V形弯曲模具设计

浮生、流年《塑性成形工艺》课程设计

2015年7月32日

题目： V形弯曲模具设计

姓名：灬焚书灬

学号： 89757

系别：材料工程系

专业：材料成型及控制工程专业年级： 2015级

指导老师：

目录

1、设计任务书

设计题目：V形弯曲模具设计

工件图：如图1

材料：Q235

厚度：1mm

技术要求：小批量，零件公差按IT14选取

图1：工件图

2、冲压工艺分析

材料分析

Q235号钢为普通碳素结果钢，性质较软，具有较好的弯曲性能，弹性模量E=200~220GPa ，σb=375~500MPa。

工艺分析

该弯曲件外形简单，精度要求不高，工件厚度小，可以采用单工序模弯曲，且定位精度易保证。

弯曲件的工序安排

参考《冷冲模设计》[Ⅰ] P136可一次压弯成形。

3、弯曲模具总体结构设计

模具类型的选择

冲压工艺分析可知，采用单工序冲模，所以采模具类型为单工序模。 操作与定位方式

零件小批量生产，安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。零件尺寸较小，厚度较小，宜采用定位板定位。

卸料与出件方式

因为工件料厚为1mm ，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸料。

导向方式的选择

导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动。对生产批量较大、零件公差要求较高、寿命要求较长的模具，一般都采用导向装置。模具中应用最广泛的是导柱和导套。

该模具生产批量不大，工件变形弯曲简单，弯曲力较小，可以不采用导向装置。

4、弯曲模具工艺与设计分析

弯曲工件毛坯尺寸计算

工件属于有圆角半径的弯曲件，毛胚展开长度为：

）（ππ圆弧圆弧

直线xt r l l l +︒

=︒=+=∑∑1803602L ϕϕρ 公式 1 式中 L

— 弯曲件板料长度

l 直线 — 线部分的各段长度；

l 圆弧 — 圆弧部分的长度；

X

— 中性层系数。 ∵r/t=12/1=12>8,查[Ⅰ]-P131-表得中性层系数x=，按公式1计算板料的展开长度得：

∴

毛胚L =40+）（π10.512180120⨯+︒⨯︒=

图 2：板料展开图

弯曲力的计算

弯曲力受材料力学性能，零件形状与尺寸，弯曲方式，模具结构形状与尺寸等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确计算。因此，在生产中均采用经验公式估算弯曲力，以便作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。

查《冷冲模设计》P133可得v 形件弯曲力：

t r t b +=σ20.6Kb F 自 公式 2 其中 F 自 — 冲压行程结束时的自由弯曲力（N ）；

K — 安全系数，一般取K=；

B — 弯曲件的宽度（mm ）；

t

— 弯曲材料的厚度（mm ）； r — 弯曲件的内弯曲半径（mm ）；

σb — 材料的强度极限（MPa ）。

根据图1可得：b=40mm ；t=1mm ；r=12mm

查阅《机械设计课程设计手册》[Ⅱ]P37，表2-3可得b σ=450MPa 。

代入公式2得

压弯时的顶件力和卸料力

压弯时的顶件力和卸料力FQ 值近似取弯曲力的30%~80%即：

自

）（F 0.8~0.3F Q = 所以 F Q =×1080=864 N 弯曲时压力机吨位的选择

自由弯曲时，压力机的吨位F 为：

F ≧F 自+F Q ≧1080+864=1944 N

5、弯曲模具零件设计

凸模与凹模工作部位设计

凸模与凹模的圆角半径

在材料弯曲变形结束，工件不受外力作用，由于弹性恢复，使弯曲件的角度、弯曲半径与模具的形状尺寸不一致，这种现象称为回弹。弯曲回弹表现为1：弯曲半径增大；2：弯曲件角度增大。材料的屈服点σb 愈高，弹性模量E 愈小，弯曲回弹愈大。

当r/t<5，弯曲半径的回弹值不大，只考虑角度回弹，可以查表得出。

当r/t>10，弯曲相对半径较大，工件不仅有角度回弹，弯曲半径也有较大的回弹。可由下面公式得出：

Et 3r 11Et r 31r

r s

s σσ+=+=凸

公式 3 )1r r )(

-180(--︒=凸凸ααα 公式 4

其中：

r — 工件的圆角半径（mm ）； r 凸 — 凸模的圆角半径（mm ）；

a

— 弯曲件的角度（°）； α凸 — 弯曲凸模的角度（°）；

t — 板料的厚度（mm ）； E — 弯曲材料的弹性模量(MPa)；

σs — 弯曲材料的屈服点（MPa ）。

∵R/t=12/1=12>10

∴加工的板料有角度回弹和半径回弹，查阅《机械设计课程设计手册》P4 表2-3得Q235号钢材的弹性模量为200-220×103MPa ，取值

E=210×103MPa

代入公式3，公式4得

11.53511021023531211r 3≈⨯⨯⨯+=

凸 mm

所以， 弯曲模凹、凸模间隙

对于V 型件，凹模与凸模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制的，所以Z=t=1(mm)。

弯曲凸、凹模刃口尺寸及公差

弯曲凸、凹模工作尺寸的计算与工件尺寸的标注形式有关。一般原则是：当工作标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上，当工件标注内行尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上，并来用配作法制模。

凹模尺寸设计