为:KN10 公称压力 1 最大装模高度 m20 行程 45 台面尺寸 37 根据模具闭合高度,弯曲力,外廓尺寸等数据选定此设备是合适的。 J23100 具体的参数如表 1 J23100 压力机参数表 第 20 页 共 33 页 公称压力 100KN 滑块行程 45mm 滑块行程次数 145 次/min 最大装模高度 220mm 最大封闭高度 180mm 封闭高度调节量 35mm 滑块的中心线至 床身的距离 130mm 立柱距离:180mm 连杆调节长度 40mm 垫板尺寸(厚度) 35mm 前后 240mm 前后 130mm 工作台尺寸 左右 370mm 工作台孔尺 寸 左右孔径 200mm170mm 模柄孔尺寸 30mm55mm 最大倾斜角度 35 弯曲模在压力机上的安装 根据弯曲模的闭合高度,下模座的平面尺寸及所选压力机的额定压力,确定要安 装的设备,模具安装时,先安装上模,把上模固定好,根据上模的安装位置,调整下 模与上模的间隙,间隙调整好后,把下模预紧,经冲床空运行无问题,停机后,把下 模紧固好,再进行试模。 第 9 章 模具总装图 由以上设计,可得到如 9-1 图所示的模具总装图。 第 21 页 共 33 页 71234510 689 图 9-1 滚动轴弯曲模 1、模柄 2、销钉 3、凸模 4、滚轴5、成形凹模6、底座7、弹簧套筒螺钉8、拉簧9、 螺钉10、限位螺钉11、顶杆 模具工作过程: 坯料由定位板固定在凹模面上,压力机滑块带着上模下行,凸模下表面先接触毛 坯料,使它先弯曲成两直边平行的 U 形过渡件,当工件底部接触到转轴凹模后,转轴 凹模就会转动,将工件弯曲成形。凸模回升时,依靠拉簧的拉力使滚轴复位,成形件 留在凸模上,用手工将工件纵向取出。进行下一个工件的生产。 第 10 章 工作零件的加工工艺 本副弯曲模,模具零件加工的关键在工作零件,带柄圆形上模座,下模座。其工 作零件主要是凸模、凹模及滚轴。制件本身的要求精度又不高,所以对模具材料的要 求不高,选择一般的冷作模具钢就能够满足加工零件的要求,完成对制件的加工,凸 模和凹模都选用 CrWMn,滚轴选用 T8A。 该套模具根据装配图可以看出采用的是正装的模具,仅有弯曲的这一道工序。另 第 22 页 共 33 页 外本套模具的组成也非常的简单,零件图中没有对零件的各个部分的公差做出明确的 规定,这里取制件的公差等级为 IT14,属于一般精度的加工要求。但是根据凸、凹模 的形状可知,利用一般的加工方法难以完成,凹模的需要采用线切割进行加工,对于 凸模采用电火花加工而成,具体的加工方案见下表机械加工工艺过程卡 1,成形凹模的 加工采用线切割加工而成,具体方案见下表机械加工工艺过程卡 2。 表 2 机械加工工艺过程卡 1 产品型号 零(部)件图号 1 机械加工工艺过程 卡片 产品名称 凸 模 零(部)件名称 共(2)页第(1)页 第 23 页 共 33 页 材料牌号 Cr WM n 毛坯 种类 锻 件 毛坯外 型尺寸 12mm 34m m52 mm 每个毛坯可制件数 1 每台 件数 1 备注 工时工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工 艺 装 备 准终 单件 01 下 料 锯床下料 金工 G711 6 02 锻 造 锻成矩形棒料 金工 03 时 效 对锻件进行时效退火 热处 理 04 车 削 粗车 11mm33mm51mm 的矩形及端面 金工 C061 8 三爪卡盘 05 车 削 精车 10.5mm33mm50.5mm 的 矩形 金工 C061 8 三爪卡盘 06 铣 削 粗铣另一端面 金工 X50 A 专用铣夹具 