冲压模具毕业设计固定夹冲压弯曲模设计.docx
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冲压模具毕业设计固定夹冲压弯曲模设计
固定夹冲压弯曲模设计
摘要
本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，首先根据工件图算工件的展开尺寸，在根据展开尺寸算该零件的压力中心，材料利用率，画排样图。
根据零件的几何形状要求和尺寸的分析，采用复合模冲压，这样有利于提高生产效率，模具设计和制造也相对于简单。
当所有的参数计算完后，对磨具的装配方案，对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行了分析。
在设计过程中除了设计说明书外，还包括模具的装配图，非标准零件的零件图，工件的加工工艺卡片，工艺规程卡片，非标准零件的加工工艺过程卡片。
关键词：
复合模；冲压；设计
Cliptohurtletopressabentmolddesignfixedly
Takeofftowant
Thistextintroductivemoldingtoolsolidexamplethestructureisinbriefpractical,theusageconvenienceisdependable,firstaccordingtotheworkpiecethediagramcalculatetheworkpiecetolaunchsize,ataccordingtolaunchthepressurecenterthatthesizecalculatesthatspareparts,thematerialutilization,paintingrowkinddiagram.Accordingtosparepartsofseveraltheshaperequestwiththeanalysisofthesize,adoptioncompoundthemoldhurtletopress,sobeadvantageoustoanexaltationproductionanefficiency,moldingtooldesignandmanufacturingalsooppositeinsimple.Whenallparametercalculationsareoverafter,requestedthetechniquerequeststothedesignandassembleofthemainsparepartstoallcarryonanalysistotheassembleprojectthatwhetstohave.Duringtheperiodofdesigninadditiontodesigningmanual,alsoincludetheassemblediagramofthemoldingtool,thesparepartsdiagramofthenot-standardspareparts,theworkpieceprocessesthecraftcard,thecraftrulesdistancecard,thenot-standardsparepartsprocessescraftprocesscard.
Keyword:
Compoundmold、hurtletopress、design
1绪论………………………………………………………………………………..1
2冲裁弯曲件的工艺设计…………………………………………………………..1
3确定工艺方案及模具的结构形式………………………………………………..2
4模具设计工艺计算………………………………………………………………..3
4.1计算毛坯尺寸…………………………………………………………...…..3
4.2排样、计算条料宽度及距的确定……………………………………….......5
4.2.1搭边值的确定………………………………………………………….5
4.2.2条料宽度的确定………………………………………………..............7
4.2.3到料板间距的确定……………………………………………………..7
4.2.4排样……………………………………………………………………..8
4.2.5材料利用率的计算……………………………………………………..8
5冲裁力的计算……………………………………………………………………10
5.1计算冲裁力的公式………………………………………………………….10
5.2总的冲裁力、卸料力、推件力、顶件力、弯曲力和总的冲压力……….11
5.2.1总的冲裁力……………………………………………………………11
5.2.2卸料力FQ的计算……………………………………………………..12
5.2.3推料力FQ1的计算……………………………………………………12
5.2.4顶件力FQ2的计算………………………………………………….....12
5.2.5弯曲力FC的计算……………………………………………………...13
5.2.6总冲压力的计算……………………...................................................14
6模具压力中心与计算............................................................................................14
7冲裁间隙的确定…………………………………………………………………15
8刃口尺寸的计算…………………………………………………………………16
8.1刃口尺寸计算的基本原则………………………………………………….16
8.2刃口尺寸的计算…………………………………………………………….17
8.3计算凸、凹模刃口的尺寸………………………………………………….18
8.4冲裁刃口高度……………………………………………………………….21
8.5弯曲部分刃口尺寸的计算………………………………………………….21
8.5.1最小弯曲半径…………………………………………………………21
8.5.2弯曲部分工作尺寸的计算……………………………………………22
9模具总的结构设计………………………………………………………………25
9.1模具类型的选择…………………………………………………………….25
9.2定位方式的选择…………………………………………………………….25
9.3卸料方式的选择…………………………………………………………….25
9.4导向方式的选择…………………………………………………………….25
10主要零部件的设计……………………………………………………………..26
10.1工作零件的设计…………………………………………………………...26
10.1.1凹模的设计…………………………………………………………26
10.1.2凸凹模的设计………………………………………………………27
10.1.3外形凸模的设计…………………………………………………..27
10.1.4内孔凸模的设计……………………………………………………28
10.1.5弯曲凸模的设计……………………………………………………28
10.2卸料部分的设计…………………………………………………………...29
10.2.1卸料板的设计……………………………………………………..29
