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Z型件弯曲设计


HUBEI UNIVERSITY OF EDUCATION

高等教育自学考试
毕业设计(论文)

题目 专业班级 学号 姓名

Z 型件弯曲设计 模具设计与制造 0702 班 017607201439 杨磊 李旭

指导教师姓名、 指导教师姓名、职称

所属助学单位 湖

北第二师范学院继续教育学院

2011 年 2 月 18 日


前言 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 第六部分 第七部分 第八部分 第九部分 第十部分 第十一部分



设计题目……………………………… 2 弯曲工艺分析………………………… 4 主要工艺参数计算…………………… 5

排样与定距设计…………………… 6
弯曲模工作部分尺寸计算…………… 8

冲压设备的选择………………… 模具的总体结构…………………

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主要零部件的设计及选择…………… 11 模具制造装配要点…………………… 16 设计体会……………………………… 17 参考文献……………………………… 18

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第一部分:设计题目
设计模具名称:弯曲模 工件名称:Z 型件 生产批量:大批量 材料:Q235 料厚 1.5 ㎜ 工件简图:如图下所示:

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设计要求: (1)对模具: a) 必须保证操作安全、方便。 b)便于搬运、安装、紧固到冲床上方便、可靠 c)生产批量为大批量生产。 d)冲模零件必须具有良好的工艺性,即制造装配容易、便于管理。 e)保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时,力求成本低、模具寿 命长。 f)保证模具强度前提下,注意外形美观,各部分比例协调。 (2)对图纸: a)总装配图一张。 b)模具零件图(凸、凹模) 。 (3)对说明书: a)计算过程详细、完全。 b)内容条理清楚,按步骤书写。 c)资料数据充分,并表明数据出处。 d)公式的字母含义应标明,有时还应标明公式的出处。 e)说明书用计算机打印出来。

第二部分:弯曲工艺分析
1.对弯曲制件 由零件图可见, 弯曲件外形简单, 该 精度要求不高, 工件厚度 1.5 ㎜。此工件可用一次单工序模弯曲,定位较为容易,且定位精度易 保证。 2.对制件材料 材 料为 碳 素 结构 钢 , 其 抗 剪 强度 为 275-392MPa ,抗 拉 强 度 为 353-500MPa,屈服强度为245MPa,弹性模量为206×103MPa.
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㈡模具的工艺分析: 在压力机滑块一次行程弯曲制成工件。 该模具属于单工序弯曲,操作安全、不易于自动化,包括自动 送料、自动出件、自动叠片,工件和废料均往下漏,因而不易采用高 速压力机生产,冲压精度高,生产效率一般。

第三部分: 第三部分:工艺计算
㈠弯曲工件的毛坯尺寸计算 根据原始数据可得 t =1.5 r =4 所以 r/t =4/1.5 = 2.67 >0.5 所以 根据《冲压工艺及模具设计》P180 公式 3-46 得 L= l1 + l2 + l3 + л(r+kt) = 10+10+32+3.14(4+1.5k) = 66.448 mm 式中 l1 l2 l3 —直边区长度 r—弯曲中心角 k— 中性层内移系数值。取 0.4 《冲压工艺及模具设计》P180 表 3-9 t—弯曲件厚 (二) 、压力中心 如图所示

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x0 = 20

y0 = 8

所以,压力中心坐标 x0 = 20 ,y0 = 8 作为设计模具的参数。 (三) 、弯曲力计算 弯曲力受材料力学性能,零件形状与尺寸,弯曲方式,模具结构形 状与尺寸等多种因素的影响,很难用理论分析方法进行准确计算。因 此,在生产中均采用经验公式估算弯曲力。 F = (0.65~0.8)Bt2δb/rp +t = 0.7×16×1.5×1.5×400/(4+1.5) =1832.73 N

式中:B—弯曲线长度(mm) t—板料厚度(mm) δb—材料抗拉强度(MPa) rp—弯曲凸模圆角半径(mm)

