集美大學機械與能源工程學院
題目： 卡箍預彎成形模設計
專業班級
學生姓名
學號成績指導教師
2023年11月
目錄 （報告書格式樣例）
0.專題設計任務 1
1 卡箍沖壓工藝分析 3
1.1零件工藝性分析 3
1.1.1 材料分析 3
1.1.2 結構分析 3
1.1.3 精度分析 3
1.2 加工方案分析 3
2 卡箍彎曲工藝計算 5
2.1 展開尺寸的計算 5
2.2.預壓圓彎曲模彎曲力的計算和壓力機的選擇 5
2.3 回彈量的計算 7
3預壓圓彎曲模零部件的實體模型與工程圖 9
3.1 凹模的實體模型與工程圖 9
3.2凹模的工程圖 9
3.3 凸模的實體模型 10
3.4 凸模的工程圖
4預壓圓裝配實體模型與工程圖 13
4.1 裝配實體模型 14
4.2 裝配工程圖
5. 預彎模3-d列印過程
參考文獻 17
0.1 專題設計任務
(1) 本專題設計的內容
卡箍是一種截面輪廓為圓形的沖壓零件，該零件需要採用預壓圓和終壓圓兩道彎曲成形過程，此次設計是進行卡箍的沖壓成形工藝分析及其預彎成形模具設計。任務具體要求如下：
1 根據給定的零件圖，仔細分析其詳細結構和特點，計算零件展開尺寸，擬定其變形彎曲工藝分析的步驟
2 對給定零件的彎曲過程進行變形力學分析，計算彎曲工藝引數，確定預彎成形模工作部分的結構引數，選擇成形壓力機，確定安裝方法，擬定模具的總體結構
3 設計預彎成形模，並利用pro/engineer對模具各部件進行實體造型設計
4 對模具進行總體裝配，生成模具的裝配體、零件的工程圖，裝配圖中必須包括必要的配合關係，零件圖中必須包含應有的尺寸公差
(2) 本專題設計的意義
卡箍是一種截面輪廓為圓形的沖壓零件，需要採用預壓圓和終壓圓兩道彎曲成形過程。卡箍選用優質不鏽鋼材料,採用不同的造型結構和製造工藝來滿足於不同型別軟管連線緊箍的需要。卡箍具有造型美觀，使用方便，緊箍力強、密封效能好等特點。
主要用於車輛、船舶、柴油機、汽油機、工具機、消防、等各種機械裝置、化工裝置的普通全膠管、尼龍塑料軟管、夾布膠管、水帶等介面處的連線緊固及密封。
1 卡箍沖壓工藝分析
1.1零件工藝性分析
工件圖為圖1.1所示卡箍彎曲件，材料為08a鋼，板厚3mm，生產批量為大批量。其工藝性分析內容如下：
1.1.1 材料分析
08a鋼屬優質碳素結構鋼，具有良好的彎曲成形效能。
1.1.2 結構分析
零件結構簡單，左右對稱，對彎曲成形較為有利，查文獻[7]表3-1可得此材料所允許的最小彎曲半徑rmin=0.1t=0.3mm，而零件的最小的彎曲半徑r=3mm>0.
3mm,故不會彎裂。另外若先沖孔後彎曲，兩孔的
圖1.1 卡箍零件圖
同軸度無法保證，所以選擇先彎曲，再沖孔。計算零件r3、r6、r66處的相對彎曲半徑r/t分別等於1、2、22，其中尺寸φ132的相對彎曲半徑大於5，所以φ132處必須考慮回彈的影響，其他兩處的回彈可以不予考慮。
1.1.3 精度分析
零件上只有乙個尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求屬於it14級，其餘未注公差尺寸均按it14選取，所以普通彎曲即可滿足零件的精度要求。
1.2 成形方案分析
卡箍的主要形狀是圓管。常見的圓管類彎曲模有以下幾種：①彎小圓的兩道工序彎曲模，如圖1.
