Z型件彎曲模具設(shè)計【說明書+CAD】

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[9] 模具實用技術(shù)編委會《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》 機械工業(yè)出版社2000年9月第一版 [10]史鐵梁《模具設(shè)計指導(dǎo)》機械工業(yè)出版社 [11] 陳劍鶴 《 模具設(shè)計基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版社 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見和對畢業(yè)設(shè)計結(jié)果的預(yù)測）： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 系部意見： 系主任： 年 月 日 注：開題報告作為畢業(yè)設(shè)計答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應(yīng)在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫，經(jīng)導(dǎo)師簽署意見及系部審核后生效。 KC023-1 08 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）情況登記表 二級學(xué)院（直屬學(xué)部） 常州工學(xué)院 專 業(yè) 機械制造設(shè)計及自動化 班 級 06機電221 學(xué) 號 姓 名 顧泉泉 年 月 日  題 目 設(shè)計（論文）時間 年 月 日 —— 年 月 日 指導(dǎo)教師綜合評價意見及建議評定成績 評 定 成 績 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文）評 閱 意 見 評閱意見 評 定 成 績 評閱教師簽名 年 月 日 答 錄 答 辯 情 況 記 錄 記錄人簽名 答辯成績 答辯小組負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 二 級 學(xué) 院（ 直 屬 學(xué) 部 ） 答 辯 委 員 會 意 見 綜 合 評 定 成 績 答辯委員會負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 獲 獎 情 況 備注 注：填寫時可附頁。 常州工學(xué)院機電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計用紙 摘 要 本次設(shè)計的內(nèi)容Z型彎曲模。 Z型彎曲模具設(shè)計制造V形支架的詳細(xì)過程及最優(yōu)加工方案,該套模具由比較普遍的模具。根據(jù)對形狀、尺寸、材料、公差精度等級等彎曲工藝的分析確定了彎曲工藝方案，通過對生產(chǎn)批量等問題的研究得到經(jīng)濟可行的設(shè)計方案。因此，本文設(shè)計的模具完全可以彎曲出合格零件，并符合經(jīng)濟性特點。 關(guān)鍵詞 生產(chǎn)率 模具壽命 精度高，質(zhì)量，利用率 目 錄 引言………………………………………………………………………4 第一章 彎曲工藝與彎曲模具設(shè)計………………………………………7 1.1彎曲凸、凹模圓角半徑與凹模深度…………………………………7 1.2 彎曲卸載后彎曲件的回彈……………………………………………7 1.2.1 回彈現(xiàn)象……………………………………………………………7 1.2.2 影響回彈的主要因素………………………………………………8 1.3 彎曲成形工藝設(shè)計……………………………………………………8 1.3.1減少回彈量的措施…………………………………………………9 1.3.2 彎曲力的計算………………………………………………………9 1.4彎曲模具設(shè)計…………………………………………………………10 1.4.1 彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題……………………………………10 1.4.2 彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計………………………………………11 第二章 彎曲變形過程及變形特點………………………………………13 2.1彎曲變形過程…………………………………………………………13 2.2板料彎曲的塑性變形特點彎曲的塑性變形特點……………………………………………………………………………13 2.3彎曲時變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)……………………………………13 第三章 設(shè)計的參數(shù)和計算……………………………………………15 3.1 彎曲?！?5 3.2 模具總體設(shè)計………………………………………………………17 3.3 模具主要零部件設(shè)計………………………………………………17 3.4 選定設(shè)備……………………………………………………………18 3.5 繪制模具總圖………………………………………………………18 3.6 卸料橡膠的設(shè)計計算………………………………………………20 結(jié)論…………………………………………………………………………20 致謝…………………………………………………………………………21 參考文獻……………………………………………………………………22 裝 訂 線 引 言 一、彎曲工藝概述 彎曲是將板料、型材、管材、或棒料等按設(shè)計要求彎成一定的角度和一定的曲率，形成所需形狀零件的沖壓工序。