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第四 部分:排样与定距设计
㈠排样图 1. 弯曲件在板料、条料或带料上的布置为排样。排样是否合理, 直接影响到材料的利用率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全, 既排样是设计模具的一个标准。 排样图中只有一个工位, 落料。 分析工件外形, 并为了节约材料, 采用直排, 条料的边缘作为工件的边缘, 完全取搭边成为无废料排样, 进行下料。如图

第五 部分:弯曲模具工作部分尺寸
一、 凸模与凹模的圆角半径 1、 凸模圆角半径 弯曲件的相对弯曲半径 r/t 较小时, 凸模角半径 rp 可取弯曲件 的内弯曲半径 r,但不能小于允许的最小弯曲半径。如果 r/t 值小 于最小相对弯曲半径,应先弯成较大的圆角半径,然后再用整形 工序达到要求的圆角半径。当弯曲件的相对弯曲半径 r/t 较大且

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精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。 r 由于影响 rmin/t 的因素很多, min/t 值的理论计算公式并不实用。 所以在生产中主要参考经验数据来确定 rmin/t 值。由《冲压工艺与 模具设计》表 3-2 可查得:Q235 最小相对弯曲半径 rmin/t=2.5 2、 凹模圆角半径 3、 凹模的圆角半径 rd 不能过小, 以免增加弯曲力, 擦伤工件表面。 否则毛坯会产生偏移 对称压弯时两边凹模圆角半径 rd 应一致, rd 值通常按材料厚度 t 来选取 t=1.5mm < 2mm 时 rd=(3~6)t 取 rd=6 二、 凹模深度 凹模的工件深度将决定板料的进模深度,对于常见的弯曲件,弯 曲时不需全部直边进入凹模内。 只有当直边长度较小且尺寸精度要求 高时,才使直边全部进入凹模内,凹模深度过大,不仅增加模具的消 耗,而且将增加压力机的工作进程,使最大弯曲力提前出现。中小型 弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工, 最大弯曲力提前出 现,对压力机是很不利的。凹模深度过小,可能造成弯曲件直边不平 直,降低其精度。因此,凹模深度要适当。由《冲压工艺与模具设计》 表 3-17 可得 L1=14+4=18 L2=40

三、 弯曲模凸凹模间隙
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弯曲 Z 形时,必须选择适当的凸凹模间隙。间隙过大,会造成 U 形 件两边不半径,上宽下窄,降底工件的尺寸精度, 间隙过小,使弯曲力 增大,直边壁厚变薄,容易擦伤工作表面,加速凹模的磨损,降低凹模 使用寿命,弯曲凸、凹模间隙是指单边间隙。为了能顺利地进行弯曲, 间隙值应梢大于板料的厚度。同时应考虑下列因素的影响,弯曲件宽 度较大时, 受模具制造与装配误差的影响, 将加大间隙的不均匀程度, 因此间隙值应取大些。宽度较小时间隙值可以取小些,硬材料则应取 大些,弯曲件相对弯曲半径 r/t 较小时可以取大些。此外还应考虑弯 曲件尺寸精度和板料厚度偏差的影响 综上所述,对于尺寸精度高要求一般的弯曲件板料为黑色金属 时,单边 Zb 可按下式计算: Zb= tmax +Ct =1.52+0.05×1.5 =1.577 取单边间隙为 1.58mm 式中:tmax——板料最大厚度 C——间隙系数,见表 3-18 T 板厚公称值

四、 凸、凹模工作尺寸 弯曲凸、凹模工作尺寸的计算与工件尺寸的标注形成有关。一般 原则是:当工件标注外形尺寸时,应以凹模为基准件,间隙取在
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凸模上,当工件标注内行尺寸时,应以凸模为基准件,间隙取在 凹模上,并来用配作法制模。