2所示。模具分兩道工序，第一道工序是將坯料完成u型，第二道工序是由u形完成圓形。這種模具適用於加工直徑小於φ10mm的零件。
②彎大圓的兩道工序彎曲模，如圖1.3所示。第一道工序是使左右兩個半圓初步成形，第二道工序是用軸形凸模使中間部位的圓成形。
這種模具適用於直徑大於φ40mm的零件。③若工件的直徑處於φ10mm和φ40mm之間，則適宜採用擺塊式
圖1.2 彎小圓的兩道工序彎曲模圖1.3 彎大圓的兩道工序彎曲模
模具。因為工件的直徑為φ132mm，所以該件的沖壓生產採用第二種方案最佳，第一道工序是通過預壓圓彎曲模使左右兩個半圓初步成形成如圖1.4的尺寸，第二道工序是用軸形凸模使中間部位的圓成形。
圖1.4 預壓圓零件圖
2 卡箍彎曲工藝計算
2.1 展開尺寸的計算
查文獻[3]有2-1）
式中 l￣￣￣毛坯總長度（mm）
li￣￣￣直邊長度（mm），i=1,2,3…n
ri￣￣￣彎曲半徑（mm），j=1,2,3…m
xoj￣￣￣中性層位移係數，j=1,2,3…m
αj￣￣￣彎曲角，j=1,2,3…m
t￣￣￣毛坯厚度（mm）
根據零件圖1.1可知，t=3 l1=18.52 r1=3 r2=6 r3=66,
故r1/t=1 r2/t=2 r3/t=22
查文獻[3]表5-3得 x1=0.32 x2=0.38 x3=0.5
故l=2×[18.52+(3+0.32×3)×71°+(6+0.38×3)]+
(66+0.5×3)×337°=463.32mm
因為預彎時兩邊各留有6mm修邊模，所以毛坯總長度=463.32+12=475.32mm，
取475mm。
2.2預壓圓彎曲模彎曲力的計算和壓力機的選擇
（1）預壓圓彎曲模自由彎曲力的計算
按文獻[7]式（3-3）為：
2-2）
式中 f1￣￣￣自由彎曲力（n）
b￣￣￣彎曲件寬度（mm）
t￣￣￣彎曲件材料厚度（mm）
r￣￣￣彎曲內半徑（mm）
σb￣￣￣材料抗拉強度（mpa）
k￣￣￣安全因數，一般去k=0.3
故（2）預壓圓彎曲模校正彎曲力的計算
按文獻[7]式（3-4）為：
2-3）
式中 f2￣￣￣校正彎曲力（n）
q￣￣￣單位面積上的校正力（mpa）
a￣￣￣校正面積（mm2）
式中q查文獻[7]表3-3取值為100mpa
故 f2=396.35×30×100=1189050n=1189.05kn
故自由彎曲力和校正彎曲力的和為：
f=56.16+1189.05=1245.21kn
（3）預壓圓彎曲模壓力機的選擇
①按文獻[3]式（5-14）為:p壓力機f=1245.21kn來選擇壓力機
②壓力機的閉合高度應與衝模的閉合高度相適應。即滿足：衝模的閉合高度應介於壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間。
模具閉合高度為：
h模=h上模座+h上模中心+h板料+h下模中心+h下模座-h下模凸台=258mm
③壓力機的工作檯面尺寸必須大於模具下模座的外形尺寸，並還要留有安裝固定的餘地。
綜合以上這些要求，
查文獻[3]表13-10，選用開式可傾壓力機，型號為j23-160。
其主要引數有：
公稱壓力——1600kn；
最大閉合高度——450mm；
閉合高度調節量——130mm；
滑塊閉行程——160mm；
工作台尺寸：前後——710mm；左右——1120mm；
模柄孔尺寸：直徑——70mm；深度——80mm。
因為模具的閉合高度為258mm，而壓力機的最小閉合高度為320mm，為了保證模具正常工作，同時防止模座磨損分別在上模座墊一塊厚度h1=100mm的墊片，使得：
這樣模具就可以正常工作。
2.3 回彈量的計算
r3和r6段地相對圓角半徑r/t的值分別為1和2<(5 ~8)，曲率半徑數值較小時，可以不計算回彈，通過施加校正力以保證工作質量。
因圓管形彎曲件的彎曲半徑與板料的厚度的比值較大，故彎曲的回彈不可忽略。本件的彎曲半徑是66mm，板料厚3mm，其r/t=22，採用補償法消除回彈，所以預壓圓彎曲模和終壓圓彎曲模成形尺寸r66的凸模尺寸按文獻[3]式（5-26）計算，即：
2-4）
式中 r、r凸￣￣￣彎曲件、彎曲凸模圓角半徑（mm）
材料屈服點（mpa）
e￣￣￣材料彈性模量（mpa）
t￣￣￣材料厚度
令a=3/e，查文獻[3]表5-20有08a的a值為0.0032，故
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