10.2.2卸料弹簧的设计…………………………………………………....29
10.3定位零件的设计…………………………………………………………...31
10.4模架及其他零部件的设计………………………………………………...31
10.4.1上下模座…………………………………………………………....31
10.4.2模柄………………………………………………………………....32
10.4.3模具的闭合高度…………………………………………………....32
11模具总装图……………………………………………………………………..33
12压力机的选择…………………………………………………………………33
总结…………………………………………………………………………………..34
致谢…………………………………………………………………………………..35
参考文献......................................................................................................................36
附录…………………………………………………………………………………..37
附录1冲压模具装配工序卡片……………………………………………...37
附录2非标准零件的加工工艺过程…………………………………….…..38
附录3冲孔凸模加工工艺过程………………………………………….…..39
附录4凸凹模加工工艺卡片……………………………………..……….....40
附录5空心垫板的加工工艺过程…………………………………………...41
附录6弯曲凸模加工工艺过程……………………………………………...41
附录7部分标准公差值……………………………………………………...42
附录8J23系列开式可轻压力机主要技术参数………………………….....43
1绪论
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。
模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。
采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；
容易实现生产的自动化的特点。
2冲裁弯曲件的工艺分析
图2—1零件图
如图2—1所示零件图。
生产批量：
大批量;
材料：
LY21-Y;
该材料，经退火及时效处理，具有较高的强度、硬度，适合做中等强度的零件。
尺寸精度：
零件图上的尺寸除了四个孔的定位尺寸标有偏差外，其他的形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可安IT14级确定工件的公差。
经查公差表，各尺寸公差为：
Ø3.50+0。
30200-0.52250-0.52
四个孔的位置公差为：
17±0.1214±0.2
工件结构形状：
制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。
结论：
该制件可以进行冲裁
制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和模具的寿命。
3确定工艺方案及模具的结构形式
根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案;
（1）落料——弯曲——冲孔；单工序模冲压
（2）落料——冲孔——弯曲；单工序模冲压。
（3）冲孔——落料——弯曲；连续模冲压。
（4）冲孔——落料——弯曲；复合模冲压。
方案
（1）
（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内
完成一个冲压工序的冲裁模。
由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。
方案（3）属于连续模，是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。
于制件的结构尺寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不宜采用该方案。
方案（4）属于复合冲裁模，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。
采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度，所以此方案最为合适。
根据分析采用方案（4）复合冲裁。
4模具总体结构设计
4.1模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。
4.2定位方式的选择
因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，有侧压装置。
控制条料的送进步距采用导正销定距。
4.3卸料方式的选择
因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸料。
4.4导向方式的选择
为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用对角导柱的导向方式。
5模具设计工艺计算
5.1计算毛坯尺寸
相对弯曲半径为：
R/t=3.8/1.2=2.17>0.5
式中：
R——弯曲半径（mm）
t——材料厚度（mm）
由于相对弯曲半径大于0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先
求变形区中性层曲率半径β（mm）。
β=r0+kt公式（5—1）
式中：
r0——内弯曲半径
t——材料厚度
k——中性层系数
表5—1板料弯曲中性层系数
r0/t
0.1
0.2
0.25
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1.O
K1（V）
0.30
0.33
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.41
0.42
K2（U）
0.23
0.29
0.31
0.32
0.35
0.37
0.38
0.40
0.41
K3（O）
—
—
—
—
—
0.72
0.70
0.67
0.63
r0/t
1.2
1.5
1.8
2
3
4
5
6
8
K1（V）
0.43
0.45
0.46
0.46
0.47
0.48
0.48
0.49
0.50
K2（U）
0.42
0.44
0.45
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
K3（O）
0.49
0.56
0.52
0.50
查表5—1，K=0.45
根据公式5—1β=r0+kt
=0.38+0.45X1.2
=4.34（mm）
图5—1计算展开尺寸示意图
根据零件图上得知，圆角半径较大（R>0.5t），弯曲件毛坯的长度
公式为：
LO=∑L直+∑L弯公式（5—2）
式中：
LO——弯曲件毛坯张开长度（mm）
∑L直——弯曲件各直线部分的长度（mm）
∑L弯——弯曲件各弯曲部分中性层长度之和（mm）
在图5—1中：
A=
公式（5—3）
COS∠P=（RA+RC-B）/（RA+RC）公式（5—4）
RA=3.8+0.6=4.4（mm）RC=1.2+0.6=1.8（mm）B=3.8（mm）
