弯曲模优秀课程设计.docx

四直角弯曲件
弯曲模具设计说明书

班 级 材料134
学 号 06404
姓 名 杨江峰
指导老师 李一楠

目录
一、模具设计内容 2
二、设计要求 2
三、模具设计意义 2
四、弯曲工艺介绍 3
（一）、弯曲工艺概念 3
（二）、弯曲基础原理 3
（三）、弯曲件质量分析 4
（四）、弯曲件工艺性 5
五、设计方案确实定 6
（一）、弯曲件工艺分析 6
（二）、弯曲件坯料展开尺寸计算 7
（三）、弯曲力计算和压力机选择 7
（四）、弯曲模工作部分尺寸设计 10
六、模具整体结构 15
七、总结 16
八、参考文件 17

一、模具设计内容
设计一副以下图所表示弯曲件成形模型，关键考虑其弯曲模设计：

二、设计要求
1．设计计算说明书1份
2．关键零件图4张
3．模具装配图1份
三、模具设计意义
冲压成形工艺和模具设计是材料成型机控制工程专业专业基础课程。经过模具课程设计使学生加强对课程知识了解，在掌握材料特征基础上掌握金属成形工艺和塑件成型工艺，掌握通常模具基础组成和设计方法，为学生深入发展打下坚实理论、实践基础。
四、弯曲工艺介绍
（一）、弯曲工艺概念
把板料、管材或型材等弯曲成一定曲率或角度，并得到一定形状冲压工序成为弯曲。用弯曲方法加工零件种类很多，如汽车纵梁、自行车车把、仪表电器外壳、门搭铰链等。最常见弯曲加工是在一般压力机上使用弯曲木压弯。
（二）、弯曲基础原理
以V形板料弯曲件弯曲变形为例进行说明。其过程为：
  1、凸模运动接触板料（毛坯）因为凸、凹模不一样接触点力作用而产生弯矩，在弯矩作用 下发生弹性变形，产生弯曲。
  2、伴随凸模继续下行，毛坯和凹模表面逐步靠近接触，
使弯曲半径及弯曲力臂均随之降低，毛坯和凹模接触点由凹模两肩移到凹模两斜面上。（塑变开始阶段）。
  3、伴随凸模继续下行，毛坯两端接触凸模斜面开始弯曲。（回弯曲阶段）。
4、压平阶段，伴随凸凹模间间隙不停变小，板料在凸凹模间被压平。
  5、校正阶段，当行程终了，对板料进行校正，使其圆角直边和凸模全部贴合而成所需形状。
（三）、弯曲件质量分析
在实际生产中，弯曲件质量问题有：拉裂、截面畸变、翘曲及回弹。回弹是设计弯曲件关键考虑原因之一。
1.弯曲件回弹
回弹——常温下塑性弯曲和其它塑性变形一样，在外力作用下产生总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。当弯曲结束，外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件弯曲角度和弯曲半径和模具对应尺寸不一致现象。这种现象称为弯曲件弹性回跳（简称回弹）弯曲件回弹现象通常表现为两种形式：一是弯曲半径改变，由回弹前弯曲半径r0变为回弹后r1。二是弯曲中心角变变，由回弹前弯曲中心角度α0（凸模中心角度）变为回弹后工件实际中心角度α1
2.影响回弹关键原因
1）材料力学性能
2）相对弯曲半径r／t
3）弯曲中心角α
4）弯曲方法及弯曲模板料
5）弯曲件形状
6）模具间隙

3．降低回弹方法
1）选择适宜弯曲材料
2）改善弯曲工艺
3）改善零件结构设计
4）改善模具结构
4.回弹值确实定
因为R/t=1<5，属于大变形。大变形（r/t<5）时弯曲件圆角半径改变很小，而只修正弯曲角。
单角90°校正弯曲回弹角

材料
R/t
≤1
1~2
2~3
Q215、Q235
1~1.5°
0~2°
1.5~2.5°
纯铜、铝、黄铜
0~1.5°
0~3°
2~4°
模具设计时，当弯曲件弯曲角为j=90°时，取凸模角度jT=j-Dj。
该弯曲件弯曲角全部为90°，其回弹角查表得Dj=2°,则jT=j-Dj=88°。jD=
（四）、弯曲件工艺性
1．最小弯曲半径
在确保外层纤维不发生破坏条件下，所能弯曲零件内表面最小圆角半径，称作弯曲件最小弯曲半径，表示弯曲时成形极限。因为该材料为H62查手册得其rmin/t=0.8,故r=2mm满足最小弯曲半径要求。

