Z型件彎曲模具設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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[9] 模具實(shí)用技術(shù)編委會《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》 機(jī)械工業(yè)出版社2000年9月第一版 [10]史鐵梁《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》機(jī)械工業(yè)出版社 [11] 陳劍鶴 《 模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》機(jī)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(jì)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(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)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(bào)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(jì)（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(jī)械制造設(shè)計(jì)及自動化 班 級 06機(jī)電221 學(xué) 號 姓 名 顧泉泉 年 月 日  題 目 設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間 年 月 日 —— 年 月 日 指導(dǎo)教師綜合評價(jià)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(jì) （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(shí)可附頁。 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 摘 要 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容Z型彎曲模。 Z型彎曲模具設(shè)計(jì)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(jì)可行的設(shè)計(jì)方案。因此，本文設(shè)計(jì)的模具完全可以彎曲出合格零件，并符合經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)。 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(jì)………………………………………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(jì)……………………………………………………8 1.3.1減少回彈量的措施…………………………………………………9 1.3.2 彎曲力的計(jì)算………………………………………………………9 1.4彎曲模具設(shè)計(jì)…………………………………………………………10 1.4.1 彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題……………………………………10 1.4.2 彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計(jì)………………………………………11 第二章 彎曲變形過程及變形特點(diǎn)………………………………………13 2.1彎曲變形過程…………………………………………………………13 2.2板料彎曲的塑性變形特點(diǎn)彎曲的塑性變形特點(diǎn)……………………………………………………………………………13 2.3彎曲時(shí)變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)……………………………………13 第三章 設(shè)計(jì)的參數(shù)和計(jì)算……………………………………………15 3.1 彎曲模………………………………………………………………15 3.2 模具總體設(shè)計(jì)………………………………………………………17 3.3 模具主要零部件設(shè)計(jì)………………………………………………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(jì)計(jì)算………………………………………………20 結(jié)論…………………………………………………………………………20 致謝…………………………………………………………………………21 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………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(jì)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(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)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(jì) 彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 因????? 素 注??????? 意??????? 事??????? 項(xiàng) 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(cuò)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(shí)可用同時(shí)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(shí)，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(qiáng)比小，屈服點(diǎn)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(gè)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(qiáng)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(qiáng)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(jiān)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(jiān)固、堅(jiān)韌、堅(jiān)硬，是重要的工程塑料，用途廣泛。 五、注射模設(shè)計(jì)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(jì)原則 ②分澆道設(shè)計(jì)原則 ③澆口位置的選擇 ④澆口的設(shè)計(jì)原則 3、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 4、脫模機(jī) 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(jì) 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(shí)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(shí)，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(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)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(shí)，則應(yīng)進(jìn)行回彈計(jì)算。 ? 2.凹模進(jìn)口圓角半徑? 當(dāng)凹模進(jìn)口圓角半徑過小時(shí)，彎矩的力臂減小，坯料沿凹模圓角滑進(jìn)時(shí)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(jìn)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(jī)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(diǎn)σS愈高，彈性模量 E 愈小，彎曲變形的回彈也愈大。因?yàn)椴牧系那c(diǎn)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(qiáng)，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?yàn)橄鄬澢霃?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(shí)，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(shí)，校正力愈大，回彈愈小，因?yàn)樾Ｕ龔澢鷷r(shí)校正力 比自由 彎曲時(shí)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(shí)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(shí)，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(jì) 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(jìn)行計(jì)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(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面來減少甚至消除回彈。 模具設(shè)計(jì)中可采取補(bǔ)償法和校正法 補(bǔ)償法 預(yù)先計(jì)算或試驗(yàn)出工件彎曲后的回彈量，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，使工件的變形超過原設(shè)計(jì)的變形，是沖壓工件回彈后得到所需的形狀。在設(shè)計(jì)凸?；虬寄r(shí)可根據(jù)已確定的回彈角減少模具的角度做出補(bǔ)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(shí)現(xiàn)回彈的補(bǔ)償。 對于r/t<5的彎曲件，可參考以上各數(shù)值用補(bǔ)償法來設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)，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(jì)算 ??? 為了選擇彎曲時(shí)所需用的壓力機(jī)和進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，需要計(jì)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(jì)算。在生產(chǎn)實(shí)際中，通常根據(jù)板料的機(jī)械性能以及厚度、寬度，按照經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 自由彎曲時(shí)的彎曲力 ： V形彎曲件： 式中：FV自— 沖壓行程結(jié)束時(shí)，不經(jīng)受校正時(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(jì) ? 1.4.1 彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 ?? 進(jìn)行彎曲模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 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(shí)，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(shí)，可以考慮在毛坯上設(shè)計(jì)出定位工藝孔。當(dāng)工件上不允許有工藝孔時(shí)，應(yīng)考慮用定位板對毛坯外形定位。同時(shí)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(shí)，各工序盡可能采用同一定位基準(zhǔn)。 三、設(shè)計(jì)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(shí)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(jìn)行修正確定，因此模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要便于拆卸。 七、由于 U 形彎曲件校正力大時(shí)會貼附 凸 模，所以在這種情況下彎曲 模需設(shè)計(jì) 卸料裝置。 八、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮當(dāng)壓力機(jī)滑塊到達(dá)下極點(diǎn)時(shí)，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(jì)制造彎曲模具時(shí)，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(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)側(cè)向力平衡擋 1.4.2 彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計(jì) 凸 模圓角半徑 ???? 