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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用中北高校课 程 设 计 说 明 书同学姓名：高生梅学号： 0903054211 学 院：材料科学与工程学院专 业：材料成型及掌握工程题 目：无缝弯头弯曲模设计指导老师： 涉国恩 职称 :教授于建民 职称 : 副教授名师归纳总结 2022 年 01 月 20日第 1 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用中北高校课程设计任务书20222022 学年第 一学期学 院：材料科学与工程学院专 业：材料成型及掌握工程学 生 姓 名：高生梅学号： 09
2、03054211 课程设计题目： 无缝弯头弯曲模设计起 迄 日 期： 2022 年 12 月 20 日 2022 年 1 月 20 日课程设计地点：中北高校材料科学与工程学院指 导 教 师：涉国恩职称 : 教授于建民职称 : 副系主任：教授下达任务书日期:2022 年 12 月 20 日名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用课 程 设 计 任 务 书1设计目的：通过挤 冲）压模具课程设计,强化同学课堂上学习到的成形模具的学问,加深同学对金属塑性成形原理的懂得,培育同学独立设计挤冲）压模具的才能
3、,使同学娴熟把握Auto CAD等绘图软件的应用,为同学以后的毕业设计和从事相关工作打下良好的基础；2设计内容和要求 包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：自行设计一套符合要求挤冲）压成型零件的装配模具及其中的两个非标零件；1）依据指导老师供应的零件图纸,进行挤 冲）压工艺分析、编制；2）进行冲压零件图的绘制 零件图转化为挤压件图或锻件图）；3）依据挤 冲）压件图,进行工艺运算、确定工艺方案,挑选合适的挤压设备；4）设计挤 、图纸、实物样品等：本次课程设计的工作内容包括以下几个部分： 挤冲）压零件图纸一张,要求标注尺寸公差、粗糙度、技术要求以及所用原材料； 挤冲）压模具装配图 三号图纸）
4、一张； 挤冲）压模具零件图至少两张,凹模零件图、凸模零件图； 模具结构设计运算说明书一本；注：以上各项内容均要求打印；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章个人资料整理仅限学习使用冲压工艺分析无缝弯头,材料 Q235,管厚 4mm,90 弯曲角 1.1 材料分析：Q235为碳素结构钢,有良好的弯曲成形性能；1.2 结构分析：图 1-2-1 90 弯臂 图 1-2-2 管 U形件 结构简洁,用 U 型管代替两个 90 弯头,左右对称,对弯曲成形有利；管材的截面外形及厚度的变化：当用无填料的自由弯曲时,剖面外形近似
5、为椭圆,变形区材料外侧受拉,内侧受压,使外侧管壁变薄,内侧变厚,变形 量大时,内侧起皱,外侧有破裂可能,因此后续工序采纳整形工序,将滚动轴名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用承用钢球 GBT3082022）从管料一端放入管中,将变形部位进行整形；1.2.1 弯曲变形的特点及方法：a管材弯曲变形时,主要依靠中性层内外纤维的缩短和伸长,当弯曲 变形程度大时,外侧过薄导致破裂,内管壁增厚,失稳起皱,断面会产生畸变,呈椭圆形；b管的质量掌握：为保证管材的成型质量,掌握弯曲变形程度在肯定 范畴内,保证
6、最大伸长应变不超过材料所引起的极限值；管材常用弯曲方法按弯曲方式分为绕弯,推弯,压弯及滚弯；用压弯法对管材进行弯曲,利用模具压制带直段的管件,优点是生产效率高,装置简洁,次方法压制弯头的直径为 1.2.2 最小弯曲半径的确定25-406mm,壁厚为 2.5-40mm；管子的最小弯曲为 Rmin=144mm. 1.3 弯曲件精度及提高弯曲件精度的措施：精度分析：由于未注公差尺寸,按级选取；a因弯曲件回弹影响弯曲件精度,减小回弹的措施有,提高材料塑性,在管坯前进行软化退火处理；由于U 形件弯曲,如背压力不足,在底部产生反向鼓起,变形终止便措产生负回弹,通过成形卸料器,使背压达到正确 值,抵消回弹；
7、克服偏移的措施：利用定位销定位,削减偏移；由于 90弯头弯曲时利用外形对称的 1.4 下料方法：U形件,弯曲后再切开,有效防止偏移；管材剪切下料,与机械加工方法相比,其具有加工速度快,生产效率 高,材料利用率高等特点,有管壁的厚度,可分为薄壁管剪切和厚壁管剪切,薄壁管剪切时管壁易被压扁,后壁管剪切时断面质量较差；钢管的下料设计下料采纳管坯切断模,由于采纳 率,须制成肯定角度；1.5 管坯的外形与尺寸：48 4 的无缝钢管制成,为提高材料利用名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用管坯下料尺寸是影
8、响弯头质量的一个重要因素,在弯曲变形过程中外 侧受拉伸,内侧受压缩,其两者的变形程度也不同,因此管坯下料尺寸不仅与 弯头的设计尺寸有关,考虑到弯头压制成后其端面仍要加工,应预留出加工余 量；1.6 弯曲件的直边高度 ：为保直边的平直,直边应留肯定的高度；其次章 冲压工艺运算2.1 管材厚度减薄率：管材厚度减薄率的变化主要取决于管材的相对弯曲半径 RD 和相对厚度 TD,外侧的最小壁厚和内侧的最大壁厚T管材的原始壁厚 mm） D 管材外径 R中性层弯曲半径由于厚度减薄,降低了管材的机械强度和使用性能；Tmin=t1-1-t/D）/2R/D） =4X1-0.083/2.5=3.87mm Tmax=