它屬于成形工序，是沖壓基本工序之一，在沖壓零件生產(chǎn)中應(yīng)用較普遍。 彎曲工藝是靠模具與彎曲設(shè)備完成加工的過程，一般的彎曲加工，每分鐘一臺彎曲設(shè)備可生產(chǎn)零件的數(shù)目是幾到幾十件。所以它的生產(chǎn)率高，操作簡便，便于實現(xiàn)機械化與自動化。彎曲產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)機械加工即可使用。 因此，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 裝 訂 線 二、彎曲模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項 因????? 素 注??????? 意??????? 事??????? 項 模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度 ? 模具結(jié)構(gòu)是否與沖件批量相適應(yīng) 模???? 架 ? 對稱模具的模架要明顯不對稱，以防止上、下模裝錯位置 對稱彎曲件 ? 對稱彎曲件的凸模圓角和凹模圓角應(yīng)分別作成兩側(cè)相等 ? 小型的一側(cè)彎曲件，有時可用同時彎兩件變成對稱彎曲，以防止沖件滑動，沖件在彎后切開 毛 坯 位 置 ? 落料斷面帶毛刺的一側(cè)，應(yīng)位于彎曲內(nèi)側(cè) 彎曲件卸下 ? U形彎曲件校正力大時，也會貼住凸模，需要卸料裝置 校正彎曲 ? 校正力集中在彎曲件圓角處，效果更好，為此對于帶頂板的U形彎曲模，其凹模內(nèi)側(cè)近底部處應(yīng)做出圓弧，圓弧尺寸與彎曲件相適應(yīng) 安全操作 ? 放入和取出工件，必須方便、安全 便于修模 ? 彈性材料的回彈只能通過試模得到準(zhǔn)確數(shù)值，因而模具結(jié)構(gòu)要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改 提高彎曲件的精度 ? 提高彎曲件精度的工藝措施有減少回彈、防止裂紋以及克服彎曲件偏移 三、彎曲常用材料 如果彎曲件的材料具有足夠的塑性，屈強比小，屈服點與彈性模量的比值小，則有利于彎曲成形和工件質(zhì)量的提高。如軟鋼、黃銅和鋁等材料的彎曲成形性能好。而脆較大的材料，如磷青銅、鈸青銅、彈簧等，則最小相對彎曲半徑大，回彈大，不利于成形。 四、注射模概述 三通管塑件是一個結(jié)構(gòu)簡單表面粗糙度要求不高的塑件。所選材料為ABS，ABS是非結(jié)晶聚合物，不透明、無毒、無味及微黃的墊塑性樹脂。可燃燒，但燃燒緩慢且有特殊刺激味，密度1.02——1.20g/ cm3。ABS具有三種成分的綜合性能丙烯晴使ABS具有一定的強度、硬度、耐化學(xué)性、耐油性級耐熱性。丁二烯使ABS具有彈性，良好的沖擊強度和耐寒性。苯乙烯可使ABS具有優(yōu)良的介電性能、光澤和良好的成型加工性能。因此，ABS是一種具有堅韌、質(zhì)硬和剛性的工程塑料。通過控制三種成分的比例可以改變ABS的性能。ABS具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性，堅固、堅韌、堅硬，是重要的工程塑料，用途廣泛。 五、注射模設(shè)計原則 1、分型面的選擇 2、澆注系統(tǒng)的形式包括： ①主澆道設(shè)計原則 ②分澆道設(shè)計原則 ③澆口位置的選擇 ④澆口的設(shè)計原則 3、側(cè)向抽芯機構(gòu) 4、脫模機 5、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 第一章 彎曲工藝裝 訂 線 與彎曲模具設(shè)計 彎曲工藝 彎曲工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料彎曲。彎曲不僅可以加工金屬板料，而且可以加工非金屬板料。彎曲加工時，金屬板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。 1.1彎曲凸、凹模圓角半徑與凹模 ? 1.凸模圓角半徑? 一般情況下，凸模圓角半徑取等于或略小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑R，對于工件圓角半徑較大（R/t＞10），而且精度較高時，則應(yīng)進行回彈計算。 ? 2.凹模進口圓角半徑? 當(dāng)凹模進口圓角半徑過小時，彎矩的力臂減小，坯料沿凹模圓角滑進時的阻力增大，從而增加彎曲力，并使毛坯表面擦傷。在生產(chǎn)中，可按材料厚度，決定凹模圓角半徑（表1-1）。 