當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑 r / t 較小時(shí)，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(shí)，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(jìn)行修正。 第二章 ? 彎曲變形過程及變形特點(diǎn) 2.1 彎曲變形過程 ? ??在壓力機(jī)上采用壓彎模具對板料進(jìn)行壓彎是彎曲工藝中運(yùn)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(gè)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?yàn)橹饕冃螀^(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(shí)，彎曲區(qū)材料 即開始進(jìn)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(kuò)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(shí)， 變形由彈 -塑性彎曲逐漸過渡到塑性變形。這時(shí)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(jì)，視板料截面都已進(jìn)入塑性變形狀態(tài)。最終，B 點(diǎn)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(shí)， 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(shí)彎曲力將急劇上升。 校正彎曲與自由彎曲的 凸模下止點(diǎn)位置是不同的，校正彎曲使彎曲件在下止點(diǎn)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(diǎn) ? ??為了觀察板料彎曲時(shí)的金屬流動情況，便于分析材料的變形特點(diǎn)，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(jī)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(diǎn)： 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?？拷鼒A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(gè)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(jìn)行彎曲件毛坯展開尺寸計(jì)算的重要依據(jù)。當(dāng)彎曲變形程度很小時(shí)，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(shí)，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(shí)，變形區(qū)外側(cè)材料受拉伸長，使得厚度方向的材料減?。蛔冃螀^(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(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)，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(gè)寬板彎曲 件的配合時(shí)，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(shí)， 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(shí)變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài) ? ??板料塑性彎曲時(shí)，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(shí) 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(kuò)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(kuò)大，壓應(yīng)力區(qū)域減小，才能重新保持彎曲時(shí)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(shí)，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(shí)，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?yàn)閺澢冃螀^(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(shí)，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(shí)， 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(shí)，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(gè)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(jì) 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(jì)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(jì)得很簡單，也可能設(shè)計(jì)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(jìn)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(gè)工序。本工序主要完成彎曲工藝，達(dá)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(gè)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。考慮該工件的批量較大，因此應(yīng)該盡量設(shè)計(jì)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(jìn)行必要的計(jì)算 1)毛坯尺寸 計(jì)算毛坯尺寸分析如圖3-2所示 圖3-2 計(jì)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(jì)算 影響彎曲力的因素很多，若要進(jìn)行精確的計(jì)算是很復(fù)雜的，這里只是進(jìn)行 大略計(jì)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(shí)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(qiáng)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(jì) 根據(jù)壓彎力的大小，初步考慮使用1000kN油壓機(jī)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(jì)算模具閉合高度 H模 =169mm 凹模座的外廓尺寸約計(jì)為169mm×200mm。 圖2-3 模具結(jié)構(gòu)草圖 3.3要零部件的設(shè)計(jì) 圖3-4 閉合時(shí)的工件的圖形 根據(jù)彎曲件的需要設(shè)計(jì)出凸模、活動凸模、頂壓塊和反側(cè)壓板，達(dá)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(jì) 根據(jù)工件的厚度、長度和寬度，設(shè)計(jì)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(jī)，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(jì)計(jì)算 項(xiàng)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(jìn)卸料板的高度mm h 2為凸模沖載后進(jìn)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(gè)橡膠承受的載荷F1 F1=F卸/4 選用3個(gè)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(gè)月的時(shí)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(jì)已接近尾聲，基本上完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)并不是一件容易的事。設(shè)計(jì)期間，我嚴(yán)格按照老師給我們制定的進(jìn)度計(jì)劃，按時(shí)完成每一個(gè)階段的任務(wù)，最終設(shè)計(jì)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(jì)出的模具，與現(xiàn)實(shí)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(shí)近四個(gè)月的設(shè)計(jì)，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(jì)，我對模具設(shè)計(jì)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(jì)的一般方法和步驟。在此期間，我通過大量的計(jì)算機(jī)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(jì)不僅是對專業(yè)知識的深化和應(yīng)用，而且還是對計(jì)算機(jī)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(shí)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(jì)與目前先進(jìn)的設(shè)計(jì)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(jì)方面的知識，及時(shí)了解新動向。任何一個(gè)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(jìn)行列！ 裝 訂 線 本次設(shè)計(jì)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(shí)間的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于知識水平有限，沒有任何實(shí)際生產(chǎn)、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，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(jì)圖紙的繪制和說明書的編寫中仍然難免存在一些錯(cuò)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(jì)的指導(dǎo)老師。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)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(shí)間指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，查出問題，及時(shí)地為我們解決問題。他將積累多年的豐富學(xué)識、經(jīng)驗(yàn)傳授給了我們。這些設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)、知識，在很大程度上彌補(bǔ)了我們自己實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，使我們在設(shè)計(jì)中避免了很多可能的錯(cuò)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(jì)任務(wù)。 在設(shè)計(jì)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(shí)，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(xiàn) 1、鼎承主編.《沖模設(shè)計(jì)手冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 2、堯主編.《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1994 3、發(fā)越主編.《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 4、先主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》.北京：化工工業(yè)出版社，2001 5、 翔主編.《沖壓模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖冊》.北京：化工工業(yè)出版社，2005 第 22 頁 共 22 頁