综上所述: Ld=(L-0.75△)8d =(40-0.75×0.1) 00.03 =39.9900 0.03

式中 Ld 凸模宽度基本尺寸 L 工件横向基本尺寸
△工件横向尺寸公差

δd 凸模制造偏差,一般取 IT7~9 级,或取工件公差的 1/3、 ~1/4。

第六部分:冲压设备的选择
因工件是大批量生产,精度要求不高冲裁力较小则选用通用压力 机,通用机身又分开式和闭式两种,开式机身的钢性教弱,适用 中小型冲压加工,而闭式机身适用于大中型冲压加工。选用开式 双柱可倾压力机 JA23—630A 其参数如下: 公称压力 外形尺寸 滑块行程 行程次数 最大闭合高度
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630KN 1335x1112x2120 120mm 70/min 360mm

最大装模高度 连杆调节长度 工作台尺寸 垫板厚度 电动机功率 模柄孔尺寸 机床总重量

220mm 55mm 480×710mm 90mm 2.20KW φ50×70 1780kg

第七部分:模具的总体结构
模具采用中间导柱模架,模具由上模板、凸模固定板及卸料板组 成。 卸料方式才用弹性卸料, 以弹簧为弹性元件。 下模部分由下模座、 凹模板、导料板等组成。 模具结构如下图所示

1.下模板 料凸模

2.凹模

3.导柱

4.导套5.上模板

6.螺钉

7.螺钉

8.落

9.凸缘模柄

10.螺钉 11.凸模固定板

12.垫板

13.圆柱销

14.冲孔凸模 15.橡胶块 16.弹压卸料板 17.定位销 18.导尺

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第八部分

主要零部件的设计及选择

1 凸模的固定方法 凸摸在上模的正确固定应该是既保证凸摸工作可靠和良好的稳 定性,还要使凸摸在更换或修理时,拆装方便。该凸摸的固定方式选 用如下图所示的固定方法。

(用螺钉固定的落料凸模)

2定位板的设计 定位板的侧壁设计成平直的。 定位板的内侧与条料接触, 外侧与凹模 平齐,这样就确定了定位板的宽度。条料的宽度为16mm,凹模的宽度 是72mm。则定位板的宽度为:
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B=16.4mm

定位板厚度由表2—22查得为:5㎜ 导料板的长度为: L=14.0㎜

导料板用螺钉固定在凹模上, 采用45钢制作, 热处理硬度为40~45HRC 该导尺如下图所示:

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3卸料螺钉 该模具选用标准的圆柱头内六角卸料螺钉(GB2867。6-81)材料 为 45 钢热处理 HRC35~40。卸料螺钉的设置形式如下图所示,卸料螺 钉长度按(2-52)计算: L=h3+h4+H0 =30+20+21.5 =71.5㎜ 式中 h3—固定板厚度 h4—垫板厚度 H0—预压后弹性元件的高度

4凸模固定板

凸模固定板的外形尺寸与凹模板相同厚度为凹模板厚度的0.8~ 1倍,则凸模固定板厚度为:

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H1 =H0×﹙0.8~1﹚ =45×﹙0.8~1﹚ =36~45㎜ 取凸模固定板厚度为45㎜,直径按H7加工精度。 5模架的选择 为保证冲出零件的精度和高稳定的质量, 采用模架导向的导向方 式。 模架导向不仅能保证上、 下模的导向精度而且能提高模具的刚性, 延长模具的使用寿命,是冲裁见的质量稳定可靠, 使模具的安装比 较容易。模架的类型选用中间导柱模架。 除简单冲模外, 一般冲模多采用带模架的结构。 模架的种类很多, 要根据模具的精度要求、模具的类别、模具的大小选择合适的模架。 查《实用模具技术手册》选用的模架型号为:GB/T2851.1-1990 其主要参数为: L:210mm B:130mm H:最大300mm、最小180mm H1:30mm H2:30mm 模架如下图所示:

6 模柄的选择

模柄有多种型式,要根据模具的结点选用模柄的形式。模柄的直 径根据所选用压力机的模柄孔径确定。 本模选用模柄跟上模座为一整 体结构形式。如下图所示:

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7、连接螺钉选用内六角螺钉用 45 钢制造并淬火硬度 HRC35~40,定 位销钉采用普通圆柱销。