表1-1 凹模進口圓角半徑RA??? （mm） 材 料 厚 度 t RA ≤2 （3～6）t ＞2～4 （2～3）t ＞4 2t ? 3.凹模深度? 凹模深度過小，毛坯兩邊自由部分太多，彎曲件回彈大，不平直。但凹模深度增大，消耗模具鋼材多，且需要壓力機有較大的工作行程。 1.2 彎曲卸載后彎曲件的回彈 1.2.1 回彈現(xiàn)象 ??? 常溫下的塑性彎曲和其它塑性變形一樣，在外力作用下產(chǎn)生的總變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。當(dāng)彎曲結(jié)束外力去除后，塑性變形留存下來，而彈性變形則完全消失，彎曲變形區(qū)外側(cè)因彈性恢復(fù)而縮短，內(nèi)側(cè)因彈性恢復(fù)而伸長，產(chǎn)生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應(yīng)尺寸不一致的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為彎曲回彈（簡稱回彈）。 1.2.2 影響回彈的主要因素 一 ． 材料的力學(xué)性能 ??? 材料的屈服點σS愈高，彈性模量 E 愈小，彎曲變形的回彈也愈大。因為材料的屈服點σS愈高，材料在一定的變形程度下，其變形區(qū)斷面內(nèi)的應(yīng)力也愈大，因而引起更大的彈性變形，所以回彈值也大。而彈性模量 E 愈大，則抵抗彈性變形的能力愈強，所以回彈值愈小 。 二 ． 相對彎曲半徑 r / t ??? 相對彎曲半徑 r / t 愈小，則回彈值愈小 。因為相對彎曲半徑 r / t 愈小，變形程度愈大，變形區(qū)總的切向變形程度增大，塑性變形在總變形中占的比例增大，而相應(yīng)彈性變形的比例則減少，從而回彈值減少 。反之，相對彎曲半徑 r / t 愈大，則回彈值愈大 。這就是曲率半徑很大的工件不易彎曲成形的原因。 三 ． 彎曲中心角α ? 彎曲中心角α愈大，表示變形區(qū)的長度愈大，回彈累積值愈大，故回彈角愈大，但對曲率半徑的回彈沒有影響。 四 ． 模具間隙 ??? 彎曲模具的間隙愈大，回彈也愈大。所以板料厚度允差愈大， 回彈值愈不穩(wěn)定 。 五 ． 彎曲件形狀 ?? U 形件的 回彈由于兩邊互受牽制而小于 V 形件 。形狀復(fù)雜的彎曲件一次彎成時，由于各部分相互牽制以及彎曲件表面與模具表面之間的摩擦影響，改變了彎曲件各部分的應(yīng)力狀態(tài)（一般可以增大彎曲變形區(qū)的拉應(yīng)力），使回彈困難，因而回彈角減小。 六 ． 彎曲方式 ??? 彎曲力的大小不同使得 回彈值亦有所不同 。校正彎曲時，校正力愈大，回彈愈小，因為校正彎曲時校正力 比自由 彎曲時的彎曲力大得多，使變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)與自由彎曲時有所不同。極大的校正彎曲力迫使變形區(qū)內(nèi)側(cè)產(chǎn)生了切向拉應(yīng)變，與外側(cè)切向應(yīng)變相同，因此內(nèi)外側(cè)纖維都被拉長。 卸載后，變形區(qū)內(nèi)外側(cè)都因 彈性恢復(fù)而縮短，內(nèi)側(cè)回彈方向與外側(cè)相反，內(nèi)外兩側(cè)的回彈趨勢相互抵消，產(chǎn)生了減小回彈的效果。例如V形件校正彎曲時，相對彎曲半徑r / t < 0.2 ～0.3，則角度回彈量Δα可能為零或負(fù)值。 1.3 彎曲成形工藝設(shè)計 圓角半徑 r < 0.5 t 的彎曲件 這類彎曲件的毛坯展開長度一般根據(jù)彎曲前后體積相等的原則，考慮到彎曲圓角變形區(qū)以及相鄰直邊部分的變薄等因素，采用經(jīng)過修正的公式進行計算。 1.3.1減少回彈量的措施 彎曲加工必須要發(fā)生回彈現(xiàn)象。要完全消除回彈是極其困難的，但可以從模具設(shè)計和產(chǎn)品設(shè)計等方面來減少甚至消除回彈。 模具設(shè)計中可采取補償法和校正法 補償法 預(yù)先計算或試驗出工件彎曲后的回彈量，在設(shè)計模具時，使工件的變形超過原設(shè)計的變形，是沖壓工件回彈后得到所需的形狀。在設(shè)計凸模或凹模時可根據(jù)已確定的回彈角減少模具的角度做出補償（見圖 ）對于（見圖 ）所示的情況可采取兩種措施：可是凸模向內(nèi)側(cè)傾斜，形成角 ；或使凸模、凹模單邊間隙小于材料厚度，凸模將板料壓入凹模后，利用板料外側(cè)與凹模的摩擦力使板料的兩側(cè)都向內(nèi)貼緊凸模，從而實現(xiàn)回彈的補償。 對于r/t<5的彎曲件，可參考以上各數(shù)值用補償法來設(shè)計彎曲凸、凹模的角度，對于r/t>10的彎件，由于彎曲半徑比較大，回彈量大。彎曲件的圓角半徑和彎曲角均有較大的變化，彎曲凸模的圓角半徑 r凸和彎曲角α凸，可按如下公式計算， 即 1 r凸=----------------- 1/r+3σs/Et a凸=180°－r/ r凸(180°－α凸) r凸 ——凸模的圓角半徑，mm r ——彎曲件的內(nèi)圓角半徑，mm α凸 ——凸模的彎曲角度，（°） α ——彎曲件的彎曲角度，（°） σs ——彎曲件材料的屈服極限，MPa E ——彎曲件材料的彈性模量，MPa t ——彎曲件材料的厚度，mm 對于一般材料如Q215、Q235、10、20鋼，當(dāng)角度回彈量小于5°，且工件材料厚度公差較小時，可將凸模側(cè)面加工成斜面，其角α≥2°，而凹模與凸模之間的間隙值取最小料厚，以此來減少回彈量。 