2、弯曲件直边高度
弯曲件弯曲边高度不宜太小，h>R+2t，如弯曲边高度太小，则难以形成足够弯矩。
3.孔边距离
假如弯曲毛坯上有预先冲制孔，为使孔型不发生改变，必需使孔置于变形区之外，即孔边距L应符合以下关系：
当t<2mm时，L>=t；t>=2mm，L>=2t。
4.形状和尺寸对称性
弯曲件形状和尺寸应尽可能对称，高度也不应相差太大。
五、设计方案确实定
（一）、弯曲件工艺分析
该弯曲件名为带孔四直角相反弯曲对称件，尺寸无精度要求，材料是H62，黄铜。采取复合模冲压成形，其需要经过三道工序完成：落料、复合弯曲、冲两侧孔。落料工序已经在上道工序中冲制完成。本模具是完成1个U形和2个V形弯曲冲压工艺，弯曲角全部是90°。
（二）、弯曲件坯料展开尺寸计算
1．中性层确实定
因为中性层长度在弯曲变形前后不变，其长度就是弯曲件坯料展开尺寸长度。而欲求中性层长度就必需找到其位置，用曲率半径r0表示。中性层位置和板料厚度t、弯曲半径r、变薄系数等原因相关，在实际生产中为了使用方便，通常见下面经验公式来确定中性层位置： r0=r+xtr=+
式中：r r0——中性层半径；r——弯曲件内弯半径；

有色金属弯曲90°时应变中性层系数x

R/t
0.5
0.8
2.0
3.0
4.0
5.0
x
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50

从弯曲件图能够看到：圆角半径全部为r=2mm，板料厚度t=2mm，查表得x=0.31，则中性层半径为：r0=r+xt=2+0.31×2=2.62mm
2.毛坯展开尺寸计算
因为圆角半径r>0.5t所以毛坯展开长度等于弯曲件直线部分长度和弯曲部分中性层展开长度总和，即 L=åli+p/2xå(ri+xt)=11+11+40+4+4-4+4p+8x0.31=81mm
（三）、弯曲力计算和压力机选择
1．弯曲力计算
弯曲力是指弯曲件在完成预定弯曲时所需要压力机施加压力，是设计冲压工艺过程和选择设备关键依据之一。弯曲力大小和毛坯尺寸、零件形状、材料机械性能、弯曲方法和模具结构等多个原因相关，理论分析方法极难正确计算，在实际生产中常按经验公式进行计算。

1） 自由弯曲时弯曲力公式
F自=CKBt2sb/r+t
C—和弯曲形式相关系数，对于V形件C取0.6；对于U形件C取0.7；
K—安装系数，通常取1.3；
B—料宽（mm）；
t—料厚（mm）；
r—弯曲半径（mm）；
sb—材料强度极限（MPa）。

2） 校正弯曲公式
F校=pA
p—单位面积上校正力（MPa）；
A—校正面垂直投影面积（mm2）。
单位校正压力p数值
材料厚度
t（mm）
<3
3~10
铝
30~40
50~60
黄铜
60~80
80~100
10~20钢
80~100
100~120

3） 计算
  本弯曲件弯曲部分，其中两处V形弯曲，一处U形弯曲。材料H62sb=600Mpa。
V形弯曲力：Fv=0.6×1.3×10×222+2×600=4680N
U形弯曲力：Fu=0.7×1.3×10×222+2×600=5460N
F总=2Fv+Fu=2×4680+5460=14820N
总弯曲力： F顶=0.5F总=7410N
校正弯曲力：查表取p=70Mpa，F校=70×70×10=49000N
2.压力机选择

型号

公称压力（KN）

滑块行程（mm）

行程次数（/min）

最大闭合高度（mm）
闭合高度调整量(mm)

