冲压模具毕业设计弯板支架冲孔落料弯曲级进模设计.docx
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冲压模具毕业设计弯板支架冲孔落料弯曲级进模设计
弯板支架冲孔弯曲模设计
摘要
本文介绍的是弯板支架冲孔弯曲级进模，该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，再根据展开尺寸算该零件的压力中心，材料利用率，画排样图；其次依据凸、凹模不同的制造方法和冲裁工艺方案计算出凸、凹模的刃口尺寸；计算冲压力，选择冲压设备；根据零件的几何形状要求和尺寸的分析，进行凸、凹模结构设计,最后总体设计。
当所有的参数计算完后，对模具的装配方案，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。
关键词：
弯曲；级进模；冲压
Abstract
Thisarticleintroducesistheangleironsupportpunchholesbendingconcatenation-mouldmembrane.Thismoldexamplestructureissimple.Theeasytooperateisreliable.Firstlaunchesthesizeaccordingtotheworkpiecegraphiccalculationworkpiece.Againactsaccordingtolaunchesthesizetocalculatethiscomponentsthecenterofpressure.Materialusefactor,floweredrowofspecimenmap;Nextbasisconvex-concavemolddifferentmanufacturemethodandtheblankingcraftplancalculatestheconvex-concavecuttingedgesize,computationrammingstrength,choicerammingequipment.Accordingtocomponentsgeometryshaperequestandsizeanalysis,carriesontheconvex-concavemoldstructuraldesign;finallysystemdesign.Afterallparameterscalculate,tomoldassemblyplan,carryontheanalysistothemajorpartsdesignandthematchingrequirement.Indesignprocessbesidesdesigninstructionbooklet,alsoincludesthemoldtheassemblydrawing,non-standardletterdetaildrawing.
Keywords:
bending,concatenation-mould,pressing
前言...……….……….……………………………………………………………1
第一章冲裁弯曲件的工艺设计…………….………………..………………..3
第二章确定工艺方案及模具的结构形式……………...……...……………4
第三章模具总体结构设计…………………...…...……………………………5
第四章模具设计工艺计算………………...…..……...………………………..6
4.1计算毛坯尺寸…………………………………………………………...…..6
4.2排样、计算条料宽度及距的确定……………………………………….......8
4.2.1排样..……………………………………………………………………8
4.2.2搭边值的确定…....……………………………………………………..8
4.2.3条料宽度的确定..…....……………………………………………..…..9
4.2.3送料步距的确定.…...……………………………………………..…..10
4.2.5材料利用率的计算………………………………………………...….11
第五章冲裁力的计算……………………..……………………………………12
5.1计算冲裁力的公式………………………………………………………….12
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……….12
5.2.1总的冲裁力……………………………………………………………13
5.2.2卸料力FQ的计算……………………………………………………..13
5.2.3推料力FQ1的计算……………………………………………………14
5.2.4顶件力FQ2的计算………………………………………………….....14
5.2.5弯曲力FC的计算……………………………………………………...14
5.2.6总冲压力的计算……………………...................................................16
第六章模具压力中心与计算............................................................................17第七章冲裁间隙的确定…………………………………………….…………18第八章刃口尺寸的计算……………..………………………………...………20
8.1刃口尺寸计算的基本原则………………………………………………….20
8.2刃口尺寸的计算…………………………………………………………….21
8.3计算凸、凹模刃口的尺寸………………………………………………….21
8.4冲裁刃口高度……………………………………………………………….23
8.5弯曲部分刃口尺寸的计算………………………………………………….23
8.5.1最小弯曲半径…………………………………………………………23