1.3.2 彎曲力的計算 ??? 為了選擇彎曲時所需用的壓力機和進行模具設(shè)計，需要計算確定彎曲力。影響彎曲力的因素很多，如材料的性能、工件形狀尺寸、板料厚度、彎曲方式、模具結(jié)構(gòu)等等此外，模具間隙和模具工作表面質(zhì)量也會影響彎曲力的大小。 因此，理論分析的方法很難精確計算。在生產(chǎn)實際中，通常根據(jù)板料的機械性能以及厚度、寬度，按照經(jīng)驗公式進行計算。 自由彎曲時的彎曲力 ： V形彎曲件： 式中：FV自— 沖壓行程結(jié)束時，不經(jīng)受校正時的自由彎曲力(N)； B — 彎曲件的寬度（ mm ）； t— 彎曲件的厚度（ mm ）； r — 內(nèi)圓彎曲半徑（等于 凸 模圓角半徑）（ mm ）； — 彎曲材料的抗拉強度（ MPa ）； K— 安全系數(shù)，一般取 1.3 。 ???從公式中可以看出，對于自由彎曲，彎曲力隨著 材料的抗拉強度的增加而增大，而且彎曲力和材料的寬度與厚度成正比。增大凸模圓角半徑雖然可以降低彎曲力，但是將會使彎曲件的回彈加大。 1.4 彎曲模具設(shè)計 ? 1.4.1 彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題 ?? 進行彎曲模的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意以下幾點： 一. 毛坯放置在模具上必須保證有正確可靠的定位。當(dāng)工件上有 孔而且 允許用其作為定位孔時，應(yīng)盡量利用工件上的孔定位， 若工 件上無孔但允許在毛坯上沖制工藝孔時，可以考慮在毛坯上設(shè)計出定位工藝孔。當(dāng)工件上不允許有工藝孔時，應(yīng)考慮用定位板對毛坯外形定位。同時應(yīng)設(shè)置壓料裝置壓緊毛坯以防止彎曲過程中毛坯的偏移。 二、當(dāng)采用多道工序彎曲時，各工序盡可能采用同一定位基準(zhǔn)。 三、設(shè)計模具結(jié)構(gòu)應(yīng)注意放入和取出工件的操作要安全、迅速和方便。 四、彎曲 凸 、凹模的定位要準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)要牢靠，不允許有相對轉(zhuǎn)動、位移。 五、對于對稱彎曲件，彎曲模的 凸 模圓角半徑和凹模圓角半徑應(yīng)保證兩側(cè)對稱相等，以免彎曲時毛坯發(fā)生滑動、偏移。 六、彈性材料的準(zhǔn)確回彈 值需要 通過試模對 凸 、凹模進行修正確定，因此模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要便于拆卸。 七、由于 U 形彎曲件校正力大時會貼附 凸 模，所以在這種情況下彎曲 模需設(shè)計 卸料裝置。 八、結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮當(dāng)壓力機滑塊到達下極點時，使工件彎曲部分在與模具相接觸的工作部分間得到校正。 九、設(shè)計制造彎曲模具時，可以先將 凸 模圓角半徑做成最小允許尺寸，以便試模后根據(jù)需要修整放大。 十、為了盡量減少工件在彎曲過程中的拉長、變薄和劃傷等現(xiàn)象，彎曲模的凹模圓角半徑應(yīng)光滑， 凸 、凹模間隙要適當(dāng)，不宜過小。 十一、當(dāng)彎曲過程中有較大的水平側(cè)向力作用于模具上時，應(yīng)設(shè)計側(cè)向力平衡擋 1.4.2 彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計 凸 模圓角半徑 ???? 當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑 r / t 較小時，取 凸 模圓角半徑等于或略小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑 r ，但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑 r min 。若彎曲件的 r / t 小于最小相對彎曲半徑，則應(yīng)取 凸 模圓角半徑 r t > r min ，然后增加一道整形工序，使整形模的 凸 模圓角半徑 r t = r 。 當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑 r / t 較大（ r / t > 10 ），精度要求較高時，必須考慮回彈的影響，根據(jù)回彈值的大小對 凸 模圓角半徑進行修正。 第二章 ? 彎曲變形過程及變形特點 2.1 彎曲變形過程 ? ??在壓力機上采用壓彎模具對板料進行壓彎是彎曲工藝中運用最多的方法。彎曲變形的過程一般經(jīng)歷彈性彎曲變形、彈-塑性彎曲變形、塑性彎曲變形三個階段。板料從平面彎曲成一定角度和形狀，其變形過程是圍繞著彎曲圓角區(qū)域展開的，彎曲圓角區(qū)域為主要變形區(qū)。 ??????????????????????????????? ? ??