工作台尺寸（mm）

垫板尺寸（mm）

模柄孔尺寸（mm）

J23-3.15

31.5

25

170

120

25
前 后
160
左右250
厚 度
30
孔径110
直径 ∅25
深 度
40
压力机选择总标准：压力机公称压力必需大于弯曲时全部工艺力之和。因为本模具是利用凹模摆动，使毛坯在压力机滑块下压时一次弯曲成形。但这类弯曲模存在一个共同弊病，这就是弯曲回弹较大，极难实现校正弯曲。所以该模具压力机选择关键考虑自由弯曲力，由经验公式得：
F压力机≥1.3（F总+F顶）≈28.9KN
由上述可知，该弯曲件弯曲所需压力是28.9KN，查取模具设计手册，可选择含有以上规格压力机。
    冲模闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面和下模座下平面之间距离H。冲模闭合高度必需和压力机装模高度相合适，即冲模闭合高度应介于压力机最大装模高度Hmax 和最小装模高度Hmin之间起关系为：
Hmax-5≥H≥Hmin+10

（四）、弯曲模工作部分尺寸设计
1、凸模圆角半径
当弯曲件相对弯曲半径r/t较小时，取凸模圆角半径等于或略小于工件内侧圆角半径r，但不能小于材料所许可最小弯曲半径rmin。由前面所述，该工件相对弯曲半径等于最小相对弯曲半径，那么，凸模圆角半径应等于工件内侧圆角半径，即Rp=2mm。
2、凹模圆角半径
凹模圆角半径大小不会直接影响到弯曲件圆角半径，不过过小凹模圆角半径会使弯矩弯曲力臂减小，毛坯如凹模困难，会擦伤毛坯表面。另外，凹模两侧圆角半径必需相等，不然会引发板料偏移。在实际生产中通常依据材料厚度选择凹模圆角半径：
当t≤2mm，Ra=（3~6）t；t=2~4mm，Ra=（2~3）t。因为采取复合模弯曲，凹模还要实现两处V型弯曲工艺，且r=2mm，所以，取Ra=2mm。
3、凹模深度
凹模深度要合适，若过小则弯曲件两端自由部分太长，工作回弹大，不平直；若深度过大则凹模过高，浪费模具材料并需要较大压力机工作行程。对于U型弯曲件，假如弯曲件直边较长，凹模深度能够小于工件高度，凹模深度Lo值见下表：
弯曲U型件凹模深度Lo（mm）

弯曲件边长l
板料厚度t
<1
>1~2
>2~4
>4~6
<50
15
20
25
30
50~75
20
25
30
35
75~100
25
30
35
40
100~150
30
35
40
45
150~200
35
40
45
50

但因为本模具不仅要进行U形弯曲，同时也要对U形弯曲件直边进行V形弯曲，所以考虑实际模具，选择凹模深度Lo=10mm。
4、凸、凹模间隙
弯曲V形件时，凸、凹模之间间隙是靠调整压力机闭合高度来控制，但设计中必需考虑在合模时使毛坯完全压靠，以确保弯曲件质量。
对于U形件弯曲，必需合理选择凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹也大，弯曲件尺寸和形状不易确保；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，降低模具寿命，且弯曲力大。生产中常按材料性能和厚度选择：
对钢板C=（1.05~1.15）t，对有色金属C=（1.0~1.1）t
因为H62是黄铜，属有色金属，取C=1.0t=2mm。

5、U形弯曲处凸、凹模工作部分尺寸及公差
凸、凹模工作部分尺寸关键是指弯曲件凸、凹模横向尺寸。当工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上；当工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。而凸、凹模尺寸和公差应依据工件尺寸、公差、回弹情况和模具磨损规律而定。
1）弯曲件标注外形尺寸
凹模尺寸为 Ld=(L-34D)0+dd
凸模尺寸为 Lp=（Ld—2C）-dp0
2）弯曲件标注内形尺寸
凸模尺寸为Lp=(L+34D)-dp0
凹模尺寸为 Ld=(Lp+2C)0+dd
式中：
L——U形弯曲件基础尺寸，mm；
Lp、Ld——凸、凹模工作部分尺寸，mm；
D——弯曲件公差，mm；
dp、dd——凸、凹模制造公差，选择IT7~IT9级精度，mm；
C——凸、凹模单面间隙。
由弯曲件图能够看出弯曲件标注外形尺寸，且弯曲件未标注尺寸公差，则按未按公差IT14 级来处理，查表得弯曲件外形B1=70mm公差D1=0.74mm，内形B2=40mm公差D2=0.62mm，凹模制造公差dd，选择IT8级精度dd=0.046mm，凸模制造公差dp，选择IT8级精度dp=0.030mm。
则弯曲件外形尺寸Bd=（B-34D）0+dd=69.440+0.046 mm
Bp=（Bd-2C）-dp0=65.04-0.0300 mm
弯曲件内形尺寸 Bp=(B+34D)-dpo=40.16-0.0300 mm
Bd=（B+2C）0+dd=44.560+0.046 mm

