U形弯曲件模具设计.docx
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U形弯曲件模具设计
U形弯曲件模具设计
1零件工艺性分析
工件图为图15所示活接叉弯曲件,材料45钢,料厚3mm。
其工艺性分析内容如下:
图15弯曲工件图
材料分析
45钢为优质碳素结构钢,具有良好的弯曲成形性能。
结构分析
零件结构简单,左右对称,对弯曲成形较为有利。
可查得此材料所许诺的最小弯曲半径,而零件弯曲半径,故可不能弯裂。
另外,零件上的孔位于弯曲变形区之外,因此弯曲时孔可不能变形,能够先冲孔后弯曲。
计算零件相对弯曲半径,卸载后弯曲件圆角半径的转变能够不予考虑,而弯曲中心角发生了转变,采纳校正弯曲来操纵角度回弹。
.精度分析
零件上只有1个尺寸有公差要求,由公差表查得其公差要求属于IT14,其余未注公差尺寸也均按IT14选取,因此一般弯曲和冲裁即可知足零件的精度要求。
4.结论:
由以上分析可知,该零件冲压工艺性良好,能够冲裁和弯曲。
2工艺方案的确信
零件为U形弯曲件,该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个大体工序,可有以下三种工艺方案:
方案一:
先落料,后冲孔,再弯曲。
采纳三套单工序模生产。
方案二:
落料—冲孔复合冲压,再弯曲。
采纳复合模和单工序弯曲模生产。
方案三:
冲孔—落料持续冲压,再弯曲。
采纳持续模和单工序弯曲模生产。
方案一模具结构简单,但需三道工序三副模具,生产效率较低。
方案二需两副模具,且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证,生产效率较高。
但由于该零件的孔边距为,小于凸凹模许诺的最小壁厚,故不宜采纳复合冲压工序。
方案三也需两副模具,生产效率也很高,但零件的冲压精度稍差。
欲保证冲压件的形位精度,需在模具上设置导正销导正,故其模具制造、安装较复合模略复杂。
通过对上述三种方案的综合分析比较,该件的冲压生产采纳方案三为佳。
3零件工艺计算
.弯曲工艺计算
毛坯尺寸计算
关于有圆角半径的弯曲件,由于变薄不严峻,按中性层展开的原理,坯料总长度应等于弯曲件直线部份和圆弧部份长度之和,可查得中性层位移系数,因此坯料展开长度为
图16坯料展开图
由于零件宽度尺寸为18mm,故毛坯尺寸应为64mm×18mm。
弯曲件平面展开图见图16,两孔中心距为46mm。
弯曲力计算
弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。
该零件是校正弯曲,校正弯曲时的弯曲力和顶件力为
关于校正弯曲,由于校正弯曲力比顶件力大得多,故一样能够忽略,即
≥
生产中为平安,取≥,依照压弯力大小,初选设备为JH23—25。
.冲孔落料持续模工艺计算
刃口尺寸计算
由图3-2可知,该零件属于一样冲孔、落料件。
依照零件形状特点,冲裁模的凸、凹模采纳分开加工方式制造。
尺寸18mm、R9mm由落料取得,2×φ和46±由冲孔同时取得。
查得凸、凹模最小间隙,最大间隙,因此。
依照模具制造精度高于冲裁件精度3~4级的原那么,设凸、凹模按IT8制造,落料尺寸,凸、凹模制造公差,磨损系数取。
冲孔尺寸,凸、凹模制造公差,磨损系数取。
依照冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算:
落料尺寸,
校核不等式≤,代入数据得。
说明所取的与适合,考虑零件要求和模具制造情形,可适当放大制造公差为:
,。
将已知和查表的数据代入公式得
故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为:
,。
落料R9mm,属于半边磨损尺寸。
由于是圆弧曲线,应该与落料尺寸18mm相切,因此其凸、凹模刃口尺寸取为
冲孔:
校核,代入数据得:
。
说明所取的与适合,考虑零件要求和模具制造情形,可适当放大制造公差为:
,。
将已知和查表的数据代入公式得
故冲孔凸模和凹模最终刃口尺寸为:
,。
孔心距46±
因为两个孔同时冲出,因此凹模型孔中心距为
排样计算
分析零件形状应采纳单直排的排样方式,零件可能的排样方式有如图17所示两种。
图17可能的排样方式
比较方案a和方案b,方案a是少废料排样,显然材料利用率高,但因条料本身的剪板公差和条料的定位误差阻碍,工件精度不易保证,且模具寿命低,操作不便,排样不适合持续模,因此选择方案b。
同时,考虑凹模刃口强度,其中间还需留一空工位。
现选用规格为3mm×1000mm×1500mm的钢板,那么需计算采纳不同的裁剪方式时,每张板料能出的零件总个数。
经查得零件之间的搭边值,零件与条料侧边之间的搭边值,条料与导料板之间的间隙值,那么条料宽度为
步距
由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向,因此只能采纳横裁。
即裁成宽mm、长1000mm的条料,那么一张板材能出的零件总个数为
计算每一个零件的面积,那么材料利用率为。
排样图如图18所示。
图18零件的排样图
.冲裁力计算
此例中零件的落料周长为mm,冲孔周长为mm,材料厚度3mm,45钢的抗剪强度取500MPa,冲裁力大体计算公式。
那么冲裁该零件所需落料力
冲孔力
模具结构采纳刚性卸料和下出件方式,因此所需推件力为
计算零件所需总冲压力
初选设备为JC23—63。
.压力中心计算