彎曲變形程度可以用相對彎曲半徑 r/t表示，t為 板 料的厚度。 r/t越小，表明彎曲變形程度越大。一般認(rèn)為當(dāng)相對彎曲半徑r/t>200時，彎曲區(qū)材料 即開始進入彈-塑性彎曲階段，毛坯變形區(qū)內(nèi)（彎曲半徑發(fā)生變化的部分）料厚的內(nèi)外表面首先開始出現(xiàn)塑性變形，隨后塑性變形向毛坯內(nèi)部擴展。在彈-塑性彎曲變形過程中，促使材料變形的彎曲力矩逐漸增大，彎曲力臂L繼續(xù)減小，彎曲力則不斷加大。 凸模繼續(xù)下行，當(dāng)相對彎曲半徑 r/t<200時， 變形由彈 -塑性彎曲逐漸過渡到塑性變形。這時彎曲圓角變形區(qū)內(nèi)彈性變形部分所占比例已經(jīng)很小，可以忽略不計，視板料截面都已進入塑性變形狀態(tài)。最終，B 點以上部分在與凸模的V形斜面接觸后被反向彎曲，再與凹模斜面逐漸靠緊，直至板料與凸 、凹模完全貼緊。 若彎曲終了時， 凸模與板料、凹模三者貼合后凸模不再下壓，稱為自由彎曲。若凸模再下壓，對板料再增加一定的壓力，則稱為校正彎曲,這時彎曲力將急劇上升。 校正彎曲與自由彎曲的 凸模下止點位置是不同的，校正彎曲使彎曲件在下止點受到剛性鐓壓 ，減小了工件的回彈。 2.2 板料彎曲的塑性變形特點 ? ??為了觀察板料彎曲時的金屬流動情況，便于分析材料的變形特點，可以采用在彎曲前的板料側(cè)表面設(shè)置正方形網(wǎng)格的方法。通常用機械刻線或照相腐蝕制作網(wǎng)格，然后用工具顯微鏡觀察測量彎曲前后網(wǎng)格的尺寸和形狀變化情況。 彎曲前，材料側(cè)面線條均為直線 , 組成大小一致的正方形小格，縱向網(wǎng)格線長度aa =bb。彎曲后，通過觀察網(wǎng)格形狀的變化，以看出彎曲變形具有以下特點： 一 ． 彎曲圓角部分是彎曲變形的主要區(qū)域 ??? 可以觀察到位于彎曲圓角部分的網(wǎng)格發(fā)生了顯著的變化，原來的正方形網(wǎng)格變成了扇形。靠近圓角部分的直邊有少量變形，而其余直邊部分的網(wǎng)格仍保持原狀，沒有變形。說明彎曲變形的區(qū)域主要發(fā)生在彎曲圓角部分。 二 ． 彎曲變形區(qū)內(nèi)的中性層 ?? 在彎曲圓角變形區(qū)內(nèi)，板料內(nèi)側(cè)（靠近 凸 模一側(cè)）的縱向網(wǎng)格線長度縮短，愈靠近內(nèi)側(cè)愈短。比較彎曲前后相應(yīng)位置的網(wǎng)格線長度，可以看出圓弧 為最短， 遠(yuǎn)小于彎曲前的直線長度 ，說明 內(nèi)側(cè)材料受壓縮。而板料外側(cè)（靠近凹模一側(cè)）的縱向網(wǎng)格線長度伸長，愈靠近外側(cè)愈長。最外側(cè)的圓弧長度為最長，明顯大于彎曲前的直線長度 ，說明外側(cè)材料受到拉伸。 ??? 從板料彎曲外側(cè)縱向網(wǎng)格線長度的伸長過渡到內(nèi)側(cè)長度的縮短，長度是逐漸改變的。由于材料的連續(xù)性，在伸長和縮短兩個變形區(qū)域之間，其中必定有一層金屬纖維材料的長度在彎曲前后保持不變，這一金屬層稱為應(yīng)變中性層（見圖 3-3 中的 O-O 層）。 應(yīng)變中性層長度的確定是今后進行彎曲件毛坯展開尺寸計算的重要依據(jù)。當(dāng)彎曲變形程度很小時，應(yīng)變中性層的位置基本上處于材料厚度的中心，但當(dāng)彎曲變形程度較大時，可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)變中性 層向材料內(nèi)側(cè)移動， 變形量愈大 ，內(nèi)移量愈大 。 三 ． 變形 區(qū)材料 厚度變薄的現(xiàn)象 ? ??彎曲變形程度較大時，變形區(qū)外側(cè)材料受拉伸長，使得厚度方向的材料減薄；變形區(qū)內(nèi)側(cè)材料受壓，使得厚度方向的材料增厚。由于應(yīng)變中性層位置的內(nèi)移，外側(cè)的減薄區(qū)域隨之?dāng)U大，內(nèi)側(cè)的增厚區(qū)域逐漸縮小，外側(cè)的減薄量大于內(nèi)側(cè)的增厚量，因此使彎曲變形區(qū)的材料厚度變薄。 變形程度愈大，變薄現(xiàn)象愈嚴(yán)重。變薄后的厚度 t′ =ηt,（η是 變薄系數(shù)，根據(jù)實驗測定， η 值總是小于 1 ）。 四 ． 變形區(qū)橫斷面的變形 ? ??板料的相對寬度 b/t （ b 是板料的寬度， t 是板料的厚度）對彎曲變形區(qū)的材料變形有很大影響。一般將相對寬度 b/t >3 的板料 稱為寬板 ，相對寬度 b/t ≤ 3 的稱為窄板。 ? ??窄板彎曲時，寬度方向的變形不受約束。由于彎曲變形區(qū)外側(cè)材料 受拉引起 板料寬度方向收縮，內(nèi)側(cè)材料受壓引起板料寬度方向增厚，其橫斷面形狀變成了 外窄內(nèi) 寬的扇形。變形區(qū)橫斷面形狀尺寸發(fā)生改變稱為畸變。 ?? 寬板彎曲 時，在寬度方向的變形會受到相鄰部分材料的制約，材料不易流動，因此其橫斷面形狀變化較小，僅在兩端會出現(xiàn)少量變形，由于相對于寬度尺寸而言數(shù)值較小，橫斷面形狀基本保持為矩形。 雖然寬板彎曲 僅存在少量畸變，但是在某些彎曲件生產(chǎn)場合，如鉸鏈加工制造，需要 兩個寬板彎曲 件的配合時，這種畸變可能會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)彎曲 件質(zhì)量 要求高時， 上述畸變可以采取在變形部位預(yù)做圓弧切口的方法加以防止。? 