6、模具零件材料选择

模具材料选择通常标准为：要有足够使用性能；良好工艺性—好淬透性、耐回火性高、热处理变形小；合理经济性能。应考虑到原因：模具工作条件—受力状态、工作温度、腐蚀等；模具工作性质及其加工手段；模具热处理要求等。

凸、凹模常见材料及热处理要求
冲件情况
选择材料
热处理
硬度HRC
通常弯曲凸模、凹模及镶块
T8A、T10A
淬火
56-60
要求高度耐磨凸模、凹模及镶块
CrWMn
淬火

60-64
形状复杂凸模、凹模及镶块
Cr12
淬火
生产量大凸模、凹模及镶块
Cr12MoV
淬火
选择Cr12为凸、凹模材料。
7、模具零件形式选择
1）模架选择
该弯曲模选择无导向装置冲模，其上下模间相对位置是在压力机上安装时调整，工作过程中由压力机导轨精度确保，所以装配时，上、下模能够独立进行，相互基础无关。
因为下模有弹顶机构，可利用下垫板经过对弹顶装置定位，从而达成固定下模作用，而凸模和模柄联结可直接在滑块直线上下运动控制下实现其上下运动，无需导向装置和上模座，简化了模具结构。因为下模座不是标准模座，取设计其尺寸为180x90x20（mm），凸模长度取40mm，凹模摆动块厚度为30mm，定位板厚度为10mm，凹模支架为20mm，闭合高度h=118mm，满足所选开式压力机闭合高度要求。
2）模柄选择
模柄作用是将模具上模座固定在冲床滑块上。常见模柄形式有压入式模柄、旋入式模柄、凸缘模柄、浮动式模柄、槽型模柄、通用模柄、推入式模柄。模柄长度不能大于压力机滑块里模柄孔深度，模柄直径和模柄孔一致，并以H7m6过渡配合。依据模具总体特点，选择凸缘模柄，此模柄用螺钉和上模紧固在一起。
3）凸模固定板选择
该模具中模柄直接和凸模固定，无需固定板。
4）螺钉、销钉选择
螺钉用于固定模具零件，通常选择内六角螺钉；销钉起定位作用，常见圆柱销钉。它们选择应依据冲压力大小、凹模厚度等确定。
六、模具整体结构

七、总结
在这次为期两周课程设计过程中，我经过在设计过程中不停地发觉错误、更正错误过程中，对过去所学专业知识有了更深刻了解，明白了书本上知识是怎样在实践利用中得到表现，同时也了解了模具设计大约步骤，为未来就业打好了更扎实基础。
在课堂上学到知识是分散、零碎，当我深入去了解时，才惊讶发觉模具设计是一个多么严谨过程，除了少部分机械选择要靠经验公式以外，其它诸如最小弯曲半径、中性层系数之类全部有其严格取值范围，模具设计就是从一环跳到另一环，环环相扣过程，一环犯错可能就会造成整个设计链瓦解。当然，模具设计也不是死板，它更像是带着镣铐舞蹈，在种种局限范围里，怎样让设计出来模具更可靠、更经济、更简练才是模具设计者真正追求，作为初学者我当然是做不到这一点。尽管经过两周努力得到了这份设计，但其肯定是粗糙，所以设计愈加完善也肯定是我未来专业之路上不懈追求。
最终，在这里我要向此次专业课程设计指导老师李一楠老师表示深切感谢。不仅是感谢她在此次设计中指导和帮助，更是感谢她在过去大学四年里对我们每一份关心和照料。
八、参考文件
1.《冲压工艺和模具设计》 主编 姜奎华.北京：机械工业出版社.1998.5
2.《机械制图》 主编 杨月英 马晓丽. 北京：机械工业出版社..9
3.《AutoCAD 绘制机械图》 主编 杨月英 张效伟. 中国建材工业出版社..2
4.《交换性和测量技术基础》 主编 周兆元 李翔英. 北京：机械工业出版社，.3