8.5.2弯曲部分工作尺寸的计算……………………………………………24
第九章主要零部件的设计…………..………………………………………..28
9.1工作零件的设计………….……………….………………………………...28
9.1.1凹模的设计…………………………..………………………………28
9.1.2冲孔凸模的设计………………………..……………………………30
9.1.3弯曲凸模的设计………...…………………………………………..31
9.1.4凸凹模的设计…………...…………………………………………..31
9.2模架及其他零部件的设计…..……………………………………………...33
9.2.1上下模座……………..……………………………………………....33
9.2.2模柄……………………..…………………………………………....33
9.2.3模具的闭合高度…………..………………………………………....34
第十章模具总装图……………………………………………………………..35
第十一章压力机的选择…...…………………………………………………37
总结……………………………………………………………...…………………..38
致谢…………………………………………..……………………………………..39
参考文献...................................................................................................................40
附录……………………………………..…………………………………………..41
外文翻译……………………………………….…………………………………..42
前言
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状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。
冷冲模是实现冷冲压加工中必不可少的工艺设备，没有先进的模具技术，先进的冷冲压工艺就无法实现。
众所周知，产品要具有竞争能力，除了应具有先进技术水平、稳定的使用性能、结构新颖、更新换代快等特点外，还必须具有价格竞争优势。
这就需要采用先进、高效的生产手段，不断降低成本。
要达到上述目的，途径是多方面的，模具就是其中的重要因素之一。
它的重要性早已为国内外所重视，并为工业发达国家的发展过程所证实。
在美、日等工业发达国家，模具工业年产值，早已超过机床工业。
在模具工业中，冲模占的比例很大，由此可以看出冷冲压与冲模在国内外生产中的重要地位。
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冷冲压工艺和模具技术也不断创新与发展，主要表现在以下几个方面：
1）工艺分析计算方法现代化。
采用有限变形的弹塑性有限元法，对复杂成形件成形过程进行应变分析的计算机模拟，可以预测某一工艺方案对零件成形的可能形和会发生的问题，将结果显示在图形终端上，共设计人员进行修改和选择。
这样，不但可节省模具试制费用，缩短新产品的试制周期，而且可以逐步建立一套能结合生产实际的先进设计方法，既促进了冷冲压工艺的发展，也使塑性成形理论逐步达到对生产实际的指导作用。
这一工作国内已开始研究和应用。
2）模具设计与制造技术现代化。
为了产品的更新换代，缩短模具设计与制造周期，工业发达国家正在大力发展模具计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的研究，并已在生产中应用。
采用这一技术，一般可提高模具设计制造效率2~3倍。
发展这一技术，最终是实现模具CAD/CAM一体化。
当前国内部分企业对引进的软件经过二次开发，已逐步应用到模具生产中。
应用这一技术，不仅可以缩短模具制造周期，还可以提高模具质量，减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者可以把精力用在创新开发上。
3）冲压生产机械化与自动化。
为了满足大量生产的需要，冲压设备由低速压力及发展到高速自动压力机。
国外还加强了由计算机控制的现代化全自动冲压加工系统的研究与应用，使冲压生产达到高度自动化，从而减轻劳动强度和提高生产效率。
4）为了满足产品更新换代和小批量生产的需要，发展了一些新的成形工艺、简易模具、数控冲压设备和冲压柔性制造技术等。
这样，就使冲压生产既适合大量生产，也适合小批生产。
5）不断改进板料的冲压性能。
目前世界个先进工业国不断研制出冲压性能良好的板料，以提高冲压成形能力和使用效果。
第一章冲裁弯曲件的工艺分析
冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程度。
图1-1零件图
如图1—1所示零件图。
制件名称：
弯板支架
材料厚度：
2mm
年产量：
10万件
材料:
10
10钢,表示平均ωc=0.1%的优质碳素结构钢，正火后，σb≥335MP。
该材料，冷塑性变形能力好，常用来制作受力不大、韧性要求高的冲压件。
该制件材料为优质碳素结构钢，较利于弯曲。
尺寸精度：
零件图上的尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件的公差。
经查公差表，各尺寸公差为：
Ø
;
;
两孔的位置公差为：
20±0.15
工件结构简单，形状对称，需冲孔、落料、弯曲三道基本工序制成，尺寸精度和表面粗糙度要求一般。
第二章确定工艺方案及模具的结构形式
根据制件的工艺分析，其基本工序有冲孔、落料、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；复合模冲压。
（4）冲孔——落料——弯曲；连续模冲压。
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）制造精度和生产效率较高，但是定位精度低于方案（4）.