9、4.13mm 减薄率 =T-Tmin）/Tx100%=3.25% 减小厚度变薄的措施：采纳电阻局部加热法,降低中性层内侧的金属的变形抗力,使变形更多集中在受压部分,降低拉应力；2.2 弯曲件的绽开尺寸的运算：R=60 D=48 T=4 压制 90 弯头管坯尺寸 L1,L2 为管坯长度尺寸名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用 D 管子外径 R 截面中性层弯曲半径 1, 2 为工艺余量 1=0.20.3 ）D 2=10mm L1 = /2R-D/2+t ）+ 1 L2= /2R-D/2+t ）+
10、 2 L 中=2 R/4=94.2mm 由于是 U型管弯曲,有两个弯头 L1=11.6mm L2=141.88mm L 中=1.57R=94.2mm L1=23.2mm L2=283.76mm L2-L1） 2=130.28mm Tana=40130.28 a=17.1图 2-2 管坯绽开U 形管是成正半圆形的管件；管子的两端中心线问的距离 d 等于两倍弯曲半径 R；U 形管可代替两个90 弯头管子弯曲段的长度正好是以r 为半径所画圆的周长的 14,其弧长用弯曲半径来表示,即为 为弯曲半径的 157 倍；90 弯管弯曲段的绽开长度名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页
11、精选学习资料 - - - - - - - - - 弧长=94.2mm 个人资料整理仅限学习使用2.3 弯曲时压制力的运算及压力机设备的选用压制力为 F=KAP F 为压制弯头所需的力 N）A为承压面投影面积 mm）A=0.707DR+D）K为修正系数,热压时取 P为单位校正力0.05 0.1 ,冷压时取 0.25 0.35 A=0.707 48 60+48）=3665.088 K=0.3 P=80MP F=0.3 3665.088 80=87.96KN 设备的选用初选冲压设备确定压力机的额定压力不仅要考虑能完成弯曲加工,而且要留意防止压力机过载；由于前述运算所得的弯曲力均为弯曲过程中可能显现的
12、最大弯曲力数值,即短时间内显现的峰值,假如压力机的额定压力等于或略大于该运算值,并不能保证在整个弯曲过程中压力机不过载；因此,在确定压力机的压力时,应预留出较大的安全范畴；压力机压力的确定：压力机压力大于校正弯曲力初选压力机挑选压力机 2363,其技术参数为：公称压力 630KN 滑块行程： 120mm 滑块行程次数： 50/min 最大闭合高度： 360mm 闭合高度调剂量： 80mm 模柄孔尺寸： 50 80 工作台尺寸： 340 180 230 垫板厚度： 35mm 工作台孔尺寸： 340 180 230 床身最大倾角： 30名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18
13、页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用 2.4 曲回弹值的运算及预防回弹的措施： 单角弯曲时回弹角,查手册得a1 30 2 30 对于回弹,通过成形卸料器施加肯定背压值,使底部产生的负回弹与角部产生的正回弹相 抵消 . 减小回弹的措施有,提高材料塑性,在管坯前进行软化退火处理；由 于 U 形件弯曲,如背压力不足,在底部产生反向鼓起,变形终止便措产生负回 弹,通过成形卸料器,使背压达到正确值,抵消回弹；2.5 弯曲模具工作部分的尺寸运算凸模圆角半径：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 ,但不能小于答应的最小
14、弯曲半径；假如 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较大且精度要求较高时凸模圆角半径应依据回弹值进行修正；弯 曲 件 的 弯 曲半 径 小于 最 小 弯 曲 半径 , 首次 弯 曲 取 较 大弯 曲 半径 ,Rp=145mm,再经整形工序达到所需半径；故首次凸模圆角半径 rp 可取弯曲件的内弯曲半径 r=145mm,后需整形工 序；凹模圆角半径 凹模圆角半径 rd 的大小直接影响坯料的弯曲成形；凹模的圆角半径 rd 不 能过小,否就弯曲时坯料拉人凹模的阻力大,厚度易拉薄,擦伤工件表面；rd 太大,会影响毛坯定位
15、的精确性；凹模两边的圆角半径应一样,否就坯料在弯曲时发生偏移, rd 的值通常按材料厚度 t 来选取；查文献 1）表 3-14 由 Rd=23）t=12mm； 凹模深度：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,才能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,使最大弯曲力提前显现；中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工,最大弯曲力提前显现,对压名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用力机是很不利的；凹模