07 磨 削 磨基准面 金工 M10 40 专用磨夹具 08 电 火 花 加工凸模的工作部分 D712 5 专用电火花加工夹具 09 淬 火 回 火 对凸模的加工的部分进行 热处理 热处 理 10 研 磨 对凸模进行进一步的修整 金工 11 检 验 设计 审核 标准化 会签 第 24 页 共 33 页 日 期 日期 日期 日期 标记 记 数 更改文 件号 签字 日期 标记 处 数 更该 文件 号 表 3 机械加工工艺过程卡 2 产品型号 零(部)件图号 2机械加工工艺过程 卡片 产品名称 凹模 零(部)件名称 共 2 页第 2 页 材料牌号 Cr WM n 毛坯 种类 锻 件 毛坯外 型尺寸 104mm 42m m56 mm 每个毛坯可制件数 1 每台 件数 1 备注 工时工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工 艺 装 备 准终 单件 01 下 料 锯床下料 金工 G711 6 02 锻 造 锻成六方 锻造 03 时 效 对锻件进行时效退火 热处 理 04 粗 铣 粗铣六面 金工 X 50A 专用铣夹具 05 磨 削 粗磨六面成直角 金工 M 1040 专用磨夹具 06 划 线 确定孔位,为下一步加工 打好基准冲眼儿 钳工 07 钻 孔 根据冲眼儿钻孔 金工 ZQ 4015 专用钻夹具 08 精 磨 精磨上下两面,表面粗糟 度值为 Ra0.8 金工 M 1040 专用磨夹具 09 线 切 加工成形凹模的工作部分 CKX -2A 专用线切割夹具 第 25 页 共 33 页 割 10 研 磨 对成形凹模进行进一步的 修整 金工 11 淬 火 回 火 对成形凹模进行热处理 热处 理 12 检 验 设计 日 期 审核 日期 标准化 日期 会签 日期 标记 记 数 更改文 件号 签字 日期 标记 处数 更该 文件 号 弯曲模的作用是使坯料在塑性变形内发生弯曲,使坯料产生永久性变形而获得所 要求的尺寸。 由于模具弯曲工作部分的形状及尺寸精度要求较高,制造时凸、凹模工作表面的 曲线和折线需用事先做好的样板和给样件来控制,样板与样件的加工精度为+0.05mm。 装配时可按照冲裁模的装配方法,借助样件或样板调整间隙。 为了提高之间的表面质量和模具寿命,弯曲模凸、凹模的表面粗慥度要求较低, 一般为 Ra0.4m。 第 11 章 模具的装配、安装及调试 11.1 模具的装配 无导向装置的冲模即敞开式模具装配时没有严格的先后顺序要求。凸凹模之之间 的间隙在压力机上调配时调整,上下模部分完全按照图纸要求装配,然后将上下模与 第 26 页 共 33 页 压力机滑块固定牢,下模部分通过螺钉和压板初步固定在工作台上。通过边试边调整 间隙,直到冲出合格制件为止。此时将下模部分完全固定牢固后,即可正常用于生产。 具体步骤如下所示: 1) 安装上模部分 模柄和上模座是一个整体,所以不需装配。主要是凸模的装配,因为模具设计比 较简单,凸模直接压入上模座中,其配合要求为 H7/m6。装配时先在压力机上将凸模压 入上模座内,检验凸模的垂直度,然后将凸模尾部磨平。 2) 安装下模部分 检查下模各个零件尺寸是否能满足装配技术条件。将下模座放在夹板上加好,再 将固定板、座架放在下模座上,保证凸、凹模的几何中心重合,然后夹紧。 3) 钻铰下模销钉和螺钉孔 在下模座板上划线,确定螺钉孔、销钉孔的位置,将下模部分放在钻床上,根据 具体的要求将螺钉孔、销钉孔加工出来。并用螺钉和销钉将下模部分固定。然后,将 弹簧和顶杆装入下模座和座架内。把成型摆块装入座架中。再将座架放入固定板,用 圆销将成形摆块固定,最后,打入销钉上上螺钉,完成下模的装配。 