2.3 彎曲時變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài) ? ??板料塑性彎曲時，變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)取決于彎曲變形程度以及彎曲毛坯的相對寬度 b/t。如圖所示，取材料的微小立方單元體表述彎曲變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài), σ θ 、 ε θ表示切向 (縱向、長度方向) 應(yīng)力、應(yīng)變，σ r 、 ε r 表示徑向（厚度方向）的應(yīng)力、應(yīng)變， σ b 、 ε b 表示寬度方向的應(yīng)力、應(yīng)變。從圖中可以看出， 對于寬板彎曲 或窄板彎曲，變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)在切向和徑向是完全相同的，僅在寬度方向有所不同。 一. 應(yīng)力狀態(tài) ? ??在切向：外側(cè) 材料受拉 ，切向應(yīng)力 σ θ 為正；內(nèi)側(cè)材料受壓，切向應(yīng)力 σ θ 為負(fù)。 切向應(yīng)力為絕對值最大的主應(yīng)力。外側(cè)拉應(yīng)力與內(nèi)側(cè)壓應(yīng)力間的分界層稱為應(yīng)力中性層，當(dāng)彎曲變形程度很大時 也有向內(nèi)側(cè)移動的特性。 ?? 應(yīng)變中性層的內(nèi) 移總是 滯后于應(yīng)力中性層，這是由于應(yīng)力中性層的內(nèi)移，使外側(cè)拉應(yīng)力區(qū)域不斷向內(nèi)側(cè)壓應(yīng)力區(qū)域擴展，原中性層內(nèi)側(cè)附近的材料層由壓縮變形轉(zhuǎn)變?yōu)槔熳冃?，從而造成了?yīng)變中性層的內(nèi)移。 ? ??在徑向：由于變形區(qū)各層金屬間的相互擠壓作用，內(nèi)側(cè)、外側(cè)同為受壓，徑向應(yīng)力 σ r 均為負(fù)值。 在 徑向壓 應(yīng)力 σ r 的作用下，切向應(yīng)力 σ θ 的分布性質(zhì)產(chǎn)生了顯著的變化，外側(cè)拉應(yīng)力的數(shù)值小于內(nèi)側(cè)區(qū)域的壓應(yīng)力。只有使拉應(yīng)力區(qū)域擴大，壓應(yīng)力區(qū)域減小，才能重新保持彎曲時的靜力平衡條件，因此應(yīng)力中性層必將內(nèi)移 相對彎曲半徑 r/t越小，徑向壓 應(yīng)力 σ r 對應(yīng)力中性層內(nèi)移的作用越顯著。 ? ??在寬度方向：窄板彎曲時，由于材料在寬度方向的變形不受約束，因此內(nèi)、外側(cè)的應(yīng)力均接近于零。 寬板彎曲 時，在寬度方向材料流動受阻、變形困難，結(jié)果在彎曲變形區(qū)外側(cè)產(chǎn)生阻止材料沿寬度方向收縮的拉應(yīng)力， σ b 為正，而在變形區(qū)內(nèi)側(cè)產(chǎn)生阻止材料沿寬度方向增寬的壓應(yīng)力， σ b 為負(fù)。 ? ??由于窄板彎曲 和寬板彎曲 在 板寬方向 變形的不同，所以窄板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是平面的， 寬板彎曲 的應(yīng)力狀態(tài)是立體的。 ???????????????????? ?二 ． 應(yīng)變狀態(tài) ? ??在切向：外側(cè)材料受拉 ，切向應(yīng)變εθ為正，內(nèi)側(cè)材料受壓縮，切向應(yīng)變εθ為負(fù)，切向應(yīng)變εθ為絕對值最大的主應(yīng)變。 ? ? ? ? ??在徑向：根據(jù)塑性變形體積不變條件 條件 ： εθ + εr + εb = 0 ， εr 、εb 必定和最大的切向應(yīng)變εθ符號相反。因為彎曲變形區(qū)外側(cè)的切向主應(yīng)變εθ為拉應(yīng)變，所以外側(cè)的徑向應(yīng)變εr為壓應(yīng)變 ；而變形區(qū)內(nèi)側(cè)的切向主應(yīng)變εθ為壓應(yīng)變 ，所以內(nèi)側(cè)的徑向應(yīng)變ε r為拉應(yīng)變。 ? ??在寬度方向：窄板彎曲時，由于材料在寬度方向上可自由變形，所以變形區(qū)外側(cè)應(yīng)變εb 為壓應(yīng)變 ；而變形區(qū)內(nèi)側(cè)應(yīng)變 εb 為拉應(yīng)變。寬板彎曲時， 因材料 流動受阻，彎曲后板 寬基本不變。故內(nèi)外側(cè)沿寬度方向的應(yīng)變幾乎為零（ εb ≈ 0），僅在兩端有少量應(yīng)變。 ? ??綜上所述，可以認(rèn)為窄板彎曲的應(yīng)變狀態(tài)是立體的，而寬板彎曲的應(yīng)變狀態(tài)是平面的。????????? ? ? ??