第九部分:模具制造装配要点
凹模板、导尺均是需要淬硬的零件。凹模加工后,在线切割和淬 硬以前在模架的上模板上进行装配。 在凹模上画出各个形孔和圆孔的 线,并根据计算数据划出压力中心线,使压力中心与下模座的中心线 对正。钻、攻螺孔,将下模座、凹模板、导尺进行装配,校正导尺间 隙后,钻铰销钉孔,将上述三板固定。钻孔并安装、挡料销,安装乘 料板,然后将下模全部拆开,将凹模板和导尺热处理淬硬﹙凹、模钻 穿丝孔﹚后进行线切割加工用平面磨床磨平后重新装配。 固定在上模 板的上模部分,各凹模和凸模、垫片都应淬硬。装配前将凸模淬硬并 完成全部加工。 垫片在装配前不淬火。 装配时将凸模压入凸模固定板, 在垫片上钻孔, 将外形凸模固定在垫片上, 在与卸料板穿在一起。 凸、 凹模间隙为0.18㎜,在凹模型孔中垫0.1㎜的硬纸片,以确定间隙。 将已组装为一体的凸模固定板、凸模、卸料板、垫片一同,并使凸模 插入凸模孔上,将上模板同过导柱、导套与下模板装在一起。透过上 模板钻、攻螺孔,打入销钉,在钻、攻螺孔,使上模板、垫片、凸模 固定板固定。检查无误后,钻、铰销钉孔,打入销钉,再钻、攻螺孔, 安装卸料螺钉,上模全部拆开,将垫片淬硬磨平,安装橡胶板,在次 装配,完成模具装配。 该模具个部分零件参数如下: 上模座 HT200 厚 30 mm 厚 25 ㎜ 厚 15 ㎜ 厚5㎜ 厚 30 ㎜ 长 400 ㎜ 长 400 ㎜ 长 14.5 ㎜ 宽 228 ㎜ 宽 140 ㎜ 宽 228 ㎜ 宽 16.4 ㎜ 凸模固定板 45 号钢 弹压卸料板 45 号钢 导料板 下模座 凹模 45 号钢 HT200 Cr12

长 400 ㎜ 宽 228 ㎜

长 400 ㎜
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热处理 HRC60~64 橡胶厚度 44.5 ㎜ 凸模 Cr12 凸模修磨量为 5 模具闭合高度: H模=183.5mm 直径 30 ㎜ HRC60~64

第十部分:设计体会
本次设计为课程设计,各项要求均比较严格,为了能更加好的完 成设计任务,我从图书馆和网上查阅了大量的冷冲模设计资料。这为 我在后来设计阶段省下了不注宝贵的时间表。除了对知识的查阅,我 还翻出了大学三年来所学的重点专业知识,重新系统的去学习和撑 握,为设计做准备。 尽管做了很好的准备,但在设计过程中却暴露了基础知识不扎 实。对许多专业知识还不能自如的运用,对许多概念上的知识、专业 术语含糊不清,做不到深刻理解。 模具设计中许多问题的解决都是通过从实践所得的数据来确定、 并适当的做出选择,如:冲裁间隙的确定等。 本次设计的工作量相对于课程设计大了很多,特别对图线的要 求。绘图成了快速完成设计的最大障碍,绘图软件主要用 CAD。这 是我们大二所学的知识,因为环境等因素的制约,想提高绘图技巧是 我必须要完成的任务。 这次设计是我们参加工作前的最后一次设计。 完成它就是对我们 三年来所学知识的一次系统应用,为我将来参加实践工作做好铺垫, 是我们对自身所学的一次检验,让我们受益良多。

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第十一部分:参考文献
陈锡栋、靖颖怡主编《冲模设计应用实例》 ——机械工业出版社 张鼎承主编《冲模设计手册》 ——机械工业出版社 陈锡栋、周小玉主编《实用模具技术手册》 ——机械工业出版社 钟毓斌主编《冲压工艺与模具设计》 ——机械工业出版社 冯柄尧主编《模具设计与制造简明手册》 ——上海出版社

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