4) 配装凸、凹模部分 将凸模在压力机的模柄孔中固定,将下模放在压力机的工作台面上,根据凸模的 位置调整下模的位置,将样件放夹在凸模上,压力机下行进行试冲来调整上下模的位 置。然后,放上条料进行试冲。 根据试冲的情况,在对模具进行修整,直到达到要求为止,将冲好的制件连同模 具一起交付使用或入库封存。 11.2 模具的安装 11.2.1 弯曲模的安装要点 压力机的选用要求: 压力机吨位大于冲模的工艺力; 第 27 页 共 33 页 压力机的制动器离合器及操作系统等机构的工作要正常; 压力机要有足够的刚性,强度和精度。 压力机工作台面的选用要求 压力机与模具底面要清理干净,不准有任何污渍和金属费屑。 冲模的紧固要求: 安装冲模的螺栓及螺母和压板应采用专用件; 用压板将下模紧固在工作台面上时,其紧固用的螺栓拧入螺孔中的长度应大于螺 栓直径的 1.52 倍; 压板的压置应使压板的基面平行于压力机的台面,不准偏斜。 凸模进入凹模的深度的要求: 弯曲模采用试冲方法,确定凸模进入凹模的深度。 凸模与凹模的相对位置的要求: 冲模安装后,凸模的中心线应与凹模工作平面垂直; 凸模与凹模的间隙应均匀。 11.2.2弯曲模的安装步骤 此模具是无导向冲模,装配方法相对比较简单,该模具的设计上下模的对正是在 放到压力机上调整模具在压力机的位置,靠压力机的导轨来对正。具体步骤如下: 1)将模具放在压力机平台中心处。 2)将压力机滑块的螺母松开,用手或者撬杠转动飞轮使压力机滑块下降到同模具 上模板接触,并使冲模模柄进行滑块冲。 3)将模柄紧固在滑块上,固定时,应注意使滑块两边的螺栓交错旋紧。 4)在凹模刃口上,垫以相当于凸、凹模单边间隙的硬纸板或钢皮,并使间隙均匀。 5)间隙调整后压紧下模。 第 28 页 共 33 页 6)开动压力机进行试模。 11.3 模具的调试 无导向装置的模具上、下模的位置要用测量间隙或用垫片法来保证。此冲压为对 称的制件,则安装模具时,先将上模紧固在压力机滑块上,下模在工作台上暂不紧固。 然后在凹模洞壁口放置于制件材料等厚的垫片,再使上、下模吻合,就能达到自动对 准,且间隙均匀,待调整好闭合高度后,再把下模紧固,既可试冲。所垫的垫片,最 好垫入试件,这样可便于调整间隙,也避免碰坏凸、凹模。 弯曲模的调整工作比一般的冲裁模复杂的多。弯曲模试冲时常出现的缺陷、产生 原因及调整方法如表 2 所示: 第 29 页 共 33 页 表 4 弯曲模试冲时的缺陷和调整方法 缺陷 产生原因 调整方法 弯曲件地面不平 1.卸料杆分布不均匀 2.压料力不够 1.均匀分布卸料杆或增加卸料杆的个数 弯曲件形状和尺寸不合格 冲压件产生回弹造成之间不合格 1.修改凸模的角度和形状 2.增加凹模的深度 3.减少凸凹模之间的间隙 4.弯曲前坯料退火 5.增加校正力 弯曲件产生裂纹 1.弯曲变形区内应力超过材 料强度极限 2.弯曲区外侧有毛刺 3.弯曲变形过大 4.弯曲线与板料的纤维方向 平行 5.凸模圆角小 1.更换苏醒好的材料或将材料退火 2.减少弯曲变形量后将有毛刺边放在 弯曲内侧 3.分次弯曲,首次弯曲用较大的弯曲 半径 4.更改落料排样,使弯曲线与板料纤 维方向成一定角度 5.加大凸模圆角 弯曲件表面擦伤或壁 厚减薄 1.凸模圆角过大或表面粗慥 2.板料粘附在凹模内 1.加大凸模圆角,降低表面粗燥度 2.凹模表面镀铬或化学处理 第 30 页 共 33 页 3.间隙小,挤压变薄 4.压料装置亚料力过大 3.增加间隙 4.减小压料力 弯曲件出现挠曲度或 扭转 中性层内外变化收缩,弯曲 量不一样 1.对弯曲件进行再校正 2.材料弯曲前退火处理 3.