由于寬板彎曲 時，沿寬度方向上的變形區(qū)外側(cè)為拉應(yīng)力（σ b 為正）； 內(nèi)側(cè)為壓應(yīng)力 （σ b 為負(fù)），在彎曲過程中，這兩個拉壓相反的應(yīng)力在彎曲件寬度方向（即橫斷面方向）會形成力矩 MB。彎曲結(jié)束后外加力去除，在寬度方向?qū)⒁鹋c力矩 MB方向相反的彎曲形變，即弓形翹曲。對于彎曲寬度相對很大的細(xì)長件或?qū)挾仍诎搴?0倍以下的彎曲件，橫斷面上的翹曲十分明 顯，應(yīng)采用工藝措施予以解決。 第三章 彎曲件的設(shè)計 3.1彎曲模 如圖3-1所示零件為Z形彎曲模件，材料為Q195，厚度t=2mm。 圖3-1Z形彎曲模件工序簡圖 設(shè)計步驟： （1）分析零件的沖壓工藝性并確定工藝方案 彎曲模沒有固定的結(jié)構(gòu)型式，有可能設(shè)計得很簡單，也可能設(shè)計得很復(fù)雜，這需要根據(jù)工件的材料性能、形狀、精度要求和產(chǎn)量進行綜合分析，確定模具結(jié)構(gòu)型式。本工件的斷面是Z形彎曲模件，其表面還要翻出兩種尺寸的若干梅花形孔，確定工藝方案為彎曲一翻邊一修邊三個工序。本工序主要完成彎曲工藝，達到如圖2-10所示的燕尾形工件。 這種燕尾形一般分兩次彎成，先彎成四個直角槽形件，然后再側(cè)彎成燕尾形，這就需要兩套模具，生產(chǎn)效率低?？紤]該工件的批量較大，因此應(yīng)該盡量設(shè)計一種效率較高的模具，本方案就是采用了能一次成形的轉(zhuǎn)軸式壓彎模。 （2）進行必要的計算 1)毛坯尺寸 計算毛坯尺寸分析如圖3-2所示 圖3-2 計算毛坯尺寸分 展開料寬度： L=l1+l2+l3+0.6t L=(28-2*2)+(5-2)+(5-2)+0.6*2mm=31.2mm 取為32mm。長度尺寸為70mm。故毛坯尺寸為32mm×70mm。 2) 彎曲力計算 影響彎曲力的因素很多，若要進行精確的計算是很復(fù)雜的，這里只是進行 大略計算，不考慮校平。 0.6KBt σb 按公式 F=————— =30576N R+t 式中 F自為自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力； B為彎曲件的寬度； t 為彎曲材料的厚度； r 為彎曲件的內(nèi)彎曲半徑； σb為材料的抗拉強度； K為安全系數(shù)，一般取K=1.3。 所以 F＝1.3*0.6*70*4*350/0.5+2N=30576N 3.2 模具總體設(shè)計 根據(jù)壓彎力的大小，初步考慮使用1000kN油壓機壓制，模具結(jié)構(gòu)草圖如圖2-3所示，主要由上模板、凸模、轉(zhuǎn)軸式凹模、下模板、墊板等組成。 初步計算模具閉合高度 H模 =169mm 凹模座的外廓尺寸約計為169mm×200mm。 圖2-3 模具結(jié)構(gòu)草圖 3.3要零部件的設(shè)計 圖3-4 閉合時的工件的圖形 根據(jù)彎曲件的需要設(shè)計出凸模、活動凸模、頂壓塊和反側(cè)壓板，達到所需要的尺寸和技術(shù)要求。（圖3-4） 圖3-5定位螺釘銷 定位零件的設(shè)計 根據(jù)工件的厚度、長度和寬度，設(shè)計出可靠的定位螺釘銷（圖3-5）出來，來提高工件的精度， 3.4 選定設(shè)備 該零件所需的彎曲力 F＝30576N 模具閉合高度 H模=169mm 模具外廓尺寸 169mm×200mm 某工廠有1000kN油壓機，其主要力學(xué)性能為： 公稱壓力 1000kN 最大裝模高度 600mm 行程 500mm 臺面尺寸 600mm×2000mm 根據(jù)模具閉合高度、彎曲力；外廓尺寸等數(shù)據(jù)選定此設(shè)備是合適的。 3.5 繪制模具總圖 總圖如圖3-6所示，圖中零件名稱見表3-1 表3-1 零件明細(xì)表 21 螺母 2 45# GB/T6170-86 20 夾板 2 45# 19 螺釘 1 45# GB/T70-85 18 螺釘M8 4 45# GB/T70-85 17 螺釘M10 4 45# GB/T70-85 16 銷釘 1 45# JB/T7649.10 15 凸模 1 T10A 14 壓塊 1 TH200 13 限位螺釘 2 45# JB/T7665.5 12 螺釘M6 2 45# GB/T170-85 11 模柄 1 Q235 JB/T7646.2 10 上模座板 1 HT200 GB/T2855. 7 9 六角螺釘 2 45# GB/T170-85 8 橡膠 3 PVC GB/T2867. 9 7 導(dǎo)套 2 20# GB/T2861. 7 6 凸模固定板 1 45# JB/T7644.1 5 活動凸模 1 T10 4 反側(cè)壓板 2 45# 3 頂壓板 1 HT200 2 導(dǎo)注 2 20# GB/T2861.2 1 下模座板 1 HT200 GB/T2855. 