根据公式5—3A=
=2×3.8（4.4+1.8）-3.82
≈5.6（mm）
根据公式5—4COS∠P=（RA+RC-B）/（RA+RC）
=（4.4+1.6-3.8）/（4.4+1.6）
=0.367
则∠P=carCOS0.367=68.47。
2∠P=2×68.47。
=136.94。
根据公式5—2∑L直=L总长-2A
=20-2×5.6
=8.8（mm）
∑L弯=2πβ（∠P／180+∠P／180）
=2×3.14×4.34×（68.47/180+68.47/180）
=20.74（mm）
LO=∑L直+∑L弯
=8.8+20.74
=31.54（mm）
取LO=32（mm）
根据计算得：
工件的展开尺寸为25×32（mm）,如图4—2所示。
图5—2尺寸展开图
5.2排样、计算条料宽度及步距的确定
5.2.1搭边值的确定
排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。
搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。
搭边过大，浪费材料。
搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。
或影响送料工作。
搭边值通常由经验确定，表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。
表5—2搭边a和a1数值
材料厚度
圆件及r＞2t的工件
矩形工件边长L＜50mm
矩形工件边长L＞50mm
或r＜2t的工件
工件间a1
沿边a
工件间a1
沿边a
工件间a1
沿边a
＜0.25
0.25~0.5
0.5~0.8
0.8~1.2
1.2~1.6
1.6~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.5~4.0
4.0~5.0
5.0~12
1.8
1.2
1.0
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t
2.0
1.5
1.2
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.5
0.7t
2.2
1.8
1.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
2.5
2.0
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
2.8
2.2
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
3.0
2.5
2.0
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t
搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损表4—2给出了钢（WC0.05%～0.25%）的搭边值。
对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：
钢（WC0.3%～0.45%）0.9
钢（WC0.5%～0.65%）0.8
硬黄铜1～1.1
硬铝1～1.2
软黄铜，纯铜1.2
该制件是矩形工件，根据尺寸从表4—2中查出：
两制件之间的搭边值a1=1.2（mm）,侧搭边值a=1.5（mm）。
由于该制件的材料使LY21—Y（硬铝），所以两制件之间的搭边值为：
a1=1.2×（1～1.2）=1.2～1.414（mm）
取a1=1.2（mm）
侧搭边值a=1.5×（1～1.2）=1.5～1.8（mm）
取a=1.5（mm）
5.2.2条料宽度的确定
计算条料宽度有三种情况需要考虑；
有侧压装置时条料的宽度。
无侧压装置时条料的宽度。
有定距侧刃时条料的宽度。
有定距侧刃时条料的宽度。
有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。
条料宽度公式：
B=（D+2a）
公式（5—2）其中条料宽度偏差上偏差为0，下偏差为—△，见表4—3条料宽度偏差。
D——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。
a——侧搭边值。
查表4—3条料宽度偏差为0.15
根据公式4—1B=（D+2a）
=（25+2×1.5）0-0.15
=280-0.15
表5—3条料宽度公差（mm）
条料宽度
B/mm
材料厚度t/mm
～0.5
>0.5～1
>1～2
～20
0.05
0.08
0.10
>20～30
0.08
0.10
0.15
>30～50
0.10
0.15
0.20
5.2.3导板间间距的确定
导料板间距离公式：
A=B+Z公式（5—2）
Z——导料板与条料之间的最小间隙（mm）；
查表4.3—3得Z=5mm
根据公式4—2A=B+Z
=28+5
=33（mm）
表5—4导料板与条料之间的最小间隙Zmin（mm）
材料厚度t/mm
有侧压装置
条料宽度B/mm
100以下
100以上
~0.5
0.5~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5
5
5
5
5
5
8
8
8
8
8
8
5.2.4排样
根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。
采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。
同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。
由于设计的零件是矩形零件，且四个孔均有位置公差要求，所以采用有费料直排法。
5.2.5材料利用率的计算：
冲裁零件的面积为：
F=长×宽=25×32=800（mm2）
毛坯规格为：
500×1000（mm）。
送料步距为：
h=D＋a1=32+1.2=33.2
一个步距内的材料利用率为：
n11=（nF/Bh）×100%
n为一个步距内冲件的个数。
n11=（nF/Bh）×100%
=（1×800/28×33.2）×100%
=81.96%
横裁时的条料数为：
n1=1000/B
=1000/28
=34.01可冲34条，
每条件数为：
n2=（500-a）/h
=（500-1.5）/33.2
=15.024可冲15件，
板料可冲总件数为：
n=n1×n2=34×15=510（件）
板料利用率为：
n12=（nF/500×1000）
=（510×800/500×1000）×100%
=81.6%
纵裁时的条料数为：
n1=500/B
=500/28
=17.006可冲17条，
每条件数为：
n2=（1000-a）/h
=（1000-1.5）/33.5
=30.084可冲30件，
板料可冲总件数为：
n=n1×n2=17×30=510（件）
板料的利用率为：
n12=（nF/500×1000）
=（510×800/500×1000）×100%
=81.6%
横裁和纵裁的材料利用率一样，该零件采用横裁法。
图5—3排样图
6冲裁力的计算
6.1计算冲裁力的公式
计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模
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