改变设计,将弹性变形设计在于挠 曲度方向相反的方向上 结论 本课程设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的,它是对我 们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习,也是一次理论联系实践的训 练。它在我们的学习中占有重要的地位。 通过这次毕业设计使我再复习老知识的同时学到了许多新知识,对一些原来一知 半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课:如机械制图、 模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解,使我进 一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过 程中要考虑的问题,如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料,保证工件 的经济性,加工工艺的合理性。 在设计的过程中通过冲压手册、模具制造简明手册、模具标准应用手册等队要设 计的问题进行查询,我了解了通过更多的途径去了解我要做的设计,使设计更具合理 性。也使我学会了设计过程中对资料的查询和运用。 通过对滚动轴弯曲模的设计,使我对弯曲模有了深刻的认识,特别是这种带有摆 块的弯曲模具的设计。弯曲模的主要零件的加工一般比较复杂,多采用线切割进行加 工,弯曲回弹的影响因素多,不容易从纯理论的角度精确的计算出来,多需要在试模 后再进行调整。在模具的设计过程中也遇到了一些难以处理的问题,虽然设计中对它 们做出了解决 ,但还是感觉这些方案中还是不能尽如人意,如压力计算时的公式的选 用、凸凹模间隙的计算、卸件机构选用、两滚动轴的确切位置等。 第 31 页 共 33 页 一个多月断断续续的设计与研究,修改再修改,终于可以暂时画上个句号,但由 于缺乏实践经验,对一些零部件的设计以及相关尺寸的计算,压力计的选用等方面还 存在很多疑惑,难免有疏漏之处,恳请老师给予指正。 致谢 感谢各位老师在三年之中的谆谆教诲和在作毕业设计的过程中对我的帮助。使我 在大学三年学到了更多知识,在此衷心对各位老师的辛勤教导表示感谢。对你们在平 时学习和生活中提供的帮助,值此毕业之际表示深深的谢意。 毕业之后,我一定会努力工作,不辜负各位老师对我的深切期望,在这里也说一 声:老师您辛苦了! 祝各位老师,工作顺利,万事如意! 参考文献 1 王秀凤 万良辉主编.冷冲压模具设计与制造.北京航空航天大学出版社 第 32 页 共 33 页 2 吴伯杰主编.冲压工艺与模具.电子工业出版社 3 许发樾主编.模具标准应用手册.机械出版社 4 王孝培主编.实用冲压技术手册.机械出版社 5 陈孝康主编.实用模具技术手册.中国轻工业出版社 6 现代模具设计,制造,调试与维修实用手册 4.金版电子出版社 7 刘建超 张宝忠主编.冲压模具设计与制造.高等教育出版社 8 翟徳梅主编.模具制造技术 9 冲压模具设计编写组主编.冲压模具设计手册.机械工业出版社 10 杨占尧主编.冲压模具图册.高等教育出版社 11 钟毓斌主编.冲压工艺与模具设计.华北航天工业学院出版社
收藏
编号:3353071
类型:共享资源
大小:346.24KB
格式:ZIP
上传时间:2019-12-12
20
积分
- 关 键 词:
-
滚动
转动
弯曲
曲折
设计
- 资源描述:
-
滚动轴弯曲模设计,滚动,转动,弯曲,曲折,设计
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。