16、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；该件为弯曲过大不大且两边要求平直的 高度；U 型管件,就凹模深度应大于零件 凸凹模间隙： U型件弯曲时,间隙由材料的种类和厚度打算）对于尺寸精度要求一般的弯曲件,板料为黑色金属时,单边间隙 C 可按下式运算：C=1+nt） 3-1）式中为凸凹模间的单面间隙 t为材料厚度的基本尺寸mm 0.1 取为间隙系数,为将各个数据代入式 3-1）中52.8 弯曲件宽度较大时,受模具制造和装配误差的影响,将加大间隙的不匀称程度,因此间隙应取大些；宽度较小时间隙值可以取小些,硬材料就应取大些,弯曲件相对弯曲半径r/t较小时可以取大些；此外仍
17、应考虑弯曲尺寸精度和板料厚度偏差的影响；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用第三章 模具总体设计3.1 工作零件设计型件弯曲凸凹模横向尺寸及公差：由于零件未注尺寸公差,按级,仅按外形尺寸标注,查公差表 74 0.047 ；模具工作零件结构的确定即弯曲模凸、凹模工作尺寸 的确定；弯曲凸、凹模工作尺寸的运算与工件尺寸的标注行成有关；综上所述,查阅文献 3-2 式中为凹模的基本尺寸, mm；为凸模的基本尺寸, mm；Lmax为弯曲件的最大极限尺寸,mm； 为弯曲件的尺寸公差, mm；名师归纳总结
18、 - - - - - - -第 11 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - ,个人资料整理仅限学习使用1/4为凹模、凸模的制造公差,mm,取 1/4 1/3 ） ,这里取 ； Z 为凹、凸模双面间隙, mm；将数据代入式 3-2）、 3-3）得：3.2 模架的设计及挑选标准模架的挑选：以凹模的外形尺寸运算凹模周界的大小；1.1 上下模板安装冲模的全部零件,主要传递和承担冲压力,因此具有足 够的强度和刚度,如刚度不足,工作时产生较大的弹性变形,导致模具快速磨 损和破坏,降低冲模寿命；其次上下平面间有平行度要求；1.2 垫板的作用：直接承担和分散凸模传来的压力,防止模板
19、被凸模端面压陷；1.3 顶杆应能使有效顶出工件,不能太长,造成在下死点行程时受力；顶 板上也可以设计通气槽,有利于压缩空气将工件与顶板分开；凹模高度 85 凹模壁厚 1.5-2 ）H116.3 凹模宽度 250 凹模总长 400 为了保证冲出零件的精度和高稳固的质量,采纳模架导向方式；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,使冲裁件的质量稳固牢靠,使模具的安装比较简洁；模架的类型选用后侧 导柱模架标准模架；依据冲压件的外形尺寸和精度以及结构类型等挑选模架的 类别和形式；依据凹模周界和闭合高度要求确定模架的规格；查阅文献 2）表 10-29 选用的模架主
20、要技术参数为：凹模周界： L=400mm 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用 B=250mm 闭合高度：最小 275mm 最大 320mm 上模座： 400mm 250mm 55mm GBT2861.1 2022 下模座： 400mm 250mm 70mm GBT2855.2 2022 导柱： 40mm 260 mm GB/T2861.1 导套： 40mm 140mm 53mm GB/T2861.6 挑选后侧导柱模架400 250 275320）上模座 400 250 55 参照 GB/
21、T2861.12022 下模座 400 250 70 参照 GB/T2855.22022 导柱 40 260 参照 GB/T2861.1 导套 40 140 53 参照 GB/T2861.6 3.3 模柄零件设计图 3-3 压入式模柄使用开式压力机,模具比较小,常用模柄固定上模,采纳压入式模柄；模柄夹持部分的公称直径与压力机滑块的模柄孔径相等其尺寸协作关系可取H7/m6）,高度就小于模柄孔深度 5-10mm；即模柄露出的长度小于压力机滑块深度, 50 80 其选用可参考 2）表 10-45 ；3.4 紧固零件设计螺钉和销钉的挑选 =Hm=Hmin+10mm；无特别情形, Hm应取上限值,最好取
22、在 Hm=Hmin+M/3范畴内 M=Hmax-Hmin）,防止连杆调剂过长,导致螺纹接触面积过小而被压坏；模具闭合高度Hm取 290mm左右符合,位于最大闭合高度和最小闭合高度之间,下模座尺寸每边都大于压力机工作台孔尺寸40-50mm,3.8 弯曲的次品分析及预防 A 弯曲的废次品的主要形式为：. 弯曲破裂和起皱 . 外形不良,畸变,呈椭圆形；. 表面擦伤；b防止措施： 1. 尽量使坯料的轧纹方向与弯曲线垂直或成 45 角,应提 高坯料剪切面的质量；2. 弯曲前毛坯退火处理；3. 在弯曲开头时顶板对毛坯施加足够的压力,最终对弯曲件进行校正；3.9 无缝弯头弯曲模工作原理 工作原理：模具开启时
23、,压力缓冲器将成形卸料器顶起,使成形卸料器的 端面与凹模的端面齐平,将待弯的管料置于凹模槽内,压力机下行,上模与管 料接触形成圆弧顶端,随成形连续,已完管料部分进入卸料器的槽内,得到约 束爱护,压力机连续下行,弯曲上模,成形卸料器及凹模共同将管料移至模具 下止点,弯曲成形滑块上行,上模与凹模接触脱离,成形卸料器与压力机缓冲 器作用下将管件推出凹模,如工件卡在上模,用推杆推出即可；名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用参考文献1 王卫卫 . 材料成形设备北京：机械工业出版社,2006.1 9.