图19压力中心的计算
零件为一对称件,因此压力中心确实是冲裁轮廓图形的几何中心,但由于采纳级进模设计,因此需计算模具的压力中心。
排样时零件前后对称,因此只需计算压力中心横坐标,如图19所示成立坐标系。
设模具压力中心横坐标为(计算时取代数值),那么有
即,
解得
因此模具压力中心坐标点为(,0)。
4冲压设备的选用
.冲孔落料持续模设备的选用
依照冲压力的大小,选取开式双柱可倾台压力机JC23—63,其要紧技术参数如下:
公称压力:
630kN
滑块行程:
120mm
最大闭合高度:
360mm
闭合高度调剂量:
80mm
滑块中心线到床身距离:
260mm
工作台尺寸:
480mm×710mm
工作台孔尺寸:
φ250mm
模柄孔尺寸:
φ50mm×80mm
垫板厚度:
90mm
弯曲模设备的选用
依照弯曲力的大小,选取开式双柱可倾台压力机JH23—25,其要紧技术参数如下:
公称压力:
250kN
滑块行程:
75mm
最大闭合高度:
260mm
闭合高度调剂量:
55mm
滑块中心线到床身距离:
200mm
工作台尺寸:
370mm×560mm
工作台孔尺寸:
φ260mm
模柄孔尺寸:
φ40mm×60mm
垫板厚度:
50mm
5模具零部件结构的确信
冲孔落料持续模零部件设计
标准模架的选用
标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸,因此应第一计算凹模周界的大小。
依照凹模高度和壁厚的计算公式得
凹模高度
凹模壁厚
因此,凹模的总长,为了保证凹模结构对称并有足够的强度,将其长度增大到163mm。
凹模的宽度。
模具采纳后侧导柱模架,依照以上计算结果,查得模架规格为:
上模座200mm×200mm×45mm,下模座200mm×200mm×50mm,导柱32mm×160mm,导套32mm×105mm×43mm。
其它零部件结构
凸模固定板与凸模采纳过渡配合关系,厚度取凹模厚度的倍,即20mm,平面尺寸与凹模外形尺寸相同。
卸料板的厚度与卸料力大小、模具结构等因素有关,取其值为14mm。
导料板高度查表取12mm,挡料销高度取4mm。
图20凸模结构图
模具是不是需要采纳垫板,以承压面较小的凸模进行计算,冲孔凸模承压面的尺寸如图20所示。
那么其经受的压应力为
查得铸铁模板的为90~140MPa,故。
因此需采纳垫板,垫板厚度取8mm。
模具采纳压入式模柄,依照设备的模柄孔尺寸,应选用规格为A50×105的模柄。
.弯曲模要紧零部件设计
依照工件的材料、形状和精度要求等,弯曲模采纳非标准模架。
下模座的轮廓尺寸为255mm×110mm。
工作部份结构尺寸设计
1)凸模圆角半径
在保证不小于最小弯曲半径值的前提下,当零件的相对圆角半径较小时,凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径,即。
2)凹模圆角半径
凹模圆角半径不该过小,以避免擦伤零件表面,阻碍冲模的寿命,凹模两边的圆角半径应一致,不然在弯曲时坯料会发生偏移。
依照材料厚度取。
3)凹模深度
图21凹模结构图
凹模深度过小,那么坯料两头未受压部份太多,零件回弹大且不平直,阻碍其质量;深度过大,那么浪费模具钢材,且需压力机有较大的工作行程。
该零件为弯边高度不大且两边要求平直的U形弯曲件,那么凹模深度应大于零件的高度,且高出值,如图21所示。
4)凸、凹模间隙
依照U形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式得
5)U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差
零件标注内形尺寸时,应以凸模为基准,间隙取在凹模上。
而凸、凹模的横向尺寸及公差那么应依照零件的尺寸、公差、回弹情形和模具磨损规律而定。
因此,凸、凹模的横向尺寸别离为
弹顶装置中弹性元件的计算
由于该零件在成型进程中需压料和顶件,因此模具采纳弹性顶件装置,弹性元件选用橡胶,其尺寸计算如下
1)确信橡胶垫的自由高度
以为自由状态时,顶件板与凹模平齐,因此
由上两个公式取。
2)确信橡胶垫的横截面积
查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%~15%时的单位压力为,因此
3)确信橡胶垫的平面尺寸
依照零件的形状特点,橡胶垫应为圆筒形,中间开有圆孔以避让螺杆。
结合零件的具体尺寸,橡胶垫中间的避让孔尺寸为φ17mm,那么其直径D为
4)校核橡胶垫的自由高度
橡胶垫的高径比在~之间,因此选用的橡胶垫规格合理。
橡胶的装模高度约为×140=120mm。
6冲孔落料持续模装配图
有了上述各步计算所得的数据及确信的工艺方案,即能够对模具进行整体设计并画出冲裁装配图如图22所示。
模具闭合高度H模=45+8+20+15+14+12+25+50=189mm。
7弯曲模具装配图
由上述各步计算所得的数据,对弯曲模具进行整体设计并画出装配图如图23所示。
模具闭合高度H模=40+20+4+103=167mm。
图22冲孔落料级进模
1-下模座2、4、11-螺钉3-导柱5-挡料销6-导料板7-导套8、15、21-销钉9-导正销10-上模座12-落料凸模13-模柄14-防转销16-垫板17-凸模固定板18-冲孔凸模19-卸料板20-凹模
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- 弯曲 模具设计