方案（4）只需要一套模具，提高了生产率，有利于实现生产的自动化，模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，但是模具使用寿命长，有利于大批量生产。
通过对上述四种方案的综合比较，选用方案（4）为该工件的冲压生产方案。
第三章模具总体结构设计
3.1模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用冲孔、落料、弯曲级进冲压，所以模具类型为级进模。
3.2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板，无侧压装置。
控制条料的送进步距采用挡料块定距。
3.3卸料方式的选择
因为工件料厚为2m，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性卸料装置，采用模具的顶杆卸料。
3.4导向方式的选择
为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整和送料，该级进模采用对角导柱的导向方式。
第四章模具设计工艺计算
4.1计算毛坯尺寸
相对弯曲半径为：
R/t=5/2=2.5>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ρ
ρ=r+kt（4—1）
式中：
r—弯曲件内层的弯曲半径
t—材料厚度
k—中性层系数
表4—1板料弯曲中性层系数
r/t
0.1
0.2
0.25
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1.0
k1
0.30
0.33
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.41
0.42
k2
0.23
0.29
0.31
0.32
0.35
0.37
0.38
0.40
0.41
r/t
1.2
1.5
1.8
2
2.5
3
3.75
4
4.5
k1
0.43
0.45
0.46
0.46
0.458
0.464
0.470
0.472
0.474
k2
0.42
0.44
0.45
0.45
0.460
0.473
0.475
0.476
0.478
注：
k1适用于有顶板V形件或U件弯曲,k2适用于无顶板V形件弯曲。
查表4—1，k=0.458
根据公式4—1ρ=r+kt
=5+0.458x2
=5.916mm
图4—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：
L=L1+L2+L3+π（r+kt）（4—2）
式中：
L—弯曲件毛坯张开长度（mm）
圆弧部分弧长:
s=ρa（4—3）
在图4—1中：
s=5.916xπ/2
L=54+2x24-4x（r+2）+2s=92.6
根据计算得：
工件的展开尺寸为40x92.6如图4-2所示
图4—2尺寸展开图
4.2排样、计算条料宽度及步距的确定
4.2.1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、多排和冲裁搭边法等多种形式。
采用少、无废料排样法，工件与工件之间，工件与条料之间存在较少或没有搭边，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。
有废料排样时，工件与工件之间。
工件与条料边缘之间都有搭边存在，冲裁件质量较容易保证，并具有保护模具的作用，但材料利用率低。
根据设计的零件的两个孔均有位置公差无要求，所以采用无废料直排法。
图4-3排样图
4.2.2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，保证冲出合格的制件；保证条料有一定的刚度，便于送料；能起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报废。
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4—2搭边a和a1数值
材料厚度
圆件及圆角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：
中等硬度钢（WC0.3%～0.45）0.9，硬钢（WC0.5%～0.65%）0.8
硬黄铜1～1.1，硬铝1~1.2，软黄铜、纯铝1.2，其他铝1.3~1.4非金属1.5~2
根据排样的方式，可以确定此零件不需要搭边值。
故两制件之间的搭边值a1=0,侧搭边值a=0.
4.2.3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。
采用无侧压装置的模具，使条料始终沿着导料板送进。
条料宽度公式：
B=（L+2a）
（4—4）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。
L——制件垂直于送料方向的基本尺寸。
a——侧面搭边值。
查表4—3条料宽度偏差为0.6
根据公式4—4B=（L+2a）
=（40+2x0）
=40
表4—3条料宽度公差（mm）
条料宽度
B/mm
材料厚度t/mm
～1
>1~2
>2~3
～50
0.4
0.5
0.7
>50~100
0.5
0.6
0.8
>100~150
0.6
0.7
0.9
4.2.4送料步距的确定
送料步距S：
条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。
条料宽度的确定与模具的结构有关。
进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值;最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙
送料步距S
S=Dmax+a1（4—5）
Dmax—制件平行于送料方向的最大尺寸。
a1—两工件之间的搭边值。
S=92.6mm
4.2.5材料利用率的计算
冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。
一个布局内的材料利用率
η＝Ａ/BS×100%（4—6）
式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积；
B—条料宽度；
S—步距；
第五章冲压力的计算
5.1计算冲裁力的公式
计算冲压力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲压力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力F一般可以按下式计算：
Fp=KLtτ（5—1）
式中Fp——冲裁力（N）;
τ——材料抗剪强度，见附表（MPa）；
L——冲裁周边总长（mm）；
t——材料厚度（mm）;
系数K是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数K，一般取1~3。
当查不到抗剪强度τ时，可以用抗拉强度σb代替τ，而取K=1.3的近似计算法计算。
根据常用金属冲压材料的力学性能查出10钢的抗剪强度为220～340（MPa），取τ=300（MPa）
5.2总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力之和为总冲压力
由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。
总的冲裁力包括
F——总冲压力;
Fp——冲裁力;
FQ——卸料力;
FQ1——推料力;
FQ2——顶件力;
FC——弯曲力.
根据常用金属冲压材料的力学性能查出LY21—Y的抗剪强度为280～310（MPa）
5.2.1冲裁力：
Fp=F1+F2（5—2）
F1——冲孔时的冲裁力。
F2——落料时的冲裁力。
冲裁时的周边长度为：
L=2（πd+b+l）=2×（3.14×5+40+92.6）=296.6（mm）
Fp=KtLτ
=1.3×2×296.6×300
≈231.35（KN）
冲裁力：
Fp=F1+F2=231.35（KN）
表5—1卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
K卸
K推
K顶
钢
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.060~0.090
0.040~0.070
0.025~0.060
0.02~0.050
0.015~0.040
0.1
0.065
0.050
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝、铝合金
纯铜，黄铜
0.030~0.080
0.020~0.060
0.03~0.07
0.03~0.09
对于表中的数据，厚的材料取小值，薄的材料取大值。
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