24、 2 张均. 冷冲压模具设计与制造 . 西安：西北工业高校出版社,1993. 3 成虹. 冲压工艺与模具设计 . 北京：高等训练出版社,2006.4 成都模具工业协会冲压模具设计师手册1989. . 北京：机械工业出版社,5 王孝培 . 冲压手册 . 其次版 . 北京: 机械工业出版社 ,1990 6 杨玉英 . 有用冲压工艺与模具设计师手册 . 北京：机械工业出版社,2005. 7 郭成,储家佑 . 现代冲压技术手册 . 北京：中国标准出版业,2005. 8 郝滨海 . 冲压模具简明设计手册 . 北京 : 化学工业出版社 ,2005 9 模具有用技术丛书编委会. 冲模设计应用实例. 北京：机
25、械工业出版社,1999. 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用10 二代龙震工作室 . 冲压模具设计基础 . 北京：电子工业出版社, 2006. 11 刘建超,张宝忠 . 冲压模具设计与制造 . 北京：高等训练出版社, 2004. 12 王芳 . 冷冲压模具设计指导 . 北京：机械工业出版社,1998. 13 陈锡栋、靖颖怡主编 . 冲模设计应用实例. 北京：机械工业出版社, 2004 14 钟毓斌主编 . 冲压工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社,2000 15 周玲编 . 冲孔设计实
26、例详解 . 北京：化学工业出版社,2007 16 王孝培主编 . 冲压手册 . 北京：机械工业出版社,1996 17 郑可锽主编 . 有用冲压模具设计手册. 北京: 宇航出版社, 1992 18 李硕本主编 . 冲压工艺学 . 北京：机械工业出版社,1982 19 胡彦辉主编 . 模具制造工艺学 . 重庆：重庆高校出版社, 2007 20 李云程 . 模具制造工艺学 . 北京：机械工业出版社, 2001 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1 王卫卫 . 材料成形设备北京：机械工业出版社,2006.1 9 2 阮雪榆编 . 冷挤压技术 . 上海：上海人民出版社, 1975.7 83 贾宪
27、安,胡九锡 . 金属挤压机 . 北京：化学工业出版社, 1985.1 154 洪慎章 . 冷挤压使用技术 . 北京：机械工业出版社, 2004.9.7 15 5 王孝培 . 冲压手册 . 其次版 . 北京 : 机械工业出版社 ,1990 6 郝滨海 . 挤压模具简明设计手册 . 北京: 化学工业出版社 ,2005 7 杨长顺 . 冷挤压工艺实践 . 武汉 : 国防工业出版社 ,1984 8 郝滨海 . 冲压模具简明设计手册 . 北京 : 化学工业出版社 ,2005 9 锻模设计手册编写组 . 锻模设计手册 . 北京: 机械工业出版社 ,1991 10 贾俐俐 . 挤压工艺及模具 . 机械工业出
28、版社, 2006 另外,可参考中北高校图书馆上的电子资源；名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用5设计成果形式及要求：本次课程设计的设计成果以模具设计图纸和模具设计运算说明书的形式提交；6工作方案及进度：2022 年 12 月 20 日12 月 25 日冲 挤）压零件的设计模具结构运算及草图设计 2022 年 12 月 26 日2022 年 1 月 6 日模具装配图的绘制 2022 年 1 月 7 日1 月 10 日模具零件图的绘制 2022 年 1 月 11 日1 月 20 日模具设计运算说明书的撰写 2022 年 1 月 21 日答辩和成果考核系主任审查看法：签字：年月日名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 18 页