6 序號 零件 數(shù)量 材料 備注 圖3-6 Z形件彎曲模 3.6膠的設(shè)計計算 項目 公式 結(jié)果 備注 卸料板工作行程h工 h工=h1+t+h2 6mm h 1為凸模凹進卸料板的高度mm h 2為凸模沖載后進入凹模的深度mm 橡膠工作行程H工 H工=h工+h修 12mm H修 為凸模修磨量，取5mm 橡膠自由高度H自由 H自由=4H工 20mm 取H 工為H自由的25% 橡膠的預(yù)壓縮量H預(yù) H預(yù)=15%H自由 2mm 一般H預(yù)=（10%-15%）H自由 每個橡膠承受的載荷F1 F1=F卸/4 選用3個圓筒性橡膠 橡膠的外徑D D=(d+1.27(F1/p))0.5 25mm d 為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取d=13mm;p=0.5MPa 校核橡膠自由高度H自由 0.5≤H自由/D=0.54≤1.5 滿足要求 橡膠的安裝高度H安 H安=H自由-H預(yù) 18mm 總結(jié) 裝 訂 線 幾個月的時間即將過去，在老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)們的大力幫助下，經(jīng)過一翻努力，我的畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，基本上完成了設(shè)計任務(wù)。 畢業(yè)設(shè)計并不是一件容易的事。設(shè)計期間，我嚴(yán)格按照老師給我們制定的進度計劃，按時完成每一個階段的任務(wù)，最終設(shè)計出了二套模具。 由于純粹靠參考書和圖冊，我所掌握的東西顯得很渺小、很死板，所以我設(shè)計出的模具，與現(xiàn)實生產(chǎn)中所用的相比，可能差別較大，結(jié)構(gòu)也過于簡單，甚至有些細(xì)節(jié)沒有考慮到。但通過這次歷時近四個月的設(shè)計，我學(xué)到了好多新知識，一些從書本中無法學(xué)到的東西。特別是通過現(xiàn)場參觀，讓我明白了一些想象不到或憑空無法理解的現(xiàn)象、工藝。我想這對我以后的學(xué)習(xí)、工作都將打下良好的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計，我對模具設(shè)計有了更深層的了解，基本上掌握了沖壓工藝的分析、沖壓方案的制定和沖壓模設(shè)計的一般方法和步驟。在此期間，我通過大量的計算機繪圖，基本掌握了Auto CAD軟件的操作技巧；通過說明書的編寫，了解了Microsoft Word的基本使用方法。因此說，畢業(yè)設(shè)計不僅是對專業(yè)知識的深化和應(yīng)用，而且還是對計算機和一些其它知識的學(xué)習(xí)過程。在今天這知識加速更新的信息時代，模具行業(yè)的發(fā)展非常迅速。通過查閱資料，我知道了我的設(shè)計與目前先進的設(shè)計方案相比較還存在較大的差距。在今后的工作和學(xué)習(xí)中，我會不斷地積累自己在模具設(shè)計方面的知識，及時了解新動向。任何一個行業(yè)都是不斷向前發(fā)展的，只有不斷的學(xué)習(xí)新的本領(lǐng)，才能夠在社會中站穩(wěn)腳。我也深信經(jīng)過不懈努力，將來我會在這方面取得一定的成績的。經(jīng)過大家的共同努力，我們的模具行業(yè)也會蒸蒸日上，步入世界先進行列！ 裝 訂 線 本次設(shè)計期間，我一直認(rèn)認(rèn)真真地對待，積極查閱相關(guān)資料。但這畢竟是我第一次參加長時間的系統(tǒng)設(shè)計，由于知識水平有限，沒有任何實際生產(chǎn)、設(shè)計經(jīng)驗，查閱資料的水平也遠(yuǎn)不及專業(yè)人員，雖然我已多次校對，模具設(shè)計圖紙的繪制和說明書的編寫中仍然難免存在一些錯誤和漏洞，敬請各位老師批評指正。 。 裝 訂 線 致 謝裝 訂 線 首先，我要感謝本次畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)老師。在畢業(yè)設(shè)計的整個過程中，他給了我極大的幫助。雖然他的工作特別的忙，卻仍然抽出很多時間指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計，查出問題，及時地為我們解決問題。他將積累多年的豐富學(xué)識、經(jīng)驗傳授給了我們。這些設(shè)計方面的經(jīng)驗、知識，在很大程度上彌補了我們自己實踐經(jīng)驗的不足，使我們在設(shè)計中避免了很多可能的錯誤，少走了很多彎路，使我最終能夠順利、圓滿地完成自己的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。 在設(shè)計的過程中，周圍同學(xué)也給予我不少的幫助。當(dāng)我有問題不太明白時，他們都熱心為我提供幫助 在此，對所有幫助過我的老師和同學(xué)再次表示衷心的感謝！ 參考文獻 1、鼎承主編.《沖模設(shè)計手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，1999 2、堯主編.《模具設(shè)計與制造簡明手冊》.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1994 3、發(fā)越主編.《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》.北京：機械工業(yè)出版社，1994 4、先主編.《機械設(shè)計手冊》.北京：化工工業(yè)出版社，2001 5、 翔主編.《沖壓模具設(shè)計結(jié)構(gòu)圖冊》.北京：化工工業(yè)出版社，2005 第 22 頁 共 22 頁